SU764082A1 - Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor - Google Patents
Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- SU764082A1 SU764082A1 SU782644856A SU2644856A SU764082A1 SU 764082 A1 SU764082 A1 SU 764082A1 SU 782644856 A SU782644856 A SU 782644856A SU 2644856 A SU2644856 A SU 2644856A SU 764082 A1 SU764082 A1 SU 764082A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- speed
- converter
- network
- rotor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
Изобретение относится к электротехнике и моясет быть использовано в автоматизированном электроприводе в станкостроении, приборостроении, химической промышленности и т. д.The invention relates to electrical engineering and Moyaset to be used in an automated electric drive in machine tool building, instrument making, chemical industry, etc.
При создании современных высококачественных систем электропривода с широким диапазоном регулирования скорости на базе двигателей переменного тока применяются частотные способы управления.When creating modern high-quality electric drive systems with a wide range of speed control based on AC motors, frequency control methods are used.
Известны два способа частотного регулирования скорости двигателя переменного тока: пропорционально-частотный [1 ] и разностно-частотный, осуществляемый с помощью машины двойного питания [2].There are two methods of frequency regulation of the speed of an AC motor: proportional-frequency [1] and differential-frequency, carried out using a dual-power machine [2].
При пропорционально-частотном способе регулирования обмотку статора (ротора) короткозамкнутого асинхронного двигателя подключают к преобразователю, выходную частоту которого изменяют от нуля до номинальной частоты сети ft для регулирования, скорости от нуля до номинальной.With the proportional-frequency control method, the stator (rotor) winding of the squirrel-cage induction motor is connected to a converter, the output frequency of which is changed from zero to the rated frequency of the network f t for regulation, the speed is from zero to rated.
При использовании современных тиристорных преобразователей частоты, выпускаемых промышленностью, диапазон регулирования скорости не превышает 1 :20 Кроме того, при снижении скорости напря жениё на двигателе уменьшается, что приводит к возрастанию угла регулирования и выпрямителя. При этом возрастает содержание высших гармонических в питающей сети,’ что вредно отражается на работе ос5 тальных потребителей, и увеличиваются пульсации выходного, напряжения выпрямителя. Для обеспечения нормальной работы инвертора возникает необходимость применения громоздкого силового фильтра, увеличивающего вес и габариты всего устройio ства и снижающего быстродействие системы.When using modern thyristor frequency converters manufactured by industry, the speed control range does not exceed 1: 20. In addition, when the speed decreases, the voltage on the motor decreases, which leads to an increase in the angle of regulation and the rectifier. At the same time, the content of higher harmonics in the supply network increases, which negatively affects the work of the other 5 consumers, and the ripple of the output voltage of the rectifier increases. To ensure the normal operation of the inverter, it becomes necessary to use a bulky power filter, which increases the weight and dimensions of the entire device and reduces the speed of the system.
Кроме того, оптимальный режим работы двигателя при пропорционально-частотном управлении возможен только в пределах изменения частоты от номинальной до приблизительно (зависит от типа и мощности 15 двигателя) половины ее номинального значения), т. е. в диапазоне регулирования 1 : 2. При дальнейшем изменении частоты начинает оказывать влияние активное сопротивление статорной (роторной) обмотки, 2о что приводит к возникновению'колебательности и резкому ухудшению всех эксплуатационных характеристик. Применение специальных режимов с использованием средств автоматического регулирования (режим по стоянного абсолютного скольжения, по стоянство потока и т. д.) значительно услож няет систему и снижает надежность.In addition, the optimal mode of operation of the engine with proportional-frequency control is possible only within the frequency range from nominal to approximately (depending on the type and power of engine 15 ) half of its nominal value), that is, in the control range of 1: 2. In the future a change in frequency begins to be affected by the active resistance of the stator (rotor) winding, 2о which leads to the appearance of oscillation and a sharp deterioration in all operational characteristics. The use of special modes using automatic control means (constant absolute slip mode, constant flow, etc.) significantly complicates the system and reduces reliability.
Ряд указанных недостатков устраняется при разностно-частотном способе управления. При этом обмотку статора (ротора) подключают к сети, а обмотку ротора (статора) — к преобразователю. Частоту на выходе преобразователя изменяют от частоты сети до нуля для регулирования скорости от нуля до синхронной. Затем, изменив порядок следования фаз напряжения возбуждения на обратный и отрегулировав частоту преобразователя от нуля до частоты сети доводят скорость двигателя до двойной синхронной.A number of these disadvantages are eliminated with the difference-frequency control method. In this case, the stator (rotor) winding is connected to the network, and the rotor (stator) winding is connected to the converter. The frequency at the output of the converter is changed from the network frequency to zero to control the speed from zero to synchronous. Then, by changing the sequence of the phases of the excitation voltage to the opposite and adjusting the frequency of the converter from zero to the frequency of the network, the motor speed is brought to double synchronous.
Низкие скорости вращения при разностночастотном способе получаются при частоте и напряжении роторной (статорной) обмотки, близких к номинальным значениям. Следовательно, угол зажигания а минимальный, пульсации выходного напряжения выпрямителя на низких скоростях незначительны, коэффициент мощности роторного (статорного) преобразователя имеет максимальное значение и генерация высших гармоник в питающую сеть практически отсутствует. При этом отпадает необходимость в использовании силового фильтра, в связи с чем возрастает быстродействие системы, снижаются вес и габариты устройства и колебательность. Быстродействие возрастает также потому, что на низких скоростях перегрузочная способность двигателя увеличивается в 10—12 раз. Бесконтактный реверс двигателя осуществляется повышением частоты обмотки возбуждения по отношению к частоте сети. Однако при повышении скорости двигателя (снижение частоты питания обмотки возбуждения) начинает оказывать влияние активное сопротивление обмотки и энергетические и динамические характеристики всей системы привода ухудшаются так же, как при пропорционально-частотном управлении в зоне низких скоростей.Low rotation speeds in the difference-frequency method are obtained at the frequency and voltage of the rotor (stator) winding close to the nominal values. Therefore, the ignition angle a is minimal, the ripple of the output voltage of the rectifier at low speeds is insignificant, the power factor of the rotor (stator) converter has a maximum value and the generation of higher harmonics into the supply network is practically absent. At the same time, there is no need to use a power filter, in connection with which the system performance increases, the weight and dimensions of the device and the oscillation decrease. Performance also increases because at low speeds the overload capacity of the engine increases by 10-12 times. Contactless reverse of the motor is carried out by increasing the frequency of the field winding in relation to the frequency of the network. However, with increasing motor speed (lowering the frequency of the field winding supply), the active resistance of the winding begins to influence and the energy and dynamic characteristics of the entire drive system deteriorate in the same way as with proportional-frequency control in the low-speed zone.
Таким образом, оптимальные характеристики привода получаются при изменении частоты питания двигателя от частоты сети до половины ее номинального значения. Общим недостатком обоих способов являет- ; ся то, что при глубоком регулировании скорости напряжение и частота должны изменяться в широких пределах. Из-за изменения параметров двигателя возникает необходимость в использовании корректирующих устройств с переменной структурой и параметрами для достижения требуемого качества регулирования во всём диапазоне, что в значительной степени усложняет и удорожает систему электропривода.Thus, the optimal drive characteristics are obtained by changing the frequency of the motor supply from the mains frequency to half of its nominal value. A common disadvantage of both methods is; The fact is that with deep speed control, the voltage and frequency must vary widely. Due to changes in engine parameters, it becomes necessary to use corrective devices with variable structure and parameters to achieve the required quality of regulation in the entire range, which greatly complicates and increases the cost of the electric drive system.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ регулирования скорости двигателя переменного тока, по которому в цепь обмотки ротора (статорз) включают преобразователь, обмотку статора (ротора) замыкают накоротко, а частоту на выходе преобразователя изменяют от нуля до половины частоты сети для регулирования скорости от нуля до значения, соответствующего половине синхронной скорости, после чего статор (ротор) $ размыкают [3]. Затем статор (ротор) включают в сеть и изменением частоты преобразователя от половины частоты сети до нуля доводят скорость двигателя до синхронной скорости. После этого, изменив порядок следования фаз напряжения возбуждения о на обратный, изменением частоты преобразователя от нуля до половины частоты сети доводят скорость двигателя до номинальной, равной полуторному значению синхронной скорости.The closest in technical essence to the invention is a method for controlling the speed of an alternating current motor, according to which a converter is included in the rotor winding circuit (stator), the stator (rotor) winding is short-circuited, and the frequency at the converter output is changed from zero to half the network frequency for speed control from zero to a value corresponding to half the synchronous speed, after which the stator (rotor) $ opens [3]. Then the stator (rotor) is connected to the network and by changing the frequency of the converter from half the network frequency to zero, the motor speed is brought to synchronous speed. After that, by changing the sequence of the phases of the excitation voltage o to the opposite, by changing the frequency of the converter from zero to half the frequency of the network, the motor speed is brought to a nominal value equal to one and a half value of the synchronous speed.
Можно также преобразователь частоты 1 подключать вначале к обмотке статора (ротора) двигателя, а его обмотку ротора (статора) закорачивать. При достижении ротором скорости, равной половине синхронной скорости, преобразователь подключают к 0 обмотке ротора (статора), а обмотку статора (ротора) подключают к сети.You can also connect the frequency converter 1 first to the stator winding (rotor) of the motor, and shorten its rotor winding (stator). When the rotor reaches a speed equal to half the synchronous speed, the converter is connected to the 0 winding of the rotor (stator), and the stator winding (rotor) is connected to the network.
Этот способ характеризуется значительным диапазоном изменения частоты (Одо fc) т. е. отношение fc/fn -» <*» при регулировании скорости двигателя. Это приводит к необ5 ходимости иметь переменными структуру и параметры корректирующих устройств из-за значительного изменения параметров двигателя. Кроме того, при малых скоростях ротора, двигатель развивает незначительный электромагнитный момент, увеличение которого ограничивается насыщением машины. При регулировании скорости двигатель работает не в оптимальной области частот (0 до 0,5 fc), где его характеристики значительно ухудшаются.This method is characterized by a significant frequency range (Odo f c ), ie, the ratio f c / f n - "<*" when regulating the speed of the engine. This leads to the need to have the structure and parameters of corrective devices due to a significant change in engine parameters. In addition, at low rotor speeds, the engine develops an insignificant electromagnetic moment, the increase of which is limited by the saturation of the machine. When adjusting the speed, the engine does not work in the optimal frequency range (0 to 0.5 f c ), where its characteristics are significantly deteriorated.
ί Цель изобретения — расширение диапазона регулирования скорости двигателя переменного тока и повышение энергетических показателей.ί The purpose of the invention is the expansion of the range of regulation of the speed of the AC motor and increase energy performance.
Это достигается тем, что по способу регулирования скорости двигателя переменного 0 тока с помощью преобразователя частоты, подключенного к ротору, заключающемуся в том, что замыкают обмотки статора на. коротко, регулируют частоту преобразователя в заданном диапазоне, после чего обj мотку статора размыкают, до замыкания обмотки статора накоротко подключают обмотки Статора к сети, изменяют частоту преобразователя от частоты сети до полуторного ее значения для регулирования скорости двигателя от нуля до величины, соото ветствующей половине синхронной скорости, после чего статор отключают от сети, уменьшают частоту преобразователя до половины частоты сети с последующим регулированием частоты преобразователя в диапазоне от половины частоты сети до полуторного ее значения, обеспечивая величину скорости двигателя, равную полуторасинхронной скорости, затем уменьшают частоту преобразователя до половины частоты сети, под5 ключают статор к сети с обратным порядком чередования фаз по отношению к напряжению возбуждения и увеличением частоты вновь до полуторного значения доводят скорость ротора до номинальной, равной двухсполовинной синхронной скорости. JThis is achieved by the fact that by the method of controlling the motor speed of alternating current 0 using a frequency converter connected to the rotor, which consists in closing the stator windings on. briefly, they regulate the frequency of the converter in a given range, after which the stator winding is opened, until the stator winding closes, the stator windings are short-circuited to the mains, the frequency of the converter is changed from the mains frequency to one and a half values to regulate the motor speed from zero to half the synchronous speed, after which the stator is disconnected from the network, the frequency of the converter is reduced to half the frequency of the network, followed by the regulation of the frequency of the converter in the range of half an hour the network frequency to its one and a half value, providing a value of the motor speed equal to one and a half asynchronous speed, then reduce the frequency of the converter to half the network frequency, connect the stator to the network with the reverse phase sequence in relation to the excitation voltage and increase the rotor speed again to one and a half value up to a nominal equal to two-half synchronous speed. J
На чертеже показана схема включения двигателя.The drawing shows a diagram of the engine.
Подключение статора 1 двигателя к сети и закорачивание его обмоток осуществляется соответственно переключателями 2 и 3. Частота и напряжение в обмотке ротора 4 ю двигателя регулируется посредством преобразователя 5.Connecting the stator 1 of the motor to the network and shorting its windings is carried out by switches 2 and 3, respectively. The frequency and voltage in the winding of the rotor of the 4th motor are regulated by converter 5.
Замыкают переключатель 3 и изменяют частоту преобразователя в роторной цепи от частоты сети до полуторакратного ее значения, а при достижении ротором скорое- 1S ти, равной половине синхронной скорости, отключают статор от сети, уменьшают частоту ротора от полуторакратного значения до половины частоты сети, затем замыкают накоротко обмотку статора переключате- до лем 3 и изменяют частоту преобразователя от половины частоты сети до полуторного ее значения, доводя скорость ротора до скорости,' равной полуторасинхронной скорости, а затем размыкают переключатель 2, уменьшают частоту преобразователя от полутор- 2ί ного значения частоты до половины частоты сети, подключают статор к сети с обратным порядком следования фаз по отношению к напряжению возбуждения и изменением частоты преобразователя от половины час- ϊβ тоты сети до полуторного значения доводят скорость ротора до номинальной, равной двухсполовинной синхронной скорости.Switch 3 is closed and the frequency of the converter in the rotor circuit is changed from the network frequency to its value one and a half times, and when the rotor reaches a speed of 1S equal to half the synchronous speed, the stator is disconnected from the network, the rotor frequency is reduced from one and a half times to half the network frequency, then they close shortly, the stator winding is switched to lem 3 and the converter frequency is changed from half the network frequency to its one and a half value, bringing the rotor speed to a speed equal to one and a half asynchronous speed, and then Switch 2 is pressed down, the frequency of the converter is reduced from one and a half second frequency value to half the network frequency, the stator is connected to the network with the reverse phase sequence with respect to the excitation voltage and by changing the frequency of the converter from half frequency of the main frequency to one and a half value, the rotor speed is adjusted up to a nominal equal to two-half synchronous speed.
Таким образом, предлагаемый способ расширяет диапазон регулирования (от нуля до двух с половиной синхронной скорости). 3S Если момент на валу двигателя М = const, а за номинальную мощность привода принять мощностьThus, the proposed method extends the control range (from zero to two and a half synchronous speed). 3S If the moment on the motor shaft M = const, and for the rated drive power take power
Рион = = Μ -2,5 ω о, то мощность преобразователя составляет величину, равную ® . Р„ = 1,5Μωο = ЬЦриПри данном способе регулирования мощность преобразователя также уменьшается по сравнению с мощностью при других способах регулирования, что дает возможность получать более широкий диапазон регулирования при одновременном уменьшении диапазона питающих частот (максимальный диапазон варьирования выходной частоты ,0 преобразователя составляет всего I : 3). В связи с этим параметры двигателя остаются практически постоянными, что позволяет иметь постоянными параметры и структуру цепей коррекции, значительно упро- м щающих систему регулирования. Из-за малого диапазона изменения частоты преобразователя напряжение на еговыходе также изменяется незначительно. Поэтому угол регулирования а выпрямителя регулируется вблизи нулевого значения в малом диапазоне, что приводит к уменьшению пульсаций выпрямленнбго напряжения, повышению коэффициента мощности преобразователя, отсутствию генерации высших гармоник в питающую сеть, снижению габаритов силового фильтра или полное его устранение, а следовательно, повышению быстродействия всей системы в целом. Быстродействие повышается также за счет высокой перегрузочной способности двигателя во всем диапазоне, достигаемой при данном способе регулирования скорости. Поскольку двигатель используется в той области частот, где роль активного сопротивления обмоток не оказывает влияния, он имеет во всем диапазоне скоростей и нагрузок оптимальные рабочие характеристики. Так как преобразователь в указанной области частот и напряжений имеет высокие энергетические показатели, энергетические показатели в целом всей системы также возрастают.Rion = = Μ -2.5 ω о, then the power of the converter is equal to ®. R "= 1,5Μ ωο = TsriPri this method of controlling transmitter power is also reduced as compared with the power at the other regulation methods that allows to obtain a wider adjustment range while reducing feeding frequency range (a maximum range of variation of the output frequency of the inverter is only 0 I: 3). In connection with this motor parameters remain substantially constant, allowing for constant parameters and structure of the correction circuit considerably simplifies m-rotating control system. Due to the small frequency range of the converter, the voltage at its output also varies slightly. Therefore, the regulation angle a of the rectifier is regulated near a zero value in a small range, which leads to a decrease in the ripple of the rectified voltage, an increase in the power factor of the converter, the absence of generation of higher harmonics in the supply network, a decrease in the dimensions of the power filter or its complete elimination, and, consequently, an increase in the speed of the entire system generally. Performance also increases due to the high overload capacity of the engine in the entire range achieved with this method of speed control. Since the motor is used in the frequency region where the role of the active resistance of the windings has no effect, it has optimal performance characteristics over the entire range of speeds and loads. Since the converter in the indicated frequency and voltage region has high energy indices, the energy indices of the whole system also increase.
Claims (3)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782644856K SU764084A1 (en) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor |
SU782644856D SU764083A1 (en) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor |
SU782644856A SU764082A1 (en) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782644856A SU764082A1 (en) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU764082A1 true SU764082A1 (en) | 1980-09-15 |
Family
ID=20777164
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782644856K SU764084A1 (en) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor |
SU782644856A SU764082A1 (en) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor |
SU782644856D SU764083A1 (en) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782644856K SU764084A1 (en) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782644856D SU764083A1 (en) | 1978-07-14 | 1978-07-14 | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (3) | SU764084A1 (en) |
-
1978
- 1978-07-14 SU SU782644856K patent/SU764084A1/en active
- 1978-07-14 SU SU782644856A patent/SU764082A1/en active
- 1978-07-14 SU SU782644856D patent/SU764083A1/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SU764084A1 (en) | 1980-09-15 |
SU764083A1 (en) | 1980-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6784634B2 (en) | Brushless doubly-fed induction machine control | |
US5029263A (en) | Electric start control of a VSCF system | |
US6489742B2 (en) | Efficiency maximizing motor controller and method | |
US4740738A (en) | Reluctance motor control system and method | |
US4949021A (en) | Variable speed constant frequency start system with selectable input power limiting | |
US5587641A (en) | VSCF start system with precise voltage control | |
US4935686A (en) | Ac motor drive with switched autotransformer coupling | |
US3991352A (en) | Apparatus and method for reducing effective inductance in a dynamic braking circuit | |
US4550281A (en) | Synchronous motor control | |
SU764082A1 (en) | Method for frequency controlling rotary speed of ac electric motor | |
US6362588B1 (en) | Excitation system for rotating synchronous machines | |
JPS61247299A (en) | Operation controlling method for variable speed generator system | |
RU2695795C1 (en) | Connection method of asynchronous motor to ac sinusoidal voltage network by means of ac voltage regulator | |
JPH0326038B2 (en) | ||
JP3324207B2 (en) | Induction motor operation system | |
JPS61269686A (en) | Braking device of wound-rotor induction machine | |
JP2617310B2 (en) | Start-up control method for turbine generator | |
JP3495140B2 (en) | Voltage control device for wound induction machine | |
SU1676927A1 (en) | Marine generating plant | |
US2295336A (en) | Control system for induction motors | |
JPS6338720Y2 (en) | ||
Mohamed et al. | The operating characteristics and basis of control of a variable-speed induction-motor drive with load-commutated inverter | |
SU69781A1 (en) | Cascade unit | |
JP2005130683A (en) | Winding induction machine exciting rotation winding in reversed phase | |
SU794702A1 (en) | Asynchronized synchronous electric machine |