UA151236U - Method of frequency control of asynchronous traction electric motor - Google Patents
Method of frequency control of asynchronous traction electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- UA151236U UA151236U UAU202107659U UAU202107659U UA151236U UA 151236 U UA151236 U UA 151236U UA U202107659 U UAU202107659 U UA U202107659U UA U202107659 U UAU202107659 U UA U202107659U UA 151236 U UA151236 U UA 151236U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- frequency
- car
- electric motor
- speed
- frequency control
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Корисна модель належить до автомобільної техніки і може бути використана в м'яких гібридних автомобілях.The useful model belongs to automotive technology and can be used in mild hybrid cars.
Відомий спосіб частотного управління асинхронним електродвигуном у скалярному режимі (Анучин А.С. Системь! управления злектроприводов - Издательский дом МЗИ; ІЗВМ: 978-5-383- 00918-5; 2015, 373 с). Нині, попри конкуренцію з векторними методами управління, він досить поширений, оскільки, дозволяє вирішувати багато технічних завдань масового електроприводу простіше та ефективніше. У разі скалярного управління із збереженням постійним відношення напруги до частоти необхідно зі збільшенням швидкості обертання збільшувати напругу живлення статора. Однак синхронна частота асинхронного двигуна не дорівнює частоті обертання вала, а ковзання асинхронного двигуна залежить від навантаження. Таким чином система контролю зі скалярним керуванням без додаткових зворотних зв'язків не може точно контролювати роботу двигуна при навантаженні, що змінюється.A known method of frequency control of an asynchronous electric motor in the scalar mode (Anuchin A.S. System! upravlenie zlektroprivodov - Izdatelsky dom MZY; IZVM: 978-5-383-00918-5; 2015, 373 p.). Today, despite the competition with vector control methods, it is quite common, as it allows solving many technical tasks of a mass electric drive more easily and efficiently. In the case of scalar control while keeping the voltage-to-frequency ratio constant, it is necessary to increase the stator supply voltage as the rotation speed increases. However, the synchronous frequency of the induction motor is not equal to the shaft rotation frequency, and the slip of the induction motor depends on the load. Thus, a control system with scalar control without additional feedback cannot accurately control the operation of the engine under a changing load.
Метод скалярного управління відносно простий у реалізації, але має суттєві недоліки: - має погану динаміку при пуску двигуна з нерухомого стану - має відносно вузький діапазон регулювання швидкості обертання (не більше 1:10) - погано пристосовується до зміни навантаження.The scalar control method is relatively simple to implement, but has significant disadvantages: - it has poor dynamics when starting the engine from a stationary state - it has a relatively narrow range of rotation speed adjustment (no more than 1:10) - it does not adapt well to changing load.
Найближчим аналогом, є технічне рішення, що використовується в силовій електроніці автомобілів Тевіа 5, Тезіа Х, ЕП АБА. В них частотне управління тяговим асинхронним електродвигуном виробляється інвертором з векторним регулюванням (Тевзіа 5 і Тевіа Х. порз //аміодмідаїеїї.сот/тагкКі/дмідаїе!І-їевіа. ПІтТІ, ЕПАВА Ор /Ллимли.агіме2.ги/6/966580/).The closest analogue is the technical solution used in the power electronics of Tevia 5, Tezia X, EP ABA cars. In them, the frequency control of the traction asynchronous electric motor is produced by an inverter with vector regulation (Tevzia 5 and Tevia H. porz //amiodmidaieii.sot/tagkKi/dmidaie!I-ievia. PITTI, EPAVA Or /Llymly.agime2.gy/6/966580/) .
Відмінною особливістю системи векторного управління асинхронним тяговим електроприводом є необхідність використання додаткового обчислювального блока, в якому проводиться оцінка модуля вектора потокозчеплення ротора та поточного кутового положення. Це здійснюється шляхом вирішення в реальному часі системи диференціальних рівнянь, складених відповідно до математичної моделі асинхронного електродвигуна.A distinctive feature of the vector control system of the asynchronous traction electric drive is the need to use an additional computing unit, which evaluates the rotor flux coupling vector module and the current angular position. This is done by solving the system of differential equations in real time, compiled according to the mathematical model of an asynchronous electric motor.
Порівняно зі скалярним, векторний метод управління має такі переваги: - широкий діапазон регулювання швидкості; - плавне регулювання швидкості обертання двигуна у всьому діапазоні частот; - можливість утримання сталої швидкості при зміні навантаження електроприводу;Compared to the scalar one, the vector control method has the following advantages: - a wide range of speed regulation; - smooth adjustment of engine rotation speed in the entire frequency range; - the possibility of maintaining a constant speed when the load of the electric drive changes;
Зо - зменшення втрат при перехідних процесах у приводі (у зв'язку з цим деякий збільшенийZo - reduction of losses during transient processes in the drive (in this connection, some increased
ККД двигуна).engine efficiency).
Векторний перетворювач частоти використовують там, де потрібно забезпечити широкий діапазон регулювання, особливо на низьких частотах обертання.The vector frequency converter is used where it is necessary to provide a wide range of adjustment, especially at low rotation frequencies.
Незважаючи на ряд вагомих переваг, варто відзначити, що обчислювальна складність при векторному методі управління висока, і при розрахунку оптимальних режимів роботи приводу необхідно враховувати велику кількість параметрів електроприводу. Коротко про недоліки векторного управління можна сказати так: дорого у розробці, виробництві та обслуговуванні.Despite a number of significant advantages, it is worth noting that the computational complexity of the vector control method is high, and when calculating the optimal operating modes of the drive, it is necessary to take into account a large number of parameters of the electric drive. Briefly, the disadvantages of vector control can be said as follows: expensive in development, production and maintenance.
Крім цього, коливання швидкості при постійному навантаженні більше, ніж при скалярному методі управління. Тому там, де не потрібна велика глибина регулювання і немає вимоги забезпечити високий крутний момент, при невеликій швидкості обертання, застосовують скалярний метод.In addition, speed fluctuations at constant load are greater than with the scalar control method. Therefore, where there is no need for a large depth of adjustment and there is no requirement to provide a high torque, at a low speed of rotation, the scalar method is used.
Задачею корисної моделі, що заявляється, є зниження вартості реалізації запропонованого способу за допомогою системи тягового електроприводу шляхом зменшення обчислювальних потужностей системи управління та кількості датчиків поточного стану електроприводу.The task of the proposed useful model is to reduce the cost of implementing the proposed method using a traction electric drive system by reducing the computing power of the control system and the number of sensors of the current state of the electric drive.
Для вирішення поставленої задачі в способі скалярного частотного управління асинхронним тяговим електродвигуном в м'якому гібридному автомобілі, при рівномірному русі автомобіля на електроприводі зі швидкістю 30-60 км/год. використовується канал керування частотою, який вибирає частоту пропорційну швидкості автомобіля, а канал керування напругою фаз вибирає таку трифазну змінну напругу, при подачі якої на всі три фази, хоча б на одній з них забезпечується заданий коефіцієнт потужності.To solve the problem in the method of scalar frequency control of an asynchronous traction electric motor in a mild hybrid car, with uniform movement of the car on an electric drive at a speed of 30-60 km/h. the frequency control channel is used, which selects a frequency proportional to the speed of the vehicle, and the phase voltage control channel selects such a three-phase alternating voltage, when applied to all three phases, at least one of them provides the specified power factor.
Для реалізації цього способу в м'якому гібридному автомобілі, який електричну енергію тягової акумуляторної батареї витрачає лише на рівномірний рух або рух з малими прискореннями зі швидкістю 30-60 км/год (Двадненко В.Я., Пушкарь О.Б. Улучшение зкономических и зкологических характеристик микрогибридного автомобиля. /Автомобильньй транспорт: сб. науч. тр. - 2019.- Вьіп. 45. - С. 12-22). Такий м'який гібридний автомобіль не використовує роботу електродвигуна на малих обертах та працює у порівняно вузькому діапазоні обертів. У такому автомобілі асинхронний тяговий електродвигун кінематично пов'язаний за допомогою поліклінової передачі з вторинним валом механічної коробки передач.To implement this method in a mild hybrid car, which consumes the electric energy of the traction battery only for uniform movement or movement with small accelerations at a speed of 30-60 km/h (Dvadnenko V.Ya., Pushkar O.B. Улучшение зкономический и zcological characteristics of a microhybrid car. / Automotive transport: scientific journal - 2019. - Issue 45. - pp. 12-22). Such a mild hybrid car does not use the operation of the electric motor at low speeds and operates in a relatively narrow range of revolutions. In such a car, the asynchronous traction electric motor is kinematically connected by means of a polyclinic transmission to the secondary shaft of the mechanical gearbox.
Для управління асинхронним двигуном використовують канал керування частотою та канал бо керування напругою фаз.A frequency control channel and a phase voltage control channel are used to control an asynchronous motor.
З метою управління частотою використовують датчик швидкості автомобіля, оскільки сигнал пропорційний частоті обертання осі асинхронного двигуна. Знаючи число пар полюсів статора та коефіцієнт пропорційності між частотою сигналу датчика швидкості автомобіля та частотою обертання вала асинхронного електродвигуна, частоту трифазної змінної напруги, яку треба подавати на асинхронний електродвигун, отримують шляхом додавання номінального абсолютного ковзання. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено блок- схему системи для реалізації запропонованого способу управління тяговим асинхронним електродвигуном в м'якому гібридному автомобілі, де позначені: 1 - тяговий акумулятор, 2 - силовий трифазний інвертор, З - асинхронний електродвигун, 4 - канал управління напругою, 5 - канал управління частотою, 6 - датчик швидкості автомобіля, 7 - датчик струму фази.In order to control the frequency, a car speed sensor is used, since the signal is proportional to the rotation frequency of the asynchronous motor axis. Knowing the number of pairs of stator poles and the proportionality factor between the frequency of the vehicle speed sensor signal and the frequency of rotation of the shaft of the induction motor, the frequency of the three-phase alternating voltage that must be supplied to the induction motor is obtained by adding the nominal absolute slip. The essence of the useful model is explained by the drawing, which shows the block diagram of the system for implementing the proposed method of controlling the traction asynchronous electric motor in a mild hybrid car, where the following are marked: 1 - traction battery, 2 - power three-phase inverter, C - asynchronous electric motor, 4 - control channel voltage, 5 - frequency control channel, 6 - vehicle speed sensor, 7 - phase current sensor.
Для визначення оптимальної напруги, яка в загальному випадку залежить не тільки від частоти, а й від навантаження електродвигуна користуються законом М.П. Костенка (КостенкоTo determine the optimal voltage, which in general depends not only on the frequency, but also on the load of the electric motor, use the law of M.P. Kostenko (Kostenko
М.П. Работа многофазного асинхронного двигателя при переменном числе периодов. -M.P. Operation of a multiphase asynchronous motor with a variable number of periods. -
Злектричество, 1925. - Мо 2. - С. 85-95). Якщо в двигуні насичення слабке, то оптимальних умов роботи необхідно відносну напругу змінювати пропорційно добутку відносної частоти на корінь квадратний з відносного моменту. При цьому асинхронний двигун працюватиме при постійному абсолютному ковзанні, постійному запасі статичної стійкості та постійному коефіцієнті потужності (Усольцев А.А. Частотное управлениє асинхронньми двигателями / Учебное пособие. - СПб: СПОГУ ИТМО, 2006. - 94 с.).Zlektrychestvo, 1925. - Mo 2. - P. 85-95). If the saturation in the engine is weak, then for optimal operating conditions, the relative voltage must be changed in proportion to the product of the relative frequency by the square root of the relative moment. At the same time, the asynchronous motor will work with a constant absolute slip, a constant reserve of static stability and a constant power factor (Usoltsev A.A. Частотное управление асинхронньмы двигатиями / Uchebnoe posobie. - St. Petersburg: SPOGU ITMO, 2006. - 94 p.).
Оскільки визначати момент за допомогою датчиків складне завдання, використовуємо ту обставину, що від моменту навантаження асинхронного двигуна залежить його коефіцієнт потужності. Коефіцієнт потужності визначають за допомогою недорогих спеціалізованих мікросхем (мікроконтролери для електронних лічильників кіловат-годин, наприклад, АОЕ7755).Since determining the moment using sensors is a difficult task, we use the fact that the load moment of an asynchronous motor depends on its power factor. The power factor is determined using inexpensive specialized microcircuits (microcontrollers for electronic kilowatt-hour meters, for example, AOE7755).
Канал керування напругою використовує сигнали датчиків струму та напруги фази двигуна, які обробляються спеціалізованим контролером і далі подаються на мікроконтролер блока керування. За допомогою блока управління змінюють напругу фаз двигуна щодо напруги заданої частотою таким чином, щоб підтримувати задане значення коефіцієнта потужності, оскільки для асинхронного двигуна невелика реактивна потужність потрібна для формування магнітного поля ротора.The voltage control channel uses signals from the current and voltage sensors of the motor phase, which are processed by a specialized controller and then sent to the microcontroller of the control unit. With the help of the control unit, the voltage of the motor phases is changed relative to the voltage set by the frequency in such a way as to maintain the set value of the power factor, since a small reactive power is required for the formation of the magnetic field of the rotor for an asynchronous motor.
Зо Технічним результатом корисної моделі, що досягається зазначеними вище відмінними ознаками, є можливість застосування в м'якому гібридному автомобілі малопотужного асинхронного двигуна з частотним скалярним управлінням, що знижує вартість реалізації зазначеного способу частотного управління асинхронним тяговим електродвигуном силової установки гібридного автомобіля.The technical result of the useful model, which is achieved by the above-mentioned distinctive features, is the possibility of using a low-power asynchronous motor with frequency scalar control in a mild hybrid car, which reduces the cost of implementing the specified method of frequency control of the asynchronous traction electric motor of the power plant of a hybrid car.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU202107659U UA151236U (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | Method of frequency control of asynchronous traction electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU202107659U UA151236U (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | Method of frequency control of asynchronous traction electric motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA151236U true UA151236U (en) | 2022-06-22 |
Family
ID=89903126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU202107659U UA151236U (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | Method of frequency control of asynchronous traction electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA151236U (en) |
-
2021
- 2021-12-28 UA UAU202107659U patent/UA151236U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2266201B1 (en) | Varying flux versus torque for maximum efficiency | |
CN101969289B (en) | Gain adjustment for improving torque linearity of motor during working in field weakening zone | |
US20040100221A1 (en) | Field weakening with full range torque control for synchronous machines | |
US20050073279A1 (en) | Phase angle control for synchronous machine control | |
JPS63302119A (en) | Exhaust energy recovering engine | |
CN101535913A (en) | Control method of electromotor | |
CN103532466B (en) | Method and device for controlling torque change rate of permanent magnet synchronous motor | |
CN104811112A (en) | Control method for double-feed permanent magnet synchronous motor of electric automobile | |
CN102510260B (en) | Induction machine vector control method taking account of iron loss | |
CN100431257C (en) | Method and device for the sensor reduced regulation of a permanent magnet excited synchronous machine | |
JP2010520415A (en) | Servo load device for fuel engine and optimum efficiency control method thereof | |
RU2297090C1 (en) | Traction vehicle electric power transmission gear | |
CN108649848A (en) | Magnetic gear motor out_of_step prediction control method based on Extended Kalman filter method | |
RU2402147C1 (en) | Method of optimum vector control of asynchronous motor | |
UA151236U (en) | Method of frequency control of asynchronous traction electric motor | |
CN111277191A (en) | Dynamic response active control method and device for brushless dual-electromechanical port motor | |
CN1333520C (en) | Method and device for the regulation of a permanent-magnet excited synchronous machine having reduced power oscillations in the higher rotational speed range | |
RU2402865C1 (en) | Method for optimal frequency control of asynchronous motor | |
US20020149337A1 (en) | Method and a device for controlling and regulating an alternating current rotating electrical machine, in particular a synchronous alternating current rotating electrical machine | |
CN206323324U (en) | A kind of inductive motor control system of electronic pole-changing | |
CN2844992Y (en) | Rotor axial series torsional vibration active controlling and driving device based on rotary magnetic field | |
RU2451389C1 (en) | Method to control induction propulsion engine | |
RU168788U1 (en) | Stable AC voltage generating device | |
RU2268392C2 (en) | Device for control of starter-generator | |
CN113472246B (en) | Driving power generation control method, driving power generation control device and driving power generation control system |