RU2477562C1 - Device for control of double-fed motors - Google Patents
Device for control of double-fed motors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477562C1 RU2477562C1 RU2011136603/07A RU2011136603A RU2477562C1 RU 2477562 C1 RU2477562 C1 RU 2477562C1 RU 2011136603/07 A RU2011136603/07 A RU 2011136603/07A RU 2011136603 A RU2011136603 A RU 2011136603A RU 2477562 C1 RU2477562 C1 RU 2477562C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- stator
- rotor
- converter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, в которых требуется глубокое регулирование скорости, высокая перегрузочная способность, обеспечение тяжелого пуска из стопорного режима.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives, which require deep speed control, high overload capacity, providing a hard start from the stop mode.
Известно устройство для управления двигателем двойного питания, содержащее асинхронный двигатель с фазным ротором, статорные и роторные обмотки которого подключены к выходам преобразователей частоты статора и частоты ротора соответственно, датчики фазных токов статора, подключенные выходами к входу преобразователя числа фаз статора, выходы которого соединены с первым и вторым входами наблюдателя результирующего магнитного потока, подключенного выходами к входам тригонометрического анализатора, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входом обратного преобразователя координат токов статора, третий и четвертый входы которого соединены с выходами преобразователя числа фаз статора, первый синусно-косинусный преобразователь, выходы которого подключены к первому и второму входам обратного преобразователя координат токов ротора, третий вход которого соединен с выходом преобразователя числа фаз ротора, соединенного входом с выходами датчика токов ротора, а выходы обратного преобразователя координат токов ротора соединены с третьим и четвертым входами наблюдателя результирующего магнитного потока, задатчика амплитуды магнитного потока, соединенного выходом с первым входом регулятора результирующего магнитного потока, второй вход которого соединен с третьим выходом тригонометрического анализатора, а выход - с входом блока компенсации ЭДС ротора, соединенного выходом с первым входом прямого преобразователя координат напряжений ротора, два других входа которого соединены с выходами второго синусно-косинусного преобразователя, а выход прямого преобразователя координат напряжений ротора соединен со входом блока заданий амплитуды напряжения ротора, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты ротора, блок заданий частоты токов ротора, выход которого соединен со вторым входом преобразователя частоты ротора и входом второго синусно-косинусного преобразователя, задатчик угловой скорости ротора, соединенного выходом с первым входом регулятора угловой скорости ротора, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления угловой скорости ротора, соединенного первым входом с выходом блока заданий частоты токов ротора, а вторым входом с выходом датчика частоты токов статора, вход которого соединен с датчиком фазных напряжений статора, выход же регулятора угловой скорости ротора соединен с первым входом регулятора момента, второй вход которого соединен с выходом вычислителя момента, подключенного первым входом к третьему выходу тригонометрического анализатора, а вторым входом - к первому выходу обратного преобразователя координат токов статора, регулятор составляющей тока статора iys, соединенный первым входом с выходом регулятора момента, вторым входом - с первым выходом обратного преобразователя координат токов статора, а выходом соединен с первым входом блока компенсации ЭДС статора, второй вход которого соединен с выходом регулятора составляющей тока статора ixs, первый вход которого «занулен», а второй вход соединен со вторым выходом обратного преобразователя координат токов статора, выход же блока компенсации ЭДС статора соединен с первым входом прямого преобразователя координат напряжений статора, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами тригонометрического анализатора, а выход прямого преобразователя координат напряжений статора соединен с входом блока заданий амплитуды напряжения статора, соединенного выходом с первым входом преобразователя частоты статора, третий вход которого соединен с выходом интегратора, соединенного входом с выходом сумматора, к первому входу которого подключен выход умножителя, соединенного первым входом с первым выходом обратного преобразователя координат токов статора, а вторым - с четвертым выходом тригонометрического анализатора, второй вход сумматора подключен к выходу умножителя, соединенного первым входом с третьим выходом тригонометрического анализатора, а вторым входом - со вторым выходом обратного преобразователя координат токов статора, датчик частоты токов статора соединен выходом с вторым входом преобразователя частоты статора, первый арифметический блок, соединенный входом с выходом блока вычисления угловой скорости ротора, а выходом подключенный к первым входам третьего и второго арифметических блоков и к первому входу компаратора частоты, задающий генератор двухфазного гармонического сигнала, выход которого соединен со вторым входом второго арифметического блока и с вторым входом компаратора частоты, управляемый аналоговый коммутатор, подключенный входом к выходу второго арифметического блока, выходом - к второму входу третьего арифметического блока, выход которого соединен с входом блока вычисления частоты токов ротора, который в свою очередь соединен с входом делителя, подключенного к входу блока заданий частоты токов ротора, а управляющий вход аналогового коммутатора соединен с выходом компаратора частоты (RU 2320073, МПК Н02Р 21/13, опубл. 20.03.2008).A device for controlling a dual-supply motor is known, comprising an asynchronous motor with a phase rotor, the stator and rotor windings of which are connected to the outputs of the stator frequency and rotor frequencies respectively, the stator phase current sensors connected by the outputs to the input of the converter of the number of stator phases, the outputs of which are connected to the first and the second inputs of the observer of the resulting magnetic flux connected by the outputs to the inputs of the trigonometric analyzer, the first and second outputs of which are connected inens with the first and second input of the stator current coordinate inverter, the third and fourth inputs of which are connected to the outputs of the stator phase number converter, the first sine-cosine converter, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the rotor current coordinate inverter, the third input of which is connected to the output of the converter of the number of phases of the rotor connected by the input to the outputs of the rotor current sensor, and the outputs of the inverse coordinate converter of the rotor currents are connected to the third and fourth by the odes of the observer of the resulting magnetic flux, the setter of the amplitude of the magnetic flux connected by the output to the first input of the regulator of the resulting magnetic flux, the second input of which is connected to the third output of the trigonometric analyzer, and the output is connected to the input of the rotor EMF compensation unit, connected by the output to the first input of the direct voltage coordinate transformer rotor, the other two inputs of which are connected to the outputs of the second sine-cosine converter, and the output of the direct coordinate converter is voltage rotor relations is connected to the input of the rotor voltage amplitude task unit, the output of which is connected to the first input of the rotor frequency converter, the rotor current frequency task unit, the output of which is connected to the second input of the rotor frequency converter and the input of the second sine-cosine converter, the rotor angular speed adjuster connected the output with the first input of the rotor angular velocity controller, the second input of which is connected to the output of the rotor angular velocity calculation unit, connected by the first input to the output of the unit and the rotor current frequency reference, and the second input with the output of the stator current frequency sensor, the input of which is connected to the stator phase voltage sensor, the output of the rotor angular velocity controller is connected to the first input of the torque regulator, the second input of which is connected to the output of the torque calculator connected to the first input a third trigonometric analyzer output and the second input - to the first output of the inverter stator currents coordinate stator current component controller i ys, coupled to the first inlet to the outlet torque regulator, the second input - to the first output of the inverter stator currents coordinates, and the output is coupled to a first input compensation stator EMF unit, a second input coupled to an output of the stator current component controller i xs, whose first input is "neutral earthing" and the second input is connected with the second output of the inverse coordinate converter of the stator currents, the output of the stator EMF compensation unit is connected to the first input of the direct voltage coordinate converter of the stator, the second and third inputs of which are connected to the output and the second outputs of the trigonometric analyzer, and the output of the direct converter of the coordinates of the stator voltage coordinates is connected to the input of the stator voltage amplitude reference unit connected by the output to the first input of the stator frequency converter, the third input of which is connected to the integrator output connected to the adder output, to the first input of which the output of the multiplier is connected, connected by the first input to the first output of the inverse coordinate converter of the stator currents, and the second to the fourth output of the trigonometric analyzer, the second input of the adder is connected to the output of the multiplier connected by the first input to the third output of the trigonometric analyzer, and the second input is the second output of the inverse coordinate converter of the stator currents, the stator current frequency sensor is connected by the output to the second input of the stator frequency converter, the first arithmetic unit, connected by an input to the output of the rotor angular velocity calculation unit, and by an output connected to the first inputs of the third and second arithmetic units and to the first input, a comparator and the frequency that sets the generator of the two-phase harmonic signal, the output of which is connected to the second input of the second arithmetic unit and to the second input of the frequency comparator, is controlled by an analog switch connected by the input to the output of the second arithmetic unit, and the output is to the second input of the third arithmetic unit, the output of which is connected to the input of the rotor current frequency calculation unit, which in turn is connected to the input of the divider connected to the input of the rotor current frequency task unit, and the control input is analog a switch connected to the output of the comparator frequency (RU 2320073, IPC N02R 21/13, publ. 03/20/2008).
Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения высоких энергетических показателей в области малых нагрузок вследствие постоянства основного магнитного потока во всем диапазоне нагрузок.A disadvantage of the known device is the inability to provide high energy performance in the field of low loads due to the constancy of the main magnetic flux over the entire range of loads.
Технический результат заключается в реализации закона управления, благодаря которому в электроприводе обеспечиваются минимальные потери во всей области нагрузок.The technical result consists in the implementation of the control law, due to which the electric drive provides minimal losses in the entire load area.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для управления двигателем двойного питания, содержащее асинхронный двигатель с фазным ротором, статорные и роторные обмотки которого подключены к выходам преобразователей частоты статора и частоты ротора соответственно, датчики фазных токов статора, подключенные выходами к входу преобразователя числа фаз статора, выходы которого соединены с первым и вторым входами наблюдателя результирующего магнитного потока, подключенного выходами к входам тригонометрического анализатора, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входом обратного преобразователя координат токов статора, третий и четвертый входы которого соединены с выходами преобразователя числа фаз статора, первый синусно-косинусный преобразователь, выходы которого подключены к первому и второму входам обратного преобразователя координат токов ротора, третий вход которого соединен с выходом преобразователя числа фаз ротора, соединенного входом с выходами датчика токов ротора, а выходы обратного преобразователя координат токов ротора соединены с третьим и четвертым входами наблюдателя результирующего магнитного потока, регулятор результирующего магнитного потока, второй вход которого соединен с третьим выходом тригонометрического анализатора, а выход - с входом блока компенсации ЭДС ротора, соединенного выходом с первым входом прямого преобразователя координат напряжений ротора, два других входа которого соединены с выходами второго синусно-косинусного преобразователя, а выход прямого преобразователя координат напряжений ротора соединен с входом блока заданий амплитуды напряжения ротора, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты ротора, задатчик угловой скорости ротора, соединенный выходом с первым входом регулятора угловой скорости ротора, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления угловой скорости ротора, соединенного вторым входом с выходом датчика частоты токов статора, вход которого соединен с датчиком фазных напряжений статора, регулятор составляющей тока статора isy, соединенный вторым входом с первым выходом обратного преобразователя координат токов статора, а выходом соединенный с первым входом блока компенсации ЭДС статора, второй вход которого соединен с выходом регулятора составляющей тока статора isx, первый вход которого «занулен», а второй вход соединен со вторым выходом обратного преобразователя координат токов статора, выход же блока компенсации ЭДС статора соединен с первым входом прямого преобразователя координат напряжений статора, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами тригонометрического анализатора, а выход прямого преобразователя координат напряжений статора соединен с входом блока заданий амплитуды напряжения статора, соединенного выходом с первым входом преобразователя частоты статора, третий вход которого соединен с выходом интегратора, соединенного входом с выходом сумматора, к первому входу которого подключен выход умножителя, соединенного первым входом с первым выходом обратного преобразователя координат токов статора, а вторым - с четвертым выходом тригонометрического анализатора, второй вход сумматора подключен к выходу умножителя, соединенного первым входом с третьим выходом тригонометрического анализатора, а вторым входом - со вторым выходом обратного преобразователя координат токов статора, датчик частоты токов статора соединен выходом с вторым входом преобразователя частоты статора, первый арифметический блок, соединенный входом с выходом блока вычисления угловой скорости ротора, а выходом подключенный к первым входам третьего и второго арифметических блоков и к первому входу компаратора частоты, задающий генератор двухфазного гармонического сигнала, выход которого соединен со вторым входом второго арифметического блока и с вторым входом компаратора частоты, управляемый аналоговый коммутатор, подключенный входом к выходу второго арифметического блока, выходом - к второму входу третьего арифметического блока, выход которого соединен с входом блока вычисления частоты токов ротора, выход которого соединен с входом делителя, введены блок задания параметров, функциональный преобразователь, блок ограничения магнитного потока, коммутатор задания магнитного потока, регулятор частоты возбуждения, датчик частоты возбуждения, датчик фазных напряжений ротора, который соединен со входом датчика частоты возбуждения, выход которого соединен с первым входом блока вычислений угловой скорости ротора, а также с входом второго синусно-косинусного преобразователя и вторым входом регулятора частоты возбуждения, соединенного выходом с вторым входом преобразователя частоты ротора. Первый вход коммутатора задания магнитного потока соединен с выходом блока ограничения магнитного потока, второй - с вторым выходом функционального преобразователя, выход же коммутатора задания магнитного потока соединен с первым входом регулятора результирующего магнитного потока. Первый выход функционального преобразователя соединен с первым входом регулятора составляющей тока статора isy, первый вход функционального преобразователя соединен с выходом регулятора скорости, а второй - с выходом блока задания параметров, вход которого соединен с выходом датчика частоты токов статора.The essence of the invention lies in the fact that in a device for controlling a dual-supply motor containing an asynchronous motor with a phase rotor, the stator and rotor windings of which are connected to the outputs of the stator frequency and rotor frequency converters, respectively, the stator phase current sensors connected by the outputs to the input of the phase number converter a stator, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the observer of the resulting magnetic flux connected by the outputs to the inputs of the trigonometric analyzer, the first and second outputs of which are connected to the first and second input of the stator current coordinate coordinate converter, the third and fourth inputs of which are connected to the stator phase number converter, the first sine-cosine converter, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the rotor current coordinate converter, the third input of which is connected to the output of the rotor phase number converter, connected by the input to the outputs of the rotor current sensor, and the outputs of the inverse rotor current coordinate converter two connected to the third and fourth inputs of the observer of the resulting magnetic flux, the regulator of the resulting magnetic flux, the second input of which is connected to the third output of the trigonometric analyzer, and the output is connected to the input of the rotor EMF compensation unit, connected by the output to the first input of the direct rotor voltage coordinate transformer, two others the input of which is connected to the outputs of the second sine-cosine converter, and the output of the direct rotor voltage coordinate transformer is connected to the input of the unit the amplitude of the voltage of the rotor, the output of which is connected to the first input of the rotor frequency converter, the rotor angular velocity adjuster, connected by the output to the first input of the rotor angular velocity controller, the second input of which is connected to the output of the rotor angular velocity calculation unit, connected by the second input to the output of the current frequency sensor a stator, the input of which is connected to the stator phase voltage sensor, a regulator of the stator current component i sy , connected by a second input to the first output of the coordinate inverter stator currents, and the output is connected to the first input of the stator EMF compensation unit, the second input of which is connected to the output of the stator current component controller i sx , the first input of which is “zero”, and the second input is connected to the second output of the stator current coordinate inverter, the output is the stator EMF compensation unit is connected to the first input of the direct converter of the stator voltage coordinates, the second and third inputs of which are connected to the first and second outputs of the trigonometric analyzer, and the output of the direct converter Dividing the coordinates of the stator voltage is connected to the input of the stator voltage amplitude reference unit, connected by the output to the first input of the stator frequency converter, the third input of which is connected to the integrator output, connected to the adder output, the multiplier output connected to the first input to the first output the inverse coordinate converter of the stator currents, and the second with the fourth output of the trigonometric analyzer, the second input of the adder is connected to the output of the multiplier connected the first input with the third output of the trigonometric analyzer, and the second input with the second output of the inverse stator current coordinate converter, the stator current frequency sensor is connected by the output to the second input of the stator frequency converter, the first arithmetic unit connected by the input to the output of the rotor angular velocity calculation unit, and the output connected to the first inputs of the third and second arithmetic blocks and to the first input of the frequency comparator, specifying a two-phase harmonic signal generator, the output of which is dined with the second input of the second arithmetic unit and with the second input of the frequency comparator, a controlled analog switch connected by an input to the output of the second arithmetic unit, with an output to the second input of the third arithmetic unit, the output of which is connected to the input of the rotor current frequency calculation unit, the output of which is connected to the input of the divider, a parameter setting block, a functional converter, a magnetic flux limiting block, a magnetic flux commuting switch, an excitation frequency regulator, a sensor are introduced excitation frequency, the rotor phase voltage sensor, which is connected to the input of the excitation frequency sensor, the output of which is connected to the first input of the rotor angular velocity calculation unit, as well as to the input of the second sine-cosine converter and the second input of the excitation frequency controller, connected by the output to the second input of the converter rotor frequency. The first input of the magnetic flux reference switch is connected to the output of the magnetic flux limiting unit, the second is connected to the second output of the functional converter, while the output of the magnetic flux reference switch is connected to the first input of the resulting magnetic flux controller. The first output of the functional converter is connected to the first input of the stator current component controller i sy , the first input of the functional converter is connected to the output of the speed controller, and the second to the output of the parameter setting unit, the input of which is connected to the output of the stator current frequency sensor.
На фиг.1 изображена функциональная схема устройства, на фиг.2 - график разгона электропривода.Figure 1 shows a functional diagram of the device, figure 2 is a graph of the acceleration of the electric drive.
Устройство для управления двигателем двойного питания содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, статорные и роторные обмотки которого подключены соответственно к выходам преобразователя частоты статора 2 и преобразователя частоты ротора 3, датчик 4 фазных токов статора, подключенные выходами к входу преобразователя числа фаз статора 5, выходы которого соединены с первым и вторым входами наблюдателя результирующего магнитного потока 6, подключенного выходами к входам тригонометрического анализатора 7, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входом обратного преобразователя координат токов статора 8, третий и четвертый входы которого соединены с выходами преобразователя числа фаз статора 5. Выходы первого синусно-косинусного преобразователя 9 подключены к первому и второму входам обратного преобразователя координат токов ротора 10, третий вход которого соединен с выходом преобразователя числа фаз ротора 11, соединенного входом с выходами датчика токов ротора 12, а выходы обратного преобразователя координат токов ротора 10 соединены с третьим и четвертым входами наблюдателя результирующего магнитного потока 6. Выход коммутатора задания магнитного потока 13 соединен с первым входом регулятора результирующего магнитного потока 14, второй вход которого соединен с третьим выходом тригонометрического анализатора 7, а выход - с входом блока компенсации ЭДС ротора 15, соединенного выходом с первым входом прямого преобразователя координат напряжений ротора 16, два других входа которого соединены с выходами второго синусно-косинусного преобразователя 17. Выход прямого преобразователя координат напряжений ротора 16 соединен со входом блока заданий амплитуды напряжения ротора 18, выход которого соединен с первым входом преобразователя частоты ротора 3. Выход регулятор частоты возбуждения 19 соединен со вторым входом преобразователя частоты ротора 3. Выход задатчика угловой скорости ротора 20 соединен с первым входом регулятора угловой скорости ротора 21, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления угловой скорости ротора 22, соединенного вторым входом с выходом датчика 23 частоты токов статора, вход которого соединен с датчиком 24 фазных напряжений статора. Выход блока вычисления угловой скорости ротора 22 соединен также с входом первого синусно-косинусного преобразователя 9. Выход регулятора угловой скорости ротора 21 соединен с первым входом функционального преобразователя 25, второй вход которого соединен с выходом блока задания параметров 26, вход которого подключен к выходу датчика 23 частоты токов статора. Первый выход функционального преобразователя 25 соединен с первым входом регулятора 27 составляющей тока статора isy, второй вход которого соединен с первым выходом обратного преобразователя координат токов статора 8. Второй выход функционального преобразователя 25 соединен с вторым входом коммутатора задания магнитного потока 13. Выход регулятора 27 составляющей тока статора isy соединен с первым входом блока компенсации ЭДС статора 28, второй вход которого соединен с выходом регулятора 29 составляющей тока статора isx, первый вход которого «занулен», а второй вход соединен со вторым выходом обратного преобразователя координат токов статора 8. Выход блока компенсации ЭДС статора 28 соединен с первым входом прямого преобразователя координат напряжений статора 30, второй и третий входы которого соединены с первым и вторым выходами тригонометрического анализатора 7. Выход прямого преобразователя координат напряжений статора 30 соединен с входом блока заданий амплитуды напряжения статора 31, соединенного выходом с первым входом преобразователя частоты статора 2, третий вход которого соединен с выходом интегратора 32, соединенного входом с выходом сумматора 33, к первому входу которого подключен выход умножителя 34, соединенного первым входом с первым выходом обратного преобразователя координат токов статора 8, а вторым - с четвертым выходом тригонометрического анализатора 7. Второй вход сумматора 33 подключен к выходу умножителя 35, соединенного первым входом с третьим выходом тригонометрического анализатора 7, а вторым входом - со вторым выходом обратного преобразователя координат токов статора 8. Второй вход преобразователя частоты статора 2 соединен с выходом датчика 23 частоты токов статора. Вход первого арифметического блока 36 соединен с выходом блока вычисления угловой скорости ротора 22, а выход первого арифметического блока 36 подключен к первым входам третьего 37 и второго 38 арифметических блоков и к первому входу компаратора частоты 39. Выход задающего генератора двухфазного гармонического сигнала 40 соединен со вторым входом второго арифметического блока 38 и с вторым входом компаратора частоты 39. Вход управляемого аналогового коммутатора 41 подключен к выходу второго арифметического блока 38, а управляющий вход - к выходу компаратора частоты 39. Второй вход третьего арифметического блока 37 соединен с выходом управляемого аналогового коммутатора 41, а выход - с входом блока вычисления частоты токов ротора 42, который в свою очередь соединен с входом делителя 43, выход которого соединен с вторым входом регулятора частоты возбуждения 19. Выход блока ограничения магнитного потока 44 соединен с первым входом коммутатора задания магнитного потока 13. Выход датчика частоты возбуждения 45 соединен с первым входом блока вычислений угловой скорости ротора 22, а также с входом второго синусно-косинусного преобразователя 17 и вторым входом регулятора частоты возбуждения 19. Вход же датчика частоты возбуждения 45 соединен с датчиком фазных напряжений ротора 46.A device for controlling a dual-supply motor contains an
Электропривод с двигателем двойного питания работает следующим образом.An electric drive with a dual power engine operates as follows.
На силовые входы преобразователей частоты статора 2 и ротора 3 подают напряжение питания. По сигналам с выходов блоков задания амплитуд напряжений статора 31 и ротора 18 начинают работать выпрямительные звенья преобразователей частоты статора 2 и ротора 3. В первый момент сигналы управления инверторными звеньями преобразователей частоты статора 2 и ротора 3 отсутствуют. Соответственно сигнал на входе первого арифметического блока 36 равен нулю. Задающий генератор двухфазного гармонического сигнала 40 вырабатывает двухфазный синусоидальный низкочастотный сигнал частотой порядка 6-10 Гц, который подается на второй вход второго арифметического блока 38. На первый вход третьего арифметического блока 37 поступает сигнал с выхода первого арифметического блока 36. Во втором арифметическом блоке 38 двухфазные синусоидальные сигналы преобразуются согласно выражениям:The power inputs of the frequency converters of the
sinω0t·cosωet-cosω0t·sinωet=sin(ω0-ωe)t=sinω1t;sinω 0 t · cosω e t-cosω 0 t · sinω e t = sin ( ω 0 -ω e) t = sinω 1 t;
cosω0t·cosωet+sinω0t·sinωet=cos(ω0-ωe)t=cosω1t,cosω 0 t · cosω e t + sinω 0 t · sinω e t = cos ( ω 0 -ω e) t = cosω 1 t,
где ω0 - выходная частота задающего генератора двухфазного синусоидального напряжения; ωe - электромагнитная угловая скорость вращения ротора;where ω 0 is the output frequency of the master oscillator of a two-phase sinusoidal voltage; ω e is the electromagnetic angular velocity of rotation of the rotor;
ω1=ω0-ωe.ω 1 = ω 0 -ω e .
С выхода второго арифметического блока 38 сигнал поступает на вход управляемого аналогового коммутатора 41, на управляющий вход которого поступает сигнал управления с выхода компаратора частоты 39. На первый и второй входы компаратора частоты 39 подаются сигналы с выходов соответственно первого арифметического блока 36 cosωet и задающего генератора двухфазного гармонического сигнала 40 cosω0t. Когда частота синусоидального сигнала на первом входе компаратора частоты 39 становится больше частоты синусоидального сигнала на втором его входе, на выходе формируется сигнал логического нуля. При частоте сигнала на первом входе компаратора частоты 39 меньше, чем на втором, на выходе формируется сигнал логической единицы. В начальный момент ротор двигателя неподвижен (ωe=0) и, соответственно, сигнал на входе компаратора частоты 39 имеет уровень логической единицы.From the output of the second arithmetic unit 38, the signal is fed to the input of a controlled analog switch 41, the control input of which receives a control signal from the output of the frequency comparator 39. The signals from the outputs of the first arithmetic unit 36 cosω e t and the reference two-phase harmonic signal generator 40 cosω 0 t. When the frequency of the sinusoidal signal at the first input of the frequency comparator 39 becomes greater than the frequency of the sinusoidal signal at its second input, a logic zero signal is generated at the output. When the signal frequency at the first input of the frequency comparator 39 is less than at the second, a logical unit signal is generated at the output. At the initial moment, the rotor of the motor is stationary (ω e = 0) and, accordingly, the signal at the input of the frequency comparator 39 has the level of a logical unit.
Если на управляющем входе управляемого аналогового коммутатора 41 присутствует уровень логической единицы, то он замкнут, и входной сигнал без изменений поступает на выход. Если управляющий сигнал имеет уровень логического нуля, управляемый аналоговый коммутатор 41 разомкнут и сигнал на его выходе равен нулю.If the logical unit level is present at the control input of the managed analog switch 41, then it is closed, and the input signal is output without changes. If the control signal has a logic zero level, the controlled analog switch 41 is open and the signal at its output is zero.
С выхода управляемого аналогового коммутатора 41 сигнал поступает на второй вход третьего арифметического блока 37, на первый вход которого подается сигнал с выхода первого арифметического блока 36. В третьем арифметическом блоке 37 двухфазные синусоидальные сигналы преобразуются согласно выражениям:From the output of the controlled analogue switch 41, the signal is supplied to the second input of the third arithmetic unit 37, the first input of which is supplied with the signal from the output of the first arithmetic unit 36. In the third arithmetic unit 37, two-phase sinusoidal signals are converted according to the expressions:
sinω1t·cosωet-cosω1t·sinωet=sin(ω1-ωe)t=sin(ω0-2ωe)t;sinω 1 t · cosω e t-cosω 1 t · sinω e t = sin (ω 1 -ω e ) t = sin (ω 0 -2ω e ) t;
cosω1t·cosωet+sinω1t·sinωet=cos(ω1-ωe)t=cos(ω0-2ωe)t,cosω 1 t · cosω e t + sinω 1 t · sinω e t = cos ( ω 1 -ω e) t = cos (ω 0 -2ω e) t,
где ω1 - частота на выходе второго арифметического блока 38.where ω 1 is the frequency at the output of the second arithmetic unit 38.
С выхода третьего арифметического блока 37 сигнал поступает на вход блока вычисления частоты токов ротора 42. После преобразования в блоке вычисления частоты токов ротора 42 сигнал проходит через делитель 43 с коэффициентом деления К=2 и поступает на второй вход регулятора частоты возбуждения 19. Так как в начальный момент времени частота вращения поля ротора ωe=0, то после прохождения через второй 38 и третий 37 арифметические блоки и деления делителем 43 сигнал будет иметь частотуFrom the output of the third arithmetic unit 37, the signal is fed to the input of the rotor current frequency calculating unit 42. After conversion in the rotor current frequency calculating unit 42, the signal passes through a divider 43 with a division coefficient K = 2 and goes to the second input of the excitation frequency regulator 19. Since the initial moment of time, the rotor field rotation frequency ω e = 0, then after passing through the second 38 and third 37 arithmetic blocks and dividing by a divider 43 the signal will have a frequency
Частота 
При включении инверторного звена преобразователя частоты ротора 3 в обмотках неподвижного ротора асинхронного двигателя 1 начинает протекать трехфазный низкочастотный ток возбуждения частотой 
где ωс - угловая (синхронная) частота токов статора.where ω c is the angular (synchronous) frequency of the stator currents.
Сигналы с датчика токов ротора 12 подвергаются преобразованиям в преобразователе числа фаз ротора 11 и обратном преобразователе координат токов ротора 10 с помощью сигналов sinθ и cosθ из первого синусно-косинусного преобразователя 9, вычисляющего эти значения по сигналу с блока вычисления угловой скорости ротора 22. Наблюдатель результирующего магнитного потока 6 формирует составляющие вектора потока в системе координат статора α, β.The signals from the rotor current sensor 12 are subjected to transformations in the rotor phase number converter 11 and the rotor current coordinate inverter 10 using the sinθ and cosθ signals from the first sine-cosine converter 9, which calculates these values from the signal from the rotor angular velocity calculation unit 22. The observer of the resultant magnetic flux 6 forms the components of the flux vector in the coordinate system of the stator α, β.
Так как в начальный момент задатчик угловой скорости ротора 20 установлен в положение, соответствующее нулевой скорости, то вентили инверторного звена преобразователя частоты статора 2 заперты ЭДС статорной цепи. Ток в этой цепи отсутствует и составляющие вектора магнитного потока в системе координат статора формируются только за счет токов ротора и преобразуются тригонометрическим анализатором 7 в систему координат x, y. Составляющая Ψδx сравнивается регулятором результирующего магнитного потока 14 с выходным сигналом коммутатора задания магнитного потока 13. Сигнал рассогласования с выхода регулятора результирующего магнитного потока 14, проходя через блок компенсации ЭДС ротора 15, поступает на вход прямого преобразователя координат напряжений ротора 16, где подвергается преобразованиям из системы координат x, y в систему координат ротора d, q с помощью выходных сигналов второго синусно-косинусного преобразователя 17. Сигнал с выхода прямого преобразователя координат напряжений ротора 16 поступает на вход блока заданий амплитуды напряжения ротора 18, выходной сигнал которого изменяет амплитуду напряжения ротора таким образом, что составляющая магнитного потока Ψδx, определяющая модуль вектора потока, остается равной величине, установленной на выходе коммутатора задания магнитного потока 13.Since at the initial moment the angular velocity adjuster of the rotor 20 is set to the position corresponding to zero speed, the valves of the inverter link of the frequency converter of
Поскольку в начальный момент ротор асинхронного двигателя 1 неподвижен, то от датчика частоты токов статора 23, подключенного к датчику фазных напряжений статора 24, на управляющий вход преобразователя частоты статора 2 (на управляющий вход инвертора тока) поступает сигнал управления с частотой токов ротора ω2. Этот же сигнал подается на вход блока вычисления угловой скорости ротора 22, а выходной сигнал, пропорциональный угловой механической скорости ротора ωr, поступает на вход регулятора угловой скорости ротора 21, где сравнивается с сигналом задатчика угловой скорости ротора 20, а результат сравнения (требуемое значение электромагнитного момента 
на второмon the second
Пороговое значение электромагнитного момента, по достижении которого осуществляется переход к ортогональному управлению, определяются по соотношениюThe threshold value of the electromagnetic moment, upon reaching which the transition to orthogonal control is carried out, are determined by the ratio
При реализации управления по минимуму суммарных потерь задающие воздействия определятся соотношениямиWhen implementing control over the minimum of total losses, the driving actions are determined by the relations
где 
В этом случае оптимальные задающие воздействия на выходе функционального преобразователя 25 необходимо формировать в соответствии с системойIn this case, the optimal driving actions at the output of the functional Converter 25 must be formed in accordance with the system
Таким образом, на первом выходе функционального преобразователя 25 формируется задающий сигнал для регулятора составляющей тока статора isy 27, где сравнивается с выходным сигналом обратного преобразователя координат токов статора 8. Сигнал рассогласования составляющей тока статора Δisy подается на первый вход блока компенсации ЭДС статора 28. Сигнал рассогласования второй составляющей тока статора Δisx, поступающий на второй вход блока компенсации ЭДС статора 28, вычисляется в регуляторе составляющей тока статора isx 29 по сигналу с выхода обратного преобразователя координат токов статора 8. Выходной сигнал блока компенсации ЭДС статора 28 преобразуется прямым преобразователем координат напряжений статора 30 в систему координат статора α, β и управляет блоком заданий амплитуды напряжения статора 31, регулирующим амплитуду напряжения выпрямительного звена преобразователя частоты статора 2.Thus, at the first output of the functional converter 25, a driving signal is generated for the controller of the stator current component i sy 27, where it is compared with the output signal of the inverse coordinate converter of the stator currents 8. The mismatch signal of the stator current component Δi sy is fed to the first input of the stator EMF compensation unit 28. The mismatch signal of the second stator current component Δi sx supplied to the second input of the stator EMF compensation unit 28 is calculated in the controller of the stator current component i sx 29 by the signal from output o of the stator current coordinate converter 8. The output signal of the stator EMF compensation unit 28 is converted by a direct converter of the stator voltage coordinates 30 to the stator coordinate system α, β and controls the stator voltage amplitude reference unit 31, which regulates the voltage amplitude of the rectifier link of the
На втором выходе функционального преобразователя 25 формируется задающее воздействие 
Выходные сигналы тригонометрического анализатора 7 и обратного преобразователя координат токов статора 8 поступают на входы умножителей 34 и 35, осуществляющих перемножение одноименных составляющих потока Ψδ и тока is, и таким образом на выходе умножителя 34 получают сигнал, пропорциональный произведению Ψδy·isy, а на выходе умножителя 35 - Ψsx·isx.The output signals of the trigonometric analyzer 7 and the inverse coordinate converter of the stator currents 8 are supplied to the inputs of the multipliers 34 and 35, which multiply the same components of the flux Ψ δ and current i s , and thus at the output of the multiplier 34 receive a signal proportional to the product Ψ δy · i sy , and at the output of the multiplier 35, Ψ sx · i sx .
В электроприводе осуществляется контроль ортогональности векторов тока статора и результирующего магнитного потока в воздушном зазоре, что выполняется при условии равенства нулю их скалярного произведения Ψδ·is=0 или в координатах x, yThe electric drive monitors the orthogonality of the stator current vectors and the resulting magnetic flux in the air gap, which is performed provided that their scalar product Ψ δ · i s = 0 is equal to zero or in x, y coordinates
Это условие реализуется при помощи сумматора 33 и интегратора 32, сигнал с выхода которого поступает на управляющий вход преобразователя частоты статора 2 (управляющий вход инвертора тока) и определяет смещение фазы управляющих импульсов до тех пор, пока не будет выполнено условие (3). При этом достигается максимум электромагнитного вращающего момента базовой машины Mмакс=Ψδ·is при текущих значениях тока статора и результирующего магнитного потока в воздушном зазоре, или при данной нагрузке на валу и заданном значении магнитного потока будет обеспечен минимальный ток статора, т.е. минимальные электрические потери в обмотках статора и силовой части преобразователя частоты статора 2.This condition is realized using an adder 33 and an integrator 32, the output signal of which is supplied to the control input of the frequency converter of stator 2 (control input of the current inverter) and determines the phase shift of the control pulses until condition (3) is satisfied. In this case, the maximum electromagnetic torque of the base machine M max = Ψ δ · i s is achieved at the current values of the stator current and the resulting magnetic flux in the air gap, or at a given load on the shaft and a given value of the magnetic flux, the minimum stator current will be provided, i.e. . minimal electrical losses in the stator windings and the power part of the
Для пуска электропривода необходимо задать значение угловой механической скорости ротора 
Увеличение тока статора приводит к возникновению электромагнитного момента. Как только он превысит значение момента сопротивления на валу, ротор начнет вращаться. Частота токов в статоре начинает возрастатьAn increase in stator current leads to the appearance of an electromagnetic moment. As soon as it exceeds the value of the moment of resistance on the shaft, the rotor will begin to rotate. The frequency of currents in the stator begins to increase
где ωс - угловая (синхронная) частота токов статора;where ω with - the angular (synchronous) frequency of the stator currents;
ω2 - угловая частота токов ротора;ω 2 is the angular frequency of the rotor currents;
ωe=ωr·рП - электромагнитная угловая скорость вращения ротора;ω e = ω r · r P - electromagnetic angular velocity of rotation of the rotor;
ωr - механическая угловая скорость вращения ротора;ω r is the mechanical angular velocity of rotation of the rotor;
рП - число пар полюсов АД,p P - the number of pairs of poles of blood pressure,
что фиксируется датчиком фазных напряжений статора 24 и датчиком фазных токов статора 4 и продолжается до тех пор, пока рассчитанное в блоке вычисления угловой скорости ротора 22 значение не сравняется с сигналом задатчика угловой скорости ротора 20. В процессе этого происходит вычисление требуемых значений магнитного потока 
При увеличении частоты вращения поля ротора ωe частота сигнала на выходе второго арифметического блока 38, равнаяWith increasing frequency of rotation of the rotor field ω e the frequency of the signal at the output of the second arithmetic unit 38, equal
ω1=ω0-ωe,ω 1 = ω 0 -ω e ,
начинает уменьшаться. Уменьшается также частота на выходе третьего арифметического блока 37:starts to decrease. The frequency at the output of the third arithmetic unit 37 also decreases:
Частота возбуждения соответственно равнаThe excitation frequency is respectively equal
Когда скорость ротора достигнет значения 
Когда частота вращения поля ротора ωе становится равной частоте ω0 задающего генератора двухфазного гармонического сигнала 40, частота сигнала на выходе второго арифметического блока 38 ω1=ω0-ωe и, следовательно, на выходе управляемого аналогового коммутатора 41 равна нулю. Одновременно происходит изменение логического сигнала на выходе компаратора частоты 39 - он становится равным логическому нулю и управляемый аналоговый коммутатор 41 перестает пропускать входной сигнал на выход. В результате на втором входе третьего арифметического блока 37 сигнал равен нулю.When the frequency of rotation of the rotor field ω e becomes equal to the frequency ω 0 of the master oscillator of the two-phase harmonic signal 40, the frequency of the signal at the output of the second arithmetic unit 38 ω 1 = ω 0 -ω e and, therefore, at the output of the controlled analog switch 41 is zero. At the same time, a change in the logical signal occurs at the output of the frequency comparator 39 — it becomes equal to logical zero and the controlled analog switch 41 ceases to pass the input signal to the output. As a result, at the second input of the third arithmetic unit 37, the signal is zero.
Когда частота вращения поля ротора ωe превысит выходную частоту ω0 задающего генератора двухфазного гармонического сигнала 40, с выхода третьего арифметического блока 37 будет сниматься двухфазный сигнал частотой -ωe. После деления частоты делителем 43 сигнал частотой 
При дальнейшем увеличении скорости вращения ротора частота возбуждения поддерживается равной половине частоты вращения поля ротора (фиг.2).With a further increase in the rotor speed, the excitation frequency is maintained equal to half the frequency of rotation of the rotor field (Fig.2).
При изменении нагрузки электропривода скорость ротора начинает меняться, в результате частота токов в статоре асинхронного двигателя 1 также изменится, что приводит к изменению выходного сигнала блока вычисления угловой скорости ротора 22. Это в свою очередь приводит к соответствующему изменению сигналов управления на выходах блока компенсации ЭДС статора 28, прямого преобразователя координат напряжений статора 30 и блока задания амплитуды напряжения статора 31. В результате начнет изменяться амплитуда напряжения на выходе выпрямительного звена преобразователя частоты статора 2, вызывая изменение тока статора и, соответственно, электромагнитного момента и скорости ротора таким образом, что она будет стремиться к заданной. Контур регулирования результирующего магнитного потока отрабатывает изменения тока статора так, что поток остается равным заданному.When the load of the electric drive changes, the rotor speed begins to change, as a result, the frequency of the currents in the stator of the
По сравнению с известным решением предлагаемый вариант обеспечивает реализацию закона управления, благодаря которому в электроприводе обеспечиваются минимальные потери во всей области нагрузок.Compared with the known solution, the proposed option provides the implementation of the control law, due to which the electric drive ensures minimal losses in the entire load area.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011136603/07A RU2477562C1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Device for control of double-fed motors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011136603/07A RU2477562C1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Device for control of double-fed motors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2477562C1 true RU2477562C1 (en) | 2013-03-10 |
Family
ID=49124299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011136603/07A RU2477562C1 (en) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | Device for control of double-fed motors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2477562C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2625720C1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-07-18 | Геннадий Михайлович Тутаев | Device for controlling double-fed motor |
| RU2723671C1 (en) * | 2019-09-05 | 2020-06-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Asynchronous motor control device |
| RU2724128C1 (en) * | 2019-09-05 | 2020-06-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Asynchronous motor control method |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1194587A (en) * | 1966-09-03 | 1970-06-10 | Siemens Ag | The Control of Dynamoelectric Machines |
| US3859578A (en) * | 1973-01-22 | 1975-01-07 | Mikhail Moiseevich Botvinnik | Method and circuit for controlling an asynchronized-synchronous machine |
| JPH07154999A (en) * | 1993-11-29 | 1995-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | Controller of pumped storage generator motor |
| RU2106055C1 (en) * | 1995-10-26 | 1998-02-27 | Новосибирский государственный технический университет | System controlling machine of dual power supply |
| EP0674381B1 (en) * | 1994-03-23 | 1999-06-16 | ABB Daimler-Benz Transportation (Technology) GmbH | Torque regulation method of an asynchronous machine |
| EP1564882A2 (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-17 | Zapi S.P.A. | Direct control of an induction motor |
| RU2313895C1 (en) * | 2006-07-27 | 2007-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Alternating current motor |
| RU2320073C1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Device for controlling a double-way feed motor |
| RU99671U1 (en) * | 2010-05-17 | 2010-11-20 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | DEVICE FOR CONTROL OF THE DUAL POWER ENGINE |
-
2011
- 2011-09-02 RU RU2011136603/07A patent/RU2477562C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1194587A (en) * | 1966-09-03 | 1970-06-10 | Siemens Ag | The Control of Dynamoelectric Machines |
| US3859578A (en) * | 1973-01-22 | 1975-01-07 | Mikhail Moiseevich Botvinnik | Method and circuit for controlling an asynchronized-synchronous machine |
| JPH07154999A (en) * | 1993-11-29 | 1995-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | Controller of pumped storage generator motor |
| EP0674381B1 (en) * | 1994-03-23 | 1999-06-16 | ABB Daimler-Benz Transportation (Technology) GmbH | Torque regulation method of an asynchronous machine |
| RU2106055C1 (en) * | 1995-10-26 | 1998-02-27 | Новосибирский государственный технический университет | System controlling machine of dual power supply |
| EP1564882A2 (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-17 | Zapi S.P.A. | Direct control of an induction motor |
| RU2313895C1 (en) * | 2006-07-27 | 2007-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Alternating current motor |
| RU2320073C1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Device for controlling a double-way feed motor |
| RU99671U1 (en) * | 2010-05-17 | 2010-11-20 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ГОУ ВПО ЛГТУ) | DEVICE FOR CONTROL OF THE DUAL POWER ENGINE |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2625720C1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-07-18 | Геннадий Михайлович Тутаев | Device for controlling double-fed motor |
| RU2723671C1 (en) * | 2019-09-05 | 2020-06-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Asynchronous motor control device |
| RU2724128C1 (en) * | 2019-09-05 | 2020-06-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") | Asynchronous motor control method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104253572B (en) | Method and apparatus for stability control of open loop motor drive operation | |
| JP5862125B2 (en) | Control device for power converter | |
| JP5916526B2 (en) | Power converter control device and multi-winding motor drive device | |
| CN108599651A (en) | Induction machine Speedless sensor drive control method based on virtual voltage injection | |
| US9379655B2 (en) | Method of field weakening control of permanent magnet motor drivers | |
| US9722522B2 (en) | Method for controlling torque in permanent magnet motor drives | |
| US8878471B2 (en) | Control apparatus for electric rotary machine | |
| JP6368523B2 (en) | Motor control device | |
| JP5856438B2 (en) | Power converter | |
| Peter et al. | A simplified DTC-SVPWM scheme for induction motor drives using a single PI controller | |
| RU2477562C1 (en) | Device for control of double-fed motors | |
| RU2320073C1 (en) | Device for controlling a double-way feed motor | |
| RU2313895C1 (en) | Alternating current motor | |
| Banerjee et al. | Control architecture for a switched doubly fed machine propulsion drive | |
| RU2396696C2 (en) | Alternating current drive | |
| US9397590B2 (en) | Double wound rotor type motor with constant alternating current or direct current power supply input and control method thereof | |
| JP5693679B2 (en) | Turbocharger power generator | |
| RU2625720C1 (en) | Device for controlling double-fed motor | |
| Zhong | AC Ward Leonard drive systems: Revisiting the four-quadrant operation of AC machines | |
| Popenda | A concept of control of PMSM angular velocity | |
| RU2010141347A (en) | METHOD OF VECTOR CONTROL OF MOMENT OF ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2498496C1 (en) | Energy-saving system for control of asynchronous drive | |
| CN114556767A (en) | Power conversion device | |
| RU2528612C2 (en) | Alternating current electric drive | |
| RU99671U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF THE DUAL POWER ENGINE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140903 |