Устройство управления асинхронным двигателем



Устройство управления асинхронным двигателем
Устройство управления асинхронным двигателем
Устройство управления асинхронным двигателем
Устройство управления асинхронным двигателем
Устройство управления асинхронным двигателем
H02P27/04 - Управление или регулирование электрических двигателей, генераторов, электромашинных преобразователей; управление трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками (конструкции пусковых аппаратов, тормозов или других управляющих устройств см. в соответствующих подклассах, например механические тормоза F16D, механические регуляторы скорости G05D; переменные резисторы H01C; пусковые переключатели H01H; системы для регулирования электрических или магнитных переменных величин с использованием трансформаторов, реакторов или дроссельных катушек G05F; устройства, конструктивно связанные с электрическими двигателями, генераторами, электромашинными преобразователями, трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками, см. в соответствующих подклассах, например H01F,H02K; соединение или управление

Владельцы патента RU 2723671:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") (RU)

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении скорости формирования электромагнитного момента при изменении управляющего сигнала задания момента. Устройство управления содержит асинхронный двигатель. Преобразователь реализует векторное управление с прямым и обратным преобразованиями Парка и Кларка и имеет входы сигналов задания составляющих тока статора по оси абсцисс, по оси ординат и частоты тока статора. А также датчик частоты вращения ротора и задатчик момента. Фазные входы асинхронного двигателя соединены с выходами преобразователя. Вал асинхронного двигателя жестко соединен с датчиком частоты вращения. Выход задатчика момента соединен с входами релейного усилителя-ограничителя абсолютного скольжения, реального форсирующего звена и с первым входом первого сумматора. Выход реального форсирующего звена соединен с вторым входом первого сумматора и с вторым входом второго сумматора. Первый вход сумматора соединен с выходом релейного усилителя-ограничителя абсолютного скольжения, а третий вход соединен с выходом датчика частоты вращения ротора. Входы сигналов задания составляющих тока статора по оси абсцисс, по оси ординат и частоты тока статора преобразователя соединены с выходом первого сумматора, выходом реального форсирующего звена и выходом второго сумматора соответственно. 1 ил.

 

Изобретение относится к регулируемому асинхронному электроприводу и может быть использовано при регулировании асинхронных двигателей (АД), в частности двигателей с короткозамкнутым ротором, в том числе тяговых, преимущественно для электромобилей.

Известно устройство (Патент РФ №2254666), реализующее управления асинхронным двигателем с абсолютным скольжением, обеспечивающим минимум потерь в меди.

Недостатком данного способа является низкое быстродействие формирования электромагнитного момента.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является патент «Электропривод переменного тока» (Патент RU 180979 U1), при котором в электроприводе переменного тока, содержащем асинхронный двигатель и инвертор с широтно-импульсным (ШИМ) регулятором тока, два датчика тока статора, датчик скорости, систему задания продольной составляющей тока статора и систему управления поперечной составляющей тока статора с блоками преобразования трехфазной системы координат в прямоугольную вращающуюся систему координат и обратного преобразования, введены блоки фильтрации измеряемых сигналов продольной и поперечной составляющих тока статора и разности этих сигналов, блок расчета и корректирующего сигнала продольной составляющей тока статора, блок ограничения сигнала задания продольной составляющей тока статора.

Недостатком устройства - прототипа является низкая скорость протекания переходных электромагнитных процессов в асинхронном двигателе и, соответственно, низкое быстродействие формирования электромагнитного момента.

Известно устройство управления асинхронным двигателем с минимальными потерями в меди (см., например, Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. М: Энергоиздат, 1982, 216 с., с. 51-78) при котором обеспечивается поддержание величины абсолютного скольжения на постоянном уровне, при этом β=r2/L2. Однако в этом случае электромагнитные переходные процессы в двигателе протекают недостаточно быстро, например, чтобы удовлетворить требованиям по безопасному вождению электромобиля с асинхронным тяговым двигателем. Предложенное устройство решает данную проблему обеспечения необходимого быстродействия на требуемом уровне. Описание процесса приведено ниже.

Технической задачей предполагаемого изобретения является повышение быстродействия управления АД.

Техническим результатом, который обеспечивается изобретением, является повышение скорости формирования электромагнитного момента при изменении управляющего сигнала задания момента.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что устройство управления асинхронным двигателем (АД) содержит асинхронный двигатель 1, преобразователь 2, реализующий векторное управление с прямым и обратным преобразованиями Парка и Кларка и имеющего входы сигналов задания составляющих тока статора по оси абсцисс А, по оси ординат Б и частоты тока статора В, датчик 3 частоты вращения ротора АД 1 и задатчик 4 момента, при этом фазные входы асинхронного двигателя 1 соединены с выходами преобразователя 2, вал асинхронного двигателя жестко соединен с датчиком 3 частоты вращения ротора АД 1, причем задатчик 4 момента соединен своим выходом 4а со следующими входами: входом 5а релейного усилителя-ограничителя 5 абсолютного скольжения, со входом 6а реального форсирующего звена бис первым входом 7а первого сумматора 7, выход 6б реального форсирующего звена 6 соединен со вторым входом 7б первого сумматора 7 и с вторым входом 8а второго сумматора 8, первый вход 8б которого соединен с выходом 5б релейного усилителя-ограничителя 5 абсолютного скольжения, а третий вход 8в сумматора 8 соединен с выходом 3а датчика 3 частоты вращения ротора АД 1, входы сигналов задания составляющих соединены соответственно для составляющей тока статора по оси абсцисс А с выходом 7в первого сумматора 7, по оси ординат Б - с выходом 66 реального форсирующего звена 6 и частоты тока статора В преобразователя 2-е выходом 8г второго сумматора 8.

Реальное форсирующее звено реализует операцию дифференцирования с последующим затуханием, что позволяет создать крутой фронт управляющих сигналов и обеспечить дополнительный подвод задающей энергии к управляющему устройству, в данном случае ко всем входам А, Б и В преобразователя 2.

Суть работы предлагаемого устройства управления асинхронным двигателем заключается в следующем.

Проведя соответствующие преобразования в системе известных дифференциальных уравнений роторных цепей и электромагнитного момента асинхронного двигателя в относительных единицах (см. книгу Соколов М.М., Петров Л.П., Ладерзон В.А. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе. М., Энергия, 1967) и, не рассматривая звенья с постоянными времени, меньшими на порядок и более основной постоянной времени, из линеаризованных уравнений получим требуемую передаточную функцию:

где:

Очевидно, что полученная динамика формирования электромагнитного момента асинхронного двигателя определяется динамическими характеристиками задания управляющих параметров - ΔiХ1(p) (тока статора по оси абсцисс), ΔiУ1(p) (тока статора по оси ординат) и Δβ(р) (частоты тока статора). Форсируя каждый из этих параметров можно обеспечить уменьшение времени формирования ΔМ(р). Но так как, мы имеем дело с линеаризованной моделью формирования ΔМ(р), то применим принцип суперпозиции и суммарное влияние динамических характеристик каждого из управляющих параметров приводит к суммарному эффекту в процесс изменения момента.

Из этого положения вытекает суть работы предлагаемого устройства. По каждому управляющему каналу крутым фронтом вводится дополнительная энергия, сигнал задания которой формируется на выходе 6б реального формирующего звена 6 в зависимости от скорости изменения сигнала задания момента на выходе 4а блока 4. Этот сигнал задания форсирующей энергии поступает на вход Б преобразователя 2, суммируется с сигналом задания момента, поступая на вход 7б первого сумматора 7, выход 7в которого соединен со входом А преобразователя 2, кроме того, сигнал задания форсирующей энергии суммируется сигналом задания абсолютного скольжения - вход 8а второго сумматора 8, соединенного своим выходом 8г со входом В преобразователя 2. Таким образом, устройство, построенное по предлагаемой схеме, обеспечивает, как показывают результаты математического моделирования и проведенные стендовые испытания, увеличение в 7-10 раз скорости протекания переходных электромагнитных процессов в асинхронном двигателе при управлении по минимуму электрических потерь.

Реальное форсирующее звено в предлагаемом устройстве имеет передаточную функцию а релейный усилитель-ограничитель 5 абсолютного скольжения представляет собой реле, определяющее знак сигнала задания момента с выхода задатчика момента 4 и соответствующим образом измененяя знак задания абсолютного скольжения с ограничением уровня выходного сигнала, до величины, обеспечивающей требуемое значение абсолютного скольжения в установившихся режимах работы асинхронного двигателя.

Предложение соответствует всем критериям охраноспособности изобретения, потому что является промышленно применимым, так как может быть использовано в предложенном виде в электротехнической промышленности, новым, так как в предложенной совокупности признаков оно не известно из уровня техники, и соответствует изобретательскому уровню, так как для специалиста оно явным образом не следует из уровня техники и достигает новых технических результатов.

Устройство управления асинхронным двигателем, содержащее асинхронный двигатель (АД) 1, преобразователь 2, реализующий векторное управление с прямым и обратным преобразованиями Парка и Кларка и имеющий входы сигналов задания составляющих тока статора по оси абсцисс А, по оси ординат Б и частоты тока статора В, датчик 3 частоты вращения ротора АД 1 и задатчик 4 момента, при этом фазные входы асинхронного двигателя 1 соединены с выходами преобразователя, вал асинхронного двигателя жестко соединен с датчиком 3 частоты вращения ротора АД 1, отличающееся тем, что выход задатчика момента соединен со следующими входами: входом 5а релейного усилителя-ограничителя 5 абсолютного скольжения, с входом 6а реального форсирующего звена 6 и с первым входом 7а первого сумматора 7, выход реального форсирующего звена 6 соединен с вторым входом 7б первого сумматора 7 и с вторым входом 8а второго сумматора 8, первый вход 8б которого соединен с выходом 5б релейного усилителя-ограничителя 5 абсолютного скольжения, а третий вход 8в сумматора 8 соединен с выходом 3а датчика 3 частоты вращения ротора АД 1, входы сигналов задания составляющих соединены соответственно для составляющей тока статора по оси абсцисс А с выходом 7в первого сумматора 7, для составляющей тока статора по оси ординат Б - с выходом 6б реального форсирующего звена 6 и частоты тока статора В преобразователя 2 - с выходом 8г второго сумматора 8.1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Электродвижительная установка судна с несколькими гребными винтами содержит систему управления, генераторный агрегат, автоматические выключатели, выпрямители напряжения, инверторы напряжения и тяговые электродвигатели, механически соединенные каждый со своим гребным винтом.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Электродвижительная установка транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем содержит систему управления, первичные тепловые двигатели с генераторами переменного тока, автоматические выключатели, электрический преобразователь и тяговый электродвигатель.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления шаговыми двигателями, в частности в системах управления биполярными шаговыми двигателями.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Электродвижительная установка транспортного средства содержит систему управления, источник постоянного напряжения, трехфазный инвертор напряжения, собранный на транзисторных полумостах и конденсаторах, тяговый электродвигатель переменного тока, параллельный накопитель электрической энергии и согласующий электрический преобразователь.

Группа изобретений относится к системе аккумулирования энергии и способу управления ею. Система состоит из: силовой части, средств оценки состояний силовой части и средств управления, оснащенных информационным интерфейсом.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в многоуровневом высокоскоростном регулируемом приводе. Техническим результатом является снижение потерь путем устранения 5-й, 7-й гарминических искажений кривых токов.

Изобретение относится к тяговому приводу тепловозов. Тяговый электропривод тепловоза содержит два тяговых реактивных индукторных двигателя, установленных либо на раме тепловоза, при этом двигатели посредством карданных валов передают усилие на штатные осевые редукторы, либо на осях колесных пар тепловоза, в этом случаи привод колесных пар осуществляется одноступенчатым цилиндрическим редуктором.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования числа оборотов электрифицированного инструмента, бытовых и промышленных электроприборов, приборов специального назначения, содержащих электродвигатели.

Использование: в области электротехники. Технический результат - предотвращение повреждения или выхода из строя воздушного судна из-за возможного отключения выхода электронного регулятора вследствие перенапряжения в ходе выполнения воздушным судном активного маневрирования.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к статическим каскадным электрическим преобразователям частоты и может быть использовано в высоковольтных частотно-регулируемых электроприводах переменного тока большой мощности с высокими показателями качества синтезируемого напряжения.

Изобретение относится к областям насосостроения и электротехники. Способ стабилизации давления насосной установки (НУ) с асинхронным электроприводом включает измерение мгновенных величин токов статора асинхронного двигателя (АД) и скорости вращения ротора.
Наверх