RU2724128C1 - Asynchronous motor control method - Google Patents
Asynchronous motor control method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2724128C1 RU2724128C1 RU2019127952A RU2019127952A RU2724128C1 RU 2724128 C1 RU2724128 C1 RU 2724128C1 RU 2019127952 A RU2019127952 A RU 2019127952A RU 2019127952 A RU2019127952 A RU 2019127952A RU 2724128 C1 RU2724128 C1 RU 2724128C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- stator current
- generated
- rotor
- sets
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе для регулирования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, в том числе тяговых, преимущественно в электромобилях.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in an electric drive for regulating squirrel-cage induction motors, including traction, mainly in electric vehicles.
Изобретение относится к регулируемому асинхронному электроприводу и может быть использовано при регулировании асинхронных двигателей, в частности двигателей с короткозамкнутым ротором, в том числе тяговых.The invention relates to a controlled asynchronous electric drive and can be used in the regulation of induction motors, in particular squirrel-cage motors, including traction.
Известен способ управления асинхронными двигателями (Патент РФ №2254666), при котором регулятор момента формирует вектор потокосцепления ротора путем формирования задания его мгновенных значений, амплитуда и частота которых зависит от задания момента. Путем изменения частоты достигается формирование оптимального, с точки зрения минимизации потребления тока статора, угла между векторами тока статора и потокосцепления ротора, равным 45°. На основе полученных задающих сигналов, обеспечивающих минимум потерь в управляемом двигателе, осуществляется управление автономным инвертором, формирующего питание исполнительного асинхронного двигателя.A known method of controlling asynchronous motors (RF Patent No. 2254666), in which the torque regulator generates a rotor flux linkage vector by forming a task of its instantaneous values, the amplitude and frequency of which depends on the moment setting. By changing the frequency, the formation of an optimum angle of 45 ° between the stator current and rotor flux vectors, from the point of view of minimizing the stator current consumption, is achieved. Based on the received driving signals, ensuring a minimum of losses in the controlled motor, an autonomous inverter is controlled, which forms the power of the asynchronous executive motor.
Недостатком данного способа является низкое быстродействие формирования электромагнитного момента.The disadvantage of this method is the low speed of the formation of the electromagnetic moment.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является патент «Электропривод переменного тока» (Патент RU 180979 U1), при котором в электроприводе с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, питаемым от силового преобразователя, реализующего векторное управление с прямым и обратным преобразованиями Парка и Кларка и имеющего входы сигналов управления составляющих тока статора по оси абсцисс, по оси ординат и сигнала частоты тока статора, при этом формируются сигнал задания момента, сигнал пропорциональный частоте вращения ротора и на базе сигнала задания момента - сигнал задания абсолютного скольжения, обеспечивающего минимум потерь в меди.The closest technical solution to the claimed method is the patent "Electric AC drive" (Patent RU 180979 U1), in which an electric drive with an asynchronous motor with a squirrel-cage rotor, powered by a power converter that implements vector control with direct and reverse transformations of Park and Clark and has the control signal inputs of the stator current components along the abscissa axis, along the ordinate axis and the stator current frequency signal, a torque reference signal is generated, a signal proportional to the rotor speed and, based on the torque reference signal, an absolute slip reference signal that ensures minimum copper losses.
Недостатком способа - прототипа является низкая скорость протекания переходных электромагнитных процессов в асинхронном двигателе и, соответственно, низкое быстродействие формирования электромагнитного момента.The disadvantage of the prototype method is the low rate of transient electromagnetic processes in an induction motor and, accordingly, the low speed of formation of the electromagnetic moment.
Техническим результатом, который обеспечивается изобретением, является повышение скорости формирования электромагнитного момента при изменении управляющего сигнала задания момента.The technical result, which is provided by the invention, is to increase the speed of formation of the electromagnetic moment when the control signal of the reference moment is changed.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе управления асинхронным двигателем (АД) с короткозамкнутым ротором, питаемым от силового преобразователя, реализующем векторное управление АД с прямым и обратным преобразованиями Парка и Кларка, и имеющим входы сигналов управления составляющих тока статора по оси абсцисс, по оси ординат и сигнала частоты тока статора, при этом формируют сигнал задания момента, сигнал пропорциональный частоте вращения ротора и на базе сигнала задания момента - формируют сигнал задания абсолютного скольжения, обеспечивающего минимум потерь в меди, при этом формируют корректирующий сигнал, который задает составляющую тока статора по оси ординат, который, суммируясь с сигналом задания момента, задает составляющую тока статора по оси абсцисс и, суммируясь с сигналом задания абсолютного скольжения и сигналом, пропорциональным частоте вращения ротора, задает частоту тока статора.The specified technical result is ensured by the fact that in the method of controlling an asynchronous motor (HELL) with a squirrel-cage rotor, powered by a power converter, realizing vector control of HELL with direct and inverse transforms of Park and Clark, and having inputs of control signals of the stator current components along the abscissa axis, the ordinates of the axis and the frequency signal of the stator current, at the same time they generate a signal for setting the moment, a signal proportional to the rotational speed of the rotor and on the basis of the signal for setting the moment, they form a signal for setting the absolute slip, which ensures a minimum loss in copper, while generating a correction signal that sets the stator current component along the ordinate axis, which, when summed with the torque reference signal, sets the stator current component along the abscissa axis and, combined with the absolute slip signal and the signal proportional to the rotor speed, sets the stator current frequency.
Суть работы предлагаемого способа управления асинхронным двигателем заключается в следующем.The essence of the proposed method for controlling an induction motor is as follows.
Известен способ 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. Предложенный способ решает данную проблему на требуемом уровне.A known method of controlling an induction motor with minimal losses in copper (see, for example, Bulgakov A.A. Frequency control of asynchronous motors. M.: Energoizdat, 1982, 216 pp., Pp. 51-78), which ensures the maintenance of absolute slip at a constant level, with β = r 2 / L 2 . However, in this case, the electromagnetic transients in the engine are not fast enough, for example, to satisfy the requirements for the safe driving of an electric vehicle with an asynchronous traction motor. The proposed method solves this problem at the required level.
Для пояснения сути предложенных решений рассмотрим систему дифференциальных уравнений роторных цепей и электромагнитного момента асинхронного двигателя. Математическое описание АД строится на основе теории обобщенной двухфазной электрической машины (например, Соколов М.М., Петров Л.П., Ладерзон В.А. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе. М., Энергия, 1967). Уравнения АД при известных допущениях и обозначениях в относительных единицах имеют вид:To clarify the essence of the proposed solutions, we consider a system of differential equations of rotor circuits and the electromagnetic moment of an induction motor. The mathematical description of blood pressure is based on the theory of a generalized two-phase electric machine (for example, Sokolov M.M., Petrov L.P., Laderson V.A. Electromagnetic transient processes in an asynchronous electric drive. M., Energy, 1967). The equations of blood pressure with known assumptions and notation in relative units are:
Для аналитической оценки динамики процесса формирования электромагнитного момента и для нахождения путей ускорения этого процесса необходимо иметь соответствующую передаточную функцию. Но так как представленные уравнения (1) не линейны, линеаризуем их, записав в операторном виде:For an analytical assessment of the dynamics of the process of formation of the electromagnetic moment and for finding ways to accelerate this process, it is necessary to have an appropriate transfer function. But since the presented equations (1) are not linear, we linearize them by writing in the operator form:
Проведя соответствующие преобразования и не рассматривая звенья с постоянными времени, меньшими на порядок и более основной постоянной времени, из уравнений (2), получим требуемую передаточную функцию:Having carried out the corresponding transformations and without considering the links with time constants smaller by an order of magnitude and more than the main time constant, from equations (2), we obtain the required transfer function:
где:
Из полученной передаточной функции видно, что динамика формирования электромагнитного момента асинхронного двигателя определяется динамическими характеристиками задания управляющих параметров - ΔiX1(p) (тока статора по оси абсцисс), ΔiY1(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 суммирующему эффекту в процесс изменения момента. Но при этом необходимо учитывать изменение знака задания абсолютного скольжения частоты тока статора с ограничением уровня выходного сигнала, до величины, обеспечивающей требуемое значение абсолютного скольжения в установившихся режимах работы асинхронного двигателя.From the obtained transfer function, it is seen that the dynamics of the electromagnetic moment of the induction motor is determined by the dynamic characteristics of the control parameters - Δi X1 (p) (stator current along the abscissa axis), Δi Y1 (p) (stator current along the ordinate axis) and Δβ (p) (stator current frequency). Forcing each of these parameters, it is possible to provide a decrease in the formation time ΔM (p). But since we are dealing with a linearized model of ΔМ (p) formation, we apply the principle of superposition and the total influence of the dynamic characteristics of each of the control parameters leads to a summing effect in the process of changing the moment. But at the same time, it is necessary to take into account the change in the sign of the absolute slip frequency of the stator current frequency with the output signal limiting to a value that provides the required absolute slip value in steady-state modes of operation of an induction motor.
Из этого положения вытекает суть предлагаемого способа. По каждому управляющему каналу синхронно вводится дополнительная энергия, обеспечивающая, как показывают результаты математического моделирования и проведенные стендовые испытания, увеличение в 7-10 раз быстродействия электропривода, реализующего предложенный способ управления.From this position follows the essence of the proposed method. For each control channel, additional energy is simultaneously introduced simultaneously, which ensures, as shown by the results of mathematical modeling and bench tests, an increase of 7-10 times the speed of the electric drive that implements the proposed control method.
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.The proposal meets all the eligibility criteria of the invention, because it is industrially applicable, since it can be used in the proposed form in the electrical industry, new, because in the proposed set of features it is not known from the prior art, and corresponds to the inventive step, since for a specialist it clearly does not follow from the prior art and achieves new technical results.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127952A RU2724128C1 (en) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Asynchronous motor control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127952A RU2724128C1 (en) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Asynchronous motor control method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2724128C1 true RU2724128C1 (en) | 2020-06-22 |
Family
ID=71135773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019127952A RU2724128C1 (en) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | Asynchronous motor control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2724128C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US664609A (en) * | 1899-07-14 | 1900-12-25 | Harwood Huntington | Safety-match. |
| JPH04304183A (en) * | 1991-04-01 | 1992-10-27 | Meidensha Corp | Vector controller for induction motor |
| US6646409B2 (en) * | 2001-06-20 | 2003-11-11 | Lg Electronics Inc. | Apparatus for controlling rotation speed of motor |
| RU2254666C1 (en) * | 2004-01-26 | 2005-06-20 | Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) | Alternating-current drive |
| JP4304183B2 (en) * | 2005-01-31 | 2009-07-29 | 株式会社フジクラ | Foamed coaxial cable |
| RU2414806C1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" (ГУ КузГТУ) | Method of variable-frequency control of electromagnetic moment of asynchronous motor |
| RU2477562C1 (en) * | 2011-09-02 | 2013-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Device for control of double-fed motors |
| RU180979U1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" | AC ELECTRIC DRIVE |
-
2019
- 2019-09-05 RU RU2019127952A patent/RU2724128C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US664609A (en) * | 1899-07-14 | 1900-12-25 | Harwood Huntington | Safety-match. |
| JPH04304183A (en) * | 1991-04-01 | 1992-10-27 | Meidensha Corp | Vector controller for induction motor |
| US6646409B2 (en) * | 2001-06-20 | 2003-11-11 | Lg Electronics Inc. | Apparatus for controlling rotation speed of motor |
| RU2254666C1 (en) * | 2004-01-26 | 2005-06-20 | Липецкий Государственный Технический Университет (Лгту) | Alternating-current drive |
| JP4304183B2 (en) * | 2005-01-31 | 2009-07-29 | 株式会社フジクラ | Foamed coaxial cable |
| RU2414806C1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кузбасский государственный технический университет" (ГУ КузГТУ) | Method of variable-frequency control of electromagnetic moment of asynchronous motor |
| RU2477562C1 (en) * | 2011-09-02 | 2013-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Device for control of double-fed motors |
| RU180979U1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" | AC ELECTRIC DRIVE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9054623B2 (en) | Motor control device | |
| CN106788065B (en) | A kind of line inductance electromotor stable state loss minimization controller method and system | |
| CN110061671B (en) | Permanent magnet synchronous motor control method and system based on speed change approach rate | |
| JP5856438B2 (en) | Power converter | |
| KR102589033B1 (en) | Apparatus and method for controlling inverter driving motor | |
| CN105099319A (en) | Apparatus for controlling induction machine | |
| El-Gendy et al. | A sliding mode controller for a three phase induction motor | |
| KR20200124787A (en) | Apparatus and method for controlling inverter driving motor | |
| RU2724128C1 (en) | Asynchronous motor control method | |
| CN105634355B (en) | Frequency converter and control device and control method for frequency converter | |
| RU2396696C2 (en) | Alternating current drive | |
| KR101841769B1 (en) | System and method for controlling induction motor of EPS(electronic power steering) in vehicle using adaptive backstepping controller | |
| KR102575398B1 (en) | Apparatus for controlling inverter driving motor | |
| RU2723671C1 (en) | Asynchronous motor control device | |
| CN104767459A (en) | Motor control device | |
| JP4402600B2 (en) | Synchronous motor drive system and synchronous motor drive method | |
| KR101530543B1 (en) | Induction motor and controlling apparatus for induction motor | |
| EP3171508A1 (en) | Method for the scalar control of an induction motor, particularly at low speed operation, and scalar control system for an induction motor | |
| EP3098961B1 (en) | System of controlling induction electric motor | |
| CN104901598A (en) | Motor drive device, motor drive method and motor | |
| RU2254666C1 (en) | Alternating-current drive | |
| CN113348620B (en) | Motor control method and motor control device | |
| CN108988720B (en) | Three-phase asynchronous motor controller based on slip automatic optimization and control method | |
| CN107528517B (en) | Method for controlling rotating electric machine | |
| CN104901593A (en) | Motor drive device, motor drive method and motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201110 Effective date: 20201110 |