RU2457610C2 - Method for control of ac converter-field motor torque - Google Patents
Method for control of ac converter-field motor torque Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457610C2 RU2457610C2 RU2010138886/07A RU2010138886A RU2457610C2 RU 2457610 C2 RU2457610 C2 RU 2457610C2 RU 2010138886/07 A RU2010138886/07 A RU 2010138886/07A RU 2010138886 A RU2010138886 A RU 2010138886A RU 2457610 C2 RU2457610 C2 RU 2457610C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- polarity
- value
- negative
- phase winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение относится к области электротехники и предназначено для управления вентильными двигателями с широким диапазоном регулирования частоты вращения.The claimed technical solution relates to the field of electrical engineering and is intended to control valve motors with a wide range of speed control.
Известен способ управления бесконтактным электродвигателем постоянного тока, заключающийся в том, что выбор рабочих ключевых элементов мостового инвертора, управляющего подачей напряжения на фазные обмотки электродвигателя, осуществляют по кодовым сигналам положения ротора, широтно-импульсную модуляцию напряжения питания осуществляют коммутацией рабочих ключевых элементов, управляющий сигнал для осуществления широтно-импульсной модуляции формируют из суммы сигнала ошибки, сигнала, пропорционального пульсирующей составляющей тока силовой цепи электродвигателя, и сигнала развертки, сигнал ошибки определяют пропорциональным разности выходного сигнала и сигнала задания, сигнал развертки формируют пилообразным спадающим до нуля с крутизной, пропорциональной прогнозируемой крутизне пульсирующей составляющей тока силовой цепи электродвигателя после коммутации ключевых элементов [2].A known method of controlling a non-contact direct current electric motor is that the working key elements of the bridge inverter that control the supply of voltage to the phase windings of the electric motor are selected by code signals of the rotor position, pulse-width modulation of the supply voltage is carried out by switching the working key elements, the control signal for the implementation of pulse width modulation is formed from the sum of the error signal, a signal proportional to the pulsating component As the power circuit of the electric motor, and the sweep signal, the error signal is determined proportional to the difference between the output signal and the reference signal, the sweep signal is formed by a sawtooth falling to zero with a slope proportional to the predicted slope of the pulsating current component of the electric motor power circuit after switching the key elements [2].
Известный способ управления может использоваться для управления вращающим моментом вентильного электродвигателя.A known control method can be used to control the torque of a valve motor.
Недостатком известного способа управления является то, что вектор электромагнитного поля создаваемый фазными обмотками электродвигателя вращается дискретно с углом поворота, равным 
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является частотно-токовый способ управления, заключающийся в том, что в обмотки вентильного электродвигателя задаются токи, мгновенные значения которых определяются сигналом задания и угловым положением ротора двигателя и при этом они отвечают требованиям, предъявляемым к мгновенным значениям токов симметричной многофазной системы [1].The closest technical solution, selected as a prototype, is the frequency-current control method, which consists in the fact that currents are set in the windings of the valve motor, the instantaneous values of which are determined by the reference signal and the angular position of the motor rotor and at the same time they meet the requirements for instant the values of the currents of a symmetric multiphase system [1].
Недостатком известного способа является то, что удовлетворить требование симметрии мгновенных значений токов в многофазной системе регуляторов с широтно-импульсной модуляцией, охваченных жесткой обратной связью по току при независимом регулировании и широком диапазоне, практически невозможно.The disadvantage of this method is that it is almost impossible to satisfy the requirement of symmetry of the instantaneous current values in a multiphase system of pulse-width modulated controllers covered by rigid current feedback with independent regulation and a wide range.
Цель технического решения - уменьшение зоны нечувствительности и увеличение точности регулирования вращающего момента вентильного электродвигателя в широком диапазоне частот вращения.The purpose of the technical solution is to reduce the deadband and increase the accuracy of regulation of the torque of the valve motor in a wide range of rotational speeds.
Это достигается тем, что в способе управления вращающим моментом вентильного двигателя, заключающемся в том, что для каждой его фазной обмотки определяют сигнал требуемого тока как произведение сигнала задания, соответствующего синусоидального кодового сигнала положения ротора и коэффициента пропорциональности, измеряют ток в фазной обмотке, вычисляют сигнал ошибки как разность измеренного и требуемого тока, при этом дополнительно определяют расчетное значение ЭДС вращения фазной обмотки как произведение сигнала тахогенератора, соответствующего синусоидального кодового сигнала положения ротора и коэффициента пропорциональности, управляющий сигнал для переключения ключевых элементов мостового инвертора формируют из суммы сигнала ошибки и сигнала развертки, сигнал развертки формируют пилообразным, спадающим до нуля и равным к моменту коммутации ключевых элементов расчетному отрицательному значению сигнала ошибки, формируют синхронизующий сигнал равным дробной части от деления текущего значения времени на длительность периода модуляции, при этом для осуществления широтно-импульсной модуляции переднего фронта напряжения питания формируют два управляющих сигнала, первый для управления подключением к фазной обмотке напряжения питания положительной полярности, второй для - отрицательной полярности, подключение к фазной обмотке напряжения питания положительной полярности производят широтно-модулированным сигналом для положительной полярности, включение которого формируют отрицательным значением первого управляющего сигнала при условии отсутствия широтно-модулированного сигнала для отрицательной полярности, подключение к фазной обмотке напряжения питания отрицательной полярности производят широтно-модулированным сигналом для отрицательной полярности, включение которого формируют положительным значением второго управляющего сигнала при условии отсутствия широтно-модулированного сигнала для положительной полярности, отключение обоих широтно-модулированных сигналов производят при нулевом значении сигнала синхронизации, сигнал развертки для первого управляющего сигнала формируют равным произведению значений разности между напряжением питания и ЭДС вращения, длительности периода модуляции и разности между единицей и сигналом синхронизации, деленных на удвоенное значение индуктивности фазной обмотки, сигнал развертки для второго управляющего сигнала формируют равным произведению значений разности между отрицательным значением напряжения питания и ЭДС вращения, длительности периода модуляции и разности между единицей и сигналом синхронизации, деленной на удвоенное значение индуктивности фазной обмотки, при этом для осуществления широтно-импульсной модуляции заднего фронта напряжения питания формируют один управляющий сигнал, сигнал развертки которого формируют равным произведению значений отрицательной полярности ЭДС вращения, длительности периода модуляции и разности между единицей и сигналом синхронизации, деленных на удвоенное значение индуктивности фазной обмотки, подключение к фазной обмотке напряжения питания положительной полярности производят широтно-модулированным сигналом для положительной полярности, включение которого формируют при нулевом значении сигнала синхронизации и при условии отрицательного значения управляющего сигнала, подключения к обмотке электродвигателя напряжения питания отрицательной полярности производят широтно-модулированным сигналом для отрицательной полярности, включение которого формируют при нулевом значении сигнала синхронизации и при условии положительного значения управляющего сигнала, отключение широтно-модулированного сигнала для положительной полярности производят положительным значением управляющего сигнала, отключение широтно-модулированного сигнала для отрицательной полярности производят отрицательным значением управляющего сигнала, при этом для осуществления двухсторонней широтно-импульсной модуляции напряжения питания формируют три управляющих сигнала, первый для управления подключением к фазной обмотке напряжения питания положительной полярности, второй для подключения к фазной обмотке напряжения питания отрицательной полярности, третий для управления отключением напряжения питания от фазной обмотки, подключение к фазной обмотке напряжения питания положительной полярности производят широтно-модулированным сигналом для положительной полярности, включение которого формируют при отрицательном значении первого управляющего сигнала, отключение широтно-модулированного сигнала для положительной полярности производят положительным значением третьего управляющего сигнала, подключения к обмотке электродвигателя напряжения питания отрицательной полярности производят широтно-модулированным сигналом для отрицательной полярности, включение которого формируют при положительном значении второго управляющего сигнала, отключение широтно-модулированного сигнала для отрицательной полярности производят отрицательным значением третьего управляющего сигнала, сигнал развертки для первого управляющего сигнала формируют равным произведению значений разности между напряжением питания и ЭДС вращения, длительности периода модуляции и разности между единицей и сигналом синхронизации, деленных на значение индуктивности фазной обмотки, сигнал развертки для второго управляющего сигнала формируют равным произведению значений разности между отрицательным значением напряжения питания и ЭДС вращения, длительности периода модуляции и разности между единицей и сигналом синхронизации, деленных на значение индуктивности фазной обмотки, сигнал развертки для третьго управляющего сигнала формируют равным произведению значений отрицательной полярности ЭДС вращения, длительности периода модуляции и разности между единицей и вторым сигналом синхронизации, деленных на значение индуктивности фазной обмотки, второй сигнал синхронизации формируют сдвинутым на полпериода модуляции относительно сигнала синхранизации, при этом для управления вращающим моментом вентильного электродвигателя мостовым инвертором с четырьмя ключевыми элементами, шунтированными обратными диодами, в режимах потребления и рекуперации энергии формируют сигнал полярности требуемого тока фазной обмотки, при положительной полярности требуемого тока фазной обмотки подключение к ней напряжения питания положительной полярности производят включением ключевых элементов положительной диагонали, отключение напряжения питания положительной полярности производят выключением одного из ключевых элементов положительной диагонали, подключение к фазной обмотке напряжения питания отрицательной полярности производят выключением обоих ключевых элементов положительной диагонали, отключение напряжения питания отрицательной полярности производят включением одного из ключевых элементов положительной диагонали, при отрицательной полярности требуемого тока фазной обмотки, подключение к ней напряжения питания отрицательной полярности производят включением ключевых элементов отрицательной диагонали, отключение напряжения питания отрицательной полярности производят выключением одного из ключевых элементов отрицательной диагонали, подключение к фазной обмотке напряжения питания положительной полярности производят выключением обоих ключевых элементов отрицательной диагонали, отключение напряжения питания положительной полярности производят включением одного из ключевых элементов отрицательной диагонали.This is achieved by the fact that in the method of controlling the torque of the valve motor, namely, for each of its phase windings, the required current signal is determined as the product of the reference signal corresponding to the sinusoidal code signal of the rotor position and the proportionality coefficient, the current in the phase winding is measured, the signal is calculated errors as the difference between the measured and the required current, in addition, the calculated value of the emf of rotation of the phase winding is additionally determined as the product of the tachogenerator signal, with the corresponding sinusoidal code signal of the rotor position and the proportionality coefficient, the control signal for switching the key elements of the bridge inverter is formed from the sum of the error signal and the scan signal, the scan signal is formed by a sawtooth, falling to zero and equal to the calculated negative value of the error signal by the time of switching the key elements, form a synchronizing a signal equal to the fractional part of dividing the current value of time by the duration of the modulation period, while The phenomena of pulse-width modulation of the leading edge of the supply voltage generate two control signals, the first to control the connection to the phase winding of the supply voltage of positive polarity, the second to negative polarity, the connection to the phase winding of the supply voltage of positive polarity is produced by a pulse-width modulated signal for positive polarity, switching on which form a negative value of the first control signal, provided there is no pulse-width modulated signal for of negative polarity, the negative voltage polarity is connected to the phase winding by a pulse-width modulated signal for negative polarity, the inclusion of which is formed by the positive value of the second control signal, provided there is no pulse-width modulated signal for positive polarity, both of the pulse-width modulated signals are turned off when the signal value is zero synchronization, the sweep signal for the first control signal is formed equal to the product of the value the difference between the supply voltage and the EMF of rotation, the duration of the modulation period and the difference between the unit and the synchronization signal divided by twice the inductance of the phase winding, the sweep signal for the second control signal is formed equal to the product of the difference between the negative value of the voltage and the EMF of rotation, the duration of the modulation period and the difference between the unit and the synchronization signal divided by twice the value of the inductance of the phase winding, while for the implementation of latitudes of the no-pulse modulation of the trailing edge of the supply voltage, one control signal is generated, the scan signal of which is formed equal to the product of the negative polarity of the rotation EMF, the duration of the modulation period and the difference between the unit and the synchronization signal divided by twice the inductance of the phase winding, connection to the phase winding of the supply voltage of positive polarity is produced by a pulse-width modulated signal for positive polarity, the inclusion of which is formed at zero If the synchronization signal is applied and the control signal is negative, the negative voltage polarity is connected to the motor winding by a pulse-width modulated signal for negative polarity, which is turned on when the synchronization signal is zero and the control signal is positive, the width-modulated signal is turned off for positive polarity produce a positive value of the control signal, turning off the width of the modules For the negative polarity, the control signal is produced with a negative value of the control signal, while for the implementation of two-sided pulse width modulation of the supply voltage, three control signals are generated, the first for controlling the supply of positive polarity to the phase winding, the second for connecting the negative polarity to the phase winding, the third to control the disconnection of the supply voltage from the phase winding, connecting to the phase winding of the supply voltage by of positive polarity is produced by a pulse-width modulated signal for positive polarity, the inclusion of which is formed when the first control signal is negative, the pulse-width modulated signal is turned off for positive polarity by the positive value of the third control signal, negative voltage polarity is connected to the motor winding by a pulse-width modulated signal for negative polarity, the inclusion of which is formed with a positive value the second control signal, turning off the pulse-width modulated signal for negative polarity is produced by the negative value of the third control signal, the scan signal for the first control signal is formed equal to the product of the difference between the supply voltage and the EMF of rotation, the duration of the modulation period and the difference between the unit and the synchronization signal divided to the value of the inductance of the phase winding, the sweep signal for the second control signal is formed equal to the product the difference between the negative value of the supply voltage and the EMF of rotation, the duration of the modulation period and the difference between the unit and the synchronization signal divided by the inductance of the phase winding, the sweep signal for the third control signal is formed equal to the product of the negative polarity of the EMF of rotation, the duration of the modulation period and the difference between unit and the second synchronization signal divided by the value of the inductance of the phase winding, the second synchronization signal is generated shifted to the floor the modulation period with respect to the synchronization signal, and to control the torque of the valve motor with a bridge inverter with four key elements shunted by reverse diodes, in the modes of energy consumption and recovery, a polarity signal of the required phase winding current is generated, with a positive polarity of the required phase winding current, the voltage is connected to it power supply of positive polarity is produced by switching on the key elements of the positive diagonal, disconnecting the pit voltage a positive polarity is produced by turning off one of the key elements of a positive diagonal, connecting a negative polarity power supply to the phase winding by turning off both key elements of a positive diagonal, disconnecting a negative polarity power supply by turning on one of the key elements of a positive diagonal, with a negative polarity of the required phase winding current, connection to it of a supply voltage of negative polarity is produced by switching on of negative diagonal elements, the negative polarity power supply is turned off by turning off one of the negative diagonal key elements, the positive polarity power supply is connected to the phase winding by turning off both key elements of the negative diagonal, the positive polarity power supply is turned off by turning on one of the key elements of the negative diagonal.
Сущность технического решения заключается в том, что при управлении вращающим моментом вентильного электродвигателя методами широтно-импульсной модуляции с формированием управляющего сигнала из суммы сигнала ошибки, вычисляемой как разность измеренного и требуемого тока фазной обмотки и спадающего до нуля пилообразного сигнала развертки, равного к моменту коммутации ключевых элементов расчетному значению сигнала ошибки, значение сигнала ошибки не превышает пульсирующей составляющей тока фазной обмотки от широтно-импульсной модуляции.The essence of the technical solution lies in the fact that when controlling the torque of a valve motor using pulse-width modulation methods with the formation of a control signal from the sum of the error signal, calculated as the difference between the measured and required current of the phase winding and the ramp signal falling to zero, equal to the moment of switching the key elements to the calculated value of the error signal, the value of the error signal does not exceed the pulsating component of the phase winding current from the pulse-width module yats.
Предлагаемый способ управления реализует закон управления видаThe proposed control method implements the control law of the form
где F - управляющий сигнал для коммутации напряжения питания; 
Изменение тока фазной обмотки вентильного электродвигателя на участке после коммутации ключевых элементов зависит от напряжения 
При этом напряжение
где 
Выражение для формирования сигнала развертки, прогнозирующей значение сигнала ошибки по току на момент коммутации ключевых элементов, зависит от типа используемой широтно-импульсной модуляции.The expression for generating a sweep signal predicting the value of the current error signal at the time of switching the key elements depends on the type of pulse width modulation used.
При односторонней широтно-импульсной модуляции напряжения питания прогноз значения сигнала ошибки по току основан на том, что в установившемся режиме работы ее значение в момент коммутации равно половине приращения тока фазной обмотки по (2), так как среднее за период модуляции значение сигнала ошибки по току равно нулю, или сигнал развертки формируют выражениемWith one-sided pulse-width modulation of the supply voltage, the forecast of the current error signal value is based on the fact that in the steady state operation mode its value at the time of switching is equal to half the increment of the phase winding current according to (2), since the average value of the current error signal for the modulation period equal to zero, or the sweep signal is formed by the expression
где 
При широтно-импульсной модуляции переднего фронта напряжения питания закон управления (1) с учетом (3) принимает видWith pulse-width modulation of the leading edge of the supply voltage, the control law (1), taking into account (3), takes the form
где F1, F2 - управляющие сигналы для включения напряжения питания положительной и отрицательной полярности; Y1, Y2 - сигналы развертки для F1 и F2; V1, V2 - широтно-модулированные управляющие сигналы положительной и отрицательной полярности выходного напряжения.where F 1 , F 2 - control signals to turn on the supply voltage of positive and negative polarity; Y 1 , Y 2 - scan signals for F 1 and F 2 ; V 1 , V 2 - width-modulated control signals of positive and negative polarity of the output voltage.
При широтно-импульсной модуляции заднего фронта напряжения питания закон управления (1) с учетом (3) принимает видWith pulse-width modulation of the trailing edge of the supply voltage, the control law (1), taking into account (3), takes the form
где F3 - управляющий сигнал для отключения напряжения питания положительной и отрицательной полярности; Y3 - сигналы развертки для F3.where F 3 is a control signal for switching off the supply voltage of positive and negative polarity; Y 3 - sweep signals for F 3 .
При двухсторонней широтно-импульсной модуляции напряжения питания прогноз значения сигнала ошибки по току основан на том, что в установившемся режиме работы ее значения дважды за период модуляции меняют полярность. Смена полярности происходит через равные промежутки времени, так как среднее значение этой составляющей за период модуляции равно нулю. Если моменты синхронизации совместить с моментами смены полярности сигнала ошибки от включения напряжения питания, то его прогнозирование осуществляют с учетом (2) выражениямиWith two-sided pulse-width modulation of the supply voltage, the forecast of the current error signal value is based on the fact that in the steady state operation mode its values change polarity twice during the modulation period. The polarity changes at regular intervals, since the average value of this component during the modulation period is zero. If the synchronization moments are combined with the moments of polarity change of the error signal from switching on the supply voltage, then its prediction is carried out taking into account (2) the expressions
где 
Для двухсторонней широтно-импульсной модуляции напряжения питания закон управления (1) с учетом (6) принимает видFor two-sided pulse-width modulation of the supply voltage, the control law (1), taking into account (6), takes the form
Управление вращающим моментом вентильного электродвигателя мостовым инвертором с четырьмя ключевыми элементами, шунтированными обратными диодами, в режимах потребления и рекуперации энергии осуществляют переключением ключевых элементов в соответствии с выражениямиThe torque control of the valve motor with a bridge inverter with four key elements shunted by reverse diodes in the modes of energy consumption and recovery is carried out by switching the key elements in accordance with the expressions
VT1-V1Iоп(лог);VT 1 -V 1 I op (log) ;
где VT1, VT2, VT3 и VT4 - сигналы переключающие соответствующие ключевые элементы мостового инвертора; Iоп(лог) - логический сигнал полярности требуемого тока фазной обмотки.where VT 1 , VT 2 , VT 3 and VT 4 - signals switching the corresponding key elements of the bridge inverter; I op (log) is a logical signal of polarity of the required phase winding current.
На фиг.1 приведена схема устройства реализующего предложенный способ управления вращающим моментом двухфазного вентильного двигателя, на фиг.2 приведена схема блока формирования широтно-модулированных сигналов управления регулятора, осуществляющего модуляцию переднего фронта напряжения питания, на фиг.3. приведена схема блока формирования широтно-модулированных сигналов управления регулятора, осуществляющего модуляцию заднего фронта напряжения питания, на фиг.4 приведена схема блока формирования широтно-модулированных сигналов управления регулятора, осуществляющего двухстороннюю модуляцию напряжения питания, на фиг.5 приведена схема мостового инвертора, реализующего управление током фазной обмотки вентильного электродвигателя в режимах потребления и рекуперации энергии.Figure 1 shows a diagram of a device that implements the proposed method of controlling the torque of a two-phase valve motor, figure 2 shows a diagram of a block for generating a pulse-width modulated control signals of a controller that modulates the leading edge of the supply voltage, figure 3. Fig. 4 shows a diagram of a block for generating a pulse-width modulated control signal of a controller that modulates the trailing edge of a supply voltage; Fig. 4 shows a diagram of a block for generating a pulse-width modulated control signal for a controller that performs modulation of a two-sided voltage supply; Fig. 5 shows a diagram of a bridge inverter that implements control the current of the phase winding of the valve motor in the modes of consumption and energy recovery.
Устройство, реализующее предложенный способ управления (фиг.1), содержит: двухфазный вентильный двигатель 1, на валу которого установлены датчик частоты вращения 2 и датчик положения ротора 3, входы первой обмотки вентильного двигателя 1 соединены с силовыми выходами регулятора 4, входы второй обмотки вентильного двигателя 1 соединены с силовыми выходами регулятора, силовой вход регуляторов 4 и 5 соединен с шиной питания Uп, первый управляющий вход регуляторов 4, 5 соединен с шиной сигнала тока задания Iз, второй управляющий вход регулятора 4 соединен с первой выходной шиной датчика 3, второй управляющий вход регулятора 5 соединен со второй выходной шиной датчика 3, третий управляющий вход регуляторов 4, 5 соединен с выходной шиной датчика 2, четвертый управляющий вход регуляторов 4, 5 соединен с шиной синхронизации tc.A device that implements the proposed control method (Fig. 1) contains: a two-
Регулятор 4 (5) (фиг.1) состоит из: датчика тока 6, узла сравнения 7, двух узлов умножения 8 и 9, узла формирования сигналов разверток 10, узла формирования управляющих сигналов 11, узла формирования широтно-модулированных сигналов 12 и мостового инвертора 13. Силовые выходы мостового инвертора 13 соединены с силовыми выходами регулятора 4 (5), измерительные выводы датчика 6 включены в силовую выходную цепь мостового инвертора 13, выход датчика 6 соединен с отрицательным входом узла 7, первый вход узла 8 соединен с первым управляющим входом регулятора 4 (5), первый вход узла умножения 9 соединен с третьим управляющим входом регулятора 4 (5), второй вход узлов 8, 9 соединен со вторым управляющим входом регулятора 4 (5), четвертый управляющий вход регулятора 4 (5) соединен с синхронизующим входом узлов 10 и 12, выход узла 8 соединен с положительным входом узла 7 и с первым управляющим входом мостового инвертора 13, выход узла 9 соединен с первым входом узла 10, силовой вход регулятора 4 (5) соединен со вторым входом узла 10 и с силовым входом мостового инвертора 13, три выхода узла 10 соединены с соответствующими входами узла 11, выход узла 7 соединен с четвертым входом узла 11, три выхода узла 11 соединены с соответствующими входами узла 12, первый и второй выход узла 12 соединены соответственно со вторым и с третьим управляющими входами мостового инвертора 13.Regulator 4 (5) (Fig. 1) consists of: a current sensor 6, a comparison node 7, two multiplication nodes 8 and 9, a signal generation unit for scans 10, a node for generating control signals 11, a node for generating width-modulated
Узел формирования широтно-модулированных сигналов 12 регулятора 4 (5), осуществляющего модуляцию переднего фронта напряжения питания (фиг.2), состоит из: трех формирователей логического сигнала 14-16, двух логических элементов 2И 19, 20 и двух триггеров 21, 22. Первый вход узла 12 соединен с входом формирователя 14, второй вход узла 12 соединен с формирователем 15, синхронизующий вход узла 12 соединен с входом формирователя 16, первый вход логического элемента 19 соединен с выходом формирователя 14, второй вход логического элемента 19 соединен с инверсным выходом триггера 22, первый вход логического элемента 20 соединен с выходом формирователя 15, второй вход логического элемента 20 соединен с инверсным выходом триггера 21, выход логического элемента 19 соединен с первым входом триггера 21, выход логического элемента 20 соединен с первым входом триггера 22, вторые входы триггеров 21, 22 соединены, с выходом формирователя 16, прямой выход триггера 21 соединен с первым выходом узла 12, прямой выход триггера 22 соединен со вторым выходом узла 12.The node for the formation of width-
Узел формирования широтно-модулированных сигналов 12 регулятора 4 (5), осуществляющего модуляцию заднего фронта напряжения питания (фиг.3), состоит из: трех формирователей логического сигнала 16 -17, двух логических элементов 2И 19, 20 и двух триггеров 21, 22. Третий вход узла 12 соединен с входом формирователей 17, 18, синхронизующий вход узла 12 соединен с входом формирователя 16, выход формирователя 17 соединен с первым входом логического элемента 19 и со вторым входом триггера 22, выход формирователя 18 соединен с первым входом логического элемента 20 и со вторым входом триггера 21, выход формирователя 16 соединен со вторыми входами логических элементов 19, 20, выход логического элемента 19 соединен с первым входом триггера 21, выход логического элемента 20 соединен с первым входом триггера 22, прямой выход триггера 21 соединен с первым выходом узла 12, прямой выход триггера 22 соединен со вторым выходом узла 12.The node for the formation of the width-
Узел формирования широтно-модулированных сигналов 12 регулятора 4 (5), осуществляющего двухстороннюю модуляцию напряжения питания (фиг.4), состоит из: четырех формирователей логического сигнала 14, 15 17, 18 и двух триггеров 21, 22. Первый вход узла 12 соединен с входом формирователя 14, второй вход узла 12 соединен с формирователем 15, третий вход узла 12 соединен с входом формирователей 17, 18, выход формирователя 14 соединен с первым входом триггера 21, выход формирователя 15 соединен с первым входом триггера 22, выход формирователя 17 соединен со вторым входом триггера 22, выход формирователя 18 соединен со вторым входом триггера 21, прямой выход триггера 21 соединен с первым выходом узла 12, прямой выход триггера 22 соединен со вторым выходом узла 12.The node for the formation of width-
Мостовой инвертор 13, реализующий управление током фазной обмотки вентильного электродвигателя 1 в режимах потребления и рекуперации энергии (фиг.5), состоит из формирователя логического сигнала 23, четырех логических элементов 2И 24-27, четырех ключевых элементов 28-31 и четырех диодов 32-35. Первый управляющий вход мостового инвертора 13 соединен с входом формирователя 23, выход формирователя 23 соединен со вторыми входами логических элементов 24-27, второй управляющий вход мостового инвертора 13 соединен с первыми входами логических элементов 24, 26, третий управляющий вход мостового инвертора 13 соединен с первыми входами логических элементов 25, 27, выход логического элемента 24 соединен с управляющим входом ключевого элемента 28, выход логического элемента 25 соединен с управляющим входом ключевого элемента 29, выход логического элемента 26 соединен с управляющим входом ключевого элемента 30, выход логического элемента 27 соединен с управляющим входом ключевого элемента 31, первый силовой вывод ключевого элемента 28 соединен со вторым выводом диода 32 и с силовым входом мостового инвертора 13, второй силовой вывод ключевого элемента 28 соединен с первым выводом диода 32, с первым силовым выходом мостового инвертора 13, с первым силовым выводом ключевого элемента 29 и со вторым выводом диода 33, второй силовой вывод ключевого элемента 29 соединен с первым выводом диода 33 и с общим нулевым выводом, первый силовой вывод ключевого элемента 30 соединен со вторым выводом диода 34 и с силовым входом мостового инвертора 13, второй силовой вывод ключевого элемента 30 соединен с первым выводом диода 34, со вторым силовым выходом мостового инвертора 13, с первым силовым выводом ключевого элемента 31 и со вторым выводом диода 35, второй силовой вывод ключевого элемента 31 соединен с первым выводом диода 35 и с общим нулевым выводом.The bridge inverter 13, which implements the current control of the phase winding of the
Устройство, реализующее предлагаемый способ управления вращающим моментом вентильного электродвигателя (фиг.1), работает следующим образом. На выходе датчика частоты вращения 2 формируют сигнал ω, пропорциональный частоте вращения ротора электродвигателя 1, на выходе датчика положения ротора 3 формируют кодовые сигналы положения ротораA device that implements the proposed method of controlling the torque of the valve electric motor (figure 1), works as follows. The output signal of the rotational speed sensor 2 generates a signal ω proportional to the rotational speed of the rotor of the
κф1=cosα;κ Q-1 = cosα;
κф2=cos(α+π/2),κ φ2 = cos (α + π / 2),
где κф1, κф2 - определяют синус угла между векторами магнитных полей ротора и фазных обмоток вентильного электродвигателя 1 соответственно первой и второй.where κ f1 , κ f2 - determine the sine of the angle between the vectors of the magnetic fields of the rotor and the phase windings of the
Сигнал κф1 поступает на второй управляющий вход регулятора 4, сигнал κф2 поступает на второй управляющий вход регулятора 5, на первый управляющий вход регуляторов 4, 5 поступает сигнал задания Iз, на третий управляющий вход регуляторов 4, 5 поступает сигнал ω, на четвертый управляющий вход регуляторов 4, 5 поступает сигнал синхронизации tс, на силовой вход регуляторов 4, 5 поступает напряжение питания Uп.Signal κ Q-1 is supplied to a second control input 4, κ Q2 signal controller receives a second control input of the regulator 5, to the first control input of regulators 4, 5 enters the reference signal I s, the third control input of regulators 4, 5 receives a signal ω, the fourth the control input of the regulators 4, 5 receives the synchronization signal t s , the power supply voltage U p is supplied to the power input of the regulators 4, 5.
В каждом из регуляторов 4, 5 на выходе узла умножения 8 в соответствии с выражением Iоп=κфIз формируют требуемый ток для соответствующей фазной обмотки, на выходе узла умножения 9 в соответствии с выражением UЭДС=κфκдω формируют расчетное значение ЭДС, наводимое в соответствующей фазной обмотке, на выходах узла 10 формируют пилообразные, спадающие до нуля сигналы разверток, значения которых к моменту коммутации ключевых элементов при t=tк равно 
Таким образам регуляторы 4, 5 задают в первую и вторую обмотки вентильного электродвигателя 1 токи, значение которых определяется сигналом задания Iз и сигналами датчика положением ротора 3 соответственно.In this way, the regulators 4, 5 set the currents in the first and second windings of the
При этом в регуляторах 4, 5, осуществляющих широтно-импульсную модуляцию переднего фронта напряжения питания, на выходах узла 10 формируют два сигнала разверткиMoreover, in the controllers 4, 5, which carry out pulse-width modulation of the leading edge of the supply voltage, two scan signals are generated at the outputs of node 10
отрицательное значение которых определяет расчетное значение сигнала ошибки 
На выходах узла 11 формируют два управляющих сигнала F1 и F2, соответственно для включения напряжения питания положительной и отрицательной полярности.At the outputs of the node 11 form two control signal F 1 and F 2 , respectively, to turn on the supply voltage of positive and negative polarity.
В узле 12 (фиг.2) широтно-модулированные управляющие сигналы V1 и V2 для положительной и отрицательной полярности выходного напряжения формируют на прямом выходе триггеров 21, 22, которые представляют собой RS-триггеры, управление триггерами 21, 22 осуществляется в соответствии с логическими выражениямиIn node 12 (Fig. 2), the pulse-width modulated control signals V 1 and V 2 for the positive and negative polarity of the output voltage are formed at the direct output of the
где S21, S22 - сигналы, поступающие на S-вход триггеров 21, 22; R21, R22 - сигналы, поступающие на R-вход триггеров 21, 22; F1л, F2л - логическое значение управляющих сигналов F1, F2; tс(0) - логическое значение сигнала tс при нулевом значении.where S 21 , S 22 - signals received at the S-input of the
Такое формирование широтно-модулированных управляющих сигналов V1 и V2 соответствует закону управления (4).This formation of the width-modulated control signals V 1 and V 2 corresponds to the control law (4).
При этом в регуляторах 4, 5, осуществляющих широтно-импульсную модуляцию заднего фронта напряжения питания, на выходах узла 10 формируют один сигнал разверткиMoreover, in the regulators 4, 5, performing pulse-width modulation of the trailing edge of the supply voltage, one scan signal is generated at the outputs of node 10
отрицательное значение которого определяет расчетное значение сигнала ошибки 
На выходе узла 11 формируют управляющий сигнал F3 для отключения напряжения питания как положительной, так и отрицательной полярности.At the output of node 11, a control signal F 3 is formed to turn off the supply voltage of both positive and negative polarity.
В узле 12 (фиг.3) широтно-модулированные управляющие сигналы V1 и V2 для положительной и отрицательной полярности выходного напряжения формируют на прямом выходе триггеров 21, 22, которые представляют собой RS-триггеры, управление триггерами 21, 22 осуществляется в соответствии с логическими выражениямиIn node 12 (Fig. 3), the pulse-width modulated control signals V 1 and V 2 for the positive and negative polarity of the output voltage are formed at the direct output of the
где F3л - логическое значение управляющего сигнала F1.where F 3l - the logical value of the control signal F 1 .
Такое формирование широтно-модулированных управляющих сигналов V1 и V2 соответствует закону управления (5).This formation of the width-modulated control signals V 1 and V 2 corresponds to the control law (5).
При этом в регуляторах 4, 5, осуществляющих двухстороннюю широтно-импульсную модуляцию напряжения питания, на выходах узла 10 формируют три сигнала разверткиMoreover, in the controllers 4, 5, performing two-sided pulse-width modulation of the supply voltage, three sweep signals are generated at the outputs of node 10
где 
Отрицательное значение сигналов Y1, Y2 определяет расчетное значение сигнала ошибки
На выходах узла 11 формируют три управляющих сигнала F1, F2 и F3 соответственно F1, F2 для включения напряжения питания положительной и отрицательной полярности, a F3 для отключения напряжения питания как положительной, так и отрицательной полярности.The outputs of the node 11 form three control signals F 1 , F 2 and F 3, respectively, F 1 , F 2 to turn on the power supply voltage of positive and negative polarity, and F 3 to turn off the power supply voltage of both positive and negative polarity.
В узле 12 (фиг.4) широтно-модулированные управляющие сигналы V1 и V2 для положительной и отрицательной полярности выходного напряжения формируют на прямом выходе триггеров 21, 22, которые представляют собой RS-триггеры, управление триггерами 21, 22 осуществляется в соответствии с логическими выражениямиIn node 12 (Fig. 4), the pulse-width modulated control signals V 1 and V 2 for the positive and negative polarity of the output voltage are formed at the direct output of the
Такое формирование широтно-модулированных управляющих сигналов V1 и V2 соответствует закону управления (7).This formation of the width-modulated control signals V 1 and V 2 corresponds to the control law (7).
При этом в мостовом инверторе (фиг.5,) осуществляющем управление вращающим моментом вентильного электродвигателя 1 в режимах потребления и рекуперации энергии, ключевые элементы переключают в соответствии с выражениемAt the same time, in the bridge inverter (Fig. 5), which controls the torque of the
где VT1, VT2, VT3 и VT4 - сигналы, управляющие состоянием ключевых элементов соответственно 28, 29, 30 и 31; Iоп(лог) - логическое значение сигнала требуемого тока.where VT 1 , VT 2 , VT 3 and VT 4 are the signals that control the state of the key elements, respectively 28, 29, 30 and 31; I op (log) - the logical value of the signal of the required current.
Такое переключение ключевых элементов 28-31 обеспечивает подачу требуемого напряжения на фазную обмотку вентильного электродвигателя 1 как в режиме потребления, так и в режиме рекуперации энергии.This switching of the key elements 28-31 provides the required voltage to the phase winding of the
Предложенный способ управления вращающим моментом вентильного двигателя 1 обеспечивает переключение импульсных элементов 28-31 мостового инвертора 13 при равенстве сигнала ошибки по току управляемой фазной обмотки и отрицательного значения сигнала развертки Y, участвующего в формировании соответствующего управляющего сигнала.The proposed method for controlling the torque of the
ЛитератураLiterature
1. Бродовский В.Н., Иванов Е.С. Приводы с частотно-токовым управлением. М.: Энергия, 1974.1. Brodsky V.N., Ivanov E.S. Drives with frequency-current control. M .: Energy, 1974.
2. Казанцев Ю.М., Лекарев А.Ф. Разработка модели и синтез регулятора бесконтактного электропривода // Приборы и системы. Сер. Управление, контроль, диагностика 2003, №6, с.22-25.2. Kazantsev Yu.M., Lekarev A.F. Model development and synthesis of a non-contact electric drive controller // Devices and Systems. Ser. Management, control, diagnostics 2003, No. 6, p.22-25.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010138886/07A RU2457610C2 (en) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Method for control of ac converter-field motor torque |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010138886/07A RU2457610C2 (en) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Method for control of ac converter-field motor torque |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010138886A RU2010138886A (en) | 2012-03-27 |
| RU2457610C2 true RU2457610C2 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46030559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010138886/07A RU2457610C2 (en) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Method for control of ac converter-field motor torque |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2457610C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2156996C2 (en) * | 1998-12-18 | 2000-09-27 | Научно-производственный центр "Полюс" | Method for control of electric power converter |
| DE69616053D1 (en) * | 1996-04-16 | 2001-11-22 | Koninkl Philips Electronics Nv | SOFT-SWITCHING PWM REGULATOR AND METHOD FOR REDUCING THE ROTATING TORQUE IN MULTI-PHASE DC MOTORS |
| RU2239937C2 (en) * | 2002-07-02 | 2004-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" | Method for controlling contactless direct-current motor |
| EP1485987A1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-12-15 | ebm-papst St. Georgen GmbH & Co. KG | Polyphase brushless dc motor |
| RU2282529C1 (en) * | 2005-01-18 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Oscillating combination type tool |
| US20090153084A1 (en) * | 2005-08-26 | 2009-06-18 | Rohm Co., Ltd. | Motor drive device, method, and cooling device using the same |
-
2010
- 2010-09-21 RU RU2010138886/07A patent/RU2457610C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69616053D1 (en) * | 1996-04-16 | 2001-11-22 | Koninkl Philips Electronics Nv | SOFT-SWITCHING PWM REGULATOR AND METHOD FOR REDUCING THE ROTATING TORQUE IN MULTI-PHASE DC MOTORS |
| RU2156996C2 (en) * | 1998-12-18 | 2000-09-27 | Научно-производственный центр "Полюс" | Method for control of electric power converter |
| EP1485987A1 (en) * | 2002-06-26 | 2004-12-15 | ebm-papst St. Georgen GmbH & Co. KG | Polyphase brushless dc motor |
| RU2239937C2 (en) * | 2002-07-02 | 2004-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" | Method for controlling contactless direct-current motor |
| RU2282529C1 (en) * | 2005-01-18 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Oscillating combination type tool |
| US20090153084A1 (en) * | 2005-08-26 | 2009-06-18 | Rohm Co., Ltd. | Motor drive device, method, and cooling device using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010138886A (en) | 2012-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Suganthi et al. | Modeling and simulation of closed loop speed control for BLDC motor | |
| RU2482597C2 (en) | Device to control electric motor drive | |
| US9716454B2 (en) | Driving circuit and driving method for permanent magnet synchronous motor | |
| US8552672B2 (en) | Method and apparatus to drive two-phase motors from a three-phase bridge | |
| CN107509393A (en) | The phase current detection method of motor driver and 3 phase brushless electric machines | |
| CN101013861A (en) | Electric power converting device and motor drive device using the same | |
| US8786229B2 (en) | Power-consumption calculating method of motor driving device, and control method of motor driving device using the power-consumption calculating method | |
| US8796978B2 (en) | Predictive pulse width modulation for an open delta H-bridge driven high efficiency ironless permanent magnet machine | |
| US9531317B2 (en) | Power conversion apparatus, power conversion method, and motor system | |
| CN102237838B (en) | Braking current control method and device for electric bicycle controller | |
| CN101876239B (en) | Pumping unit system and power saving control method thereof | |
| CN102893509A (en) | Turbocharger electric generating device | |
| CN108683366B (en) | Double-direct-current motor reverse series control system and method | |
| US9774285B2 (en) | Voltage sense control circuit, voltage sense control driving circuit and driving method for permanent magnet synchronous motor | |
| RU2464621C1 (en) | Method to control four-quadrant converter of electric locomotive | |
| RU2457610C2 (en) | Method for control of ac converter-field motor torque | |
| WO2013179771A1 (en) | Converter device, and motor drive device using same | |
| Hasen et al. | Design implementation and testing of a three phase BLDC motor controller | |
| CN110649844A (en) | Brushless direct current motor vector control system and method based on alpha beta current controller | |
| Attia et al. | Novel discrete components based speed controller for induction motor | |
| Zhao et al. | Study and implementation of SPWM microstepping controller for stepper motor | |
| RU2498496C1 (en) | Energy-saving system for control of asynchronous drive | |
| RU2339154C1 (en) | Control device for frequency converter | |
| CN108063571B (en) | Current phase control type voltage regulator | |
| Kulkarni et al. | Simulation of open loop speed control of BLDC motor for electric vehicle application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130922 |