RU2666151C1 - Method of energy-saving control by a single-phase collector electric motor with dynamic correction of motion - Google Patents
Method of energy-saving control by a single-phase collector electric motor with dynamic correction of motion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666151C1 RU2666151C1 RU2017132122A RU2017132122A RU2666151C1 RU 2666151 C1 RU2666151 C1 RU 2666151C1 RU 2017132122 A RU2017132122 A RU 2017132122A RU 2017132122 A RU2017132122 A RU 2017132122A RU 2666151 C1 RU2666151 C1 RU 2666151C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- motor
- energy
- saving control
- phase collector
- dynamic correction
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
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
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
-
- 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
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/10—Commutator motors, e.g. repulsion motors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электрифицированному инструменту, бытовым и промышленным электроприборам, приборам специального назначения.The invention relates to electrical engineering and, in particular, to an electrified tool, household and industrial electrical appliances, devices for special purposes.
Известен способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя (а.с. СССР №997216, Н02Р 5/12 от 15.02.83 г.), при котором формируют напряжение обратной связи, суммируют напряжение обратной связи с заданным напряжением, полученный результат сравнивают с опорным напряжением и в момент равенства суммарного и опорного напряжений подают питание на двигатель. Напряжение обратной связи формируется следующим способом: измеряют время спадания ЭДС самоиндукции до нуля, формируют постоянное напряжение и интегрируют его на интервале времени спадания ЭДС самоиндукции, результатом и будет напряжение обратной связи.There is a method of stabilizing the rotational speed of a single-phase collector motor (AS USSR No. 997216,
К достоинству представленного способа можно отнести то, что при реализации способа стабилизации учитывается нелинейность двигателя последовательного возбуждения, внутренние параметры которого зависят от скорости. Однако, существенным недостатком является нерегулируемость переходных процессов, что не позволяет контролировать энергетику (КПД) системы в переходных режимах, и как следствие, влиять на снижение КПД в динамике.The advantage of the presented method can be attributed to the fact that the implementation of the stabilization method takes into account the nonlinearity of the sequential excitation motor, the internal parameters of which depend on speed. However, a significant drawback is the unregulated transient processes, which does not allow to control the energy (efficiency) of the system in transient conditions, and as a result, influence the decrease in efficiency in dynamics.
Наиболее близким к заявляемому решению, по мнению заявителей, является способ коррекции для замкнутой системы с сериесным двигателем [1]. Способ реализуется путем ввода параллельного корректирующего звена, в виде звена гибкой обратной связи, охватывающего силовой преобразователь. Такой способ динамической коррекции позволяет поддерживать быстродействие системы на требуемом уровне при изменении скорости. Недостатком указанного устройства является то, что переходные процессы (например, при пуске) не регулируются с целью повышения энергоэффективности. Вследствие этого значение динамического КПД снижается.Closest to the claimed solution, according to the applicants, is a correction method for a closed-loop system with a series engine [1]. The method is implemented by introducing a parallel correction link, in the form of a flexible feedback link spanning the power converter. This method of dynamic correction allows you to maintain the speed of the system at the required level when the speed changes. The disadvantage of this device is that transients (for example, during startup) are not regulated in order to increase energy efficiency. As a result, the value of dynamic efficiency is reduced.
Технический результат предлагаемого решения заключается в улучшении энергетических показателей электропривода, в частности динамического энергетического КПД.The technical result of the proposed solution is to improve the energy performance of the electric drive, in particular dynamic energy efficiency.
Поставленная цель достигается тем, что во время пуска управляющий преобразователь формирует напряжение питания двигателя на уровне максимального значения на все время нарастания тока двигателя, которое прямо пропорционально постоянной времени двигателя, а в дальнейшем формирует напряжение питания в соответствии с требуемым законом регулирования (например, по пропорционально-интегральному закону).This goal is achieved by the fact that during start-up, the control converter generates the motor supply voltage at the maximum value for the entire time the motor current rises, which is directly proportional to the motor time constant, and subsequently generates the supply voltage in accordance with the required regulation law (for example, proportionally -integral law).
На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения.In FIG. 1 shows a diagram of a device that implements a method of energy-saving control of a single-phase collector motor with dynamic motion correction.
Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя содержит управляемый преобразователь 1, электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения 2, блок динамической коррекции 3, регулятор скорости 4, регулятор тока 5, блок задания-скорости 6.A device for stabilizing the rotational speed of an electric motor comprises a controlled
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Способ управления предусматривает оптимальную по быстродействию отработку приращения скорости двигателя при принятых ограничениях. Интервал нарастания тока при ограничении на напряжение питания нелинейно зависит от скорости двигателя и его нагрузки на валу. Динамика работы двигателя зависит от постоянной времени двигателя [2]:The control method provides for optimal performance testing of the engine speed increment under the adopted restrictions. The interval of current rise when limiting the supply voltage non-linearly depends on the speed of the motor and its load on the shaft. The dynamics of the engine depends on the time constant of the engine [2]:
где Тэ - электромагнитная постоянная обмоток двигателя (зависит только от индуктивности и активного сопротивления обмоток двигателя),where T e is the electromagnetic constant of the motor windings (depends only on the inductance and resistance of the motor windings),
Ω - скорость вращения вала, 1/с.Ω - shaft rotation speed, 1 / s.
- коэффициент, учитывающий коэффициент ЭДС якоря и аппроксимирующую кривую намагничивания. - coefficient taking into account the EMF coefficient of the armature and the approximating magnetization curve.
Решением уравнения электрического равновесия для двигателя является выражение:The solution to the equation of electrical equilibrium for the engine is the expression:
где U - напряжение питания двигателя, В.where U is the voltage of the motor, V.
R - сопротивление обмоток двигателя, Ом.R is the resistance of the motor windings, Ohm.
Заменяя экспоненту степенным рядом, получим для первых двух членов (учитывая, что ток растет лишь до своего максимального значения значения Imax, которое меньше, чем U/R). Тогда выражение (2) можно записать в виде:Replacing the exponent with a power series, we obtain for the first two terms (given that the current grows only to its maximum value of I max , which is less than U / R). Then expression (2) can be written as:
Откуда, с учетом, что i(t)=Imax, получим для времени нарастания тока tp и, следовательно, поддержания максимального значения напряжения Umax на двигателе:Where, taking into account that i (t) = I max , we obtain for the rise time of the current t p and, therefore, maintaining the maximum voltage value U max on the motor:
Исходя из вышесказанного, при пуске к двигателю прикладывается максимальное значение напряжения Umax в течение времени tp, к концу этого времени ток достигает своего максимального значения при данном способе, и поддерживается на данном максимальном уровне пока скорость не достигнет заданного значения, после процесса пуска происходит режим регулирования скорости. Данный способ пуска позволяет достичь повышение энергетического динамического КПД системы электропривода с двигателем последовательного возбуждения благодаря регулирования при пуске максимального значения тока Imax определенный период времени tp.From the above, when starting the engine is applied the maximum value U max voltage for a time t p, the end of this time the current reaches its maximum value when this method and maintained at this maximum level until the speed reaches the predetermined value after the starting process takes place speed control mode. This starting method allows to increase the dynamic energy efficiency of the electric drive system with a sequential excitation motor due to the regulation at the start of the maximum current value I max a certain period of time t p .
Таким образом, заявленный технический результат достигнут вследствие того, что во время пуска управляющий преобразователь формирует напряжение питания двигателя на уровне максимального значения на все время нарастания тока двигателя, которое прямо-пропорционально электромеханической постоянной времени двигателя.Thus, the claimed technical result is achieved due to the fact that during start-up, the control converter generates the motor supply voltage at the maximum value for the entire rise time of the motor current, which is directly proportional to the electromechanical time constant of the motor.
Источники информацииInformation sources
[1] Каган В.Г. Полупроводниковые системы с двигателями последовательного возбуждения / В.Г. Каган, Г.В. Лебедев, Л.И. Малинин. - М., Энергия, 1971. - 96 с.[1] Kagan V.G. Semiconductor systems with sequential excitation engines / V.G. Kagan, G.V. Lebedev, L.I. Raspberry - M., Energy, 1971. - 96 p.
[2] Мешков А.С. Электропривод малой мощности с улучшенными энергетическими характеристиками / А.С. Мешков, Суздорф В.И., Сюй Н.А. - Вестник ТОГУ №1 (28), 2013 г. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 115-124 с.[2] Meshkov A.S. Low power electric drive with improved energy characteristics / A.S. Meshkov, Suzdorf V.I., Xu N.A. - Bulletin of Pacific national university No. 1 (28), 2013 - Khabarovsk: Pacific Publishing House. state University, 115-124 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017132122A RU2666151C1 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Method of energy-saving control by a single-phase collector electric motor with dynamic correction of motion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017132122A RU2666151C1 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Method of energy-saving control by a single-phase collector electric motor with dynamic correction of motion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2666151C1 true RU2666151C1 (en) | 2018-09-06 |
Family
ID=63460010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017132122A RU2666151C1 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Method of energy-saving control by a single-phase collector electric motor with dynamic correction of motion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2666151C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU997216A1 (en) * | 1981-01-28 | 1983-02-15 | Томский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.С.М.Кирова | Method of stabilizing single-phase communication electric motor rotational speed |
JPS5836186A (en) * | 1981-08-26 | 1983-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | Speed control circuit for single phase ac commutator motor |
US4409528A (en) * | 1980-06-13 | 1983-10-11 | Cuisinarts, Inc. | Motor speed control circuit providing armature current sensing and feedback action for each half cycle and control circuit reducing energy consumption of induction motors when running under no load and light loading |
GB2160338B (en) * | 1984-06-16 | 1988-02-10 | Bosch Gmbh Robert | Speed control device for an alternating-current motor |
DE102005062864A1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Robert Bosch Gmbh | Rotary speed control method for universal motor, involves comparing total motor voltage drop signal and measurement signal for motor current with motor-typical characteristics and providing signal corresponding to voltage amplitude to unit |
RU2310973C1 (en) * | 2006-04-17 | 2007-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский механический завод" | Device for controlling a collector engine |
RU2568816C1 (en) * | 2014-09-05 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor with enhanced reliability |
-
2017
- 2017-09-13 RU RU2017132122A patent/RU2666151C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4409528A (en) * | 1980-06-13 | 1983-10-11 | Cuisinarts, Inc. | Motor speed control circuit providing armature current sensing and feedback action for each half cycle and control circuit reducing energy consumption of induction motors when running under no load and light loading |
SU997216A1 (en) * | 1981-01-28 | 1983-02-15 | Томский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.С.М.Кирова | Method of stabilizing single-phase communication electric motor rotational speed |
JPS5836186A (en) * | 1981-08-26 | 1983-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | Speed control circuit for single phase ac commutator motor |
GB2160338B (en) * | 1984-06-16 | 1988-02-10 | Bosch Gmbh Robert | Speed control device for an alternating-current motor |
DE102005062864A1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Robert Bosch Gmbh | Rotary speed control method for universal motor, involves comparing total motor voltage drop signal and measurement signal for motor current with motor-typical characteristics and providing signal corresponding to voltage amplitude to unit |
RU2310973C1 (en) * | 2006-04-17 | 2007-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский механический завод" | Device for controlling a collector engine |
RU2568816C1 (en) * | 2014-09-05 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor with enhanced reliability |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7471008B2 (en) | Method and system for controlling a rotational speed of a rotor of a turbogenerator | |
US20100295516A1 (en) | Method and device for regulating a polyphase rotating electrical machine operating as a generator, and polyphase rotating electrical machine using them | |
RU2012100634A (en) | METHOD FOR CONTROL THE GENERATOR OF CONSTANT FREQUENCY WITH VARIABLE NUMBER OF ENGINE SPEEDS | |
DE602004016492D1 (en) | CHSTROMMOTOR | |
Tsegaye et al. | Analysis of synchronous machine excitation systems: comparative study | |
RU2474950C2 (en) | Device and method of electric supply to at least one asynchronous machine on board of aircraft | |
RU2666151C1 (en) | Method of energy-saving control by a single-phase collector electric motor with dynamic correction of motion | |
RU2597248C1 (en) | Diesel generator plant | |
RU178096U1 (en) | OFFLINE GENERATOR INSTALLATION | |
CN108258880B (en) | Electrical system for an electromechanical power transmission chain | |
CN104426445A (en) | System For Hydraulically Powered Electric Generator | |
JP2015139242A (en) | Control device of internal combustion engine | |
RU2444838C1 (en) | Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor | |
JP5075704B2 (en) | Current control device | |
RU172810U1 (en) | OFFLINE GENERATOR INSTALLATION | |
RU194333U1 (en) | AUTONOMOUS GENERATOR POWER PLANT | |
KR102459239B1 (en) | Soft-start system of the induction motor using the emergency generator and emergency generator having the same | |
RU203152U1 (en) | AUTONOMOUS DC POWER SUPPLY | |
RU136261U1 (en) | EXTREME CONTROL DC ELECTRIC DRIVE | |
CN109672377B (en) | Quick excitation control method for generator of diesel locomotive | |
RU94285U1 (en) | AUTONOMOUS DIESEL GENERATOR ROTATION REGULATOR | |
CN203416204U (en) | Control circuit of symmetric power supply type six-phase position-free sensor brushless motor | |
KR930015294A (en) | Alternator Control | |
RU190977U1 (en) | Energy Efficient Electric Control System | |
RU2737953C1 (en) | Asynchronous motor starting control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190914 |