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 PDF

Info

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
Application number
RU2017132122A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Суздорф
Александр Сергеевич Мешков
Ту Аунг Мин
Original Assignee
Александр Сергеевич Мешков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Сергеевич Мешков filed Critical Александр Сергеевич Мешков
Priority to RU2017132122A priority Critical patent/RU2666151C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666151C1 publication Critical patent/RU2666151C1/en

Links

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

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in electric hand tool, household and industrial electrical appliances, and devices for special purpose. In energy-saving control method, a single-phase collector motor with dynamic correction of motion during start-up, control converter generates motor supply voltage at the level of maximum value for the current rise time of the motor, which is in direct ratio to the motor time response, and then forms source voltage in accordance with the required law of control.EFFECT: technical result is to improve electric drive energy datum, in particular, the dynamic energy efficiency.1 cl, 1 dwg

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, НОР 5/12 of 02/15/83), in which a feedback voltage is generated, feedback voltage is combined with a given voltage, the result is compared with a reference voltage and at the moment of equality of the total and the reference voltage supply power to the engine. The feedback voltage is formed in the following way: the decay time of the self-induction EMF is measured to zero, a constant voltage is formed and integrated over the interval of the decay time of the self-induction EMF, the result will be the feedback voltage.

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 converter 1, a direct current electric motor of series excitation 2, a dynamic correction unit 3, a speed regulator 4, a current regulator 5, a reference speed unit 6.

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]:

Figure 00000001
Figure 00000001

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.

Figure 00000002
- коэффициент, учитывающий коэффициент ЭДС якоря и аппроксимирующую кривую намагничивания.
Figure 00000002
- 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:

Figure 00000003
Figure 00000003

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:

Figure 00000004
Figure 00000004

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:

Figure 00000005
Figure 00000005

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)

Способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения, реализуемый путем ввода параллельного корректирующего звена, в виде звена гибкой обратной связи, охватывающего силовой преобразователь, отличающийся 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.A method of energy-saving control of a single-phase collector motor with dynamic motion correction, implemented by introducing a parallel correction link, in the form of a flexible feedback link covering a power converter, characterized in that during startup the control converter generates the motor voltage at the maximum value for the entire rise time motor current, which is directly proportional to the motor time constant.
RU2017132122A 2017-09-13 2017-09-13 Method of energy-saving control by a single-phase collector electric motor with dynamic correction of motion RU2666151C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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