SU1624657A2 - Method of controlling brushless synchronous machine - Google Patents
Method of controlling brushless synchronous machine Download PDFInfo
- Publication number
- SU1624657A2 SU1624657A2 SU884467791A SU4467791A SU1624657A2 SU 1624657 A2 SU1624657 A2 SU 1624657A2 SU 884467791 A SU884467791 A SU 884467791A SU 4467791 A SU4467791 A SU 4467791A SU 1624657 A2 SU1624657 A2 SU 1624657A2
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- synchronous machine
- excitation
- voltage
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области электротехники, более конкретно к синхронным машинам с бесщеточным возбуждением . Цель изобретени - улучшение качества электроэнергии потребителей и упрощение. В способе управлени дл этого формируют сигнал скорости вращени вала, суммируют его с ранее сформированным сигналом и формируют частоту управл ющих сигналов, по числу фаз обмотки возбуждени возбудител по одной гармонической функции . Это позвол ет реализовать способ с помощью возбудител с однофазной обмоткой возбуждени . 6 ил.The invention relates to the field of electrical engineering, more specifically to synchronous machines with brushless excitation. The purpose of the invention is to improve the quality of electricity consumers and simplify. In the control method for this, a shaft rotation speed signal is generated, it is summed with a previously generated signal, and the frequency of the control signals is formed according to the number of phases of the excitation winding of the exciter according to one harmonic function. This allows the method to be realized with a single-phase excitation winding driver. 6 Il.
Description
Изобретение относитс к электротехнике и мохет быть использовано дл управлени машинами переменного тока, преимущественно синхронными машинами с бесщеточным возбуждением.The invention relates to electrical engineering and can be used to control AC machines, preferably synchronous machines with brushless excitation.
Целью изобретени вл етс улучшение качества электроэнергии потребителей и упрощение.The aim of the invention is to improve the quality of electricity consumers and simplify.
На фиг.1 приведены графики асинхронного момента и полного тока в корной обмотке возбудител ; на фиг.2 - принципиальна схема устройства дл управлени бесшеточной синхронной машиной; на фиг.З - схега выполнени формировател частоты; на фиг. 4 - фрагмент формировани частоты при его выполнении с дискретным управление -; на фиг. 5 - схема регул тора; на фиг. 6 - схема датчика положени ротора синхронной машины.Figure 1 shows the graphs of the asynchronous moment and the total current in the main winding of the driver; Fig. 2 is a schematic diagram of an apparatus for controlling a cordless synchronous machine; FIG. 3 shows a circuit for performing a frequency driver; in fig. 4 - fragment of frequency shaping when it is performed with discrete control; in fig. 5 is a regulator circuit; in fig. 6 is a diagram of a rotor position sensor of a synchronous machine.
Способ управлени бесщеточной синхронной машиной заключаетс в следующем .The control method of the brushless synchronous machine is as follows.
По гармоническим сигналам датчиков положени ротора и напр жени статора синхронной машины формируют сигнал, пропорциональный углу о между какой либо осью ротора и вектором напр жени сети. При этом, например, реализуетс известное тригонометрическое соотношение:According to the harmonic signals of the rotor position sensors and the stator voltage of the synchronous machine, a signal is generated that is proportional to the angle o between any rotor axis and the mains voltage vector. In this case, for example, the well-known trigonometric relation is realized:
| arcsin(OOct-03pt)arc(sinCOct-cosCOpC- -cosCdjt sinWpt) ,(О| arcsin (OOct-03pt) arc (sinCOct-cosCOpC- -cosCdjt sinWpt), (O
где СЗр и (О. - частоты напр жени сетиwhere SZR and (O. - network voltage frequency
и вращени ротора; t, - врем .and rotor rotation; t, - time.
Этот сигнал сравнивают с уставкой DO угла и формируют, например, сигнал пропорционально-дифференциального регулировани по отношениюThis signal is compared with the setpoint DO of the angle and, for example, a proportional-differential control signal is formed with respect to
(Кв+К, )(Н W) где Kft,K4 - коэффициенты регулировани ;(KV + K,) (H W) where Kft, K4 are the control coefficients;
О ЮO u
иёьyo
ОABOUT
ел ate
юYu
Uo CV По аналогии сигналу (2) формируютUo CV By analogy, the signal (2) is formed
по числу фаз обмотки возбуждени возбудител гармонические сигналы еди ничной амплитуды с частотойby the number of phases of the excitation winding of the exciter harmonic signals of a single amplitude with a frequency
О ( | tf-Јe). (3)About (| tf-Јe). (3)
Гармонические сигналы (3) образуют напр жени единичной амплитуды, определ емые соотношениемHarmonic signals (3) form unit amplitude voltages, defined by the relation
4four
где ,where
Сигнал управлени , сформированный автоматическим регул тором возбуждени (это, например, обычный автоматический регул тор возбуждени сильного действи типа АРВ-СД) синхрон A control signal generated by an automatic excitation controller (this is, for example, a conventional automatic controller of a strong action of the type ARV-DM) synchronous
UU
ШЬSh
суммируетс с сигsummed with sig
%Г%АР&+и (5) Далее сигнал (5) умножаетс на единичное напр жение (4) и формируютс - сигналы напр жени возбуждени , например, дл трех фаз а,Ь,с возбудител % H% AP & + and (5) Next, the signal (5) is multiplied by a single voltage (4) and the excitation voltage signals are generated, for example, for the three phases a, b, with the exciter
UfWJ и и Л5 со %ВГиЭД - (6 Эти напр жени (6) через систему импульсно-фазового управлени подают- на на многофазный тиристорный преобразователь частоты, на выходе которого формируетс напр жение возбуждени возбудител . Многофазное (на- пример, 3-фазное} напр жение с выхода тиристорного преобразовател частоты подаетс на неподвижную многофазную обмотку возбуждени возбудител , создава гармонически измен ю- щеес с частотой (3} поле возбуждени , Эквивалентное напр жение возбуждени равноUfWJ and L5 with% VGiED - (6 These voltages (6) are fed through a pulse-phase control system to a multiphase thyristor frequency converter, the output of which generates the excitation voltage of the exciter. Multiphase (for example, 3-phase) the voltage from the output of the thyristor frequency converter is applied to the stationary multiphase excitation winding of the exciter, creating a harmonically varying excitation field with frequency (3}; Equivalent excitation voltage
VUi(aJ UЈ (ft)1 COS12°° иШ cos 20° 2U.tE COsY.VUi (aJ UЈ (ft) 1 COS12 °° and Ш cos 20 ° 2U.tE COsY.
По известному соотношению это гармоническое напр жение может быть представлено как сумма пр мого и сопр женного векторов напр жений:By the well-known relationship, this harmonic voltage can be represented as the sum of the direct and conjugate stress vectors:
2UJeJy2+ n Jr--Jir2UJeJy2 + n Jr - Jir
UU
ГR
ров на Jfjf ditch
(). (6)() (6)
Сопр женный вектор напр жени Conjugate stress vector
создает вращающеес в соот ветствии с выражением (3) с двойной частотой по отношению к ротору (т.е. вращающеес против вращени ротора) creates rotating in accordance with expression (3) with a double frequency relative to the rotor (i.e. rotating against the rotation of the rotor)
, ,
г g
JQJq
2020
2525
) 30 35 40 45 ) 30 35 40 45
5050
5555
поле возбуждени , по отношению к которому возбудитель находитс в режиме так называемого протцвовключени с небольшим моментом на валу, который можно практически не учитывать.field excitation, in relation to which the causative agent is in the mode of the so-called protrusion with a small moment on the shaft, which can practically be ignored.
Пр мой вектор напр жени U,n ±5. е создает вращающеес с частотой (3) в сторону вращени ротора поле возбуждени . Это основное дл предлагаемого способа поле, враща сь относительно расположенной на роторе корной обмотки возбудител , подключенной через вращающийс вентильный выпр митель к обмотке возбуждени синхронной машины, создает дополнительный момент вращени , определ емый соотношениемPr my voltage vector U, n ± 5. It creates a field of rotation rotating with frequency (3) in the direction of rotation of the rotor. This field, which is fundamental for the proposed method, rotates relative to the exciter core winding located on the rotor and connected via a rotating rectifier to the excitation winding of a synchronous machine, creates an additional torque determined by the ratio
м- ....®Г-илМ-х Т11Аьm- .... ®G-ilM-x T11A
)GO ХД р ($ и т+а$Јр) GO HD p ($ and t + a $ Јr
П)P)
где (О - частота напр жени возбуждени , определ ема соотношением (3) , С0р - частота вращени ротора синх ронной машины; И, - модуль сигнала вектора напр жени возбуждени возбудител (б );where (O is the frequency of the excitation voltage, defined by the relation (3), С0р is the frequency of rotation of the rotor of the synchronous machine; And, is the modulus of the signal of the excitation voltage vector of the exciter (b);
- коэффициент магнитной св зи между обмотками статора и ротора возбудител ; Т - посто нна времени корной обмотки возбудител с учетом активного сопротивлени обмотки возбуждени синхронной машины;- magnetic coupling coefficient between the stator and rotor windings of the exciter; T is the time constant of the exciter core winding taking into account the active resistance of the excitation winding of the synchronous machine;
R.+jX. - активное и индуктивное со - противление - обмотки возбуждени во з будител ; Т - переходна посто нна времени корной обмотки возбудител .R. + jX. - active and inductive resistance - resistance - winding of the driver; T - transition time constant of the core winding of the exciter.
Момент, определ емый соотношением (7), в сущности вл етс дополнительным асинхронным моментом, создаваемым дополнительным управлением величиной и частотой напр жени возбуждени возбудител ,The moment defined by the relation (7) is essentially an additional asynchronous moment created by an additional control of the magnitude and frequency of the excitation voltage of the exciter,
На фиг.1 показан рассчитанный по соотношению (7) график зависимости момента от частоты скольжени (й-ОЭр) переменного тока в обмотке возбуждени возбудител по отношению к частоте вращени ротора - это крива М. При вращении ротора синхронной машины с синхронной частотой (д} 1 (на фиг.1 вертикальна лини ab) асинIйFigure 1 shows a plot of torque as a function of slip frequency (r-OEP) of an alternating current calculated in relation to (7) in the excitation winding of the exciter with respect to the rotor rotation frequency - this is the curve M. 1 (in Fig.1 vertical line ab) asynIy
516516
кронный момент, приложенный к валу машины при изменении частоты СО различен по величине и знаку. Если дополнительный регулирующий сигнал отрицательный , т.е. Д(У () О, то это значит, что ротор затормозилс , поэтому к нему необходимо приложить положительный, т.е. двигательный асинхронный момент. Из графиков фиг,1 видно, что дл этого в обмотке воз- буждени возбудител должны быть токи с частотойСО ООр,The crown moment applied to the shaft of the machine with a change in the frequency of CO is different in magnitude and sign. If the additional control signal is negative, i.e. D (Y () O, it means that the rotor slowed down, therefore it is necessary to attach a positive, i.e. motor asynchronous moment) to it. From the graphs of FIG. 1, it can be seen that for this there should be currents in the exciter winding Frequency ISO,
Если указанный сигнал положительный , т.е.ДоО, то это значит, что ротор синхронной машины разогналс по отношению к вектору напр жени сети, поэтому к ротору необходимо приложить отрицательный, т.е. генераторный момент . Из графиков фиг.1 видно, что дл этого в обмотке возбуждени возбудител должны быть токи с частотой СО If the specified signal is positive, i.e., DooO, then this means that the rotor of the synchronous machine has accelerated in relation to the network voltage vector, therefore it is necessary to attach a negative to the rotor, i.e. generating moment. From the graphs of Fig. 1, it can be seen that for this, currents with a frequency CO must be in the excitation winding of the exciter
Wp.Wp.
Рассмотрим вопрос повышени устойчивости .Consider increasing resilience.
На вал синхронной машины действуют два момента - момент, развиваемый самой синхронной машиной, и момент (7), развиваемый возбудителем при предлагаемом способе регулировани Two moments act on the shaft of a synchronous machine - the moment developed by the synchronous machine itself, and the moment (7) developed by the pathogen with the proposed method of regulation
Тогда, прин в в (7) , уравнение движени синхронной машины приThen, taking in (7), the equation of motion of a synchronous machine with
мет видmet species
ТА UE« TA UE "
+ +
ТфTf
Xf CD-fi)p)2T«+l (8)Xf CD-fi) p) 2T "+ l (8)
То - механическа инерционна That is mechanical inertia.
посто нна ротора синхронной машины и возбудител ;the constant of the rotor of the synchronous machine and the exciter;
4- dt4 dt
U символ дифференцировани ;U differentiation symbol;
синхроннапр жение статора ной машины;synchronous stator voltage;
aicM з aicM s
ЭДС синхронной машины;EMF of the synchronous machine;
X - индуктивное сопротивление статора синхронной машины. Как следует из (2) и (3), дл -упрощени анализа в (8) можно прин тьX - inductive resistance of the stator of the synchronous machine. As follows from (2) and (3), in order to simplify the analysis in (8) one can accept
и|вхэ.and | vhe.
const C.const C.
Тогда, учитыва (3), а также G)p 0С+Р°, где G)fi - синхронна частота напр жени статора синхронной машины , характеристическое уравнениеThen, taking into account (3), as well as G) p 0С + Р °, where G) fi is the synchronous voltage frequency of the stator of the synchronous machine, the characteristic equation
Очевидно, из (9) и (10), что при , К 0 синхронна машина устойчива во всех режимах, в том числе и при отрицательных углах о0 .Obviously, from (9) and (10), when, K 0, the synchronous machine is stable in all modes, including negative angles o0.
Измен в функции отклонени угла от задани плавно частоту и величину напр жени возбуждени возбудител на валу синхронно) машины создаетс дополнительный момент требуемого знака и величины, что повышаетA change in the function of the deviation of the angle from setting the frequency and magnitude of the excitation voltage of the exciter on the shaft synchronously to the machine creates an additional moment of the required sign and magnitude, which increases
20 20
2525
30thirty
4040
4545
5050
5five
электромеханическую устойчивость синхронной машины. При этом дополнительное регулирование не мешает ос- новноку регулированию.electromechanical stability of a synchronous machine. At the same time, additional regulation does not interfere with the basic regulation.
Регулирование дополнительного момента можно осуществл ть не только плавно в соответствии с изменением частоты по отклонению угла от задани по соотношению (3), но и дискретно. Например, задатьс трем частотами: 1,05; 0; 0,95. При этом, если отклонение угла от уставкиД8 0, то частота задаетс 03 0, еслиД кО, то 60 sThe adjustment of the additional moment can be carried out not only smoothly in accordance with the frequency variation with respect to the angle deviation from the reference according to relation (3), but also discretely. For example, set with three frequencies: 1.05; 0; 0.95. In this case, if the angle deviation from the set value D8 0, then the frequency is set to 03 0, if D kO, then 60 s
1,05, еслий(0, той 0,95. Величина напр жени , соответственно, также мен етс с изменением частоты. Очевидно, что дополнительный момент также мен етс по знаку и величине дискретно (скачком). Длительность импульса момента определ етс только соотношением До 0. Это можно сделать и с зоной нечувствительности, задав, например, при 0, при йЈ -а(о 1,05, прид# айэ 0,95. 1.05, if (0, that 0.95. The magnitude of the voltage, respectively, also varies with frequency. Obviously, the additional moment also varies in sign and magnitude discretely (discontinuously). The duration of the momentum pulse is determined only by the relation Up to 0. This can also be done with the dead zone, for example, setting it at 0, at Ј-a (about 1.05, arriving at ai 0.95.
Во всех рассмотренных случа х реализации способа происходит повышение устойчивости синхронной машины.In all the considered cases of the method implementation, the stability of the synchronous machine is increased.
Способ управлени бесщеточной синхронной машиной4 представл ет собой следующую последовательность операций :The control method of the brushless synchronous machine 4 is the following sequence of operations:
1.Дополнительно формируют сигнал скорости вращени вала.1. In addition, they form a signal of the speed of rotation of the shaft.
2.Суммируют сигнал скорости вращени вала с результирующим (суммарным ) сигналом, сформированным в основном изобретении,2. Summarize the speed of rotation of the shaft with the resultant (total) signal formed in the basic invention,
3.Формируют частоту управл ющих сигналов по числу фаз обмотки возбуждени возбудител по одной тригонометрической функции.3. Form the frequency of the control signals according to the number of phases of the excitation winding of the exciter according to one trigonometric function.
При этом обмотку возбуждени возбудител можно выполнить однофазной.In this case, the excitation winding of the exciter can be made single-phase.
Таким образом, благодар созданию на валу возбудителем дополнительного момента требуемой величины и знака расшир етс область устойчивости синхронной машины, конкретно в режимах недовозбуждени и отрицательного возбуждени . В последнем случае величина потребл емой реактивной мощности возрастает на 20% по сравнению с величиной , обеспечиваемой известными способами.Thus, by creating an additional torque on the shaft with the required magnitude and sign, the stability region of the synchronous machine expands, specifically in the modes of under-excitation and negative excitation. In the latter case, the value of the consumed reactive power increases by 20% compared with the value provided by known methods.
Рассмотренный способ может быть реализован при помощи устройства по фиг.2. Статорна обмотка 1 синхронной машины подсоет;иена к энергосистеме . На роторе машины размещена обмотка 2 возбуждени . Вращающийс выпр митель 3 соединен с корной обмоткой 4 переменного тока обращенного возбудител . Трансформатор 5 напр жени и трансформатор 6 тока ста- торной обмотки 1, а. также бесконтактные датчики напр жени 7 и тока 8 обмотки возбуждени соединены с входами автоматического регул тора 9 возбуждени (АРВ). Выход блока 10 им- пульсно-фазового управлени соединен через управл емый преобразователь 11 частоты, питание которого осуществл етс от источника 12 возбуждени , с неподвижной многофазной обмоткой 13 возбуждени возбудител . Выходы трансформатора 5 напр жени статора 1 и датчика 14 положени ротора синхронной машины соединены с входами датчика 15 угла, выход которого как и выход задатчика 16 угла и выход датчика 14 соединены с входами регул тора 17, выход которого соединен с входом формировател 18 частоты и первым входом сумматора 1 второй вход которого соединен с выходом автоматического регул тора 9 возбуждени . Выводы формировател 18 частоты сумматора 19 соединены с входами блока 20 произведени , выход которого соединен с входом блока 10 импульсно-фазового управлени .The considered method can be implemented using the device of figure 2. The stator winding of 1 synchronous machine connects; the yen to the power system. Excitation winding 2 is placed on the rotor of the machine. The rotary rectifier 3 is connected to the main winding 4 of the alternating current of the inverted driver. The voltage transformer 5 and the transformer 6 of the stationary current 1, a. Also, the contactless voltage sensors 7 and the excitation winding current 8 are connected to the inputs of the automatic excitation controller 9 (APB). The output of the pulsed-phase control unit 10 is connected via a controlled frequency converter 11, which is powered from the excitation source 12, to the fixed multi-phase excitation winding 13 of the exciter. The outputs of the voltage transformer 5 of the stator 1 and the rotor position sensor 14 of the synchronous machine are connected to the inputs of the angle sensor 15, the output of which, like the output of the angle adjuster 16 and the output of the sensor 14, is connected to the inputs of the regulator 17, the output of which is connected to the first frequency generator 18 and the first the input of the adder 1 is the second input of which is connected to the output of the automatic excitation controller 9. The outputs of the frequency generator 18 of the adder 19 are connected to the inputs of the product unit 20, the output of which is connected to the input of the unit 10 of the pulse-phase control.
Задатчик 16 угла в простейшем случае представл ет собой источник ста билизировакного напр жени с регули руемым потенциометром, с движка которого снимаетс сигнал задани по углу . Регул тор 17 угла - обычный про- Angle adjuster 16 in the simplest case is a source of stabilizing voltage with an adjustable potentiometer, from the slider of which the angle reference signal is removed. Regulator 17 angle - the usual
порционально-дифференциальный пегул - тор на операционном усилителе.the differential-proportional pegul is a torus on the operational amplifier.
Формирователь 18 частоты может быть выполнен на базе кварцевого генератора с делителем частоты или на базе генератора сигналов низкочастотного типа. В простейшем случае формирователь 18 частоты можно выполнить как колебательное звено второго по р дка.Shaper 18 frequency can be performed on the basis of a crystal oscillator with a frequency divider or on the basis of a low-frequency type signal generator. In the simplest case, frequency shaper 18 can be performed as an oscillating element of the second in a row.
В основу построени такого формировател частоты вз та модель, описываема линейным дифференциальным уравнением второго пор дка с посто нными коэффициентами:The construction of such a frequency generator is based on a model described by a linear differential equation of the second order with constant coefficients:
d2X/dt2+W2X 0.(11)d2X / dt2 + W2X 0. (11)
Общий интеграл уравнени выражет- с так:The total integral of the equation expresses with:
2020
2525
30thirty
3535
4040
4545
5050
5555
sin sin
нn
х„+х12/&Лx „+ x12 / & L
(12)(12)
lnjf где А - амплитуда колебаний; X0() - отклонение; X () - скорость.lnjf where A is the oscillation amplitude; X0 () is the deviation; X () - speed.
Очевидно, что математическа модель дл решени уравнени (11) может служить генератором периодических колебаний.It is obvious that the mathematical model for solving equation (11) can serve as a generator of periodic oscillations.
Формирователь (фиг.З) состоит из трех усилителей 21-23. Усилители 21 и 23 в цепи обратной св зи имеют конденсаторы и работают в режиме интеграторов , усилитель 22 вл етс инвертором . Все три усилител включены последовательно , что обеспечивает поло- 1жительную обратную св зь, | Положительна обратна св зь с уси- лител 21 на усилитель 22 необходима дл компенсации внутренних потерь в формирователе.The driver (fig.Z) consists of three amplifiers 21-23. The amplifiers 21 and 23 in the feedback circuit have capacitors and operate in the integrator mode, the amplifier 22 is an inverter. All three amplifiers are connected in series, which provides positive feedback, | Positive feedback from amplifier 21 to amplifier 22 is necessary to compensate for internal losses in the driver.
Дл стабилизации амплитуды выходного сигнала Асоа У примен ютс стабилизирующие ограничители из кремниевых стабилитронов, включенных в цепь обратной св зи усилителей. Плавное изменение частоты на выходе Формировател осуществл етс с помощью сдвоенного регулируемого потенциометра с исполнительным элементом 24.To stabilize the amplitude of the output signal of Acoa U, stabilizing limiters made of silicon zener diodes connected to the feedback circuit of amplifiers are used. A gradual change in the frequency at the output of the Shaper is carried out using a dual adjustable potentiometer with an actuating element 24.
Выход усилител 23 подключен к преобразователю 25 числа фаз по числу фаз многофазной обмотки 13 возбуждени возбудител . Преобразователь 25 числа фаз может быть выполнен на операционных усилител х, на резисторах или на трансформаторах. Выход регул тора 17 соединен с первым входом элемента 26 сравнени , второй вход которого соединен с аналоговым выходомThe output of the amplifier 23 is connected to the converter 25 of the number of phases according to the number of phases of the multiphase winding 13 of the exciter. The phase number converter 25 may be performed on operational amplifiers, resistors, or transformers. The output of the regulator 17 is connected to the first input of the comparison element 26, the second input of which is connected to the analog output
10ten
1515
2020
30thirty
4040
4545
9162465791624657
датчика 27 частоты на выходе формировател . Выход элемента 26 сравнени соединен с исполнительным элементом 24 сдвоенного регулируемого потенциометра , представл ющим из себ быстро- 5 действующий привод движка потэнцио- метров (например, быстроходный асинхронный микродвигатель на 400 Гц или др.).sensor 27 frequency at the output of the imager. The output of the comparison element 26 is connected to an actuating element 24 of the dual adjustable potentiometer, which is a fast-acting drive of the potentiometer engine (for example, a high-speed asynchronous micromotor at 400 Hz or others).
При рассогласовании задани по частоте от регул тора 17 и частоты на выходе формировател по датчику 27 частоты исполнительный элемент 24 потенциометров вращает движок потенциометров до устранени этого рассогласовани . При дискре гном изменении частоты формировател 18 исполнительный элемент 24 потенциометров выполн етс как переключатель с управлением также от регул тора 17. При этом (фиг.4) каждый из регулируемых потенциометров замен етс несколькими последовательно соединенными посто нными сопротивлени ми, точки вза- 25 имного соединени которых подключены к клеммам переключател . При этом элемент 26 выполн етс как операционный усилитель в компар аторном режиме, а датчик 27 частоты не используетс . Такое устройство проще в исполнении, обеспечивает высокое быстродействие, но дискретно. Источник 12 возбуждени может быть выполнен на повышенную частоту (например, на 400 Гц) или в качестве источника 12 можно чспольчо- 35 вать сеть промышленной частоты 50 Гц. В первом случае управл емый преобразователь 11 частоты может выполн тьс как тиристорный преобразователь частоты с непосредственной св зью с соответствующей системой импульсно-фа- зового управлени преобразователем частоты в качестве блока 10. Во втором случае управл емый преобразователь 11 частоты может быть выполнен как преобразователь частоты на основе инвертора тока,When the frequency reference mismatch from the regulator 17 and the frequency at the output of the driver on the frequency sensor 27, the potentiometer control element 24 rotates the potentiometer slider until this mismatch is eliminated. In the case of a disc that changes the frequency of the driver 18, the potentiometer control element 24 is implemented as a switch with control also from the regulator 17. At the same time (FIG. 4), each of the adjustable potentiometers is replaced by several series-connected constant resistances. which are connected to the switch terminals. In this case, the element 26 is performed as an operational amplifier in the compressor mode, and the frequency sensor 27 is not used. Such a device is easier to perform, provides high speed, but discretely. The excitation source 12 can be performed at an increased frequency (for example, at 400 Hz) or as a source 12 it is possible to include a frequency network of 50 Hz at industrial frequency. In the first case, the controlled frequency converter 11 can be performed as a thyristor frequency converter with direct connection to the corresponding pulse-phase control system of the frequency converter as a unit 10. In the second case, the controlled frequency converter 11 can be performed as a frequency converter on based on current inverter,
В датчике 15 угла по гармоническим сигналам напр жени статора отIn the sensor 15, the angle of the harmonic voltage signals of the stator from
10ten
15 реализует соотношение (1). Схема реализации проста, поэтому ее не при водим .15 realizes the relation (1). The implementation scheme is simple, so it is not shown.
В варианте выполнени регул тора 17 по фиг. 5 выходы соответственно датчика 15 и задатчика 16 угла соеди нены с входами дифференцирующего эле мента 28 (дифференциальный регул то и суммирующего элемента 29 Гпропор- циональный регул тор). Выходы элемен тов 28 и 29 и датчика 14 через сумма тор 30 соединены с выходом регул тора 17. При этом в соответствии с выражением (2) элемент 28 формирует си нал дифференциального регулировани In an embodiment of the regulator 17 of FIG. 5 outputs, respectively, of sensor 15 and angle adjuster 16 are connected to inputs of differentiating element 28 (differential controller and summing element 29 G proportional controller). The outputs of the elements 28 and 29 and the sensor 14 through the sum of the torus 30 are connected to the output of the regulator 17. In this case, in accordance with the expression (2), the element 28 forms a differential control channel
К, тг (o-ij) элемент 29 формируетK, tg (o-ij) element 29 forms
сигнал пропорционального регулировани KO(Ј- а).proportional control signal KO (Ј-a).
Схема датчика 14 положени ротора по фиг.6 содержит синхронный тахоге- нератор 31, выводы которого соединены с выпр мительным блоком 32, на вы ходе которого формируетс сигнал, пропорциональный частоте (СЗр ) вращени ротора, и блоком 33 пассивных интеграторов (RC-цепочки), на выходе кото рого формируютс гармонические сигна лы практически посто нной амплитуды, образующие вектор е С углового положени ротора.The rotor position sensor 14 of FIG. 6 contains a synchronous tachogenerator 31, the terminals of which are connected to a rectifier unit 32, during which a signal proportional to the frequency of rotation of the rotor and the unit 33 of passive integrators (RC-chains) are generated , at the output of which harmonic signals of almost constant amplitude are formed, which form the vector e С of the angular position of the rotor.
Устройство реализует предлагаемый способ следующим образом.The device implements the proposed method as follows.
По гармоническим сигналам трансформатора 5 напр жени и датчика -14 положени ротора в датчике 15 угла формируетс сигнал в соответствии с выражением (1), пропорциональный углу , например, между поперечной осью ротора синхрог юй машины и вектором I напр жени ее статора. Сигналы угла от датчика 15 и задатчика 16 угла поступают в регул тор 17. При работе синхронной машины в режиме, напри мер, компенсатора с отрицательным - возбуждением задатчиком 16 формируют сигнал, соответствующий нулевому зна чению угла. При о.тклонении угла от задани регул тор 17 формирует протрансформатора 5 с частотой СОС и дат- «порционально-днфференциальный сигналThe harmonic signals of the voltage transformer 5 and the rotor position sensor -14 in the angle sensor 15 generate a signal in accordance with the expression (1) proportional to the angle, for example, between the machine's transverse axis of the synchro rotor of the machine and the voltage vector of its stator. The angle signals from the sensor 15 and the angle adjuster 16 are fed to the regulator 17. When the synchronous machine operates in the mode of, for example, a compensator with a negative excitation by the adjuster 16, a signal is generated that corresponds to a zero angle value. When the angle deviates from the task, the controller 17 forms the transformer 5 with the frequency SOS and the date- "proportionally-differential signal
чика 14 (например, синхронный тахо-в соответствии с выражением (2) поChika 14 (for example, synchronous tacho-in accordance with the expression (2)
генератор ) положени ротора с часто-этому отклонению, который поступаетgenerator) the position of the rotor with the often-this deviation that enters
той (Jpс помощью двух блоков произве-в формирователь 38 частоты по сигнадени и сумматора формируетс гармо-лу (3), формирует гармонические сигнический сигнал разностной частоты, 55налы (4) заданной амплитуды по числуone (Jp, using two blocks, the frequency shaper 38 is formed by the signal and the adder is harmonized (3), forms a harmonic sign-like difference frequency signal, 55 times (4) of a given amplitude by the number
а на функциональном блоке (arcsino)фаз обмотки 13 возбудител . Формииз этого сигнала с периодизацией фор-рование задани по напр жению осущемируетс требуемый угол, т.е. датчикствл етс в сумматоре 19 по двумand on the functional block (arcsino) of the phases of the winding 13 of the exciter. The formation of this signal with periodization of the formation of the task on voltage is realized the required angle, i.e. sensing in adder 19 by two
00
5five
00
00
00
5five
46574657
5 five
5 5 5 5
10ten
15 реализует соотношение (1). Схема реализации проста, поэтому ее не приводим .15 realizes the relation (1). The implementation scheme is simple, so it is not given.
В варианте выполнени регул тора 17 по фиг. 5 выходы соответственно датчика 15 и задатчика 16 угла соединены с входами дифференцирующего элемента 28 (дифференциальный регул тор и суммирующего элемента 29 Гпропор- циональный регул тор). Выходы элементов 28 и 29 и датчика 14 через сумматор 30 соединены с выходом регул тора 17. При этом в соответствии с выражением (2) элемент 28 формирует сигнал дифференциального регулировани In an embodiment of the regulator 17 of FIG. 5 outputs, respectively, of sensor 15 and angle setting device 16 are connected to inputs of differentiating element 28 (differential controller and summing element 29 H proportional regulator). The outputs of the elements 28 and 29 and the sensor 14 through the adder 30 are connected to the output of the controller 17. In this case, in accordance with the expression (2), the element 28 generates a differential control signal
К, тг (o-ij) элемент 29 формируетK, tg (o-ij) element 29 forms
сигнал пропорционального регулировани KO(Ј- а).proportional control signal KO (Ј-a).
Схема датчика 14 положени ротора по фиг.6 содержит синхронный тахоге- нератор 31, выводы которого соединены с выпр мительным блоком 32, на выходе которого формируетс сигнал, пропорциональный частоте (СЗр ) вращени ротора, и блоком 33 пассивных интеграторов (RC-цепочки), на выходе которого формируютс гармонические сигналы практически посто нной амплитуды, образующие вектор е С углового положени ротора.The rotor position sensor 14 of FIG. 6 contains a synchronous tachogenerator 31, the terminals of which are connected to the rectifier unit 32, the output of which generates a signal proportional to the frequency of rotation of the rotor, and the passive integrator unit 33 (RC chains) at the output of which harmonic signals of almost constant amplitude are formed, forming the eC vector of the rotor angular position.
Устройство реализует предлагаемый способ следующим образом.The device implements the proposed method as follows.
По гармоническим сигналам трансформатора 5 напр жени и датчика -14 положени ротора в датчике 15 угла формируетс сигнал в соответствии с выражением (1), пропорциональный углу , например, между поперечной осью ротора синхрог юй машины и вектором I напр жени ее статора. Сигналы угла от датчика 15 и задатчика 16 угла поступают в регул тор 17. При работе синхронной машины в режиме, например , компенсатора с отрицательным - возбуждением задатчиком 16 формируют сигнал, соответствующий нулевому значению угла. При о.тклонении угла от задани регул тор 17 формирует проThe harmonic signals of the voltage transformer 5 and the rotor position sensor -14 in the angle sensor 15 generate a signal in accordance with the expression (1) proportional to the angle, for example, between the machine's transverse axis of the synchro rotor of the machine and the voltage vector of its stator. The angle signals from the sensor 15 and the angle adjuster 16 are fed to the regulator 17. When the synchronous machine operates in, for example, a compensator with a negative excitation by the adjuster 16, a signal is generated that corresponds to a zero angle value. When the angle deviates from the reference, the controller 17 forms a
сигналам (5): по сигналу основного регулировани АРБ 9 и что дополнительному сигналу регул тора 17. В блоке 20 произведени сигналы с формиро- вател 18 частоты и сумматора 19 пере множаютс и на его выходе формируетс вектор напр жени управлени (6 } заданной амплитуды и частоты по числу фаз обмотки 13.signals (5): according to the signal of the main control of the ARB 9 and that to the additional signal of the regulator 17. In the product block 20, the signals from the frequency generator 18 and the adder 19 are multiplied and the control voltage vector (6} of the specified amplitude and frequency according to the number of phases of the winding 13.
Напр жение управлени подаетс на вход блока 10 импульсно-фазового управлени преобразователем 11 частоты, что обеспечивает протекание по многофазной обмотке 13 возбуждени переменно го тока требуемой величины. Этот ток вл етс током возбуждени возбудител , величина и частота которого определ етс АРБ 9 (он формирует основной сигнал управлени по данным датчиков напр жени 5,7 и тока 6,8 и обеспечивает уровень напр жени на статоре 1 машины в соответствии с ус- тавкрй) и регул тором 17 с элементами 18 и Ј9 («они формируют дополнительные сигналы управлени по частоте и напр жению по данным датчика 15 угла). Благодар этому дополнительному регулированию гармоническое поле неподвижной обмотки 13 возбудител имеет пр муго и сопр женную составл ющие. Пр мое поле вращаетс по отношению к корной обмотке 4 возбудител и тем самым создаетс дополнительный асинThe control voltage is applied to the input of the unit 10 of the pulse-phase control by the frequency converter 11, which ensures the flow of alternating current of the required value through the multiphase excitation winding 13. This current is the excitation current of the exciter, the magnitude and frequency of which is determined by the ARB 9 (it forms the main control signal according to voltage sensors 5.7 and current 6.8 and provides the level of voltage on the stator 1 of the machine in accordance with the situation ) and a regulator 17 with elements 18 and Ј9 ("they form additional control signals in frequency and voltage according to an angle sensor 15). Due to this additional control, the harmonic field of the fixed winding 13 of the driver has a direct and a mating component. The direct field rotates with respect to the core winding 4 of the exciter and thereby creates an additional asin
0.0
5five
( (
25 3д 25 3d
00
хронный момент на валу синхронной машины , величина и знак которого однозначно определ ютс сигналом на выходе регул тора 17. Сопр женное поле через выпр митель 3 обеспечивает основное возбуждение синхронной машины.a chronical moment on the shaft of the synchronous machine, the magnitude and sign of which is uniquely determined by the signal at the output of the regulator 17. The conjugate field through rectifier 3 provides the main excitation of the synchronous machine.
За счет создани в возбудителе дополнительного момента на валу требуемой величины и знака расшир етс область устойчивости синхронной машины , конкретно в режимах недовозбужде- ни и отрицательного возбуждени . При этом в последнем случае величина потребл емой реактивной мощности возрастает на 20,% по сравнению с величиной , обеспечиваемой известными способами .By creating an additional moment on the shaft of the required magnitude and sign in the driver, the stability region of the synchronous machine is expanded, specifically in the modes of under-excitation and negative excitation. In this case, in the latter case, the value of the consumed reactive power increases by 20% compared with the value provided by known methods.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884467791A SU1624657A2 (en) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | Method of controlling brushless synchronous machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884467791A SU1624657A2 (en) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | Method of controlling brushless synchronous machine |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU1305821 Addition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1624657A2 true SU1624657A2 (en) | 1991-01-30 |
Family
ID=21392842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU884467791A SU1624657A2 (en) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | Method of controlling brushless synchronous machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1624657A2 (en) |
-
1988
- 1988-06-15 SU SU884467791A patent/SU1624657A2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР К 1305821, кл. Н 02 Р 9/14, 1985. i * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5965995A (en) | Transient inductance tuner for motor control | |
| US3832625A (en) | Electrical power generating arrangement and method utilizing an induction generator | |
| US4137489A (en) | Feedback control for reduction of cogging torque in controlled current AC motor drives | |
| US4763058A (en) | Method and apparatus for determining the flux angle of rotating field machine or for position-oriented operation of the machine | |
| CA1185317A (en) | Self generative variable speed induction motor drive | |
| US5502360A (en) | Stator resistance detector for use in electric motor controllers | |
| US4937508A (en) | VSCF start system with precision voltage | |
| US4484126A (en) | Induction motor controller | |
| EP0000709A1 (en) | Measurement of pulsating torque in a current source inverter motor drive and method | |
| JPH0634621B2 (en) | Electric rotating machine | |
| US4001660A (en) | Regulating the torque of an induction motor | |
| Le-Huy et al. | A self-controlled synchronous motor drive using terminal voltage system | |
| SU1624657A2 (en) | Method of controlling brushless synchronous machine | |
| JPS5949797B2 (en) | AC machine current control method | |
| SU1305821A1 (en) | Method of controlling brushless synchronous machine | |
| Ramamoorty et al. | Dynamic performance of a closed-loop induction motor speed control system with phase-controlled SCR's in the rotor | |
| SU1073870A1 (en) | Method of controlling double-supply electric motor | |
| SU1010714A1 (en) | Frequency-controlled electric drive | |
| Eskola et al. | Sensorless control of a permanent magnet synchronous motor-application to a hoist drive | |
| CA1304775C (en) | Method and apparatus for the digital determination of the field angle of a rotating-field machine | |
| SU1610589A2 (en) | Method and apparatus for controlling twin-supply motor based on induction motor with phase-wound rotor | |
| SU1515323A1 (en) | Method and apparatus for controlling double-supplied motor based on induction motor with phase-wound rotor | |
| JPH0576278B2 (en) | ||
| SU1138916A1 (en) | Variable-frequency synchronous electric drive | |
| JP3007989B2 (en) | Driving device for stepping motor |