PL191443B1 - Sposób regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowej - Google Patents
Sposób regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowejInfo
- Publication number
- PL191443B1 PL191443B1 PL342032A PL34203299A PL191443B1 PL 191443 B1 PL191443 B1 PL 191443B1 PL 342032 A PL342032 A PL 342032A PL 34203299 A PL34203299 A PL 34203299A PL 191443 B1 PL191443 B1 PL 191443B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- machine
- conductivity
- angle
- current
- phase
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003079 width control Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/18—Estimation of position or speed
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Control Of Stepping Motors (AREA)
Abstract
1. Sposób regulacji predkosci obrotowej maszyny trójfazowej, w ukladzie regulacji z estymatorem polozenia wirnika maszyny, przy stalopradowym zasilaniu maszyny przez prze- twornice, przy czym dla regulacji predkosci obrotowej maszyny mierzy sie parametry stalo- pradowego obwodu posredniego z uwzglednie- niem aktualnego stanu laczeniowego przetwor- nicy, znamienny tym, ze mierzy sie wzrost pradu i/lub napiecia stalopradowego obwodu posredniego, odpowiadajace fluktuacjom prze- wodnosci magnetycznej maszyny trójfazowej, a nastepnie w oparciu o znane zaleznosci wy- znacza sie kierunek strumienia magnetycznego glównego, stanowiacy podstawe dla sterowania wektorowego predkosci obrotowej maszyny trójfazowej asynchronicznej. PL PL PL
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowej, asynchronicznej i synchronicznej, która zasilana jest przez przetwornicę z obwodem pośrednim, bez stosowania mechanicznie obracanego przetwornika pomiarowego.
Z publikacji WO 92/19038 znany jest na przykład sposób i układ połączeń do wyznaczenia elektromagnetycznych i mechanicznych funkcji stanu, które stosuje się do regulacji trójfazowej maszyny bez użycia mechanicznie obracanego przetwornika. Przy tym znanym sposobie mierzy się jednocześnie dwa prądy fazowe i wyznacza się kompleksowe parametry w przestrzeni. Układ połączeń stosowany do przeprowadzania tego sposobu jest bardzo skomplikowany, a więc i drogi, a do przeprowadzenia detekcji i wyznaczeń wymaga czujników różnicujących potencjały.
Do wysokiej jakości regulacji maszyn trójfazowych, zwłaszcza o biegu asynchronicznym i synchronicznym, w tym ostatnim przypadku wykorzystujących wzbudzenie magnesem trwałym, lub efekt reluktancji, tzn. różniącą się przewodność magnetyczną w zależności od położenia wirnika, lub też kombinację wzbudzenia magnesem trwałym i efektu reluktancji, wykorzystuje się położenie strumienia magnetycznego. Dla prędkości obrotowych maszyn powyżej określonej minimalnej prędkości obrotowej strumienia, indukowane napięcie elektryczne (SEM) może być poddane detekcji za pomocą różnych znanych z literatury sposobów, a z tego określa się kierunek strumienia. Jednak przy małych prędkościach obrotowych, sposoby opierające się na SEM zawodzą.
W tego rodzaju sposobach można zastosować detekcję kierunku lub gęstości strumienia -w zależności od przewodności magnetycznej w czasie rzeczywistym, a z tego wyznacza się przestrzenny wskaźnik położenia wirnika lub kierunek strumienia.
W maszynach asynchronicznych główny strumień magnetyczny w maszynie wpływa na magnetyczną przewodność rozproszenia przez nasycenie blachy tak, że przy pomiarze w czasie rzeczywistym magnetycznej przewodności rozproszenia, lub związanego z nią współczynnika, można wyznaczyć kierunek strumienia. W maszynach pracujących synchronicznie strumień magnetyczny pozostaje w stałej zależności od położenia wirnika, wskutek czego w maszynach pracujących synchronicznie detekcja kierunku magnetycznego strumienia lub położenia wirnika może być zastosowana do regulacji prędkości obrotowej z wykorzystaniem parametrów pola. W maszynach o biegu synchronicznym ze wzbudzeniem magnesem trwałym bez znaczącego oddziaływania reluktancji, np. gdy magnesy trwałe umieszczone są na cylindrycznym wirniku, przy nasyceniu w żelazie - tak jak w przypadku maszyn asynchronicznych, zależna od nasycenia przewodność magnetyczna w zależności od położenia strumienia - możliwe jest określenie kierunku strumienia, jak również położenia wirnika, z wykorzystaniem przewodności rozproszenia w przypadku maszyn z tłumikiem, lub zależnie od wartości pola głównego w maszynach bez tłumika, przez pomiar tych wartości w czasie rzeczywistym lub detekcję związanych z nimi współczynników. W maszynach o biegu synchronicznym z występowaniem reluktancji, w podobny sposób, zamiast zależnie od nasycenia zmieniającej się przewodności magnetycznej poddaje się detekcji magnetyczną przewodność zmieniającą się zależnie od geometrii wirnika i wyznacza się jednocześnie położenie wirnika. W przypadku maszyn o biegu synchronicznym, ze wzbudzaniem magnesem trwałym i występowaniem reluktancji, wykorzystuje się efekt sumaryczny pochodzący od zmian przewodności zależnych od nasycenia i geometrii.
Jak przedstawiono w publikacji VDI - Fortschrittberichte, seria 21, nr 117, VDI - Verlag, Duesseldorf 1992 r. w artykule pt. „Sensorless Control of A.C. Machines” M. Schroedl'a, za pomocą detekcji przestrzennego wskaźnika zmiany prądu i podzieleniu przez wskaźnik przestrzenny napięcia, uzyskuje się zespoloną wielkość wahającą się z podwojonym elektrycznym położeniem wirnika lub strumienia, która za pomocą zależności trygonometrycznych dostarcza informacji o położeniu wirnika lub kierunku strumienia. Wadą podanego sposobu jest to, że dla detekcji przestrzennego wskaźnika prądu konieczna jest detekcja przynajmniej dwóch prądów fazowych przy zastosowaniu drogich czujników fazowych prądu, takich jak np. Transfo-Shunts.
Ponadto, z publikacji WO 96/23347 znany jest sposób wyznaczania za pomocą prądu obwodu pośredniego, prądu fazowego trójfazowej maszyny zasilanej z przetwornicy, przy czym uwzględnia się aktualny stan łączenia przetwornicy. W maszynie rejestruje się prąd za pomocą dwóch osobnych pomiarów sterowania szerokości impulsów w obwodzie pośrednim. Stosuje się przy tym dwa osobne pomiary w celu stłumienia błędów przez przesunięte czasy pomiaru w zakresie jednego okresu szerokości impulsu.
PL 191 443 B1
Sposób regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowej, w układzie regulacji z estymatorem położenia wirnika maszyny, przy stałoprądowym zasilaniu maszyny przez przetwornicę, przy czym dla regulacji prędkości obrotowej maszyny mierzy się parametry stałoprądowego obwodu pośredniego z uwzględnieniem aktualnego stanu łączeniowego przetwornicy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że mierzy się wzrost prądu i/lub napięcia stałoprądowego obwodu pośredniego, odpowiadające fluktuacjom przewodności magnetycznej maszyny trójfazowej, a następnie w oparciu o znane zależności wyznacza się kierunek strumienia magnetycznego głównego, stanowiący podstawę do sterowania prędkości obrotowej maszyny trójfazowej asynchronicznej.
Korzystnym jest, że mierzy się przynajmniej dwukrotnie wzrost prądu w stałoprądowym obwodzie pośrednim, a zmierzone wartości dwóch przyrostów prądu wprowadza się do równań napięciowych stojana.
Korzystnym jest, że mierzy się przynajmniej dwukrotnie przewodności w przestrzennie odrębnych kierunkach, a dane pomiarowe przetwarza się zgodnie z równaniami:
yA = y średnie + Dy cos (2gA -2g) yB = y średnie + Dy cos (2gB -2g) yC = y średnie + Dy cos (2gC -2g) przy czym kąt g wyznacza się w znany sposób, a yA, yB i yC oznaczają zmierzone wartości przewodności w fazach A, B, C, y średnie oznacza średnią wartość przewodności, Dy oznacza fluktuację przewodności, a kąt g jest kątem, który odpowiada maksymalnej przewodności.
Korzystnym jest, że mierzy się wartości przewodności dla różnych napięć stałoprądowego obwodu pośredniego.
Korzystnym jest, że w obliczeniach używa się skorygowaną wielkość kąta g za pomocą funkcji korekcyjnej, korzystnie liniowej, o postaci:
g (skorygowane) = g + Dg (prędkość obrotowa, obciążenie), przy czym kąt g jest kątem, który odpowiada maksymalnej przewodności.
Korzystnym jest, że ustalony kierunek strumienia stanowi parametr wejściowy modelu maszyny dla sterowania w trybie bezpośrednim (on-line) asynchronicznej maszyny trójfazowej.
W odmiennym rozwiązaniu według wynalazku sposób regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowej charakteryzuje się tym, że mierzy się wzrost prądu i/lub napięcia stałoprądowego obwodu pośredniego, odpowiadające fluktuacjom przewodności magnetycznej maszyny trójfazowej, a następnie w oparciu o znane zależności określa się położenie wirnika względem kierunku strumienia magnetycznego głównego, stanowiące podstawę dla sterowania prędkości obrotowej maszyny trójfazowej synchronicznej.
Korzystnym jest, że mierzy się przynajmniej dwukrotnie wzrost prądu w stałoprądowym obwodzie pośrednim, a zmierzone wartości dwóch przyrostów prądu wprowadza się do równań napięciowych stojana.
Korzystnym jest, że mierzy się przynajmniej dwukrotnie przewodności w przestrzennie odrębnych kierunkach, a dane pomiarowe przetwarza się zgodnie z równaniami:
yA = y średnie + Dy cos (2gA -2g) yB = y średnie + Dy cos (2gB -2g) yC = y średnie + Dy cos (2gC -2g) przy czym kąt g wyznacza się w znany sposób, a yA, yB i yC oznaczają zmierzone wartości przewodności w fazach A, B, C, y średnie oznacza średnią wartość przewodności, Dy oznacza fluktuację przewodności, a kąt g jest kątem, który odpowiada maksymalnej przewodności.
Korzystnym jest, że mierzy się wartości przewodności dla różnych napięć stałoprądowego obwodu pośredniego.
Korzystnym jest, że w obliczeniach używa się skorygowaną wielkość kąta y za pomocą funkcji korekcyjnej, korzystnie liniowej, o postaci:
g (skorygowane) = g + Dg (prędkość obrotowa, obciążenie), przy czym kąt g jest kątem, który odpowiada maksymalnej przewodności.
Korzystnym jest, że ustalony kąt położenia wirnika stanowi parametr wejściowy modelu maszyny dla sterowania w trybie bezpośrednim (on-line) synchronicznej maszyny trójfazowej.
Zgodnie z wynalazkiem, za pomocą pomiarów wyznacza się w maszynie przestrzenne fluktuacje przewodności, co pozwala w przypadku maszyn asynchronicznych ustalić kierunek strumienia konieczny do regulacji maszyny na podstawie wartości pola, a w przypadku maszyn o biegu synchronicznym, położenie wirnika, przy czym fluktuacje przewodności wyznacza się z wykorzystaniem para4
PL 191 443B1 metrów pomiarowych stałoprądowego obwodu pośredniego, zwłaszcza prądu tego obwodu pośredniego i/lub napięcia obwodu pośredniego, i przy uwzględnieniu aktualnego stanu łączeniowego przetwornicy, a następnie obliczeniowo wyznacza się kierunek strumienia. Dane pomiarowe odpowiadające zmierzonym parametrom, przetwarza sięw jednostce pomiarowo-sterującej na sygnały sterujące doprowadzane do maszyny trójfazowej. Przy zastosowaniu rozwiązania według wynalazku, po raz pierwszy możliwe jest przeprowadzenie doskonałej regulacji prędkości obrotowej maszyn trójfazowych, bez stosowania mechanicznego zadajnika obrotów, takiego jak czujnik położenia lub prądnica tachometryczna. Taki sposób regulacji jest skuteczny przy dowolnych warunkach roboczych, włącznie ze stanami o małych prędkościach obrotowych lub w stanie przestoju, przy czym mierzy się wyłącznie parametry stałoprądowego obwodu pośredniego, takie jak prąd obwodu pośredniego, względnie napięcie obwodu pośredniego. Przy tym, przez uwzględnienie aktualnego stanu łączeniowego przetwornicy wyznacza się stosunek wzrostu prądu w przewodach fazowych do wywołujących je napięć, który to stosunek odpowiada kierunkowi strumienia względnie położeniu wirnika maszyny trójfazowej.
Podstawową zasadą jest detekcja opisanych fluktuacji przewodności, za pomocą pomiarów wzrostu prądów w przewodach fazowych maszyny. Sposób według wynalazku nie wymaga drogich czujników prądowych, gdyż nie wymaga pełnej informacji o wskaźniku przestrzennym, lecz tylko rzutu przestrzennego wskaźnika wzrostu prądu i odpowiadającego mu wskaźnika napięcia, na osie przewodów maszyny. Stosunek tych parametrów (dalej oznaczony jako y z odnośnikiem danego przewodu fazowego), jest proporcjonalny do lokalnej magnetycznej przewodności w danej osi przewodu fazowego i zmienia się w zależności od zmian podwojonego kąta określającego położenia osi wirnika, względnie kierunek strumienia magnetycznego. Zgodnie z wynalazkiem, dla określenia wzrostu prądu w przewodzie fazowym nie stosuje się pomiaru wzrostu prądu w tym przewodzie, lecz pomiar wzrostu prądu w stałoprądowym obwodzie pośrednim, z uwzględnieniem aktualnego stanu łączeniowego przetwornicy. Przetwornica służy więc jako inteligentny przełącznik punktu pomiarowego, który zależnie od stanu przetwornicy dołącza różne przewody fazowe silnika do modułu pomiarowego prądu w stałoprądowym obwodzie pośrednim.
Przy tym uwzględnia się powstające zależnie od eksploatacji stany przetwornicy, przy których pomiar nie wpływa na regulację prędkości obrotowej maszyny, lub też powstające wymuszone stany przetwornicy, przy których pomiar wpływa na regulację maszyny. Jeżeli np. w przetworniku trójfazowym gałąź mostka przetwornika związana z przewodem fazowym R dołączona jest do dodatniego napięcia stałoprądowego obwodu pośredniego, a gałęzie mostka dołączone do przewodów fazowych S i T połączone są z ujemnym napięciem stałoprądowego obwodu pośredniego, to w tym obwodzie będzie płynął w sposób wymuszony prąd fazowy z przewodu fazowego R i ten prąd fazowy zostanie poddany detekcji za pośrednictwem stałoprądowego obwodu pośredniego. Jednocześnie wiadomo, że przy takiej konstrukcji przetwornika przestrzenny wskaźnik napięcia związany z maszyną wskazuje kierunek przewodu fazowego R tak, że wspomniany stosunek rzutów przestrzennego wskaźnika wzrostu prądu -w danym przypadku jest to wzrost prądu w przewodzie fazowym R -i odpowiadający mu przestrzenny wskaźnik napięcia, w tym przypadku przestrzenny wskaźnik napięcia w kierunku przewodu fazowego R, tworzą się na osiach przewodów fazowych silnika. Tworzy się więc wielkość yR. Za pomocą trójfazowej przetwornicy i trójfazowej maszyny, przy zastosowaniu sześciu położeń przetwornicy, tworzy się wspomniane stosunki w kierunku R, -R, S, -S, T,-T.
Dla sprecyzowania oszacowania wyjaśnia się, że fluktuacje przewodności wykrywa się za pomocą wielkości pomiarowych prądu stałoprądowego obwodu pośredniego i/lub napięcia tego stałoprądowego obwodu pośredniego, przy uwzględnieniu aktualnego stanu łączeniowego przetwornicy, przy czym tworzy się różnice wzrostu prądu w stałoprądowym obwodzie pośrednim przy stałym stanie łączeniowym przetwornicy i wyznacza się stosunek z występującą przy tym wielkością przestrzennego wskaźnika napięcia. Tak uzyskana zależność matematyczna, w stosunku do indukcyjności maszyny zmieniającej się z podwojonym przestrzennym położeniem kątowym, znajduje się w jednoznacznej, znanej zależności matematycznej, wynikającej z teorii maszyn. Ponadto, ta wyznaczona z zależności wartość zostaje przyporządkowana temu przewodowi fazowemu maszyny, którego oś uzwojenia fazowego jest zgodna z kierunkiem przestrzennego wskaźnika napięcia ustalonego przez znany stan łączeniowy przetwornicy. Takie postępowanie przeprowadza się przynajmniej w jednym kierunku przestrzennego wskaźnika napięcia. Następnie za pomocą jednostki pomiarowo-sterującej przetwarza się dane pomiarowe zgodnie ze znanymi zależnościami z teorii maszyn elektrycznych, dla wyznaczenia kierunku strumienia, względnie położenia wirnika.
PL 191 443 B1
Korzystnie, przeprowadza się co najmniej dwa pomiary wzrostu prądu w stałoprądowym obwodzie pośrednim, a wartości pomiarowe obu wzrostów wprowadza się do równań napięciowych stojana i tworzy się zależność matematyczną. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że stosuje się zawsze ten sam moduł pomiarowy, wskutek czego błędy pomiarowe powodowane przez rozproszenia poprzez elementy konstrukcyjne itd., w przypadku kombinacji wielu pomiarów podlegają kompensacji i nie wpływają na wynik. Tak więc za pomocą wynalazku, przez kombinację dwóch pomiarów można wyeliminować SEM, a pomiar przewodności jest niezależny od prędkości obrotowej. Przy pomiarze wskaźnika przestrzennego prądu dla przynajmniej dwóch prądów w przewodach fazowych jest to niemożliwe, gdyż stosowane czujniki prądowe mają różne błędy pomiarowe wpływające na rezultat pomiaru.
W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku przeprowadza się co najmniej dwa pomiary przewodności w przestrzennie odrębnych kierunkach, a zmierzone wartości stosuje się w równaniach modelowych:
yA = y średnie + Dy cos (2gA -2g) yB = y średnie + Dy cos (2gB -2g) yC = y średnie + Dy cos (2gC -2g) przy czym kąt g oblicza się według znanych zależności. Gdy w uzwojeniu stojana pojawi się indukowane napięcie (SEM) wskutek obrotu wirnika, to stosunek y poddany jest wpływowi SEM. Aby ten wpływ wyeliminować, stosuje się kombinację dwóch pomiarów wzrostu prądu, a zamiast napięć stosuje się różnice napięć oraz zamiast wzrostów prądu stosuje się różnice wzrostu prądów dla obu kombinowanych pomiarów. Przedstawiono to przez równania napięć stojana dla obu kombinowanych pomiarów i przez odjęcie obu równań. Ponieważ po prawej stronie równań SEM pojawia się jako dodatnia wielkość, więc przy odejmowaniu zostaje wyeliminowana. W ten sposób detekcja fluktuacji przewodności jest niezależna od prędkości obrotowej. Ponieważ z pomiaru przewodności nie można jednoznacznie ustalić aktualnego kąta położenia wirnika lub kierunku strumienia, więc tworzy się kombinację przynajmniej dwóch pomiarów przewodności w przestrzennie odrębnych kierunkach. Wskutek tego, przy istnieniu trzech liniowo niezależnych pomiarów przewodności A, B, C z odpowiadającymi im równaniami modelowymi wahań przewodności, yA = y średnie + Dy cos (2gA -2g) yB =y średnie + Dy cos (2gB -2g) yC = y średnie + Dy cos (2gC -2g) która zgodna jest z podwojonym kątem rozchylenia pomiędzy wskaźnikiem przestrzennym różnicy napięć gA itd., i kierunkiem maksimum przewodności g, który zgodnie z powyższymi wywodami odpowiada położeniu wirnika albo kierunkowi strumienia, zależnie od typu maszyny, parametry y średnie (średnia przewodność) i Dy (fluktuacja przewodności) ulegają eliminacji, natomiast kąt g wylicza się za pomocą znanych reguł.
Zgodnie z wynalazkiem, wielkości przewodności wyznaczone przy użyciu techniki pomiarowej wyznacza się z wystarczającą dokładnością, dla różnych napięć stałoprądowego obwodu pośredniego. Można zrezygnować z detekcji napięcia stałoprądowego obwodu pośredniego, gdy kombinowane pomiary przewodności dokonane są przy zbliżonej wartości napięć stałoprądowego obwodu pośredniego, gdyż wtedy parametr wartości napięcia w powyższych równaniach wchodzi jako stały czynnik, który w każdym równaniu jest jednakowy i dlatego przy wyliczaniu kąta g jest eliminowany. Kąt g jest podstawą znanej regulacji opartej na parametrach pola względnie wirnika, dla niezależnego nastawiania wielkości strumienia i momentu obrotowego maszyn trójfazowych, wskutek czego taka regulacja może być dokonana również dla małych prędkości obrotowych i przy bezruchu, jeżeli stosuje się sposób według wynalazku do określenia położenia wirnika względnie strumienia, bez użycia czujników położenia wirnika lub prądnicy tachometrycznej.
Zgodnie z wynalazkiem wykorzystuje się zależne od prędkości obrotowej i/lub od obciążenia, korzystnie liniowe funkcje korekcyjne w postaci:
g (skorygowane) = g + Dg (prędkość obrotowa, obciążenie).
Wpływy na przebieg przewodności pochodzące od prędkości obrotowej i obciążenia, mogą być uwzględnione przez zależne od prędkości obrotowej i od obciążenia, korzystnie liniowe, funkcje korekcyjne w powyższej postaci, w celu zwiększenia dokładności, przy czym funkcje korekcyjne ustala się raz dla danego typu maszyny przy użyciu modelu odniesienia, np. modelu strumienia według stanu techniki dla maszyn asynchronicznych, lub porównawczego przetwornika obrotowego, np. pomiaru kąta obrotu, dla maszyn o biegu synchronicznym.
PL 191 443B1
Zgodnie z wynalazkiem, wyznaczony kąt położenia strumienia względnie wirnika stosuje się jako parametr wejściowy w modelu maszyny do regulacji w trybie bezpośrednim (on-line) maszyny trójfazowej. Wskutek tego zastosowanie sposobu według wynalazku jest funkcjonalnie jednoznacznie zapewnione.
Sposób według wynalazku zostanie wyjaśniony w oparciu o rysunek, który przedstawia schemat blokowy układu do regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowej.
Jak przedstawiono na rysunku, przetwornica 1 zasilana jest na wejściu 2 napięciem z sieci prądu przemiennego jedno- lub trójfazowej. Strona napięcia stałego 3 poprzez stałoprądowy obwód pośredni zK połączona jest z falownikiem 4 zawierającym półprzewodnikowe elementy kluczujące 5. Poprzez kondensator 6 napięcie UzK stałoprądowego obwodu pośredniego zK doprowadzone jest do jednostki pomiarowo-sterującej 1. Poza tym poprzez rezystor RzK także prąd Izk stałoprądowego obwodu pośredniego zK doprowadzony jest do jednostki pomiarowo-sterującej 7. Aktualny stan łączeniowy przetwornicy 1 również poddawany jest detekcji przez jednostkę pomiarowo-sterującą 7. Podlegająca regulacji maszyna trójfazowa 8 dołączona jest do układu mostkowego z półprzewodnikowymi elementami kluczującymi 5. Do falownika 4 doprowadza się sygnały sterujące 9, generowane przez jednostkę pomiarowo-sterującą 1 w wyniku przetwarzania danych pomiarowych odpowiadających parametrom stało-prądowego obwodu pośredniego.
Claims (12)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowej, w układzie regulacji z estymatorem położenia wirnika maszyny, przy stałoprądowym zasilaniu maszyny przez przetwornicę, przy czym dla regulacji prędkości obrotowej maszyny mierzy się parametry stałoprądowego obwodu pośredniego z uwzględnieniem aktualnego stanu łączeniowego przetwornicy, znamienny tym, że mierzy się wzrost prądu i/lub napięcia stałoprądowego obwodu pośredniego, odpowiadające fluktuacjom przewodności magnetycznej maszyny trójfazowej, a następnie w oparciu o znane zależności wyznacza się kierunek strumienia magnetycznego głównego, stanowiący podstawę dla sterowania wektorowego prędkości obrotowej maszyny trójfazowej asynchronicznej.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzy się przynajmniej dwukrotnie wzrost prądu w stałoprądowym obwodzie pośrednim, a zmierzone wartości dwóch przyrostów prądu wprowadza się do równań napięciowych stojana.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzy się przynajmniej dwukrotnie przewodności w przestrzennie odrębnych kierunkach, a dane pomiarowe przetwarza się zgodnie z równaniami:yA = y średnie + Dy cos (2gA -2g) yB =y średnie + Dy cos (2gB -2g) yC = y średnie + Dy cos (2gC -2g) przyczym kąt g wyznacza się w znany sposób, a yA, yB i yC oznaczają zmierzone wartości przewodności w fazach A, B, C, y średnie oznacza średnią wartość przewodności, Dy oznacza fluktuację przewodności, a kąt g jest kątem, który odpowiada maksymalnej przewodności.
- 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że mierzy się wartości przewodności dla różnych napięć stałoprądowego obwodu pośredniego.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w obliczeniach używa się skorygowaną wielkość kąta g za pomocą funkcji korekcyjnej, korzystnie liniowej, o postaci:g (skorygowane) = g + Dg (prędkość obrotowa, obciążenie), przy czym kąt g jest kątem, który odpowiada maksymalnej przewodności.
- 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ustalony kierunek strumienia stanowi parametr wejściowy modelu maszyny dla sterowania w trybie bezpośrednim (on-line) asynchronicznej maszyny trójfazowej.
- 7. Sposób regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowej, w układzie regulacji z estymatorem położenia wirnika maszyny, przy stałoprądowym zasilaniu maszyny przez przetwornicę, przy czym dla regulacji prędkości obrotowej maszyny mierzy się parametry stałoprądowego obwodu pośredniego z uwzględnieniem aktualnego stanu łączeniowego przetwornicy, znamienny tym, że mierzy się wzrost prądu i/lub napięcia stałoprądowego obwodu pośredniego, odpowiadające fluktuacjom przewodności magnetycznej maszyny trójfazowej, a następnie w oparciu o znane zależności określaPL 191 443 B1 się położenie wirnika względem kierunku strumienia magnetycznego głównego, stanowiące podstawę dla sterowania prędkością obrotową maszyny trójfazowej synchronicznej.
- 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że mierzy się przynajmniej dwukrotnie wzrost prądu w stałoprądowym obwodzie pośrednim, a zmierzone wartości dwóch przyrostów prądu wprowadza się do równań napięciowych stojana.
- 9. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że mierzy się przynajmniej dwukrotnie przewodności w przestrzennie od rębnych kierunkach, a dane pomiarowe przetwarza się zgodnie z równaniami:yA = y średnie + Dy cos (2gA -2g) yB =y średnie + Dy cos (2gB -2g) yC = y średnie + Dy cos (2gC -2g) przy czym kąt g wyznacza się w znany sposób, a yA, yB i yC oznaczają zmierzone wartości przewodności w fazach A, B, C, y średnie oznacza średnią wartość przewodności, Dy oznacza fluktuację przewodności, a kąt g jest kątem, który odpowiada maksymalnej przewodności.
- 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że mierzy się wartości przewodności dla różnych napięć stałoprądowego obwodu pośredniego.
- 11. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że w obliczeniach używa się skorygowaną wielkość kąta g za pomocą funkcji korekcyjnej, korzystnie liniowej, o postaci:g (skorygowane) = g + Dg (prędkość obrotowa, obciążenie), przy czym kąt g jest kątem, który odpowiada maksymalnej przewodności.
- 12. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że ustalony kąt położenia wirnika stanowi parametr wejściowy modelu maszyny dla sterowania w trybie bezpośrednim (on-line) synchronicznej maszyny trójfazowej.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT0018798A AT406722B (de) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Verfahren zur feldorientierten regelung einer mechanisch drehgeberlosen drehstrommaschine |
PCT/AT1999/000025 WO1999039430A1 (de) | 1998-01-30 | 1999-01-29 | Verfahren zur regelung von einer mechanisch drehgeberlosen drehstrommaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL342032A1 PL342032A1 (en) | 2001-05-21 |
PL191443B1 true PL191443B1 (pl) | 2006-05-31 |
Family
ID=3483800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL342032A PL191443B1 (pl) | 1998-01-30 | 1999-01-29 | Sposób regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowej |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6479971B1 (pl) |
EP (1) | EP1051801B1 (pl) |
AT (2) | AT406722B (pl) |
AU (1) | AU2142699A (pl) |
CA (1) | CA2319402C (pl) |
CZ (1) | CZ301173B6 (pl) |
DE (1) | DE59901185D1 (pl) |
HR (1) | HRP20000560B1 (pl) |
HU (1) | HU226336B1 (pl) |
PL (1) | PL191443B1 (pl) |
SK (1) | SK286265B6 (pl) |
WO (1) | WO1999039430A1 (pl) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19928481B4 (de) * | 1999-06-22 | 2009-12-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur vereinfachten feldorientierten Regelung von Asynchronmaschinen |
WO2002070390A1 (de) * | 2001-03-05 | 2002-09-12 | Schroedl Manfred | Elektrischer antrieb |
DE10341511B4 (de) | 2003-09-05 | 2005-12-22 | Brückner Maschinenbau GmbH | Verfahren und Schaltungsanordnung für die sensorlose Ermittlung von Lastzuständen von synchronen Linearmotoren |
JP4304122B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2009-07-29 | 三菱電機株式会社 | 電気車制御装置 |
US7474069B2 (en) * | 2006-04-03 | 2009-01-06 | International Rectifier Corporation | Circuit for using the sign transitions of a motor phase and a motor phase back EMF currents to control PWM |
AT508854B1 (de) * | 2007-08-13 | 2016-03-15 | Manfred Dipl Ing Dr Schrödl | Verfahren zur mechanisch sensorlosen regelung einer drehstrommaschine |
DE102008054501A1 (de) | 2008-12-10 | 2010-06-17 | Kuka Roboter Gmbh | Industrieroboter und Verfahren zum Betreiben eines Industrieroboters |
DE102010048876A1 (de) | 2010-10-19 | 2012-04-19 | Alois Pöttinger Maschinenfabrik Gmbh | Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine |
AT514263B1 (de) | 2013-04-17 | 2016-06-15 | Manfred Dr Schrödl | Elektrische Maschine |
CN104539210B (zh) * | 2014-12-03 | 2017-01-04 | 浙江大学 | 一种dfig的反推直接功率控制方法 |
DE102018127412A1 (de) | 2018-11-02 | 2020-05-07 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Verfahren zur sensorlosen Positionsdetektion eines Motors mittels Löschung der magnetischen Vorgeschichte |
DE102019127051A1 (de) | 2018-11-06 | 2020-05-07 | Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft | Verfahren zur geräuschlosen, messpulsfreien Regelung der Kommutierung eines BLDC-Motors im Haltebetrieb |
DE102019211975A1 (de) | 2019-08-09 | 2021-02-11 | Festool Gmbh | Verfahren zum Ermitteln einer Rotorposition eines Elektromotors eines Elektrowerkzeugs und Elektrowerkzeug |
EP3930177A1 (de) | 2020-06-22 | 2021-12-29 | Bombardier Transportation GmbH | Verfahren zur regelung einer elektrischen drehstrommaschine sowie drehstrommaschinensystem für ein solches verfahren |
EP4006438A1 (en) | 2020-11-26 | 2022-06-01 | Belimo Holding AG | An hvac system and related methods |
WO2024180131A1 (en) | 2023-02-28 | 2024-09-06 | Belimo Holding Ag | Actuator with brushless permanent-magnet motor |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE502226C (de) | 1928-03-18 | 1930-07-10 | Masch Und Armaturenfabrik Vor | Injektor mit fuer den gemeinsamen Ausbau zusammenhaengenden Innenteilen |
US3675117A (en) * | 1971-04-26 | 1972-07-04 | Eberhart Reimers | Asynchronous generator device |
US4085355A (en) * | 1976-04-26 | 1978-04-18 | Fradella Richard B | Variable-speed regenerative brushless electric motor and controller system |
US4400655A (en) * | 1981-05-11 | 1983-08-23 | Imec Corporation | Self generative variable speed induction motor drive |
EP0208859B1 (de) * | 1985-07-04 | 1990-03-21 | BBC Brown Boveri AG | Drehstromerreger für Synchronmaschinen |
EP0228535A1 (de) * | 1985-12-04 | 1987-07-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Flusswinkels einer Drehfeldmaschine bzw. zum Lageorientierten Betrieb der Maschine |
DE3719463A1 (de) * | 1987-06-11 | 1988-12-22 | Dienes Apparatebau Gmbh | Einrichtung zur drehzahlregelung eines asynchronmotors |
US5140248A (en) * | 1987-12-23 | 1992-08-18 | Allen-Bradley Company, Inc. | Open loop motor control with both voltage and current regulation |
US5051680A (en) * | 1989-12-08 | 1991-09-24 | Sundstrand Corporation | Simple starting sequence for variable reluctance motors without rotor position sensor |
JPH03253291A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-12 | Toshiba Corp | 電動機駆動装置 |
EP0502226B1 (de) * | 1991-03-06 | 1995-09-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Maschinenströmen einer stromrichtergespeisten Drehfeldmaschine |
WO1992019038A1 (de) * | 1991-04-11 | 1992-10-29 | Elin Energieanwendung Gesellschaft M.B.H. | Verfahren und schaltungsanordnungen zur bestimmung maschinenbezogener elektromagnetischer und mechanischer zustandsgrössen an über umrichter gespeisten elektrodydynamischen drehfeldmaschinen |
US5309349A (en) * | 1992-09-22 | 1994-05-03 | Industrial Technology Research Institute | Current detection method for DC to three-phase converters using a single DC sensor |
JP3297159B2 (ja) * | 1993-09-14 | 2002-07-02 | 東芝キヤリア株式会社 | 直流ブラシレスモータの駆動装置およびその良否識別方法 |
KR950015957A (ko) * | 1993-11-12 | 1995-06-17 | 이대원 | 유도 전동기의 벡터 제어방법 및 장치 |
DE4343627A1 (de) * | 1993-12-21 | 1995-06-22 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Regelung von Flußbetrag und Drehmoment einer Induktionsmaschine |
CA2140065C (en) * | 1994-01-18 | 2004-03-02 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Solid state motor speed control |
DE59401808D1 (de) * | 1994-06-30 | 1997-03-27 | Siemens Ag | Stillstandserkennung beim Wiederanlassen eines stromrichtergespeisten Drehstrommotors ohne Drehzahlgeber |
DK172570B1 (da) | 1995-01-23 | 1999-01-25 | Danfoss As | Vekselretter og fremgangsmåde til måling af vekselretterens fasestrømme |
US5798631A (en) * | 1995-10-02 | 1998-08-25 | The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Performance optimization controller and control method for doubly-fed machines |
US5811957A (en) * | 1995-12-21 | 1998-09-22 | General Motors Corporation | Speed sensorless hybrid vector controlled induction motor with zero speed operation |
JPH09219991A (ja) * | 1996-02-13 | 1997-08-19 | Fujitsu General Ltd | ブラシレスモータの制御方法 |
KR0179872B1 (ko) * | 1996-03-26 | 1999-05-15 | 이종수 | 모터구동 인버터의 데드타임 보상방법 |
FR2746982B1 (fr) * | 1996-03-28 | 1998-05-07 | Schneider Electric Sa | Convertisseur de frequence pour moteur alternatif |
US5959430A (en) * | 1997-03-07 | 1999-09-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power conversion system |
DE19726161A1 (de) * | 1997-06-20 | 1998-12-24 | Alsthom Cge Alcatel | Verfahren zum Betrieb parallel geschalteter Stromzwischenkreisumrichter zur Speisung eines Asynchronmotor und dazugehörige Schaltungsanordnung |
US5969498A (en) * | 1997-11-19 | 1999-10-19 | Unitrode Corporation | Induction motor controller |
US6137258A (en) * | 1998-10-26 | 2000-10-24 | General Electric Company | System for speed-sensorless control of an induction machine |
-
1998
- 1998-01-30 AT AT0018798A patent/AT406722B/de not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-01-29 AU AU21426/99A patent/AU2142699A/en not_active Abandoned
- 1999-01-29 PL PL342032A patent/PL191443B1/pl unknown
- 1999-01-29 CA CA002319402A patent/CA2319402C/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-01-29 SK SK1129-2000A patent/SK286265B6/sk not_active IP Right Cessation
- 1999-01-29 WO PCT/AT1999/000025 patent/WO1999039430A1/de active IP Right Grant
- 1999-01-29 HU HU0101262A patent/HU226336B1/hu unknown
- 1999-01-29 US US09/582,636 patent/US6479971B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-01-29 CZ CZ20002764A patent/CZ301173B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1999-01-29 DE DE59901185T patent/DE59901185D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-01-29 EP EP99901502A patent/EP1051801B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-01-29 AT AT99901502T patent/ATE216151T1/de active
-
2000
- 2000-08-29 HR HR20000560A patent/HRP20000560B1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HUP0101262A2 (hu) | 2001-08-28 |
ATA18798A (de) | 1999-12-15 |
DE59901185D1 (de) | 2002-05-16 |
CA2319402C (en) | 2009-06-23 |
ATE216151T1 (de) | 2002-04-15 |
HUP0101262A3 (en) | 2002-10-28 |
WO1999039430A1 (de) | 1999-08-05 |
EP1051801B1 (de) | 2002-04-10 |
HRP20000560B1 (en) | 2009-04-30 |
CA2319402A1 (en) | 1999-08-05 |
AU2142699A (en) | 1999-08-16 |
SK286265B6 (sk) | 2008-06-06 |
EP1051801A1 (de) | 2000-11-15 |
CZ301173B6 (cs) | 2009-11-25 |
HU226336B1 (en) | 2008-09-29 |
CZ20002764A3 (cs) | 2000-11-15 |
PL342032A1 (en) | 2001-05-21 |
US6479971B1 (en) | 2002-11-12 |
AT406722B (de) | 2000-08-25 |
HRP20000560A2 (en) | 2001-10-31 |
SK11292000A3 (sk) | 2001-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
PL191443B1 (pl) | Sposób regulacji prędkości obrotowej maszyny trójfazowej | |
US5796235A (en) | Process and circuits for determining machine-related electro-magnetic and mechanical state variables on electrodynamic induction machines supplied via converters | |
US5339012A (en) | Method and circuit arrangement for sensor-less detection of the rotational angle of a damper-less synchronous machine, preferably excited by a permanent magnet, and supplied by a rectifier | |
Wang et al. | Rotor position estimation for permanent magnet synchronous motor using saliency-tracking self-sensing method | |
JP3645509B2 (ja) | 誘導電動機のセンサレスベクトル制御システムおよびセンサレスベクトル制御方法 | |
KR950010191B1 (ko) | 유도전동기의 회전자저항 추정장치 | |
KR20070037717A (ko) | 전류 측정 방법, 디바이스 및 용도 | |
US8368420B2 (en) | Method of error detection when controlling a rotating-field motor | |
RU2576246C1 (ru) | Устройство управления вращающейся машины переменного тока | |
Consoli et al. | Slip-frequency detection for indirect field-oriented control drives | |
Musak et al. | Novel methods for parameters investigation of PM synchronous motors | |
Rajashekara et al. | Sensorless control of permanent magnet AC motors | |
KR101056572B1 (ko) | 전기 기기의 토크를 결정하기 위한 방법 및 장치 | |
Blasko et al. | A new field oriented controller utilizing spatial position measurement of rotor end ring current | |
Hoffmann et al. | Steady state analysis of speed sensorless control of induction machines | |
CN114826082A (zh) | 检查借助于温度模型确定的电机模型温度的方法和机动车 | |
Schroedl et al. | New rotor position detector for permanent magnet synchronous machines using the „inform” ︁‐method | |
EP3817219A1 (en) | Method for estimating mechanical parameters of an electrical motor | |
EP1073193B1 (en) | Method of control for sensorless induction motor drives | |
JP3287147B2 (ja) | 誘導電動機の制御方法 | |
JP3309520B2 (ja) | 誘導電動機の制御方法 | |
JPH06315291A (ja) | 誘導電動機の磁束位置演算法とそれを用いた制御方法 | |
Ambrozic et al. | Sensorless control of induction machine with parameter adaptation | |
JP3329672B2 (ja) | 誘導電動機定数測定装置 | |
Kasa et al. | A detecting method of position angle at standstill and lower speed region for salient-pole brushless DC motors |