RU2300169C1 - Method and device for controlling slip-ring induction motor - Google Patents
Method and device for controlling slip-ring induction motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300169C1 RU2300169C1 RU2006100438/09A RU2006100438A RU2300169C1 RU 2300169 C1 RU2300169 C1 RU 2300169C1 RU 2006100438/09 A RU2006100438/09 A RU 2006100438/09A RU 2006100438 A RU2006100438 A RU 2006100438A RU 2300169 C1 RU2300169 C1 RU 2300169C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- voltage
- phase
- thyristors
- triacs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока на основе асинхронного двигателя с фазным ротором, в основном для крановых механизмов подъема и передвижения, требующих получения пониженных (ползучих) скоростей.The invention relates to electrical engineering and can be used in AC electric drives based on an asynchronous motor with a phase rotor, mainly for crane hoisting and moving mechanisms requiring lower (creeping) speeds.
Известен способ управления (SU 646800, 15.04.1980), при котором фактические напряжения ротора преобразуют в опорные напряжения пилообразной формы с постоянными амплитудами и длительностью, равной половине периода напряжения ротора. При фазовом управлении пульсации момента получаются минимальными.A known control method (SU 646800, 04/15/1980), in which the actual voltage of the rotor is converted into a reference voltage sawtooth with constant amplitudes and a duration equal to half the period of the voltage of the rotor. With phase control, the moment pulsations are minimal.
Известно устройство (SU 646800, 15.04.1980), содержащее асинхронный двигатель, трехфазный трансформатор, формирователь пилообразного напряжения, задатчик интенсивности, схему сравнения, управление формирователем импульсов, тиристорную силовую схему, балластный резистор, пороговое устройство, шунтирующее устройство.A device is known (SU 646800, 04/15/1980) containing an induction motor, a three-phase transformer, a sawtooth voltage shaper, an intensity adjuster, a comparison circuit, a pulse shaper control, a thyristor power circuit, a ballast resistor, a threshold device, a shunt device.
Однако при этом способе исчезает эффект параметрической стабилизации скорости и техническое исполнение получается очень сложным.However, with this method, the effect of parametric stabilization of speed disappears and the technical design is very complex.
Наиболее близким к изобретению и принятым за прототип является способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором (патент RU 2202850, МПК 7 Н02Р 5/40, опубликован 20.04.2003. Бюл. №11). Способ основан на получении эффекта параметрической стабилизации скорости при ограничении пульсаций момента.Closest to the invention and adopted as a prototype is a method of controlling an asynchronous motor with a phase rotor (patent RU 2202850, IPC 7 Н02Р 5/40, published on 04/20/2003. Bull. No. 11). The method is based on obtaining the effect of parametric stabilization of speed while limiting the pulsations of the moment.
Однако при этом способе сложная форма опорного напряжения не обеспечивает равномерное изменение угла регулирования при увеличении нагрузки, что приводит к нелинейным механическим характеристикам при регулировании скорости и ограничивает величину момента значениями меньшими, чем возможно в схеме с включенными импедансами.However, with this method, the complex shape of the reference voltage does not provide a uniform change in the angle of control with increasing load, which leads to nonlinear mechanical characteristics when controlling the speed and limits the torque to values less than possible in a circuit with impedances turned on.
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в исключении импульсного режима регулирования скорости и повышении жесткости механической характеристики за счет линейности пилообразного напряжения ("пилы"). Так как "пила" линейная, то обеспечивается линейность механических характеристик при регулировании скорости. Повышается жесткость механических характеристик.The basis of the invention is the technical problem, which consists in eliminating the pulse mode of speed control and increasing the rigidity of the mechanical characteristics due to the linearity of the sawtooth voltage ("saw"). Since the "saw" is linear, the linearity of the mechanical characteristics is ensured when controlling the speed. Increases the rigidity of the mechanical characteristics.
Указанная техническая задача решается тем, что в способе управления асинхронным двигателем с фазным ротором, при котором устанавливают задающее напряжение для тиристора или симистора каждого контура цепи фазного ротора, затем формируют опорное напряжение и сравнивают его с задающим и, когда опорное напряжение превышает задающее, включают тиристор или симистор каждого контура цепи фазного ротора, согласно изобретению опорное напряжение формируют суммированием напряжения обратной связи и пилообразного напряжения, формируемого при положительной полуволне линейного напряжения на кольцах ротора.The specified technical problem is solved by the fact that in the method of controlling an asynchronous motor with a phase rotor, in which a reference voltage is set for the thyristor or triac of each circuit of the phase rotor circuit, then the reference voltage is generated and compared with the reference voltage, and when the reference voltage exceeds the reference, turn on the thyristor or a triac of each circuit of the phase rotor circuit, according to the invention, the reference voltage is formed by summing the feedback voltage and the sawtooth voltage generated when ozhitelnoy half-wave of the line voltage to the rotor rings.
Для осуществления способа предлагается устройство управления асинхронным двигателем с фазным ротором. Устройство содержит импедансы в каждой фазе ротора, тиристоры или симисторы, замыкающие в треугольник выходы импедансов, подключенные к напряжению на кольцах ротора трансформаторы с вторичными обмотками, блоки сравнения и управления тиристорами или симисторами, выходы которых соединены с тиристорами или симисторами ротора, отличается тем, что в него введены блок формирования обратной связи, блоки выделения положительного напряжения, блоки формирования пилообразного напряжения, сумматоры и блок задания, при этом одна из обмоток трансформатора каждой фазы ротора соединена с блоком формирования обратной связи, выход которого соединен с блоками формирования пилообразного напряжения и сумматором в каждой фазе ротора, другие вторичные обмотки трансформатора соединены с блоками выделения положительного напряжения в каждой фазе ротора, выходы которых соединены с блоками формирования пилообразного напряжения в каждой фазе ротора, соединенными с сумматорами, выходы которых совместно с выходом блока задания соединены с блоками сравнения и управления тиристорами или симисторами в каждой фазе ротора.To implement the method, a device for controlling an asynchronous motor with a phase rotor is proposed. The device contains impedances in each phase of the rotor, thyristors or triacs, closing impedance outputs in a triangle, transformers with secondary windings connected to the voltage on the rotor rings, comparing and controlling thyristors or triacs, the outputs of which are connected to thyristors or rotor triacs, characterized in that a feedback forming block, positive voltage highlighting blocks, sawtooth voltage generating blocks, adders and a task block are introduced into it, while one of the transfer windings the ormator of each phase of the rotor is connected to a feedback forming unit, the output of which is connected to the sawtooth voltage generating units and an adder in each phase of the rotor, the other secondary windings of the transformer are connected to positive voltage isolation units in each phase of the rotor, the outputs of which are connected to the sawtooth voltage generating units in each phase of the rotor connected to the adders, the outputs of which, together with the output of the task unit are connected to the comparison and control units of thyristors or simi tori in each phase of the rotor.
Особенностью способа является формирование пилообразного напряжения для управления каждым тиристором или симистором, которая обеспечивает максимальный угол открытия тиристоров или симистором до 180°, а напряжение обратной связи, приподнимающее эту "пилу" в процессе увеличения нагрузки на валу двигателя, приводит к резкому и линейному изменению угла открытия тиристоров или симисторов, повышая существенно жесткость механической характеристики, а при больших нагрузках полностью открывает тиристоры или симисторы, обеспечивая выход на характеристику с импедансами, соединенными накоротко в звезду. В аналоге для полного открытия тиристоров или симисторов необходимо значительное падение скорости и поэтому привод никогда не выходит на естественную дроссельную характеристику, а сама характеристика имеет существенную нелинейность, особенно при больших нагрузках.A feature of the method is the formation of a sawtooth voltage to control each thyristor or triac, which provides a maximum opening angle of thyristors or triac up to 180 °, and the feedback voltage that raises this "saw" in the process of increasing the load on the motor shaft, leads to a sharp and linear change in the angle opening of thyristors or triacs, significantly increasing the rigidity of the mechanical characteristics, and at high loads it completely opens thyristors or triacs, providing access to performance with impedances shorted to a star. In the analogue, for the complete opening of thyristors or triacs, a significant drop in speed is necessary and therefore the drive never reaches the natural throttle characteristic, and the characteristic itself has significant non-linearity, especially at high loads.
Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where
на фиг.1 представлена схема электропривода, реализующего способ и устройство управления асинхронным двигателем с фазным ротором,figure 1 presents a diagram of an electric drive that implements the method and control device of an induction motor with a phase rotor,
на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу формирователя опорного напряжения, при разных статических моментах, выполненного по схеме фиг.1, где Uab - синусоидальное напряжение на выходе обмотки трансформатора, UБВПН - напряжение на выходе блока выделения положительного напряжения, UОС - напряжение на выходе блока обратной связи, UПИЛЫ - напряжение на выходе блока формирователя пилообразного напряжения, UОП - суммирование напряжения UПИЛЫ и UОС и сравнение с задающим напряжением UЗ, IУ - ток управляющего электрода тиристора или симистора;figure 2 is a diagram illustrating the operation of the driver voltage reference, at different static moments, made according to the scheme of figure 1, where U ab is the sinusoidal voltage at the output of the transformer winding, U BVPN is the voltage at the output of the positive voltage isolation unit, U OS - voltage at the output of the feedback block, U SAWS - voltage at the output of the sawtooth voltage shaper unit, U OP - summation of voltage U SAWS and U OS and comparison with the reference voltage U З , I У - current of the control electrode of the thyristor or triac;
на фиг.3 - механические характеристики, при этом характеристика 1 соответствует схеме с импедансами, соединенными накоротко в звезду, характеристика 2 соответствует пониженной скорости в двигательном режиме, характеристика 3 соответствует пониженной скорости в режиме торможения противовключением.figure 3 - mechanical characteristics, while
Устройство, реализующее способ, включает асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, импедансы 2 в виде индуктивностей с массивными сердечниками и тиристоры или симисторы 3 в цепи ротора, блок формирования обратной связи (БФОС) 4, блоки выделения положительной полуволны (БВПП) 5, обмотки трансформаторов 6, подключенные к напряжению на кольцах ротора, блоки формирования пилообразного напряжения (БФП) 7, сумматоры 8, блоки сравнения и управления тиристором или симистором (БСУТ) 9, блок задания (БЗ) 10. Выходы блоков 9 подключены к управляющему выводу и катоду соответствующего тиристора или симистора 3.A device that implements the method includes an
Осуществление способа поясняется при рассмотрении работы заявляемого устройства.The implementation of the method is illustrated when considering the operation of the claimed device.
Пояснения работы схемы по формированию управляющих импульсов даны на диаграммах фиг.2.Explanations of the operation of the circuit for the formation of control pulses are given in the diagrams of figure 2.
Принцип работы управления тиристорами или симисторами достаточно пояснить на примере управления одним из тиристоров или симистором. На фиг.2 показаны диаграммы управления тиристором или симистором, подключенным между фазами А и В ротора электродвигателя при разных статических моментах.The operation principle of controlling thyristors or triacs is sufficient to explain on the example of controlling one of the thyristors or triac. Figure 2 shows the control diagrams of a thyristor or triac connected between phases A and B of the rotor of the electric motor at different static moments.
К напряжению на кольцах ротора электродвигателя 1 подключены понижающие трансформаторы TVab, TVbc, TVca (фиг.1). Каждый трансформатор имеет как минимум по две включенные обмотки, которые условно названы как первая и вторая обмотки. Первые вторичные обмотки трансформаторов подключены к блоку 4 БФОС, который представляет собой выпрямитель с фильтром на выходе. Выходное напряжение UОС блока 4 БФОС используется как обратная связь по напряжению на кольцах ротора. Вторые вторичные обмотки трансформаторов 6 подключены к блокам 5 БВПН своей фазы. Блок БВПН представляет собой компаратор. Его выходное напряжение UБВПН прямоугольной формы появляется лишь при положительной полярности напряжения на его входе. В рассматриваемом случае (фиг.2) на его вход подается напряжение Uab второй вторичной обмотки трансформатора 6 TVab. Пилообразное напряжение UПИЛЫ для каждой фазы формируется своим блоком 7 БФП, который представляет собой интегратор, на вход которого подается напряжение обратной связи UОС. Интегрирование возможно лишь при наличии напряжения на выходе блока 6 БВПН своей фазы, т.е. в конечном счете, в течение всей положительной полуволны напряжения на управляемом тиристоре или симисторе 3. Сумматор 8 формирует на своем выходе опорное напряжение UОП. Оно складывается из напряжения обратной связи UОС и напряжения UПИЛЫ своей фазы. Блок 9 БСУТ сравнивают задающее напряжение скорости, поступающее с блока задания 10 БЗ. Точка пересечения задающего напряжения с напряжением опорным определяет угол α задержки включения тиристора или симистора. Когда задающее напряжение превышает напряжение UОП, по цепи управляющий электрод - катод управляемого тиристора или симистора протекает ток управления IУ. На холостом ходу электродвигателя работает практически "макушка" напряжения UОП и угол α близок к 180°. При увеличении статического момента МСТ (нагрузки) на валу электродвигателя его скорость уменьшается, что приводит к увеличению напряжения на кольцах ротора, а следовательно, к увеличению UОС. На фиг.2 показаны UОП и углы открытия тиристора или симистора при разных значениях МСТ на валу. Сплошной линией представлена зависимость UОП при МСТ1, а штриховой линией при МСТ2>MСТ1. Видно, что с увеличением нагрузки, а следовательно, при снижении скорости электродвигателя увеличивается как UОС, так и темп нарастания "пилы". Это приводит к существенному изменению (уменьшению) угла открытия тиристора или симистора α и, следовательно, к увеличению электромагнитного момента электродвигателя, поддерживающего скорость электродвигателя в пределах заданного значения. При дальнейшем увеличении нагрузки UОС становится больше задающего напряжения. Это приводит к полному открытию тиристоров или симисторов, что равносильно замыканию звезды импедансов накоротко.To the voltage on the rings of the rotor of the
На фиг.3 представлены механические характеристики рассматриваемого электропривода. Характеристика 1 соответствует случаю полностью открытых тиристоров или симисторов, т.е. при замкнутой звезде тиристоров или симисторов накоротко. Характеристика 2 соответствует работе электропривода на пониженной скорости в двигательном режиме, а характеристика 3 - работе двигателя в режиме торможения противовключением. В результате стабилизирующего действия рассматриваемого способа управления механическая характеристика более жесткая, чем характеристика 1. При больших значениях статического момента тиристор или симистор полностью открывается, и характеристика совпадает с характеристикой 1. Благодаря линейности пилы механические характеристики имеют линейный характер. В аналоге опорные напряжения формируется из кусков синусоид и потому линейность механических характеристик не может иметь места. Кроме того, у аналога при росте амплитуды опорной синусоиды угол α уменьшается, но стать равным нулю не может и достичь максимально возможного значения электромагнитного момента, ограниченного характеристикой 1, не может.Figure 3 presents the mechanical characteristics of the considered electric drive. Characteristic 1 corresponds to the case of fully open thyristors or triacs, i.e. with a closed star of thyristors or triacs short. Characteristic 2 corresponds to the operation of the electric drive at a reduced speed in the motor mode, and
Схема фиг.1 успешно испытана в лаборатории на электродвигателе 3.5 кВт и на кранах разной грузоподъемности промышленных предприятий.The circuit of figure 1 was successfully tested in the laboratory on a 3.5 kW electric motor and on cranes of different lifting capacities of industrial enterprises.
Особенность изобретения заключается в том, что опорное напряжение, формируемое в прототипе из кусков синусоид, заменяется опорным пилообразным напряжением, состоящим из напряжения обратной связи (выпрямленного напряжения с колец ротора) и линейно-нарастающего напряжения ("пилы"), темп нарастания которого формируется напряжением обратной связи в течение положительного роторного напряжения.A feature of the invention lies in the fact that the reference voltage generated in the prototype from pieces of sinusoids is replaced by a reference sawtooth voltage, consisting of feedback voltage (rectified voltage from the rotor rings) and linearly increasing voltage ("saw"), the rise rate of which is formed by voltage feedback during positive rotor voltage.
Реализация предлагаемого способа позволит создать простые, доступные неквалифицированному обслуживанию электроприводы, преимущественно крановых механизмов, с получением ползучих скоростей при малых пульсациях момента.The implementation of the proposed method will allow you to create simple, affordable unskilled service electric drives, mainly crane mechanisms, with creeping speeds at low ripple moment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006100438/09A RU2300169C1 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method and device for controlling slip-ring induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006100438/09A RU2300169C1 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method and device for controlling slip-ring induction motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2300169C1 true RU2300169C1 (en) | 2007-05-27 |
Family
ID=38310814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006100438/09A RU2300169C1 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Method and device for controlling slip-ring induction motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2300169C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661343C1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-07-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Method to control induction propulsion motor with a phase rotor |
RU2751125C1 (en) * | 2020-12-17 | 2021-07-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Asynchronous engine with a phase rotor |
-
2006
- 2006-01-10 RU RU2006100438/09A patent/RU2300169C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661343C1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-07-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Method to control induction propulsion motor with a phase rotor |
RU2751125C1 (en) * | 2020-12-17 | 2021-07-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Asynchronous engine with a phase rotor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1042315C (en) | Elevator speed control device | |
Mohan | Improvement in energy efficiency of induction motors by means of voltage control | |
RU2431230C2 (en) | Inverter generator and procedure for control of such generator | |
Foureaux et al. | Command generation for wide-range operation of hysteresis-controlled Vienna rectifiers | |
EA009868B1 (en) | Control apparatus for alternating-current reduction furnaces | |
Metwaly et al. | Power factor correction of three-phase PWM AC chopper fed induction motor drive system using HBCC technique | |
CN105871291B (en) | One kind is used for frequency converter with common frequency power network without impact switching method | |
RU2300169C1 (en) | Method and device for controlling slip-ring induction motor | |
US10075088B2 (en) | Controlling a load commutated converter during undervoltage | |
CN105846728B (en) | A kind of intelligent AC regulating fan method for controlling number of revolution | |
RU2362264C1 (en) | Method of controlling alternating current drive | |
CN201860283U (en) | Graded variable frequency heavy-load soft starting device based on variable reactor | |
Zigirkas et al. | Voltage control of single-phase induction motors using asymmetrical PWM and fuzzy logic | |
CN116885961A (en) | Improved three-phase bridge type full-control rectifying power supply | |
RU2639048C2 (en) | Method of frequency conversion | |
Luo et al. | Development and application of the two-phase orthogonal power supply for electromagnetic stirring | |
EP2911287A1 (en) | Apparatus and method for reducing harmonics | |
Syed et al. | Power factor improvement and harmonics reduction in PWM AC chopper fed three-phase induction motor drive using fuzzy logic controller | |
RU2311724C1 (en) | Method for controlling wound-rotor induction motor | |
CN201918905U (en) | A three-phase single controllable tube AC voltage regulating circuit | |
Gorbunov et al. | Symmetrical discrete frequency control for AC-chopper with mutual switching function | |
Kaboli et al. | Online optimal flux controller for DTC based induction motor drives | |
RU2680715C1 (en) | Power supply for inductor | |
RU175505U1 (en) | CONTROLLABLE DEVICE FOR CURTAINABLE CURRENT INVERTER FOR INDUCTION HEATING WITH VARIABLE CHANGE OF LOAD | |
Thanyaphirak et al. | Soft starting control scheme for three-phase induction motor fed by PWM AC chopper |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130111 |