RU2076450C1 - Method for regulation of rotation frequency of double-supply electric motor and device which implements said method - Google Patents

Method for regulation of rotation frequency of double-supply electric motor and device which implements said method Download PDF

Info

Publication number
RU2076450C1
RU2076450C1 RU94000536A RU94000536A RU2076450C1 RU 2076450 C1 RU2076450 C1 RU 2076450C1 RU 94000536 A RU94000536 A RU 94000536A RU 94000536 A RU94000536 A RU 94000536A RU 2076450 C1 RU2076450 C1 RU 2076450C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
rotor
voltage
winding
motor
Prior art date
Application number
RU94000536A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94000536A (en
Inventor
В.Н. Мещеряков
Original Assignee
Липецкий государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Липецкий государственный технический университет filed Critical Липецкий государственный технический университет
Priority to RU94000536A priority Critical patent/RU2076450C1/en
Publication of RU94000536A publication Critical patent/RU94000536A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2076450C1 publication Critical patent/RU2076450C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: double-supply electric motors. SUBSTANCE: method involves supply of stator windings of electric motor from three-phase line and supply of rotor windings from frequency converter. When electric motor reaches rotation frequency which is greater than stator field rotation, alternation of stator windings is changed, voltage which supplies rotor windings is altered simultaneously. Angle for conducting thyristors of inverter of frequency converter is kept constant, it is equal to 150 degrees during regulation of rotation frequency. Corresponding device has phase switching unit, which matches phase alternation in power circuit and in inverter control circuit. EFFECT: increased range of rotation frequency regulation. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области регулируемого асинхронного электропривода на базе двигателя двойного питания. The invention relates to electrical engineering, in particular to the field of adjustable asynchronous electric drive based on a dual-power motor.

Известен способ управления машиной двойного питания, согласно которому обмотку статора подключают к сети, а обмотку ротора к регулируемому преобразователю частоты, измеряют мгновенные значения токов в фазах ротора, усиливают эти сигналы и подают на управляющие электроды преобразователя частоты, причем коэффициент усиления выбирают таким, чтобы обеспечить критическое скольжение двигателя, скорость двигателя регулируют изменением частоты задатчика [1]
Недостатком способа является сложность и малая надежность процесса регулирования, т.к. для регулирования частоты необходимо выполнять принудительную коммутацию тиристоров инвертора, питающего обмотку ротора, а для устойчивой работы двигателя в широком диапазоне скоростей, сигнал управления необходимо изменять в функции тока ротора двигателя.
A known method of controlling a dual-power machine, according to which the stator winding is connected to the network, and the rotor winding to an adjustable frequency converter, measure the instantaneous currents in the phases of the rotor, amplify these signals and apply to the control electrodes of the frequency converter, and the gain is chosen so as to provide critical slip of the engine, engine speed is controlled by changing the frequency of the setpoint [1]
The disadvantage of this method is the complexity and low reliability of the regulatory process, because To control the frequency, it is necessary to perform forced switching of the thyristors of the inverter supplying the rotor winding, and for stable operation of the motor in a wide speed range, the control signal must be changed as a function of the rotor current of the motor.

Наиболее близким к заявляемому является известный способ регулирования частоты вращения двигателя двойного питания, при котором обмотку статора питают напряжением постоянной амплитуды, а обмотку ротора регулируемым напряжением от преобразователя частоты, измеряют мгновенные значения линейных напряжений между фазами обмоток ротора, определяют моменты коммутации ключей инвертора преобразователя частоты, коммутируя ключи инвертора устанавливают заданную частоту вращения двигателя, а регулирование частоты вращения осуществляют изменением величины подведенного к обмотке ротора напряжения [2]
Однако известный способ регулирования частоты вращения двигателя имеет следующие недостатки. Осуществляется только однозонное регулирование частоты вращения, когда направление вращения ротора асинхронного двигателя противоположно направлению вращения поля статора. В результате диапазон регулирования частоты вращения двигателя ограничен предельно допустимой величиной ЭДС в обмотке ротора, т.к. чем больше частота вращения ротора, тем больше его ЭДС, и при превышении предельно допустимого значения напряжения в обмотках ротора возможен пробой изоляции ротора. При регулировании скорости и в установившемся режиме двигатель работает в режиме противовключения. Поэтому максимальная частота вращения ротора в два-три раза превышает частоту вращения поля статора. Кроме того, угол открывания ключей инвертора меняется в процессе регулирования частоты вращения, что приводит к нелинейности механических характеристик электропривода и ухудшает работу инвертора преобразователя частоты.
Closest to the claimed one is a known method of controlling the rotational speed of a dual-supply motor, in which the stator winding is supplied with a constant amplitude voltage, and the rotor winding is controlled by a voltage from a frequency converter, instantaneous values of linear voltages between the phases of the rotor windings are measured, the switching moments of the inverter keys of the frequency converter By switching the keys of the inverter, the set motor speed is set, and the speed is controlled by by varying the value of the voltage supplied to the winding of the rotor [2]
However, the known method of controlling the engine speed has the following disadvantages. Only one-zone speed control is carried out when the direction of rotation of the rotor of the induction motor is opposite to the direction of rotation of the stator field. As a result, the range of regulation of the engine speed is limited by the maximum permissible value of the EMF in the rotor winding, since the higher the rotor speed, the greater its EMF, and if the maximum permissible voltage value in the rotor windings is exceeded, a breakdown of the rotor insulation is possible. When controlling speed and in steady state, the engine operates in the anti-inclusion mode. Therefore, the maximum rotor speed is two to three times higher than the frequency of rotation of the stator field. In addition, the opening angle of the inverter keys changes in the process of controlling the rotation frequency, which leads to nonlinearity of the mechanical characteristics of the electric drive and impairs the operation of the inverter of the frequency converter.

В предлагаемом способе регулирование частоты вращения двигателя двойного питания в обмотку статора подают напряжение постоянной амплитуды, а в обмотку статора подают напряжение постоянной амплитуды, а в обмотку ротора через преобразователь частоты со звеном постоянного тока подают регулируемое трехфазное напpяжение, направленное встречно ЭДС обмотки ротора и превышающее его по величине. Измеряют мгновенные значения трехфазного напряжения на выводах обмоток ротора, сдвигают фазу измеренного трехфазного напряжения на постоянный угол запаздывания. Определяют моменты коммутации ключей инвертора преобразователя частоты путем сдвига момента подачи сигналов управления на ключи инвертора на предельно допустимый угол запаздывания 150o относительно точек естественной коммутации ключей инвертора.In the proposed method, controlling the rotational speed of the dual-power motor, a constant amplitude voltage is supplied to the stator winding, and a constant amplitude voltage is supplied to the stator winding, and an adjustable three-phase voltage directed opposite to the rotor winding EMF and exceeding it is supplied to the rotor winding through a frequency converter with a DC link in size. The instantaneous values of the three-phase voltage at the terminals of the rotor windings are measured, the phase of the measured three-phase voltage is shifted by a constant angle of delay. The moments of switching the keys of the inverter of the frequency converter are determined by shifting the moment of applying the control signals to the keys of the inverter by the maximum permissible delay angle of 150 o relative to the points of natural switching of the keys of the inverter.

Включают ключи инвертора с постоянным углом запаздывания относительно точек естественной коммутации ключей инвертора. Изменяя величину подведенного к обмотке ротора напряжения, путем изменения сигнала задания на входе преобразователя частоты, регулируют частоту вращения двигателя до тех пор, пока она станет по величине больше, чем частота вращения поля статора. После разгона двигателя до частоты вращения, превышающей по величине частоту вращения поля статора изменяют чередование фаз напряжения в обмотке статора двигателя, одновременно уменьшают напряжение задания на входе преобразователя частоты. Изменяя величину подведенного к обмотке ротора напряжения путем изменения сигнала задания на входе преобразователя частоты регулируют частоту вращения двигателя при значениях превышающих по величине частоту вращения поля статора двигателя. Turn on the inverter keys with a constant angle of delay relative to the points of natural switching of the inverter keys. By changing the value of the voltage supplied to the rotor winding, by changing the reference signal at the input of the frequency converter, the engine speed is adjusted until it becomes larger than the speed of the stator field. After the engine accelerates to a rotation speed exceeding the rotational speed of the stator field, the alternation of the phases of the voltage in the stator winding of the motor is changed, while the voltage of the reference at the input of the frequency converter is reduced. By changing the magnitude of the voltage supplied to the rotor winding by changing the reference signal at the input of the frequency converter, the engine speed is controlled at values exceeding the rotational speed of the stator field of the motor.

В этом способе осуществляется двухзонное регулирование частоты вращения двигателя двойного питания. В первой зоне при низких частотах вращения двигатель двойного питания развивает двигательный момент, хотя направление вращения ротора противоположно направлению вращения поля статора. Это достигается за счет того, что напряжение на выходе преобразователя частоты больше ЭДС ротора, и ток в обмотках ротора направлен встречно ЭДС. При увеличении частоты вращения ротора, вращающегося против направления вращения поля статора, ЭДС ротора возрастает, и при значениях частоты вращения ротора, превышающих по величине частоту вращения поля статора, ЭДС ротора превышает пусковое значение более чем в два раза. Поэтому после разгона двигателя до частоты вращения, превышающей по величине частоту вращения поля статора, двигатель двойного питания переводят во вторую зону работы при высоких частотах вращения. In this method, dual-zone speed control of the dual power motor is performed. In the first zone, at low speeds, the dual-power motor develops a motor moment, although the direction of rotation of the rotor is opposite to the direction of rotation of the stator field. This is achieved due to the fact that the voltage at the output of the frequency converter is greater than the rotor EMF, and the current in the rotor windings is directed counter-EMF. With an increase in the rotor speed, which rotates against the direction of rotation of the stator field, the rotor EMF increases, and when the rotor speed exceeds the rotational speed of the stator field, the rotor EMF exceeds the starting value by more than two times. Therefore, after the engine accelerates to a rotation speed exceeding the stator field rotation frequency in magnitude, the dual-supply motor is transferred to the second zone of operation at high rotation speeds.

Для этого изменяют чередование фаз напряжения в обмотке статора, изменяя тем самым направление вращения поля статора. Теперь поле статора вращается в ту же сторону, что и разогнанный ранее ротор двигателя, причем скорость вращения ротора превышает скорость вращения поля статора. При этом величина ЭДС обмотки ротора после изменения чередования фаз напряжения в статоре уменьшается, поэтому для уменьшения тока двигателя одновременно с изменением чередования фаз напряжения статора уменьшают напряжение задания на входе преобразователя частоты до такой величины, чтобы напряжение на выходе преобразователя частоты превышало ЭДС ротора двигателя. Напряжение на выходе преобразователя частоты превышает ЭДС ротора и направлено встречно, поэтому ток ротора двигателя, вращающегося в ту же сторону, что и поле статора двигателя, направлен встречно ЭДС ротора. Двигатель двойного питания развивает двигательный момент при частоте вращения ротора двигателя, превышающей частоту вращения поля статора, причем ротор и поле статора вращаются в одну сторону. To do this, change the phase rotation of the voltage in the stator winding, thereby changing the direction of rotation of the stator field. Now the stator field rotates in the same direction as the previously rotated engine rotor, and the rotor speed exceeds the rotational speed of the stator field. In this case, the magnitude of the EMF of the rotor winding decreases after changing the phase rotation of the voltage in the stator, therefore, to reduce the motor current simultaneously with the phase rotation of the stator, the reference voltage at the input of the frequency converter is reduced to such a value that the voltage at the output of the frequency converter exceeds the EMF of the motor rotor. The voltage at the output of the frequency converter exceeds the rotor EMF and is directed in the opposite direction; therefore, the rotor current of the motor rotating in the same direction as the motor stator field is directed counter to the rotor EMF. The dual-power engine develops a motor torque at a rotor speed of the motor exceeding the rotational speed of the stator field, and the rotor and stator field rotate in the same direction.

Во второй зоне регулирования при высоких частотах вращения, так же как и в первой зоне регулирования при низких частотах вращения для увеличения частоты вращения двигателя увеличивают напряжение задания на входе преобразователя частоты, для уменьшения частоты вращения двигателя уменьшают напряжение задания на входе преобразователя частоты. In the second control zone at high speeds, as well as in the first control zone at low speeds, to increase the engine speed, the reference voltage at the input of the frequency converter is increased, to reduce the engine speed, the reference voltage at the input of the frequency converter is reduced.

В данном способе регулирования частоты вращения двигателя двойного питания инвертор преобразователя частоты работает в режиме инвертора тока, ведомого напряжением, снимаемым с выводов обмоток ротора, с постоянным углом запаздывания открывания ключей инвертора. Это повышает надежность работы инвертора, исключает возможность его опрокидывания. Инвертор работает в режиме инвертора тока, ведомого напряжением на выходах обмотки ротора. In this method of controlling the rotational speed of a dual-power motor, the inverter of the frequency converter operates in the current inverter mode, driven by the voltage taken from the terminals of the rotor windings, with a constant angle of the opening delay of the inverter keys. This increases the reliability of the inverter, eliminates the possibility of overturning. The inverter operates in a current inverter mode, driven by the voltage at the outputs of the rotor winding.

Перевод двигателя двойного питания во вторую зону регулирования путем изменения чередования фаз напряжения обмотки статора с одновременным уменьшением напряжения задания на входе преобразователя частоты после превышения частоты вращения ротора уровня, равного частоте вращения поля статора, позволяет расширить более чем в 2 раза диапазон регулирования частоты вращения двигателя, т.к. после изменения чередования фаз уменьшается скольжения ЭДС обмотки ротора. The transfer of the dual-supply motor to the second regulation zone by changing the phase sequence of the stator winding voltage while decreasing the reference voltage at the input of the frequency converter after exceeding the rotor speed of the level equal to the stator field rotation frequency allows expanding the range of regulation of the engine speed by more than 2 times, because After changing the phase rotation, the slip of the EMF of the rotor winding decreases.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, в котором реализуется способ регулирования частоты вращения двигателя двойного питания; на фиг.2 принципиальная схема устройства, реализующая способ; на фиг.3 - векторная диаграмма, поясняющая работу фазосдвигающего устройства. Figure 1 presents a functional diagram of a device in which a method for controlling the rotational speed of a dual power engine is implemented; figure 2 is a schematic diagram of a device that implements the method; figure 3 is a vector diagram explaining the operation of the phase-shifting device.

Устройство для регулирования частоты вращения двигателя двойного питания содержит преобразователь частоты, инвертор которого выполнен по трехфазной мостовой схеме на ключах (тиристорах) 1-6, выводы постоянного тока которого соединены с выходом трехфазного управляемого мостового выпрямителя 7, силовой вход которого через согласующий трансформатор 8 подключен к сети, а управляющий вход к задатчику напряжения 9. Выводы переменного тока инвертора подключены к фазным выводам обмотки ротора 10 двигателя двойного питания 11. A device for controlling the rotational speed of a dual-power motor contains a frequency converter, the inverter of which is made according to a three-phase bridge circuit with keys (thyristors) 1-6, the DC terminals of which are connected to the output of a three-phase controlled bridge rectifier 7, the power input of which is connected to the transformer 8 network, and the control input to the voltage regulator 9. The inverter AC terminals are connected to the phase terminals of the rotor winding 10 of the dual power motor 11.

Блок управления инвертором содержит фазопереключающее устройство 12, имеющее реверсирующий контакт 13, катушка которого подключена к питающей сети через замыкающий контакт 14 центробежного реле, установленного на одном валу с двигателем 11, а основные переключающие контакты 16 реверсирующего контактора включены в две фазы статорной обмотки 17 двигателя 11, первые вспомогательные переключающие контакты 18 контактора 13 включены в цепи между двумя фазами обмотки ротора двигателя и двумя первичными обмотками фазосдвигающего на угол 150o трансформатора 19, собранного по схеме "звезда-зигзаг". Вторые вспомогательные переключающие контакты 20 контактора 13 включены в цепь между двумя вторичными обмотками трансформатора 19 и двумя входами времязадающего устройства 21. Третья первичная обмотка трансформатора 19 подключена непосредственно к третьей обмотке ротора двигателя, а третья вторичная обмотка трансформатора 19 подключена непосредственно к третьему входу времязадающего устройства 21, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов 22, выход которого соединен с управляющим входом инвертора. Фазосдвигающее устройство с углом сдвига фаз 150o выполнено в виде трехфазного трансформатора, соединенного по схеме "звезда зигзаг", имеющего выводы 24-26 для подключения первичной обмотки, и выводы 27-29 для подключения вторичной обмотки.The inverter control unit contains a phase switching device 12 having a reversing contact 13, the coil of which is connected to the mains through the make contact 14 of a centrifugal relay mounted on the same shaft as the motor 11, and the main switching contacts 16 of the reversing contactor are included in two phases of the stator winding 17 of the motor 11 , the first auxiliary switching contacts 18 of the contactor 13 are connected in a circuit between two phases of the motor rotor winding and two primary windings of a phase-shifting transformer at an angle of 150 o Mator 19, assembled in a zigzag star pattern. The second auxiliary switching contacts 20 of the contactor 13 are connected between the two secondary windings of the transformer 19 and the two inputs of the timing device 21. The third primary winding of the transformer 19 is connected directly to the third winding of the motor rotor, and the third secondary winding of the transformer 19 is connected directly to the third input of the timing device 21 the output of which is connected to the input of the pulse shaper 22, the output of which is connected to the control input of the inverter. Phase shifting device with a phase angle of 150 o is made in the form of a three-phase transformer connected according to the "zigzag star" circuit, having conclusions 24-26 for connecting the primary winding, and conclusions 27-29 for connecting the secondary winding.

Времязадающее устройство 21 выполнено в виде трехфазного моста 30, собранного из светодиодов динисторных оптопар 31-36, к выходу моста 30 подключен резистор 37. Формирователь импульсов 22 составлен из динисторов оптопар 31-36, подключенных к управляющим электродам тиристоров, соответственно 1-6, причем анод каждого из динисторов оптопары подключен к аноду своего тиристора, а катод динистора к управляющему электроду этого тиристора. The timing device 21 is made in the form of a three-phase bridge 30 assembled from LEDs of dinistor optocouplers 31-36, a resistor 37 is connected to the output of the bridge 30. The pulse shaper 22 is composed of optocoupler dinistors 31-36 connected to the control electrodes of the thyristors, respectively 1-6, and the anode of each of the optocoupler dinistors is connected to the anode of its thyristor, and the cathode of the dinistor to the control electrode of this thyristor.

Способ регулирования частоты вращения в устройстве осуществляется следующим образом. На обмотку статора двигателя 11 подают через переключающие контакты 16 напряжение постоянной амплитуды и частоты, а в обмотку ротора 10 через преобразователь частоты регулируемое трехфазное напряжение. Величину напряжения на выходе выпрямителя 7 устанавливают задатчиком 9. При протекании тока по обмоткам статора двигателя 11 в обмотках ротора наводится ЭДС. Трехфазное напряжение с выводов обмотки ротора 10 подают через переключающие контакты 18 на трехфазное фазосдвигающее устройство 19, сдвигающее фазу на угол α 150o.The method of controlling the speed in the device is as follows. A voltage of constant amplitude and frequency is supplied to the stator winding of the motor 11 through switching contacts 16, and an adjustable three-phase voltage is supplied to the winding of the rotor 10 through a frequency converter. The voltage at the output of the rectifier 7 is set by the setter 9. When current flows through the stator windings of the motor 11, an EMF is induced in the rotor windings. The three-phase voltage from the terminals of the rotor winding 10 is fed through the switching contacts 18 to the three-phase phase-shifting device 19, which moves the phase by an angle of α 150 o .

Двухпозиционное фазопереключающее устройство 12 подключает к соответствующим фазам обмотки ротора двигателя соответствующие фазы блока управления инвертором. При любом из двух положений реверсирующего контактора 13 у первичной обмотки трансформатора 23 вход 24 соединен с фазой А обмотки ротора, к этой обмотке трансформатора подведено напряжение UA, вход 25 соединен с фазой В обмотки ротора, к этой обмотке трансформатора подведено напряжение UB, вход 26 соединен с фазой 6 обмотки ротора, к этой обмотке трансформатора подведено напряжение UC. Вторичные обмотки трансформатора 23 соединены зигзагом, так что на выходе 27 напряжение U1 UB UA, сдвинутое на угол a 150o эл. по отношению к напряжению UA, на выходе 28 напряжение U2 UC UB, на выходе 29 напряжение U3 UA - UC. Трансформатор 23 является фазосдвигающим устройством со сдвигом фаз a 150o эл. При любом из двух положений реверсирующего контактора 13, у вторичной обмотки трансформатора вывод 27 подключен к плечу светодиодного моста времязадающего устройства 21, управляющего тиристорами фазы А инвертора, вывод 28 подключен к плечу светодиодного моста, управляющего тиристорами фазы В инвертора, вывод 29 подключен к к плечу светодиодного моста, управляющего тиристорами фазы С инвертора.A two-position phase switching device 12 connects the corresponding phases of the inverter control unit to the corresponding phases of the motor rotor winding. For any of the two positions of the reversing contactor 13 at the primary winding of the transformer 23, input 24 is connected to phase A of the rotor winding, voltage U A is connected to this transformer winding, input 25 is connected to phase B of the rotor winding, voltage U B is connected to this transformer winding, input 26 is connected to phase 6 of the rotor winding, voltage U C is connected to this transformer winding. The secondary windings of the transformer 23 are connected by a zigzag, so that at the output 27 the voltage U 1 U B U A , shifted by an angle of a 150 o el. in relation to the voltage U A , the output 28 voltage U 2 U C U B , the output 29 voltage U 3 U A - U C. The transformer 23 is a phase-shifting device with a phase shift a 150 o el. For any of the two positions of the reversing contactor 13, at the secondary side of the transformer, terminal 27 is connected to the shoulder of the LED bridge of the timing device 21 controlling the inverter phase A thyristors, terminal 28 is connected to the shoulder of the LED bridge controlling the inverter phase B thyristors, terminal 29 is connected to the shoulder LED bridge controlling the thyristors of phase C of the inverter.

Векторная диаграмма (фиг.3) напряжений на вторичных обмотках трансформатора 23 поясняет работу фазосдвигающего устройства со сдвигом фаз на a 150o. Таким образом выполнен сдвиг на 150o эл. точек естественной коммутации светодиодов оптопар, включенных по трехфазной мостовой схеме, относительно точек естественной коммутации ключей инвертора, которыми управляет эти светодиоды.The vector diagram (figure 3) of the voltage on the secondary windings of the transformer 23 explains the operation of the phase-shifting device with a phase shift of a 150 o . Thus, a shift of 150 o el. points of natural switching LEDs of optocouplers connected by a three-phase bridge circuit, relative to the points of natural switching of the inverter keys, which are controlled by these LEDs.

С помощью блока управления по указанному принципу поочередно коммутируют тиристоры 1-6 инвертора в таком порядке, чтобы обеспечить протекание тока по фазам обмотки 10 ротора навстречу ЭДС ротора. Инвертор работает в режиме инвертора тока. Двигатель будет вращаться в направлении, противоположном направлению вращения электромагнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Ротор будет иметь скольжение:

Figure 00000002

ωo частота вращения поля статора;
ω частота вращения ротора.Using the control unit according to the indicated principle, thyristors 1-6 of the inverter are alternately switched in such a way as to ensure that the current flows through the phases of the rotor winding 10 towards the rotor EMF. The inverter operates in current inverter mode. The motor will rotate in the opposite direction to the rotation of the electromagnetic field generated by the stator winding. The rotor will have a slip:
Figure 00000002

ω o the frequency of rotation of the stator field;
ω rotor speed.

ЭДС обмотки ротора будет:
Ep E • S
где Ерн ЭДС неподвижного ротора.
EMF of the rotor winding will be:
E p E pn • S
where E ph emf of the stationary rotor.

По мере разгона ротора увеличивается скольжение S, увеличивается ЭДС в его обмотке Ep, уменьшается ток и уменьшается момент двигателя. В установившемся режиме ротор вращается с частотой, при которой соблюдается равенство:
Uα=Eи+I•Rэ+2ΔUт (1)
где Uα напряжение на выходе выпрямителя 7;
Eи против ЭДС инвертора;
I входной ток инвертора;
Rэ эквивалентное сопротивление двигателя, приведенное к выходу инвертора.
As the rotor accelerates, the slip S increases, the EMF in its winding E p increases, the current decreases, and the motor torque decreases. In the steady state, the rotor rotates with a frequency at which equality is observed:
U α = E and + I • R e + 2ΔU t (1)
where U α the voltage at the output of the rectifier 7;
E and against inverter EMF;
I input current of the inverter;
R e is the equivalent motor resistance reduced to the inverter output.

DUт прямое падение напряжения на открытом тиристоре инвертора.DU t direct voltage drop on the open inverter thyristor.

Для регулирования частоты вращения ω двигателя 10 в первой зоне имевшего частоту вращения w1, с помощью задатчика 9 изменяют напряжение Uα на выходе выпрямителя. В результате нарушается выполнение условия (1), изменяется ток ротора, происходит изменение частоты вращения, ЭДС ротора двигателя до тех пор, пока ЭДС не достигнет нового значения, при котором выполняется соотношение (1). Двигатель будет в установившемся режиме с новым значением w2 частоты вращения.To regulate the rotation frequency ω of the engine 10 in the first zone having a rotation frequency w 1 , with the help of the adjuster 9, the voltage U α at the output of the rectifier is changed. As a result, the fulfillment of condition (1) is violated, the rotor current changes, the rotational speed, the EMF of the motor rotor changes until the EMF reaches a new value at which relation (1) is satisfied. The engine will be in steady state with a new speed value w 2 .

Регулирование частоты вращения в первой зоне ведется до тех пор, пока частота вращения не достигнет значения, при котором ЭДС ротора будет иметь предельно допустимую величину, которая определяется свойствами изоляции ротора. Если частота вращения ротора равна частоте вращения поля статора, то скольжение:

Figure 00000003

а ЭДС ротора
Ep Eрн • S 2Ерн
если
Figure 00000004

Figure 00000005

Ep Eрн • S 3Eрн
и т.д.The speed control in the first zone is carried out until the speed reaches a value at which the rotor EMF will have a maximum permissible value, which is determined by the properties of the rotor insulation. If the rotor speed is equal to the frequency of rotation of the stator field, then the slip:
Figure 00000003

and the rotor EMF
E p E ph • S 2E ph
if a
Figure 00000004

Figure 00000005

E p E ph • S 3E ph
etc.

Поэтому при превышении скорости двигателя ω, скорости вращения поля wo изменяют чередование фаз напряжения, подведенного к обмотке статора и переводят двигатель во вторую зону регулирования частоты вращения.Therefore, when the motor speed ω is exceeded, the field rotation speed w o is changed, the phase rotation of the voltage supplied to the stator winding is changed and the motor is transferred to the second speed control zone.

Частота вращения, при которой изменяют чередование фаз напряжения в обмотке статора, может быть выбрана в диапазоне;
1,1ωo<ω<2ωo
При достижении указанной частоты вращения срабатывает центробежное реле 15, замыкает свой контакт 14, катушка 13 реверсирующего контактора получает питание и его контакты 16, 18 и 20 переключаются во второе положение.
The frequency of rotation at which the phase rotation of the voltage in the stator winding is changed can be selected in the range;
1,1ω o <ω <2ω o
When the specified speed is reached, the centrifugal relay 15 is activated, closes its contact 14, the coil 13 of the reversing contactor receives power and its contacts 16, 18 and 20 are switched to the second position.

Изменяется чередование фаз напряжения, подведенного к обмотке статора, изменяется направление вращения поля статора двигателя, изменяется чередование фаз ЭДС обмотки ротора, однако фазопереключающее устройство 12 обеспечивает нормальную работу инвертора, также изменив чередование фаз в блоке управления инвертором. После реверсирования напряжения в обмотке статора, поле статора вращается в том же направлении, что и ротор, однако скорость вращения ротора больше скорости вращения поля, поэтому в роторе наводится ЭДС, меньшая по величине, чем ЭДС перед изменением чередования фаз. Для ограничения тока в обмотке ротора задатчиком 9 уменьшают напряжение Uα на выходе выпрямителя. Ток по фазам обмотки ротора по-прежнему протекает навстречу ЭДС ротора, однако двигатель вращается в направлении вращения поля со скоростью, выше скорости вращения поля, т. е. работает во второй зоне "высоких" скоростей. По мере разгона ротора увеличивается ЭДС в его обмотке, уменьшается ток и уменьшается момент двигателя. В установившемся режиме ротор вращается с частотой, при которой соблюдается равенство (1).The phase rotation of the voltage supplied to the stator winding changes, the direction of rotation of the stator field of the motor changes, the phase rotation of the EMF of the rotor winding changes, however, the phase-switching device 12 ensures the normal operation of the inverter, also changing the phase rotation in the inverter control unit. After reversing the voltage in the stator winding, the stator field rotates in the same direction as the rotor, however, the rotor rotational speed is greater than the field rotation speed; therefore, the EMF is lower in the rotor than the EMF before changing the phase rotation. To limit the current in the rotor winding by the master 9, the voltage U α at the output of the rectifier is reduced. Current along the phases of the rotor winding still flows towards the rotor EMF, however, the motor rotates in the direction of rotation of the field at a speed higher than the speed of rotation of the field, that is, it works in the second zone of "high" speeds. As the rotor accelerates, the EMF in its winding increases, the current decreases and the motor torque decreases. In the steady state, the rotor rotates with a frequency at which equality (1) is observed.

Для регулирования во второй зоне частоты вращения w двигателя 11, имевшего в установившемся режиме значение частоты вращения w3, с помощью задатчика 9 изменяют напряжения на выходе выпрямителя. В результате нарушается выполнение условия (1), изменяется ток ротора двигателя, происходит изменение частоты вращения и ЭДС ротора двигателя до тех пор, пока ЭДС не достигнет нового значения, при котором выполнится соотношение (1). Двигатель будет работать в установившемся режиме с новым значением частоты вращения.To regulate in the second zone of the rotational speed w of the motor 11, which had in steady state the value of the rotational speed w 3 , with the help of the adjuster 9, the voltage at the output of the rectifier is changed. As a result, the fulfillment of condition (1) is violated, the current of the motor rotor changes, the frequency of rotation and the EMF of the motor rotor change until the EMF reaches a new value at which relation (1) is satisfied. The engine will operate in steady state with a new speed value.

В результате работы во второй зоне регулирования частоты вращения двигателя, когда ротор вращается в направлении вращения поля со скоростью большей скорости вращения поля, а ток в обмотке ротора протекает навстречу ЭДС ротора, в два раза увеличен диапазон регулирования частоты вращения двигателя. As a result of work in the second zone of regulation of the engine speed, when the rotor rotates in the direction of rotation of the field with a speed higher than the field rotation speed, and the current in the rotor winding flows towards the rotor EMF, the range of regulation of the engine speed is doubled.

Claims (2)

1. Способ регулирования частоты вращения двигателя двойного питания, при котором в обмотку статора подают напряжение постоянной амплитуды, а в обмотку ротора через преобразователь частоты со звеном постоянного тока подают регулируемое трехфазное напряжение, направленное встречно ЭДС обмотки ротора и превышающее его по величине, измеряют напряжение на выводах обмоток ротора, определяют моменты коммутации ключей инвертора преобразователя частоты, коммутируя ключи инвертора, устанавливают заданную частоту вращения двигателя, а регулирование частоты вращения осуществляют изменением величины подведенного к обмотке ротора напряжения путем изменения сигнала задания на входе преобразователя частоты, отличающийся тем, что измеряют мгновенные значения фазных напряжений на выводах обмоток ротора, сдвигают фазу измеренных напряжений на 150o, подают сигналы управления на ключи инвертора со сдвигом на угол запаздывания 150o относительно точек их естественной коммутации, после разгона двигателя до порогового значения частоты вращения, превышающего по величине частоту вращения поля статора, изменяют чередование фаз напряжения в обмотке статора двигателя и одновременно уменьшают напряжение задания на входе преобразователя частоты.1. A method of controlling the rotational speed of a dual-supply motor, in which a constant amplitude voltage is supplied to the stator winding, and an adjustable three-phase voltage directed opposite the rotor winding EMF and exceeding it is supplied to the rotor winding through a frequency converter with a DC link, voltage is measured at the conclusions of the rotor windings, determine the moments of switching the keys of the inverter of the frequency converter, commuting the keys of the inverter, set the desired engine speed, and adjust The rotation frequency is adjusted by changing the voltage supplied to the rotor winding by changing the reference signal at the input of the frequency converter, characterized in that the instantaneous values of the phase voltages at the terminals of the rotor windings are measured, the phase of the measured voltages is shifted by 150 ° , control signals are sent to the inverter keys with a shift at the retarded angle of 150 o with respect to their natural switching points, after the engine acceleration to a threshold speed exceeding largest revolving frequency I stator field, change in voltage phase sequence of the stator winding of the motor and simultaneously reduce the input voltage of the frequency converter job. 2. Устройство для регулирования частоты вращения двигателя двойного питания, содержащее преобразователь частоты, состоящий из регулируемого выпрямителя, силовой вход которого подключен через согласующий трансформатор к питающей сети, а управляющий вход к задатчику напряжения, и инвертора, силовой вход которого подключен к выходу выпрямителя, а силовой выход к обмоткам ротора двигателя, обмотки статора которого предназначены для подключения к питающей сети, а к управляющему входу инвертора подключен выход формирователя импульсов, выполненного в виде динистров шести оптопар, светодиоды которых собраны в трехфазный мост, к выходу которого подключен резистор, отличающееся тем, что в устройство введен реверсирующий контактор, катушка которого подключена к питающей сети через замыкающий контакт центробежного реле, установленного на одном валу с двигателем, основные переключающие контакты реверсирующего контактора включены в две фазы статорной обмотки двигателя двойного питания, а первые вспомогательные переключающие контакты упомянутого контактора включены в цепи между двумя фазными обмотками ротора двигателя и двумя первичными обмотками фазосдвигающего на угол 150o трансформатора, собранного по схеме звезда зигзаг, а вторые вспомогательные переключающие контакты контактора включены в цепи между двумя вторичными обмотками трехфазного фазосдвигающего трансформатора и двумя входами трехфазного светодиодного моста, третья первичная обмотка фазосдвигающего трансформатора подключена непосредственно к третьей обмотке ротора двигателя, а третья вторичная обмотка непосредственно к третьему входу светодиодного моста.2. A device for controlling the rotational speed of a dual-supply motor, comprising a frequency converter, consisting of an adjustable rectifier, the power input of which is connected through a matching transformer to the mains, and the control input to the voltage regulator, and an inverter, the power input of which is connected to the output of the rectifier, and power output to the rotor windings of the motor, the stator windings of which are designed to be connected to the mains, and the output of the pulse shaper is connected to the control input of the inverter, mained in the form of dinistras of six optocouplers, the LEDs of which are assembled in a three-phase bridge, to the output of which a resistor is connected, characterized in that a reversing contactor is inserted into the device, the coil of which is connected to the mains through the make contact of a centrifugal relay mounted on the same shaft with the motor, the switching contacts of the reversing contactor are included in two phases of the stator winding of the dual-supply motor, and the first auxiliary switching contacts of the said contactor are included in the circuit I am waiting for two phase windings of the motor rotor and two primary windings of a phase-shifting transformer assembled according to a zigzag star scheme of 150 ° , and the second auxiliary switching contacts of the contactor are connected to the circuit between the two secondary windings of the three-phase phase-shifting transformer and the two inputs of the three-phase LED bridge, the third primary winding of the phase-shifting bridge the transformer is connected directly to the third winding of the motor rotor, and the third secondary winding is directly to the third input with etodiodnogo bridge.
RU94000536A 1994-01-06 1994-01-06 Method for regulation of rotation frequency of double-supply electric motor and device which implements said method RU2076450C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94000536A RU2076450C1 (en) 1994-01-06 1994-01-06 Method for regulation of rotation frequency of double-supply electric motor and device which implements said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94000536A RU2076450C1 (en) 1994-01-06 1994-01-06 Method for regulation of rotation frequency of double-supply electric motor and device which implements said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94000536A RU94000536A (en) 1995-08-20
RU2076450C1 true RU2076450C1 (en) 1997-03-27

Family

ID=20151231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94000536A RU2076450C1 (en) 1994-01-06 1994-01-06 Method for regulation of rotation frequency of double-supply electric motor and device which implements said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2076450C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466492C1 (en) * 2011-08-31 2012-11-10 Открытое акционерное общество "Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро" (ОАО "РусГидро") Method of startup and deceleration vector control of asynchronised machine
RU2525294C1 (en) * 2013-02-07 2014-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device to control and ensure durability of double-fed motor
RU2587162C1 (en) * 2015-02-11 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Method for energy-efficient dual-zone control of asynchronous motor speed in moment direct control system
RU2779636C1 (en) * 2022-02-03 2022-09-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И.Ульянова (Ленина)" Induction motor speed controller

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 351477, кл. H 02 P 5/34, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР N 1621136, кл. H 02 P 7/63, 1992. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466492C1 (en) * 2011-08-31 2012-11-10 Открытое акционерное общество "Федеральная гидрогенерирующая компания - РусГидро" (ОАО "РусГидро") Method of startup and deceleration vector control of asynchronised machine
RU2525294C1 (en) * 2013-02-07 2014-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device to control and ensure durability of double-fed motor
RU2587162C1 (en) * 2015-02-11 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" Method for energy-efficient dual-zone control of asynchronous motor speed in moment direct control system
RU2779636C1 (en) * 2022-02-03 2022-09-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И.Ульянова (Ленина)" Induction motor speed controller

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4949021A (en) Variable speed constant frequency start system with selectable input power limiting
US5029263A (en) Electric start control of a VSCF system
IL46573A (en) Field excitation system for a synchronous machine utilizing a rotating transformer/brushless exciter generating combination
JPS5920275B2 (en) Electric motor control device
US4656413A (en) Stabilized control system and method for coupling an induction generator to AC power mains
US5777459A (en) Induction electrical power generating system with variable numbers of poles and excitation frequency
RU2076450C1 (en) Method for regulation of rotation frequency of double-supply electric motor and device which implements said method
US3509439A (en) Exciter arrangement for synchronous motors
CN110957948A (en) Method for operating a three-phase electric machine
US3678353A (en) Electronic device for electrically braking induction motors, particularly three-phase motors
US3582737A (en) Speed control of a wye-connected induction motor utilizing delta connected triggerable biconductive devices
RU2237345C2 (en) Two-engine electric drive
JP2639985B2 (en) Control method of single-phase induction motor
RU2160495C2 (en) Dual-motor electric drive
JPH10507058A (en) Dual mode controller for brushless DC motor
SU828353A1 (en) Ac electric drive
JP3044894B2 (en) Windmill generator
SU1377994A1 (en) Electric drive
SU658687A1 (en) Method of starting twin-motor asynchronous machine-power-diode cascade
SU649111A1 (en) Device for starting and brushless excitation of two-motor electric drive
SU1621136A1 (en) Method of controlling revolutions of double-power motor
JPH0746872A (en) Speed controller for single phase induction motor
US2295336A (en) Control system for induction motors
US2018287A (en) Variable speed three-phase motor with variable torque
SU464948A1 (en) Starting method of single-phase asynchronous electric motor