Способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения



Способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения
Способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения
Способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения
Способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения
Способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения
H02P25/00 - Управление или регулирование электрических двигателей, генераторов, электромашинных преобразователей; управление трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками (конструкции пусковых аппаратов, тормозов или других управляющих устройств см. в соответствующих подклассах, например механические тормоза F16D, механические регуляторы скорости G05D; переменные резисторы H01C; пусковые переключатели H01H; системы для регулирования электрических или магнитных переменных величин с использованием трансформаторов, реакторов или дроссельных катушек G05F; устройства, конструктивно связанные с электрическими двигателями, генераторами, электромашинными преобразователями, трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками, см. в соответствующих подклассах, например H01F,H02K; соединение или управление

Владельцы патента RU 2666151:

Мешков Александр Сергеевич (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрифицированном инструменте, бытовых и промышленных электроприборах, приборах специального назначения. Технический результат заключается в улучшении энергетических показателей электропривода, в частности динамического энергетического КПД. В способе энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения во время пуска управляющий преобразователь формирует напряжение питания двигателя на уровне максимального значения на все время нарастания тока двигателя, которое прямо пропорционально постоянной времени двигателя, а в дальнейшем формирует напряжение питания в соответствии с требуемым законом регулирования. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электрифицированному инструменту, бытовым и промышленным электроприборам, приборам специального назначения.

Известен способ стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя (а.с. СССР №997216, Н02Р 5/12 от 15.02.83 г.), при котором формируют напряжение обратной связи, суммируют напряжение обратной связи с заданным напряжением, полученный результат сравнивают с опорным напряжением и в момент равенства суммарного и опорного напряжений подают питание на двигатель. Напряжение обратной связи формируется следующим способом: измеряют время спадания ЭДС самоиндукции до нуля, формируют постоянное напряжение и интегрируют его на интервале времени спадания ЭДС самоиндукции, результатом и будет напряжение обратной связи.

К достоинству представленного способа можно отнести то, что при реализации способа стабилизации учитывается нелинейность двигателя последовательного возбуждения, внутренние параметры которого зависят от скорости. Однако, существенным недостатком является нерегулируемость переходных процессов, что не позволяет контролировать энергетику (КПД) системы в переходных режимах, и как следствие, влиять на снижение КПД в динамике.

Наиболее близким к заявляемому решению, по мнению заявителей, является способ коррекции для замкнутой системы с сериесным двигателем [1]. Способ реализуется путем ввода параллельного корректирующего звена, в виде звена гибкой обратной связи, охватывающего силовой преобразователь. Такой способ динамической коррекции позволяет поддерживать быстродействие системы на требуемом уровне при изменении скорости. Недостатком указанного устройства является то, что переходные процессы (например, при пуске) не регулируются с целью повышения энергоэффективности. Вследствие этого значение динамического КПД снижается.

Технический результат предлагаемого решения заключается в улучшении энергетических показателей электропривода, в частности динамического энергетического КПД.

Поставленная цель достигается тем, что во время пуска управляющий преобразователь формирует напряжение питания двигателя на уровне максимального значения на все время нарастания тока двигателя, которое прямо пропорционально постоянной времени двигателя, а в дальнейшем формирует напряжение питания в соответствии с требуемым законом регулирования (например, по пропорционально-интегральному закону).

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения.

Устройство для стабилизации частоты вращения электродвигателя содержит управляемый преобразователь 1, электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения 2, блок динамической коррекции 3, регулятор скорости 4, регулятор тока 5, блок задания-скорости 6.

Способ реализуется следующим образом.

Способ управления предусматривает оптимальную по быстродействию отработку приращения скорости двигателя при принятых ограничениях. Интервал нарастания тока при ограничении на напряжение питания нелинейно зависит от скорости двигателя и его нагрузки на валу. Динамика работы двигателя зависит от постоянной времени двигателя [2]:

где Тэ - электромагнитная постоянная обмоток двигателя (зависит только от индуктивности и активного сопротивления обмоток двигателя),

Ω - скорость вращения вала, 1/с.

- коэффициент, учитывающий коэффициент ЭДС якоря и аппроксимирующую кривую намагничивания.

Решением уравнения электрического равновесия для двигателя является выражение:

где U - напряжение питания двигателя, В.

R - сопротивление обмоток двигателя, Ом.

Заменяя экспоненту степенным рядом, получим для первых двух членов (учитывая, что ток растет лишь до своего максимального значения значения Imax, которое меньше, чем U/R). Тогда выражение (2) можно записать в виде:

Откуда, с учетом, что i(t)=Imax, получим для времени нарастания тока tp и, следовательно, поддержания максимального значения напряжения Umax на двигателе:

Исходя из вышесказанного, при пуске к двигателю прикладывается максимальное значение напряжения Umax в течение времени tp, к концу этого времени ток достигает своего максимального значения при данном способе, и поддерживается на данном максимальном уровне пока скорость не достигнет заданного значения, после процесса пуска происходит режим регулирования скорости. Данный способ пуска позволяет достичь повышение энергетического динамического КПД системы электропривода с двигателем последовательного возбуждения благодаря регулирования при пуске максимального значения тока Imax определенный период времени tp.

Таким образом, заявленный технический результат достигнут вследствие того, что во время пуска управляющий преобразователь формирует напряжение питания двигателя на уровне максимального значения на все время нарастания тока двигателя, которое прямо-пропорционально электромеханической постоянной времени двигателя.

Источники информации

[1] Каган В.Г. Полупроводниковые системы с двигателями последовательного возбуждения / В.Г. Каган, Г.В. Лебедев, Л.И. Малинин. - М., Энергия, 1971. - 96 с.

[2] Мешков А.С. Электропривод малой мощности с улучшенными энергетическими характеристиками / А.С. Мешков, Суздорф В.И., Сюй Н.А. - Вестник ТОГУ №1 (28), 2013 г. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 115-124 с.

Способ энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения, реализуемый путем ввода параллельного корректирующего звена, в виде звена гибкой обратной связи, охватывающего силовой преобразователь, отличающийся тем, что во время пуска управляющий преобразователь формирует напряжение питания двигателя на уровне максимального значения на все время нарастания тока двигателя, которое прямо пропорционально постоянной времени двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие вращающейся машины переменного тока, присоединенной к механическому устройству.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах управления электрической мощностью в трехфазных двигателях переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в синхронных реактивных электрических двигателях и генераторах, применяемых в трансмиссиях самоходных машинах различного назначения.

Изобретение относится к области электротехнике и может быть использовано для управления пуском асинхронного двигателя с фазным ротором. Технический результат заключается в упрощении процесса стабилизации пускового тока и момента асинхронного двигателя с фазным ротором.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах с синхронными гистерезисными двигателями. Техническим результатом является уменьшение установленной мощности и уровня электромагнитных помех.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к схеме и способу управления реактивным коммутируемым электродвигателем. Технический результат - повышение максимального крутящего момента коммутируемого реактивного электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах. При использовании автоматизированных электроприводов с частотным управлением двигателями переменного тока без датчиков скорости возникают проблемы поддержания скорости.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах для запорной, регулирующей арматуры, на трубопроводах при транспорте нефти, нефтепродуктов, в химической и нефтехимических отраслях.

Изобретение относится к системе управления автоматизированных электроприводов. Устройство для управления электромеханической системой содержит первый элемент сравнения, регулятор, второй элемент сравнения, силовой преобразователь, измерительный блок, безынерционное звено обратной связи по скорости с коэффициентом передачи K1, безынерционное звено обратной связи по току с коэффициентом передачи K2, безынерционное звено обратной связи по напряжению с коэффициентом передачи K3, блок обратной связи, усилитель и блок интеграторов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматического регулирования возбуждения синхронных электродвигателей. В способе управления током возбуждения синхронного двигателя в послеаварийных процессах энергосистемы измеряют величину cosϕ двигателя и текущее значение его угла нагрузки, поддерживают значение cosϕ на уровне 1,0 путем изменения в соответствующую сторону значения уставки контура регулирования тока возбуждения по отклонению напряжения статорной цепи, осуществляемого по пропорционально-дифференциальному закону, задают минимальное и максимальное значения рабочего диапазона угла нагрузки двигателя, при выходе величины угла из заданного диапазона прекращают воздействие на ток возбуждения по отклонению напряжения и ведут управление током возбуждения по величине отклонения угла нагрузки от заданного номинального значения, пока величина отклонения не изменит знак, после чего вновь начинают воздействовать на ток возбуждения по отклонению напряжения статорной цепи.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в двигателях, питаемых с помощью инвертора. Техническим результатом является уменьшение шумов двигателя. В способе снижения шума двигателя (1), питаемого с помощью инвертора (2), для уменьшения возникновения шумов предложено изменять магнитный поток (Φ) в двигателе (1) таким образом, что произведение основного колебания магнитного потока (Ф) на высшую гармонику магнитного потока (Ф) уменьшается. Кроме того, предложено дополнительно или альтернативно изменять напряжение (Us) на двигателе (1) и/или частоту (fp) импульсов и/или напряжение (UZK) промежуточного контура. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие электродвигателя от коммерческого источника питания. Техническим результатом является повышение точности управления током и обеспечение стабильных рабочих характеристик при переключении питания привода от преобразователя мощности к питанию привода от коммерческого источника питания. В устройстве для управления синхронизацией преобразователя мощности секция (3) управления синхронизацией управляет работой преобразователя мощности (INV) в режиме управления V/f путем установки первого переключателя "включен/выключен" (S1) в разомкнутое состояние, а второго переключателя "включен/выключен" (S2) в замкнутое состояние. Секция (4) управления на основе синхронного тока коммерческого источника питания управляет работой преобразователя мощности (INV) в режиме управления V/f, устанавливая первый переключатель (S1) "включен/выключен" в разомкнутое состояние, а второй переключатель (S2) "включен/выключен" в замкнутое состояние, пока угловая скорость двигателя М не достигает заранее заданного значения, и изменяет управление преобразователем мощности на управление током, основанным на токе, измеренном датчиком (2) тока, после того, как угловая скорость двигателя М достигла заранее заданного значения. После этого электроэнергия подается в двигатель как из преобразователя мощности (INV), так и коммерческого источника (1) питания путем установки первого переключателя (S1) "включен/выключен" в замкнутое состояние, а после этого электроэнергия подается в двигатель М из коммерческого источника (1) питания путем установки второго переключателя (S2) "включен/выключен" в разомкнутое состояние. Таким образом, устройство управления преобразователем мощности осуществляет точное управление током и надежно меняет режим привода с привода от преобразователя мощности к приводу от коммерческого источника питания. 12 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрифицированном инструменте, бытовых и промышленных электроприборах, приборах специального назначения. Технический результат заключается в улучшении энергетических показателей электропривода, в частности динамического энергетического КПД. В способе энергосберегающего управления однофазным коллекторным электродвигателем с динамической коррекцией движения во время пуска управляющий преобразователь формирует напряжение питания двигателя на уровне максимального значения на все время нарастания тока двигателя, которое прямо пропорционально постоянной времени двигателя, а в дальнейшем формирует напряжение питания в соответствии с требуемым законом регулирования. 1 ил.

Наверх