×
20.04.2016
216.015.3314

СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам регулируемого электропривода на базе синхронных двигателей с преобразователями частоты (ПЧ). Cпособ стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока состоит в воздействии на фазовый угол синусоидального напряжения питания, формируемого ПЧ, пропорционально сигналу отклонения мгновенного значения угла нагрузки Θ от его среднего значения за период автоколебаний, обеспечивая его фазовый сдвиг и, тем самым, демпфирование колебаний частоты вращения синхронных электродвигателей. Технический результат заключается в обеспечении эффективного гашения автоколебаний синхронного двигателя без использования датчика положения ротора, в простоте реализации и возможности применения в различных видах ПЧ. 1 ил.
Основные результаты: Способ стабилизации частоты вращения синхронного двигателя, питающегося от статического преобразователя частоты, в соответствии с которым изменяют сформированное с помощью инвертора питающее двигатель напряжение посредством отрицательной обратной связи, отличающийся тем, что вычисляют отклонение угла нагрузки от среднего значения за период автоколебаний, определяют корректирующий сигнал, пропорциональный отклонению угла нагрузки от среднего значения, вычитают этот корректирующий сигнал из сигнала задания фазового угла синусоидального напряжения, чем обеспечивают его фазовый сдвиг.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам регулируемого электропривода на базе синхронных двигателей с преобразователями частоты (ПЧ). Изобретение может быть использовано для демпфирования колебаний частоты вращения синхронных электродвигателей, в которых отсутствует возможность непосредственного измерения угла нагрузки Θ, в частности для систем скалярного электропривода при раздельном формировании амплитуды и частоты питающего напряжения, и применено в различных видах ПЧ.

Известен способ двухзонного амплитудно-фазового перевозбуждения синхронных гистерезисных электродвигателей с инерционной нагрузкой, при котором одновременно с увеличением и последующим снижением напряжения питания регулируют фазу результирующего вектора напряжения [1]. Недостатком данного способа является его применимость только для инверторов с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения.

Наиболее близким к предложенному способу является способ стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока (варианты) [2], который обеспечивает стабилизацию частоты вращения электродвигателей переменного тока, питающихся от статических преобразователей частоты, содержащих инвертор с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения, при этом изменяют сформированное с помощью инвертора питающее напряжение электродвигателя посредством сигнала обратной связи, который формируют пропорционально фазе второй производной фазного тока электродвигателя на одном из коммутационных интервалов инвертора. Недостатком данного способа является его применимость только для инверторов с прямоугольно-ступенчатой формой выходного напряжения.

Предложенный способ стабилизации частоты вращения синхронного двигателя решает задачу эффективного гашения автоколебаний ротора синхронных машин.

Поставленная задача решается тем, что согласно способу стабилизации частоты вращения синхронного двигателя, питающегося от статического преобразователя частоты, в соответствии с которым изменяют сформированное с помощью инвертора питающее двигатель напряжение посредством отрицательной обратной связи, вычисляют отклонение угла нагрузки от среднего значения за период автоколебаний, определяют корректирующий сигнал, пропорциональный отклонению угла нагрузки от среднего значения, вычитают этот корректирующий сигнал из сигнала задания фазового угла синусоидального напряжения, чем обеспечивают его фазовый сдвиг.

На фиг. 1 показана схема устройства, реализующего предложенный способ стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока.

Устройство, реализующее предложенный способ, содержит синхронную машину 1, преобразователь частоты 2, датчики тока 3, датчики напряжения 4, наблюдатель угла нагрузки Θ 5, блок вычисления среднего значения угла нагрузки Θ за период автоколебаний Τθ 6, сумматор 7, блок масштабирования отклонения мгновенного значения угла нагрузки ΔΘ, который осуществляет перевод отклонения в управляющее воздействие на положение вектора напряжения статора 8, сумматор 9.

Способ стабилизации частоты вращения синхронного двигателя заключается в следующем. Частота свободных колебаний угла нагрузки определяется параметрами как электрической, так и механической частей привода. Статическая нагрузка привода определяется средней за период свободных колебаний величиной угла нагрузки Θ. Для гашения свободных колебаний электропривода, как следует из положений теории классической механики, для успешного подавления колебаний управляющее воздействие должно прикладываться в фазе с колебаниями системы. Блок преобразователя 2, содержащий инвертор, формирует питающее напряжение u1 электродвигателя 1 согласно заданию на амплитуду U1, частоту f1 и фазу φ

u1=U1*sin(ω1*t+φ),

где ω1=(2*π*f1)/p; p - число пар полюсов статора.

Блок наблюдателя 5 на основании сигналов с датчиков тока 3 и напряжения 4 вычисляет мгновенное значение угла нагрузки Θ, затем реализуется алгоритм определения отклонения угла нагрузки от его среднего значения за период свободных колебаний. В блоке 6 вычисляется среднее значение угла нагрузки Θ со временем осреднения ТΘ. Далее на выходе сумматора 7 формируется величина отклонения ΔΘ угла нагрузки от среднего значения. В блоке 8 масштабирования отклонения мгновенного значения угла нагрузки ΔΘ происходит умножение на коэффициент Κφ. Сумматор 9 вычитает сформированный сигнал коррекции из задания фазового угла синусоидального напряжения, чем обеспечивается его фазовый сдвиг.

Величину масштабирующего коэффициента Κφ необходимо выбирать исходя из требований интенсивности стабилизации угла нагрузки. Κφ должен быть меньше единицы, иначе система станет неустойчивой, однако чем ближе его величина к единице, тем больше быстродействие контура стабилизации угла нагрузки Θ. Из этих соображений для каждого отдельно взятого электропривода подбирается величина коэффициента Κφ. Постоянная времени осреднения ТΘ должна быть обязательно не меньше периода свободных колебаний системы электропривода. Однако при выборе слишком большой величины этой постоянной времени это может привести к ухудшению динамических характеристик системы при изменении нагрузки на валу. Поэтому эту постоянную времени необходимо выбирать в пределах (1…2)*Т0, где Т0 - период свободных колебаний разомкнутой системы электропривода.

Преимуществами данного способа по отношению к аналогам являются: простота реализации алгоритма стабилизации частоты вращения синхронного двигателя, универсальность метода и возможность применения в различных видах ПЧ.

Литература

1. Патент RU №2375813 C1, кл. Н02Р 21/05, Н02Р 6/00 от 10.12.2009.

2. Патент RU №2164053 С1, кл. Н02Р 7/42, Н02Р 7/62 от 10.03.2001.

Способ стабилизации частоты вращения синхронного двигателя, питающегося от статического преобразователя частоты, в соответствии с которым изменяют сформированное с помощью инвертора питающее двигатель напряжение посредством отрицательной обратной связи, отличающийся тем, что вычисляют отклонение угла нагрузки от среднего значения за период автоколебаний, определяют корректирующий сигнал, пропорциональный отклонению угла нагрузки от среднего значения, вычитают этот корректирующий сигнал из сигнала задания фазового угла синусоидального напряжения, чем обеспечивают его фазовый сдвиг.
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 14.
27.01.2013
№216.012.2159

Двухдвигательный электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах производственных механизмов, в которых двигатели работают на общую нагрузку, и требуется синхронизация скоростей двух двигателей и регулирование скорости их вращения. Двухдвигательный электропривод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474038
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24e9

Асинхронный вентильный каскад

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах, в которых требуется глубокое регулирование скорости как вниз, так и вверх от номинальной без датчика скорости на валу электродвигателя с обеспечением больших пусковых моментов и высокой перегрузочной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474951
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.04.2014
№216.012.b82a

Электропривод переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока. Технический результат заключается в уменьшении тока статора, обеспечивающего заданный момент двигателя, повышении работоспособности устройства. Электропривод переменного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002512873
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.04.2014
№216.012.be3b

Устройство компенсации высших гармоник, адаптированное к электроприводу переменного тока

Изобретение относится к области электротехники, к устройствам подавления и компенсации высших гармоник в электрических сетях и может быть использовано в мощных регулируемых электроприводах переменного тока с двухзвенными преобразователями частоты, в которых входной диодный выпрямитель является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514439
Дата охранного документа: 27.04.2014
20.09.2014
№216.012.f53b

Электропривод переменного тока

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемым электроприводам переменного тока. Технический результат заключается в уменьшении тока статора, обеспечивающего заданный момент двигателя, упрощении и повышении работоспособности устройства. В электропривод переменного тока,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528612
Дата охранного документа: 20.09.2014
20.01.2015
№216.013.1ee0

Устройство отбора атмосферного электричества и защиты объектов от удара молнии

Изобретение относится к области электротехники, в частности к альтернативным источникам электроэнергии. Сущность изобретения: устройство состоит из герметичного корпуса и установленного отдельно от него молниеприемника. В качестве молниеприемника используются стальные тросы. Разряд молнии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539345
Дата охранного документа: 20.01.2015
20.01.2015
№216.013.1ee2

Способ управления автономным асинхронным двигателем

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электроснабжения автономных объектов, требующих стабильную сеть переменного тока при переменной скорости вращения вала генератора. Технический результат - уменьшение отклонений частоты и снижение уровня высших гармоник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539347
Дата охранного документа: 20.01.2015
27.03.2016
№216.014.c68c

Устройство комплексного управления перетоками активной, реактивной мощности и ограничения токов короткого замыкания

Изобретение относится к области электротехники. Устройство комплексного управления перетоками мощности и ограничения токов короткого замыкания, содержащее три управляемых трансформатора, состоящих из трех обмоток, связанных магнитной связью. Одни из обмоток подключены в рассечку контролируемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578681
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.04.2016
№216.015.3352

Электропривод переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемом электроприводе переменного тока. Технический результат заключается в уменьшении тока статора в пусковом режиме, обеспечивающего заданный момент двигателя, повышении работоспособности устройства. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582202
Дата охранного документа: 20.04.2016
13.01.2017
№217.015.76b9

Способ импульсного преобразования постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования и получение выходного напряжения с задаваемой формой, в частности синусоидальной. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598463
Дата охранного документа: 27.09.2016
Показаны записи 1-10 из 22.
27.01.2013
№216.012.2159

Двухдвигательный электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах производственных механизмов, в которых двигатели работают на общую нагрузку, и требуется синхронизация скоростей двух двигателей и регулирование скорости их вращения. Двухдвигательный электропривод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474038
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.11.2013
№216.012.83a0

Устройство отбора статического электричества

Устройство отбора статического электричества относится к области электроэнергетики, в частности к альтернативным источникам электроэнергии. Сущность изобретения состоит в использовании неравномерности распределения заряда кучево-дождевого облака в горизонтальной плоскости в нижних его слоях....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499372
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.04.2014
№216.012.b82a

Электропривод переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока. Технический результат заключается в уменьшении тока статора, обеспечивающего заданный момент двигателя, повышении работоспособности устройства. Электропривод переменного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002512873
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.04.2014
№216.012.be3b

Устройство компенсации высших гармоник, адаптированное к электроприводу переменного тока

Изобретение относится к области электротехники, к устройствам подавления и компенсации высших гармоник в электрических сетях и может быть использовано в мощных регулируемых электроприводах переменного тока с двухзвенными преобразователями частоты, в которых входной диодный выпрямитель является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514439
Дата охранного документа: 27.04.2014
20.09.2014
№216.012.f53b

Электропривод переменного тока

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемым электроприводам переменного тока. Технический результат заключается в уменьшении тока статора, обеспечивающего заданный момент двигателя, упрощении и повышении работоспособности устройства. В электропривод переменного тока,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528612
Дата охранного документа: 20.09.2014
20.01.2015
№216.013.1ee0

Устройство отбора атмосферного электричества и защиты объектов от удара молнии

Изобретение относится к области электротехники, в частности к альтернативным источникам электроэнергии. Сущность изобретения: устройство состоит из герметичного корпуса и установленного отдельно от него молниеприемника. В качестве молниеприемника используются стальные тросы. Разряд молнии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539345
Дата охранного документа: 20.01.2015
20.01.2015
№216.013.1ee2

Способ управления автономным асинхронным двигателем

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электроснабжения автономных объектов, требующих стабильную сеть переменного тока при переменной скорости вращения вала генератора. Технический результат - уменьшение отклонений частоты и снижение уровня высших гармоник...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539347
Дата охранного документа: 20.01.2015
27.03.2016
№216.014.c68c

Устройство комплексного управления перетоками активной, реактивной мощности и ограничения токов короткого замыкания

Изобретение относится к области электротехники. Устройство комплексного управления перетоками мощности и ограничения токов короткого замыкания, содержащее три управляемых трансформатора, состоящих из трех обмоток, связанных магнитной связью. Одни из обмоток подключены в рассечку контролируемых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578681
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.04.2016
№216.015.3352

Электропривод переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемом электроприводе переменного тока. Технический результат заключается в уменьшении тока статора в пусковом режиме, обеспечивающего заданный момент двигателя, повышении работоспособности устройства. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582202
Дата охранного документа: 20.04.2016
13.01.2017
№217.015.76b9

Способ импульсного преобразования постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования и получение выходного напряжения с задаваемой формой, в частности синусоидальной. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598463
Дата охранного документа: 27.09.2016
+ добавить свой РИД