BRPI0803535B1

Controlled electric motor arrangement for a tension mechanism

Abstract

field-oriented control methods for an electric drive and operating for a drive to pull an object, electric motor arrangement, and position and / or speed controller for the field-oriented control of an electric drive. the invention relates to a field-oriented method for controlling an electric drive comprising a plurality of electric motors, for example, to implement a traction mechanism, especially for load and / or gear cable means. in the control method, measurements are taken from a real multi-phase motor current. the measured values ​​are transformed into a direct current component and a quadrature current component, based on a magnetic rotor field angle or flow angle, in a rotor based d, q coordinate system. the measured quadrature current component is compared with a predetermined transverse current component of a current command value, to obtain a command value for motor current control. the invention also relates to an electric motor arrangement, which is especially suitable for implementing the control method, with at least two electric motors that can be operated as multi-phase motors. the invention also relates to a position and / or speed controller for the field-oriented control of an electric drive, which is especially suitable for use in the aforementioned control method or in the aforementioned electric motor arrangement. the invention also relates to a starting method for a traction drive and, therefore, an arrangement for preparing electric motors.

BRPI0803535B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 7

Term

Projected expiry 26 September 2028.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Today
  5. Projected expiry

30 claims: 13 independent, 17 dependent

  1. 1
    CLAIMS REIVINDICAÇÕES 1. Field-oriented control method for an electric drive comprising a plurality of electric motors, to implement a traction mechanism, especially for load cable and / or gear means (1, 3), using measurements of an actual motor current polyphasic (U, V, W), whose measured values ​​are transformed into a direct current component and a quadrature current component, based on a magnetic rotor field or flow angle, in a d, q coordinate system, based on a rotor flow, and the quadrature current and direct current components of the real current are subjected to a comparison with predetermined quadrature current and direct current components (isq_ref, isd_ref ) of a current command value, characterized by the fact that it has the following steps:1. Método de controle orientado por campo para um acionamento elétrico compreendendo uma pluralidade de motores elétricos, para implementar um mecanismo de tração, especialmente para meios de cabo de carga e/ou de engrenagem (1, 3), usando medições de uma corrente real de motor polifásico (U, V, W), cujos valores medidos são transformados em um componente de corrente contínua e um componente de corrente em quadratura, com base em um campo de rotor magnético ou ângulo de fluxo, em um sistema de coordenadas d, q, baseado em um fluxo de rotor, e os componentes de corrente em quadratura e de corrente contínua da corrente real são submetidos a uma comparação com predeterminados componentes de corrente em quadratura e de corrente direta (isq_ref, isd_ref) de um valor de comando de corrente, caracterizado pelo fato de possuir as seguintes etapas: a) dois motores síncronos (M1, M2) são usados como motores elétricos a) two synchronous motors (M1, M2) are used as electric motors b) as rodas magnéticas ou rotores dos dois motores síncronos (M1, M2) são girados ou orientados um para o outro e são então mecanicamente acoplados em uma tal maneira que entre seus acoplamentos de fluxo magnético (Tm1, Ψι,Α ou outros fluxos magnéticos um deslocamento angular (V) é formado, b) the magnetic wheels or rotors of the two synchronous motors (M1, M2) are rotated or oriented towards each other and are then mechanically coupled in such a way that between their magnetic flux couplings (Tm1, Ψι, Α or other magnetic fluxes an angular displacement (V) is formed, c) os dois motores síncronos são, cada, supridos com ou atravessados por meio das mesmas correntes de fase, a partir de um conversor de potência compartilhado, c) the two synchronous motors are each supplied with or crossed by means of the same phase currents, from a shared power converter, d) for a pre-tension torque, a command or reference value is predetermined, and is superimposed on a motor torque control value (m_ref) provided via a controller (7), from which a component quadrature current (isq_ref) for the current command value is derived, d) para um torque de pré-tração, um valor de comando ou referência é predeterminado, e é superposto a um valor de controle de torque de motor (m_ref) fornecido por meio de um controlador (7), a partir do qual um componente de corrente em quadratura (isq_ref) para o valor de comando de corrente é derivado, e) a direct current component (isd_ref) for the value e) um componente de corrente contínua (isd_ref) para o valor Petition 870190050315, of 05/29/2019, p. 29/44 Petição 870190050315, de 29/05/2019, pág. 29/44
  2. 2
    2 / 8 current command is derived from the predetermined value of traction torque control (m_ref) with signal reversal. 2 / 8 de comando de corrente é derivado a partir do predeterminado valor de controle de torque de tração (m_ref) com reversão de sinal. 2. Control method according to claim 1, characterized by the fact that in continuous operation, the pre-tension torque control value (m_ref) and / or angular displacement (V) are kept constant. 2. Método de controle de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em uma operação contínua, o valor de controle de torque de pré-tração (m_ref) e/ou deslocamento angular (V) são mantidos constantes.
  3. 3
    Control method according to either of claims 1 or 2, characterized in that a current component is used in the first synchronous motor (M1) as a quadrature current component forming torque (iq1) or as a direct current component forming flow (id1) and at the same time is used in the second synchronous motor (M2) as a direct current component forming flow (id2) or as a quadrature current component forming torque (iq2), respectively. 3. Método de controle de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um componente de corrente é usado no primeiro motor síncrono (M1) como componente de corrente em quadratura formando torque (iq1) ou como componente de corrente contínua formando fluxo (id1) e ao mesmo tempo é usado no segundo motor síncrono (M2) como componente de corrente contínua formando fluxo (id2) ou como componente de corrente em quadratura formando torque (iq2), respectivamente.
  4. 5
    Operating method for a drive to pull an object that can be flexible or subject to play, in which at least two electric motors (M1, M2), which can be operated as polyphasic motors, are engaged with opposite forces on said object , using a control and / or regulation device (WR, G) that controls the electric motors, characterized by the fact that, to start or start when the traction drive is in an idle state or off without power, first only one (M1) of the two electric motors 5. Método de operação para um acionamento para tracionar um objeto que pode ser flexível ou submetido a jogo, em que pelo menos dois motores elétricos (M1, M2), que podem ser operados como motores polifásicos, são colocados em engate com forças opostas sobre dito objeto, usando um dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G) que controla os motores elétricos, caracterizado pelo fato de que, para dar partida ou arranque quando o acionamento de tração está em um estado de marcha em vazio ou desligado sem corrente, primeiro somente um (M1) dos dois motores elétricos Petition 870190050315, of 05/29/2019, p. 30/44 Petição 870190050315, de 29/05/2019, pág. 30/44 3 / 8 is actuated for a traction movement, until a first pre-specified stopping criterion is detected by means of the control and / or regulation device (WR, G). 3 / 8 é atuado para um movimento de tração, até um primeiro critério de parada pré-especificado ser detectado por meio do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G).
  5. 7
    Method of operation according to either of claims 5 or 6, characterized by the fact that, during the operation of the first or second electric motor (M1, M2), the respective other electric motor is short-circuited and / or otherwise decoupled from the control and / or regulation device (WR, G). 7. Método de operação de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que, durante a atuação do primeiro ou segundo motor elétrico (M1, M2), o respectivo outro motor elétrico é curto-circuitado e/ou de outra maneira desacoplado do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G).
  6. 11
    Electric motor arrangement, especially for a traction mechanism, comprising for load and / or gear cable means (1, 3), with at least two electric motors, each of which can be operated as a multi-phase motor, especially for implement the control method as defined in any of the preceding claims, characterized by the fact that it comprises the following striking characteristics:11. Arranjo de motor elétrico, especialmente para um mecanismo de tração, compreendendo para meios de cabo de carga e/ou de engrenagem (1, 3), com pelo menos dois motores elétricos, cada dos quais pode ser operado como um motor polifásico, especialmente para implementar o método de controle como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes características marcantes: a) os dois motores elétricos são incorporados como motores síncronos (M1, M2), a) the two electric motors are incorporated as synchronous motors (M1, M2), b) os motores síncronos são conectados um com o outro em série através de seus enrolamentos de fase (Wui, U2, Wvi,v2;Wwi, W2;U1, U2;V1, V2;W1,W2), b) the synchronous motors are connected with each other in series through their phase windings (Wui, U2, Wvi, v2;Wwi, W2;U1, U2;V1, V2;W1, W2), c) os motores síncronos (M1, M2) são acoplados com um conversor de potência compartilhado (4) para ativá-los, c) the synchronous motors (M1, M2) are coupled with a shared power converter (4) to activate them, d) os motores síncronos (M1, M2) são mecanicamente acoplados um com o outro através de suas rodas magnéticas ou rotores em uma tal maneira que eles são deslocados um do outro em termos de sua posição angular, e/ou seus acoplamentos de fluxo magnético (ψο1, ψπ,2) ou outros alinhamentos magnéticos formam um ângulo de deslocamento (V) um com o outro. d) synchronous motors (M1, M2) are mechanically coupled with each other through their magnetic wheels or rotors in such a way that they are displaced from each other in terms of their angular position, and / or their magnetic flow couplings (ψο1, ψπ, 2) or other magnetic alignments form an offset angle (V) with each other.
  7. 13
    Electric motor arrangement according to either of claims 11 or 12, characterized in that the mechanical coupling between the rotors or magnetic wheels is implemented using means 13. Arranjo de motor elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o acoplamento mecânico entre os rotores ou rodas magnéticas é implementado usando meios Petition 870190050315, of 05/29/2019, p. 32/44 Petição 870190050315, de 29/05/2019, pág. 32/44 5 / 8 of load or gear cable (1, 3). 5 / 8 de cabo de carga ou de engrenagem (1, 3).
  8. 14
    Electric motor arrangement according to claim 14. Arranjo de motor elétrico de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os meios de cabo de carga ou de engrenagem (1, 3) compreendem uma linha de tração apertadamente puxada ou rodas de engrenagem que são engrenadas uma com a outra e são tracionadas em seus flancos de dente adjacentes. 13, characterized by the fact that the load or gear cable means (1, 3) comprise a tightly pulled traction line or gear wheels which are interlocked with each other and are pulled on their adjacent tooth flanks.
  9. 16
    Electric motor arrangement according to any of claims 11 to 15, characterized by the fact that in the synchronous motor that is arranged in the last position with respect to the power converter in a series of synchronous motors, the phase windings (WU2, WV2 , WW2) are connected in a star or delta connection, while in the other motor or synchronous motors (Mit1), which are not arranged in the last position, the conductors and ends of their phase windings (Wu1, Wv1, Ww1) are available for external connection with the power converter (4) or with an adjacent synchronous motor (M2). 16. Arranjo de motor elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que no motor síncrono que é arranjado na última posição com respeito ao conversor de potência em uma série de motores síncronos, os enrolamentos de fase (WU2, WV2, WW2) são conectados em uma conexão em estrela ou delta, enquanto no outro motor ou motores síncronos (Mit1), que não são arranjados na última posição, os condutores e extremidades de seus enrolamentos de fase (Wu1, Wv1, Ww1) são disponíveis para conexão externa com o conversor de potência (4) ou com um motor síncrono adjacente (M2).
  10. 19
    Electric motor arrangement according to any of claims 11 to 18, especially for a traction mechanism with for load and / or gear cable means, with at least two electric motors that can be operated as multi-phase motors, which are coupled with a shared control and / or regulation device (WR, G), especially to implement the method of operation as defined in any of the preceding claims, characterized by the fact that the phase windings of one or both electric motors (M1, M2) are equipped with switching elements (S1, S2), which are arranged to decouple one or both electric motors (M1, M2) from the control and / or regulation device (WR, G). 19. Arranjo de motor elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 18, especialmente para um mecanismo de tração com para meios de cabo de carga e/ou de engrenagem, com pelo menos dois motores elétricos que podem ser operados como motores polifásicos, que são acoplados com um dispositivo de controle e/ou regulagem compartilhado (WR, G), especialmente para implementar o método de operação como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os enrolamentos de fase de um ou ambos os motores elétricos (M1, M2) são equipados com elementos de comutação (S1, S2), que são arranjados para desacoplar um ou ambos os motores elétricos (M1, M2) do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G).
  11. 21
    Electric motor arrangement according to either of claims 19 or 20, characterized in that the switching means (S1, S2) are configured to be operable through the control and / or regulation device (WR, G). 21. Arranjo de motor elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que os meios de comutação (S1, S2) são configurados para serem operáveis através do dispositivo de controle e/ou regulagem (WR, G).
  12. 22
    Position and / or speed controller for field-oriented control of an electric drive, especially an electric motor arrangement as defined in any of the preceding claims, with at least one device (7, 8) for calculating and providing a value of motor torque command (mit_ref) (called “motor torque controller” below), from the output or outputs of which, based on 22. Controlador de posição e/ou velocidade para o controle orientado por campo de um acionamento elétrico, especialmente um arranjo de motor elétrico como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, com pelo menos um dispositivo (7, 8) para calcular e fornecer um valor de comando de torque de motor (mit_ref) (chamado “controlador de torque de motor” a seguir), a partir da saída ou saídas do qual, com base em Petition 870190050315, of 05/29/2019, p. 34/44 Petição 870190050315, de 29/05/2019, pág. 34/44 7 / 8 a d, q coordinate system based on rotor flow, a quadrature current command value component (isq_ref) for a quadrature current controller downstream is derived and supplied, characterized by the fact that it comprises a device (14) for generating a pre-pull torque control value (called a pre-pull torque controller ”below), whose output or outputs from which are connected on one side with the output of the motor torque controller (7, 8) and on the other side are supplied to a device (17) to derive a direct current command value component (isd_ref ) (called the DC controller value controller below) for a DC controller positioned downstream. 7 / 8 um sistema de coordenadas d, q, baseado em fluxo de rotor, um componente de valor de comando de corrente em quadratura (isq_ref) para um controlador de corrente em quadratura posicionado a jusante é derivado e fornecido, caracterizado pelo fato de compreender um dispositivo (14) para gerar um valor de controle de torque de pré-tração (chamado controlador de torque de pré-tração” a seguir), cuja saída ou saídas dos quais são ligadas em um lado com a saída do controlador de torque de motor (7, 8) e no outro lado são supridas para um dispositivo (17) para derivar um componente de valor de comando de corrente contínua (isd_ref) (chamado controlador de valor de comando de corrente contínua” a seguir) para um controlador de corrente contínua posicionado a jusante.
  13. 24
    Controller according to either of claims 22 or 23, characterized in that the output of the pre-tension torque controller is connected with the direct current command value controller (IILV) for the purpose of deriving the value of direct current command (isd_ref) through a signal reversal element (1). 24. Controlador de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que a saída de controlador de torque de pré-tração é conectado com o controlador de valor de comando de corrente contínua (IILV) para a finalidade de derivar o valor de comando de corrente contínua (isd_ref) através de um elemento de reversão de sinal (1).
Independent claims13