Control possibilities of oscillating electrical motor using FFT analysis data

"The paper considers the issue of control of linear springless oscillating electrical motor by means of FFT analysis data of motor total current. The main idea of this control is the usage of relationships between harmonics information and oscillation velocity, distance; the controller would calculate the control signal for the next period. This control would have an advantage of fewer sensors – just current measuring sensor, and there would be no need for distance or velocity sensors, but the current sensor should be reserved. Other problem of this control is to determine relationships h=f( ? , f, i0, i1, i2,..), v = f( ? , f, i0, i1, i2,..), P = f( ? , f, i0, i1, i2,..), Felm = f( ? , f, i0, i1, i2,..). These relationships differ for various types of devices due to the hysteresis effect and construction of the devices, however they would be similar for the same series

Dependence between stiffness of fixed foundation and blower supports

This paper analyzes mechanical system consisting of two blowers, each having a separate frame. The system is fixed on one foundation. High-level vibrations are excited during its operation. Results of experimental research of this mechanical system are presented here. The developed finite element model provides the possibility to analyze natural frequencies of the system. The reasons of observed high-level vibrations were identified by comparing experimental and numerical results. The conception of vibration reduction was proposed based on the results of this investigatio

Control possibilities of oscillating electrical motor using FFT analysis data

The paper considers the issue of control of linear springless oscillating electrical motor by means of FFT analysis data of motor total current. The main idea of this control is the usage of relationships between harmonics information and oscillation velocity, distance; the controller would calculate the control signal for the next period. This control would have an advantage of fewer sensors - just current measuring sensor, and there would be no need for distance or velocity sensors, but the current sensor should be reserved. Other problem of this control is to determine relationships h=f(α, f, i0, i1, i2,..), v = f(α, f, i0, i1, i2,..), P = f(α, f, i0, i1, i2,..), Felm = f(α, f, i0, i1, i2,..). These relationships differ for various types of devices due to the hysteresis effect and construction of the devices, however they would be similar for the same series

Управление центром колебаний колебателъного двигателя-компрессора

This paper presents the oscillation centre control (stabilisation) problems of the oscillating motor, which are very relevant for a compressor drive. Mechanical springs are mostly used to stabilise the oscillation centre, but this solution makes the drive more expensive and unreliable. An analysis of the mathematical model of oscillating synchronous pulsating current motor shows that the limitation and electrical control of oscillation centre drift can be realised by thyristor control for this type of motor. So, it is possible to create springless compressor with sensorless control of oscillation centre according to direct-current component by using complex control algorithm. Some results of numerical simulation of the oscillating motor-compressor mathematical model are corroborated by experiment of the physical model. The importance of oscillation centre control of oscillating motor-compressor is illustrated as well

Apibendrintasis valdomo tiesiaeigio švytuojamojo mechatroninio įtaiso matematinis modelis

This paper presents the general mathematical model of double-sided splingless linear oscillating mechatronic device – oscillating motor-compressor which is supplied by thyristor voltage converter. The model presents possibilities to evaluate losses of the windings and losses in the magnetic circuit, nonlinear inductances, mutual inductances, special current feedback using harmonic analysis for the control, oscillations not only of the moving part, but also the “stator” oscillations. Also using this model such parameters can be calculated – oscillation centre drift, oscillating coordinates and velocities of mover and stator, all currents and voltages, electromagnetic force, harmonics of each time-dependent parameter

Zespół silnik oscylujący synchroniczny-kompresor zasilany prądem pulsującym ze źródła prądu stałego

This paper deals with the oscillating synchronous pulsating current motor driving a piston compressor that is supplied from DC source by converter, which forms square-wave voltage impulses. The studies of supply of this motor from DC source are related to problems of its control as well as to enlargement of domains of its application (e.g., in the road vehicles). The main advantage of considered device is a possibility to connect directly moving part of the motor with the compressor's piston. The oscillating synchronous motors are used in this drive. Practically, two types of oscillating synchronous motors are applied in the compressor drive: the excited and so-called pulsating current motors (with the unidirectional impulses of windings current formed by semiconductor element or by supplying converter [1]). The simplest pulsating current motor in the single-sided compressor drive is shown in Fig.3a). As a rule, a mechanical spring is necessary in such device [3]. However, the symmetric pulsating current motor in the double-sided compressor drive (Fig.3b) in principle could be springless. A thyristor-control of studying motor is the simplest. The frequency control also can be realised by inverter, which forms a sinusoidal voltage using filters of higher harmonics. Any type of filters makes more expensive the converter itself. The simpler converter is that, which forms square-wave voltage impulses. In this case, converter would be composed of electronic switches. Two followed in turn voltage pulses of different signs must be formed, as only in such case the recuperation of magnetic field energy is possible. The requirements for square-wave supplying voltage are reflected it Fig.4a). The duration of the positive voltage pulse T1 predetermines motor performance, and the duration of this pulse could be varied dependably on purpose of control. The duration of negative pulse T2 must continue till the current i become equal to zero. If the inverse current is limited by additional element of the circuit, the duration of negative pulse T2' must continue up to the end of cycle. The square-wave voltage may be formed from direct voltage with an H-shape scheme of electronic switches S (Fig.4b). The analysis of such motor-compressor drive has been carried out by numerical methods (in Mathcad software). Some variables and characteristics of considered motor as functions of oscillation amplitude H on complex mechanical impedance Z=R + jX [1] are presented in Fig.5, 6, 7. The results of analysis show that it is expedient to supply the oscillating synchronous pulsating current motor-compressor from DC source by forming the square-wave voltage. In this case the control of the device can be carried out more easily.Artykuł dotyczy zespołu oscylacyjny silnik synchroniczny - kompresor tłokowy, zasilanego prądem pulsującym otrzymywanym ze źródła prądu stałego poprzez przetwornik wytwarzający prostokątne impulsy napięcia. Badania dotyczące zasilania tego silnika ze źródła prądu stałego są związane z problemami jego sterowania oraz z rozszerzeniem obszaru jego zastosowania (np. w pojazdach drogowych). Główną zaletą rozpatrywanego urządzenia jest możliwość bezpośredniego połączenia ruchomej części silnika z tłokiem sprężarki. W napędzie tym stosuje się oscylacyjne silniki synchroniczne. W praktyce do napędu sprężarki stosuje się dwa rodzaje oscylacyjnych silników synchronicznych: silniki ze wzbudzeniem i tzw. silniki na prąd pulsujący (z jednokierunkowymi impulsami prądu uzwojenia formowanymi przez element półprzewodnikowy lub przez przetwornik zasilający [1]). Rysunek 3a) przedstawia najprostszy silnik na prąd pulsujący w jednostronnym napędzie sprężarki. W urządzeniu takim z zasady potrzebna jest mechaniczna sprężyna [3]. Jednakże dwustronny napęd sprężarki (rys.3b) silnikiem na symetryczny prąd pulsujący z zasady może być bez sprężyny. Najprostsze jest tyrystorowe sterowanie rozważanych silników. Sterowanie częstotliwościowe może być również realizowane przez falownik, który daje napięcie sinusoidalne przy użyciu filtrów wyższych harmonicznych. Wszelkie filtry podrażają przetwornik. Przetwornik wytwarzający impulsy fali prostokątnej jest prostszy. W tym przypadku przetwornik składałby się z przełączników elektronicznych. Muszą być wytworzone następujące po sobie kolejno impulsy napięcia różnego znaku, gdyż tylko w tym przypadku jest możliwe odzyskiwanie energii pola magnetycznego. Wymagania dla napięcia o przebiegu prostokątnym napięcia zasilającego przedstawiono na rys.4a). Czas trwania dodatniego impulsu, T1, decyduje o pracy silnika i może być zmieniany zależnie od potrzeb sterowania. Czas trwania impulsu ujemnego, T2, musi trwać, aż prąd i stanie się równy zeru. Jeśli prąd wsteczny jest ograniczony przez dodatkowy element obwodu, to ujemny impuls, T2' , musi trwać do końca cyklu. Napięcie o przebiegu prostokątnym może być wytwarzane z napięcia prądu stałego przez układ typu H przełączników elektronicznych S (rys.4b). Analizy takiego napędu motor-kompresor dokonano metodą numeryczną (przy użyciu programu Mathcad). Niektóre zmienne i charakterystyki rozpatrywanego silnika pokazano na rys.5, 6, 7 w funkcji zależności amplitudy oscylacji H od zespolonej impedancji mechanicznej Z = R + jX [1]. Wyniki analizy wykazują, że korzystne jest zasilanie zespołu oscylacyjny silnik synchroniczny-kompresor, prądem pulsującym ze źródła prądu stałego, przez formowanie napięcia o przebiegu prostokątnym. Pozwala to na łatwiejsze sterowanie urządzenia