Исследование электромагнитого КПД и пульсаций момента вентильного двигателя с дискретной коммутацией обмотки при несинусоидальной форме ЭДС
Автор: Воронин С.Г., Кулва Н.Ю., Шабуров П.О., Чернышев А.Д.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электротехнические комплексы и системы
Статья в выпуске: 4 т.23, 2023 года.
Бесплатный доступ
В работе проводится исследование энергетических показателей вентильных двигателей (ВД) на основе синхронного двигателя постоянного тока (СДПМ) с дискретной коммутацией обмотки при наличии высших гармоник в ЭДС вращения. Приведён перечень наиболее распространённых способов дискретной коммутации, составлена упрощенная математическая модель для расчёта токов и момента двигателя при наличии высших гармоник в ЭДС, проведён расчёт электромагнитного КПД и пульсаций момента. Показано, что шеститактная 180-градусная коммутация оказывается наиболее чувствительной к содержанию высших гармоник как с точки зрения энергетических показателей, так и с точки зрения пульсаций момента в приводе. Увеличение их содержания чаще всего ведёт к ухудшению указанных выходных параметров. Шеститактная 120-градусная коммутация, с точки зрения электромагнитного КПД, нечувствительна к содержанию третьей гармоники в фазной ЭДС, а вторая гармоника способствует увеличению электромагнитного КПД двигателя. Двенадцатитактная коммутация по сравнению с шеститактной оказывается менее чувствительной к содержанию высших гармоник в ЭДС. Хотя и здесь наличие второй гармоники способствует повышению КПД и увеличению пульсаций момента.
Вентильный двигатель, дискретная коммутация обмотки, шеститактная и двенадцатитактная коммутация, 180- и 120-градусная коммутация, высшие гармоники в эдс, электромагнитная мощность, электромагнитный кпд, пульсации момента
Короткий адрес: https://sciup.org/147242679
IDR: 147242679 | DOI: 10.14529/power230402
Список литературы Исследование электромагнитого КПД и пульсаций момента вентильного двигателя с дискретной коммутацией обмотки при несинусоидальной форме ЭДС
- Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Иваново, 2008. 298 с.
- Калачев Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика): методическое пособие. М.: ЭФО, 2013. 63 с.
- Современные типы синхронных двигателей переменного тока с постоянными магнитами на роторе и способы управления ими / А.С. Поздеев, В.М. Казакбаев, В.А. Прахт, В.А. Дмитриевский // Энерго- и ресурсосбережение. Екатеринбург: УрФУ, 2015. Т. 1. С. 188–192.
- Бербиренков И.А., Лохнин В.В. Тяговые двигатели на постоянных магнитах в электроприводе электромобиля // Известия Томского политехнического университета. 2011. Т. 318, № 4. С. 148–150.
- Россовский Е.Л. Синхронный микроэлектропривод на основе бесконтактных двигателей постоянного тока // Электротехника. 1970. № 9. С. 158–164.
- Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока с транзисторным коммутатором. Л.: Наука, 1979. 270 с.
- Лифанов В.А., Воронин С.Г. Анализ энергетических показателей бесконтактных двигателей постоянного тока // Исследование автоматизированных электроприводов, электрических машин и вентильных преобразователей: сб. науч. тр. ЧПИ. Челябинск, 1973. № 124. С. 4–9.
- Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств: учеб. для студентов вузов, обучающихся по спец. «Электромеханика». М.: Высш. шк., 1988. 479 с.
- Векторное управление электроприводом на основе вентильного двигателя с дискретной коммутацией обмотки / С.Г. Воронин, Н.В. Клиначев, Н.Ю. Кулёва, А.Д. Чернышев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2022. Т. 22, № 4. С. 42–52. DOI: 10.14529/power220405
- Громышева А.Д., Овчинников И.Е., Егоров А.В. Управление скоростью и моментом вентильного двигателя в приводе транспортного средств // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2011. № 3 (73). С. 43–52.
- Сравнительный анализ векторного управления и прямого управления моментом синхронного электродвигателя с постоянными магнитами / А. Рефки, А.С. Каракулов, Ю.Н. Дементьев, С.Н. Кладиев // Известия Томского политехнического университета. 2011. Т. 319, № 4. С. 93–99.
- Pellegrino G., Armando E., Guglielmi P. Direct Flux Field-Oriented Control of IPM Drives with Variable DC Link in the Field-Weakening Region // IEEE Trans. Ind. Appl. 2009. Vol. 45, no. 5. P. 1619–1627.
- Kwak S., Moon U.C., Park J.C. Predictive-Control-Based Direct Power Control with an Adaptive Parameter Identification Technique for Improved AFE Performance // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. Vol. 29, no. 11. P. 6178–6187.
- Dannehl J., Wessels C., Fuchs F.W. Limitations of Voltage-Oriented PI Current Control of Grid-Connected PWM Rectifiers with LCL Filters // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2009. Vol. 56, no. 2. P. 380–388.
- Malinowski M., Jasinski M., Kazmierkowski M.P. Simple direct power control of three-phase PWM rectifier using space-vector modulation (DPC-SVM) // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2004. Vol. 51, no. 2. P. 447–454.
- Predictive Duty Cycle Control of Three-Phase Active-Front-End Rectifiers / Z. Song, Y. Tian, W. Chen et al. // IEEE Transactions on Power Electronics. 2016. Vol. 31, no. 1. P. 698–710.
- Rodriguez J. Predictive Current Control of a Voltage Source Inverter // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2007. Vol. 54, no. 1. P. 495–503.
- Model-Based Predictive Direct Control Strategies for Electrical Drives: An Experimental Evaluation of PTC and PCC Methods / F. Wang, S. Li, X. Mei et al. // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2015. Vol. 11, no. 3. P. 671–681.
- Stando D., Kaźmierkowski M.P., Chudzik P. Sensorless predictive torque control of induction motor drive operating in wide speed range – Simulation study // 16th Int. Power Electronics and Motion Control Conf. and Exposition. 2014. P. 521–526.
- Advanced Control Methods of DC/AC and AC/DC Power Converters – Look-Up Table and Predictive Algorithms / A. Godlewska, R. Grodzki, P. Falkowski et al. // Advanced Control of Electrical Drives and Power Electronic Converters. 2017. P. 221–302. DOI: 10.1007/978-3-319-45735-2_10
- Scoltock J., Geyer T., Madawala U. Model Predictive Direct Current Control for a grid-connected converter: LCL-filter versus L-filter // 2013 IEEE Int. Conf. on Industrial Technology (ICIT). 2013. P. 576–581.
- Krein P.T., Balog R.S., Mirjafari M. Minimum energy and capacitance requirements for single-phase inverters and rectifiers using a ripple port // IEEE Trans. Power Electron. 2012. Vol. 27. P. 4690–4698.
- Wang H., Chung H.S.H., Liu W. Use of a series voltage compensator for reduction of the dc-link capacitance in a capacitor-supported system // IEEE Trans. Power Electron. 2014. Vol. 29, no. 3. P. 1163–1175.
