Матричное представление алгоритма управления семифазным преобразователем

Авторы

  • Владимир Михайлович Терешкин Уфимский университет науки и технологий
  • Руслан Динарович Каримов Уфимский университет науки и технологий
  • Антон Сергеевич Горбунов Башкирский государственный аграрный университет
  • Вячеслав Владимирович Терешкин Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-2-70-79

Ключевые слова:

временная последовательность чередования фаз, симметричная семифазная обмотка, матричное описание алгоритмов, пространственно-векторная модуляция, амплитудная, частотная и фазовая модуляция напряжения, семифазный электродвигатель

Аннотация

Установлены зависимости между двоичными цифровыми кодами преобразователя и формами симметричного семифазного напряжения. Использован матричный подход описания трех алгоритмов управления. Столбцы матриц представлены как двоичные коды преобразователя, соответствующие базовым векторам; строки матриц соответствуют дискретным формам фазных напряжений. Установлено, что при изменении временной последовательности чередования фаз и неизменной форме фазного напряжения активными становятся первая, третья или пятая гармоники дискретной формы фазного напряжения. При вариации алгоритмов пространственно-векторной модуляции возможна частотная, амплитудная и фазовая модуляция результирующего напряжения. Эти процессы соответствуют изменению чередования строк матриц и изменению цифровых кодов столбцов (кодов базовых векторов). Результаты работы могут быть использованы при создании общей теории многофазных двигателей, а также имеют практическое значение для разработчиков электропривода.

Биографии авторов

Владимир Михайлович Терешкин, Уфимский университет науки и технологий

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Электромеханика», Уфимский университет науки и технологий

Руслан Динарович Каримов , Уфимский университет науки и технологий

канд. техн. наук, доцент кафедры «Авиационная теплотехника и теплоэнергетика», Уфимский университет науки и технологий

Антон Сергеевич Горбунов, Башкирский государственный аграрный университет

канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение и автоматизация технологических производств», Башкирский государственный аграрный университет

Вячеслав Владимирович Терешкин , Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук

аспирант, Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук

Библиографические ссылки

Vosswinkel M. [et al.] Design, Production, and Verification of a Switched-Reluctance Wheel Hub Drive Train for Battery Elec-tric Vehicles // World Electric Vehicle Journal. 2019. № 10 (4), 82. https://doi.org/10.3390/wevj10040082

Vosswinkel М., Lohner А. Desing of gearless wheel hub motor for BEV based on a switched reluctance machine // EVS30 Symposium, Stuttgart, Germany, October 9–11, 2017.

Electric Vehicles - Analysis – IEA. URL: https://www.iea.org/reports/electric-vehicles.

Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 (Гранит) с асинхронными тяговыми электродвигателями // URL: https://a.twirpx.one/file/502379/.

Gonzalez-Prieto A. [et al.] Symmetrical Six-Phase Induction Machines: A Solution for Multiphase Direct Control Strategies // Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Technology. 2021. pp. 1362–1367. https://doi.org/10.1109/ICIT46573.2021.9453649.

Rubino S. [et al.] Modular Vector Control of Multi-Three-Phase Permanent Magnet Synchronous Motors // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2021. 68(10), pp. 9136–9147. https://doi.org/10.1109/TIE.2020.3026271.

Barrero F., Rodas J. Control of power electronics converters and electric motor drives // Energies. 2021. 14(15), 4591.

Slunjski M. [et al.] General Torque Enhancement Approach for a Nine-Phase Surface PMSM with Built-In Fault Tolerance // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2021. 68(8). pp. 6412–6423. https://doi.org/10.1109/TIE.2020.3007053.

Bermúdez M. [et al.] Performance analysis of direct torque controllers in five-phase electrical drives // Applied Sciences. 2021. 11(24). 11964.

Duran M.J. [et al.] The Evolution of Model Predictive Control in Multiphase Electric Drives: A Growing Field of Research // IEEE Industrial Electronics Magazine. 2022. 16(4). pp. 29–39.

D. Casadei, M. Mengoni, A. Tani, G. Serra, L. Zarri High torque-density seven-phase induction motor drives for electric ve-hicle applications // IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). 01-03 September 2010. https://DOI: 10.1109/VPPC.2010.5729033.

Несимметричные режимы в многофазных двигателях и приводах / В.С. Томасов и др. // Электротехника. 2021. №7. С. 2–12.

Алейников А.В., Голубев А.Н. Разработка алгоритма управления, уменьшающего вибрации многофазного синхрон-ного электродвигателя. Актуальные проблемы электроэнергетики: сб. научно-техн. статей. Нижний Новгород, 2021. С. 69–75.

Голубев А.Н., Алейников А.В. Алгоритм управления, улучшающий вибросиловые характеристики многофазного магнитоэлектрического электропривода // Вестник Ивановского гос. энергетич. ун-та. 2021. №6. С. 38-44.

Голубев А.Н. Синхронный многофазный электропривод с управлением по основному энергетическому каналу // Вест-ник Ивановского гос. энергетич. ун-та. 2023. №1. С. 53–59.

Развитие методов фазовой манипуляции выходного напряжения преобразователя применительно к семифазному дви-гателю / В.М. Терешкин и др. // Вестник МЭИ. 2022. №6. С. 21–29.

Обзор и классификация пространственно-временных векторов дискретных состояний семифазного преобразователя / В.М. Терешкин и др. // Журнал технической физики. 2022. Т.92. №1. С. 138–146.

Влияние временной последовательности чередования фаз семифазной обмотки на формирование результирующего вектора напряжения / В.М. Терешкин и др. // Вестник МЭИ. 2021. №5. С. 83-91.

Takahashi I., Noguchi T. A new quick response and high-efficiency control strategy of an induction motor // IEEE Trans. Ind. Applicat. Vol. IA-22, no.5, pp. 820–827.

#

Vosswinkel M., Lohner A., Platte V., Hirche T. Design, Production, and Verification of a Switched-Reluctance Wheel Hub Drive Train for Battery Electric Vehicles. World Electric Vehicle Journal. 2019;10(4):82. DOI:10.3390/wevj10040082.

Vosswinkel М., Lohner А. Desing of gearless wheel hub motor for BEV based on a switched reluctance machine. EVS30 Sym-posium. Stuttgart, 9–11 October, 2017.

Electric Vehicles - Analysis – IEA. Available at: https://www.iea.org/reports/electric-vehicles (accessed 02.10.2023).

DC freight electric locomotive 2ES10 (Granit) with asynchronous traction motors. Available at: https://a.twirpx.one/file/502379/ (accessed 02.10.2023).

Gonzalez-Prieto A., Gonzalez-Prieto I., Yepes A.G., Duran M.J., Doval-Gandoy J. Symmetrical Six-Phase Induction Machines: A Solution for Multiphase Direct Control Strategies. Proceedings of the IEEE International Conference on Industrial Technology. Va-lencia, 10–12 March, 2021. Pp. 1362–1367.

Rubino S., Dordevic O., Bojoi R., Levi E. Modular Vector Control of Multi-Three-Phase Permanent Magnet Synchronous Mo-tors. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2021;68(10):9136–9147.

Barrero F., Rodas J. Control of power electronics converters and electric motor drives. Energies. 2021;14(15):4591.

Slunjski M., Stiscia O., Jones M., Levi E. General Torque Enhancement Approach for a Nine-Phase Surface PMSM with Built-In Fault Tolerance. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2021;68(8):6412–6423.

Bermúdez M., Barrero F., Martín C., Perales M. Performance analysis of direct torque controllers in five-phase electrical drives. Applied Sciences. 2021;11(24):11964.

Duran M.J., Gonzalez-Prieto I., Gonzalez-Prieto A., Aciego J.J. The Evolution of Model Predictive Control in Multiphase Electric Drives: A Growing Field of Research. IEEE Industrial Electronics Magazine. 2022;16(4):29–39.

D. Casadei, M. Mengoni, A. Tani, G. Serra, L. Zarri High torque-density seven-phase induction motor drives for electric ve-hicle applications. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC). 01-03 September 2010. DOI: 10.1109/VPPC.2010.5729033.

Tomasov V.S., Usol'cev A.A., Moravec M., Shchepankovskij P., Stsheleckij R. Asymmetrical modes in multiphase motors and drives. Elektrotekhnika=Russian Electrical Engineering. 2021;(7):2–12. (In Russ.)

Alejnikov A.V., Golubev A.N. Development of a control algorithm that reduces vibrations of a multiphase synchronous elec-tric motor. Current problems of the electric power industry. Collection of scientific and technical articles of the conference. Nizhnij Novgorod, 17 december, 2021. Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev, 2021. Pp.69–75. (In Russ.)

Golubev A.N., Alejnikov A.V. A control algorithm that improves the vibration-power characteristics of a multiphase magne-toelectric electric drive. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta=Vestnik of Ivanovo State Power Engi-neering University. 2021;(6):38–44. (In Russ.)

Golubev A.N. Synchronous multiphase electric drive controlled via the main energy channel. Vestnik Ivanovskogo gosudar-stvennogo energeticheskogo universiteta=Vestnik of Ivanovo State Power Engineering University. 2023;(1): 53–59. (In Russ.)

Tereshkin V.M., Grishin D.A., Sergeev N.A., Tereshkin V.V. Development of methods for phase manipulation of the output voltage of the converter in relation to a seven-phase motor. Vestnik Moskovskogo energeticheskogo instituta=Bulletin of MPEI. 2022;(6):21–29. (In Russ.)

Tereshkin V.M., Grishin D.A., Balandin S.P., Tereshkin V.V. Review and classification of space-time vectors of discrete states of a seven-phase converter. Zhurnal tekhnicheskoj fiziki=Technical Physics. 2022;92(1):138–146. (In Russ.)

Tereshkin V.M., Grishin D.A., Balandin S.P., Tereshkin V.V. The influence of the time sequence of phase rotation of a seven-phase winding on the formation of the resulting voltage vector. Vestnik Moskovskogo energeticheskogo instituta=Bulletin of MPEI. 2021;(5):83–91. (In Russ.)

Takahashi I., Noguchi T. A new quick response and high-efficiency control strategy of an induction motor. IEEE Trans. Ind. Applicat. 1986; IA-22(5):820–827.

Опубликован

28.06.2024

Как цитировать

(1)
Терешкин, В. М.; Каримов , Р. Д.; Горбунов, А. С.; Терешкин , В. В. Матричное представление алгоритма управления семифазным преобразователем. electromeh 2024, 67, 70-79.

Выпуск

Раздел

Статьи