Алгоритмы управления тяговой вентильно-индукторной машиной для повышения ее энергетической эффективности в зоне низких скоростей

А. Б. Красовский; С. А. Васюков; Е. С. Восторгина

doi:10.34831/EP.2022.19.65.001

Алгоритмы управления тяговой вентильно-индукторной машиной для повышения ее энергетической эффективности в зоне низких скоростей

А. Б. Красовский, С. А. Васюков, Е. С. Восторгина

Аннотация

Рассмотрены возможности снижения действующего значения тока, потребляемого из источника питания тяговой вентильно-индукторной машиной (ВИМ) при неизменном среднем значении момента на валу. Показано, что специфика ВИМ не позволяет использовать для этого известные методы управления. В предлагаемом авторами алгоритме управления включением фаз ВИМ реализована идея автоматического on-line контроля за первым пиком фазного тока и перемещения его средствами управления в угловое положение начала перекрытия полюсов статора и ротора. Алгоритм при реализации требует минимальных вычислительных ресурсов программной части системы управления, так как включает в себя только простейшие вычисления. Предложено импульс фазного тока с плоской вершиной и повышенной амплитудой сосредоточить на интервале перемещения с максимальным градиентом фазной индуктивности. Моделирование в среде MATLAB-SIMULINK показало, что предлагаемые алгоритмы управления дают в совокупности выигрыш по моменту около 17 % при работе ВИМ в линейной зоне магнитных характеристик.

Ключевые слова

вентильно-индукторная электрическая машина; повышение энергетической эффективности; алгоритмы коммутации фаз; имитационное моделирование

Полный текст:

PDF

Литература

Kotiev, G. O. Determination of mechanical characteristics of high-speed tracked vehicles traction motor with individual drive wheels / G. O. Kotiev, at al., 3rd Science and Technology Seminar on Mobility of Transport and Technological Machines, MTTM 2018.

Weiss, Helmut. Large Lithium-Ion Battery-Powered Electric Vehicles - From Idea to Reality / Helmut Weiss, Thomas Winkler // 2018 ELEKTRO, DOI: 10.1109/ELEKTRO.2018.8398241.

Peng, Zhihua. Analysis and Implementation of Constrained MTPA Criterion for Induction Machine Drives / Zhihua Peng. - IEEE Access (Vol. 8), pp. 176445 - 176453, 2020, DOI: 10.1109/ ACCESS. 2020.3024195.

Libbos, Elie. Loss Minimization and Maximum Torque-Per-Ampere Operation for Induction Machines / Elie Libbos, at al. - IEEE Transactions on Electrification, - Vol. 6, - No. 3. - Sept. 2020, pp. 1051 - 1064.

Lin, Jeng. Power Perturbation Based MTPA With an Online Tuning Speed Controller for an IPMSM Drive System / Jeng Lin, at al., IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. Faa 65, No. 5, pp. 3677 - 3687, May, 2018.

Anuchin, A. Achieving Maximum Torque for Switched Reluctance Motor Drive over its Entire Speed Range / A. Anuchin, at al., 19th International Symposium on Power Electronics. December, 2017, pp. 1 - 6.

Alamoudi, Yasser A. State-of-the Art Electrical Machines for Modern Electric Vehicles / Yasser A. Alamoudi, et al. - 2019. Advances in Science and Engineering Technology International Conferences (ASET), 2019, pp. 1 - 8. DOI: 10.1109/ICASET.2019. 8714343.

Miller, T. J. E. Electronic Control of Switched Reluctance Motors / T. J. E Miller, ser. Newnes Power Engineering Series. Oxford, U. K.: Newnes, 2001, 272 p.

Bilgin, Berker. Switched Reluctance Motor Drives, Fundamentals to Application / Berker Bilgin, et al. - CRC Press, pp. 824, 2018.

Kirti. R. Chichate. Modelling and Simulation of Switched Reluctance Motor for Speed Control Applications / R. Kirti. - Proceedings of the Second International Conference on Innovative Mechanisms for Industry Applications (ICIMIA 2020). DOI: 10.1109/ICIMIA48430.2020.9074845.

Fatemi, S. Self-tuning approach to optimization of excitation angles for switched-reluctance motor drives / S. Fatemi, H. Cheshmehbeigi and E. Afjei, 2009 European Conference on Circuit Theory and Design, 2009, pp. 851 - 856, DOI: 10.1109/ECCTD.2009.5275117.

Lin, C. Optimization of commutation angles in SRM drives using FRM / C. Lin and B. Fahimi. - 2012 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), Dearborn, MI, 2012, pp. 1 - 6.

Wang, W. Maximum torque per ampere control of switched reeluctance motors / W. Wang and B. Fahimi, - Proc. of 2012 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, pp. 4307 - 4313, 2012.

Huang, Liren. Novel Current Profile of Switched Reluctance Machines for Torque Density Enhancement in LowSpeed Applications / Liren Huang, Z. Q. Zhu, and Jianghua Feng. - IEEE Transactions on industrial electronics, vol. 67, no. 11, pp. 9623 - 9634, 2020.

Zhu, Z. Q. Contribution of Current Harmonics to Average Torque and Torque Ripple in Switched Reluctance Machines / Z. Q. Zhu. - IEEE Transactions on magnetics, vol. 53, no. 3, pp. 12 - 27, 2017.

Красовский, А. Б. Имитационные модели тягового вентильно-индукторного электропривода для решения типовых задач проектирования / А. Б. Красовский // Известия высших учебных заведений, Машиностроение. - 2012. - № 12. - С. 26 - 33.

Krasovsky, A. Simulation and analysis of improved direct torque control of switched reluctance machine / A. Krasovsky // Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science, Vol. 18, Issue 1, 2019, pp. 251 - 260.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.19.65.001