Регулирование токов с приблизительно постоянными потерями в асинхронном тяговом приводе с расщеплёнными обмотками

А. С. Анучин; А. А. Жарков; М. М. Лашкевич; Е. С. Кулик; Ю. Али; Е. О. Столяров

doi:10.34831/EP.2023.42.57.004

Регулирование токов с приблизительно постоянными потерями в асинхронном тяговом приводе с расщеплёнными обмотками

А. С. Анучин, А. А. Жарков, М. М. Лашкевич, Е. С. Кулик, Ю. Али, Е. О. Столяров

Аннотация

Асинхронные двигатели широко используются в тяжелых тяговых применениях — таких, как карьерные самосвалы и локомотивы. Однако они имеют ограничения при работе на малых и нулевых скоростях с большими токами низкой частоты, связанные с термоциклированием силовых модулей тягового инвертора. Проблема термоциклирования силовых модулей тягового инвертора может быть решена путем использования конфигурации двигателя с расщеплённой обмоткой, питаемой от двойного инвертора на базе ключей SiC-MOSFET. Предлагаются метод регулирования токов с приблизительно постоянными потерями и реализация векторной системы управления для тягового асинхронного двигателя с расщеплёнными обмотками. Показано, что предложенный метод регулирования токов позволяет уменьшить девиацию потерь в полупроводниковых приборах на малых и нулевых скоростях от 100 % до примерно 20 % от среднего значения. Это позволяет значительно увеличить срок службы тягового преобразователя в тяжелых условиях эксплуатации.

Ключевые слова

асинхронный двигатель, тяговый привод, расщеплённая обмотка, векторная система управления, SiC-MOSFET

Полный текст:

PDF

Литература

Ronanki, D. Comprehensive Topological Overview of Rolling Stock Architectures and Recent Trends in Electric Railway Traction Systems / D. Ronanki, S. A. Singh and S. S. Williamson // IEEE Transactions on Transportation Electrification. — Vol. 3. — No. 3. — Pp. 724 – 738. — Sept. 2017. DOI: 10.1109/TTE.2017.2703583.

Vinogradov, A. B. Mining Dump Trucks Electrical Traction Equipment Improvement / A. B. Vinogradov, N. E. Gnezdov, V. L. Chistoserdov and A. A. Korotkov. — 2020 XI International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS), 2020. — Pp. 1 – 4, DOI: 10.1109/ICEPDS47235. 2020.9249279.

Li, X. A review of typical thermal fatigue failure models for solder joints of electronic components / Li, X., R. Sun, and Y. Wang // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2017. DOI: 10.1088/1757-899X/242/1/012103.

Vernica, K. Modelling and improvement of thermal cycling in power electronics for motor drive applications / K. Vernica, K. Ma and F. Blaabjerg. — 2016 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). — 2016. — Pp. 1 – 8, DOI: 10.1109/ECCE.2016.7855259.

Kumar Prasobhu, P. Active Thermal Control of GaN-Based DC / DC Converter / P. Kumar Prasobhu, V. Raveendran, G. Buticchi and M. Liserre // IEEE Transactions on Industry Applications. — Vol. 54. — No. 4. — Pp. 3529 – 3540, July-Aug. 2018, DOI: 10.1109/TIA.2018.2809543.

Andresen, M. Active thermal management for a single-phase H-Bridge inverter employing switching frequency control / M. Andresen, G. Buticchi, J. Falck, M. Liserre and O. Muehlfeld, Proceedings of PCIM Europe 2015 // International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, 2015, pp. 1 – 8.

Anuchin, A. Increasing Output Torque by Means of Space Vector Current Regulation in an Open-End Winding AC Electrical Machine / A. Anuchin, E. Kulik, H. D. Do, M. Gulyaeva, D. Savkin and F. Blaabjerg. — 2020 XI International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). — 2020. — Pp. 1 – 4, DOI: 10.1109/ ICEPDS47235.2020.9249248.

Kulik, E. Current Regulation with Nearly Constant Losses for an Open-end Winding Traction IPM Motor Operating at Low Speeds / E. Kulik, Y. Ali, A. Chepiga, D. H. Do, F. Getmanenko and A. Anuchin. — 2021 28th International Workshop on Electric Drives: Improving Reliability of Electric Drives (IWED). — 2021. Pp. 1 – 6, DOI: 10.1109/IWED52055.2021.9376353.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.42.57.004