Влияние числа фаз двигателя на коэффициент использования по напряжению в режиме синусной широтно-импульсной модуляции

Владимир [Vladimir] Михайлович [M.] Терешкин [Tereshkin]; Адельша [Adelsha] Мубарович [M.] Рафикова [Rafikova]; Дмитрий [Dmitriy] Анатольевич [A.] Гришин [Grishin]; Вячеслав [Vyacheslav] Владимирович [V.] Терешкин [Tereshkin]

doi:10.24160/1993-6982-2024-2-55-64

Владимир Михайлович Терешкин
Адельша Мубарович Рафикова
Дмитрий Анатольевич Гришин
Вячеслав Владимирович Терешкин

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2024-2-55-64

Ключевые слова: многофазная обмотка двигателя, цифровая система управления, синусная широтно-импульсная модуляция, коэффициент использования по напряжению

Аннотация

Исследование предполагаемых преимуществ электропривода на основе многофазного двигателя с числом фаз более трех, например, на базе пяти- или семифазного двигателей, представляет теоретический и практический интерес.

В настоящее время в электротяге применяют трехфазные двигатели с использованием цифровых систем управления на основе микроконтроллеров, реализующих методы векторного управления. Режим синусной широтно-импульсной модуляции (SPWM) — один из составляющих общего процесса векторного управления.

Режим синусной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) пяти- или семифазного напряжения более эффективен по сравнению с синусной ШИМ трехфазного напряжения из-за возрастания коэффициента использования по напряжению преобразователя. Цель работы — теоретическое подтверждение того, что с увеличением количества фаз двигателя при реализации синусной модуляции коэффициент использования по напряжению в электротяге возрастает.

В работе использован математический аппарат векторного анализа и метод разложения функций в ряд Фурье.

Результаты исследований могут найти применение при разработке цифровой системы управления, реализующей векторное управления, например, пяти- или семифазного двигателей.

Сведения об авторах

Владимир Михайлович Терешкин

кандидат технических наук, доцент кафедры электромеханики Уфимского университета науки и технологий, e-mail: tvm53@mail.ru

Адельша Мубарович Рафикова

кандидат технических наук, ведущий инженер ЗАО «Канопус», г. Златоуст, e-mail: fram_ram@mail.ru

Дмитрий Анатольевич Гришин

инженер-электроник, ООО «A&T Technologies», e-mail: lowrat@mail.ru

Вячеслав Владимирович Терешкин

аспирант Института проблем сверхпластичности металлов РАН, e-mail: stierishkin@mail.ru

Литература

1. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. Иваново: Изд-во Ивановского гос. энергетического ун-та им. В.И. Ленина, 2008.
2. Виноградов А.Б., Колодин И.Ю. Бездатчиковый асинхронный электропривод с адаптивно-векторной системой управления // Электричество. 2007. № 2. С. 44—50.
3. Козярук А.Е. Современные эффективные электроприводы производственных и транспортных механизмов // Электротехника. 2019. № 3. С. 33—37.
4. Томасов В.С., Усольцев А.А., Вертегел Д.А., Денисов К.М. Исследование пульсаций электромагнитного момента в прецизионном сервоприводе при синусоидальной широтно-импульсной модуляции // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 2. С. 359—368. DOI: 10.17586/2226-1494-2019-19-2-359-368.
5. Electric Vehicles — Analysis — IEA [Электрон ресурс] https://www.iea.org/reports/electric-vehicles (дата обращения 28.06.2023).
6. Голубев А.Н., Алейников А.В. Алгоритм управления, улучшающий вибросиловые характеристики многофазного магнитоэлектрического электропривода // Вестник Ивановского гос. энергетического ун-та. им. В.И. Ленина. 2021. № 6. С. 38—44.
7. Алейников А.В., Голубев А.Н. Разработка алгоритма управления, уменьшающего вибрации многофазного синхронного электродвигателя // Актуальные проблемы электроэнергетики: Сб. науч.-техн. статей конференции. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского гос. техн. ун-та им. Р.Е. Алексеева. 2021. С. 69—75.
8. Томасов В.С., Усольцев А.А., Моравец М., Щепанковский П., Стшелецкий Р. Несимметричные режимы в многофазных двигателях и приводах // Электротехника. 2021. № 7. С. 2—12.
9. Guzman H. e. a. Application of DSP in Power Conversion Systems — a Practical Approach for Multiphase Drives [Электрон ресурс] http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/48835.pdf (дата обращения 28.06.2023).
10. Barrero F., Duran M.J. Recent Advances in the Design, Modeling, and Control of Multiphase Machines — Pt. I // IEEE Trans. Industrial Electronics. 2016. V. 63(1). Pp. 449—455.
11. Терешкин В.М., Гришин Д.А., Баландин С.П., Терешкин В.В. Результирующие векторы дискретных состояний напряжения многофазных обмоток // Вестник МЭИ. 2023. № 1. С. 25—35.
---
Для цитирования: Терешкин В.М., Рафиков А.М, Гришин Д.А., Терешкин В.В. Влияние числа фаз двигателя на коэффициент использования по напряжению в режиме синусной широтно-импульсной модуляции // Вестник МЭИ. 2024. № 2. С. 55—64.
DOI: 10.24160/1993-6982-2024-2-55-64.