Алгоритмы управления пятифазного преобразователя, реализующие пространственно-векторную модуляцию

Владимир [Vladimir] Михайлович [M.] Терешкин [Tereshkin]; Дмитрий [Dmitriy] Анатольевич [A.] Гришин [Grishin]; Вячеслав [Vyacheslav] Владимирович [V.] Терешкин [Tereshkin]; Искандер [Iskander] Ильсурович [I.] Балгазин [Balgazin]

doi:10.24160/1993-6982-2021-4-86-94

Владимир [Vladimir] Михайлович [M.] Терешкин [Tereshkin]
Дмитрий [Dmitriy] Анатольевич [A.] Гришин [Grishin]
Вячеслав [Vyacheslav] Владимирович [V.] Терешкин [Tereshkin]
Искандер [Iskander] Ильсурович [I.] Балгазин [Balgazin]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2021-4-86-94

Ключевые слова: пятифазная обмотка, временная последовательность чередования фаз, векторное пространство пятифазной обмотки

Аннотация

Многофазные (пятифазные) двигатели можно рассматривать в качестве альтернативы трехфазным двигателям при реализации электротяги с векторным управлением.

Предмет исследования: векторное пространство напряжения пятифазной обмотки, формируемое различными алгоритмами управления пятифазного преобразователя.

Тридцать логических состояний преобразователя формируют три вида векторного пространства напряжения симметричной пятифазной обмотки. Каждый из видов векторного пространства создает результирующий вектор определенной величины. Возможны три различных значения результирующего (обобщенного) вектора напряжения.

При временной последовательности чередования фаз ABCDE симметричной пятифазной обмотки ABCDE с пространственным сдвигом фаз 72^о эл. рабочим результирующим вектором напряжения является вектор первой гармоники.

При временной последовательности чередования фаз ACEBD симметричной пятифазной обмотки ABCDE с пространственным сдвигом фаз 72^о эл. рабочим результирующим вектором считается результирующий вектор напряжения третьей гармоники.

Частота вращения результирующего вектора третьей гармоники в три раза превышает частоту вращения вектора первой гармоники, а направление вращения противоположно направлению вращения вектора первой гармоники. При одной из форм фазного напряжения и временной последовательности чередования фаз ACEBD модуль результирующего вектора напряжения третьей гармоники равен модулю результирующего вектора первой гармоники. Существует два алгоритма управления преобразователем, формирующих результирующие вектора напряжения, равные по модулю, но с различной частотой вращения, кратной трем.

Отработан подход изучения векторного пространства напряжения многофазной обмотки, который может быть использован при реализации векторного управления.

Сведения об авторах

Владимир [Vladimir] Михайлович [M.] Терешкин [Tereshkin]

кандидат технических наук, доцент кафедры электромеханики Уфимского государственного авиационного технического университета, e-mail: tvm53@mail.ru

Дмитрий [Dmitriy] Анатольевич [A.] Гришин [Grishin]

ведущий инженер ООО «Газ-Проект-Инжиниринг», e-mail: lowrat@mail.ru

Вячеслав [Vyacheslav] Владимирович [V.] Терешкин [Tereshkin]

студент кафедры электромеханики Уфимского государственного авиационного технического университета, e-mail: stierishkin@mail.ru

Искандер [Iskander] Ильсурович [I.] Балгазин [Balgazin]

студент кафедры электромеханики Уфимского государственного авиационного технического университета, e-mail: ibalgazin@yandex.ru

Литература

1. Козярук А.Е Современные эффективные электроприводы производственных и транспортных механизмов // Электротехника. 2019. № 3. С.33—37.
2. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Системы управления электроприводов. Прямое управление моментом в электроприводе переменного тока. СПб.: Изд-во СПГГИ, 2008.
3. Козярук А.Е., Рудаков В.В. Прямое управление моментом в электроприводе переменного тока машин и механизмов горного производства. СПб.: СПГГИ, 2008.
4. Усольцев A.A. Современный асинхронный электропривод оптико-механических комплексов. СПб.: Изд-во ИТМО, 2011.
5. Терешкин В.М., Аитов И.Л., Сергеев Н.А. Исследование алгоритмов управления многофазных мостовых преобразователей // Электротехника. 2020. № 6. С. 17—23.
6. Терешкин В.М., Гришин Д.А., Макулов И.А. Элементы теории многофазных вентильных электромеханических систем // Электротехника. 2019. № 10. С. 56—61.
7. Терешкин В.М., Гришин Д.А., Макулов И.А. Установка для экспериментальных исследований электромеханических систем // Записки горного института. 2019. Т. 240. С. 678—685.
8. Терешкин В.М., Гришин Д.А. Исследование алгоритмов работы пятифазного преобразователя в режиме векторной широтно-импульсной модуляции // Электротехника. 2017. № 2. С. 46—51.
9. Chan C.C., Bouscayrol A., Chen K. Electric, Hybrid, and Fuel-cell Vehicles: Architectures and Modeling // IEEE Trans. Vehicular Technol. 2010. V. 59. No. 2. Pp. 589—598.
10. Levi E. e. a. Multiphase Induction Motor Drives — а Technology Status Review // IET Electric Power Appl. 2007. V. 1. No. 4. Pp. 489—516.
11. Dwari S., Parsa L. Fault-tolerant Control of Five-phase Permanent-magnet Motors with Trapezoidal Back EMF // IEEE Trans. Indust. Electron. 2011. V. 58. No. 2. Pp. 476—485.
12. Williamson S., Smith S. Pulsating Torque and Losses in Multiphase Induction Machines // IEEE Trans. Indust. Appl. 2003. V. 39. No. 4. Pp. 986—993.
13. Guzman H. e. a. Application of DSP in Power Conversion Systems — a Practical Approach for Multiphase Drives [Электрон. ресурс] www.cdn.intechopen.com/pdfs-wm/48835.pdf (дата обращения 09.09.2019).
14. Barrero F., Duran M.J. Recent Advances in the Design, Modeling, and Control of Multiphase Machines. Pt. I // IEEE Trans. Indust. Electronics. 2016. V. 63. No. 1. Pp. 449—455.
---
Для цитирования: Терешкин В.М., Гришин Д.А., Терешкин В.В., Балгазин И.И. Алгоритмы управления пятифазного преобразователя, реализующие пространственно-векторную модуляцию // Вестник МЭИ. 2021. № 4. С. 86—94. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-4-86-94.
#
1. Kozyaruk A.E Sovremennye Effektivnye Elektroprivody Proizvodstvennykh i Transportnykh Mekhanizmov. Elektrotekhnika. 2019;3:33—37. (in Russian).
2. Kozyaruk A.E., Rudakov V.V. Sistemy Upravleniya Elektroprivodov. Pryamoe Upravlenie Momentom v Elektroprivode Peremennogo Toka. SPb.: Izd-vo SPGGI, 2008. (in Russian).
3. Kozyaruk A.E., Rudakov V.V. Pryamoe Upravlenie Momentom v Elektroprivode Peremennogo Toka Mashin i Mekhanizmov Gornogo Proizvodstva. SPb.: SPGGI, 2008. (in Russian).
4. Usol'tsev A.A. Sovremennyy Asinkhronnyy Elektroprivod Optiko-mekhanicheskikh Kompleksov. SPb.: Izd-vo ITMO, 2011. (in Russian).
5. Tereshkin V.M., Aitov I.L., Sergeev N.A. Issledovanie Algoritmov Upravleniya Mnogofaznykh Mostovykh Preobrazovateley. Elektrotekhnika. 2020;6:17—23. (in Russian).
6. Tereshkin V.M., Grishin D.A., Makulov I.A. Elementy Teorii Mnogofaznykh Ventil'nykh Elektromekhanicheskikh Sistem. Elektrotekhnika. 2019;10:56—61. (in Russian).
7. Tereshkin V.M., Grishin D.A., Makulov I.A. Ustanovka dlya Eksperimental'nykh Issledovaniy Elektromekhanicheskikh Sistem. Zapiski Gornogo Instituta. 2019;240:678—685. (in Russian).
8. Tereshkin V.M., Grishin D.A. Issledovanie Algoritmov Raboty Pyatifaznogo Preobrazovatelya v Rezhime Vektornoy Shirotno-impul'snoy Modulyatsii. Elektrotekhnika. 2017;2:46—51. (in Russian).
9. Chan C.C., Bouscayrol A., Chen K. Electric, Hybrid, and Fuel-cell Vehicles: Architectures and Modeling. IEEE Trans. Vehicular Technol. 2010;59;2:589—598.
10. Levi E. e. a. Multiphase Induction Motor Drives — a Technology Status Review. IET Electric Power Appl. 2007;1;4:489—516.
11. Dwari S., Parsa L. Fault-tolerant Control of Five-phase Permanent-magnet Motors with Trapezoidal Back EMF. IEEE Trans. Indust. Electron. 2011;58;2:476—485.
12. Williamson S., Smith S. Pulsating Torque and Losses in Multiphase Induction Machines. IEEE Trans. Indust. Appl. 2003;39;4:986—993.
13. Guzman H. e. a. Application of DSP in Power Conversion Systems — a Practical Approach for Multiphase Drives [Elektron. Resurs] www.cdn.intechopen.com/pdfs-wm/48835.pdf (Data Obrashcheniya 09.09.2019).
14. Barrero F., Duran M.J. Recent Advances in the Design, Modeling, and Control of Multiphase Machines. Pt. I. IEEE Trans. Indust. Electronics. 2016;63;1:449—455.
---
For citation: Tereshkin V.M., Grishin D.A., Tereshkin V.V., Balgazin I.I. Five-Phase Converter Control Algorithms for Implementing Space-Vector Modulation. Bulletin of MPEI. 2021;4:86—94. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2021-4-86-94.