ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НА ОСНОВЕ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ДИСКРЕТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ ОБМОТКИ

S.G.  Voronin; N.V. Klinachev; N.Yu. Kuleva; A.D. Chernyshev

doi:10.14529/power220405

Authors

S.G. Voronin South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
N.V. Klinachev South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
N.Yu. Kuleva South Ural State University, Chelyabinsk, Russia
A.D. Chernyshev South Ural State University, Chelyabinsk, Russia

DOI:

https://doi.org/10.14529/power220405

Keywords:

synchronous motor with permanent magnets, thyratron motor, discrete switching, phase vector control, mechanical characteristic, electromagnetic efficiency, commutation angle

Abstract

The article considers the possibility of implementing phase vector control (FVU) of a synchronous motor with permanent magnets in the thyratron motor mode. The characteristics of the FVU with three methods of discrete commutation of the three-phase winding are considered: six-stroke 120- and 180-degree and twelve-stroke 150-degree. A comparative assessment of the efficiency of the PVF is carried out in terms of expanding the range of implemented mechanical coordinates and energy indicators, both with different methods of discrete switching and with respect to sinusoidal power supply. It is shown that 120-degree switching is the most advantageous in terms of energy indicators. However, with it, the values of the maximum achievable speeds and moments weakly depend on the angle of commutation θ, therefore, operation is recommended at a constant θ = 0, corresponding to the efficiency value close to the maximum in a wide range of speeds. With 180-degree commutation, the FVU allows you to adjust both the maximum speed and the maximum torque. However, with small values of the relative inductance of the winding, which refers to the ratio of inductive resistance to active, this method of regulation is ineffective due to low efficiency and is inferior in this indicator to both 120-degree commutation and the case of sinusoidal power supply. As the relative inductance increases, the difference between the case of sinusoidal power supply and 180-degree switching decreases. The use of 150-degree commutation allows, on the one hand, to increase efficiency while maintaining the ability to adjust coordinates, on the other hand, reduces the pulsation of the motor torque, expanding the possible scope of the drive.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. Иваново: Изд-во Ива-нов. гос. энергет. ун-та им. В.И. Ленина, 2008. 298 с.

Калачев Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика): метод. пособие. М.: ЭФО, 2013. 63 с.

Усольцев А.А. Векторное управление асинхронными двигателями: учеб. пособие по дисциплинам электромехан. цикла. СПб., 2002. 43 с.

Бербиренков И.А., Лохнин В.В. Тяговые двигатели на постоянных магнитах в электроприводе элек-тромобиля // Известия Томского политехнического университета. 2011. № 4 (318). С. 148–150.

Громышева А.Д., Овчинников И.Е., Егоров А.В. Управление скоростью и моментом вентильного дви-гателя в приводе транспортного средств // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2011. № 3 (73). С. 43–52.

Воронин С.Г., Курносов Д.А. Регулирование механических координат вентильного электропривода методом векторного управления // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2015. Т. 15, № 3. С. 52–58. DOI: 10.14529/power150307

Лифанов В.А., Воронин С.Г. Анализ энергетических показателей бесконтактных двигателей посто-янного тока // Исследование автоматизированных электроприводов, электрических машин и вентильных преобразователей: сб. науч. тр. ЧПИ. Челябинск: ЧПИ, 1973. № 124. С. 4–9.

Сравнительная оценка способов питания СДПМ в режиме вентильного двигателя / С.Г. Воронин, Д.А. Курносов, Н.В. Клиначев, Н.Ю. Кулёва // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2022. Т. 22, № 3.

С. 52–61. DOI: 10.14529/power220306

Воронин С.Г., Лифанов В.А., Шумихин Б.Г. Исследование пульсаций момента тихоходных бескон-тактных двигателей постоянного тока с дискретным датчиком положения ротора // Электричество. 1977.

№ 10. С. 54–58.

Микропроцессорная система прямого управления моментом электроприводов на базе синхронно-го двигателя с постоянными магнитами / А. Рефки, А.С. Каракулов, Ю.Н. Дементьев, С.Н. Кладиев // Изве-стия высших учебных заведений. Электромеханика. 2011. № 6. С. 62–66.

Сизякин А., Румянцев М. Управление вентильными электродвигателями на базе системы iMotion компании International Rectifier // Силовая электроника. 2012. Т. 2, № 35. С. 38–43.

Campbell-Kelly M., Croarken M., Flood R.G. The History of Mathematical Tables from Sumer to Spreadsheets. Oxford: Oxford University Press, 2003.

Современные типы синхронных двигателей переменного тока с постоянными магнитами на роторе и способы управления ими / А.С. Поздеев, В.М. Казакбаев, В.А. Прахт, В.А. Дмитриевский // Энерго- и ре-сурсосбережение. 2015. Т. 1. С. 188–192.

Левкин Д. Векторное управление двигателем // Инженерные решения [Электронный ресурс]. URL: http://engineering-solutions.ru/motorcontrol/vector.

Синхронный двигатель с постоянными магнитами // Инженерные решения [Электронный ресурс]. URL: http://engineering-solutions.ru/ motorcontrol/pmsm.

Сравнительный анализ векторного управления и прямого управления моментом синхронного электродвигателя с постоянными магнитами / А. Рефки, А.С. Каракулов, Ю.Н. Дементьев, С.Н. Кладиев // Известия Томского политехнического университета. 2011. Т. 319, № 4. С. 93–99.

Paulus D., Stamper J.-F., Kennel R. Sensorless control of synchronous machines based on direct estima-tion of the speed and position in polar coordinates of the stator current // IEEE Transaction on Power Electronics. 2013. No. 28 (5). P. 2503–2513. DOI: 10.1109/TPEL.2012.2211384

Воронин С.Г., Курносов Д.А., Кульмухаметова А.С. Векторное управление синхронными двигате-лями на постоянных магнитах // Электротехника. 2013. № 84 (10). С. 581–585.

Kurnosov D., Voronin S. Analysis of the phase control of synchronous electric motor with permanent magnets // 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM); 2017. P. 1–4. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076309

Voronin S.G., Sogrin A.I., Kurnosov D.A., Klinachev N.V., Kuleva N.I. Digital models for describing work-ing processes and valve drive characteristics // Proceedings – 2018 global smart industry conference, GLOSIC 2018; 2018. P. 351–356.