Брянск, Брянская область, Россия
Брянск, Брянская область, Россия
Цель: Целью работы является сравнительная оценка динамических процессов в электроприводах с системой векторного управления синхронными двигателями с постоянными магнитами и различными методами модуляции напряжения статора. Для достижения этой цели приведено математическое описание синхронного двигателя во вращающейся системе координат dq, разработана математическая модель системы векторного управления. В модели системы векторного управления учтена развязка контуров регулирования тока статора, предложены два варианта формирования задания на ток по оси d, обеспечивающего эффективность процессов преобразования энергии при частотах вращения ниже номинального значения, в зависимости от конструкции ротора двигателя. Приведены алгоритмы скалярной широтно-импульсной и пространственно-векторной модуляции напряжения статора двигателя для преобразователя частоты с двухуровневым автономным инвертором напряжения. Методы: При разработке математических моделей и алгоритмов использованы методы теории электропривода и теории автоматического управления. Разработанные математические модели и алгоритмы реализованы в программном комплексе Matlab Simulink. Результаты: Приведены результаты моделирования динамических процессов в электроприводах (механические характеристики, токи статора, коэффициент гармонических искажений тока статора), которые показали работоспособность разработанных моделей и алгоритмов. Практическая значимость: Выбор типа модуляции не оказывает влияния на механические характеристики электропривода, но влияет на гармонический состав тока статора. Наибольший эффект от применения алгоритмов пространственно-векторной модуляции проявляется при пониженных значениях частоты тока статора и частичных нагрузках на валу ротора.
Cинхронные двигатели, постоянные магниты, модуляция, коэффициент гармонических искажений, векторное управление, математическое моделирование
1. Колпахчьян П. Г. Особенности управления синхронными тяговыми двигателями с постоянными магнитами на роторе на электроподвижном составе / П. Г. Колпахчьян, М. С. Подберезная, А. Р. Шайхиев // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2018. - № 2(70). - С. 132-137.
2. Бурков А. Т. Системы управления тяговым приводом современных локомотивов / А. Т. Бурков, О. С. Валинский, А. М. Евстафьев и др. // Электротехника. - 2019. - № 10. - С. 33-36.
3. Космодамианский А. С. Система управления тягового электропривода с контролем температуры теплонагруженных элементов / А. С. Космодамианский, Л. М. Клячко, В. И. Воробьев и др. // Электротехника. - 2014. - № 8. - С. 38-43.
4. Quan H. Study of a novel over-modulation technique based on space-vector PWM / H. Quan, Z. Gang, C. Jie et al. // IEEE Computer Distributed Control and Intelligent Environmental Monitoring (CDCIEM). - 2011. - Pp. 295-298. - DOI:https://doi.org/10.1109/CDCIEM.2011.187.
5. Leedy A. W. Harmonic analysis of a space vector PWM inverter using the method of multiple pulses / A. W. Leedy, R. M. Nelms // IEEE Transactions on Industrial Electronics, July 2006. - Vol. 4. - Pp. 1182-1187. - DOI:https://doi.org/10.1109/ISIE.2006.295805.
6. Kumar K. V. Simulation and comparison of SPWM and SVPWM control for three phase inverter / K. V. Kumar, P. A. Michael, J. P. John et al. // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, July 2010. - Vol. 5. - Iss. 7. - Pp. 61-74.
7. Sabarad J. Comparative analysis of SVPWM and SPWM techniques for multilevel inverter / J. Sabarad, G. H. Kulkami // International Conference on Power and Advanced Control Engineering (ICPACE). - 2015. - DOI:https://doi.org/10.1109/ICPACE.2015.7274949.
8. Чуприна Н. В. Моделирование системы векторного управления тяговым синхронным двигателем с постоянными магнитами / Н. В. Чуприна, А. А. Пугачев // Электротехнические системы и комплексы. - 2022. - № 2(55). - С. 10-17. - DOI:https://doi.org/10.18503/2311-8318-2022-2(55)-10-17.
9. Dutta C. Comparison between conventional and loss d-q model of PMSM / C. Dutta, S. M. Tripathi // International Conference on Emerging Trends in Electrical Electronics & Sustainable Energy Systems (ICETEESES), Sultanpur, India. - 2016. - Pp. 256-260. - DOI:https://doi.org/10.1109/ICETEESES.2016.7581370.
10. Chen X. A High-Fidelity and Computationally Efficient Model for Interior Permanent-Magnet Machines Considering the Magnetic Saturation, Spatial Harmonics, and Iron Loss Effect / X. Chen, J. Wang, B. Sen et al. // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2015. - Vol. 62. - Iss. 7. - Pp. 4044-4055. - DOI:https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2388200.
11. Анучин А. С. Системы управления электроприводов / А. С. Анучин. - М.: Издательский дом МЭИ, 2015. - 373 с.
