Формирование и аналитическое описание базовых векторов двухфазного вентильного двигателя с двухсекционной фазной обмоткой
Ключевые слова:
двухфазный вентильный двигатель, трёхфазный двигатель, секции фазной обмотки, схема замещения, схемы соединения секций, обозначения секционных параметров, способы задействования фаз двигателя, секционный вектор, фазный вектор, базовый вектор, наборы базовых векторов, аналитическое описание множеств базовых векторов
Аннотация
Представлен новый подход к рассмотрению физических процессов в вентильных двигателях с двухсекционными фазными обмотками, при котором секция принята за элементарную расчётную единицу. Предложена система обозначений секций и фаз, расширяемая на произвольное число фаз в двигателе и секций в фазе. Определены возможные состояния фаз и секций, характеризующие участие каждой из них в создании электромагнитного момента. Для двухфазного вентильного двигателя определены возможные схемы соединения секций, соответствующие им способы задействования фаз и наборы базовых векторов магнитной индукции якоря. Выполнено аналитическое описание базовых векторов в виде множеств, элементы которых содержат информацию об амплитуде и фазовом сдвиге. Проведено сравнение наборов базовых векторов в двухфазном двигателе с двухсекционной фазной обмоткой и трёхфазном двигателе с односекционной фазной обмоткой, который получил в настоящее время наибольшее распространение. Полученное описание наборов базовых векторов может служить основой для аналитического представления цифрового устройства управления двухфазным вентильным двигателем, а также фундаментом для реализации способов управления на основе векторной широтно-импульсной модуляции.
Литература
1. Телевизионная аппаратура документирования ТАД-1М. Сайт ОАО Машиноаппарат [Электрон. ресурс], URL: http://mashap.maverick.ru/MenuVert/TAD.html (дата обращения 02.06.2021).
2. Оптико-локационная станция ОЛС-УЭ. Сайт ОАО Машиноаппарат [Электрон. ресурс], URL: http://mashap.maverick.ru/MenuVert/OLS.html (дата обращения 02.06.2021).
3. Daud A-.K.K. Two Phase Brushless D.C. Motor For Artificial Heart Applications. – International Journal of Biology and Biometrical Engineering, 2009, vol. 3, iss. 2, pp. 11–18.
4. Ефромеев А.Г. Микропроцессорная система управления исполнительным двигателем с вращающимся статором. – Труды МАИ, 2012, № 62, с. 3.
5. Habibabadi R.A., Nekoubin A. Analysis and simulation of single-phase and two-phase axial flux brushless dc motor. – WSEAS Transactions on Power Systems, 2013, vol. 8, iss. 1, pp. 1–11.
6. Young J.S., et al. Characteristic Analysis of Independent 6 phase BLDC Motor. – Journal of the Korean Society of Marine Engineering, 2009, 33, pp. 939–945, DOI:10.5916/jkosme.2009.33.6.939.
7. Laxminarayana G., Pradeep K. Comparative Analysis of 3-, 5- and 7-Level Inverter Using Space Vector PWM. – International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, vol. 2, iss. 7, pp. 3233–3241.
8. George K., Gopinathan S., Shinoy K.S. A Comparison of Three Phase and Five Phase BLDC Motor. – International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, vol. 2, special iss. 1, pp. 479–486.
9. Boztas G., Yildirim M., Aydogmus O. Design and Analysis of Multi-Phase BLDC Motors for Electric Vehicles. – Engineering, Technology & Applied Science Research, 2018, vol. 8, No. 3, pp. 2646–2650, DOI:10.48084/etasr.1781.
10. Priyanka C.P., Sija Gopinathan. Modelling and Position Control of Five Phase Brushless DC Motor. – International Journal of Engineering Research & Technology, 2013, vol. 2, iss. 10, pp. 3749–3753.
11. Morteza Azadi, Ahmad Darabi. Speed Control of an Eleven-Phase Brushless DC Motor International Journal of Information and Electronics Engineering, 2013, vol. 3, No. 4, pp. 374–378, DOI: 10.7763/IJIEE.2013.V3.338.
12. Кривилёв А.В. Автоматизация формирования характеристик в задачах импульсного управления системой «усилитель мощности – исполнительный двигатель». I. Механические характеристики. – Известия РАН. Теория и системы управления, 2013, № 2, c. 92–104.
13. Кривилёв А.В. Автоматизация формирования характеристик в задачах импульсного управления системой «усилитель мощности – исполнительный двигатель». II. Энергетические характеристики – Известия РАН. Теория и системы управления, 2013, № 3, c. 133–142.
14. Улюшкин А.В., Трехонин И.В. Модернизация бесконтактного электродвигателя. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2019, № 2 (125), с. 148–155,
15. Lin H., Kwon B. New PWM technique for two-phase brushless DC motor drives. – J. Electr.Eng. Technol., 2013, 8(5), 1107–1115, DOI:10.5370/JEET.2013.8.5.1107.
16. Lin H., et al. Digital implementation of PWM techniques for two-phase eight-switch inverter fed brushless DC motor drives. – J. Electr. Eng. Technol, 2013, 8 (2), 295–303, DOI:10.5370/JEET.2013.8.2.295.
17. ОСТ 16 0.515.083-86. Электродвигатели бесконтактные моментные серии ДБМ. Технические условия. Двигатели с пазовым статором.
18. Krivilev A.V., et al. Sectional approach to researching of two-phase BLDC motor MIP. – IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 2019, 537:062093, DOI:10.1088/1757-899X/537/6/062093.
19. Кривилев А.В. Автоматизированный синтез управляющих булевых функций мехатронного модуля привода с трёхфазным вентильным двигателем. – Известия РАН. Теория и системы управления, 2010, № 2, с. 153–163.
20. Кривилев А.В., Ситникова А.В. Автоматизированный анализ управляющего слова мехатронного модуля привода с трёхфазным вентильным двигателем. – Известия РАН. Теория и системы управления, 2010, № 3, с. 5–13.
#
1. Televizionnaya apparatura dokumentirovaniya TAD-1M (Television equipment for documenting). JSC Mashinoapparat Site [Electron. Resource], URL: http://mashap.maverick.ru/MenuVert/TAD.html (Date of appeal 02.06.2021).
2. Optiko-lokatsionnaya stantsiya OLS-UE (Optic location station). JSC Mashinoapparat Site [Electron. Resource], URL: http://mashap.maverick.ru/MenuVert/OLS.html (Date of appeal 02.06.2021).
3. Daud A-.K.K. Two Phase Brushless D.C. Motor For Artificial Heart Applications. – International Journal of Biology and Biometrical Engineering, 2009, vol. 3, iss. 2, pp. 11–18.
4. Efromeev A.G. Trudy MAI – in Russ. (Proceedings of MAI), 2012, No. 62, pp. 3.
5. Habibabadi R.A., Nekoubin A. Analysis and simulation of single-phase and two-phase axial flux brushless dc motor. – WSEAS Transactions on Power Systems, 2013, vol. 8, iss. 1, pp. 1–11.
6. Young J.S., et al. Characteristic Analysis of Independent 6 phase BLDC Motor. – Journal of the Korean Society of Marine Engineering, 2009, 33, pp. 939–945, DOI:10.5916/jkosme.2009.33.6.939.
7. Laxminarayana G., Pradeep K. Comparative Analysis of 3-, 5- and 7-Level Inverter Using Space Vector PWM. – International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, vol. 2, iss. 7, pp. 3233–3241.
8. George K., Gopinathan S., Shinoy K.S. A Comparison of Three Phase and Five Phase BLDC Motor. – International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, vol. 2, special iss. 1, pp. 479–486.
9. Boztas G., Yildirim M., Aydogmus O. Design and Analysis of Multi-Phase BLDC Motors for Electric Vehicles. – Engineering, Technology & Applied Science Research, 2018, vol. 8, No. 3, pp. 2646–2650, DOI:10.48084/etasr.1781.
10. Priyanka C.P., Sija Gopinathan. Modelling and Position Control of Five Phase Brushless DC Motor. – International Journal of Engineering Research & Technology, 2013, vol. 2, iss. 10, pp. 3749–3753.
11. Morteza Azadi, Ahmad Darabi. Speed Control of an Eleven-Phase Brushless DC Motor International Journal of Information and Electronics Engineering, 2013, vol. 3, No. 4, pp. 374–378, DOI: 10.7763/IJIEE.2013.V3.338.
12. Krivilev A.V. Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Control Systems and Theory), 2013, No. 2, pp. 92–104.
13. Krivilev A.V. Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Control Systems and Theory), 2013, No. 3, pp. 133–142.
14. Ulyushkin A.V., Trekhonin I.V. Trudy NGTU im. R.E. Alek-seeva – in Russ. (Proceeding of Nizhny Novgorod State Technical University n. a. R. E. Alekseev), 2019, No. 2 (125), pp. 148–155,
15. Lin H., Kwon B. New PWM technique for two-phase brushless DC motor drives. – J. Electr.Eng. Technol., 2013, 8(5), 1107–1115, DOI:10.5370/JEET.2013.8.5.1107.
16. Lin H., et al. Digital implementation of PWM techniques for two-phase eight-switch inverter fed brushless DC motor drives. – J. Electr. Eng. Technol, 2013, 8 (2), 295–303, DOI:10.5370/JEET.2013.8.2.295.
17. OST V 16 0.515.083-86. Elektrodvigateli beskontaktnye momentnye serii DBM. Tekhnicheskie usloviya. Dvigateli s pazovym statorom. (Brushless torque electric motors of DBM series. Technical conditions. Cogged stator motors).
18. Krivilev A.V., et al. Sectional approach to researching of two-phase BLDC motor MIP. – IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 2019, 537:062093, DOI:10.1088/1757-899X/537/6/062093.
19. Krivilev A.V. Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Control Systems and Theory), 2010, No. 2, pp. 153–163.
20. Krivilev A.V., Sitnikova A.V. Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Control Systems and Theory), 2010, No. 3, pp. 5–13.
2. Оптико-локационная станция ОЛС-УЭ. Сайт ОАО Машиноаппарат [Электрон. ресурс], URL: http://mashap.maverick.ru/MenuVert/OLS.html (дата обращения 02.06.2021).
3. Daud A-.K.K. Two Phase Brushless D.C. Motor For Artificial Heart Applications. – International Journal of Biology and Biometrical Engineering, 2009, vol. 3, iss. 2, pp. 11–18.
4. Ефромеев А.Г. Микропроцессорная система управления исполнительным двигателем с вращающимся статором. – Труды МАИ, 2012, № 62, с. 3.
5. Habibabadi R.A., Nekoubin A. Analysis and simulation of single-phase and two-phase axial flux brushless dc motor. – WSEAS Transactions on Power Systems, 2013, vol. 8, iss. 1, pp. 1–11.
6. Young J.S., et al. Characteristic Analysis of Independent 6 phase BLDC Motor. – Journal of the Korean Society of Marine Engineering, 2009, 33, pp. 939–945, DOI:10.5916/jkosme.2009.33.6.939.
7. Laxminarayana G., Pradeep K. Comparative Analysis of 3-, 5- and 7-Level Inverter Using Space Vector PWM. – International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, vol. 2, iss. 7, pp. 3233–3241.
8. George K., Gopinathan S., Shinoy K.S. A Comparison of Three Phase and Five Phase BLDC Motor. – International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, vol. 2, special iss. 1, pp. 479–486.
9. Boztas G., Yildirim M., Aydogmus O. Design and Analysis of Multi-Phase BLDC Motors for Electric Vehicles. – Engineering, Technology & Applied Science Research, 2018, vol. 8, No. 3, pp. 2646–2650, DOI:10.48084/etasr.1781.
10. Priyanka C.P., Sija Gopinathan. Modelling and Position Control of Five Phase Brushless DC Motor. – International Journal of Engineering Research & Technology, 2013, vol. 2, iss. 10, pp. 3749–3753.
11. Morteza Azadi, Ahmad Darabi. Speed Control of an Eleven-Phase Brushless DC Motor International Journal of Information and Electronics Engineering, 2013, vol. 3, No. 4, pp. 374–378, DOI: 10.7763/IJIEE.2013.V3.338.
12. Кривилёв А.В. Автоматизация формирования характеристик в задачах импульсного управления системой «усилитель мощности – исполнительный двигатель». I. Механические характеристики. – Известия РАН. Теория и системы управления, 2013, № 2, c. 92–104.
13. Кривилёв А.В. Автоматизация формирования характеристик в задачах импульсного управления системой «усилитель мощности – исполнительный двигатель». II. Энергетические характеристики – Известия РАН. Теория и системы управления, 2013, № 3, c. 133–142.
14. Улюшкин А.В., Трехонин И.В. Модернизация бесконтактного электродвигателя. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2019, № 2 (125), с. 148–155,
15. Lin H., Kwon B. New PWM technique for two-phase brushless DC motor drives. – J. Electr.Eng. Technol., 2013, 8(5), 1107–1115, DOI:10.5370/JEET.2013.8.5.1107.
16. Lin H., et al. Digital implementation of PWM techniques for two-phase eight-switch inverter fed brushless DC motor drives. – J. Electr. Eng. Technol, 2013, 8 (2), 295–303, DOI:10.5370/JEET.2013.8.2.295.
17. ОСТ 16 0.515.083-86. Электродвигатели бесконтактные моментные серии ДБМ. Технические условия. Двигатели с пазовым статором.
18. Krivilev A.V., et al. Sectional approach to researching of two-phase BLDC motor MIP. – IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 2019, 537:062093, DOI:10.1088/1757-899X/537/6/062093.
19. Кривилев А.В. Автоматизированный синтез управляющих булевых функций мехатронного модуля привода с трёхфазным вентильным двигателем. – Известия РАН. Теория и системы управления, 2010, № 2, с. 153–163.
20. Кривилев А.В., Ситникова А.В. Автоматизированный анализ управляющего слова мехатронного модуля привода с трёхфазным вентильным двигателем. – Известия РАН. Теория и системы управления, 2010, № 3, с. 5–13.
#
1. Televizionnaya apparatura dokumentirovaniya TAD-1M (Television equipment for documenting). JSC Mashinoapparat Site [Electron. Resource], URL: http://mashap.maverick.ru/MenuVert/TAD.html (Date of appeal 02.06.2021).
2. Optiko-lokatsionnaya stantsiya OLS-UE (Optic location station). JSC Mashinoapparat Site [Electron. Resource], URL: http://mashap.maverick.ru/MenuVert/OLS.html (Date of appeal 02.06.2021).
3. Daud A-.K.K. Two Phase Brushless D.C. Motor For Artificial Heart Applications. – International Journal of Biology and Biometrical Engineering, 2009, vol. 3, iss. 2, pp. 11–18.
4. Efromeev A.G. Trudy MAI – in Russ. (Proceedings of MAI), 2012, No. 62, pp. 3.
5. Habibabadi R.A., Nekoubin A. Analysis and simulation of single-phase and two-phase axial flux brushless dc motor. – WSEAS Transactions on Power Systems, 2013, vol. 8, iss. 1, pp. 1–11.
6. Young J.S., et al. Characteristic Analysis of Independent 6 phase BLDC Motor. – Journal of the Korean Society of Marine Engineering, 2009, 33, pp. 939–945, DOI:10.5916/jkosme.2009.33.6.939.
7. Laxminarayana G., Pradeep K. Comparative Analysis of 3-, 5- and 7-Level Inverter Using Space Vector PWM. – International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, vol. 2, iss. 7, pp. 3233–3241.
8. George K., Gopinathan S., Shinoy K.S. A Comparison of Three Phase and Five Phase BLDC Motor. – International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, vol. 2, special iss. 1, pp. 479–486.
9. Boztas G., Yildirim M., Aydogmus O. Design and Analysis of Multi-Phase BLDC Motors for Electric Vehicles. – Engineering, Technology & Applied Science Research, 2018, vol. 8, No. 3, pp. 2646–2650, DOI:10.48084/etasr.1781.
10. Priyanka C.P., Sija Gopinathan. Modelling and Position Control of Five Phase Brushless DC Motor. – International Journal of Engineering Research & Technology, 2013, vol. 2, iss. 10, pp. 3749–3753.
11. Morteza Azadi, Ahmad Darabi. Speed Control of an Eleven-Phase Brushless DC Motor International Journal of Information and Electronics Engineering, 2013, vol. 3, No. 4, pp. 374–378, DOI: 10.7763/IJIEE.2013.V3.338.
12. Krivilev A.V. Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Control Systems and Theory), 2013, No. 2, pp. 92–104.
13. Krivilev A.V. Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Control Systems and Theory), 2013, No. 3, pp. 133–142.
14. Ulyushkin A.V., Trekhonin I.V. Trudy NGTU im. R.E. Alek-seeva – in Russ. (Proceeding of Nizhny Novgorod State Technical University n. a. R. E. Alekseev), 2019, No. 2 (125), pp. 148–155,
15. Lin H., Kwon B. New PWM technique for two-phase brushless DC motor drives. – J. Electr.Eng. Technol., 2013, 8(5), 1107–1115, DOI:10.5370/JEET.2013.8.5.1107.
16. Lin H., et al. Digital implementation of PWM techniques for two-phase eight-switch inverter fed brushless DC motor drives. – J. Electr. Eng. Technol, 2013, 8 (2), 295–303, DOI:10.5370/JEET.2013.8.2.295.
17. OST V 16 0.515.083-86. Elektrodvigateli beskontaktnye momentnye serii DBM. Tekhnicheskie usloviya. Dvigateli s pazovym statorom. (Brushless torque electric motors of DBM series. Technical conditions. Cogged stator motors).
18. Krivilev A.V., et al. Sectional approach to researching of two-phase BLDC motor MIP. – IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 2019, 537:062093, DOI:10.1088/1757-899X/537/6/062093.
19. Krivilev A.V. Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Control Systems and Theory), 2010, No. 2, pp. 153–163.
20. Krivilev A.V., Sitnikova A.V. Izvestiya RAN. Teoriya i sistemy upravleniya – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Control Systems and Theory), 2010, No. 3, pp. 5–13.
