Моделирование режимов тягового вентильно-индукторного электропривода троллейбуса

  • Виктор Николаевич Антипов
  • Андрей Дмитриевич Грозов
  • Анна Владимировна Иванова
DOI: https://doi.org/10.24160/0013-5380-2022-2-47-55
Ключевые слова: вентильно-индукторный двигатель, компьютерное моделирование, проектирование, общественный транспорт

Аннотация

Рассматриваются результаты разработки и моделирования вентильно-индукторного двигателя для тягового привода троллейбуса. Проект основан на принципах блочно-модульного проектирования двигателя, а прототипом является асинхронный двигатель ТАД-3 мощностью 180 кВт, которым в настоящее время оснащаются троллейбусы. Параметры вентильно-индукторного двигателя получены на основе численного расчета магнитного поля по программе ELCUT и встроены в MATLAB/Simulink-модель двигателя, созданную для отношения 12/8 полюсов статора к зубцам ротора. Моделирование дает возможность совершенствовать процедуру проектирования, рационально выбирать параметры регулирования и получать динамику изменения основных параметров двигателя в различных режимах. Исследованы зависимости действующего значения фазного тока и среднего вращающего момента от параметров регулирования, а также изменение частоты вращения двигателя троллейбуса в режиме постоянной мощности. Предложенный вариант вентильно-индукторного двигателя обеспечивает все режимы работы по стандартной диаграмме движения троллейбуса с асинхронным тяговым двигателем ТАД-3. При использовании реактивного регулируемого привода на городском транспорте достигается экономия активных материалов до 30 %, используются лишь недефицитные и недорогие материалы, производство двигателя отличается высокой технологичностью и низкой трудоемкостью (простая конфигурация магнитной системы, отсутствие коллектора, беличьей клетки, постоянных магнитов, машинная намотка катушек).

Биографии авторов

Виктор Николаевич Антипов

доктор техн. наук, ведущий научный сотрудник Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова РАН (ИХС РАН), Санкт-Петербург, Россия.

Андрей Дмитриевич Грозов

научный сотрудник ИХС РАН, Санкт-Петербург, Россия.

Анна Владимировна Иванова

кандидат техн. наук, старший научный сотрудник ИХС РАН, Санкт-Петербург, Россия.

Литература

1. Lawrenson P.J., et al. Variable-Speed Switched Reluctance Motors. – IEEE Proc. B Power Applications, 1980, vol. 127, No. 4, pp. 253–265.
2. Miller T.J.E. Switched Reluctance Motors and Their Control. London: Magna Physics Publishing and Oxford University Press, 1993, 200 p.
3. Krishnan R. Switched Reluctance Motor Drives. Boca Raton: CRC Press, 2001, 432 p., DOI: https://doi.org/10.1201/9781420041644.
4. Кузнецов В.А., Кузьмичев В.А. Вентильно-индукторные двигатели. М.: Изд-во МЭИ, 2003, 71 с.
5. Miller T.J.E. Optimal Design of switched reluctance motors. – IEEE Trans. on Industrial Electronics, 2002, vol. 49, No. 1, pp. 15–27.
6. Птах Г.К. Вентильно-индукторный реактивный электропривод средней и большой мощности: зарубежный и отечественный опыт. – Электротехника: сетевой электронный научный журнал, 2015, т. 2, № 3, с. 23–33.
7. Антипов В.Н., Грозов А.Д., Иванова А.В. Исследование характеристик базовых вентильно-индукторных электродвигателей тягового привода городского электротранспорта. – Электричество, 2016, № 10, с. 45–52.
8. Rahman K. M. et al. Advantages of Switched Reluctance Motor Applications to EV and HEV: Design and Control Issues. – IEEE Trans. on Industry Applications, 2000, vol. 36 (1), pp. 111–121.
9. Kiyota K., Chiba A. Design of Switched Reluctance Motor Competitive to 60-kW IPMSM in Third-Generation Hybrid Electric Vehicle. – IEEE Trans. Industry Appl., 2012, vol. 48, No. 6, pp. 2303–2309.
10. Takeno M., et al. Test Results and Torque Improvement of the 50-kW Switched Reluctance Motor Designed for Hybrid Electric Vehicles. – IEEE Trans. on Industry Appl., 2012, vol. 48 (4), pp. 1327–1334.
11. Andrada P., et al. Switched Reluctance Motor Controller for Light Electric Vehicles. – Proc. 2018 European Conf. on Power Electronics and Appl., 2018, pp. 1–9.
12. Soares F., Costa Blanco P.J. Simulation of a 6/4 Switched Reluctance Motor Based on Matlab/Simulink Environment. – IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems, 2001, vol. 37, No. 3, pp. 989–1009.
13. Chancharoensook P., Rahman M.F. Dynamic Modelling of a Four-Phase 8/6 Switched Reluctance Motor Using Current and Torque Look-up Tables. – IEEE Annual Conf. of the Industrial Electronics Society, 2002, vol. 1, pp. 491–496.
14. Matveev A., et al. Two Approaches for Modeling of Switched Reluctance Drives. – Proc. 2003 European Conf. on Power Electronics and Appl., 2003, 10 p.
15. Антипов В.Н., Грозов А.Д., Иванова А.В. Исследование моделей вентильно-индукторного двигателя. – Электричество, 2018, № 6, с. 60–65.
---
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ, проект № 20-08-00386.
#
1. Lawrenson P.J., et al. Variable-speed switched reluctance motors. – IEEE Proc. B Power Applications, 1980, vol. 127, No. 4,
pp. 253–265.
2. Miller T.J.E. Switched reluctance motors and their control. London: Magna Physics Publishing and Oxford University Press, 1993, 200 p.
3. Krishnan R. Switched Reluctance Motor Drives. Boca Raton: CRC Press, 2001, 432 p., DOI: https://doi.org/10.1201/9781420041644.
4. Кuznetsov V.А., Кuz’michyov V.А. Ventil'no-induktornye dvigateli (Valve-Inductor Motors). М.: Izd-vo MEI, 2003, 71 p.
5. Miller T.J.E. Optimal Design of switched reluctance motors. – IEEE Trans. on Industrial Electronics, 2002, vol. 49, No. 1, pp. 15–27.
6. Ptah G.К. Elektrotekhnika: setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal – in Russ. (Russian Internet Journal of Electrical Engeneering), 2015, vol. 2, No. 3, pp. 23–33.
7. Antipov V.N., Grozov A.D., Ivanova A.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2016, No. 10, pp. 45–52.
8. Rahman K. M. et al. Advantages of switched reluctance motor applications to EV and HEV: design and control issues. – IEEE Trans. on Industry Applications, 2000, vol. 36 (1), pp. 111–121.
9. Kiyota K., Chiba A. Design of switched reluctance motor competitive to 60-kW IPMSM in third-generation hybrid electric vehicle. – IEEE Trans. Industry Appl., 2012, vol. 48, No. 6, pp. 2303–2309.
10. Takeno M., et al. Test Results and Torque Improvement of the 50-kW Switched Reluctance Motor Designed for Hybrid Electric Vehicles. – IEEE Trans. on Industry Appl., 2012, vol. 48 (4), pp. 1327–1334.
11. Andrada P., et al. Switched Reluctance Motor Controller for Light Electric Vehicles. – Proc. 2018 European Conf. on Power Electronics and Appl., 2018, pp. 1–9.
12. Soares F., Costa Blanco P.J. Simulation of a 6/4 Switched Reluctance Motor Based on Matlab/Simulink Environment. – IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems, 2001, vol. 37, No. 3, pp. 989–1009.
13. Chancharoensook P., Rahman M.F. Dynamic Modelling of a Four-Phase 8/6 Switched Reluctance Motor Using Current and Torque Look-up Tables. – IEEE Annual Conf. of the Industrial Electronics Society, 2002, vol. 1, pp. 491–496.
14. Matveev A., et al. Two Approaches for Modeling of Switched Reluctance Drives. – Proc. 2003 European Conf. on Power Electronics and Appl., 2003, 10 p.
15. Antipov V.N., Grozov A.D., Ivanova A.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2018, No. 6, pp. 60–65.
---
The work was carried out with the financial support of the RFBR Grant, Project No. 20-08-00386.
Опубликован
2021-01-19
Выпуск
№ 2 (2022): Выпуск № 2
Раздел
Статьи