Printer Friendly

Application and perspectives of multiphase induction motors/Daugiafaziu varikliu naudojimo sritys ir perspektyvos.

Ivadas

Daugiafazes reguliuojamo greicio pavaros pradetos tirti 1960 m., kai kintamosios sroves pavaros buvo maitinamos naudojant zemojo daznio inverterius (Levi 2008). Pastebeta, kad zemasis daznis sukelia dideles momento pulsacijas, todel ir prieita prie isvados, kad norint isspresti sia problema geriausia yra didinti masinos faziu skaiciu. Tolesne daugiafaziu pavaru pletra leme ir kiti ju privalumai: atsparumas gedimams ir didesnis daugiafaziu varikliu momentas, lyginant su trifaziais varikliais, esant mazesnei fazinei srovei. Pastarasis privalumas ir siuo metu is esmes lemia daugiafaziu varikliu naudojima pramoneje.

Nuolatines sroves daugiafaziu (zingsniniu) varikliu pletra paskatino skaiciavimo masinu atsiradimas. Pradejus naudoti daugiafazius variklius skaiciavimo irenginiuose buvo pasiektas didesnis irenginiu valdymo tikslumas.

Vis dazniau naudojant daugiafazius variklius pavarose pastebeta ir daugiau ju privalumu. 1990 m. ypac suaktyvejo daugiafaziu varikliu tyrimas pradejus juos naudoti laivuose. Tyrimais nustatyta, kad daugiafaziu varikliu yra mazesni statoriaus nuostoliai, mazesnes rotoriaus sroviu harmonikos, mazesnes momento pulsacijos, daugiafazis variklis gali dirbti dingus statoriaus fazei (Gregor et al. 2008). Pastebeti privalumai paskatino juos naudoti ne tik laivuose, bet ir elektrinese (1 pav.), hibridinese elektrinese transporto priemonese, orlaiviu koncepciniuose modeliuose, lokomotyvuose, vandens aparatuose, erdvelaiviuose ir dideles galios irenginiuose (Miranda et al. 2009; Rata et al. 2007).

[FIGURE 1 OMITTED]

Sesiafazio asinchroninio variklio dinaminis modelis

Akivaizdu, kad sesiu faziu asinchroninis variklis statoriuje turi sesias fazines apvijas. Rotoriuje kai kurie tyrejai naudoja tris apvijas (Munoz-Garcia, Lipo 1998; Singh et al. 2005; Ojo, Davidson 1999), kiti--sesias (Bojoi et al. 2003).

Siame darbe modeliuojamas variklis, kuris statoriuje turi sesias fazines apvijas, o rotoriuje--tris (2 pav.).

Sesiafazio asinchroninio variklio modeliui sudaryti daromos prielaidos:

--oro tarpas yra pastovus,

--neatsizvelgiama i magnetini isotinima,

--neatsizvelgiama i serdies nuostolius,

--itampos ir sroves kinta sinuso desniu.

[FIGURE 2 OMITTED]

Sesiafazio ir triju faziu asinchroniniu varikliu analizei ir valdymui atliekama dq transformacija. Sesiafazis variklis modeliuojamas naudojant sinchroniskai besisukancioje koordinaciu sistemoje uzrasytas tokiu itampu lygtis:

[MATHEMATICAL EXPRESSION NOT REPRODUCIBLE IN ASCII] (1)

cia [[PSI].sub.qs1], [[PSI].sub.qs2]--statoriaus susietuju srautu projekcijos i q asi; [[PSI].sub.ds1], [[PSI].sub.ds2]--statoriaus susietuju srautu projekcijos i d asi; [[PSI].sub.qr1], [[PSI].sub.qr2]--rotoriaus susietuju srautu projekcijos i q ir d sis; [i.sub.qs1], [i.sub.qs2]--statoriaus sroviu projekcijos i q asi; [i.sub.ds1], [i.sub.ds2]--statoriaus sroviu projekcijos i d asi; [i.sub.qx], [i.sub.dr]--rotoriaus sroviu projekcijos i q ir d asis; s--La plaso operatorius, [omega]--vienos poliu poros sinchroninis va riklio greitis, lygus sukamojo magnetinio lauko greiciui; [r.sub.s]--statoriaus varza; [u.sub.dsl], [u.sub.ds2], [u.sub.qs1], [u.sub.qs1], ir [u.sub.dr], [u.sub.dr]--statoriaus ir rotoriaus apviju itampos; [omega]r--rotoriaus greitis.

Susietuju srautu israiskos pateiktos (Kundrotas et al. 2011). Elektromagnetiniam momentui apskaiciuoti taikoma tokia israiska:

[MATHEMATICAL EXPRESSION NOT REPRODUCIBLE IN ASCII] (2)

cia [L.sub.m]--oro tarpo induktyvumas; [L.sub.lr]--savasis rotoriaus apviju induktyvumas; P--poliu poru skaicius.

Pavaros judesio lygtis:

d[[omega].sub.r]/dt = 1/[J.sub.r]([T.sub.e]--[T.sub.L]), (3)

cia [T.sub.L]--apkrovos momentas; [J.sub.r]--pavaros inercijos momentas.

(1)-(3) lygtys uzrasomos matricine forma (4):

A * F = (4)

cia matrica A:

[MATHEMATICAL EXPRESSION NOT REPRODUCIBLE IN ASCII] (5)

jos nariai:

[alpha]11 = [alpha]23 = [alpha]32 = [alpha]44 = [L.sub.ls] + [L.sub.lm] + [L.sub.m],

[alpha]12 = [alpha]24 = [alpha]31 = [alpha]43 = [L.sub.lm] + [L.sub.m],

[alpha]15 = [alpha]26 = [alpha]35 = [alpha]46 = [alpha]51 = [alpha]52 = [alpha]63 = [alpha]73 = [alpha]74 = [L.sub.m],

[alpha]55 = [alpha]66 = [alpha]76 = [L.sub.lr] + [L.sub.m], [[alpha].sub.77] = [J.sub.r].

Matrica F uzrasoma:

[MATHEMATICAL EXPRESSION NOT REPRODUCIBLE IN ASCII] (6)

cia

[MATHEMATICAL EXPRESSION NOT REPRODUCIBLE IN ASCII]

Kintamuju matrica uzrasoma:

[MATHEMATICAL EXPRESSION NOT REPRODUCIBLE IN ASCII] (7)

Pagal (4) israiska sudaromas MATLAB modelis. Lygtys sprendziamos Dormand-Prince metodu (ode45).

Modeliavimo rezultatai

Modeliuojamo asinchroninio variklio parametrai pateikti lenteleje.

Lentele. Asinchroninio variklio parametrai

3 pav. pateikta sesiafazio asinchroninio variklio greicio laikine charakteristika, o 4 pav.--sesiafazio asinchroninio variklio momento laikine charakteristika. Greicio pereinamasis vyksmas trunka 0,49 s. Apkrauto variklio laiko momentu 0,8 t = s greitis sumazeja 0,8 %.

5-7 pav. pateikiami statoriaus A, B ir C faziu sroviu pereinamieji vyksmai esant 40 N*m apkrovai. Fazines sroves del apkrovos padideja 17%.

[FIGURE 3 OMITTED]

[FIGURE 4 OMITTED]

[FIGURE 5 OMITTED]

[FIGURE 6 OMITTED]

[FIGURE 7 OMITTED]

Isvados

1. Isnagrinetos daugiafaziu varikliu naudojimo sritys ir privalumai, leidziantys juos naudoti elektros pavarose.

2. Sudarytas sesiafazio asinchronio variklio matematinis ir kompiuterinis modeliai, leidziantys tirti jo dinamines charakteristikas.

3. Gautos paleidimo momento, greicio ir sroves pereinamuju vyksmu charakteristikos.

4. Greicio pereinamasis vyksmas trunka 0,49 s. Apkrauto variklio laiko momentu 0,8 t = s greitis sumazeja 0,8 %.

5. Apkrovus varikli 40 N*m statine apkrova srove padideja 17 %.

Literatura

Bojoi, R.; Lazzari, M.; Profumo, F.; Tenconi, A. 2003. Digital field--oriented control for dual three-phase induction motor drives, Journal of Industry Applications 39(3): 752-760. http://dx.doi.org/10.1109/TIA.2003.811790

Gregor, R.; Barrero, F.; Duran, M. J.; Arahal, M. R.; Toral, S. 2008. Model Based Predictive Current Control of an Asynchronous Six--Phase Motor Drive [cited 15 April 2011]. Available from Internet: http://www.icrepq.com/icrepq-08/230-gregor.pdf

Kundrotas, B.; Lisauskas, S.; Rinkeviciene, R.; Smilgevicius, A. 2011. Investigation in to six--phase induction drive dynamic characteristics, in the 6th International Conference on "Electrical and Control Technologies ECT-2011", Kaunas, Lithuania, 2011. Kaunas: Technologija, 218-221.

Levi, E. 2008. Multiphase electric machines for variable--speed applications, Journal of Industrial Electronics 55(5): 1893-1909. http://dx.doi.org/10.1109/TIE.2008.918488

Miranda, R. S.; Jacobina, C. B.; Lima, A. M. N. 2009. Modeling and analysis of six-phase induction machine under fault condition, Journal of Power Electronics 9(1): 824-829.

Munoz-Garcia, A.; Lipo, T. A. 1998. Dual stator winding induction machine drive, Journal of Industry Applications 33(1): 601-608.

Rata, I.; Todos, P.; Nuca, I. 2007. A review of multiphase electric machines, Journal of Electromechanical and Power Systems 6(1): 154-159.

Ojo, O.; Davidson, I. E. 1999. PWM-VSI inverter assisted stand--alone dual stator winding induction generator, Journal of Industry Applications 34(3): 1573-1580.

Singh, G. K.; Nam, K.; Lim, S. K. 2005. Simple indirect field--oriented control scheme for multiphase induction machine, Journal of Industrial Electronics 52(4): 1177-1184. http://dx.doi.org/10.1109/TIE.2005.851593

doi:10.3846/mla.2012.15

Benas kundrotas

Vilniaus Gedimino technikos universitetas

El. pastas benas.kundrotas@vgtu.lt
Lentele. Asinchroninio variklio parametrai

Table. Parameters of the induction motor

[R.sub.s],    [R'.sub.r],   [L.sub.ls],   [L'.sub.lr],     [L.sub.m],
[OMEGA]       [OMEGA]       mH            mH               H

3,55          1,04          5,2           9,3              0,3

[L.sub.lm],                 omega,        [J.sub.r],
H             U,V           rad/s         kg x [m.sup.2]   P

0,035         220           314           0,07             1
COPYRIGHT 2012 Vilnius Gediminas Technical University
No portion of this article can be reproduced without the express written permission from the copyright holder.
Copyright 2012 Gale, Cengage Learning. All rights reserved.

Article Details
Printer friendly Cite/link Email Feedback
Author:Kundrotas, Benas
Publication:Science - Future of Lithuania
Article Type:Report
Geographic Code:4EXLT
Date:Feb 1, 2012
Words:1125
Previous Article:High magnetic field generator of sub-microsecond duration/Mikrosekundines trukmes magnetiniu impulsu generatorius.
Next Article:Synthesis of multiconductor microstrip lines operating in normal modes/Daugialaides mikrojuostelines linijos, veikianncios normaliuju bangu rezimu...
Topics:

Terms of use | Privacy policy | Copyright © 2021 Farlex, Inc. | Feedback | For webmasters |