Теоретическое обоснование возможности снижения вибраций электромагнитного происхождения в пятифазной машине переменного тока по сравнению с трехфазной машиной

Электротехника

Электротехнические комплексы и системы

2018. Т. 25. № 4. С. 229-239.

Авторы

Терешкин В. М.

Уфимский государственный авиационный технический университет, УГАТУ, ул. К. Маркса, 12, Уфа, 450008, Республика Башкортостан, Россия

e-mail: tvm53@mail.ru

Аннотация

Многофазные электрические двигатели могут стать альтернативой 3-фазным машинам в областях, где требуется стабильная скорость вращения в пределах одного оборота вала, а также и в других областях, требующих наличия высоконадёжных электроприводов с низким уровнем шума и вибрации (например, при создании специальных вентиляционных систем и комплексов, в тяговом электроприводе различного функционального назначения (электромобиль, электровоз, гибридная силовая установка, водный транспорт и т.д.)). В работе установлено, что 3-я и 7-я временные гармоники фазных токов симметричной 5-фазной обмотки не формируют вращающееся магнитное поле (прямого и обратного следования). 9-я временная гармоника фазных токов симметричной 5-фазной обмотки является гармоникой обратного следования, а 11-я гармоника это гармоника прямого следования. Они формируют вращающиеся поля и могут быть причиной вибрации. 5-я временная гармоника тока отсутствует в гармоническом спектре фазных токов симметричной 5-фазной обмотки, а следовательно, не формирует соответствующую пространственно-временную составляющую. С использованием векторного метода анализа было подтверждено, что в симметричной 3-фазной обмотке 7-я временная гармоника является гармоникой прямого следования, а 5-я и 11-я гармониками обратного следования. Эти гармоники формируют результирующие пространственно-временные векторы токов (результирующее поле) и могут быть причиной вибраций электромагнитного происхождения. 3-я и кратные трем временные гармоники фазных токов в 3-фазной симметричной обмотке отсутствуют.

Ключевые слова

5-фазная обмотка двигателя, 3-фазная обмотка двигателя, результирующие векторы гармоник фазных токов 5-фазной обмотки, результирующие векторы гармоник фазных токов 3-фазной обмотки, тормозящее поле результирующих векторов гармоник фазных токов 5-фазной обмотки

Библиографический список

  1. Chan C.C. The State of the Art of Electric, Hybrid and Fuel Cell Vehicles // Proceedings of the IEEE. 2007. Vol. 95. No. 4, pp. 704-718. DOI: 10.1109/JPROC.2007.892489

  2. Chan C.C., Bouscayrol A. and Chen K. Electric, Hybrid, and Fuel-Cell Vehicles: Architectures and Modeling // IEEE Transact Vehicular Technol. 2010. Vol. 59. No. 2, pp. 589-598. DOI: 10.1109/TVT.2009.2033605

  3. Global EV Outlook: Understanding the Electric Vehicle Landscape to 2020 // Electric Vehicle Initiative, International Energy Agency. 2013, 41 p.

  4. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 (Гранит) с асинхронными тяговыми электродвигателями. URL: https://www.twirpx.com/file/502379/

  5. Levi E., Bojoi R., Profumo F., Toliyat H.A. and Williamson S. Multiphase induction motor drives – a technology status review // Institution of Engineering and Technology Electric Power Applic. 2007. Vol. 1. No. 4, pp. 489-516. DOI: 10.1049/iet-epa:20060342

  6. Dwari S. and Parsa L. Fault-Tolerant Control of Five-Phase Permanent-Magnet Motors With Trapezoidal Back EMF // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2011. Vol. 58. No. 2, pp. 476-485. DOI: 10.1109/TIE.2010.2045322

  7. Williamson S. and Smith S. Pulsating torque and losses in multiphase induction machines // IEEE Transactions on Industry Applications. 2003. Vol. 39. No. 4, pp. 986-993. DOI: 10.1109/TIA.2003.813722

  8. Голубев А.Н., Игнатенко C.B. Влияние числа фаз статорной обмотки асинхронного двигателя на его виброшумовые характеристики // Электротехника. 2000. № 6. С. 28-31.

  9. Бабаев М.Б., Голубев А.Н., Игнатенко C.B. Влияние числа фаз на пульсации момента и виброшумовые характеристики АД // 2-я международная конференция по электромеханике и электротехнологиям: Тезисы докладов (Крым, 1-5 окт. 1996). М.: Изд. Дом МЭИ, Ч. 2. С. 150-152.

  10. Рудаков В.В., Козярук А.Е. Системы управления электроприводов. Прямое управление моментом в электроприводе переменного тока: Учебное пособие. – СПб.: СПГГИ(НИУ), 2007. – 75 с.

  11. Козярук А.Е. Прямое управление моментом в электроприводе переменного тока машин и механизмов горного производства: Учебное пособие. – СПб.: СПГГИ, 2008. – 98 с.

  12. Усольцев A.A. Современный асинхронный электропривод оптико-механических комплексов. – СПб.: СПб НИУ ИТМО, 2011. – 164 c.

  13. Xue V. Center-Aligned SVPWM Realization for 3 – Phase 3 – Level Inverter // Application Report SPRABS6 October 2012, 18 p. URI: http://www.ti.com/lit/an/sprabs6/sprabs6.pdf

  14. Ле Д.Т., Аверин С.В. Формирование векторной широтно-импульсной модуляции с исключением сквозных токов в трехфазном мостовом инверторе // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т.23. № 4. С. 155-163.

  15. Ле Д.Т., Аверин С.В. Оптимизация алгоритмов коммутации в инверторах с векторной ШИМ // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т.23. № 3. С. 155-164.

  16. Привод переменного тока среднего напряжения ACS 5000, 1,5-21 МВт, 6,0-6,9 кВ. Технический каталог. URI: http://sae-kip.com.ua/wp-content/uploads/2013/09/ACS5000-1.pdf

  17. Терешкин В.М., Гришин Д.А. Исследование алгоритмов работы пятифазного преобразователя в режиме векторной широтно-импульсной модуляции // Электротехника. 2017. № 2. С. 46-51.

  18. Терешкин В.М., Гришин Д.А., Макулов И.А. Сравнительный анализ эффективности трехфазной и пятифазной вентильных синхронных машин // Электротехника. 2018. № 5. С. 60-67.

  19. Терешкин В.М., Гришин Д.А., Терешкин В.В. Исследование алгоритмов работы четырехфазной электромеханической системы // Электротехнические комплексы и системы: Материалы международной научно-практической конференции. – Уфа: УГА-ТУ, 2016. С. 49-55. URL: http://e-library.ufa-rb.ru/dl/lib_net_r/Tereshkin_Issledovanie_algoritmov_2016.pdf

  20. Терешкин В.М., Гришин Д.А., Макулов И.А. Перспективы применения многофазных машин переменного тока // Электроника и электрооборудование транспорта. 2017. № 1. С. 19-26.

  21. Терешкин В.М., Гришин Д.А., Макулов И.А. Трехключевой режим коммутации пятифазного преобразователя. Обобщенный вектор напряжения пятифазной системы при трехключевой коммутации // Электроника и электрооборудование транспорта. 2018. № 4. С. 9-16.

  22. Терешкин В.М.Определение гармонического состава результирующего тока 4-фазной симметричной обмотки электрической машины // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 3. С. 212-219.

  23. Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для студентов втузов. – Л.: Энергия, 1974. – 840 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2019