Ключові слова
тяговий привід
синхронно-реактивний двигун з постійними магнітами
вищі гармоніки фазного струму двигуна
IGBT-транзистор
вплив вищих гармонік
Як цитувати
Анотація
У роботі аналізуються квазистаціонарні процеси в тягових електроприводах вагонів метрополітену з використанням математичних моделей синхронних реактивних двигунів з постійними магнітами. Ці моделі були адаптовані для моделювання в MATLAB SIMULINK відповідно до загальних методологій. Такий підхід спрощує процес моделювання за рахунок використання перевірених математичних уявлень напівпровідникових компонентів, доступних у вигляді стандартних бібліотечних блоків у середовищі моделювання. Розглядається розробка імітаційної моделі для визначення робочих параметрів тягового приводу вагонів метрополітену від синхронно-реактивного двигуна з секціонованими та несекціонованими постійними магнітами, яка дозволяє визначити рівень вищих гармонік фазного струму двигуна, а також параметри, що визначають роботу напівпровідникових ключів в інверторі: струм, середнє та максимальне значення струму, що протікає через IGBT-транзистор, а також максимальне значення напруги на IGBT у різних режимах роботи. Запропоновано для проведення порівняльного аналізу результатів дослідження представити результати у відносних одиницях. У якості базового струму використано номінальне значення фазного струму , а базова напруга – лінійна напругу статора тягового двигуна. Встановлено, що при частоті широтно-імпульсної модуляції понад 1200 Гц амплітуди вищих гармонік, як у тяговому, так і в гальмівному режимах, не перевищують 10 % від ефективного значення фазного струму для двигуна з секціонованим ротором та 12 % для двигуна з несекціонованим ротором. Використання сучасних IGBT-транзисторів, які дозволяють реалізувати широтно-імпульсної модуляції на частотах до 1500 Гц, робить вплив вищих гармонік на роботу двигуна мінімальним, оскільки їх значення можна порівняти з точністю інженерних розрахунків. Однак, при використанні низькочастотних IGBT транзисторів з частотою широтно-імпульсної модуляції до 1000 Гц необхідно враховувати вплив струмів вищих гармонік. Ці закономірності слід враховувати для оптимізації роботи тягового приводу вагонів метрополітену.
Посилання
M. V. Hvorost, L. V. Smenova, I. O. Sinchuk, I. V. Kasatkina, and M. L. Baranovska, “Identification and diagnostics of electric parameters of traction asynchronous electric motors of mine electric locomotives”, Electrification of Transport, no. 14, pp. 61–70, 2017. (in Russian)
О. М. Petrenko, V. V. Bozhko, and M. V. Khvorost, “Identification of thermal conductivity between external air and the case of the equivalent heat scheme of substitution of the asynchronous traction engine of a traw wagon”, Electrification of Transport, no. 13, pp. 59–63, 2017. (in Ukrainian)
B. G. Liubarskyi, L. V. Overianova, I. S. Riabov, D. I. Iakunin, O. O. Ostroverkh, and Y. V. Voronin, “Estimation of the main dimensions of the traction permanent magnet-assisted synchronous reluctance motor”, Electrical Engineering & Electromechanics, no. 2, pp. 3–8, Apr. 2021, doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2021.2.01
B. G. Liubarskyi, “The theoretical basis for the selection and evaluation of advanced systems of electromechanical energy conversion of electric rolling stock”, dissertation of Doctor of Technical Sciences, Nat. Tech. Univ. “Kharkiv Polytech. Inst.,” Kharkiv, 2014. (in Ukrainian)
O. V. Demydov, “Energy efficient permanent magnet synchronous motor direct drive traction system for commuter train”, dissertation of Candidate of Technical Sciences, Nat. Tech. Univ. “Kharkiv Polytech. Inst.,” Kharkiv, 2021. (in Ukrainian)
B. Liubarskyi, A. Demydov, B. Yeritsyan, R. Nuriiev, and D. Iakunin, “Determining electrical losses of the traction drive of electric train based on a synchronous motor with excitation from permanent magnets”, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 2, no. 9 (92), pp. 29–39, Apr. 2018б doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127936
N. Förster, A. Gerlach, R. Leidhold, S. Buryakovskiy, A. Masliy, and B. G. Lyubarskiy, “Design of a linear actuator for railway turnouts”, in IECON 2018 - 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Washington, DC, Oct. 21–23, 2018. IEEE, 2018, pp. 463–470, doi: https://doi.org/10.1109/iecon.2018.8591471
B. Uspensky, K. Avramov, B. Liubarskyi, Y. Andrieiev, and O. Nikonov, “Nonlinear torsional vibrations of electromechanical coupling of diesel engine gear system and electric generator”, Journal of Sound and Vibration, vol. 460, Nov. 2019, Art. no. 114877, doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2019.114877
B. Liubarskyi, D. Iakunin, O. Nikonov, D. Liubarskyi, and B. Yeritsyan, “Optimizing geometric parameters for the rotor of a traction synchronous reluctance motor assisted by partitioned permanent magnets”, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 2, no. 8 (116), pp. 38–44, Apr. 2022, doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254373
O. M. Shtompel, “General approaches to creating a mathematical model of a synchronous reactive motor with permanent magnets for electric transport”, Energy Saving. Power Engineering. Energy Audit, no. 2(205), pp. 15–29, 2025, doi: https://doi.org/10.20998/2313-8890.2025.02.02
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2025 Олександр Миколайович Штомпель