Разработка и моделирование системы управления инверторного привода СДПМ с нелинейной нагрузочной характеристикой в для летательного аппарата с распределённой силовой установкой (2024)
Представлена разработка системы управления двунаправленного инверторного привода синхронного двигателя с постоянными магнитами (СДПМ). Система позволяет осуществлять оптимальное управление СДПМ в условиях нелинейности нагрузки как в режиме генерации крутящего момента, так и в режиме рекуперации мощности, обеспечивая высокую эффективность работы и безопасность функционирования СДПМ.
In this paper the development of bidirectional inverter drive control system of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is carried out. The given system allows to realize optimal control of SPDM under conditions of nonlinearity of load both in the torque generation and power recovery mods, providing high efficiency of operation and safety of SPDM functioning.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Электротехника
- Префикс DOI
- 10.51368/2307-4469
В работе произведены разработка и моделирование системы управления инверторного привода СДПМ с нелинейной нагрузочной характеристикой. На базе параметров индуктивностей СДПМ, обладающих нелинейной зависимостью от токов в пространстве dq, при применении алгоритмов полеориентированного управления сформированы таблицы опорных токовых сигналов для регулирования механической скорости вращения двигателя. С использованием линеаризации нагрузочной характеристики СДПМ и индуктивностей СДПМ определены коэффициенты регулирования внутреннего и внешнего контуров системы управления.
Численное моделирование с учётом нагрузки на валу ротора позволило определить постоянную времени установления механической скорости СДПМ, равную 41 мс, а также позволило определить КПД работы системы с учётом влияния активного сопротивления и в его отсутствие (91–99%).
При ступенчатой регулировке оборотов машины РСУ система управления позволяет обеспечить изменение амплитуды фазного тока в течение одного периода электрической частоты, избегая при этом возникновения высоких гармоник в токовом сигнале и выбросов. При этом система регулирования скорости вращения СДПМ (внешний контур) реагирует на изменение опорного уровня сигнала плавным изменением механической скорости СДПМ в отсутствие видимых превышений опорного уровня и существенных пульсаций.
Список литературы
- Алешин Б. С., Дутов А. В., Мошкунов С. И., Хомич В. Ю. / Электричество. 2023. № 2. С. 4–12. doi: 10.24160/0013-5380-2023-2-4-12. EDN SBQLLN
- Khomich V. Green aviation. Promising areas of research / International Aeronautics Congress. Abstracts. 2023. Р. 46–48.
- Khomich V. Yu. / Ecological and environmental chemistry. 2022. Р. 132–132.
- Варюхин А. Н., Гордин М. В., Дутов А. В., Мошкунов С. И., Небогаткин С. В., Хомич В. Ю., Шершунова Е. А. / Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2022. Т. 503. № 1. С. 63–68.
- Мошкунов С. И., Хомич В. Ю., Шершунова Е. А. / Письма в Журнал технической физики. 2020. Т. 46. № 15. С. 22–24.
- Варюхин А. Н., Малашин М. В., Мошкунов С. И. и др. / Тезисы докладов Научно-практической конференции учёных России и Хорватии, Москва, 04–05 октября 2019 года. – Москва: Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”, 2019. С. 192–194. EDN GAANEX
- Варюхин А. Н., Гордин М. В., Дутов А. В. и др. / Прикладная физика. 2023. № 3. С. 86–91. EDN LQMKZU.
- Варюхин А. Н., Гордин М. В., Дутов А. В. и др. / Успехи прикладной физики. 2023. Т. 11. № 2. С. 155–166. EDN OZFUJK.
- Trentin A. et al. / IEEE transactions on industrial electronics. 2020. Vol. 68. № 12. Р. 11684–11695.
- Golovanov D. et al. / IEEE Transactions on Trans-portation Electrification. 2021. Vol. 7. № 4. P. 2952–2964.
- Morimoto S., Sanada M., Takeda Y. / IEEE Trans. Ind. Appl. 1994. Vol. 30. № 4. Р. 920–926.
- Liu C. / IEEE Trans. Energy Convers. 2018. Vol. 33. № 4. P. 2270–2280.
- Lutonin A., Shklyarskiy A., Shklyarskiy Y. / E3S Web Conf. 2019. Vol. 140. P. 10006.
- Варюхин А. Н., Гордин М. В., Дутов А. В. и др. / Прикладная физика. 2023. № 5. С. 110–116. EDN OPDMHQ.
- Shampine L. F., Reichelt M. W., Kierzenka J. A. / SIAM review. 1999. Vol. 41. № 3. P. 538–552.
- Heath M. T. Scientific computing: an introductory survey, revised second edition. – Society for Industrial and Applied Mathematics, 2018.
- Chung D. W., Kim J. S., Sul S. K. / IEEE Transactions on Industry Applications. 1998. Vol. 34. № 2. P. 374–380.
- Akima H. / Journal of the ACM (JACM). 1970. Vol. 17. № 4. Р. 589–602.
- Akima H. / Communications of the ACM. 1974. Vol. 17. № 1. Р. 18–20.
- Brent R. P. Algorithms for minimization without derivatives. – Courier Corporation, 2013.
- Byrd R. H., Gilbert J. C., Nocedal J. / Mathematical programming. 2000. Vol. 89. Р. 149–185.
- Byrd R. H., Hribar M. E., Nocedal J. / SIAM Journal on Optimization. 1999. Vol. 9. № 4. P. 877–900.
- Coleman T. F., Li Y. / SIAM Journal on optimization. 1996. Vol. 6. № 2. P. 418–445.
- Coleman T. F., Li Y. / Mathematical programming. 1994. Vol. 67. № 1-3. P. 189–224.
- Gills P. E., Murray W., Wright M. H. Practical Optimization. Ist Edn. 1981.
- Han S. P. / Journal of optimization theory and applications. 1977. Vol. 22. № 3. P. 297–309.
- Powell M. J. D. / Numerical Analysis: Proceedings of the Biennial Conference Held at Dundee, June 28–July 1, 1977. – Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2006. P. 144–157.
- Powell M. J. D. The convergence of variable metric methods for nonlinearly constrained optimization calculations. Nonlinear programming 3. – Academic Press, 1978. P. 27–63.
- Choo K. M., Won C. Y. Design and analysis of electrical braking torque limit trajectory for regenerative braking in electric vehicles with PMSM drive systems / IEEE Transactions on Power Electronics. 2020.
- Åström K. J., Hägglund T. Advanced PID control. – ISA – The Instrumentation, Systems and Automation Society, 2006.
- Alyoshin B. S., Dutov A. V., Moshkunov S. I. and Khomich V. Yu., Electricity, № 2, 4–12 (2023) [in Russian]. doi: 10.24160/0013-5380-2023-2-4-12. EDN SBQLLN
- Khomich V. Green aviation. Promising areas of re-search / International Aeronautics Congress. Abstracts, 46–48 (2023).
- Khomich V. Yu. / Ecological and environmental chemistry. 2022. Р. 132–132.
- Varyukhin A. N., Gordin M. V., Dutov A. V., Moshkunov S. I., Nebogatkin S. V., Khomich V. Yu. and Shershunova E. A., Reports of the Russian Academy of Sciences. Physics, Technical Sciences 503 (1), 63–68 [in Russian].
- Moshkunov S. I., Khomich V. Yu. and Shershuno-va E. A., Letters to the Journal of Technical Physics 46 (15), 22–24 (2020) [in Russian].
- Varyukhin A. N., Malashin M. V., Moshkunov S. I. et al., Abstracts of the Scientific and Practical Conference of Scientists of Russia and Croatia, Moscow: National Research Technological University “MISIS”, October 04–05, 2019, pp. 192–194. EDN GAANEX [in Russian].
- Varyukhin A. N., Gordin M. V., Dutov A. V. et al., Applied Physics, № 3, 86–91 (2023) [in Russian]. EDN LQMKZU.
- Varyukhin A. N., Gordin M. V., Dutov A. V. et al., Usp. Prikl. Fiz. (Advances in Applied Physics) 11 (2), 155–166 (2023) [in Russian]. EDN OZFUJK.
- Trentin A. et al. / IEEE transactions on industrial electronics. 2020. Vol. 68. № 12. Р. 11684–11695.
- Golovanov D. et al. / IEEE Transactions on Transportation Electrification. 2021. Vol. 7. № 4. P. 2952–2964.
- Morimoto S., Sanada M., Takeda Y. / IEEE Trans. Ind. Appl. 1994. Vol. 30. № 4. Р. 920–926.
- Liu C. / IEEE Trans. Energy Convers. 2018. Vol. 33. № 4. P. 2270–2280.
- Lutonin A., Shklyarskiy A., Shklyarskiy Y. / E3S Web Conf. 2019. Vol. 140. P. 10006.
- Varyukhin A. N., Gordin M. V., Dutov A. V. et al., Applied Physics, № 5, 110–116 (2023) [in Russian]. EDN OPDMHQ.
- Shampine L. F., Reichelt M. W., Kierzenka J. A. / SIAM review. 1999. Vol. 41. № 3. P. 538–552.
- Heath M. T. Scientific computing: an introducto-ry survey, revised second edition. – Society for Industrial and Applied Mathematics, 2018.
- Chung D. W., Kim J. S., Sul S. K. / IEEE Trans-actions on Industry Applications. 1998. Vol. 34. № 2. P. 374–380.
- Akima H. / Journal of the ACM (JACM). 1970. Vol. 17. № 4. Р. 589–602.
- Akima H. / Communications of the ACM. 1974. Vol. 17. № 1. Р. 18–20.
- Brent R. P. Algorithms for minimization without derivatives. – Courier Corporation, 2013.
- Byrd R. H., Gilbert J. C., Nocedal J. / Mathemati-cal programming. 2000. Vol. 89. Р. 149–185.
- Byrd R. H., Hribar M. E., Nocedal J. / SIAM Journal on Optimization. 1999. Vol. 9. № 4. P. 877–900.
- Coleman T. F., Li Y. / SIAM Journal on optimi-zation. 1996. Vol. 6. № 2. P. 418–445.
- Coleman T. F., Li Y. / Mathematical program-ming. 1994. Vol. 67. № 1-3. P. 189–224.
- Gills P. E., Murray W., Wright M. H. Practical Optimization. Ist Edn. 1981.
- Han S. P. / Journal of optimization theory and applications. 1977. Vol. 22. № 3. P. 297–309.
- Powell M. J. D. / Numerical Analysis: Proceedings of the Biennial Conference Held at Dundee, June 28–July 1, 1977. – Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2006. P. 144–157.
- Powell M. J. D. The convergence of variable met-ric methods for nonlinearly constrained optimization calcu-lations. Nonlinear programming 3. – Academic Press, 1978. P. 27–63.
- Choo K. M., Won C. Y. Design and analysis of electrical braking torque limit trajectory for regenerative braking in electric vehicles with PMSM drive systems / IEEE Transactions on Power Electronics. 2020.
- Åström K. J., Hägglund T. Advanced PID control. – ISA – The Instrumentation, Systems and Automation Society, 2006.
Выпуск
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Осипов К. А., Варюхин А. Н., Гелиев А. В.
Интегро-дифференциальное уравнение и модифицированное уравнение Лондонов для расчета проникновения нестационарного магнитного поля в сверхпроводник в мейснеровском состоянии
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Сорокин Д. А., Белоплотов Д. В., Петренко Т. В., Рябов А. Ю., Соснин Э. А., Кудряшов С. В.
Разложение метилэтилкетона в водном растворе при воздействии плазмы высоковольтного наносекундного разряда
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Бурлаков И. Д., Старцев В. В., Яковлев А. Ю.
Основные тенденции и направления современного развития фотоэлектроники (Обзор материалов XXVII Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения)
Наумов А. В., Семенченко Н. А.
XV Конференция «Кремний-2024» – отечественное производство возвращается? (Обзор материалов XV Конференции по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе)
Панин Г. Н., Капитанова О. О.
Фотомемристорные сенсоры для автономных систем зрения на основе низкоразмерных материалов
Улькаров В. А., Трофимов А. А., Павлова О. С., Новиков И. В., Саркисов Н. А., Кузин В. О.
Моделирование деформации пластины InSb диаметром 50,8 мм при обработке методом одностороннего шлифования свободным абразивом
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Варюхин А. Н., Дутов А. В., Жарков Я. Е., Козлов А. Л., Мошкунов С. И., Овдиенко М. А., Хомич В. Ю., Шахматов Е. В.
Разработка и моделирование системы управления инверторного привода СДПМ с нелинейной нагрузочной характеристикой для летательного аппарата с распределённой силовой установкой
Другие статьи выпуска
Исследуется моделирование деформации пластин InSb диаметром 50,8 мм, возникающей при шлифовании и полировании односторонним методом. Прогнозирование прогиба пластины положительно сказывается на разработке схемы процесса и позволяет корректировать технологические условия для достижения требуемых параметров BOW и WARP пластины для соответствия требованиям молекулярно-лучевой эпитаксии. Показано, что обработка подложек InSb с учетом предложенной модели позволяет достигать требуемых геометрических параметров пластины с точностью до 1 мкм.
Рассмотрены фотомемристоры на основе двумерных материалов, таких как графен, оксид графена, дисульфиды переходных металлов, и квантовых точек. Показано, что низкоразмерные материалы в фотомемристорных сенсорах позволяют детектировать свет в широком УФ-ИК диапазоне и обрабатывать оптические сигналы в самом сенсоре. Интеллектуальные фотосенсоры со встроенными нейронными сетями, подобные сетчатке глаза, могут быть изготовлены из гибких биосовместимых материалов, и использоваться в автономных сенсорных системах распознавания объектов в реальном времени.
С 15 по 20 июля 2024 года в Республике Бурятия, с. Сухая состоялась XV Конференция по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе. Конференция была организована Сибирским отделением Российской академии наук, Институтом геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН, г. Иркутск, ООО «Старт Инжиниринг», г. Иркутск. Приведен краткий обзор представленных докладов c акцентом на вопросы промышленного производства высокоомного кремния для оптоэлектроники
29–31 мая 2024 года в Государственном научном центре Российской Федерации
Акционерном обществе «НПО «Орион» состоялась XXVII Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения.
Исследована степень разложения метилэтилкетона в водном растворе при воздействии плазмы высоковольтного наносекундного разряда, инициируемого над поверхностью и в объёме раствора. Электроразрядная очистка от тестового загрязнителя производилась для образцов растворов на основе дистиллированной и грунтовой вод. Наибольшая степень разложения метилэтилкетона около 94 % была получена для случая раствора на основе грунтовой воды при воздействии неравновесной низкотемпературной плазмы разряда в воздухе атмосферного давления, формируемой над поверхностью раствора. Показано, что увеличение степени разложения тестового загрязнителя обеспечивается в режиме растягивания во времени процесса обработки растворов плазмой, а не увеличения частоты следования импульсов напряжения.
Впервые получено интегро-дифференциальное уравнение для расчета проникновения магнитного поля в сверхпроводник в мейснеровском состоянии для нестационарного случая с учетом возбуждения как сверхпроводящих, так и нормальных электронов согласно двухжидкостной модели сверхпроводников. При синусоидальном изменении магнитного поля данное интегро-дифференциальное уравнение сводится к модифицированному уравнению Лондонов, в котором получено комплексное выражение для глубины проникновения переменного магнитного поля в зависимости от частоты изменения магнитного поля и долей концентраций нормальных и сверхпроводящих электронов. С помощью модифицированного уравнения Лондонов рассмотрено проникновение переменного магнитного поля в плоскопараллельную сверхпроводящую пластину конечной толщины в зависимости от частоты поля.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400