Материалы

Интегрированная система модульного питания и многоуровневого управления бесщеточным двигателем постоянного тока для электромобилей

• 
• 

Рейтинг:   / 0

ПлохоОтлично 

Подробности

Категория: Содержание №6 2020

Обновлено 01 Январь 2021

Опубликовано 30 Ноябрь -0001

Просмотров: 162

Authors:

И. З. Щур, orcid.org/0000-0001-7346-1463, Национальный университет «Львовская политехника», г. Львов, Украина, e‑mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

В. П. Турковский, orcid.org/0000-0001-9456-2394, Национальный университет «Львовская политехника», г. Львов, Украина, e‑mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020, (6): 068 - 075

https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-6/068

Abstract:

Цель. Разработка многоцелевого алгоритма управления каскадным полупроводниковым инвертором для обеспечения шестишаговой коммутации фазных напряжений бесщеточного двигателя постоянного тока (БДПТ), многоуровневого регулирования их величины и выравнивания зарядов модулей аккумуляторных батарей (АКБ) в режимах тяги и рекуперативного торможения электрических автономных транспортных средств (ЭАТС), а также проверка работоспособности разработанных алгоритмов путем компьютерного симулирования.

Методика. Для решения указанных задач применены методы теории автоматического управления, элементы дискретной математики и теории алгоритмов. Математическая модель исследуемой системы реализована средствами приложения Simulink, а также программирования в среде MATLAB.

Результаты. Разработаны согласованные алгоритмы шестишаговой коммутации обмотки якоря БДПТ, многоуровневого управления напряжением якоря двигателя с широтно-импульсной модуляцией только на одном уровне и энергетическим менеджментом в виде выравнивания степени заряженности АКБ модулей. Создана компьютерная математическая модель предложенной системы электропривода ЭАТС, на которой проведена симуляция, подтверждающая действенность разработанных алгоритмов многоцелевого управления.

Научная новизна. Осуществлено обоснование и решение задачи комплексного повышения энергетических, конструкционных показателей, а также надежности тягово-энергетической системы ЭАТС благодаря применению интегрированной конфигурации системы модульного электрического питания и многоуровневого управления БДПТ посредством совместного многоуровневого каскадного инвертора.

Практическая значимость. Использование разработанных решений позволит повысить срок службы электродвигателя, надежность всей тягово-энергетической системы, улучшит ее ремонтопригодность, расширит возможности компоновки и нагрузки кузова транспортного средства, обеспечит его пожарную и электрическую безопасность.

Ключевые слова: электромобиль, бесщеточный двигатель постоянного тока, многоуровневый каскадный инвертор, модульная система энергетического питания, система энергетического менеджмента

References.

1. Un-Noor, F., Padmanaban, S., Mihet-Popa, L., Mollah, M., & Hossain, E. (2017). A comprehensive study of key electric vehicle (EV) components, technologies, challenges, impacts, and future direction of development. Energies, 10(8), 1-82. https://doi.org/10.3390/en10081217.

2. Liang, B. Y., & Li, Y. S. (2017, Dec. 12–14). A review of DC/DC converter based on MMC. 2017 7 ^th Int. Conf. on Power Electronics Systems and Applications – Smart Mobility, Power Transfer & Security (PESA), Hong Kong, China, (pp. 1-6). https://doi.org/10.1109/pesa.2017.8277749.

3. Sun, Z., Qu, D., Wang, M., & Chen, G. (2015, June 3–5). Study of modular cascaded DC-DC converter with interleaved control for Energy Storage System. 2015 IEEE 24 ^th Int. Symp. on Industrial Electronics (ISIE), Buzios, Brazil, (pp. 417-421). https://doi.org/10.1109/isie.2015.7281504.

4. Shchur, I., & Biletskyi, Y. (2019, Sept. 15–18). Passivity-based control of hybrid energy storage system with common battery and modular multilevel DC-DC converter-based supercapacitor packs. 2019 IEEE 20 ^th Int. Conf. on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE), Lviv-Slavske, Ukraine, (pp. 1-6). https://doi.org/10.1109/cpee47179.2019.8949174.

5. Shchur, I., Kulwas, D., & Wielgosz, R. (2018, Sept. 10–14). Combination of distributed MPPT and distributed supercapacitor energy storage based on cascaded converter in photovoltaic installation. 2018 IEEE 3 ^rd Int. Conf. on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Kharkiv, Ukraine, (pp. 139-144). https://doi.org/10.1109/ieps.2018.8559513.

6. Stippich, A., van der Broeck, C. H., Sewergin, A., & Wienhausen, A. H. (2017). Key components of modular propulsion systems for next generation electric vehicles. CPSS Transactions on Power Electronics and Applications, 2(4), 249-258. https://doi.org/10.24295/cpsstpea.2017.00023.

7. Zhou, S., Guan, M., Li, B., Zhou, S., & Xu, D. (2017, March 26–30). Control of the hybrid modular multilevel converter in motor drive applications. 2017 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Tampa, FL, USA, (pp. 1-5). https://doi.org/10.1109/apec.2017.7930765.

8. Sau, S., & Fernandes, B. G. (2017, Oct. 29 – Nov. 11). Modular multilevel converter based variable speed drives with constant capacitor ripple voltage for wide speed range. IECON 2017 – 43 ^rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Beijing, China, (pp. 1-6). https://doi.org/10.1109/iecon.2017.8216348.

9. Beshta, O., Khudolii, S., Neuburger, M., & Neuburger, N. (2019). Control of energy flows in electric drivetrain of electric vehicle with extra DC source. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 67-71. https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-2/12.

10. Yuniarto, M. N., Rijanto, E., & Mukhlisin, A. (2019). Design and performance analysis of brushless direct current (BLDC) motor controller for electric scooter. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 694, 1-8. https://doi.org/10.1088/1757-899x/694/1/012004.

11. Kalyani, B. S., Mukkavilli, V. M., & Naik, G. (2017, Jan. 5–7). Performance enhancement of permanent magnet brushless DC motor using multilevel inverter. 2017 IEEE 7 ^th Int. Advance Computing Conf. (IACC), Hyderabad, India, (pp. 472-476). https://doi.org/10.1109/iacc.2017.0103.

12. Kumar, P. S., & Reddy, B. S. S. (2015). A novel topology of cascaded multi-level inverter fed BLDC motor drive. International Journal of Scientific Engineering and Technology, 04(08), 1557-1562. Retrieved from http://ijsetr.com/uploads/621534IJSETR4383-287.pdf.

13. Al Mashhadany, Y. I. (2015). High-performance multilevel inverter drive of brushless DC motor. International Journal of Sustainable and Green Energy, 4(3-1), 1-7. https://doi.org/10.11648/j.ijrse.s.2015040301.11.

14. Raj, N., G, J., & George, S. (2016). A modified charge balancing scheme for cascaded H-bridge multilevel inverter. Journal of Power Electronics, 16(6), 2067-2075. https://doi.org/10.6113/jpe.2016.16.6.2067.

15. Shchur, I., & Turkovskyi, V. (2020, Feb. 25–29). Comparative study of brushless DC motor drives with different configurations of modular multilevel cascaded converters. 2020 IEEE 15  ^th Int. Conf. on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (­TCSET), Lviv – Slavske, Ukraine, (pp. 447-451). https://doi.org/10.1109/tcset49122.2020.235473.

• < Назад
• Вперёд >