Інтегрована система модульного живлення та багаторівневого керування безщітковим двигуном постійного струму для електромобілів

Рейтинг користувача:  / 0
ГіршийКращий 

Authors:


І. З. Щур, orcid.org/0000-0001-7346-1463, Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. П. Турковський, orcid.org/0000-0001-9456-2394, Національний університет «Львівська політехніка», м. Львів, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.


повний текст / full article



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

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



Abstract:



Мета.
Розроблення багатоцільового алгоритму керування каскадним напівпровідниковим інвертором для забезпечення шестикрокової комутації фазних напруг безщіткового двигуна постійного струму (БДПС), багаторівневого регулювання їх величини й вирівнювання зарядів модулів акумуляторних батарей (АКБ) у режимах тяги та рекуперативного гальмування електричних автономних транспортних засобів (ЕАТЗ), а також перевірка роботоздатності розроблених алгоритмів шляхом ком­п’ю­терного симулювання.


Методика.
Для вирішення вказаних завдань застосовані методи теорії автоматичного керування, елементи дискретної математики й теорія алгоритмів. Математична модель досліджуваної системи реалізована засобами додатку Simulink, а також програмування в середовищі MATLAB.

Результати. Розроблені узгоджені алгоритми шестикрокової комутації обмотки якоря БДПС, багаторівневого керування напругою якоря двигуна з широтно-імпульсною модуляцією лише на одному рівні та енергетичним менеджментом у вигляді вирівнювання ступеня зарядженості АКБ модулів. Створена комп’ютерна математична модель запропонованої системи електроприводу ЕАТЗ, на якій проведені симулювання, що підтверджують дієвість розроблених алгоритмів багатоцільового керу­вання.


Наукова новизна.
Здійснене обґрунтування й роз­в’я­зан­ня задачі комплексного підвищення енергетичних, конструкційних показників, а також надійності енергетично-тягової системи ЕАТЗ завдяки застосуванню інтегрованої конфігурації системи модульного електричного живлення й багаторівневого керування БДПС за допомогою спільного багаторівневого каскадного інвертора.


Практична значимість.
Використання розроблених рішень дасть змогу підвищити термін служби електричного двигуна, надійність усієї тягово-енергетичної системи, покращить її ремонтопридатність, розширить можливості компонування й навантаження кузова транспортного засобу, підвищить його пожежну та електричну безпеку.


Ключові слова:
електромобіль, безщітковий двигун постійного струму, багаторівневий каскадний інвертор, модульна система енергетичного живлення, система енергетичного менеджменту

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.

 

Наступні статті з поточного розділу:

Попередні статті з поточного розділу:

Відвідувачі

3312096
Сьогодні
За місяць
Всього
176
8320
3312096

Гостьова книга

Якщо у вас є питання, побажання або пропозиції, ви можете написати їх у нашій «Гостьовій книзі»

Реєстраційні дані

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зареєстровано у Міністерстві юстиції України.
Реєстраційний номер КВ № 17742-6592ПР від 27.04.2011.

Контакти

49005, м. Дніпро, пр. Д. Яворницького, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Ви тут: Головна Архів журналу за випусками 2020 Зміст №6 2020 Інтегрована система модульного живлення та багаторівневого керування безщітковим двигуном постійного струму для електромобілів