Науковий вісник НГУ

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

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2020

Останнє оновлення: 01 січня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1466

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.

• < Попередня
• Наступна >