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

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

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.

 

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела:

Посетители

3368703
Сегодня
За месяц
Всего
24
5355
3368703

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Архив журнала по выпускам 2020 Содержание №6 2020 Интегрированная система модульного питания и многоуровневого управления бесщеточным двигателем постоянного тока для электромобилей