Определение динамических возможностей привода на основе двухфазного вентильного двигателя с двухсекционными фазными обмотками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Дунич Евгений Алексеевич

• Дунич Евгений Алексеевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Дунич Евгений Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Формирование математического описания способов управления системой «импульсный усилитель мощности — двухфазный вентильный двигатель»

1.1. Разработка секционного подхода к описанию способов формирования наборов базовых векторов магнитной индукции якоря

1.1.1. Развитие терминологического аппарата

1.1.2. Систематизация способов формирования фазных и базовых векторов и их анализ

1.2. Формирование математического описания наборов базовых векторов магнитной индукции якоря

1.3. Сравнение базовых векторов двухфазного и трёхфазного вентильных двигателей

1.4. Формирование математического описания

управляющих функций

1.4.1. Определение и описание логических переменных

1.4.2. Описание управляющих булевых функций

1.4.3. Создание четырёхключевых импульсных усилителей мощности

1.4.4. Разработка комбинированных способов формирования наборов базовых векторов

1.5. Выводы по главе

Глава 2. Разработка программного комплекса для исследования физических процессов и построения статических характеристик системы «импульсный усилитель мощности — двухфазный вентильный двигатель»

2.1. Автоматизация моделирования мехатронного модуля

2.2. Разработка структуры и реализация программного комплекса для исследования физических процессов

2.3. Создание программного комплекса для построения статических характеристик двухфазного двигателя

2.4. Разработка модели мехатронного модуля

2.4.1. Формирование модели двухфазного вентильного двигателя с

двухсекционными фазными обмотками

2.4.2. Создание модели блока датчиков Холла

2.4.3. Описание модели блока формирования управляющих функций

2.5. Выводы по главе

Глава 3. Исследование физических процессов, протекающих в системе «усилитель мощности — двухфазный вентильный двигатель»

3.1. Анализ эпюр секционных напряжений и токов

3.2. Построение статических и динамических характеристик

3.3. Определение параметров параметров двигателя постоянного тока, эквивалентного двухфазному вентильному двигателю по динамическим свойствам

3.4. Выводы по главе

Глава 4. Экспериментальные исследования работы мехатронного модуля с двухфазным вентильным двигателем

4.1. Создание лабораторного макета мехатронного модуля

4.2. Описание составных частей лабораторного макета

4.3. Анализ результатов экспериментальных исследований

4.4. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛО^КЕНИЕ А. Реализация на языке Matlab программного комплекса для исследования физических процессов

ПРИЛО^КЕНИЕ Б. Реализация на языке Matlab программного комплекса для построения статических характеристик

ПРИЛО^КЕНИЕ В. Модель электрической части синхронной машины с компонентами библиотеки SimPowerSystems

ПРИЛО^КЕНИЕ Г. Тексты m-файлов компьютерной модели цифрового устройства управления

ПРИЛО^КЕНИЕ Д. Описание цифрового устройства управления на языке System Verilog

ПРИЛО^КЕНИЕ Е. Акты о внедрении результатов диссертационной работы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

БВ — базовый вектор;

БЗИД — блок задания исходных данных;

БЗКУ — блок загрузки кода управления;

БПВД — блок построения временных диаграмм;

БПСПР — блок приёма сигналов о положении ротора;

БОКР — блок отображения кривых разгона;

БФЛП — блок формирования логических переменных;

БФП — блок формирования паузы на переключение

ключевых элементов импульсного усилителя мощности;

БФУБФ — блок формирования управляющих булевых функций;

ВД — вентильный двигатель;

ДВД — двухфазный вентильный двигатель;

ДО — двухсекционная обмотка;

ДХ — датчик Холла;

ИД — исполнительный двигатель;

ИМ — исполнительный механизм;

ИП — источник питания;

ИУ — импульсное управление;

ИУМ — импульсный усилитель мощности;

КЭ — ключевой элемент;

комб — комбинированный;

лог — логический;

ЛП — логическая переменная;

МК — микроконтроллер;

МКИ — межкоммутационный интервал;

ММ — мехатронный модуль;

норм — нормализованный;

ОУ — объект управления;

ПК — программный комплекс;

ПЛИС — программируемая логическая интегральная схема;

ПО — программное обеспечение;

ПП — переходной процесс;

ПЭВМ — персональная электронная вычислительная машина;

СМВ — специализированный микропроцессорный вычислитель

ТВД — трёхфазный вентильный двигатель;

УМ — усилитель мощности;

СВ — секционный вектор;

ХХ — холостой ход;

ЦУУ — цифровое устройство управления;

ШИМ — широтно-импульсная модуляция;

ФВ — фазный вектор;

ЭВМ — электронная вычислительная машина;

MOSFET — Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor —

полевой транзистор с изолированным затвором.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

А, В, С, В — выводы двигателя;

СОМ — общая точка лучевой схемы;

Се — коэффициент противо-ЭДС;

Се_ед — коэффициент противо-ЭДС

в модели эквивалентного ДПТ;

гчеотт Се г — поправочный коэффициент противо-ЭДС;

Се г — индивидуальное значение

коэффициента противо-ЭДС;

ГЧ* Се г — нормализованное индивидуальное значение

коэффициента противо-ЭДС;

Ст — коэффициент момента;

Сш_ед — коэффициент момента

в модели эквивалентного ДПТ;

С ^т г — индивидуальное значение

коэффициента момента;

С * Ст г — нормализованное индивидуальное значение

коэффициента момента;

ВЯ — логическая переменная желаемого

направления вращения ротора;

Е — противо-ЭДС

Еа1,Еа25 ЕЬЪ ЕЬ2 — секционные противо-ЭДС;

ек — противо-ЭДС одной секции

без учёта направления;

ет — суммарная величина противо-ЭДС;

с учётом направления;

н(1,... ,к) — сигналы о текущем положении ротора;

1к — ток одной секции без учёта направления;

гт — суммарная величина тока;

1а1 , 1о2 5 /ы 5 /Ь2 — секционные токи;

1АО, 1бС5 1ОС5 /БО — токи через выводы двигателя;

— 7 —

1СМ — номер метода импульсного управления;

гдв — токи через выводы двигателя;

J — момент инерции ротора;

— момент инерции ротора

в модели эквивалентного ДПТ;

SWNum — обозначение числа ключевых элементов ИУМ

в модели и текстах программ;

Т т — электромеханическая постоянная времени;

Т Т а — период дискретизации модели;

Тя — электромагнитная постоянная времени;

КВ — цифровой код командного сигнала;

Кс — цифровой код сигнала обратной связи;

К — код управления;

Ьа — индуктивность одной секции;

р — задействованная фаза ВД;

р — незадействованная фаза;

р — фаза с незадействованной секцией;

р* — фаза с противоположным включением секций;

р * гмех г — индивидуальное нормализованное значение

максимальной механической мощности;

РЯ — сигнал (ЛП) равномерной загрузки КЭ по току;

Яа — активное сопротивление одной секции;

Яа_ед — эквивалентное активное сопротивление

обмотки якоря в модели эквивалентного ДПТ;

Яг — индивидуальное значение

активного сопротивления обмотки якоря;

Я* — нормализованное индивидуальное значение

активного сопротивления обмотки якоря;

SP — широтно-импульсный сигнал;

tпп — время переходного процесса по скорости;

1* ■ пп г — нормализованное индивидуальное значение

времени переходного процесса по скорости;

— 8 —

и — УБФ, сигналы УБФ с защитными паузами;

Ua1, иа2, иЬ1-, Щ2 — секционные напряжения;

ила, ива, иса, и^о — напряжения на выводах двигателя;

ирп — напряжение на отдельно взятой секции;

идв — напряжения на выводах двигателя;

ипит — напряжение питания;

W — сигналы УБФ без защитных пауз;

В и — вектор индуктора;

К{г-1} — ключевые элементы усилителя мощности;

Мп — пусковой момент;

Мп г — индивидуальное значение пускового момента;

МП г — нормализованное индивидуальное значение

пускового момента;

Мпед — единичное значение пускового момента;

п — к. п. д.;

птах — максимальный к. п. д.;

п* \шах г — нормализованное индивидуальное значение

максимального к. п. д.;

0 — текущее угловое положение ротора;

ФС — угол поворота выходного вала;

Фг — угловой сдвиг датчиков Холла;

о — скорость вращения ротора;

ос — скорость вращения выходного вала;

пхх — скорость холостого хода;

Охх г — нормализованное значение

скорости холостого хода;

О* Охх г — нормализованное индивидуальное значение

скорости холостого хода.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение динамических возможностей привода на основе двухфазного вентильного двигателя с двухсекционными фазными обмотками»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Предпосылкой к исследованию способов управления двухфазными вентильными двигателями (ДВД) стал идущий в настоящее время переход на новый технологический уклад, который характеризуется широким применением цифровых методов управления и связан с появлением новой элементной базы. Внедрение силовых полупроводниковых ключей, позволяющих коммутировать большие токи с высокой скоростью и малыми потерями энергии, многофункциональных микроконтроллеров (МК) и гибких в использовании программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) привело к реализации быстродействующих и энергоэффективных алгоритмов управления. Возросшие вычислительные мощности позволили выполнять моделирование систем, которые работают в реальном времени, и изменяют свою структуру по предопределённым событиям. Появление технологий изготовления роторов с редкоземельными металлами и производства статоров с многофазными обмотками, сделало возможным повышение удельной мощности до 10 кВт/кг и более.

Благодаря вышеизложенному, в проектировании, производстве, управлении и эксплуатации электрических приводов произошли качественные изменения. Стало возможным применение трудно реализуемых или неизвестных ранее способов, а также их комбинирование непосредственно во время работы привода при изменении внешних воздействий.

Как результат, во многих отраслях промышленности активно идёт переход на электропривод, преимущественно, с вентильными двигателями (ВД). Созданы и широко применяются беспилотные летательные аппараты и управляемые электрические наземные транспортные средства (электромобили, электробусы, электросамокаты, электровелосипеды и т. д.).

Современные робототехнические системы базируются на цифровом электроприводе, структура которого приведена на рис. В.1., где ЦУМ — цифровая управляющая машина; СМВ — специализированный микропроцессорный вычислитель; ЦУУ — цифровое устройство управления; ИУМ — импульсный

Рис. В.1. Структура цифрового электропривода

усилитель мощности; ИД — исполнительный двигатель; МП — механическая передача; КВ — цифровой код командного сигнала; Кс — цифровой код сигнала обратной связи, который может содержать информацию о текущих значениях фазных напряжений и токов, угловых скоростей и углов поворота ротора двигателя и выходного вала и т. д.; Н(\ . — сигналы о текущем положении ротора; Ку — код управления, вычисленный с учётом обеспечения необходимых показателей качества работы привода; — управляющие булевы функции (УБФ); Цдв, гдв — напряжения и токи на выводах двигателя, соответственно;

б(фс) — скорости и углы поворота ротора двигателя и выходного вала соответственно.

Узлы, рассматриваемые в настоящей работе, выделены зелёным контуром. В него не входит ЦУМ, вырабатывающая командный сигнал, а также СМВ, где решаются вопросы обеспечения заданных точности и устойчивости привода. В работе не рассматривается МП, а из датчиков и преобразователей рассматривается только датчик положения ротора. ЦУУ выполняет необходимую циклическую коммутацию ключевых элементов (КЭ) многостоечного ИУМ. Алгоритм работы цифрового устройства управления влияет на механические, регулировочные и энергетические характеристики системы «ИУМ — ИД». В качестве ИД в электроприводе может быть задействован ДВД с ДО, позволяющий развивать больший пусковой момент в сравнении со стандартным ТВД при аналогичных параметрах секций (активного сопротивления и коэффициента момента) [77].

Появление ВД, развитие теории и конструктивных решений, а также алгоритмов управления связано с именами учёных, научных работников, инженеров, среди которых следует отметить отечественных: Н.П. Адволоткина, А. К. Аракеляна, А. А. Афанасьева, Г. И. Бабата, В. А. Балагурова, М. В. Бара-

нова, Ю.М. Беленького, А. И. Бертинова, Д. А. Бута, Ф.И. Бутаева, О.Е. Боч-карёва, И. А. Вевюрко, О. Г. Вегнера, В. E. Высоцкого, С. А. Гагарина, В.М. Гандшу, С. Г. Германа-Галкина, О. В. Горячева, В. Т. Гращенкова, С. В. Дов-гиленко, А. А. Дубенского, А. Г. Ефромеева, Д. А. Завалишина, Л. Я. Зинне-ра, А. Г. Ильину, Д. А. Ицкова, Ю.Н. Калачёва, М.М. Кацмана, А. А. Кириллова, В. В. Козлова, Ю.И. Конева, В. Г. Константинова, О. А. Коссова, В. В. Кротенко, В. Д. Косулина, В. С. Кулебакина, Н. И. Куликова, Н.И. Лебедева, В. К. Лозенко, Ш.И. Лутидзе, Е. В. Машукова, А. Г. Микерова, В. П. Мило-взорова, А. С. Минина, М. М. Минкина, И. Е. Овчинникова, В. М. Острерова, Б.Н. Попова, Ю.Н. Розно, Д. В. Самохвалова, А. М. Селезнева, А.И. Скоро-спешкина, В. А. Соловьёва, Д. В. Сухова, Б. Н. Тихменева, И. В. Трехонина, А. В. Улюшкина, О. И. Хасаева, В. В. Цоканова, Д. А. Шевцова Д. М. Шишова Е. Л. Эттингера Я. И. Явдошака и зарубежных: Я. Гераса (J. F. Gieras, Польша-США) А. К. Дауда (A. K. Daud, Палестина) Р. Дума (Radu Duma, Румыния) Зыонг Д. Х., Б. Квона (B. Kwon, Ю. Корея) Т. Кенио (T. Kenjo, Япония) Р. Кришнана (R. Krishnan, США) Х. Лина (H. Lin, Китай) А. Некубина (A. Ne-koubin, Иран) Ю-Д. Сона (Young-Dae Son, Ю. Корея), М. Турсини (M. Tursini, Италия), Р. А. Хабибабади (R. A. Habibabadi, Иран), Д.Хансельмана (D. Han-selman, США), Х. Хембаха (H. Hembach, Германия), Р. Цаубитцера (R. Zaubitzer, Германия), Чанг-Лян Ся (Chang-liang Xia, Китай), Чао-Мин Ванг (Chao-Min Wang, Тайвань), С-Ю. Юнга (Sung-Young Jung, Ю. Корея),

Характеристики ВД зависят от числа фаз, схемы соединения обмоток и способа управления. Для обоснования их выбора необходимо сформировать полное множество возможных способов управления и иметь соответствующие им данные о статических и динамических характеристиках.

В настоящее время наиболее широко распространены трёхфазные вентильные (ТВД) двигатели с односекционными фазными обмотками. Для них создано множество моделей мехатронных модулей (ММ) и вариантов математического описания способов как скалярного [73,127,151, 152, 170] так и векторного [37,50,173] управления, организованного как с применением датчиков положения ротора, так и бездатчиковыми методами [102,112,119,120,130,133]. Способы управления ТВД при помощи четырёхключевого ИУМ с дополнитель-

ными конденсаторами описаны в [129]. Находят применение двухфазные [50, 93,113,131] и однофазные [138] ВД, проводятся исследования работы машин с числом фаз более трёх [128, 134, 148, 154, 164, 165, 177]. Ведутся разработки электродвигателей с применением сверхпроводящих материалов [33,47,58-61]. Проводятся исследования вентильно-индукторных двигателей (англ. «Switched Reluctance Motor», SRM) [91,92,168,172].

Двухфазный двигатель обладает особой значимостью, т. к., благодаря взаимно перпендикулярному расположению, его фазы, в идеале, не влияют друг на друга. Количество взаимозависимых факторов и вызываемые ими ошибки уменьшаются, упрощается организация управления двигателем в прямоугольной декартовой системе координат.

Под руководством О. В. Горячева разработаны решения по совершенствованию структуры и алгоритмов управления следящими приводами на основе ВД [41,43,44,46]. А. Г. Ефромеевым предложены алгоритмы управления приводами с ВД и варианты их реализации [49-51], а также универсальный электронный блок для проведения экспериментальных исследований следящего или моментного электропривода с микропроцессорным управлением [51-53].

На кафедре № 310 «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» МАИ коллективом авторов в составе В. Т. Пенкина, Д. М. Шишова, Д. А. Шевцова, Д. В. Сухова [102,112,119] разрабатываются бездатчиковые способы управления ВД (в оригинале — «БДПТ»). В диссертационной работе Д. М. Шишова [120], проанализированы способы формирования фазных векторов и коммутации фаз ТВД, предложены алгоритмы бездатчико-вого управления, структурные и электрические схемы, а также модели систем управления, позволяющие получать данные о положении и скорости вращения ротора, как на высоких, так и на низких частотах.

Ю.Н. Калачёвым [56] проведён обзор существующих систем координат, используемых при векторном управлении двигателями различных типов, для каждой из них представлен вывод уравнений расчёта векторов магнитной индукции якоря и даны рекомендации по применению.

Иранскими исследователями Р. Хабибабади и А. Некубиным [138] проводится сравнительный анализ двухфазного двигателя с однофазным по динами-

ческим и энергетическим показателям, переходным процессам, влиянию угла переключения датчиков Холла на к. п. д.

Существуют работы по сравнительному анализу работы ВД с различным числом фаз. В [134,148] сравниваются трёхфазный, пятифазный и семифаз-ный двигатели. С целью уменьшения пульсаций момента предлагается увеличивать количество фаз. В [134] проводится сравнение трёхфазного двигателя с пятифазным, определено, что последний имеет меньшие пульсации момента. Способ управления для трёхфазного двигателя выбран 60-градусный (six-step commutation), его наибольшая пригодность для рассматриваемых типов двигателя считается заранее известной. В пятифазном выбран 144-градусный способ, при котором четыре фазы задействованы на одном межкоммутационном интервале (МКИ). Южнокорейскими исследователями [177] предлагается использовать шестифазный двигатель для тягового привода подводной лодки, как обладающий меньшими пульсациями момента, в сравнении с трёхфазным.

В [141] проводится сравнение одно-, двух- и трёхфазного двигателя с целью применения в водяном насосе с мокрым ротором и определено, что наименьшие размеры и пульсации момента обеспечивает трёхфазный, а наименьшую стоимость — однофазный. Отмечается, что, хотя последний дёшев по электронной части, он имеет наибольшие геометрические размеры. Стоимость трёхфазного ненамного выше, а по пульсациям момента он имеет большее преимущество, поэтому рекомендуется как наиболее оптимальный. ДВД занимает промежуточное положение по всем учитываемым показателям.

В [131] предлагается применять ДВД в «искусственном сердце», т.к. однофазные непригодны по причине сложности конструкции, большой величине пульсаций и наличию реактивного момента.

В. А. Соловьёвым [107-110] разработана концепция непрерывного токового управления ВД. Показано, что при концепции управления по фазным напряжениям, применяемой Ю.М. Беленьким, А. Г. Микеровым [26,27] и др., достигаются определённые цели, однако потери энергии в фазах перераспределятся между КЭ и обмоткой. Таким образом, несмотря на переключательный характер работы силовых транзисторов ИУМ, общие потери энергии остаются высокими, т. к. ток не может быстро нарастать и спадать. Форма тока отлича-

ется от формы противо-ЭДС, и условие, полученное Ю. И. Коневым [64] для достижения наибольшего к. п. д., не выполняется. Проблему удаётся решить с помощью введения обратной связи по току фазных обмоток, в результате чего форма тока при переключении остаётся плавной и более близкой к форме противо-ЭДС, а импульсные помехи уменьшаются, и улучшаются показатели электромагнитной совместимости ВД с близко расположенным цифровым оборудованием.

Ю.И. Коневым, Е. В. Машуковым, Ю. Н. Розно, О.Е. Бочкарёвым [63,64] определено, что уменьшение потерь энергии и устранение всплесков тока фазных обмоток при малой их индуктивности достигается их питанием источника тока прямоугольной формы, представляющего собой релейную схему, создающую «токовый коридор».

Варианты аналитического описания способов управления ТВД представлены в работах Б. Н. Попова и В. В. Козлова. Метод коррекции статических характеристик ВД с произвольным числом фаз, не требующий тригонометрических преобразований координат, предложен в диссертационной работе В. В. Козлова [62]. Другой метод коррекции статических характеристик при векторном управлении, учитывающий влияние дискретизации при реализации системы управления на МК, предложен в диссертационной работе Д. В. Самохвало-ва [105]. В обеих работах исследование проводится на модели двухфазного двигателя как законченной структурной единицы, содержащей минимальное количество неодинаковых фаз, взаимно независимых, благодаря ортогональности.

Классификация методов импульсного управления ТВД методами скалярной ШИМ предложена в диссертационной работе А. В. Кривилёва [73], векторной — С. А. Гагарина [37].

В классическом представлении электропривода двухфазный двигатель рассматривается с неразделёнными фазными обмотками (рис. В.2) [138,151,152, 158]. Промышленностью освоен выпуск ДВД и ТВД с двухсекционными фазными обмотками серий ДМ, 2ДМ, ДБМ, 2ДБМ и др., применяемых в приводах вентиляторов и насосов систем жизнеобеспечения, антенн, манипуляторов роботов, медицинских приборов, рулей и гребных винтов подводных аппаратов,

Рис. В.2. Традиционное представление схемы включения якоря двухфазного вентильного

двигателя

Фаза 1

е

1 ? ?3 Т • Т •

2 £ ¿4 12 6

Фаза 1

Фаза 2 5

Фаза 3 11'

V /—V

10 8

9 7

©

б)

Рис. В.3. Схемы якоря двухфазного (а) и трёхфазного (б) двигателей с двухсекционными

обмотками

5 6 8 7 Фаза 2

а)

мотор-колёс. Схемы их якорных обмоток показаны на рис. В.3. Представления на уровне фаз недостаточно для описания таких двигателей, т. к. невозможно полностью исследовать физические процессы, протекающие в системе «импульсный усилитель мощности — вентильный двигатель» (ИУМ — ВД) при взаимодействии секций, и определить влияние способов управления на статические и динамические характеристики.

Двигатели с двухсекционными обмотками первоначально были разработаны для обеспечения возможности реверса вращения при работе от усилителя, обеспечивающего нереверсивное питание обмоток. Двигатели серии ДБМ сконструированы М. М. Минкиным [26], ранее выпускались ОАО «Машино-аппарат», в настоящее время их аналоги выпускает ООО НТЦ «СИСТЭМ» (г. Воронеж). Они способны работать как от линейных, так и импульсных усилителей мощности. В [26] представлены аналитические выражения статических характеристик и эквивалентной передаточной функции двигателей ДБМ при последовательном, параллельном и лучевом соединении секций. Отмечено, что

при параллельном соединении они лежат выше, чем при последовательном, взятом за основу. Однако остальные схемы соединения секций не рассмотрены.

В ОАО МНПК «Авионика» разработаны и запатентованы способы управления двухфазными двигателями при замкнутом (в оригинале — «мостовом») соединении секций для применения в управляемых и неуправляемых приводах постоянного тока для различных систем автоматического управления и регулирования [95-97]. Однако отсутствует информация об энергетических характеристиках и величине пульсаций момента.

А. В. Улюшкиным и И. В. Трехониным [115] предложен способ коррекции механических характеристик ТВД с двухсекционными обмотками путём переключения схемы соединения секций непосредственно во время работы двигателя, что позволило расширить диапазон располагаемых скоростей и моментов без коробки передач. Однако, не рассмотрены остальные схемы соединения секций, и отсутствует обобщённое описание множеств векторов магнитной индукции якоря.

Вариант классификации способов управления ДВД и ТВД по схеме соединения секций и виду их питания (реверсивное и нереверсивное) предложен И. Е. Овчинниковым [92]. Рассмотрены высокоскоростные и моментные ВД с магнитоэлектрическим возбуждением, а также вентильно-индукторные двигатели. Предложены различные концепции построения датчиков положения ротора, схемы коммутаторов на биполярных и полевых транзисторах. Описаны методы регулирования скорости: релейный, дискретно-фазовый, и импульсный. Созданы математические модели ДВД и ТВД, позволяющие определить вид переходного процесса по скорости и моменту в пусковых и установившихся режимах. Определена зависимость характеристик двигателя от угла опережения коммутации фаз. Получены обобщённые аналитические выражения статических и динамических характеристик, ЭДС вращения и к. п. д., эпюры напряжений, токов и электромагнитного момента при учёте и без учёта индуктивности секций, показано их применение в случае лучевой схемы с общей точкой двухфазного двигателя с двухсекционными обмотками (в оригинале — «четырёхфазного»), замкнутых и лучевых схем трёхфазного, замкнутой схемы пятифазного (в оригинале — «пятисекционного»). Однако, отсутствует единая

система описания и сравнения вариантов подключения фаз при произвольной схеме соединения секций, позволяющая выбрать наиболее эффективный вариант для рассматриваемого случая.

Подход к исследованию физических процессов в системе «ИУМ — ВД с ДО», наиболее близкий к предлагаемому, разработан Ю. М. Беленьким и А. Г. Микеровым [27]. Проведено исследование работы двигателя при различных вариантах питания секций фазных обмоток. За основу взята последовательная схема соединения секций, как исходная по ОСТ 16 0.515.083-86 [94]. Определены характеристики ВД и нормализованные значения параметров эквивалентного двигателя постоянного тока. Однако, при последовательном соединении секций необходимо учитывать их взаимодействие, что затрудняет выделить особенности поведения и показатели в неискажённом виде.

Таким образом, несмотря на наличие работ по исследованию способов управления ВД с ДО, отсутствует единый подход к формированию математического описания наборов БВ, позволяющий найти их исчерпывающее множество. Для ДВД с ДО остаются недостаточно полно исследованными вопросы влияния схемы соединения и способа задействования фаз на статические и динамические характеристики.

Следовательно, в настоящее время актуальной задачей является систематизация способов управления ВД и разработка методики определения динамических возможностей привода, которая позволила бы исследовать физические процессы, происходящие в системе «ИУМ — ВД» на уровне секций с учётом их взаимного влияния и участия каждой из них в создании электромагнитного момента.

Объект исследования

Мехатронный модуль с двухфазным вентильным двигателем, имеющим двухсекционные фазные обмотки.

Предмет исследования

Физические процессы, протекающие в системе «ИУМ — ДВД с ДО», а также её статические и динамические характеристики при различных схемах соединения секций и вариантах задействования фаз.

Цель работы

Разработка методики определения динамических возможностей привода на основе двухфазного вентильного двигателя с двухсекционными фазными обмотками, которая позволит автоматизировать получение механических, динамических и энергетических характеристик мехатронного модуля с системой «ИУМ — ДВД с ДО» при произвольном соединении и задействовании секций.

Задачи работы

1. Выполнить обзор существующих работ по разработке и исследованию способов управления двухфазным вентильным двигателем.

2. Разработать подход к исследованию физических процессов в системе «ИУМ — ДВД с ДО» и определению возможных способов формирования наборов базовых векторов магнитной индукции якоря.

3. Получить математическое описание наборов БВ ДВД с ДО и ТВД.

4. Провести сравнительный анализ способов формирования наборов БВ двухфазного ВД с ДО и ТВД.

5. Разработать математическое описание функций управления КЭ ИУМ.

6. Разработать компьютерную модель мехатронного модуля, позволяющую исследовать физические процессы, протекающие в системе «ИУМ — двухфазный ВД с ДО».

7. Разработать программный комплекс на основе компьютерной модели ММ, позволяющий автоматизировать этапы расчёта, построение механических, динамических и энергетических характеристик системы «ИУМ — ВД».

8. Провести исследование процессов в системе «ИУМ — ДВД с ДО» на основе построенных эпюр цифровых сигналов, токов и напряжений как в секциях, так и на выводах двигателя относительно общего провода.

9. Построить механические характеристики, графики переходных процессов по скорости и к. п. д. ДВД с ДО и выполнить их анализ.

10. Выполнить реализацию цифрового устройства управления на ПЛИС и провести экспериментальные исследования работы ММ с целью подтверждения разработанных теоретических положений и достоверности математической модели.

Пункты 3-10 выполнить для всех возможных схем соединения секций и основных вариантов задействования фаз ДВД с ДО.

Методы исследования основаны на теории множеств, теории управления вентильными двигателями, основных положениях электротехники, векторной и булевой алгебры, стилях императивного, модульного и объектно-ориентированного программирования, компьютерном моделировании с применением численных расчётов.

Научная новизна

1. Впервые разработан секционный подход к исследованию физических процессов в системе «ИУМ — ВД» и формированию наборов базовых векторов (БВ) магнитной индукции якоря, отличающийся от предложенных Н. П. Адволот-киным, М.В. Барановым, В. М. Гандшу, В. Т. Гращенковым, Ю.М. Беленьким, Д. А. Ицковым, А. А. Дубенским, М.М. Кацманом, В. Д. Косулиным, А. Г. Микеровым, А. С. Мининым, И. Е. Овчинниковым, И. В. Трехониным, А. В. Улюшкиным и др. тем, что позволяет получать и сравнивать между собой статические и динамические характеристики ВД при произвольном количестве фаз, различных схемах соединения секций и вариантах их задействования.

2. Получено математическое описание наборов БВ двухфазного вентильного двигателя с двухсекционными фазными обмотками и трёхфазного вентильного двигателя, которое отличается от приведённых в работах А. Г. Микеро-ва, И.Е. Овчинникова, Р. А. Хабибабади (Иран), А. Некубина (Иран) и др. тем, что позволяет учитывать вклад каждой секции в создание электромагнитного момента, находить его относительную величину при соединении и задействовании секций произвольными способами, а также представлять наборы БВ в виде множеств.

3. Составленное математическое описание управляющих функций для четы-рёхстоечной и четырёхключевой схемы подключения ИУМ к ДВД с ДО при простых и комбинированных вариантах задействования фаз отличается от представленных в работах В. Т. Гращенкова, С. В. Довгиленко, А. А. Кириллова, А. С. Минина, Б. Н. Попова, А. В. Кривилёва, М. Виджаякумара (Индия), Хан-Чен Ву (Тайвань) и др. тем, что позволяет выполнять имита-

— 20 —

ционное моделирование и реализацию цифровых устройств на языках опи-

сания цифровой аппаратуры для произвольных случаев соединения и задей-

ствования секций.

4. Для замкнутой схемы соединения секций, использованной Д. А. Ицковым,

и лучевой, описанной М. М. Кацманом, выявлено, что при комбинирован-

ных способах формирования наборов БВ минимальная амплитуда пульса-

ций электромагнитного момента составляет 4 % в сравнении с 7 % у ТВД

с односекционными фазными обмотками, однако при использовании четы-

рёхключевого ИУМ максимальный к. п. д. достигает в первом случае ~ 30 %,

а во втором не превышает 40 %.

5. Впервые определены связи между способами формирования наборов БВ

и механическими, динамическими и энергетическими характеристиками ДВД

с ДО.

6. Впервые получены нормализованные значения параметров модели двигате-

ля постоянного тока, эквивалентного двухфазному ВД с ДО по динамиче-

ским свойствам, что позволяет учитывать зависимость величин Се, Ст и Яя

от схемы соединения и способа задействования секций ДВД с ДО в целях ис-

пользования его упрощённой модели в составе сложных электротехнических

комплексов.

Теоретическая значимость

1. Выполнено развитие теории управления двухфазными вентильными двига-

телями с двухсекционными фазными обмотками, посредством рассмотрения

всех физических процессов относительно секции, а не фазы, как делалось

ранее.

2. Разработан математический аппарат описания наборов базовых векторов

в виде множеств, что позволяет с единых позиций смотреть на формирование

базовых векторов для многофазных машин с много секционными фазными

обмотками.

3. Показано применение полиномов Жегалкина для описания управляющих

булевых функций.

— 21 —

Практическая значимость

1. Созданная компьютерная модель мехатронного модуля на основе ДВД с ДО,

отличается от известных, разработанных С. А. Гагариным, С. Г. Германом-

Галкиным, А. В. Кривилёвым, А. Некубиным (Иран), Б. Н. Поповым, Р. А. Ха-

бибабади (Иран) и др., тем, что позволяет учитывать различные схемы со-

единения и варианты задействования секций фазных обмоток для произ-

вольного ДВД с ДО, выпускаемого или планируемого к выпуску промыш-

ленностью.

2. Составленный программный комплекс, отличается от предложенных А. В.

Кривилёвым и С. А. Гагариным тем, что позволяет автоматизировать иссле-

дование физических процессов, которые протекают в системе «ИУМ — ДВД

с ДО», и с помощью параллельных вычислений автоматизировать получение

её статических и динамических характеристик.

3. Разработанный вариант параметрического описания цифрового устройства

на языке 8уз1етУеп1о§ может быть востребован при реализации различных

вариантов задействования фаз в информационном канале электропривода

на основе ДВД с ДО.

4. Построенный лабораторный макет ММ на основе ДВД с ДО внедрён в учеб-

ный процесс и может быть использован в экспериментальных исследовани-

ях работы ММ при реализации энергоэффективных цифровых алгоритмов

управления.

Положения, выносимые на защиту

1. Секционный подход к исследованию процессов в системе «ИУМ — ДВД

с ДО» и описанию способов формирования наборов БВ многофазных ВД.

2. Математическое описание наборов БВ ДВД с ДО.

3. Математическое описание УБФ ММ на основе ДВД с ДО.

4. Результаты сравнения способов формирования наборов БВ по кривым раз-

гона, механическим характеристикам и к. п. д.

5. Результаты определения нормализованных значений параметров модели дви-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дунич Евгений Алексеевич, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. А. с. 143100 А1 СССР, кл. 21 ё1, 20; 21 ё1, 41; 21 ё1, 7. Бесконтактный электродвигатель постоянного тока / И. А. Вевюрко, Ю. В. Разумовский, А. И. Селивахин — № 682408/24; заявл. 18.10.1960; опубл. 01.01.1961

2. А. с. 210930 А1 СССР, МПК Н02К 29/06. Бесконтактный электродвигатель постоянного тока: № 1126099/24-7: заявл. 13.01.1967: опубл. 08.02.1968 / А. А. Дубенский; заявитель Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе.

3. А. с. 221118 А1 СССР, МПК Н02Р7/24; 02Р3/12. Устройство для управления реверсивным электроприводом постоянного тока / М. Е. Гольц, Г. А. Макаров, В. М. Остреров, Л. А. Шпиглер — № 1084786; опубл. 01.01.1968.

4. А. с. 221803 А1 СССР, МПК Н02Р 6/00, Н02К 29/06. Способ управления бесконтактным электродвигателем постоянного тока : № 1126097/24-7: заявл. 13.01.1967: опубл. 17.07.1968 / А. А. Дубенский; заявитель Московский ордена Ленина авиационный институт им. С. Орджоникидзе.

5. А. с. 269265 СССР, МПК Н02Р1/22. Способ управления полупроводниковыми переключателями / А.М. Селезнев — № 1050137/24-7; заявл. 17.1.1966; опубл. 17.04.1970.

6. А. с. 381137 А1 СССР, МПК Н02К 29/08. Бесконтактный электродвигатель постоянного тока: № 1670231/24-7 : заявл. 14.06.1971: опубл. 15.05.1973 / А. А. Дубенский, Н. И. Куликов; заявитель Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе.

7. А. с. 440749 А1 СССР, МПК Н02К 29/02. Устройство управления бесконтактным двигателем постоянного тока: № 1815764/24-7: заявл. 21.07.1972: опубл. 25.08.1974 / А. А. Дубенский, Т. В. Калмыкова, Н. И. Куликов, А. А. Смирнов; заявитель Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе.

8. А. с. 445968 А1 СССР, МПК Н02К 29/02. Многоскоростной бесконтактный электродвигатель постоянного тока : № 1883175/24-7: заявл. 16.02.1973: опубл. 05.10.1974 / Н. П. Адволоткин, В. Т. Гращенков; заявитель Предприятие П/Я Р-6794.

9. А. с. 48771 А1 СССР, кл. 21 ё2, 41. Однофазный вентильный двигатель / Г. И. Бабат — № 160566; заявл. 09.01.1935; опубл. 31.08.1936.

10. А. с. 48773 А1 СССР, кл. 21 ё2, 38. Однофазный вентильный двигатель / О. Г. Вегнер, Д. А. Завалишин — № 168439; заявл. 28.04.1935; опубл. 31.08.1936.

11. А. с. 50506 А1 СССР, кл. 21 ё2, 41. Вентильный двигатель / Е. Л. Эттингер — № 188337; заявл. 04.03.1936; опубл. 28.02.1937.

12. А. с. 527804 А1 СССР, МПК Н02К29/02. Вентильный электродвигатель / Л. Я. Зин-нер, Г. Ф. Кропачев, А. И. Скороспешкин, Ю. Г. Соколов, Ю. П. Сонин и В. А. Уш-маев; заявитель Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева — № 2028867/07; заявл.28.05.1974; опубл. 05.09.1976.

13. А. с. 641600 А1 СССР, МПК Н02К 29/02. Вентильный электродвигатель : № 2451573: заявл. 14.02.1977 : опубл. 05.01.1979 / Ю. И. Конев, Е. В. Машуков, Ю. Н. Розно [и др.]; заявитель Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе.

14. Л. е. 663034 А1 СССР, МПК Н02К29/02. Вентильный электродвигатель / Н. П. Адволоткин, Р. К. Евсеев; заявитель Предприятие П/Я Р-6794 — № 2039840; заявл. 25.06.1974; опубл. 15.05.1979.

15. А. с. 824382 А1 СССР, МПК Н02К 29/02. Вентильный электродвигатель: № 2791414: заявл. 04.07.1979: опубл. 23.04.1981 / А. Г. Бабак, Н. И. Куликов; заявитель Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе.

16. А. с. 1020951 А1 СССР, МПК Н02Р 6/00. Устройство для управления бесконтактным электродвигателем постоянного тока: № 3255885 : заявл. 02.03.1981: опубл. 30.05.1983 / Ю. И. Конев, О. С. Овсянников, Ю. Н. Розно, А. И. Юрченко; заявитель Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе.

17. А. с. 1601722 А1 СССР, МПК Н02Р 6/20, Н02К 29/06, Н02Р 6/24. Вентильный электропривод: № 4461427: заявл. 13.05.1988: опубл. 23.10.1990 / Ю. И. Конев, Ю. Н. Розно, Л. Б. Соболев; заявитель Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе.

18. Адволоткин Н.П., Гращенков В. Т., Лебедев Н. И. и др. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.: Энергоатомиздат, 1984, 160 С.

19. АО «ВЗПП-С» — https://vzpp-s.ru/

20. Аракелян А. К. Развитие теории электромеханических систем с синхронным двигателем, питаемым от преобразователя с зависимым инвертором тока. Дис. ... докт. техн. наук: 05.09.03 (в виде научного доклада) — Чебоксары, 1999, 68 С.

21. Аракелян А. К., Афанасьев А. А. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод: В 2 кн. Кн. 1: Вентильные электрические машины. М.: Энергоатомиз-дат, 1997, 509 С.

22. Аржанов, В. В. Микропроцессорное управление электроприводами с вентильными двигателями для движителей необитаемых подводных аппаратов / В. В. Аржанов, Ю. А. Шурыгин, В. А. Бейнарович, Ю. А. Шиняков, А. Е. Лапа, К. В. Аржанов // Доклады ТУСУРа, № 2 (26), часть 1, декабрь 2012

23. Артющев, В. В. Микропроцессорная система управления на базе отечественного высокопроизводительного микроконтроллера для привода оптико-электронной системы / В. В. Артющев, О. В. Горячев, А. Г. Ефромеев, С. В. Минчук, В. С. Фимушкин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 12-4. С. 152-162.

24. Афанасьев, А. А. Малоинерционный высокоскоростной магнитоэлектрический беспазовый вентильный двигатель / А. А. Афанасьев, А. Г. Бабак, Е. В. Волокита, С. Б. Го-ловизнин, В. А. Нестерин, В. Е. Никифоров, А. В. Николаев, В. А. Чихняев // Электричество, 2007, № 4, с. 28-35.

25. Балагуров В. А., Лозенко В. К. Бесколлекторный двигатель постоянного тока // Труды 3-й Всесоюзной конференции по бесконтактным электрическим машинам. Том II. Рига: «Зинатне», 1966, С. 20-24.

26. Беленький, Ю. М. Опыт разработки и применения бесконтактных моментных приводов / Ю.М. Беленький, А. Г. Микеров. - Л.: ЛДНТП, 1987. 28 С. ил.

27. Беленький, Ю. М. Выбор и программирование параметров бесконтактного моментного привода / Ю.М. Беленький, А. Г. Микеров. - Л.: ЛДНТП, 1990. - 23,[1] С.: ил.

28. Бертинов А. И., Бут Д.А., Мизюрин С. Р. и др. Специальные электрические машины: Источники и преобразователи энергии. Учеб. пособие для вузов / Под ред. А. И. Бертинова. М.: Энергоиздат, 1982, 552 С.

29. Бертинов А. И., Дубенский А. А. Современное состояние и перспективы развития БМПТ // Сб. докладов II Всесоюзной научно-технической конференции «Бесконтактные машины постоянного тока и их применение в промышленности и народном хозяйстве». М.: МАИ. 1978. С. 5-7.

30. Бочкарев О. Е. Особенности бесколлекторного двигателя, питаемого от источника тока / Бочкарев О. Е. // ЭТВА. Сб. ст. под. ред. Ю. И. Конева, вып. 9. М.: Изд-во «Советское радио», 1977, С. 208-214.

31. Бут Д. А. Бесконтактные электрические машины: Учебное пособие для электромеханических и электроэнергетических спец. вузов. М.: Высшая школа, 1990, 416 С.

32. Бутаев Ф.И., Эттингер Е. Л. Вентильный электропривод. М-Л.: Госэнергоиздат, 1951, 246 С.

33. Васич П. С. Сверхпроводниковая электрическая машина с постоянными магнитами и массивными высокотемпературными сверхпроводниковыми элементами / П. С. Ва-сич, Д. С. Дежин, Л. К. Ковалёв, К. Л. Ковалёв, В. Н. Полтавец // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 2. С. 65-76.

34. Волков Н. И., Миловзоров В. П. Электронные устройства автоматики: Учебное пособие для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика». 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1986, 335 С.

35. Высоцкий В. Е. Вентильные двигатели с искусственной коммутацией: Теория, разработка, исследование и использование в электроприводе. Дис. ... докт. техн. наук: 05.09.01 — Самара, 2005, 483 С.

36. Воробьев В. В. Идентификация и синтез следящего привода с бесконтактным момент-ным двигателем / В. В. Воробьев, А. Г. Ефромеев, Н. Н. Макаров, А. А Огурцов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. № 11-1. С. 307-316.

37. Гагарин С. А. Автоматизированный синтез цифровых алгоритмов импульсного управления исполнительным механизмом привода с трёхфазным вентильным двигателем: Дис. ... канд. техн. наук: 05.02.02. М.: 2012. — 200 с.

38. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в МАТЬАБ 6.0. Учебное пособие. СПб.: КОРОНА ПРИНТ., 2001, 320 С.

39. Горячев, О. В. Синтез алгоритма управления приводом наведения и стабилизации с секторным моментным электрическим двигателем встраиваемого исполнения / О. В. Горячев, И. А. Шигин, М. А. Кузьмин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2020. - № 3. - С. 17-28. - Б01 10.24411/2071-6168-2020-00006.

40. Горячев, О. В. Расчет поверхности переключения для безредукторного электропривода на базе бесконтактного моментного двигателя / О. В. Горячев, И. А. Шигин, М. А. Кузьмин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. -2021. - № 11. - С. 19-26. - Б01 10.24412/2071-6168-2021-11-19-26.

41. Горячев, О. В. Разработка алгоритма управления бесконтактным моментным двигателем при сверхмалых скоростях / О. В. Горячев, В. В. Воробьев, А. Г. Ефромеев, О. О. Морозов, А. А. Огурцов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 12-4. С. 80-90.

42. Горячев О. В. Методика синтеза высокоточного стенда для испытаний навигационных блоков летательных аппаратов / О. В. Горячев, В. В. Воробьев, О. О. Морозов, А. Г. Ефромеев, А. А Огурцов. // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 9. С. 515-527.

43. Горячев О. В. Методика проектирования мехатронного модуля на базе синхронного двигателя встраиваемой конструкции секторного исполнения для перспективных комплексов / О. В. Горячев, И. А. Шигин, М. А. Кузьмин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 11. С. 398-406.

44. Горячев, О. В. Синтез алгоритма управления приводом наведения и стабилизации с секторным моментным электрическим двигателем встраиваемого исполнения / О. В. Горячев, И. А. Шигин, М. А. Кузьмин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 3. С. 17-28.

45. Горячев О. В., Ефромеев А. Г. Методика синтеза алгоритма управления стабилизированным по крену модулем коррекции // Труды МАИ, 2012, № 62, С. 3

46. Горячев О. В., Ефромеев А. Г., Минчук С. В. Методы проектирования мехатронных модулей для систем коррекции вращающихся по крену летательных аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 2. С. 7-15.

47. Дежин Д. С. Синхронные электрические двигатели на основе массивных высокотемпературных сверхпроводников и постоянных магнитов Дисс. ... канд. тех. наук / Московский государственный авиационный институт. Москва, 2008

48. Дунич, Е. А. Цифровое устройство управления двухфазным вентильным двигателем / Е. А. Дунич, С. С. Пенкин // XXVIII Международная научно-техническая конференция «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации»: сборник трудов, Алушта, 14-20 сентября 2019 года. - Алушта: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» 2019. - С. 94-95.

49. Ефромеев А. Г., Пронин Р. И. Алгоритм управления трёхфазным вентильным двигателем с обеспечением высокой плавности хода. Проблемы совершенствования робото-технических систем и интеллектуальных систем летательных аппаратов: Сб. докл X Всерос. юбилейной науч.-техн. конф. М.: Изд-во МАИ, 2015. - 316 с.: ил.

50. Ефромеев А. Г. Микропроцессорная система управления исполнительным двигателем с вращающимся статором // Труды МАИ, 2012, № 62, С. 3

51. Ефромеев А. Г. Разработка системы управления и моделирование работы привода с бесконтактным исполнительным двигателем при малых скоростях вращения. В сборнике: Информатика: проблемы, методология, технологии. Материалы XVI Международной научно-методической конференции. Под редакцией Тюкачева Н.А., 2016. С. 193-198.

52. Ефромеев А. Г., Черкасова Н. Д. Разработка программного обеспечения для универсального микропроцессорного блока управления различными типами исполнительных двигателей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 11. С. 285-290.

53. Ефромеев А. Г., Черкасова Н.Д. Универсальный электронный блок управления различными типами исполнительных двигателей // Техника XXI века глазами молодых учёных и специалистов. 2020. № 18. С. 13-18.

54. Зиннер Л. Я., Скороспешкин А. И. Вентильные двигатели постоянного и переменного тока. М.: Энергоиздат, 1981, 136 С.

55. Зыонг ДыкХа Имитационная модель бесконтактного электродвигателя // Труды МАИ, Выпуск № 73, 2014

56. Калачёв Ю. Н. Векторное регулирование (заметки практика), 2013, 63 С.

57. Кацман М. М. Электрические машины приборных устройств и средств автоматизации: Учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. М.: Издательский центр «Академия». 2006 — 368 с.

58. Ковалев К. Л. Методы расчёта электрических машин с массивными высокотемпературными сверхпроводниками Дисс. ... док. техн. наук / Москва, 2005

59. Ковалев, К. Л. Перспективы применения сверхпроводниковых устройств на борту полностью электрического самолёта с гибридной силовой установкой / К. Л. Ковалев, В. Т. Пенкин, Н. С. Иванов, Ю. Ю. Некрасова, Р. И. Ильясов, Д. С. Дежин, С. В. Журавлев // Электричество. 2018. № 10. С. 45-53.

60. Ковалев, Л. К. Анализ состояния зарубежных и отечественных разработок по созданию сверхпроводниковых электрических машин / Л. К. Ковалев, К. Л. Ковалев, И. П. Колчанова // Электричество. 2013. № 1. С. 2-12.

61. Ковалёв, Л. К. Зарубежные и российские разработки в области создания сверхпроводниковых электрических машин и устройств / Л. К. Ковалёв, К. Л. Ковалёв, И. П. Колчанова, В.Н. Полтавец // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 6. С. 3-26.

62. Козлов В. В. Разработка и исследование цифровой системы управления вентильным двигателем с коррекцией статических характеристик: Дисс. ... канд. техн. наук: 05.09.03, М.: 2012. 137 С.

63. Конев, Ю. И. Свойства бесколлекторного двигателя при питании его от трехфазного источника тока / Конев Ю. И., Машуков Е. В., Розно Ю. Н., Бочкарев О. Е. // ЭТВА. Сб. ст. под. ред. Ю. И. Конева, вып. 9. М.: Изд-во «Советское радио», 1977, С. 208-214.

64. Конев Ю. И., Машуков Е. В., Розно Ю. Н. О возможностях миниатюризации бесколлекторных электродвигателей // ЭТВА. Сб. ст. под. ред. Ю. И. Конева, вып. 8. М.: Изд-во «Советское радио», 1975, С. 3-12.

65. Константинов В. Г. Исследование полупроводникового усилителя для управления электрическими машинами // Вестник электропромышленности, 1959, № 6, С. 55-62.

66. Константинов В. Г. Усилитель на полупроводниковых триодах для управления возбуждением электрических машин // Вестник электропромышленности, 1959, № 1, С. 27-32.

67. Коссов О. А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. М.: Энергия, 1971, 432 С.

68. Кривилёв А. В. Автоматизация формирования характеристик в задачах импульсного управления системой «усилитель мощности — исполнительный двигатель». I. Механические характеристики. // Известия РАН. Теория и системы управления, 2013, № 2, С. 92-104.

69. Кривилёв А. В. Автоматизация формирования характеристик в задачах импульсного управления системой «усилитель мощности - исполнительный двигатель». II. Энергетические характеристики // Известия РАН. Теория и системы управления, 2013, № 3, С. 133-142.

70. Кривилев А. В. Автоматизированный синтез управляющих булевых функций ме-хатронного модуля привода с трёхфазным вентильным двигателем // Известия РАН. Теория и системы управления, 2010. № 2. С. 153-163

71. Кривилёв А. В. Методы проектирования цифровой системы управления мехатронного модуля привода с вентильным двигателем. — М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2009. — 192 С.: ил.

72. Кривилев А. В. Методы импульсного управления электрическими двигателями современных приводных систем // Мехатроника, автоматизация, управление, 2013, № 4. С. 44-49.

73. Кривилев А. В. Разработка и реализация на ПЛИС энергоэффективных способов импульсного управления системами «усилитель мощности — электродвигатель» на основе методов автоматизированного проектирования. Дис. ... док. техн. наук: — 05.09.03. М.: 2013. 522 С.

74. Кривилев А. В., Ситникова А. В. Автоматизированный синтез управляющего слова мехатронного модуля привода с трёхфазным вентильным двигателем // Известия РАН. Теория и системы управления. 2010 № 3. С. 5-13

75. Кривилёв А. В. Секционный подход к получению статических характеристик двухфазного вентильного двигателя / Е. А. Дунич, А. В. Кривилев, С. С. Пенкин // Вопросы инновационного развития аэрокосмического комплекса России : Материалы Первой Общероссийской научно-практической конференции, М.: Издательство «Доброе слово», 2018. - С. 132-137.

76. Кривилев А. В., Дунич Е. А., Пенкин С. С. Исследование режимов работы двухфазного вентильного двигателя в течение периода широтно-импульсного сигнала. 16-я Международная конференция «Авиация и космонавтика - 2017». Тезисы. М.: — Типография «Люксор», 2017. — 732 С.

77. Кривилёв А. В. Формирование и аналитическое описание базовых векторов двухфазного вентильного двигателя с двухсекционной фазной обмоткой / А. В. Кривилев, Е. А. Дунич // Электричество. - 2021. - № 10. - С. 31-39. - БЭД 10.24160/0013-53802021-10-31-39.

78. Кротенко, В. В. Параметрический синтез цифровой системы управления бесконтактного моментного привода с двигателем ДБМ / В. В. Кротенко, А. Г. Ильина // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. - 2006. - С. 140-147.

79. Кузьмин М.А., Шигин И. А., Ефромеев А. Г. Синтез алгоритмов управления безре-дукторного привода на базе бесконтактного моментного двигателя // Известия ТулГУ. Технические науки, 2019. Вып. 5

80. Кулебакин В. С. К теории импульсного метода регулирования скорости вращения электродвигателей с независимым или постоянным возбуждением // Труды ВВИА им. Н. Е. Жуковского. Выпуск 304, 1948, 32 С.

81. Куликов Н.И. Стабилизация частоты вращения БДПТ // Сб. докладов II Всесоюзной научно-технической конференции «Бесконтактные машины постоянного тока и их применение в промышленности и народном хозяйстве». М.: МАИ. 1978. С. 36-41.

82. Лебедев Н. И., Гандшу В. М., Явдошак Я. И. Вентильные электрические машины. СПб.: Наука, 1996, 352 С.

83. Ломакин А. К. Разработка системы математических моделей трёхфазного вентильного двигателя. Проблемы совершенствования робототехнических систем и интеллектуальных систем летательных аппаратов: Сб. докл X Всерос. юбилейной науч.-техн. конф. М.: Изд-во МАИ, 2015. - 316 с.: ил.

84. Лутидзе Ш. И. Основы теории электрических машин с управляемым полупроводниковым коммутатором. М.: Наука, 1968, 303 С.

85. Машуков Е. В., Конев Ю. И. Импульсные регуляторы электродвигателей постоянного тока на силовых интегральных схемах // ЭТВА. Сб. ст. под. ред. Ю. И. Конева, вып. 4. М.: Изд-во «Советское радио», 1973, С. 17-24.

86. Машуков Е. В. Транзисторные коммутаторы БДПТ // Сб. докладов II Всесоюзной научно-технической конференции «Бесконтактные машины постоянного тока и их применение в промышленности и народном хозяйстве». М.: МАИ. 1978. С. 135-138.

87. Микроконтроллеры 32 бит — АО «НИИЭТ» [Электрон. ресурс] https://niiet.ru/ product-category/civil/civil-microcont-32-bit (дата обращения 14.05.2021)

88. ЫИаис1г — https://www.milandr.com

89. Микеров А. Г. Управляемые вентильные двигатели малой мощности: Уч. пособие. спб.: Изд. полигр. центр ГЭТУ. 1997. 64 С.

90. Миловзоров В. П., Мартыненко Б. М. БДПТ с позиционной модуляцией фазных напряжений как объект регулирования // Сб. докладов II Всесоюзной научно-технической конференции «Бесконтактные машины постоянного тока и их применение в промышленности и народном хозяйстве». М.: МАИ. 1978. С. 16-18.

91. Нгуен Куанг Кххоа Энергоэффективный вентильно-индукторный электропривод большой мощности с двигателем двухпакетной конструкции. Дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03 — Новочеркасск, 2017.

92. Овчинников И. Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность): Курс лекций. — СПб.: КОРОНА-Век, 2006. — 336 С.: ил.

93. Оптико-локационная станция ОЛС-УЭ. Сайт ОАО Машиноаппарат [Электрон. ресурс], URL: http://mashap.maverick.ru/MenuVert/OLS.html (дата обращения 02.06.2021).

94. ОСТ 16 0.515.083-86. Электродвигатели бесконтактные моментные серии ДБМ. Технические условия. Двигатели с пазовым статором.

95. Пат. 2075820 C1 РФ, МПКН02Р6/00,6/14. Бесконтактный двигатель постоянного тока / Д. А. Ицков; заявитель и патентообладатель: Акционерное общество открытого типа «Московский научно-производственный комплекс «Авионика»; Д. А. Ицков — № 93031586/07; заявл. 10.06.1993; опубл. 20.03.1997

96. Пат. 2075821 C1 РФ, МПК Н02Р6/00,6/14. Бесконтактный двигатель постоянного тока / Д. А. Ицков; заявитель и патентообладатель: Акционерное общество открытого типа «Московский научно-производственный комплекс «Авионика»; Д. А. Ицков — № 93031588/07; заявл. 10.06.1993; опубл. 20.03.1997

97. Пат. 2076447 C1 РФ, МПК Н02Р6/00,6/14. Бесконтактный двигатель постоянного тока / Д. А. Ицков; заявитель и патентообладатель: Акционерное общество открытого типа «Московский научно-производственный комплекс «Авионика»; Д. А. Ицков — № 93031587/07; заявл. 10.06.1993; опубл. 27.03.1997

98. Пат. 2081497 C1 РФ, МПК H02K 29/08. Вентильный двигатель для привода механизмов бытовой и медицинской техники: № 5058133/07: заявл. 07.08.1992: опубл. 10.06.1997 / Н. И. Куликов; заявитель Московский авиационный институт.

99. Пат. 2179780 C1 РФ, МПК Н02К29/06, Н02К29/00. Вентильная электрическая машина / Н. И. Лебедев, В. М. Гандшу; заявители и патентообладатели Н. И. Лебедев, В. М. Гандшу — № 2000105758/09; заявл. 09.03.2000; опубл. 02.02.2002.

— 120 —

100. Пат. 2189685 С1 РФ, МПК Н02К 29/00, Н02К 21/16. Вентильно-индукторная маши-

на: № 2001112798/09 : заявл. 15.05.2001: опубл. 20.09.2002 / Д. А. Бут, Л. К. Ковалев,

Н. И. Куликов [и др.]; заявитель Московский государственный авиационный институт

(технический университет).

101. Пат. 2361355 С1 РФ, МПК Н02Р 6/00, Н02Р 6/16, 005Б 11/01. Способ управле-

ния электроприводом и электропривод: № 2007148479/09: заявл. 27.12.2007: опубл.

10.07.2009 / А. С. Башилов, И. И. Гусинский, Н. И. Куликов [и др.]; заявитель Закрытое

Акционерное Общество «Международный Центр Конверсионных Технологий» (ЗАО

"МЦКТ").

102. Пенкин В. Т., Сухов Д. В., Шевцов Д. А., Шишов Д. М. Бездатчиковый регулятор бес-

коллекторного двигателя постоянного тока с постоянными магнитами на роторе. //

Практическая силовая электроника. 2014. № 3 (55). С. 46-51.

103. Попов Б. Н. Анализ и синтез законов управления системой «импульсный усилитель

мощности — электродвигатель» // Известия РАН. Теория и системы управления, 1996,

№ 3, С. 94-102.

104. Попов Б. Н. Методы проектирования микропроцессорных устройств управления ме-

хатронными модулями систем приводов. Дис. ... докт. техн. наук: 05.02.02 —

Москва, 2001.

105. Самохвалов Д. В. Коррекция статических характеристик электропривода с вентиль-

ным двигателем малой мощности и микропроцессорным устройством управления.

Дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03 — СПб. 2010, 194 С.

106. Соловьев В. А., Красовский А. Б., Соловьева В. В., Соболев В. А. Устройство измерения

частоты вращения тягового вентильного двигателя // Электроника и электрооборудо-

вание транспорта. - 2018. - № 5. - С. 37-42.

107. Соловьев В. А. Электротехнические системы с непрерывным токовым управлением вен-

тильными двигателями. Дисс. ... докт. техн. наук. 05.13.06 / М., 2006

108. Соловьёв В. А., Бычков В. В. Синтез алгоритма управления импульсного регулято-

ра напряжения следящего вентильного электропривода. В кн.: Всесоюзный научно-

технический семинар по электромеханотронике. Тезисы докладов. Л., ЛЭТИ, 1989,

С. 183-185.

109. Соловьев В. А. Вентильный электродвигатель с обратной связью по токам фазных об-

моток. Электричество, 1995, № 1, С. 56-61.

110. Соловьёв В. А. Реверсивный вентильный электродвигатель с прямоугольными фазны-

ми токами. В кн.: Электронные средства преобразования электрической энергии. М.,

НТЦ Информтехника, 1993, С. 43.

111. Соловьёв В. А., Ланген A. M. БДПТ с генераторами Холла в качестве чувствительных элементов датчика положения. В кн.: Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов. М.: МТИ, 1976, С. 156.

112. Сухов Д. В., Шевцов Д. А., Шишов Д. М. Обзор бездатчиковых методов определения положения ротора синхронного двигателя с постоянными магнитами // Практическая силовая электроника. 2014. № 1 (53). С. 50-56.

113. Телевизионная аппаратура документирования ТАД-1М. Сайт ОАО Машиноаппарат [Электрон. ресурс], URL: http://mashap.maverick.ru/MenuVert/TAD.html (дата обращения 02.06.2021).

114. Тихменев, Б. Н., Горин Н. Н., Кучумов В. А., Сенаторов В. А Вентильные двигатели и их применение на электроподвижном составе. / Б. Н. Тихменев, Н. Н. Горин, В. А. Кучумов, Сенаторов В. А // М.: «Транспорт», 1976, 280 С.

115. УЛюшкин А. В., Трехонин И. В. Модернизация бесконтактного электродвигателя. -Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2019, № 2 (125), С. 148-155

116. Черкасова Н. Д., Ефромеев А. Г. Универсальный электронный блок управления различными типами электрических двигателей. В сборнике: Молодёжь и будущее авиации и космонавтики - 2020. Сборник аннотаций конкурсных работ. 12-й Всероссийский межотраслевой молодёжный конкурс научно-технических работ и проектов в области авиационной и ракетно-космической техники и технологий. Москва, 2020. С. 177-178.

117. Цоканов В. В., Коссов О. А. Бесколлекторный электропривод постоянного тока // Электричество, 1961, № 1, С. 22-26.

118. Цоканов В. В. Реверсивный бесколлекторный электропривод постоянного тока с транзисторным коммутатором // Известия вузов. Электромеханика, 1964, № 7, С. 889-892.

119. Шишов Д. М., Шевцов Д. А., Сухов Д. В. Бездатчиковый регулятор электродвигателя с амплитудно-частотно-фазовым управлением. // Материаловедение. Энергетика. 2020. Т. 26. № 4. С. 112-122.

120. Шишов Д. М. Транзисторный регулятор бездатчикового бесколлекторного двигателя постоянного тока на базе вычислителя потокосцеплений. Дис. ... канд. техн. наук / Моск. гос. авиац. ин-т. Москва, 2014.

121. A-ESTF V2 EP4CE22 Board — http://land-boards.com/blwiki/index.php?title= A-ESTF_V2_EP4CE22_Board

122. ADUM1400 Стандартные цифровые изоляторы / Analog Devices — https://www.analog.com/ru/products/adum1400.html

123. Altair Embed (ранее. VisSim) — https://web.solidthinking.com/ vissim-is-now-solidthinking-embed

124. ANSYS — https://www.ansys.com

125. Arm,®-based microcontrollers (MCUs) / Products — Texas Instruments [Электрон. ресурс] — https://www.ti.com/microcontrollers-mcus-processors/ microcontrollers/arm-based-microcontrollers/products.html#p887=ARM\ %20Cortex-M4F (дата обращения 10.05.2021).

126. Arun Babu K., Vijayakumar M. Analysis Of Four Quadrant Operation Of BLDC Motor With The Implementation Of FPGA // IJIRSET Volume 3, Spec. Iss. 1, Feb 2014

127. Balakrishna Giridhar R., Yogananda Reddy P. Speed Control of Brushless DC Motor Using Microcontroller // IJETMAS, Vol. 3, Iss. 6, June 2015

128. BoztasG., YildirimM., AydogmusO. Design and Analysis of Multi-Phase BLDC Motors for Electric Vehicles. // Engineering, Technology & Applied Science Research, 2018, Vol. 8, No. 3, pp. 2646—2650, DOI:10.48084/etasr.1781.

129. Changliang Xia, Zhiqiang Li, TingnaShi A Control Strategy for Four-Switch Three-Phase Brushless DC Motor Using Single Current Sensor // IEEE Transactions on Industrial Electronis, Vol. 56, No. 6, JUNE 2009

130. Chao-Min Wang, Shyh-Jier Wang, Shir-Kuan Lin, Hsing-Yu Lin A Novel Twelve-Step Sensorless Drive Scheme for a Brushless DC Motor // IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 43, No. 6, June 2007

131. Daud A-.K.K. Two Phase Brushless D.C. Motor For Artificial Heart Applications. // International Journal of Biology and Biomedical Engineering, Vol. 3, Iss. 2, 2009, С. 11-18.

132. EVALPWD13F60 High-voltage evaluation board for the PWD13F60 full-bridge high density power driver — STMicroelectronics https://www.st.com/resource/en/data_ brief/evalpwd13f60.pdf

133. Fabri, G., Olivieri, C, Tursini, M. Observer-based sensorless control of a five-phase brushless DC motor / ICEM, 2010, С. 1-6, DOI:10.1109/ICELMACH.2010.5607818.

134. George K., Gopinathan S., Shinoy K.S. A Comparison of Three Phase and Five Phase BLDC Motor. // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, Vol. 2, Special Iss. 1, pp. 479-486.

135. Gieras J. F. Advancements in Electric Machines. Springer Netherlands, 2008, p. 278.

136. Giridhar M. V. et al. Space Vector PWM Controlled ZSource BLDC Drive // IJAREEE Vol. 3, Issue 6, June 2014

137. Kenjo T. Electric Motors and Their Controls: An Introduction. Oxford University Press, 1991, p. 176.

138. Habibabadi, R. A., Nekoubin, A. Analysis and simulation of single-phase and two-phase axial flux brushless dc motor // WSEAS Transactions on Power Systems, 2013, Vol 8, Iss 1, pp 1-11.

139. Han-Chen Wu et al. Speed Control of BLDC Motors Using Hall Effect Sensors Based on DSP / International Conference on System Science and Engineering (ICSSE), 2016

140. Hanselman Duane C. 2006 Brushless permanent magnet motor design. Second Edition. Magna Physics Publishing, 2006, 411 pp, ISBN: 1-881855-15-5

141. Hembach, H.; Evans, S. A., Gerling, D. Systematic comparison of BLDC motors for small automotive water pump applications / 18th International Conference on Electrical Machines, 2008, 1-5. DOI: 10.1109/ICELMACH.2008.4800092

142. Intel FPGA — https://www.intel.com/content/www/us/en/products/programmable. html

143. Krishnan R. Electric Motor Drives Modeling, Analysis, and Control. Prentice Hall, 2001, ISBN: 0-13-091014-7

144. Krishnan R. Permanent magnet synchronous and brushless dc motor drives. CRC Press, 2009, p. 611.

145. Krishnakumar V, DR.S.Jeeuanandhan Four Switch Three Phase Inverter Control of BLDC Motor // ICEES 2011, 3-5 Jan 2011

146. Kriuileu A.V., Dunich E. A et al. Sectional approach to researching of two-phase BLDC motor / MIP:Engineering-2019 2019 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 537 062093;

147. Kriuileu A.V., Dunich E. A et al. Techniques of Armature Magnetic Induction Vectors Forming for Two-Phase Four-Sectional Brushless Direct Current Motor / VIII Int. Scientific Siberian Transport Forum. TransSiberia. AISC 2019 vol 1115 (Cham: Springer) pp. 639-47

148. Laxminarayana G., PradeepK. Comparative Analysis of 3-, 5- and 7-Level Inverter Using Space Vector PWM. // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering, 2013, Vol. 2, Iss. 7, pp. 3233-3241.

149. LabView — https://www.ni.com/ru-ru/shop/labview.html

150. Lattice Semiconductor — http://latticesemi.ru/produktsiya.html

151. LinH., KwonB. New PWM technique for two-phase brushless DC motor drives. // J. Electr.Eng. Technol., 2013, 8(5), 1107-1115, D0I:10.5370/JEET.2013.8.5.1107.

152. Lin H., et al. Digital implementation of PWM techniques for two-phase eight-switch inverter fed brushless DC motor drives. //J. Electr. Eng. Technol, 2013, 8 (2), 295-303, D01:10.5370/JEET.2013.8.2.295.

153. Microsemi/Products & Services/FPGA & SoC https://www.microsemi.com/ product-directory/1636-fpga-soc

154. Morteza Azadi, Ahmad Darabi. Speed Control of an Eleven-Phase Brushless DC Motor IJIEE, 2013, Vol. 3, No. 4, pp. 374-378, D0I:10.7763/IJIEE.2013.V3.338.

155. Maple — http://www.maplesoft.com/products/maplesim

156. Mathworks MATLAB — https://www.mathworks.com

157. MVSTUDIUM Group — https://www.mvstudium.com

158. NekoubinA. Simulation of a Double-Sided Axial Flux Brushless DC Two-Phase Motor IJECE Vol:5, No:1, 2011 Dynamics

159. Milos Nikolic et al. Real Time FPGA Implementation of Brushless DC Motor Control Using Single Current Sensor // IEEE 11th International Symposium on Intelligent Systems and Informatics September 26-28, 2013, Subotica, Serbia

160. OpenModelica — https://openmodelica.org

161. Pat. Deutsches 1 075 207, K1. H02K. Kollektorloser Gleichstrommotoren / Richard Zaubitzer — anm. 01.08.1955; aus. 11.02.1960.

162. Pat. Deutsches 1 108 312, K1. H02K. Kollektorloser Gleichstrommotoren / Richard Zaubitzer — anm. 06.12.1955; aus. 08.06.1961.

163. Popov, B. N. Microprocessors for pulse controlling of dc motors / B. N. Popov, A. A. Kirillov // Электротехника. - 1994. - No 2. - P. 30-34.

164. Priyanka C. P., Sja Gopinathan. Modelling and Position Control of Five Phase Brushless DC Motor. // IJERT, 2013, Vol. 2, Iss. 10, pp. 3749-3753.

165. Priyanka C.P., JagdanandG. Multiphase Induction Motor with Different Speed Ratio for Gearless Electric vehicles // IEEE International Conference on Power Electronics, Smart Grid, and Renewable Energy (PESGRE), 2022, pp. 1-6, doi: 10.1109/PESGRE52268.2022.9715800.

166. Power ICs (System-on-Chip) — Embedded Power ICs [Электрон. ресурс] https://www.infineon.com/cms/en/product/power/motor- control-ics (дата обращения 14.05.2021).

167. Radu Duma, Mirela Tru§ca, Petru Dobra BLDC motor control using rapid control prototyping // CEAI, Vol.12, No.1, pp. 55-61, 2010

168. Seok-Gyu Oh. Chee-Woo Lee A Study on Comparison of Two phase SRMs // Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers (2011) 25(1):5963 DOI : 10.5207/JIEIE.2011.25.1.059

169. SciLab — https://www.scilab.org

170. Shiuraj SDudhe, Archana G Thosar Mathematical modelling and simulation of three phase bldc motor using Matlab/Simulink // IJAET Vol. 7, Issue 5, pp. 1426-1433

171. SimlnTech — https://simintech.ru

172. TorkamanH., AfeiE. Comparison of three novel types of two-phase switched reluctance motors using finite element method // Progress In Electromagnetics Research Vol. 125, 151 - 164, Jan. 2012 DOI: 10.2528/PIER12010407

173. Waheed Ahmed, SyedM. Usman Ali Comparative study of SVPWM (space vector pulse width modulation) & SPWM (sinusoidal pulse width modulation) based three phase voltage source inverters for variable speed drive / IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 51 012027, 2013

174. Wolfram Mathematica — https://www.wolfram.com/

175. Xilinx — https://www.xilinx.com

176. Young-Dae Son and Gyu-Hong Kang Drive System Design for a Permanent Magnet Motor with Independent Excitation Winding for an Electric Bicycle // JEET, 2010, Vol. 5, No. 4, pp. 623 630. DOI: 10.5370/JEET.2010.5.4.623 623

177. Young J. S., et al. Characteristic Analysis of Independent 6 phase BLDC Motor. // Journal of the Korean Society of Marine Engineering, 2009, 33, pp. 939-945, DOI:10.5916/jkosme.2009.33.6.939.

178. Z16FMC Series of Motor Control MCUs [Электрон. ресурс] https://www.zilog.com/ index.php?option=com_product&task=product&businessLine=152&id=153&parent_ id=153&Itemid=105 (дата обращения 10.05.2021).

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Реализация на языке Matlab программного комплекса для исследования физических процессов

Листинг 2. Блок задания исходных данных

1 % Параметры двигателя

2 % Тип двигателя ДБМ-50-0,04-3-2

3 p = 4;

4 Cm = 0.075;

5 Ce = Cm;

6 Ra = 12;

7 Ta = 0.0003;

8 J

6.0e-6;

9 La = Ta*Ra;

10 %--------------------

11 % Параметры нагрузки

12 Tload = 0.0;

13 %--------------------

14 % Параметры управления

15 ConnectionScheme = 'Parallel';

16 PhaseCommMethod = 'Separate';

17 SectionUsage = 'ABnph';

18 ModelFeatures = 'G';

% Число пар полюсов % Коэффициент момента % Коэффициент противоЭДС— секции % Сопротивление одной секции % Эл. магн. пост. времени секции % Момент инерции ротора, % Индуктивность одной секции

% Схема соединения секций % Вариант задействования фаз % Способ задействования секций % G — полная модель 19 PulseControlMethod = 'Ьав1с_саве'; % Метод импульсного управления

20

%

21 % Параметры расчёта

22 % Переключение источника ШИМ сигнала

% Направление вращения ротора % Напряжение питания номинальное % Напряжение питания текущее % Частота ШИС, Гц

23 DR = 0;

24 Voltage = 27;

25 V = Voltage;

26 Frequency = 1000;

27 %-------------------------------------

28 % Настройка параметров модели

29 % Имя файла модели

30 ModelName = [ConnectionScheme '_' PhaseCommMethod '_'...

31 SectionUsage '_' ModelFeatures]

32 LastPoints = inf; % Количество точек, выводимых в рабочую область

33 ArmNum = 4;

34 SWNum =8; % Число ключей ИУМ

35 switch PulseControlMethod

36 case 'basic_case', PWMMethodNumber = 1; SPC = 1;

37 case ' alternative ', PWMMethodNumber = 2; SPC = 3;

38 otherwise, PWMMethodNumber = 1; SPC = 1;

39 error (['method "' PulseControlMethod'" is not recognized.']);

40 end

41 % Расчёт периода дискретизации модели

42 if (PWMMethodNumber == 1)

43 ts = 1/500/500; % Частота переключений принимается равной 500 Гц

44 else

45 ts = 1/Frequency/500; % Частота переключений определяется по частоте ШИС

46 end

47 % Загрузка модели в память

48 hModel = load_system( ModelName );

49 hMW = get_param( hModel, 'modelworkspace' );

50 hMW.assignin

51 hMW.assignin

52 hMW.assignin

53 hMW.assignin

54 hMW.assignin

55 hMW.assignin

56 hMW.assignin

57 hMW.assignin

58 hMW.assignin

59 hMW.assignin

'MethodNumber', PWMMethodNumber ); 'Frequency', Frequency );

'p\ p ); 'Ts', ts ) ; 'V', V); 'J', J);

'Ra', Ra ); La , La ); 'Cm', Cm ); 'Ce', Ce );

60 %----------------

61 disp('Параметры введены. ')

Листинг 3. Блок построения эпюр сигналов

1 % Параметры отображения

2 linewidth = 1.5; % Толщина линий

3 wheight = 100; % Количество единиц деления окна по вертикали

4 DisplayG = 0; % Отображение напряжений отн. общ. провода

5 DisplayEDS = 2; % Режим отображения эпюр противоЭДС—

6 Display4Halls = 0; % Количество датчиков Холла: 0 — 2, 1 — 4

7 % Отображение КЭ в четырёхключевом ИУМ — Значения КеузАгеРаке^

8 % 0 — ключи 1,3,5,7; 1 — 2,4,6,8; 2 — 2,4,5,7; 3 — 1,3,6,8.

9 KeysArePaired = 2;

10 %-------------------------------------------

11 % Создание графического окна

12 dff = figure('NumberTit1e','off','Position',[100 50 530 500]);

13 % Цвета линий

14 На11Со1ог = [0.1 0.6 0.05]; % Цвет линий сигналов датчиков Холла

15 иОЬтСо1ог = [1 0.0 0.0]; % Цвет линий напряжений

% Цвет линий токов

% Цвет линии тока источника питания % Цвет линии электромагнитного момента % Цвет линии момента нагрузки % Размер шрифта обозначений

16 IColor = 'blue';

17 I_pwr_Color =[0 0 0.5];

18 M_com_Color = [0 0.7 0];

19 TLoadColor = [0 0.5 0.7];

20 TxtFontSize = 10;

21 % Временные интервалы

22 t_begin = 0.134;

23 t_end = 0.15;

% Начало интервала отображения % Конец интервала отображения

24 % Смещение обозначений сигналов

25 TxtVrtShift = dff. Position(4) *2e—3; % Сдвиг обозначения по вертикали

26 TxtHrzShift = dff.Position(3)*2e—7; % Сдвиг обозначения по горизонтали

27 %-------------------------------------------

28 % Смещения цифровых сигналов

29 if (Display4Halls)

30

31

32

33

34

H1_bias H2_bias H3_bias H4_bias U1_bias

35 else

36 H1_bias

37 H2_bias

38 U1_bias

39 end

40 %-----

41 U2_bias =

42 U3_bias =

43 U4_bias =

44 U5_bias =

45 U6 bias =

= wheight — wheight*0.03; = H1_bias — wheight*0.03 = H2_bias — wheight*0.03 = H3_bias — wheight*0.03 = H4_bias — wheight*0.05

wheight — wheight*0.03; H1_bias — wheight*0.03; H2_bias — wheight*0.05;

U1 bias

-------Сигналы КЭ

wheight*0.03;

%

U2_bias — wheight*0.03 U3_bias — wheight*0.03

U4_bias U5 bias

wheight*0.05 wheight*0.03

— 129 —

46 U7_bias = U6_bias — wheight*0.03;

47 U8_bias = U7_bias — wheight*0.03;

48 % Коэффициенты масштабирования сигналов ДХ и УБФ

49 H gain = wheight*0.012; U gain = H gain;

50 % Если выбраны эпюры сигналов относительно общего провода

51 if (DisplayG)

52 % ...

53 else

54 % Если выбраны эпюры сигналов между выводами секций

55 % Если 4 ключа

56 if (SWNum == 4)

57 % ...

58 else

59 % Если 8 ключей

60 Ua1_bias = U8_bias — wheight*0.07;

61 Ua2_bias = Ua1_bias — wheight*0.12;

62 Ub1_bias = Ua2_bias — wheight*0.13;

63 Ub2_bias = Ub1_bias — wheight*0.12;

64 Ua1_gain = 0.15;

65 Ua2 gain = Ua1 gain;

66 Ub1_gain = Ua2_gain;

67 Ub2_gain = Ub1_gain;

68 I_pwr_bias = Ub2_bias — wheight*0.10;

69 M_com_bias = I_pwr_bias — wheight*0.07;

70 Ia1 gain = Ua1 gain* 12;

71 Ia2 gain = Ia1 gain;

72 Ib1_gain = Ia2_gain;

73 Ib2_gain = Ib1_gain;

74 I_pwr_gain = Ia1_gain;

75 E a1 gain = Ua1 gain;

76 E a2 gain = Ea1 gain;

77 E b1 gain = E a2 gain;

78 E b2 gain = E b1 gain;

79 E _ a1 _ bias = Ua1_ bias;

80 E_a2_bias = Ua2_bias;

81 E_b1_bias = Ub1_bias;

82 E_b2_bias = Ub2_bias;

83 end

84 M com gain = I pwr gain*20;

85 end

86 % Эпюры цифровых сигналов

87 % H1

88 plot(H.time, H.signals.values (:,1) *H_gain + H1_bias,...

89 'linewidth' ,linewidth,' color ' ,HallColor), grid minor, grid on, hold on

90 axis([t_begin t_end 0 wheight])

91 text(t_end + TxtHrzShift, H1_bias + TxtVrtShift,'H1',

92 ' color ' ,HallColor,'FontSize',TxtFontSize, 'FontName', 'Times New Roman')

93 line([t_begin t_end], [H1_bias H1_bias],'color','k')

94 % H2

95 plot(H.time, H.signals.values (:,2) *H_gain + H2_bias,...

96 ' linewidth', linewidth,' color ', HallColor)

97 text(t_end + TxtHrzShift, H2_bias + TxtVrtShift,'H2',

98 'Color',HallColor,'FontSize',TxtFontSize, 'FontName', 'Times New Roman')

99 line([t_begin t_end], [H2_bias H2_bias],'color','k') 100 %

101 % Если требуется отображение 4 ДХ

102 % H3

103 if (Display4Halls)

104 plot(H.time, H.signals.values (:,3) *H_gain + H3_bias,...

105 ' linewidth', linewidth,' color ', HallColor)

106 text(t_end + TxtHrzShift, H3_bias + TxtVrtShift,'H3',...

107 'Color',HallColor,'FontSize',TxtFontSize, 'FontName', 'Times New Roman')

108 line([t_begin t_end], [H3_bias H3_bias],'color','k')

109 % H4

110 plot(H.time, H.signals.values (:,4) *H_gain + H4_bias,...

111 'linewidth',linewidth,' color ',HallColor)