Design of a Circuit-Field Model of a Closed-Loop Electric Drive System Based on a Switched Reluctance Motor

Simple item page
dc.contributor.authorKachura, Oleksii V.en
dc.contributor.authorKolychev, Serhii V.en
dc.contributor.authorSuhal, Yevhen O.en
dc.contributor.authorKuznetsov, Vitaliy V.en
dc.contributor.authorNikolenko, Anatolii V.en
dc.date.accessioned2024-09-23T07:11:34Z
dc.date.available2024-09-23T07:11:34Z
dc.date.issued2024
dc.descriptionO. Kachura: ORCID 000-0002-6338-0974; S. Kolychev: ORCID 000-0002-1017-5125; V. Kuznetsov: ORCID 0000-0002-8169-4598; A. Nikolenko: ORCID 0000-0003-3808-4249en
dc.description.abstractENG: The distribution of switched reluctance motors (SRM) is due to their specific properties: high reliability due to the absence of sliding contacts, precise positioning, wide range of regulation. These properties allow the use of SRM in various adjustable electric drives in conjunction with semiconductor control systems. The complexity of the study such systems is a correct representation of both, the control system and the motor, taking into account their mutual influence and energy exchange. In addition, as a rule, SRM have a rather specific design, which limits the use of classical methods for their calculation and causes the use of numerical methods. The paper presents a mathematical model of a closed loop drive system on the rotor position and speed, based on the SRM. As a result of the unification of the SRM field model constructed on the basis of the Laplace and Poisson equations and the circuit model of the control system, a circuit-field mathematical model is obtained. The mathematical model takes into account the design features of the motor and allows to explore a drive system in dynamic modes of operation. An algorithm for switching power inverter keys for four phases of the SRM is developed. From the obtained values of magnetic induction and tension tensors the electromagnetic moment of the motor calculated. Electromagnetic and electromechanical parameters of the serial SRM-57-100-4 in the start-up mode obtained for the proposed model.en
dc.description.abstractUKR: Електроприводи (ЕП) на базі вентильних реактивних двигунів (ВРД) є невід’ємною складовою високотехнологічного устаткування. Такі ЕП знаходять застосування у різноманітних пристроях: роботи, медичне устаткування, верстати з числовим програмним забезпеченням, комп’ютерна техніка. Поширення ВРД обумовлене їхніми властивостями: прецизійне позиціонування, широкий діапазон регулювання, висока надійність. У зв’язку з цим актуальним є дослідження характеристик і електромагнітних параметрів ВРД у складі керованого ЕП. При створенні ЕП на базі ВРД виникає необхідність узгодження електромеханічної й схемотехнічної частин з урахуванням їх взаємного впливу. До основних труднощів, що виникають при побудові коректної моделі “система керування — ВРД”, можна віднести: необхідність врахування взаємного енергообміну між двигуном і інвертором, складність конструкції ВРД, обумовлена зубчастою структурою статора й ротора, нелінійність властивостей матеріалів, несинусоїдальність індукції у повітряному проміжку між статором і ротором. У роботі розглянута ланцюгово-польова математична модель ЕП на базі ВРД SRM-57-100-4, що знаходить застосування в апараті штучної вентиляції легень серії “Бриз-Т”. Для розрахунку характеристик і електромагнітних параметрів ВРД використано метод кінцевих елементів, що дозволяє коректно описати складну геометрію двигуна з урахуванням нелінійних властивостей матеріалів у стаціонарних і перехідних режимах роботи. Метою роботи є створення ланцюгово-польової моделі замкненої системи ЕП на базі ВРД для дослідження перехідних режимів роботи з урахуванням енергообміну між інвертором і двигуном. Крім інвертора й ВРД електропривод включає систему керування, що складається з задатчика швидкості, датчика положення ротора, датчика швидкості, датчика струму обмотки статора, силового IGBT комутатора, системи керування комутатором, зворотного зв’язку за положенням ротора, зворотного зв’язку за швидкістю. Об’єднавши польову модель ВРД із ланцюговою моделлю системи керування, отримано ланцюгово-польову модель замкненої системи електропривода зі зворотним зв’язком за швидкістю й положенням ротора. На основі розробленої математичної моделі виконано розрахунок режиму пуску ВРД до швидкості завдання. У результаті моделювання отримано залежності кута повороту ротора, електромагнітного моменту й струмів у фазних обмотках ВРД.uk_UA
dc.description.sponsorshipDniprovsky State Technical University, Kamianske, Ukraineen
dc.identifier.citationKachura O., Kolychev S., Suhal Ye., Kuznetsov V., Nikolenko A. Design of a Circuit-Field Model of a Closed-Loop Electric Drive System Based on a Switched Reluctance Motor. Mathematical Modeling. 2024. No. 1 (50). P. 84–92. DOI: https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(50)2024.305056.en
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.31319/2519-8106.1(50)2024.305056en
dc.identifier.issn2519-8106 (Print)
dc.identifier.issn2519-8114 (Online)
dc.identifier.urihttp://matmod.dstu.dp.ua/article/view/305056en
dc.identifier.urihttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/19013en
dc.language.isoen
dc.publisherDniprovsky State Technical University, Kamianske, Ukraineen
dc.subjectswitched reluctance motoren
dc.subjectclosed loop electric drive systemen
dc.subjectcontrol systemen
dc.subjectfinite element methoden
dc.subjectdynamic operation modeen
dc.subjectstart modeen
dc.subjectвентильний реактивний двигунuk_UA
dc.subjectзамкнена система електроприводуuk_UA
dc.subjectсистема керуванняuk_UA
dc.subjectметод кінцевих елементівuk_UA
dc.subjectдинамічний режимuk_UA
dc.subjectпусковий режимuk_UA
dc.subjectКЕЛІuk_UA
dc.subject.classificationTECHNOLOGY::Electrical engineering, electronics and photonics::Electrical engineeringen
dc.titleDesign of a Circuit-Field Model of a Closed-Loop Electric Drive System Based on a Switched Reluctance Motoren
dc.title.alternativeРозробка ланцюгово-польової моделі замкненої системи електропривода на базі вентильного реактивного двигунаuk_UA
dc.typeArticleen
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
Kachura.pdf
Size:
4.13 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
1.71 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description:
Download
Collections
Статті КЕЛІ (ДМетІ)