Napęd pojazdów z wielofazowym silnikiem indukcyjnym klatkowym

• Autorzy: Drozdowski P.

Warianty tytułu

EN

Vehicle's drive with a multiphase cage induction motor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono propozycję napędu elektrycznego pojazdów z wielofazowym silnikiem indukcyjnym klatkowym, pracującym przy różnych kolejnościach fazowych napięć zasilających i regulowanej częstotliwości. Skokowe przełączanie kolejności napięć powoduje skokową zmianę prędkości idealnego biegu jałowego poprzez zmianę liczby biegunów pola magnetycznego przy tej samej częstotliwości i napięciu. Odbywa się to na drodze sterowania wielofazowego falownika napięcia. Stosując silniki z uzwojeniami fazowymi skojarzonymi w grupy cięciwowe, umożliwia to zwiększanie momentu elektromagnetycznego silnika niemal proporcjonalnie do skokowo zmniejszonej prędkości pola. Z punktu widzenia wału napędowego silnik zachowuje się prawie tak, jakby był wyposażony w przełączalną skrzynię przekładniową, a dodatkowo dla każdej kolejności prąd i napięcie silnika pozostaje na niemal tym samym poziomie. Taki napęd może być zastosowany do samochodów elektrycznych. w których istotne jest zastosowanie przekształtnika nieprzewymiarowanego prądowo oraz zapewnienie pracy tranzystorów falownika przy ograniczonej stromości prądów. Zwykle stanowi to uzasadnienie dla stosowania w tych pojazdach mechanicznej skrzyni biegów. Dodatkowo, napęd taki może być zastosowany w wielosilnikowych pojazdach trakcyjnych, gdyż przełączanie "biegów" odbywa się poprzez sterowanie falowników zasilających. Może mieć on również zastosowanie w uniwersalnych pojazdach trakcyjnych pracujących jako lokomotywy manewrowe lub szybkobieżne.

EN

In this paper the drive with a multiphase cage induction motor has been proposed. The motor is designed to vehicles operating normally with a switched gearbox, since its operation is similar in some range. In the proposed solution the change of gear is realised by specific control of the motor. The matter consists in stepper change of the no load speed by changing the sequence of supplying voltages - switching of the sequence changes the total number of magnetic field poles [14]. In this way, the operation with a constant power is assured - the lower speed the greater torque at the same motor current (Fig. 3). This is possible under scalar and vector control of the drive (Figs. 4, 5). Such a solution does not demand the supplying inverter designed for great currents. So, this can be very profitable for electrical cars and universal traction howlers. Since the gear is electrically controlled these motors can be mounted into multi-drive traction vehicles. Additionally the operation with the switched voltage sequence protects the converter (usually the VS inverter [16]) against great derivative of currents.

Słowa kluczowe

PL

wielofazowy silnik indukcyjny klatkowy; pojazdy elektryczne; sterowanie polowo zorientowane; mechaniczna skrzynia przekładniowa

EN

multiphase cage induction motor; electrical vehicle; field-oriented control; gearbox

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 106, z. 1-E
• Strony: 49--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr., wz., rys.

Twórcy

autor

Drozdowski P.

• Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Sobczyk T.J., Theorie der Mehrphasen-Induktionsmotoren fuer mehrere Drehzahlen, Int. Wiessenschaftlich - Technische Taung, Dresden 1988, 121-124.
• [2] Sobczyk T. J., Speed control of multiphase induction motors, 34 Int. . Wlss. Koll. TH Ilmenau 1989, 145-148.
• [3] Drozdowski P., Silnik indukcyjny dziewięciofazowy zasilany z falownika napięcia, V Symp. Podstawowe Problemy Energoelektroniki PPE'93, Gliwice 1993, 212-219.
• [4] Drozdowski P., Equivalent Circuit and performance characteristics of a 9-phase cage induction motor, Int. Conf. on Electr. Machines ICEM'94 Vol. I, Paris 1994, 118-123.
• [5] Drozdowski P., Some circumstance for an application of the 9-phase induction motor in the traction drive, Second Int. Conf. for Modern Supply Systems and Drives for Electric Traction, Warsaw Oct '1995, 53-56.
• [6] Drozdowski P., Charakterystyki statyczne dziewięciofazowego testowego silnika indukcyjnego zasilanego z falownika, VII Konf. Nauk. Trakcji Elektr. SEMTRAK'96, Kraków-Zakopane 1996, 23-28.
• [7] Drozdowski P., Niektóre własności dziewięciofazowego silnika indukcyjnego klatkowego podczas pracy symetrycznej i niesymetrycznej, Czasopismo Techniczne z. 7-E, Wydawnictwo Politechniki Krakowskie, Kraków 1996, 45-62.
• [8] Zhao Y., Lipo T.A., Modeling and control of a multi-phase induction machine with structural unbalance, IEEE Trans. on Energy Conv., Vol 11, No.3, Sept. 1996, 570-584.
• [9] Drozdowski P., Field oriented control of a9-phase cage induction motor, Czasopismo Techniczne Z.4-E/1998, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1998, 1-25.
• [10] Toliyad H.A., Analysis and simulation of five-phase variable speed induction motor drives under asymmetrical connection, IEEE Trans. on Power Electron. Vol. 13, No. 4, 1998, 748-755.
• [11] Drozdowski P., Synthesis elements of polyphase windings for cage induction motors, Archives of Electrical Engineering, Vol. XVIII, No 1-2/1999, 63-68.
• [12] Teodorescu R., Tataru A.M., Lungeanu F., Dumitru T., Iov F., Simulation of five-phase induction motor, Proc. of 3rd Int. Symp."Electromotion '99",Paper A-13, Vol. 1, Patras 1999, 93-96.
• [13] Drozdowski P., A 9-phase cage induction motor fed by a 3 x 9 matrix converter, Proc. Int. Cont. on Electr. Machines lCEM'2000, Vol. 1, Espoo 2000. 387-391.
• [14] Drozdowski P., Kształtowanie charakterystyk i własności ruchowych wielofazowych silników indukcyjnych klatkowych, Monografia 278, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2000.
• [15] Levi E., Iqbal A., Vucosavic S.N., Troliyad H.A., Modeling and control of a five-phase series-connected two-motor drive, Industrial Electronics Society, 2003, IECON'03, The 29th Ann. Cont. of the IEEE, Vol.1, Nov. 2003. 208-213.
• [16] Drozdowski P., Układ zasilania dziewięciofazowego silnika indukcyjnego w trakcji elektrycznej, Mat. kont. "X Jub. Ogólnopolska Konf. Nauk. Trakcji Elektrycznej" SEMTRAK 2004, tom I, Zakopane-KościeIisko 2004.
• [17] Shuai Lu., Corzine K., Direct torque control of five- phase induction motor using space vector modulation with harmonics elimination and optimal switching sequence, Applied Power Electr. Conf. and Exposition 2006, APEC'06, 21 Annual IEEE, March 2006.
• [18] Pereira L.A., Scharlau C.C., Pereira L.F.A., Haffner J.F., General model of a five-phase induction machine allowing for harmonics in the air gap field, IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 21, Issue 4, Dec 2006, 891-899.
• [19] Levi E., Jones M., Iqbal A., Vucosavic S.N., Troliyad H.A., Induction Machine/Syn-Rel Two-Motor Five-Phase Series-Connected Drive, IEEE Trans. on Energy Conv., Vol. 22, Issue 2, June 2007, 281-289.