Definition of parameters of mathematical model of PMSM for electric vehicles on the basis of computer and experimental research

• Autorzy: Shchur I. , Rusek A , Makarchuk O. , Mandzyuk M.

Warianty tytułu

PL

Określenie parametrów modelu matematycznego PMSM dla pojazdów elektrycznych na podstawie badań komputerowych i eksperymentalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper proposes a method of determination of parameters in the equivalent circuit of a real-life Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM). These parameters are necessary for an adequate model of physical processes that take place in the machine. On the basis of a study on electromagnetic fields in the machine with FEM, the angular dependences of magnetic fluxes linked to the armature phase windings with the magnetic poles of the rotor, as well as their full flux linkages for different values of the phase currents were determined. On the basis of this piece of data, the dependencies of magnetic fluxes due to armature reaction on currents and dynamic inductances of armature windings in the orthogonal rotor reference frame d-q have been calculated. From the results of a physical experiment, the value of resistance that takes into account total loss at idle run of the PMSM (core loss, mechanical loss and loss due to cogging torque) was preset. Finally, a computer model of PMSM has been created in the Matlab/Simulink software environment. The model can be used for research and development of energy efficient control systems based on PMSM drives for electric vehicles.

W niniejszej pracy zaproponowano metodę wyznaczania parametrów schematu zastępczego maszyny synchronicznej z magnesami trwałymi (PMSM), aby odpowiednio modelować procesy fizyczne, które mają miejsce w maszynie. W oparciu o badania pól elektromagnetycznych w komputerze z wykorzystaniem MES wyznaczono zależności kątowe strumieni magnetycznych skojarzonych z uzwojeniami fazowymi twornika od biegunów magnesów trwałych wirnika, jak również ich pełnego strumienia dla różnych wartości prądów fazowych. W oparciu o te dane obliczone są zależności od prądów strumieni magnetycznych od reakcji twornika oraz indukcyjności dynamiczne uzwojenia twornika w spółrzędnych prostopadłych wirnika d-q. W wyniku eksperymentu fizycznego ustawiono rezystancją symulującą całkowite utraty mocy biegu jałowego PMSM, które obejmują straty w stali, straty mechaniczne i straty w wyniku działania momentu zaczepowego maszyny. W oparciu o wyniki badań teoretycznych i doświadczalnych stworzono model komputerowy PMSM w środowisku Matlab/Simulink, który może być używany do badań i rozwoju energooszczędnych układów sterowania automatycznego napędów z PMSM w pojazdach elektrycznych.

Słowa kluczowe

EN

PMSM; mathematical model; FEM analysis; experimental study; freewheel losses

PL

PMSM; model matematyczny; MES (metoda elementów skończonych); badania eksperymentalne; straty biegu jałowego

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 1(101)
• Strony: 147--152
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Shchur I.

• Czestochowa University of Technology, Czestochowa, Poland

autor

Rusek A

• Czestochowa University of Technology, Czestochowa, Poland

autor

Makarchuk O.

• National University „Lviv Polytechnic", Lviv, Ukraine

autor

Mandzyuk M.

• National University „Lviv Polytechnic", Lviv, Ukraine

Bibliografia

• [1]. Fernández-Bernal A., García-Cerrada F.: Determination of Parameters in Interior Permanent- Magnet Synchronous Motors With Iron Losses Without Torque Measurement. IEEE Transactionson Industry Application, 2001, vol. 37, no. 5, pp. 1265-1272.
• [2]. Monajemy R., Krishnan R.: Comparison of Torque Control Strategies Based on the Constant Power Control System for PMSM. Control in power electronics, Selected problems, Academic press, 2002, p. 225-250.
• [3]. Shchur I., Rusek A., Makarchuk O., Lis M.: The simulation model of a synchronous machine with permanent magnets that takes into account magnetic saturation. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), 2013, no 4, p. 102-105.
• [4]. Shchur I., Rusek A., Makarchuk O.: Modelowanie symulacyjno-komputerowe silnika synchronicznego z magnesami trwałymi na podstawie wyników badań polowych. Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe, 2012, Nr 96/3, s. 189-195.
• [5]. Fang J., Heising C., Staudt V., Steimel A.: Permanent-Magnet Synchronous Machine Model for Urban Transport Applications. 12th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment, OPTIM 2010, p. 358-363.
• [6]. Chin Y., Soulard J.: Modeling of iron losses in permanent magnet synchronous motors with fieldweakening capability for electric vehicles. International Journal of Automotive Technology, 2003, p. 87-94.