Analiza stanów pracy wielokanałowych silników synchronicznych z magnesami trwałymi

• Autorzy: Krzywdzińska-Kornak, Krystyna , Suliga, Mateusz

Warianty tytułu

EN

Analysis of operating states of multi-channel permanent magnet synchronous motors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zamieszczono wybrane wyniki badań porównawczych prototypowych silników synchronicznych z magnesami trwałymi przeznaczonymi do zasilania wielokanałowego. Silniki tego typu stosowane są tam, gdzie wymagana jest wysoka niezawodność i bezpieczeństwo pracy – tzw. napędy krytyczne. Analizowano dwie konstrukcje różniące się sposobem wykonania uzwojenia stojana. Pierwsza konstrukcja posiadała uzwojenie o poskoku średnicowym, natomiast druga uzwojenie o poskoku istotnie skróconym. Obie konstrukcje posiadające identyczny wirnik (magnesy montowane powierzchniowo –SPM) pozwalają na wprowadzanie pewnej niesymetrii wewnętrznej (elektrycznej i magnetycznej) w jednym z kanałów silnika. Testy obejmowały zasilanie odpowiednio: jednego, dwóch oraz czterech kanałów w warunkach symetrii i niesymetrii wewnętrznej umownego kanału A silnika. Zostały pokazane wybrane przebiegi czasowe prądów i napięć. Dokonano porównania charakterystyk mechanicznych obu silników z uwzględnieniem pracy wielokanałowej oraz wybranych przypadków niesymetrii wewnętrznej.

EN

The paper presents selected results of comparative analysis of prototype synchronous motors with permanent magnets intended for multi channel power supply. This types of motors are used where high reliability and safety are required - the so-called critical drives. Two designs with different method of making the stator winding were analyzed. The first prototype had a winding with a full pitch, while the second one had a winding with a fractional pitch. Both constructions with the same rotor (surface mounted magnets - SPM) allow to introduce some internal asymmetry (electrical and magnetic) in one of the motor channel. The tests included a few options of power supply - respectively: one, two and four channels in the conditions of symmetry and internal asymmetry simulated in channel A. Selected waveforms of currents and voltages have been shown. The mechanical characteristics of both motors were compared, taking into account multi-channel operation and selected cases of internal asymmetry.

Słowa kluczowe

PL

silnik synchroniczny z magnesami trwałymi; PMSM; redundancja; napęd; wielokanałowy

EN

permanent magnet synchronous motor; PMSM; redundancy; drive; multichannel

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 12
• Strony: 78--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krzywdzińska-Kornak, Krystyna

• Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Zakład Elektrodynamiki i Systemów Elektromaszynowych, ul. Wincentego Pola 2, 35-959 Rzeszów,

autor

Suliga, Mateusz

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki, ul. Wincentego Pola 2, 35-959 Rzeszów,

Bibliografia

• [1] Cao W., Mecrow B., Atkinson G., Bennett J., Atkinson D., Overview of Electric Motor Technologies Used for More Electric Aircraft (MEA), IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, no. 9, pp. 3523-3531, Sept. 2012, doi: 10.1109/TIE.2011.2165453.
• [2] Bianchi N., Michieletto D., Cinti L., Contò C., Carlet P., Brunetti M., Nesci A.: Permanent Magnet Synchronous Motor Drives for More-Electric Aircraft, 2022 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM), Sorrento, Italy, 2022, pp. 871-876, doi: 10.1109/SPEEDAM53979.2022.9842284.
• [3] Wilczyński F., Strankowski P., Guziński J., Morawiec M., Lewicki A., Kostro G., Five-Phase Induction Motor Drive Operation During Stator Phase Fault, Automatyka - Elektryka – Zakłócenia, vol. 8 (2017) no. 4(30), 28-37
• [4] Umoh G., Ogbuka C., Obe E., Modelling and analysis of five-phase permanent magnet synchronous motor in machine variables, Przegląd Elektrotechniczny, 96 (2020), no. 1, 123- 126, 10.15199/48.2020.01.21
• [5] Bernatt J., Gawron S., Glinka T., Wolnik T., Analiza korzyści zastosowania uzwojeń 6-fazowych w silnikach wzbudzanych magnesami trwałymi, Przegląd Elektrotechniczny, 98 (2022) no. 09, 302-306, doi:10.15199/48.2022.09.70
• [6] Świerczyński D., Jasiński A., Sulima R., Grochowski G., Moradewicz A., Milczarek A., Napęd sześciofazowy z silnikiem PMSM dla pojazdów elektrycznych i hybrydowych, Przegląd Elektrotechniczny, 99 (2023), no. 1, 262-269, doi:10.15199/48.2023.01.53
• [7] Kutsyk A., Korkosz M., Semeniuk M., Nowak M.: An Influence of Spatial Harmonics on an Electromagnetic Torque of a Symmetrical Six-Phase Induction Machine Energies 2023, 16, 3813, https://doi.org/10.3390/en16093813
• [8] Korkosz M., Bogusz P., Prokop J.: The Fault-Tolerant Quad-Channel Brushless Direct Current Motor. Energies. 2019; 12(19):3667. https://doi.org/10.3390/en12193667
• [9] Bogusz P., Korkosz M., Pakla B., Prokop J.: Comparative Study of the Performance of Brushless DC Motor with Permanent Magnets Under Classic and Dual-Channel Operation, 2018 International Symposium on Electrical Machines (SME), 2018, pp. 1-5, doi: 10.1109/ISEM.2018.8442672.
• [10] Gurleyen H., Dual-Channel Variable Flux Reluctance Generator Design for More Electric Aircraft, 2021 3rd Global Power, Energy and Communication Conference (GPECOM), 2021, pp. 126-131, doi: 10.1109/GPECOM52585.2021.9587645.
• [11] Korkosz, M., Prokop, J., Pakla, B., Bogusz, P.: Frequency analysis in fault detection of dual-channel BLDC motors with combined star–delta winding. IET Electr. Power Appl, 15: 824- 836. https://doi.org/10.1049/elp2.12056
• [12] Bai H., Zhu J., Qin J., Sun, J., Fault-tolerant control for a dual-winding fault-tolerant permanent magnet motor drive based on SVPWM. IET Power Electronics, 2017 (10): 509-516. https://doi.org/10.1049/iet-pel.2015.1033
• [13] Mu J., Meng X., Zhang Z., Yang H.: Simulation and Analysis of a Novel Dual-Channel Stator Distributed Excitation Double Salient Motor, 2022 5th International Conference on Power and Energy Applications (ICPEA), Guangzhou, China, 2022, pp. 196-201, doi: 10.1109/ICPEA56363.2022.10052416.
• [14] Chang C., Zhou Q.: Research on Sensorless Control Technology of Dual-winding PMSM, 2020 5th International Conference on Automation, Control and Robotics Engineering (CACRE), Dalian, China, 2020, pp. 246-250, doi: 10.1109/CACRE50138.2020.9230256.
• [15] Gurleyen H.: Dual-Channel Variable Flux Reluctance Generator Design for More Electric Aircraft, 2021 3rd Global Power, Energy and Communication Conference (GPECOM), Antalya, Turkey, 2021, pp. 126-131, doi: 10.1109/GPECOM52585.2021.9587645.
• [16] Nounou K., Charpentier J.F., Marouani K., Benbouzid M., Kheloui A., Emulation of an Electric Naval Propulsion System Based on a Multiphase Machine Under Healthy and Faulty Operating Conditions, IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 67, no. 8, pp. 6895-6905, Aug. 2018, doi: 10.1109/TVT.2018.2834342.
• [17] Jiang X., Huang W., Cao R., Hao Z., Jiang W., Electric Drive System of Dual-Winding Fault-Tolerant Permanent-Magnet Motor for Aerospace Applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 62, no. 12, pp. 7322-7330, Dec. 2015, doi: 10.1109/TIE.2015.2454483.
• [18] Alberti L., Bianchi N.:, Impact of winding arrangement in dual 3- phase induction motor for fault tolerant applications, The XIX International Conference on Electrical Machines - ICEM 2010, Rome, Italy, 2010, pp. 1-6, doi: 10.1109/ICELMACH.2010.5607941.
• [19] ANSYS. Ansys Electronics Release 2022 R1; ANSYS Inc.: Canonsburg, PA, USA, 2022.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.12.14