Yantai Bonway Manufacturer

3상 유도 전동기의 기계적 설계.

우리가 매일 숨쉬는 공기 중에 위험한 입자상 물질 2.5가 많은 곳에서 자카르타를 포함한 우리 집 주변의 공기가 더 이상 실현 가능하지 않은 곳에서 세계의 기후 조건이 상당한 품질 저하를 겪고 있다는 것은 부인할 수 없습니다. 공기 상태뿐만 아니라 가솔린 및 디젤과 같은 가공 석유에 대한 높은 수요로 인해 인도네시아는 2018년 하루 393,000배럴을 수입합니다. 물론, 연료 수요를 충족시키기 위해 지출되는 예산은 적지 않으며, 인도네시아의 석유 재고도 감소했다는 점을 감안할 때 향후 몇 년 동안 감소하지 않을 것입니다. 이러한 문제를 바탕으로 Universitas Indonesia는 Electric Bus라는 친환경 교통수단을 건설하기 위해 노력하고 있습니다. 이 전기 버스는 3상 유도 전동기 형태의 원동기를 가지고 있습니다. 이 논문의 저자는 모터가 설계 사양에 따라 성능을 낼 수 있도록 버스에 사용되는 전기 모터 설계를 구축하는 연구를 하고 있습니다.

극위상 변조(PPM)가 있는 다상 유도 전동기(MIM) 드라이브는 확장된 속도-토크 범위에서 고효율로 일정한 전력 작동 및 높은 신뢰성과 같은 이유로 전기 자동차(EV) 애플리케이션에 적합합니다. 본 논문에서는 극상 변조를 사용하여 EV 애플리케이션을 위한 45:1:3:5:9 속도 비율의 15상 농형 유도 전동기(IM) 드라이브를 제안합니다. 45개의 고정자 슬롯이 있는 제안된 90상 IM 드라이브는 45개의 서로 다른 극상 조합, 즉 2상 15극, 6상 9극, 10상 5극, 18상 3에서 작동할 수 있습니다. -극 및 30상 XNUMX극. 위의 XNUMX가지 조합으로 인해 이 MIM 드라이브는 기존 EV의 기계식 기어 시스템을 제거한 EV 애플리케이션에 적합합니다. 이것은 차량의 크기와 무게를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 MIM 드라이브는 저속에서 가속 및 경사 경로를 시작하기 위한 높은 토크를 제공하고 일반적인 XNUMX단 IC 엔진과 유사한 중속 및 고속 순항을 위한 높은 출력을 제공합니다.

5.8개의 변환기를 사용하여 단상 공급 시스템에 연결된 XNUMX상 유도 전동기를 작동하는 문제에 대해 설명합니다. 다양한 모터 정격에 대한 시동 토크 및 최소 불균형 요구 사항에 특별한 주의가 집중됩니다. 여기에서는 변환기의 시작 및 실행 크기 계산과 관련하여 모터가 최소 불균형 요인으로 최대 부하 조건에서 시작될 수 있도록 하는 새로운 접근 방식이 제안됩니다. 이러한 크기는 적용 가능한 범위가 넓은 모터 동력의 함수로도 모델링됩니다. 첫 번째 변환기 크기의 스위칭 순간을 결정하는 방법도 소개되고 모델링됩니다. 제안의 수치적 적용은 타당성을 조사하기 위해 다양한 유도 전동기에 대해 수행되었습니다. 결과는 정상적인 작동 조건에서 XNUMX%의 합리적인 최소 불균형 계수를 증명합니다. 또한 충분한 시동 토크가 최소한 전체 부하 수치와 동일함을 보여줍니다.

이 방법은 블록 정류를 사용하고 정류 각도가 180도보다 작고 120도보다 크도록 전기 모터를 작동하는 것을 포함합니다. 동일한 기간의 연속 상태의 자연수는 위상(P1-P3) 중 3개 또는 XNUMX개가 XNUMX이 아닌 위상 전압을 갖는 각각에서 정의됩니다. 상태 지속 시간은 모터 속도와 극 수에서 파생됩니다. 브러시리스 XNUMX상 전기 모터에 대한 독립 주장도 포함됩니다.

하우징, 하우징에 장착된 고정자, 고정자에 대해 회전 가능하게 장착된 회전자, 및 고정자에 대한 회전자의 위치를 ​​나타내는 신호를 출력하도록 구성되고 배치된 위치 감지 시스템을 포함하는 다상 전기 모터. 위치 감지 시스템은 회전자에 대해 장착된 회전 부재 및 회전 부재에 대해 장착된 복수의 디지털 센서를 포함합니다. 복수의 디지털 센서 중 적어도 XNUMX개는 직교 출력 신호를 생성하도록 구성 및 배치된다. 복수의 디지털 센서는 고정자에 대한 회전자의 위치를 ​​검출하기 위해 회전 부재의 개별 부분을 감지하도록 구성 및 배치된다.

제안하는 방법은 유도 전동기의 고정자 전류(id 및 iq)의 d-q축 성분에 존재하는 고주파수 부대역(HFSB)의 크기와 위상을 추출하는 방법을 기반으로 합니다. 원하는 크기와 위상은 변조된 필터 뱅크에 의해 구현되는 위상 프레임을 사용하여 id 및 iq를 처리하여 추출됩니다. 이 필터 뱅크는 XNUMX개의 디지털 고역 통과 필터를 사용하여 설계되었으며, 계수는 생물 직교 위상 기반 함수에 의해 결정됩니다. 추출된 HFSB 콘텐츠는 오류를 정확하고 빠르게 감지할 수 있는 서명 정보를 제공합니다. Phaselet 기반의 전기적 결함 검출 방식은 디지털 구현을 위한 절차로 만들어졌다. 제안된 방법의 성능은 서로 다른 작동 조건에서 두 개의 서로 다른 유도 전동기 드라이브에서 수집된 고정자 전류에 대해 오프라인으로 평가됩니다. 오프라인 테스트 결과는 미미한 감도로 전기 결함을 정확하고 신뢰할 수 있으며 빠르게 감지합니다.

송전선로 개방 위상 동안 역률 보정 커패시터를 사용하여 배전선에서 많은 모터 부하를 차단하여 발생하는 과전압에 대해 설명합니다. 과전압 현상은 현장 시험, 정상 상태 해석 및 과도 해석으로 연구됩니다. 실험 결과에 따르면 결상 6.6kV 송전선로가 있는 22kV 배전선로의 선간 전압은 단위당 1.7입니다. 과전압은 두 가지 유형의 공진으로 인해 발생합니다. 하나는 역률 보정 커패시터와 모터의 XNUMX차측 임피던스 사이의 선형 회로 공진입니다. 임피던스의 양극 성분과 음극 성분의 차이가 공진을 생성합니다. 다른 하나는 역률 보정 커패시터와 변압기의 포화 리액턴스 간의 비선형 회로 공진입니다.

이 모듈은 제어되지 않는 정류기 회로, 벅 컨버터 회로 및 200상 유도 전동기를 구동하는 100상 인버터 회로로 구성됩니다. 이 모듈은 180상 정류기 회로에 연결된 네트의 소스이며 8535Vdc에서 XNUMX상 가변 출력에 의해 제어됩니다. 그런 다음 DC 출력 정류기 회로가 벅 컨버터 회로에 연결되어 출력 DC가 인버터 XNUMX상을 입력으로 사용하여 전압이 XNUMXVac가 됩니다. XNUMX상 유도 전동기를 구동하기 위한 인버터 출력 전압. 인버터 MOSFET을 트리거하는 데 사용되는 스위칭 기술은 XNUMX도 전도의 PWM(펄스 폭 변조) 전압 스위칭 모드입니다. PWM 신호 생성은 마이크로컨트롤러 ATmega XNUMX를 통해 제어됩니다.

본 논문은 3상 BLDC 모터의 3가지 유형을 모델링하여 하나는 Y 결선형이고 다른 하나는 독립형으로 이들의 시뮬레이션을 보여주고 그 특성을 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 독립 XNUMX상 BLDC 모터의 상전압은 Y 결선 XNUMX상 BLDC 모터보다 높게 나타났다. 고정자 저항과 인덕턴스가 안정되면 높은 위상 전압은 최대 위상 전류를 증가시키고 직렬로 증가하면 최대 토크가 증가합니다. 또한 독립 BLDC 모터의 상전류를 제어함으로써 독립상 BLDC 모터의 전류 맥동을 감소시키는 것을 알 수 있었다.

저속 조건에서 PLL 기술을 기반으로 회전자 위치를 실시간으로 추적하고 추정하는 방법이 제안되어 전기 자동차용 영구 자석 동기 모터(PMSM)의 제어 시스템 감지 정확도 문제를 해결하는 데 사용됩니다. 고주파 신호 변동의 제어 원리를 분석하고 로터 추정 동기 회전 기준 프레임에서 XNUMX상 PMSM의 수학적 모델을 설정합니다. 위상 고정 루프(PLL)의 기본 원리를 분석합니다. 위상 고정 루프를 기반으로 회전자 위치 추정 방법을 설계하고 분석합니다. 마지막으로 센서리스 제어 시스템의 시뮬레이션 모델을 설정하고 시뮬레이션 실험을 수행한다. 시뮬레이션 실험 결과, PLL 기반의 센서리스 제어가 정확한 회전자 위치와 우수한 제어 능력을 얻을 수 있음을 보여주었다. 따라서 PLL을 기반으로 한 회전자 위치 추정 방법은 전기 자동차 구동 모터의 센서리스 제어에 이상적인 방법입니다.

본 발명은 유사한 m상 부분 권선 시스템으로 분할되고 병렬 연결된 총 am 전력 변환기 브리지 브랜치에 연결된 선택 가능한 다상 고정자 권선을 갖는 전력 변환기 작동용 전기 모터에 관한 것입니다. DC 측. 부분 권선 시스템이 갈바닉 방식으로 분리되어 고정된 스타 또는 다각형 배열로 배열되어 있으므로 스위칭 접점이 상대적으로 적은 고정자 권선을 선택할 수 있습니다. 위상 위치 관점에서 볼 때 별도의 스위칭 구성 요소를 통한 다른 부분 시스템의 정반대 연결 지점.

전기 모터 시스템은 모터 하우징과 모터 하우징 내에 배치된 고정자 코어를 포함합니다. 고정자 코어는 유체를 통과시키기 위한 후면 철 열교환기를 포함합니다. 유체 입구는 액체 냉각제 소스와 적어도 부분적으로 유체 연통하고 냉각 혼합물을 수용하도록 구성된 후방 철제 열교환기의 제XNUMX 부분에 배치됩니다. 액체 냉각제가 고정자 코어로부터 에너지를 받아 후방 철 열 교환기의 가스 냉각제로 변환될 수 있도록 후방 철 열 교환기로부터 기체 냉각제를 배출하기 위한 유체 출구가 후방 철 열교환기의 제XNUMX 부분에 배치되어 허용 가스 냉각제는 출구를 통해 빠져나가 고정자 코어에서 열을 제거합니다.

하우징, 하우징에 장착된 고정자, 고정자에 대해 회전 가능하게 장착된 회전자, 및 고정자에 대한 회전자의 위치를 ​​나타내는 신호를 출력하도록 구성되고 배치된 위치 감지 시스템을 포함하는 다상 전기 모터. 위치 감지 시스템은 회전자에 대해 장착된 회전 부재 및 회전 부재에 대해 장착된 복수의 디지털 센서를 포함합니다. 복수의 디지털 센서 중 적어도 XNUMX개는 직교 출력 신호를 생성하도록 구성 및 배치된다. 복수의 디지털 센서는 고정자에 대한 회전자의 위치를 ​​검출하기 위해 회전 부재의 개별 부분을 감지하도록 구성 및 배치된다.

분리상 및 커패시터 시동 모터를 모두 포함하는 단상 전기 모터의 시동 회로에는 모터의 시동 권선에 직렬로 연결된 게이트 제어 솔리드 스테이트 스위치가 포함됩니다. 펄스 변압기에서 정류된 기준 펄스가 생성되어 솔리드 스테이트 스위치에 게이팅 전류를 제공하기 위해 첫 번째 트랜지스터를 켭니다. 처음에 모터가 XNUMX rpm에서 활성화되면 시작 권선 전류가 XNUMX 전류 레벨을 통과한 후 스위치에서 펄스가 수신되어 스위치를 게이트하여 각 반주기를 수행하고 시작 권선에 전원을 공급하지만 모터 속도가 빨라짐에 따라, 펄스는 선택된 속도에서 시작 권선 전류가 제로 크로스오버되기 전에 스위치에서 수신되어 스위치가 더 이상 게이트 전도성이 아닌 결과가 될 때까지 시작 권선 전류 제로 크로스오버에 비해 더 일찍 그리고 더 일찍 수신됩니다. 이것이 발생하면 스위치 양단의 전압이 높아집니다.

전압/주파수 변환기 제어 단상 또는 다상 전동기를 제어하는 ​​방법은 위상 전류의 영교차와 고유 유도에 의해 생성된 전압 간의 편차를 통해 EMF와 BEMF 사이의 위상 변이를 평가하고 재조정합니다. 그에 따라 변환기의 주파수. 고유 유도의 측정은 연결된 위상의 전류 코스의 제로 크로싱에서 영향을 받으며, 여기서 측정하는 동안 위상은 공급 네트워크에서 분리됩니다.

전기 모터 제어 회로, 특히 분할상 모터용으로, 온도 감지 스위치가 직렬로 제공되는 동안 모터가 시동된 후 회로에서 시동 권선을 실질적으로 제거하기 위해 시동 권선 회로에 양의 온도 계수 저항이 삽입됨 과부하 시 모터의 전원을 차단하기 위해 모터를 사용합니다. 양의 온도 계수 저항 소자는 저항 소자가 미리 결정된 온도 이상일 때마다 온도 감지 스위치가 개방 위치에서 폐쇄 위치로 활성화되는 것을 방지하는 온도 감지 소자와 연관된 온도 감지 소자를 갖는다.

길고 얇은 원통형 회전자와 각각 협력하는 첫 번째 및 두 번째 계자 코일이 있는 소형 2.5상 모터. 회전자에는 돌출되지 않은 회전자 극의 단일 쌍만이 제공되고 유리하게는 적어도 약 XNUMX인 길이 대 직경 비율을 갖는다. 고정자 자극편 어셈블리는 회전자와 자속 관계에 있으며 제XNUMX 및 제XNUMX 계자 코일과 각각 협력하는 제XNUMX 및 제XNUMX 세트의 돌출된 고정자 극을 포함합니다. 각 세트에는 두 개의 돌출된 고정자 극만 있고 고정자 극은 약 XNUMX도의 전기 각도만큼 떨어져 있습니다. 일부 실시예에서, 제XNUMX 세트의 고정자 극 중 하나 및 제XNUMX 세트의 고정자 극 중 하나는 극편 조립체의 일부를 형성하는 단일 관형 부재로부터 회전자 축에 평행한 반대 방향으로 연장된다.

브러시리스 XNUMX상 DC 모터의 제어 방법입니다. 회전자의 회전에 의해 유도된 전압은 제XNUMX 예상 제로 크로싱 값에서 샘플링되어 제XNUMX 샘플링된 전압 값을 생성할 수 있다. 복수의 사전 예상 제로 크로싱 값에서 샘플링된 전압 값 및 제XNUMX 샘플링된 전압 값을 포함하는 복수의 샘플링된 전압 값의 평균이 계산될 수 있다. 제XNUMX 샘플링된 전압 값은 델타 제로 크로싱 에러를 생성하기 위해 계산된 평균으로부터 감산될 수 있다. 펄스 폭 변조 듀티 사이클은 델타 제로 크로싱 오차에 기초하여 조정될 수 있다. 펄스 폭 변조 듀티 사이클은 회전자의 회전 속도를 제어하는 ​​데 사용될 수 있습니다.

전기자동차(EV) 모터는 소형, 경량, 유지보수 용이성과 같은 기본적 특성 외에도 저속영역에서 높은 토크를 발생시킬 수 있는 특성과 넓은 범위를 구현할 수 있는 특성이 요구된다. 본 논문에서는 유도전동기(IM)의 정전력 동작 특성을 더욱 향상시키기 위해 XNUMX상 극변환 IM(XNUMX상 PCIM)을 제안한다. XNUMX상 PCIM은 IM의 체적과 전류를 증가시키지 않으면서 정전력 동작 범위를 더욱 확장합니다. XNUMX상 PCIM의 기본 원리와 토크 특성을 명확히 하기 위해 먼저 권선 방식과 mmf의 분포를 살펴봅니다. 다음으로, 준 정현파 방식을 기반으로 한 성능 계산 방법을 수립하여 실제 사용에 충분한 고정밀 성능 계산의 타당성을 입증합니다. 또한 실험을 통해 최대 토크 특성을 명확히 합니다.

닫힐 때 회로 차단기 및 접촉기의 사전 스트라이크 조건에 의해 생성되는 전면 전압 과도 전압은 기계 권선에 심각한 인터턴 절연 응력을 생성합니다. 사전 타격 과도의 생성을 시뮬레이션하는 컴퓨터 프로그램이 설명되어 있습니다. 시뮬레이션은 버스바, 스위칭 장치, 케이블 및 모터 권선을 포함한 완전한 XNUMX상 시스템 표현을 기반으로 합니다. 시스템과 스위칭 장치 간의 복잡한 상호 작용과 스위칭 장치의 세 극 사이의 상호 작용이 충분히 고려됩니다. 푸리에 변환을 기반으로 하고 전압 및 전류 발생기의 조합을 사용하여 스위칭 동작을 시뮬레이션하는 솔루션 방법이 계산에 사용됩니다.

XNUMX상 인휠 내결함성 내부 영구 자석(FT-IPM) 모터는 전기 자동차(EV)에 적합한 고효율, 고출력 밀도 및 고신뢰성의 장점을 통합합니다. 오류 이후 작동을 달성하기 위해 새로운 NNI(Neural Networks Inverse) 제어 전략이 제안되었습니다. 이 방식에서 NN은 FT-IPM 모터의 역 모델을 근사화하는 데 사용됩니다. 이 NNI 시스템과 원래의 모터 드라이브가 결합되어 의사 선형 복합 시스템을 얻을 수 있습니다. 시뮬레이션은 제안된 제어 전략이 결함 모드에서 우수한 제어 성능을 유도하고 부하 교란에 대해 우수한 견고성을 제공함을 보여줍니다.

전기 회로는 직류 전기 모터를 과부하로부터 보호합니다. 회로에는 영구 자석 고정자, 정류자를 통해 구동 전류를 공급하는 회전자, 복구 다이오드 및 정밀 저항기가 있습니다. 정밀 저항기는 복구 다이오드와 직렬로 연결되어 있습니다. 전원 스위치 전극 중 하나와 노드 지점 사이의 전원 스위치를 통해 복구 다이오드와 정밀 저항 사이에 분배 전압(Uv)이 적용됩니다. 전원 스위치 제어 전극은 비교기 출력에 연결됩니다. 비교기의 첫 번째 입력은 노드 포인트에 연결되고 두 번째 입력은 임계값 송신기에 연결됩니다. 첫 번째 전극, 분배 전압 및 노드 포인트 사이의 연결은 미리 결정된 임계값 이상에서 중단되고 전압이 더 낮은 임계값 아래로 떨어지면 복원됩니다.

여기에서는 내연 기관용 스로틀 밸브를 설명합니다. 스로틀 밸브에는 XNUMX개의 고정자 권선과 전기 모터의 회전자의 각도 위치를 결정하도록 설계된 XNUMX개의 각도 위치 센서를 갖는 XNUMX상 브러시리스 전기 모터; 밸브 시트; 밸브 시트와 맞물리고 샤프트에 장착되어 회전축을 중심으로 회전하여 전기 모터의 추력 하에 밸브 시트의 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 회전할 수 있는 회전 가능한 디스크 요소 또는 버터플라이; 전기 모터를 디스크 요소의 샤프트에 연결하는 기어 변속기; 및 전기 모터에 통합된 XNUMX개의 각도 위치 센서에 의해 측정된 회전 축에 대한 디스크 요소의 각도 위치를 피드백 양으로 사용하는 피드백 제어 논리에 따라 전기 모터를 구동하도록 설계된 전자 제어 유닛을 포함합니다.

영구자석 동기 전동기에서 상전류가 불충분하거나 결손된 것을 검출하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 전동기의 정지 부분에 대한 결합된 XNUMX상 상전류의 합성 벡터 위치를 결정하는 단계 및 섹터를 할당하는 단계를 포함한다. 위치. 방법은 위상 전류를 섹터에 대응하는 보정된 임계 전류와 비교하는 단계, 및 절대값이 임계값보다 작을 때 응답을 실행하는 단계를 포함한다. 차량은 에너지 저장 장치(ESD), 영구 자석 동기 모터로 구성된 모터/발전기, 전압 인버터, ESD에서 인버터로 DC 전류를 전도하기 위한 버스를 포함합니다. 제어기는 불충분한 상전류를 감지하고, XNUMX상 교류의 전류 벡터 위치를 결정하고, 그 위치에 섹터를 할당하고, 상전류의 절대값이 보정된 임계값보다 작을 때 응답을 실행합니다.

영구 분할 커패시터 전기 모터는 새로운 모터의 엔지니어링, 툴링, 재고 및 기타 제조 비용을 줄이기 위해 알려진 음영 폴 모터 설계의 기존 구성요소를 사용하여 구성되며 잠재적으로 알려진 설계는 규모의 경제를 통해 이루어집니다. 알려진 모터에 대한 변경은 주로 다른 권선 회로와 커패시터 추가를 포함합니다. 새 모터는 단일 스위치 회로로 역전될 수 있습니다.