Вдосконалення математичних моделей електромеханічних перетворювачів змінного струму
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2025-4-4Ключові слова:
асинхронний двигун, результуючий вектор, математичні моделі, полярні координати, швидкість обертанняАнотація
Мета роботи. Розробка математичних моделей електромеханічних перетворювачів змінного струму інваріантних до швидкості повороту системи координат з використанням в якості змінних стану електромеханічних перетворювачів модулів результуючих векторів трифазних змінних та їх фазових зрушень відносно один одного для розробки нових структур автоматизованих асинхронних електроприводів.
Методи дослідження. методи математичного моделювання електромеханічних систем, чисельні методи щодо вирішення системи диференційних рівнянь першого порядку для розробки математичних моделей електромеханічних перетворювачів змінного струму інваріантних до швидкості повороту системи координат.
Отримані результати. Розглянуті математичні моделі електромеханічних перетворювачів, які дозволили відтворювати усталені та динамічні процеси з тією ж точністю, що й моделі в декартових координатах. Використання в якості змінних стану електромеханічного перетворювача фазових зрушень результативних векторів щодо один до одного дозволило отримати математичні моделі, в яких всі змінні обмежені за величиною і в усталеному режимі мають постійні значення незалежно від швидкості обертання координатної системи. Виконані за допомогою запропонованих моделей дослідження свідчать про те, що векторні та кругові діаграми, які використовуються для аналізу встановлених режимів електромеханічних перетворювачів, характеризують кутове положення деяких векторних змінних з точністю кратної 2πК.
Наукова новизна. Запропонована математична модель електромеханічних перетворювачів змінного струму інваріантних до швидкості повороту системи координат, яка дозволяє застосувати модулі результуючих векторів трифазних змінних та їх фазових зрушень відносно один одного в якості змінних стану електромеханічних перетворювачів.
Практична цінність. Запропоновані математичні моделі дозволяють без додаткових обчислень отримувати амплітудні значення векторних змінних, їх кутове положення щодо один одного, миттєві значення cosφ, тощо.
Посилання
Wang, W., & Xu, Z. (2021). Real-Time Parameter Identification of Induction Motor Based on Particle Swarm Optimization Algorithm. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 68(3), 1957–1967.
Messaoudi, M., Kherraz, M., & Benamrouche, N. (2023). Genetic Algorithm-Based Induction Motor Parameter Identification for Enhanced Sensorless Control. Electric Power Components and Systems, 51(4), 512–524.
Hassan, F., & Al-Tameemi, I. M. (2018). Online Pa-rameter Estimation of Induction Motors Using Recur-sive Least Squares with Temperature Compensation. IET Electric Power Applications, 12(6), 756–764.
Novikov, A. S., & Cherkasov, A. V. (2020). A Non-linear d-q Model of Induction Machine Including Cross-Saturation for High Dynamic Accuracy Con-trol. Journal of Electrical Engineering, 71(5), 329–338.
Neacsu, D. O. (2025). AC/DC and DC/AC Current Source Converters. In Switching Power Converters (3rd ed.). CRC Press. DOI: https://doi.org/10.1201/9781003592020-21
Levi, E., Vuckovic, A., & Cvetkovic, I. (2017). Analysis of Induction Motor Dynamic Performance Using Vector Control and d-q Models with Satura-tion. IEEE Transactions on Energy Conversion, 32(1), 16–25.
Zhong, L., & Rahman, M. A. (2015). Direct Torque Control (DTC) of Induction Motor Using Space Vec-tor Modulation and Saturation Compensation. Electric Power Systems Research, 122, 1–9.
Nouri, B., Kocewiak, L. H., Shah, S., Koralewicz, P., Gevorgian, V., & Sørensen, P. (2022). Generic Mul-ti-Frequency Modelling of Converter-Connected Re-newable Energy Generators Considering Frequency and Sequence Couplings. IEEE Transactions on En-ergy Conversion, 37(1), 547–559. https://doi.org/10.1109/TEC.2021.3101041
Toma, R., Popescu, M., & Boicea, V. A. (2021). Hy-brid Modeling of Induction Motors: Integrating FEM-Derived Saturation Characteristics into d-q Model. IEEE Transactions on Magnetics, 57(11), 1–9.
Renneboog, J., Hameyer, K., & Belmans, R. (2019). Accurate Iron Loss Prediction in Induction Machines Using Finite Element Analysis and Loss Separation. IET Electric Power Applications, 13(2), 273–281.
Choi, H. S., & Kim, Y. H. (2023). Improved Accura-cy of Transient Analysis in Induction Motor using Tabular Representation of Non-Linear Inductances from FEM. Applied Computational Electromagnetics Society Journal, 38(5), 450–459.
Milano, F. (2010). AC/DC Devices. In Power Sys-tem Modelling and Scripting. Springer Berlin Heidel-berg. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-13669-6_18.
Bortolotto, M., Sadowski, N., & Bastos, J. P. (2016). Thermal Model for Prediction of Winding Resistance and Temperature in Induction Motors for Protection Purposes. IEEE Transactions on Industry Applica-tions, 52(5), 3687–3695.
Mohamadian, M., & Varma, R. K. (2018). Applica-tion of Polar Coordinate Equations for Dynamic Simulation of Unsaturated Induction Machines. Inter-national Journal of Electrical Engineering & Tech-nology, 9(3), 20–30.
Chaudhary, P., & Singh, Y. P. (2024). Modeling of Solid Rotor Induction Motors Incorporating Eddy Current Effects and Non-Linear Magnetization. Ener-gy Conversion and Management, 303, 118123.
Ruiz Florez, H. A., López, G. P., Jaramillo-Duque, Á., López-Lezama, J. M., & Muñoz-Galeano, N. (2022). A Mathematical Modeling Approach for Power Flow and State Estimation Analysis in Electric Power Systems through AMPL. Electronics, 11(21), Article 3566. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics11213566
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 M.D. Hizenko, D.V. Lukash, A.S. Shved
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
