Технические науки/6. Электротехника и радиоэлектроника

А.Х. Рахимов, В.М. Терешкин

Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СЕМИФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

В работе приводятся результаты разработки макетного образца семифазной электромеханической системы. Приводится схема семифазной электрической машины и схема семифазного преобразователя. Исследован один из возможных алгоритмов управления преобразователем, позволяющий сформировать симметричное семифазное напряжение.

По результатам исследований можно перечислить следующие возможные применения многофазных электрических машин. В США отмечают перспективность много фазных двигателей для электромобилей, медицинской техники, в испытательных приборах, а также существует патент на многофазный асинхронный электропривод для глубоководного аппарата. В Германии много фазные двигатели применяются для привода компрессоров, а также разработан и применяется в России тяговый электропривод на основе четырехфазного асинхронного двигателя (m=4), который установлен на серийном электровозе серии 2ЭС10 «Гранит». В Японии фирма «SANYO» использует различные типы 5-фазных двигателей в металлорежущих станках для работы в глубоком вакууме (электропривод низковольтный).

В настоящей работе приводятся результаты исследований электромеханической системы, выполненной на основе семи фазного синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов. Рабочая обмотка двигателя подключена к семифазному преобразователю, который создает симметричное семи фазное напряжение.

Для проведения экспериментальных исследований был разработан макетный образец двигателя на основе преобразователя ПТ-500. На рис.1 изображена схема семи фазной обмотки двигателя, которая уложена в статор с количеством пазов Z=30 (два паза не используются).

Рис.1 а) Схема рабочей обмотки семифазного синхронного двигателя и б) вектора её намагничивающих сил

При проведении экспериментальных исследований макетного образца, изготовленного на основе преобразователя ПТ-500, была выявлена не симметрия обмотки, что объясняется тем, статор макетного образца имеет количество зубцов Z=30. На рис.2 приведена схема симметричной семифазной обмотки, которая уложена в статор с количеством пазов равным 28.

Рис.2 Схема симметричной семифазной обмотки

На схеме изображено: силовая часть семи фазного преобразователя, выполненная на MOSFET транзисторах VT1-VT14, драйвера, а также система управления на микроконтроллере Atmega 16. Питание отладочной платы осуществляется через разъем X1 (напряжение питания постоянного тока равно 30В), семифазный двигатель подключается к разъему X4, прошивка микроконтроллера осуществляется через разъем X3.

Рис.3 Схема электрическая принципиальная преобразователя

Семифазный преобразователь формирует симметричное семифазное напряжение с временным сдвигом фаз, который соответствует 52 градусам. При подключении симметричной семифазной обмотки двигателя к симметричному семифазному напряжению по фазам протекают токи, которые создают намагничивающую силу. Намагничивающая сила создает в воздушном зазоре двигателя (активной зоне) кругового вращающегося магнитного поля.

Пространство состояний вращающихся результирующих векторов семифазного преобразователя состоит из девяти последовательностей коммутаций. Из девяти возможных последовательностей коммутации приведена одна последовательность. Возможно еще восемь последовательностей коммутаций.