Математичне моделювання частотно-керованого асинхронного електроприводу з двообмотковою машиною, зазвичай, полягає у використанні колових математичних моделей для дослідження перехідних та усталених режимів роботи. Такі моделі не враховують просторових гармонік. Під просторовими гармоніками машини розуміється гармоніки розподілу витків обмотки в пазах статора машини. Для дослідження впливу просторових гармонік на струм статора та електромагнітний момент двообмоткової машини, переважно, використовуються математичні моделі на основі методу скінченних елементів (FEM). Такі моделі дають змогу дослідити лише усталені електромагнітні процеси двообмоткової машини. Тому розроблення колової математичної моделі частотно-керованого електроприводу з двообмотковою машиною, яка враховує просторові гармоніки для дослідження усталених та перехідних режимів роботи частотно-керованого асинхронного електроприводу є актуальним науковим завданням.
У розробленій авторами коловій математичній моделі частотно-керованого електроприводу з двообмотковою асинхронною машиною застосовано оригінальний спосіб врахування просторових гармонік намагнічувальної сили шляхом введення гармонічних складових в індуктивність намагнічення у випадку живлення її обмоток від шеститактних інверторів напруги. Математичне моделювання частотнорегульованого електроприводу з двообмотковою машиною продемонструвало наявність низькочастотних гармонік в струмах статора та, відповідно, в електромагнітному моменті, які обумовлені просторовими гармоніками розподілу витків обмоток в пазах статора та часовими гармоніками живлення машини від шеститактних інверторів напруги.
Гармонічний аналіз струму статора та електромагнітного моменту двообмоткової машини при її живленні від двох шеститактних інверторів напруги з використанням математичних моделей машини з врахуванням просторових гармонік та без такого врахування свідчить, що визначальними на формування кривих струму статора та моменту машини, вхідного струму інверторів напруги є часові гармоніки системи живлення.
- Shamsi-Nejad M.-A., Nahid-Mobarakeh B., Pierfederici S., Meibody-Tabar F., Fault Tolerant and Minimum Loss Control of Double-Star Synchronous Machines Under Open Phase Conditions, in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 5, pp. 1956-1965, May 2008, doi: 10.1109/TIE.2008.918485. відсутність просторових гармонік
https://doi.org/10.1109/TIE.2008.918485 - Alcharea R., Nahidmobarakeh B., Baghli L., Betin F., Capolino G. A., Decoupling Modeling and Control of Six-Phase Induction Machines Under Open Phase Fault Conditions, IECON 2006 - 32nd Annual Conference on IEEE Industrial Electronics, Paris, France, 2006, pp. 5101-5106, doi: 10.1109/IECON.2006.348007. відсутність просторових гармонік
https://doi.org/10.1109/IECON.2006.348007 - Levi E. Multiphase Electric Machines for Variable-Speed Applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 5, pp. 1893-1909, May 2008
https://doi.org/10.1109/TIE.2008.918488 - Bojoi R., Farina F., Profumo F., Tenconi A. Dual‐Three Phase Induction Machine Drives Control-A Survey.IEEJ Trans. Ind. Appl. 2006, 126, 420-429.
https://doi.org/10.1541/ieejias.126.420 - Munim W. N. W. A., Duran M. J., Che H. S., Bermúdez M., González-Prieto I., Rahim N. A., A Unified Analysis of the Fault Tolerance Capability in Six-Phase Induction Motor Drives, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 32, no. 10, pp. 7824-7836, Oct. 2017, https://doi.org/10.1109/TPEL.2016.2632118
- Che H. S., Duran M., Levi E., Jones M., Hew W.P., Rahim N.A. Post-fault operation of an asymmetrical six- phase induction machine with single and two isolated neutral points, 2013 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, Denver, CO, USA, 2013, pp. 1131-1138, doi: https://doi.org/10.1109/ECCE.2013.6646832
- Duran M. J., Gonzalez Prieto I., Bermudez M., Barrero F., Guzman H., Arahal M. R. Optimal Fault-Tolerant Control of Six-Phase Induction Motor Drives With Parallel Converters, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 63, no. 1, pp. 629-640, Jan. 2016, doi: https://doi.org/10.1109/TIE.2015.2461516
- Gonzalez I., Duran M. J., Che H. S., Levi E., Barrero F. Fault-tolerant control of six-phase induction generators in wind energy conversion systems with series-parallel machine-side converters, IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Vienna, Austria, 2013, pp. 5276-5281, doi: https://doi.org/10.1109/IECON.2013.6699993
- 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. vol. 16, no.9, 3813 (2023). DOI: https://doi.org/10.3390/en16093813
- Kindl V., Cermak R., Ferkova Z., Skala B. Review of Time and Space Harmonics in Multi-Phase Induction Machine. Energies, vol. 13, 496 (2020). DOI: https://doi.org/10.3390/en13020496
- Mezani S., Laporte B., Takorabet N. Complex finite element computation of induction motors with consideration of space harmonics, IEEE International Electric Machines and Drives Conference, 2003. IEMDC'03., Madison, WI, USA, 2003, pp. 264-268 vol.1, doi: https://doi.org/10.1109/IEMDC.2003.1211273
- Oliveira F. T., Donsion M.P. A finite element model of an induction motor considering rotor skew and harmonics. Renewable Energy & Power Quality Journal. vol.15. pp.119-122. (2017) doi: https://doi.org/10.24084/repqj15.240
- Carbonieri M., Bianchi N., Alberti L. Induction Motor Mapping Using Rotor Field-Oriented Analysis Technique, 2019 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Baltimore, MD, USA, 2019, pp. 2321- 2328,
https://doi.org/10.1109/ECCE.2019.8912787 - Leonardo L. D., Popescu M., Tursini M., Parasiliti F., Carbonieri, M. Transient Modeling of Induction Motors considering Space Harmonics, 2020 International Conference on Electrical Machines (ICEM), Gothenburg, Sweden, 2020, pp. 2553-2559
https://doi.org/10.1109/ICEM49940.2020.9271007 - Plakhtyna O., Kutsyk A., Semeniuk M. Real-Time Models of Electromechanical Power Systems, Based on the Method of Average Voltages in Integration Step and Their Computer Application. Energies. vol. 13, no.9, 2263 (2020)
https://doi.org/10.3390/en13092263 - Plakhtyna O., Kutsyk A., Semeniuk M., Kuznyetsov O. Object-oriented program environment for electromechanical systems analysis based on the method of average voltages on integration step," 2017 18th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE), Kutna Hora, Czech Republic, 2017, pp. 1-4, doi: https://doi.org/10.1109/CPEE.2017.8093074