Прецизионный электропривод на базе многофазного синхронного двигателя

Рассматриваются системы прецизионного электропривода для робототехнических комплексов, к которым предъявляются жесткие требования по допустимому уровню пульсаций электромагнитного момента. Одновременно с этим необходимо обеспечивать широкий диапазон регулирования скорости. Эти требования не могут быть удовлетворены только за счет совершенствования алгоритмов управления, так как ограничивающими факторами являются диапазон регулирования выходного напряжения, а также импульсной характер работы инвертора напряжения. Снижение уровня пульсаций выходного тока и напряжения может быть достигнуто путем применения многоуровневых топологий инверторов, совмещающих свойства широтно-импульсной и амплитудно-импульсной модуляции, что обусловлено увеличением числа уровней выходного напряжения. В качестве альтернативы многоуровневым топологиям предлагается рассмотреть многофазные топологии инверторов, которые свободны от ряда недостатков традиционных многоуровневых топологий и позволяют при этом увеличить число уровней выходного напряжения.

1. Tomasov V. S., Usoltsev A., Vertegel D., Szczepankowski P., Strzelecki R. Asymmetric modes in multiphase electric drives // 11th Intern. Conf. on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2020. 2020.

2. Вертегел Д. А., Усольцев А. А., Томасов В. С. Прецизионный электропривод на базе многофазного инвертора с пространственно-векторной модуляцией // Изв. вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 7. С. 600—610.

3. Lega A., Mengoni M., Serra G., Tani A., Zarri L. General theory of space vector modulation for five-phase inverters // IEEE Intern. Symp. on Industrial Electronics. 2008. P. 237—244.

4. Iqbal A., Levi E. Space vector modulation schemes for a five-phase voltage source inverter // European Conf. on Power Electronics and Applications, Dresden, Germany, 2005. P. 12.

5. Parsa L. On advantages of multi-phase machines // IECON Proc. 2005. P. 1574—1579.

6. Levi E. Multiphase electric machines for variable-speed applications // IEEE Trans. on Industrial Electronics. 2008. Vol. 55, N 5. P. 1893—1909.

7. Duran M. J., Levi E. Multi-dimensional approach to multi-phase space vector modulation // Proc. IEEE Annual Conf. of the Industrial Electronics Society, IECON, Paris, France, 2006. P. 2103—2108.

8. Duran M. J., Barrero F., Toral S., Levi E. Multi-dimensional space vector pulse width modulation scheme for fivephase series-connected two-motor drives // Proc. IEEE Intern. Electric Machines and Drives Conf., IEMDC, Antalya, Turkey, 2006.

9. Barton T. H., Dunfield C. J. Poly-phase to two axis transformation for real windngs // IEEE Trans. on Power App. Syst., PAS87(5). 1968. P. 1342—1346.

10. Paap G. C. Symmetrical Components in the Time Domain and Their Application to Power Network Calculations // IEEE Trans. on Power Syst. 2000. Vol. 15, N 2. P. 522—528,

11. Ryu H. M., Kim J. H., Sul S. K. Analysis of multi-phase space vector pulse width modulation based on multiple d-q spaces concept // IEEE Trans. on Power Electronics. 2005. Vol. 20, N 6, P.1364—1371.

12. Tomasov V. S., Usoltsev A., Vertegel D., Szczepankowski P., Strzelecki R., Poliakov N. Optimized Space-Vector Modulation Schemes for Five-Phase Precision Low-Speed Drives with Minimizing the Stator Current Ripple // 14th Intern. Conf. on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering. 2020. P. 279—284.

13. Усольцев А. А. Современный асинхронный электропривод оптико-механических комплексов: Учеб. пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2011.