تحلیل و شبیه‌سازی موتور سوئیچ رلوکتانس شارمحور با استاتور تغییر ساختاریافته در حالت استاتیکی و دینامیکی

نویسندگان

دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

در این مقاله، ساختار جدیدی از موتورهای سوئیچ رلوکتانس شارمحور بهبود داده شده است. در این نوع موتورها، ترکیبات مختلف تعداد قطب های روتور و استاتور روی گشتاور موتور و عملکرد آن تأثیر خواهد گذاشت. در این راستا با تغییر در ساختار استاتور موتور سوئیچ رلوکتانسی شارمحور، نتایج بهتری برای گشتاور و شار مغناطیسی به دست خواهد آمد. ساختار بهبود یافته دارای مزایای مسیر کوتاه شار و بخش بخش کردن روتور برای بهبود چگالی شار است. در ادامه، مشخصات اصلی هندسی، الکتریکی و فیزیکی موتور ارائه شده است. سپس ساختار پیشنهادی با استفاده از تعداد بیشتری از بخش‌های روتور توسط ماژول‌های استاتور تغییریافته اصلاح می‌شود. ساختار بهبود یافته دارای پتانسیل بالایی برای وسایل نقلیۀ الکتریکی (EVs) و وسایل نقلیۀ الکتریکی هیبریدی (HEVs) است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که موتور پیشنهادشده و اصلاح‌شده در مقایسه با موتور مرجع و گشتاور مشابه کمتر از جرم مواد فعال استفاده می‌کند. مقایسۀ عملکرد موتورهای انتخاب‌شده با استفاده از تجزیه و تحلیل سه‌بعدی روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها


[1] Ling, X., Li, B., and et. al., "Simulation of Switched Reluctance Motor Drive System Based on Multi-Physics Modeling Method", in IEEE Access, Vol. 5, pp. 26184-26189, 2017. [2] Santos, F., Anthonis, J., Naclerio, F., "Multiphysics NVH Modeling: Simulation of a Switched Reluctance Motor for an Electric Vehicle", in IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 61, No. 1, pp. 469-476, 2014. [3] Hu, Y., Gan, C., H. Wen, "Modular Tri-Port High-Power Converter for SRM Based Plug-in Hybrid Electrical Trucks", in IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 33, No. 4, pp. 3247-3257, 2018. [4] Sun, Q., Wu, J., Guo, J., "A New Phase Current Reconstruction Scheme for Four-Phase SRM Drives Using Improved Converter Topology without Voltage Penalty", in IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 65, No. 1, pp. 133-144, 2018. [5] Ye, J., Malysz P., Emadi, A., "A Fixed-Switching-Frequency Integral Sliding Mode Current Controller for Switched Reluctance Motor Drives", in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 3, No. 2, pp. 381-394, 2015. [6] Li, X., Shamsi, P., "Inductance Surface Learning for Model Predictive Current Control of Switched Reluctance Motors", in IEEE Transactions on Transportation Electrification, Vol. 1, No. 3, pp. 287-297, 2015. [7] فرهادی قریبه، حامد، صادقی یزدانخواه، احمد، عزیزیان، محمدرضا، «بهبود بازده انرژی و ارزیابی اقتصادی موتورسیکلت الکتریکی با حضور موتور چهار فاز AFPM و ترکیب ابرخازن و باتری»، مهندسی و مدیریت انرژی، دورۀ ۳، شمارۀ ۴، صفحۀ ۲۴ـ۳۷، ۱۳۹۲. [8] Xue, D., Cheng, K., Bao, Y., Cheung, N., "Switched Reluctance Generators with Hybrid Magnetic Paths for Wind Power Generation", in IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 48, No. 11, pp. 3863-3866, 2012. [9] Mecrow, B., El-Kharashi, E., Jack, A., "Preliminary Performance Evaluation of Switched Reluctance Motors with Segmental Rotors", in IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 19, No. 4, pp. 679-686, 2004. [10] Y. Pang, Y., and et. al., "Eddy Current Loss in the Frame of a Flux-Switching Permanent Magnet Machine", in IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 42, No. 10, pp. 3413-3415, 2006. [11] Yang, Z., Shang, F., Brown, I., Krishnamurthy, M., "Comparative Study of Interior Permanent Magnet, Induction, and Switched Reluctance Motor Drives for EV and HEV Applications", in IEEE Transactions on Transportation Electrification, Vol. 1, No. 3, pp. 245-254, 2015. [12] Dorrell, D., and et. al., "Comparison of Different Motor Design Drives for Hybrid Electric Vehicles", in IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, Vol. 11, No. 4, pp. 3352–3359, 2010. [13] Desai, P. C., and et. al., "Novel Switched Reluctance Machine Configuration with Higher Number of Rotor Poles than Stator Poles: Concept to Implementation", in IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 57, No. 2, pp. 649-659, 2010. [14] Neudorfer, H., Wicker, N., Binder, A., "Comparison of Three Different Electric Powertrains for the Use in Hybrid Electric Vehicles", in 4th IET Conference on Power Electronics, Machines and Drives, Vol. 95, No. 4 , pp. 510–514, 2008. [15] Ye, J., Malysz, P., Emadi, A., "A Fixed-Switching-Frequency Integral Sliding Mode Current Controller for Switched Reluctance Motor Drives", in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 3, No. 2, pp. 381-394, 2015. [16] Madhavan, R., Fernandes, B., "Axial Flux Segmented SRM with a Higher Number of Rotor Segments for Electric Vehicles," in IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 28, No. 1, pp. 203-213, 2013. [17] Madhavan, R., Fernandes, B., "A novel axial flux segmented SRM for electric vehicle application", The XIX International Conference on Electrical Machines - ICEM 2010, Rome, pp. 1-6. [18] Peng, F., Ye, J., Emadi, A., Huang, Y., "Position Sensorless Control of Switched Reluctance Motor Drives Based on Numerical Method", in IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 53, No. 3, pp. 2159-2168, 2017. [19] Widmer, J. D., Mecrow, B. C., "Optimized Segmental Rotor Switched Reluctance Machines with a Greater Number of Rotor Segments Than Stator Slots", in IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 49, No. 4, pp. 1491-1498, 2013. [20] Loureiro, L., Filho, A., Zabadal, J., Homrich, R., "A Model of a Permanent Magnet Axial-Flux Machine Based on Lie's Symmetries", in IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 44, No. 11, pp. 4321-4324, 2008.