novtexmechМехатроника, автоматизация, управлениеMekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie1684-64272619-1253Commercial Publisher «New Technologies»10.17587/mau.16.625-631novtexmech-209Research ArticleМОДЕЛИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ В МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМАХSIMULATION AND CONTROL IN THE MECHATRONIC SYSTEMSАналитическое и модельное исследование модульной синхронной реактивной машины в системе электроприводаAnalytical and Model Study of a Modular Switched Reluctance Machine in the Electrical DriveГерман-ГалкинС. Г.German-GalkinS. G.ggsg@yandex.ruБормотовА. В.BormotovA. V.art_b02@mail.ruСанкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики "ИТМО"; Морская академияРоссияSaint Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics ("ITMO"); Maritime University of SzczecinRussian FederationСанкт-Петербургский Балтийский государственный технический университет им. Д. Ф. Устинова "Военмех"РоссияSaint Petersburg Baltic State Technical University named after D. F. Ustinov ("VOENMEH")Russian Federation201528082018169625631Copyright © Commercial Publisher «New Technologies», 20182018Commercial Publisher «New Technologies»Commercial Publisher «New Technologies»https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://mech.novtex.ru/jour/article/view/209

Представлены результаты исследований и модельных испытаний синхронной реактивной машины модульной конструкции. Выделен ряд положительных аспектов практической реализации данной конструкции и отличительные особенности ее математического описания. Рассмотрен алгоритм расчета параметров элементарного модуля машины и создана компьютерная модель электропривода в пакете MATLAB-Simulink, подтвердившая заложенные при проектировании предельные характеристики машины.

The paper presents the results of research and model tests a modular switched reluctance machine (MSRM) and shows the construction implemented in a prototype and tested in static mode, with a detailed explanation of the construction of an electromagnetic modules. It emphasized a number of positive aspects of the practical implementation of this construction, in particular the principle of increasing the overall capacity and distinctive features of its mathematical description. An algorithm for calculating the parameters of the electromagnetic module of the machine in the FEA software package Ansys Maxwell is shown too. On the basis of the calculation results presented in the analytical and graphical form, developed a mathematical description MSRM and created a computer model of the MSRM and a computer model of an electric drive on its basis in the software package MATLAB-Simulink, which confirmed the limit characteristics of the machine specified in the design. Electric drive with the considered machine built by principle of subordination control with the internal current loop, which use the relay s in each phase, i.e. sliding mode, and the outer loop speed, which use the PI regulator.

модульная конструкциявентильная синхронная реактивная машинаматематическая моделькомпьютерная модельпакет MATLAB-Simulinkпакет Ansys Maxwellэлектроприводmodular constructionswitched reluctance machinemathematical modelcomputer modelsoftware package MATLAB-Simulinksoftware package Ansys Maxwellelectric driveReferencesЧиликин М. Г., Ивоботенко И. А., Рубцов В. П. и др. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями / Под общ. ред. М. Г. Чиликина. М.: Энергия, 1971. 624 с.Чиликин М. Г., Ивоботенко И. А., Рубцов В. П. и др. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями / Под общ. ред. М. Г. Чиликина. М.: Энергия, 1971. 624 с.Овчинников И. Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность). Курс лекций. СПб.: КОРОНА - Век, 2006. 336 с.Овчинников И. Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность). Курс лекций. СПб.: КОРОНА - Век, 2006. 336 с.Шмитц Н., Новотный Д. Введение в электромеханику: Пер. с англ. М.: Энергия, 1969. 336 с.Шмитц Н., Новотный Д. Введение в электромеханику: Пер. с англ. М.: Энергия, 1969. 336 с.Козаченко В. Ф., Обухов Н. А., Анучин А. С. и др. Модульная микроконтроллерная система управления для отечественной серии преобразователей частоты "Универсал" // Тр. V Междунар. конф. "Электромеханика, электротехнология и электроматериаловедение" МКЭЭЭ-2003. Ч. 1. Украина, Крым, 2003. С. 725-726.Козаченко В. Ф., Обухов Н. А., Анучин А. С. и др. Модульная микроконтроллерная система управления для отечественной серии преобразователей частоты "Универсал" // Тр. V Междунар. конф. "Электромеханика, электротехнология и электроматериаловедение" МКЭЭЭ-2003. Ч. 1. Украина, Крым, 2003. С. 725-726.Козаченко В. Ф., Остриров В. Н., Русаков A. M. Перспективные типы тяговых электроприводов // VII Междунар. конф. по автоматизированному электроприводу АЭП-2012. Россия, Иваново, 2012. С. 16-21.Козаченко В. Ф., Остриров В. Н., Русаков A. M. Перспективные типы тяговых электроприводов // VII Междунар. конф. по автоматизированному электроприводу АЭП-2012. Россия, Иваново, 2012. С. 16-21.Радимов И. Н., Рымша В. В. Сопоставительный анализ вентильных двигателей для электропривода мотор-колес легких транспортных средств // Електромашинобуд. та електрообладн. 2005. Вип. 64. С. 33-36.Радимов И. Н., Рымша В. В. Сопоставительный анализ вентильных двигателей для электропривода мотор-колес легких транспортных средств // Електромашинобуд. та електрообладн. 2005. Вип. 64. С. 33-36.Bahram A. Variable Reluctance Machines: Analysis Design and Control. Paris: Jouve, 2003. 207 p.Bahram A. Variable Reluctance Machines: Analysis Design and Control. Paris: Jouve, 2003. 207 p.Bienkowski K., Szczypior J., Bucki B., Biernat A., Rogalski A. Influence of geometrical parameters of Switched Reluctance Motor on electromagnetic torque // Proc. 16th Int. Conf. of Electrical Machines. Poland, Krakow, 2004. P. 5-8.Bienkowski K., Szczypior J., Bucki B., Biernat A., Rogalski A. Influence of geometrical parameters of Switched Reluctance Motor on electromagnetic torque // Proc. 16th Int. Conf. of Electrical Machines. Poland, Krakow, 2004. P. 5-8.Deshmande U. S. Recent Advances in Materials for Use in Permanent Magnet Machines Review // Proc. of IEEE Electrical Machines and Drives Conf. (IEMDC'03). USA, Madison, 2003. Vol. 1. P. 509-515.Deshmande U. S. Recent Advances in Materials for Use in Permanent Magnet Machines Review // Proc. of IEEE Electrical Machines and Drives Conf. (IEMDC'03). USA, Madison, 2003. Vol. 1. P. 509-515.Huang S., Aydin M., Lipo T. A. TORUS Concept Machines: Pre-Prototyping Design Assessment for Two Major Topologies // Proc. of IEEE Industry Applications Conf. USA, IL, Chicago, 2001. Vol. 3. P. 1619-1625.Huang S., Aydin M., Lipo T. A. TORUS Concept Machines: Pre-Prototyping Design Assessment for Two Major Topologies // Proc. of IEEE Industry Applications Conf. USA, IL, Chicago, 2001. Vol. 3. P. 1619-1625.Hull J. R., Turner L. R. Magnetomechanics of Internal-Di-pole Halbach-Array Motor/Generators // IEEE Trans Mag. 2000. Vol. 36. P. 2004-2011.Hull J. R., Turner L. R. Magnetomechanics of Internal-Di-pole Halbach-Array Motor/Generators // IEEE Trans Mag. 2000. Vol. 36. P. 2004-2011.Krishnan R. Switched Reluctance Motor Drives: Modeling, Simulation, Analysis, Design, and Applications. Florida: CRC Press LLC, 2001. 416 р.Krishnan R. Switched Reluctance Motor Drives: Modeling, Simulation, Analysis, Design, and Applications. Florida: CRC Press LLC, 2001. 416 р.Qu R., Aydin M., Lipo T. A. Performance Comparison of Dual-Rotor Radial-Flux and Axial-Flux Permanent-Magnet BLDC Machines // Proc. of IEEE International Electric machines and Drives Conf. (IEMDC'03). USA, Madison, 2003. V. 3. P. 1948-1954.Qu R., Aydin M., Lipo T. A. Performance Comparison of Dual-Rotor Radial-Flux and Axial-Flux Permanent-Magnet BLDC Machines // Proc. of IEEE International Electric machines and Drives Conf. (IEMDC'03). USA, Madison, 2003. V. 3. P. 1948-1954.Wichert T., Kub H. Influence of power electronics on design of Switched Reluctance Machines // Proc. of the EPE 2005. Germany, Dresden, 2005. P. 10.Wichert T., Kub H. Influence of power electronics on design of Switched Reluctance Machines // Proc. of the EPE 2005. Germany, Dresden, 2005. P. 10.Hrynkiewicz J., Afonin A., German-Galkin S., Kramarz W., Szymczak P., Cierzniewksi Р. Modular reluctance electric machine // International patent № 2001003270. 2001.Hrynkiewicz J., Afonin A., German-Galkin S., Kramarz W., Szymczak P., Cierzniewksi Р. Modular reluctance electric machine // International patent № 2001003270. 2001.Герман-Галкин С. Г., Загашвили Ю. В., Верюжский В. В. Модульная электрическая машина // Патент РФ на полезную модель № 105540. 2010. Бюл. № 16.Герман-Галкин С. Г., Загашвили Ю. В., Верюжский В. В. Модульная электрическая машина // Патент РФ на полезную модель № 105540. 2010. Бюл. № 16.Бормотов А. В., Герман-Галкин С. Г., Загашвили Ю. В., Лебедев В. В. Модульная электрическая машина // Патент РФ № 2510121. 2014. Бюл. № 28.Бормотов А. В., Герман-Галкин С. Г., Загашвили Ю. В., Лебедев В. В. Модульная электрическая машина // Патент РФ № 2510121. 2014. Бюл. № 28.Герман-Галкин С. Г., Бормотов А. В. Модульная вентильная машина с коммутацией магнитного потока // Силовая электроника. 2012. № 4. С. 46-50.Герман-Галкин С. Г., Бормотов А. В. Модульная вентильная машина с коммутацией магнитного потока // Силовая электроника. 2012. № 4. С. 46-50.German-Galkin S., Bormotov A. Analytical and model study of a modular electric machine in the electric drive // American Journal of Scientific and Educational Research. 2014. N (4). P. 614-623.German-Galkin S., Bormotov A. Analytical and model study of a modular electric machine in the electric drive // American Journal of Scientific and Educational Research. 2014. N (4). P. 614-623.User's guide - Maxwell 3D // Ansys Inc. USA, 2012. Rev. 6.User's guide - Maxwell 3D // Ansys Inc. USA, 2012. Rev. 6.Рымша В. В., Радимов И. Н., Баранцев М. В. Технология расчета трехмерного стационарного магнитного поля в вентильно-реактивных электродвигателях на платформе Ansys Workbench // Електротехнiка i Електромеханiка. 2006. № 6. С. 25-32.Рымша В. В., Радимов И. Н., Баранцев М. В. Технология расчета трехмерного стационарного магнитного поля в вентильно-реактивных электродвигателях на платформе Ansys Workbench // Електротехнiка i Електромеханiка. 2006. № 6. С. 25-32.Голландцев Ю. А. Вентильные индукторно-реактивные двигатели. СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ "Электроприбор", 2003. 148 с.Голландцев Ю. А. Вентильные индукторно-реактивные двигатели. СПб.: ГНЦ РФ - ЦНИИ "Электроприбор", 2003. 148 с.Любарский Б. Г., Рябов Е. С., Оверьянова Л. В., Емельянов В. Л. Имитационная модель тягового вентильно-индукторного электропривода // Електротехнiка i Електромеханiка. 2009. № 5. С. 67-72.Любарский Б. Г., Рябов Е. С., Оверьянова Л. В., Емельянов В. Л. Имитационная модель тягового вентильно-индукторного электропривода // Електротехнiка i Електромеханiка. 2009. № 5. С. 67-72.Козаченко В. Ф., Корпусов Д. В., Остриров В. Н. Электропривод на базе вентильных индукторных машин с электромагнитным возбуждением // Электронные компоненты. 2005. № 6. С. 60-64.Козаченко В. Ф., Корпусов Д. В., Остриров В. Н. Электропривод на базе вентильных индукторных машин с электромагнитным возбуждением // Электронные компоненты. 2005. № 6. С. 60-64.Afonin A., Kramarz W., Cierzniewski Р. Elektromechaniczne przetworniki energii z komutacją elektroniczną. Szczecin: Wydaw-nictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, 2000. 242 p.Afonin A., Kramarz W., Cierzniewski Р. Elektromechaniczne przetworniki energii z komutacją elektroniczną. Szczecin: Wydaw-nictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, 2000. 242 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.