Model for a Direct Torque Control System of an Alternating Current Electric Drive for Urban Transport Rolling Stock Tasks
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Springer, Cham
Abstract
ENG: A mathematical model has been developed in the paper of the direct torque control (DTC) system of an alternating current (AC) electric drive for the tasks of the urban electric transport rolling stock, as an alternative to the existing types of frequency control of an induction motor, taking into account its relevance, principles of operation and causes of occurrence. During the research on the mathematical model of direct torque control of an induction motor on the MATLAB platform, its main disadvantages have been revealed, which limit the scope of its application. The main task of the DTC system is to identify the stator flux linkage, which is solved by integration with a certain accumulation of errors. The source of accumulated errors is the inaccuracy when determining the stator active resistance and its change during the induction motor operation. The DTC system is characterized by the disadvantage of torque pulsation occurrence and rotor speed fluctuations at low loads. The main advantage of the DTC system has been determined – high static and dynamic speed accuracy. The results of mathematical modeling and the presented sequence of studies are of practical value in the development and adjustment of complete electric drives with a DTC control system for railway transport mechanisms. New is a technical solution that acts as an alternative to a complex vector control system - this is the use of the DTC system for the tasks of the rolling stock of urban transport.
UKR: У роботі розроблено математичну модель системи прямого регулювання крутного моменту (DTC) електроприводу змінного струму (AC) для завдань рухомого складу міського електротранспорту, як альтернативу існуючим видам частотного регулювання асинхронного двигуна з урахуванням його актуальності, принципів роботи та причин виникнення. Під час дослідження математичної моделі прямого регулювання крутного моменту асинхронного двигуна на платформі MATLAB виявлено основні її недоліки, які обмежують сферу її застосування. Основним завданням системи DTC є виявлення потокосчеплення статора, що вирішується інтегруванням з певним накопиченням помилок. Джерелом накопичених похибок є неточність визначення активного опору статора та його зміна під час роботи асинхронного двигуна. Недоліком системи DTC є виникнення пульсації крутного моменту та коливання швидкості ротора при малих навантаженнях. Визначено головну перевагу системи DTC – висока статична та динамічна точність швидкості. Результати математичного моделювання та представлена послідовність досліджень мають практичну цінність при розробці та налагодженні комплектних електроприводів із системою DTC для механізмів залізничного транспорту. Новим є технічне рішення, яке виступає альтернативою комплексній системі векторного керування - це використання системи DTC для завдань рухомого складу міського транспорту.
UKR: У роботі розроблено математичну модель системи прямого регулювання крутного моменту (DTC) електроприводу змінного струму (AC) для завдань рухомого складу міського електротранспорту, як альтернативу існуючим видам частотного регулювання асинхронного двигуна з урахуванням його актуальності, принципів роботи та причин виникнення. Під час дослідження математичної моделі прямого регулювання крутного моменту асинхронного двигуна на платформі MATLAB виявлено основні її недоліки, які обмежують сферу її застосування. Основним завданням системи DTC є виявлення потокосчеплення статора, що вирішується інтегруванням з певним накопиченням помилок. Джерелом накопичених похибок є неточність визначення активного опору статора та його зміна під час роботи асинхронного двигуна. Недоліком системи DTC є виникнення пульсації крутного моменту та коливання швидкості ротора при малих навантаженнях. Визначено головну перевагу системи DTC – висока статична та динамічна точність швидкості. Результати математичного моделювання та представлена послідовність досліджень мають практичну цінність при розробці та налагодженні комплектних електроприводів із системою DTC для механізмів залізничного транспорту. Новим є технічне рішення, яке виступає альтернативою комплексній системі векторного керування - це використання системи DTC для завдань рухомого складу міського транспорту.
Description
V. Stopkin: ORCID 0000-0001-5727-8343; V. Kuznetsov: ORCID 0000-0002-8169-4598; A. Nikolenko: ORCID 0000-0003-3808-4249
Keywords
induction motor, frequency converter, voltage inverter, direct torque control, torque controller, flux regulator, observer, асинхронний двигун, перетворювач частоти, інвертор напруги, прямий контроль крутного моменту, регулятор крутного моменту, регулятор потоку, спостерігач, КЕЛІ
Citation
Stopkin V., Tryputen Myk., Nikolenko A., Kuznetsov V., Tryputen Mak. Model for a Direct Torque Control System of an Alternating Current Electric Drive for Urban Transport Rolling Stock Tasks. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 463 : Advances in Computer Science for Engineering and Manufacturing. ISEM 2021. 2022. P. 120–133. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-03877-8_11. Фрагмент тексту.