ترجمه فارسی عنوان مقاله

مقایسه درایوهای موتور القایی و موتور سنکرون PM برای کاربرد در EV شامل نمونه ‏های طراحی

عنوان انگلیسی

Comparison of Induction and PM Synchronous Motor Drives for EV Application Including Design Examples

کد مقاله	سال انتشار	تعداد صفحات مقاله انگلیسی
53164	2012	11 صفحه PDF

منبع

Publisher : IEEE (آی تریپل ای)

Journal : IEEE Transactions on Industry Applications, Page(s): 2322 - 2332 ISSN : 0093-9994 INSPEC Accession Number: 13191400

فهرست مطالب ترجمه فارسی

چکیده

کلمات کلیدی

مقدمه

شکل 1: موتور IM، IPM و SPM مورد بررسی

موارد مدنظر برای مقایسه

مشخصات خودرو

شکل 2: نمونه مشخصات هدف برای یک EV

داده ها و اهداف رایج در مقایسه

درایو IM

مدل موتور در قاب میدان-گرا روتور

منحنی‏های توان در سرعت ثابت

شکل 3: خط سیر بردار شار و جریان IM برای ماکزیمم توان تحت دامنه ولتاژ محدود

شکل 4: منحنی‏های توان نسبت به سرعت IM، برای دامنه‏های جریان نامی و اضافه بار و ولتاژ محدود شده

درایو موتور IPM

مدل موتور

منحنی‏های توان در سرعت ثابت

شکل 5: خط سیرهای بردار جریان و شار IPM برای ماکزیمم توان تحت دامنه ولتاژ محدود

شکل 6: منحنی‏های توان نسبت به سرعت IPM (ولتاژ محدود) برای دامنه‏های جریان نامی و اضافه بار. اثر برجستگی روتور بر منحنی اضافه بار توان.

شکل 7: خط سیرهای بردار سرعت و شار SPM برای ماکزیمم توان تحت دامنه ولتاژ محدود

درایو موتور SPM

مدل موتور

منحنی‏های توان در سرعت ثابت

شکل 8: منحنی‏های توان نسبت به جریان SPM (ولتاژ محدود) برای دامنه‏های جریان نامی و اضافه بار

نتایج طراحی و منحنی‏های توان

جدول I: مقادیر نامی در طراحی‏های سه موتور

مشخصات توان نامی

شکل 9: منحنی‏های توان برا سه موتور در جریان و ولتاژ یکسان. موتورهای SPM و IPM مشخصات توان پیوسته را با جریان و ولتاژ یکسان براورده می‏سازند اما IM به جریان بیشتری نیاز دارد

شکل 10: منحنی‏های توان سه موتور در جریان و ولتاژ ماکزیمم. خطوط قرمز پیوسته روی B’ متعلق به سه منحنی نشانگر ناحیه کاری MTPV می‏باشد

شکل 11: اثر اریب کردن بر منحنی‏های توان در جریان و ولتاژ ثابت سه نمونه طراحی

توان در ماکزیمم جریان اینورتر

اثر اریبی

اثر دمای روتور

شکل 12: اثر دمای PM بر منحنی‏های توان طراحی موتورهای IPM و SPM

آنالیز تلفات و بازدهی

ارزیابی FEA برای تلفات هسته

ارزیابی FEA برای تلفات PM

ارزیابی FEA برای تلفات قفسه IM

نقشه ‏های تلفات توان

شکل 13: نقشه‏های تلفات توان سه طراحی در گشتاور مربوطه نسبت به سرعت نواحی کاری. پروفیل‏های حد گشتاور (خط پیوسته)، معیار پیوسته معیار و (خط بریده) حد اینورتر را نمایش می‏دهد

شکل 14: جزئیات تلفات در نقاط مرجع تعریف شده در شکل 2: (a) نقطه F معادل 39 N.m 12000 r/min (b) نقطه U معادل 110 N.m 4000 r/min

عملکرد پیوسته و نقاط هدف F و U

شدنی بودن خنک کاری

سیکل رانندگی اروپایی جدید

شکل 15: تلفات انرژی در NEDC برای سه موتور

نقشه‏ های بازدهی

شکل 16: نقشه‏های بازدهی برای سه طراحی

مباحث

جمع بندی

ترجمه کلمات کلیدی

تنظیم جریان، پاسخ گذرای سریع، ماشین سنکرون مغناطیس دائم -

کلمات کلیدی انگلیسی

Electric machine design comparison, induction motor (IM) drives, permanent-magnet (PM) machines, synchronous motor drives, traction motor drives, variable-speed drives.

ترجمه چکیده

سه درایو موتور مختلف برای کشش الکتریکی از حیث توان خروجی، بازده در ابعاد پشته یکسان و سایز اینورتر مقایسه شده اند. درایوهای موتور القایی (IM)، موتور سنکرون مغناطیس دائم نصب سطحی (PM) (SPM) و PM داخلی (IPM) نسبت به مشخصات یک وسیله رایج بررسی می‏شوند. IM دارای عیب اتلاف قفس است اما ارزان تر است واز حیث قطع ناخواسته اینورتر ناشی از ضد-تحریک طبیعی امنیت ذاتی بیشتری دارد. موتور SPM دارای ساختار ساده و اتصالات انتهایی کوتاهتری می‏باشد اما دارای ایراد تلفات جریان گردابی در سرعت بالا، توان اضافه بار گذرای بسیار محدودو ولتاژ ژنراتور کنترل نشده بالاتر می‏باشد. موتور IPM عملکرد بهتری نمایش می‏دهد اما ساخت آن پیچیده تر است. ابتدا روابط تحلیلی معرفی می‏شوند و سپس روی سه نمونه طراحی صحت سنجی می‏شوند و المان محدود برای بررسی اشباع هسته، تلفات هارمونیک، اثرات اریبی و دمای کاری محاسبه می‏شود. شایستگی‏ها و محدودیت‏های سه راهکار بصورت جامع کمی سازی شده و با محاسبه ی مصرف انرژی در سیکل رانندگی اروپایی جدید استاندارد، بصورت خلاصه در آمده اند.

ترجمه مقدمه

درایوهای کنونی برای خودروهای برقی (EV) اغلب مجهز به موتورهای القایی (IM) یا موتورهای سنکرون مغناطیس دائم (PM) می‏باشد [1],[2]. درایوهای IM بخاطر تنوع و دسترس پذیری سراسری استفاده می‏شوند. نیز در سمت کنترل، کنترل برداری میدان-گرا IM از نظر صنعتی یک استاندارد محسوب می‏شود. به علاوه، IMها در حین خطای اینورتر بصورت طبیعی ضد-تحریک می‏شوند و این برای سازندگان خودرو از جهات امنیتی بسیار مطلوب است. درایوهای موتورهای OM با گشتاور و بازده بالاتر نسبت به IMها شناخته شده اند. از میان موتورهای IM، هم PM نصب سطحی (SPM) و PM داخلی (IPM) برای کاربرد کشش استفاده می‏شوند [3]. موتورهای SPM برای کشش به کویل‏های استاتور تمرکز می‏کنند [4] یعنی اتصالات انتهایی بسیار کوتاه و یک ساختار استاتور ساده تر. آن‏ها دارای مشکل تلفات جریان گردابی در PMها در سرعت می‏باشند و به روکش‏های ساختاری برای حفظ PM نیاز دارند. مگنت‏های آرک مانند آنچه در شکل 1(c) وجود دارد می‏توانند یک مشکل صنعتی باشد اما راهکاهای مختلف روتور نیز ممکن است که در کاهش تلفات PM نیز مشارکت دارد [18]. موتورهای IPM به روتورهایی با حصارهای شار مغناطیسی برای داشتن برجستگی بالا نیاز دارند مانند شکل 1(b) که منجر به پیچیدگی صنعتی می‏شود. با این حال، برجستگی بالا معادل با گشتاور اضافه بار بزرگتر در بازه کلی سرعت [5]، یک نیروی محرکه برگشتی امن تر در عملکرد ژنراتوری کنترل نشده [6] و حساسیت کمتر به دمای PM می‏باشد. شکل 1: موتور IM، IPM و SPM مورد بررسی درایوهای PM سنکرون برای هر دو نوع PM هنگامی که در ناحیه تضعیف شار کار می‏کنند به یک الگوریتم کنترل سفارشی در بازه سرعت وسیع در عملکرد کشش نیاز دارند. مدل مغناطیسی موتور باید بصورت مناسب برای کنترل دقیق با تست‏های تشخیص آزمایشگاهی که در مقایسه با موارد استاندارد مربوط به IMها طاقت فرساست، مشخص شود. بحث اخیر در رابط با نوسان قیمت مگنت‏های کمیاب در زمین بطور جدی استفاده از درایوهای موتور PM را سوال برانگیز نموده است [7]. در این سناریو، موتورهای IPM چندلایه با مگنت‏های فریت ارزانتربرای جایگزینی با مگنت‏های کمیاب حداقل در برخی موارد مناسبتر است [9] درحالیکه SPM و IPMهای تک لایه اینطور نیستند. مقایسه بین درایوهای موتور IM، SPM و IPM برای EVها در یک مشخصه خودرو معین با سه موتور که دارای ابعاد خارجی یکسان برای بخش‏های فعال (قطر و طول پشته) می‏باشند و سایز اینورتر یکسانی دارند (ماکزیمم ولتاژ و جریان)، پیشنهاد می‏شوند.این مقاله، مقایسه انجام شده در [5] را به منظور لحاظ کردن موتور آسنکرون و ارائه دید بهتر نسبت به مواردی همچون دمای PM و اریبی تعمیم می‏دهد. سه نمونه موتور طراحی شده و آنالیز المان محدود (FEA) انجام شده است. ورقه‏های آن‏ها در شکل 1 نشان داده شده است. متاسفانه، ایجاد و تست سه نمونه اولیه برای مقایسه تجربی ممکن نیست. اما، شبیه سازی المان محدود می‏تواند همچنان یک ابزار مناسب برای نمونه سازی مجازی از ماشین‏های الکتریکی و نیز ارزیابی تلفات باشد که به عنوان سند در ادبیات علمی از نظر صنعتی نیز پذیرفته شده است [12],[20],[21],[22].

دانلود رایگان 2 صفحه اول مقاله لاتین (PDF)

پیش نمایش مقاله

چکیده انگلیسی

Three different motor drives for electric traction are compared, in terms of output power and efficiency at the same stack dimensions and inverter size. Induction motor (IM), surface-mounted permanent-magnet (PM) (SPM), and interior PM (IPM) synchronous motor drives are investigated, with reference to a common vehicle specification. The IM is penalized by the cage loss, but it is less expensive and inherently safe in case of inverter unwilled turnoff due to natural de-excitation. The SPM motor has a simple construction and shorter end connections, but it is penalized by eddy-current loss at high speed, has a very limited transient overload power, and has a high uncontrolled generator voltage. The IPM motor shows the better performance compromise, but it might be more complicated to be manufactured. Analytical relationships are first introduced and then validated on three example designs and finite element calculated, accounting for core saturation, harmonic losses, the effects of skewing, and operating temperature. The merits and limitations of the three solutions are quantified comprehensively and summarized by the calculation of the energy consumption over the standard New European Driving Cycle.