Study of quasi-stationary operating modes of a traction drive based on a synchronous-reactive motor with permanent magnets

Abstract

The paper analyzes quasi-stationary processes in traction electric drives of subway cars using mathematical models of synchronous jet motors with permanent magnets. These models were adapted for modeling in MATLAB SIMULINK in accordance with general methodologies. This approach simplifies the modeling process by using proven mathematical representations of semiconductor components available as standard library blocks in the modeling environment. The development of a simulation model for determining the operating parameters of the traction drive of subway cars from a synchronous jet motor with sectioned and non-sectioned permanent magnets is considered, which allows determining the level of higher harmonics of the phase current of the motor, as well as the parameters that determine the operation of semiconductor keys in the inverter: current, average and maximum values of the current flowing through the insulated-gate bipolar transistor, as well as the maximum value of the voltage on the insulated-gate bipolar transistor in different operating modes. It is proposed to present the results in relative units for comparative analysis of the research results. The nominal value of the phase current was used as the base current, and the base voltage was the linear voltage of the traction motor stator. У роботі аналізуються квазистаціонарні процеси в тягових електроприводах вагонів метрополітену з використанням математичних моделей синхронних реактивних двигунів з постійними магнітами. Ці моделі були адаптовані для моделювання в MATLAB SIMULINK відповідно до загальних методологій. Такий підхід спрощує процес моделювання за рахунок використання перевірених математичних уявлень напівпровідникових компонентів, доступних у вигляді стандартних бібліотечних блоків у середовищі моделювання. Розглядається розробка імітаційної моделі для визначення робочих параметрів тягового приводу вагонів метрополітену від синхронно-реактивного двигуна з секціонованими та несекціонованими постійними магнітами, яка дозволяє визначити рівень вищих гармонік фазного струму двигуна, а також параметри, що визначають роботу напівпровідникових ключів в інверторі: струм, середнє та максимальне значення струму, що протікає через IGBT-транзистор, а також максимальне значення напруги на IGBT у різних режимах роботи. Запропоновано для проведення порівняльного аналізу результатів дослідження представити результати у відносних одиницях. У якості базового струму використано номінальне значення фазного струму , а базова напруга – лінійна напругу статора тягового двигуна.