
Bu tədqiqat, elektrikli avtomobillərdə induksiya mühərrikinu besleyen üç fazaalı altı açarlı invərterün bir güc açarı və ya invərter qolu arızalandığında sürüşü tamamen durdurmak yerine dörd açarlı tədqiqat biçimine yenidən qurulmasını araşdırır. Önerilən arızada işləməni işm etdirmə (Fault-Ride-Through, FRT) yanaşmasında arızalı invərter qolu dövrə dışı bıraxınlıyor, ilgili mühərrik fazaı bölünmüş DC bara orta nöqtəsına bir MOSFET sıxışdırma koluyla bşəbəkəlanıyor və vəktor idarəetməsi (Vector Control, VC) ilə impuls eni modulyasiyası (Pulse-Width Modulation, PWM) yeni dörd açarlı strukturya uyarlanıyor. MATLAB/POWERSIM tabanlı dinamik simulyasiyalarda metod; yük momenti değişimleri, sürət değişimleri, arıza keçidi, aşşəbəkəı sürətli iş və tam sürət revərsi altında mühərrikun tədqiqatsını sürdürmesini sşəbəkəlıyor. Sşəbəkəlıklı 6-SI durumda ümumi harmonik təhrif (THD) %1,3 və moment dalğalanması %0,5 iken arıza sonrası 4-SI durumda bu dəyərlər sırasıyla %4,2 və %2,4'e çıkıyor; buna karşın sürətın dayanıqlı rejim xətası təxminən %0,4 səviyyəinde tutuluyor. Tədqiqatnın en əhəmiyyətli həddı, bu nəticələrin fiziki avtomobil və ya avadanlıq prototipi üzerinde değil simulyasiya ortamında elde edilmiş olmasıdır.
Tədqiqatnın əsas mühəndislik yanaşması, arıza toleransını ikinci bir invərter, yedek faza və ya tamamen ayrı bir güc elektroniği zinciri ekleyerek değil, mevcut idarəetmə struktursını və məhdud sayıda sıxışdırma elementını yenidən kullanarak sşəbəkəlamaktır. Böylece arıza meydana geldiğinde tam performanslı altı açarlı tədqiqat yerine daha məhdud fakat işlevsel dörd açarlı bir yedek tədqiqat modu hedeflenmektedir.
Türkiyə baxımından mənası: Bu tədqiqat Türkiyə'de realleştirilmiş bir avtomobil testi deyil və nəticələri Türkiyə'deki elektrikli avtomobillərə birbaşa sahə performansı kimi aktarılamaz. Bununla belə aşşəbəkəı və orta güclü elektrikli avtomobil sürücülerinde xərc, güc elektroniği mürəkkəblığı və arıza sonrası hərəkət kabiliyeti gibi mühəndislik problemleri Türkiyə'deki avtomobil, hafif ticari avtomobil, mikro mobilite və elektrikli ötürücü inkişaf tədqiqatları açistilikndan da anlamlıdır. Gerçek tətbiq üçün kullanılan mühərrik və invərterün elektriksel pulmetrleri, batareya gərginliki, termal dizayn, yarımkeçirici elementlar, EMC koşulları, təhlükəsizlik gereksinimleri və real sürüş dövrleri altında lokal avadanlıq doğrulaması lazımdır.
Tədqiqatın əsas problemi nədir?
Elektrikli avtomobil hərəkət sisteminde batareyadan gelen doğru cərəyan enerjisini mühərrikun ihtiyaç dpeykğu idarəetməlü üç fazaalı gərginlik və cərəyana fırlanmatüren invərter kritik bir biləşendir. Tədqiqatnın ele aldığı problem, klasik üç fazaalı altı açarlı invərterdeki bir açarın və ya bir invərter qolunın açıq dövrə biçiminde arızalanması durumunda mühərrik faza cərəyanlarının bozulması, elektromaqnit momentte dalğalanma oluşması və sürüş sisteminin tədqiqatyı tamamen kaybetme riskidir.
Geleneksel arıza toleranslı çözümlerde ilavə invərter qolları, yedek sürücüler, ek fazalar və ya başka avadanlıqsal yedekleme elementları kullanılabilmektedir. Tədqiqatçıların hedeflediği boşluq isə arıza sonrasında mühərriku çalışır durumda tutarken bu avadanlıqsal yedekliliği və beraberindeki xərc, hacim və mürəkkəblığı azaltmaqtır.
Altı açarlı invərter necə dörd açarlı sisteme fırlanmaüyor?
Normal durumda üç fazaalı sincab qəfəsli induksiya mühərriki klasik iki seviyeli altı açarlı gərginlik mənbəli invərterle (6-SI) beslenmektedir. DC bşəbəkəlantı iki seri kondansatöre bölünerek sanal bir orta nöqtə yaradılmışdır. Həmçinin üç invərter qolunın orta nöqtəları ilə DC-link orta nöqtəsı arasında T1, T2 və T3 kimi diaqnozmlanan MOSFET sıxışdırma kolları mövcuddur.
Herhansı bir fazada açıq açar arızası belirlendiğinde o fazaın üst və alt açarlarnın qapı sinyalleri kesiliyor. Ardından ilgili T1, T2 və ya T3 MOSFET'i etkinleştirilərek arızalı faza terminali DC-link'in sanal neytral nöqtəsına bşəbəkəlanıyor. Böylece arızalı invərter qolu müstəqil kimi açarlanamasa da mühərrik fazaa cərəyanı üçün bir cərəyan yolu korunuyor və sistem dörd açarlı invərter (4-SI) tədqiqat biçimine geçiyor.
| Tədqiqat modu | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | T1 | T2 | T3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Normal 6-SI | PWM | PWM− | PWM | PWM− | PWM | PWM− | Kapalı | Kapalı | Kapalı |
| Faz A arızası | Kapalı | Kapalı | PWM | PWM− | PWM | PWM− | Açık | Kapalı | Kapalı |
| Faz B arızası | PWM | PWM− | Kapalı | Kapalı | PWM | PWM− | Kapalı | Açık | Kapalı |
| Faz C arızası | PWM | PWM− | PWM | PWM− | Kapalı | Kapalı | Kapalı | Kapalı | Açık |
Bu struktur mənbə tədqiqatın Şekil 1 və Tablo 2'sinde gösterilən arxitekturayi xülasəlemektedir. Arızalı fazaın idarəetmə esnekliği kaybolduğu üçün dörd açarlı struktur altı açarlı strukturyla tamamen eşdəyər deyil; kullanılabilir gərginlik vəktörü uzayı daralır və idarəetmə alqoritmsının buna göre değiştirilmesi lazımdır.
Hangi arızalar modellenmiştir?
Tədqiqatda üç ana arıza sinifı ele alınmaktadır. Birincisi, IGBT və ya MOSFET güc açarlarndan birinin cərəyan ilətemediği açıq dövrə açar arızasıdır. İkincisi, yarımkeçirici sşəbəkəlam olsa bilə onu idarəetmə eden sürücü dövrəsinin komandau uygulayamadığı gate-drivə arızasıdır. Tədqiqatçılar bu durumu elektriksel davranışı benzer olduğu gerekçesiyle açıq açar arızası kimi modellemiştir. Üçüncü grup isə invərter qolundaki iki açardan yalnız birinin düzgün tədqiqatdığı kısmi invərter qolu arızalarıdır; bunlar tədqiqatda korpuskâr biçimde tam açıq dövrə arızası kimi temsil edilmektedir.
Bu modelleme tercihi əhəmiyyətlidir: nəticələr bütün mümkün güc elektroniği arıza biçimlerinin ayrı ayrı fiziki kimi doğrulandığı anlamına gelmez. Özellikle kısa dövrə arızalarının davranışı bu tədqiqatda gösterilən açıq dövrə ssenarisuyla eyni kabul ediləmez.
Arıza necə algılanıyor?
Önerilən Fault Detection Unit (FDU) ek bir müstəqil sensor şəbəkəı kurmak yerine idarəetmə sisteminde zaten bulunan sinyalleri kullanıyor. Algılama mantığı üç göstəricinin birlikdə dəyərlendirilmesine dayanıyor:
- Gate sinyali etkinliği: PWM komandau vərilmesine rşəbəkəmen bir açarın işmlı kapalı görünmesi mümkün açar və ya gate-drivər arızasına işaret ediyor.
- Faz cərəyanının izlenmesi: Bir fazada birkaç açarlama dövri boyunca sıfıra yaxın cərəyan görülmesi açıq dövrə mümkünlığını artırıyor.
- PWM komandau ilə cərəyan cevabının müqayisəsi: Sürme komandau bulunduğu hâlde ilgili cərəyan yolu oluşmuyorsa arıza mantığı tetikleniyor.
Gürültü və ya tekil ölçmə sıçramalarının yanlış arıza alarmı üretmesini azaltmaq üçün arıza koşulunun tipik kimi 3–5 ardıcıl açarlama dövri boyunca sürmesi isteniyor. Algılama sonrasında arızalı bacşəbəkəın iki açarı da dövrə dışı bıraxınlıyor, ilgili sıxışdırma MOSFET'i etkinleştiriliyor və idarəetmə sistemi 6-SI modundan uyarlanmış 4-SI vəktor idarəetməsi və PWM düzeninə geçiriliyor.
Verianla Livə: İnvərtör arızasından dörd açarlı tədqiqatya keçid
Bu proses, mənbə tədqiqatda diaqnozmlanan FRT idarəetmə sırasını gösterir. Adımların arayüzdeki oynatma süresi real fiziki təcrübə süresini temsil etmez; mənbəta belirtilmeyen ara zaman dəyərləri oluşturulmamıştır.
| Aşama | Açıklama | Mənbə |
|---|---|---|
| 1. Sşəbəkəlıklı tədqiqat | Üç fazalı induksiya mühərriki altı açarlı invərter, vəktor idarəetməsi və PWM ilə çalışır. | Bölüm 3.1 və 3.3 |
| 2. Arıza göstəricilərinin izlenmesi | Gate sinyali, fazaa cərəyanı və PWM-cərəyan uyumu FDU tarafından dəyərlendirilir. | Bölüm 3.5 |
| 3. Arızanın doğrulanması | Arıza koşulunun birkaç ardıcıl açarlama dövri boyunca sürmesi beklenerek keçici bozulmaların yanlış alarm oluşturması azaltılır. | Bölüm 3.5 |
| 4. Arızalı bacşəbəkəın izolasyonu | Arızalı invərter qolunın üst və alt güc açarlarnın gate sinyalleri dövrə dışı bıraxınlır. | Bölüm 3.5 və 4.3 |
| 5. Fazın DC-link orta nöqtəsına bşəbəkəlanması | İlgili T1, T2 və ya T3 sıxışdırma MOSFET'i etkinleştirilərek faza terminali sanal neytral nöqtəya bşəbəkəlanır. | Bölüm 3.1 və 4.3 |
| 6. Dört açarlı tədqiqat | Kontrol sistemi uyarlanmış 4-SI vəktor idarəetməsine və yenidən düzenlenmiş PWM alqoritmsına geçer. | Bölüm 4 |
| 7. Arıza sonrası dayanıqlı tədqiqat | Motor azaltılmış gərginlik vəktörü seçenekleriyle tədqiqatyı sürdürür; sürət, cərəyan və moment idarəetməü yenidən dayanıqlı hâle gelir. | Bölüm 5 və 6 |
Verianla Livə: Vizuallaşdırma, bu məqalədeki görünür bilimsel vəri cədvəlsundan tarayıcıda oluşturulur. Tablo elmi source-of-truth kimi korunur.
Vektör idarəetməü niyə yenidən düzenleniyor?
Vektör idarəetməü, üç fazaalı stator cərəyanlarını önce sabit αβ koordinatlarına, ardından rotor axınsıyla birlikdə dönen dq referans sistemine fırlanmatürür. Böylece axın istehsalinden sorumlu birbaşa ox cərəyanı ilə moment istehsalinden sorumlu kadrsel ox cərəyanı büyük ölçüde birbirinden ayrılarak idarəetmə ediləbilir.
Sşəbəkəlıklı altı açarlı durumda Clarke fırlanmaümünün mənbəta vərilən biçimi şöyledir:
\[ \begin{bmatrix} i_{\alpha}\\ i_{\beta} \end{bmatrix} = \frac{2}{3} \begin{bmatrix} 1 & -\frac{1}{2} & -\frac{1}{2}\\ 0 & \frac{\sqrt{3}}{2} & -\frac{\sqrt{3}}{2} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} i_a\\ i_b\\ i_c \end{bmatrix} \]
Burada \(i_a\), \(i_b\) və \(i_c\) üç mühərrik fazaının stator cərəyanlarıdır. Park fırlanmaümü isə sabit αβ biləşenlerini elektriksel açı \(\theta\) kullanarak dönen dq koordinatlarına taşır:
\[ \begin{bmatrix} i_{ds}\\ i_{qs} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \cos\theta & \sin\theta\\ -\sin\theta & \cos\theta \end{bmatrix} \begin{bmatrix} i_{\alpha}\\ i_{\beta} \end{bmatrix} \]
Akım PI nəzarətçirəli dq oxlerindeki referans və real cərəyan arasındaki xətadan gərginlik komandalarını oluşturur:
\[ v^{*}_{ds} = K_{pi}(i^{*}_{ds}-i_{ds}) + K_{ii}\int(i^{*}_{ds}-i_{ds})dt \] \[ v^{*}_{qs} = K_{pi}(i^{*}_{qs}-i_{qs}) + K_{ii}\int(i^{*}_{qs}-i_{qs})dt \]
Dış sürət dövrinde rotorun istenen bucaq sürətiı ilə ölçülən sürətı arasındaki xəta
\[ e_{\omega}=\omega^{*}_{r}-\omega_r \]
kimi diaqnozmlanmakta və moment referansı PI nəzarətçiyle üretilmektedir:
\[ T^{*}_{e} = K_{ps}e_{\omega} + K_{is}\int e_{\omega}dt \]
Kayma bucaq tezlikı mənbəta
\[ \omega_{sl}=\frac{\eta i_{qs}}{i_{ds}} \]
şəklində vərilir və rotor axınsı açistiliknın belirlenmesinde rotor sürətiyla birlikdə istifadə olunur. Doğrudan ox cərəyan referansı isə hedef rotor axınsıyla maqnitləndirmə induktivliyi arasındaki ilişkiye bşəbəkəlanır:
\[ i^{*}_{ds}=\frac{\psi_{dr}}{L_m} \]
Burada \(L_m\) maqnitləndirmə induktivliyi, \(\psi_{dr}\) rotor d-oxi axın bşəbəkəlanımıdır. Tədqiqatın idarəetmə mantığında d oxi esas kimi axın idarəetməünü, q oxi isə moment istehsalini temsil eden idarəetmə struktursını oluşturur.
Dört açarlı durumda matematiksel değişiklik nədir?
Arızalı fazaın müstəqil açarlanamadığı 4-SI durumunda üçüncü fazaa cərəyanı cərəyan toplamından çıkarılır:
\[ i_c=-(i_a+i_b) \]
Bu yaklaşma iki ölçülən fazaa cərəyanından üçüncü cərəyanın türetilmesini sşəbəkəlar. Kontrolün əsas dq modeli korunurken PWM strategiyasi kalan iki aktiv invərter qoluna göre yenidən oluşturulur. Arızalı faza DC-link orta nöqtəsına sıkıştırılır və passiv fırlanma yolu tapşırıqi görür.
Tədqiqatnın önerdiği yenidən düzenlenmiş PWM'nin üç əsas amacı moment dalğalanmasını həddlamak, orta gərginlik büyüklüğünü korumak və bölünmüş DC-link kondansatörlerindeki gərginlik tarazlıqsizliğini azaltmaqtır. Ancaq dörd açarlı strukturdaki kullanılabilir gərginlik vəktörlerinin sayistilik altı açarlı strukturya göre daha azdır; dolayistilikyla arıza sonrası tədqiqat tam performansın eksiksiz korunması değil, kabul ediləbilir performansla hərəkətin sürdürülmesi kimi dəyərlendirilmelidir.
Şekiller və simulyasiya qrafleri ne göstərir?
Mənbə tədqiqatın Şekil 1'i batareya, bölünmüş DC-link, S1–S6 açarlar, T1–T3 sıxışdırma elementları, üç fazaalı induksiya mühərriki və arıza tolerans alqoritmsı arasındaki elektriksel bşəbəkəlantıyı göstərir. Şekil 2, sşəbəkəlam tədqiqatdan arıza aşkarlamaya və FRT yenidənqurmasına giden karar axınını xülasəliyor. Şekil 3 və 4 sırasıyla dq cərəyan PI dövrlerini və dış sürət nəzarət dövrüni; Şekil 5 isə cərəyan, sürət, sürüşmə, koordinat fırlanmaümleri və gərginlik ayırıcı bloklarının bütünlhədd idarəetmə arxitekturasıni göstərir.
Şekil 6 və 7 sşəbəkəlam 6-SI tədqiqatda yük momenti və sürət referansı değişimlerini; Şekil 8 isə təxminən 1,5 saniyede oluşturulan Faz A açıq açar arızası sırasında 6-SI'dan 4-SI'a keçidte üç faza cərəyanlarını, mühərrik momentini və mühərrik sürətini göstərir. Arıza anında cərəyanlarda və momentte qısamüddətli keçici rejim görülmesine rşəbəkəmen sürət qrafiğinde büyük bir çökme oluşmuyor.
Arıza sonrasındaki Şekil 9–12, dörd açarlı tədqiqat altında yük momenti basamaklarını, mühərrik sürətındaki büyük değişimleri, 300 rad/s'den −200 rad/s'ye tam sürət revərsini və aşşəbəkəı sürətli işyı içeriyor. Bu qrafler, metodun yalnız tek bir sabit tədqiqat noktasında değil fərqli dinamik komandalar altında simüle edildiğini göstərir. Bununla belə bunların tümü ədədi model çıktistilikdır; fiziki mühərrik-invərter təcrübəinin yerine geçmez.
Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr
- Simülasyon modelinde bir invərter qolu arızalandığında altı açarlı struktur dörd açarlı strukturya yenidən düzenlenebilmektedir.
- Uyarlanmış VC və PWM kullanıldığında mühərrik arıza sonrasında tamamen durmadan tədqiqatyı sürdürebilmektedir.
- Simülasyonlarda sürət idarəetməsi arıza sonrası təxminən %0,4 dayanıqlı rejim xətasıyla sürdürülebilmiştir.
- Arıza sonrası tədqiqat THD və moment dalğalanmasında artım pahasına devam etmektedir.
- Kontrol metodu yük momenti değişimi, sürət dəyişimi, sürət revərsi və aşşəbəkəı sürətli iş ssenarilarında simüle edilmiştir.
- ±%10 stator müqaviməti və induktivlik değişimlerinde modelin sürət dəyişiminin %2'nin altında kaldığı rapor edilmişdir.
Tədqiqatın dəstəkləmədiyi və ya hələ sübut etmədiyi nəticələr
- Gerçek bir elektrikli avtomobilta eyni performansın sşəbəkəlanacşəbəkəı eksperimental kimi gösterilmemiştir.
- Otomotiv sinifı bir invərter üzerinde uzunmüddətli işmlılıq və ya ömür testi strukturlmamıştır.
- Gerçek yol, temperatur, vibrasiya, elektromaqnit müdaxilə və gürültülü sensor ortamlarında arıza aşkarlama güvənilirliği doğrulanmamışdır.
- Tədqiqat bütün güc elektroniği arıza türlerini ayrı ayrı fiziki kimi doğrulamamaktadır.
- Raporlanan təxminən %5–7 səmərəlilik kaybı, real nəqliyyat vturşuəsi enerji istehlaxın və ya menzil kaybı kimi birbaşa yorumlanamaz.
- Simülasyon nəticələri avtomotiv təhlükəsizlik sertifiəzələiyau və ya seriyalı istehsale hazır sistem kanıtı deyil.
Tədqiqatın metodu və nəticələri
Simülasyon sistemi və əsas pulmetrler
Tədqiqatda orta güc sinifı elektrikli avtomobil tətbiqlərını temsil etmek üzere 30 kW üç fazaalı sincab qəfəsli induksiya mühərriki modellenmiştir. Motor iki seviyeli gərginlik mənbəli invərter tarafından sürülmekte və arıza halinde dörd açarlı topolojiye geçebilmektedir. Mənbədə kullanılan başlıca elektriksel və idarəetmə pulmetrleri aşşəbəkəıdadır.
| Parametre | Sembol | Dəyər | Birim |
|---|---|---|---|
| Motor gücü | P | 30 | kW |
| Motor gərginliki | V | 400 | V |
| Tezlik | f | 50 | Hz |
| Kutup çifti sayistilik | p | 2 | – |
| Stator direnci | Rs | 0,21 | Ω |
| Rotor direnci | Rr | 0,15 | Ω |
| Stator induktivlikı | Ls | 0,023 | H |
| Rotor induktivlikı | Lr | 0,023 | H |
| Mıknatıslanma induktivlikı | Lm | 0,28 | H |
| Atalet momenti | J | 0,065 | kg·m² |
| Sürtünme katsayistilik | B | 0,0025 | N·m·s |
| DC-link gərginliki | Vdc | 700 | V |
| Anahtarlama tezlikı | fsw | 10 | kHz |
Sşəbəkəlıklı 6-SI tədqiqat üçün sürət PI qazancları \(K_{ps}=1,7\) və \(K_{is}=20,34\); cərəyan PI qazancları \(K_{pi}=4,78\) və \(K_{ii}=221,7\) kimi vərilmişdir. Dört açarlı tədqiqat üçün sürət qazancları \(K_{ps}=12,67\), \(K_{is}=103,92\); cərəyan qazancları isə \(K_{pi}=23,89\), \(K_{ii}=874,64\) kimi rapor edilmişdir. Bu fərqli qazanclar, arıza sonrasında değişen elektriksel topolojinin eyni idarəetmə ayarlarıyla bıraxınlmadığını göstərir.
Sşəbəkəlıklı 6-SI tədqiqat
İlk ssenarida sistem sşəbəkəlam altı açarlı invərterle çalıştırılmıştır. Referans mühərrik sürətı 300 rad/s kimi belirlenmiş və yük momenti önce 0 N·m'den 80 N·m'ye, ardından 20 N·m'ye değiştirilmiştir. Ayrı sürət testinde referans 300 rad/s'den 100 rad/s'ye düşürülmüş, daha sonra 200 rad/s'ye çıkarılmıştır.
Mənbədə sşəbəkəlam durum üçün təxminən %0 aşma, 0,05 s yüksəlmə müddəti, 0,08 s oturma müddəti və %0 dayanıqlı rejim xətası raporlanmaktadır. Tablo 6'da eyni sşəbəkəlam durumun THD dəyəri %1,3, moment dalğalanması %0,5 və son sürətı 300 rad/s kimi vərilmektedir.
Arıza anı və 6-SI → 4-SI keçidi
Arıza keçid testinde t = 1,5 s anında Faz A'nın alt açarına kalıcı açıq açar arızası tətbiq edilmişdir. Arıza aşkarlama sistemi ilgili bacşəbəkəı dövrə dışı bırakmakta və DC-link orta nöqtəsına sıxışdırma yolunu etkinleştirerek idarəetməü dörd açarlı moda geçirmektedir.
Metinde tek arızaya ilişkin aşkarlama və yenidənqurma əməliyyatinin 5 ms'den kısa tamamlandığı qeyd edilir. Ayrı kimi çift açar arıza ssenarilarında birlhədd aşkarlama və yenidənqurma süresinin təxminən 6 ms olduğu, cərəyan dövrinin təxminən 30–50 ms, sürət dövrinin isə 150–220 ms üçünde yerleştiği raporlanmaktadır. Bu sürelerin fərqli test kapsamlarına ait olduğu dikkate alınmalıdır.
Arıza keçidi üçün təxminən %0,8 aşma, 0,06 s yüksəlmə müddəti, 0,18 s oturma müddəti və %0,4 sabit vəziyyət sürət xətası vərilmişdir. Tablo 6'ya göre keçid anında THD %3,1, moment dalğalanması %1,9 və son sürət 298,8 rad/s səviyyəindedir.
Arıza sonrası dörd açarlı tədqiqat
Yeniden strukturlandırmadan sonra mühərrik yalnız iki aktiv invərter qolu və DC-link orta nöqtəsına sıkıştırılmış üçüncü faza ilə çalıştırılmıştır. Tədqiqatda üç əsas dinamik təcrübə mövcuddur: yük momenti değişimleri, sürət değişimleri və tam sürət revərsi.
Yük testi sırasında moment 1,2 s'de 40 N·m'den 100 N·m'ye çıkarılmış və 1,6 s'de 60 N·m'ye azaldılmışdır. Sürət testinde referans 1 s'de 100 rad/s'den 300 rad/s'ye yükseltilmiş, 2,5 s'de 50 rad/s'ye azaldılmışdır. Tersleme testinde isə 2,5 s anında referans 300 rad/s'den −200 rad/s'ye çevrilmiştir. Həmçinin ayrı bir aşşəbəkəı sürətli iş testi de həyata keçirilmişdir.
Arıza sonrası dörd açarlı tədqiqat üçün təxminən %1 aşma, 0,08 s yüksəlmə müddəti, 0,22 s oturma müddəti və %0,4 dayanıqlı rejim xətası rapor edilmişdir.
| Senaryo | Aşım (%) | Yükselme süresi (s) | Yerleşme süresi (s) | Kararlı durum xətası (%) |
|---|---|---|---|---|
| Sşəbəkəlıklı 6-SI | 0,0 | 0,05 | 0,08 | 0,0 |
| Arıza keçidi | 0,8 | 0,06 | 0,18 | 0,4 |
| Arıza sonrası 4-SI | 1,0 | 0,08 | 0,22 | 0,4 |
Tablfokusi sürət cevap metrikleri mənbə tədqiqatın Tablo 4'ünde təxminən dəyərlər kimi vərilmişdir. En belirgin değişim, sşəbəkəlam durumda 0,08 s olan oturma müddətinin arıza keçidinde 0,18 s'ye və arıza sonrası dörd açarlı durumda 0,22 s'ye çıkmasıdır.
Harmonik bozulma, moment dalğalanması və sürət
Arıza toleransının bedeli, elektriksel və mexaniki dalğalanmaların artmasıdır. Mənbə tədqiqatın Tablo 6'sı üç tədqiqat durumunu şu şəkilde müqayisəktadır:
| Senaryo | THD (%) | Moment dalğalanması (%) | Son sürət (rad/s) |
|---|---|---|---|
| Sşəbəkəlıklı 6-SI | 1,3 | 0,5 | 300 |
| Arıza keçidi | 3,1 | 1,9 | 298,8 |
| Arıza sonrası 4-SI | 4,2 | 2,4 | 301,2 |
THD sşəbəkəlam durumdaki %1,3'ten arıza sonrası %4,2'ye çıkmaktadır; aradaki fərq 2,9 yüzde xaldır. Moment dalğalanması da %0,5'ten %2,4'e yükselmektedir. Buna rşəbəkəmen dörd açarlı modda rapor edilən son sürət 301,2 rad/s'dir və sürət idarəetmə xətası təxminən %0,4 səviyyəindedir.
Mənbə metninin başka bir bölümünde bu 301,2 dəyəri “rpm” vahidiyle yazılmıştır. Ancaq referans sürətın 300 rad/s olması, simulyasiya qraflerinin rad/s kullanması və Tablo 6'nın açıqça 301,2 rad/s vərmesi niyəiyle mənbə içerisinde bir vahid tutarsızlığı mövcuddur. Buradaki cədvəl, tədqiqatın Tablo 6'sındaki vahidi aynen esas almaktadır.
Önceki 4-SI idarəetmə metoduyle müqayisə
Tədqiqatçılar önerilən dörd açarlı idarəetməü mənbə [25]'teki metodle de karşılaştırmıştır. Önerilən sistem üçün %1,0 aşma, 0,08 s yüksəlmə müddəti, 0,22 s oturma müddəti və %0,4 dayanıqlı rejim xətası; karşılaştırılan metod üçün sırasıyla %3,0, 0,11 s, 0,21 s və %0,58 rapor edilmişdir.
| 4-SI metodu | Aşım (%) | Yükselme süresi (s) | Yerleşme süresi (s) | Kararlı durum xətası (%) |
|---|---|---|---|---|
| Önerilən metod | 1,0 | 0,08 | 0,22 | 0,4 |
| Mənbə [25] | 3,0 | 0,11 | 0,21 | 0,58 |
Önerilən metod aşma, yüksəlmə müddəti və dayanıqlı rejim xətasında daha aşşəbəkəı dəyərlər vərirken oturma müddəti 0,22 s ilə karşılaştırılan metodun 0,21 s dəyərinden çok az daha uzundur. Buna görə cədvəl bütünü “her metrikte daha sürətli” biçiminde yorumlanmamalıdır.
Parametre değişimine işmlılıq və səmərəlilik bedeli
PI tabanlı idarəetməün pulmetr həssaslıqini qiymətləndirmək üzere stator müqaviməti \(R_s\) və stator induktivliyi \(L_s\) ±%10 değiştirilmiştir. Mənbədə bu değişim altında mühərrik sürətındaki yawnın %2'nin altında kaldığı və sistemin dayanıqlı tədqiqatsını sürdürdüğü bildirilmektedir.
Öte yandan dörd açarlı topolojinin asimetrik gərginlik vəktörleri və cərəyan yolları daha yüksək mis təkanları və lokal termal yük oluşturabilmektedir. Tədqiqatçılar sşəbəkəlam 6-SI durumuna kıyasla toplam səmərəlilik bozulmasını təxminən %5–7 kimi raporlamaktadır. Həmçinin keçici tepe cərəyanının təxminən 1,15 p.u. səviyyəinde kaldığı qeyd edilir. Bu dəyərlər simulyasiya və tədqiqatın model fərziyyəları kapsamında dəyərlendirilmelidir; fiziki yarımkeçirici sıcaklığı və ya real nəqliyyat vturşuəsi enerji istehlaxınnin birbaşa ölçməü deyil.
Bilimsel məhdudiyyətlər
- Doğrulama MATLAB/POWERSIM tabanlı simulyasiyala məhduddır.
- Gerçek invərter, mühərrik və ya avtomobil üzerinde eksperimental doğrulama təqdim edilməmişdir.
- Hardware-in-the-loop testi bu tədqiqatın mevcut nəticələrinın parçası deyil.
- Gerçek avtomobil ortamındaki ölçmə küyünün arıza aşkarlamaya etkisi tam kimi dəyərlendirilmemiştir.
- Dört açarlı tədqiqat gərginlik vəktörü seçeneklerini azaltmaqta və səmərəlilik/termal performans açistilikndan bir bedel oluşturmaktadır.
- Kısmi invərter qolu və gate-drivər arızaları sadəleştirilərek açıq dövrə arızası kimi modellenmiştir.
- Uzun dörütubət etibarlılıq və yarımkeçirici termal ömrü eksperimental kimi ölçülməmişdir.
Mənbə və metod qeydi
Tam orijinal tədqiqat adı: A Low-Cost Fault-Ride-Through Strategy for Electric Vehicle Invərtərs Using Four-Switch Topology
Müəlliflər: Fawzan Salem; Immanuel Kelekwang; Muzi Siphilangani Ndlangamandla; Ehab H. E. Bayoumi.
Müəllif sırası: Mənbə tədqiqatdaxın sıralama aynen qorunmuşdur.
Eş katkı/eş birinci müəllif: Mənbədə eş birinci müəlliflık və ya eş katkı işareti belirtilmemiştir.
Məsul müəllif: Ehab H. E. Bayoumi.
Qurumlar:
- Department of Power Electronics and Energy Convərsion, Electronics Research Institute, Cairo, Egypt.
- Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering and Technology, Univərsity of Botswana, Gaborone, Botswana.
- Institute of Energy and Environmental Technology (IEET), Jomo Kenyatta Univərsity of Agriculture and Technology, Nairobi, Kenya.
- Department of Mechanical Engineering, Mechatronics and Robotics Section, Faculty of Engineering, The British Univərsity in Egypt, El Sherouk City, Cairo, Egypt.
Jurnal: Vehicles.
Nəşriyyat: MDPI, Basel, Switzerland.
Cild / say / məqalə nömrəsi: 7 / 4 / 137.
DOI: 10.3390/vəhicles7040137
Göndərilmə tarixi: 9 Kasım 2025.
Reviziya tarixi: 20 Kasım 2025.
Qəbul tarixi: 24 Kasım 2025.
Nəşr tarixi: 26 Kasım 2025.
Mənbə növü: Hakemli tədqiqat məqaləsi; metodoloji kimi çəkilı biçimde modelleme və dinamik simulyasiya tədqiqatsıdır.
Rəsmi nəşr bşəbəkəlantistilik:https://www.mdpi.com/2624-8921/7/4/137
DOI bşəbəkəlantistilik:https://doi.org/10.3390/vəhicles7040137
Lisənziya: Creativə Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0). Tədqiqat açıq girişlidir.
Maliyyələşmə: Tədqiqatçılar tədqiqatın dış maliyyələşmə almadığını bildirmiştir.
Veri əlçatanlığı: Tədqiqatın özgün katkılarının məqalə üçünde bulunduğu və ek soruların sorumlu müəllifləra yöneltiləbiləceği qeyd edilmişdir.
Maraqlar toqquşması: Müəlliflər maraqlar toqquşması bulunmadığını beyan etmiştir.
Müəllif töhfələri: Kavramsallaştırma E.H.E.B.; metod F.S. və E.H.E.B.; yazılım I.K. və M.S.N.; doğrulama F.S., M.S.N. və E.H.E.B.; biçimsel analiz I.K. və E.H.E.B.; tədqiqat F.S. və E.H.E.B.; mənbəlar F.S., I.K. və M.S.N.; vəri düzenleme F.S.; ilk taslak F.S., I.K. və M.S.N.; yoxlama və düzenleme F.S. və E.H.E.B.; gxülasəim və proje idarəetməi E.H.E.B. kimi bildirilmişdir.
Elmi əhatə qeydi: Bu məqalədeki bilimsel açıqlamalar və ədədi tapıntılar yalnız incelenen tədqiqatya dayanmaktadır. Dış mənbəlar bilimsel tapıntı eklemek amacıyla kullanılmamış; yalnız nəşr kimliyi, rəylik struktursı və rəsmi nəşr kaydının bibliyoqraf doğrulanmasında istifadə edilmişdir.
Doğrulama həddi: Tədqiqatnın əsas nəticələri simulyasiyaa dayalıdır. Fiziksel avtomobil, real güc çeviricisü və ya mühərrik prototipi üzerinde eksperimental doğrulama təqdim edilməmişdir. Müəlliflər gelecek tədqiqat kimi hardware-in-the-loop doğrulamasını və geliştirilmekte olan 3 kW prototip üzerinde eksperimental tədqiqatyı bildirir. Buna görə nəticələr birbaşa seriyalı istehsal elektrikli avtomobil performansı, avtomotiv təhlükəsizlik sertifiəzələiyau və ya real yol güvənilirliği kanıtı kimi yorumlanmamalıdır.
Mənbədaxilindeki editoryal və texniki tutarsızlıklar
- FRT sıxışdırma elementları sistem açıqlaması və topoloji boyunca MOSFET kimi diaqnozmlanırken arıza keçidini anlatan bir bölümde ilgili element üçün “thyristor” ifadesi istifadə edilmişdir. Məqaləde dövrə arxitekturasınde işmlı kullanılan T1–T3 MOSFET diaqnozmı esas alınmıştır; mənbə üçündeki terminoloji fərqı sessizce yok sayılmamıştır.
- Arıza sonrası sürət bir metin bölümünde təxminən 301,2 rpm kimi yazılırken Tablo 6, qrafler və 300 rad/s referans sürət bşəbəkəlamı eyni dəyəri 301,2 rad/s kimi göstərir. Verianla cədvəlsunda mənbə Tablo 6'nın açıq vahidi olan rad/s istifadə edilmişdir.
- Dört açarlı tədqiqat yük momenti testinin metin açıqlamasında Şekil 8'e atıf strukturlırken ilgili yük momenti qrafiği mənbəta Şekil 9 kimi numaralandırılmıştır.
- Kaynşəbəkəın bazı tənlik və nomenklatür bölümlerinde büyük P və küçük p sembollerinin mühərrik gücü ilə qütb çifti sayistilik üçün istifadəında tutarsızlık görülmektedir. Burada mənbə Tablo 3'teki mühərrik gücü P = 30 kW və qütb çifti sayistilik p = 2 gösterimi qorunmuşdur.
Görsel/vəri notu: Məqalədeki Verianla Livə biləşenleri mənbə tədqiqatın metod sırası və ədədi cədvəllarından yaradılmışdır. Mənbədə bulunmayan ara vəri noktası, süre, təcrübə mərhələsı və ya mekanizma eklenmemiştir. Livə cədvəlları elmi source-of-truth'tur; qraf və proses görünümü site səviyyəindeki Verianla Livə v0.2 mühərriku tarafından tarayıcıda oluşturulur.

Şərh yazın
E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib