Ин таҳқиқот баррасӣ мекунад, ки вақте дар инвертори сефазаи шашкалидӣ, ки муҳаррики индуксионии воситаи нақлиёти барқиро ғизо медиҳад, як калиди қудратӣ ё як шохаи инвертор вайрон мешавад, ба ҷойи қатъи пурраи ҳаракат система ба реҷаи кори чоркалидӣ аз нав сохта шавад. Дар равиши пешниҳодшудаи идомаи кор ҳангоми нуқсон (Fault-Ride-Through, FRT) шохаи вайроншудаи инвертор аз кор бароварда мешавад, фазаи дахлдори муҳаррик тавассути шохаи фишурдасозии MOSFET ба нуқтаи миёнаи шинаи тақсимшудаи DC пайваст мегардад ва идоракунии векторӣ (Vector Control, VC) ва модулятсияи паҳнои импулс (Pulse-Width Modulation, PWM) ба сохтори нави чоркалидӣ мутобиқ карда мешаванд. Дар симулятсияҳои динамикии MATLAB/POWERSIM ин усул имкон медиҳад, ки муҳаррик ҳангоми тағйироти моменти бор, тағйироти суръат, гузариш ба ҳолати нуқсон, кори суръати паст ва баргардонидани пурраи самти суръат корашро идома диҳад. Дар ҳолати солими 6-SI таҳрифи умумии гармоникӣ (THD) %1,3 ва ларзиши момент %0,5 аст, дар ҳоле ки пас аз нуқсон дар ҳолати 4-SI ин арзишҳо мутаносибан ба %4,2 ва %2,4 мерасанд; бо вуҷуди ин, хатои суръат дар ҳолати устувор тақрибан дар сатҳи %0,4 нигоҳ дошта мешавад. Муҳимтарин маҳдудияти таҳқиқот ин аст, ки ин натиҷаҳо на дар воситаи нақлиёти воқеӣ ё прототипи сахтафзорӣ, балки дар муҳити симулятсия ба даст омадаанд.

Равиши асосии муҳандисии таҳқиқот аз он иборат аст, ки таҳаммулпазирӣ ба нуқсон на бо илова кардани инвертори дуюм, фазаи эҳтиётӣ ё занҷири комилан ҷудогонаи электроникаи қудратӣ, балки бо истифодаи дубораи сохтори мавҷудаи идоракунӣ ва шумораи маҳдуди унсурҳои фишурдасозӣ таъмин карда шавад. Ҳамин тавр, ҳангоми ба вуҷуд омадани нуқсон ба ҷойи кори шашкалидии пуриқтидор реҷаи эҳтиётии чоркалидии маҳдудтар, вале коршоям ҳадаф қарор дода мешавад.

Аз нигоҳи Туркия: Ин таҳқиқот озмоиши воситаи нақлиёте нест, ки дар Туркия гузаронида шудааст, ва натиҷаҳои онро наметавон мустақиман ҳамчун кори саҳроии воситаҳои нақлиёти барқии Туркия қабул кард. Бо вуҷуди ин, масъалаҳои муҳандисӣ, аз қабили арзиш, мураккабии электроникаи қудратӣ ва қобилияти идомаи ҳаракат пас аз нуқсон дар гардонандаҳои барқии қувваи паст ва миёна барои корҳои таҳияи автомобил, нақлиёти сабуки тиҷоратӣ, микромобилӣ ва гардонандаи барқӣ дар Туркия низ аҳаммият доранд. Барои татбиқи воқеӣ тасдиқи маҳаллии сахтафзор бо параметрҳои электрикии муҳаррик ва инвертори истифодашаванда, шиддати батарея, тарҳи гармӣ, унсурҳои нимноқилӣ, шароити EMC, талаботи бехатарӣ ва сиклҳои воқеии ронандагӣ зарур аст.

Мушкилоти асосии таҳқиқот чист?

Дар системаи гардонандаи воситаи нақлиёти барқӣ инвертор, ки энергияи ҷараёни доимиро аз батарея ба шиддат ва ҷараёни сефазаи идорашавандаи лозим барои муҳаррик табдил медиҳад, ҷузъи калидӣ мебошад. Мушкилоти баррасишаванда ин аст, ки ҳангоми вайроншавии кушодаи як калид ё як шохаи инвертор дар инвертори классикии сефазаи шашкалидӣ ҷараёнҳои фазаи муҳаррик таҳриф мешаванд, дар моменти электромагнитӣ ларзиш пайдо мешавад ва хатари пурра аз даст рафтани кори системаи гардонанда ба вуҷуд меояд.

Дар ҳалли анъанавии таҳаммулпазир ба нуқсон шохаҳои иловагии инвертор, драйверҳои эҳтиётӣ, фазаҳои иловагӣ ё дигар унсурҳои сахтафзории эҳтиётӣ истифода шуда метавонанд. Холигие, ки муҳаққиқон ҳадаф қарор медиҳанд, аз он иборат аст, ки ҳангоми нигоҳ доштани муҳаррик дар ҳолати корӣ пас аз нуқсон ин захираҳои сахтафзорӣ ва арзиш, ҳаҷм ва мураккабии ҳамроҳи онҳоро коҳиш диҳанд.

Инвертори шашкалидӣ чӣ гуна ба системаи чоркалидӣ табдил меёбад?

Дар ҳолати муқаррарӣ муҳаррики индуксионии сефазаи қафаси санҷобӣ аз инвертори классикии дутаҳиягии манбаи шиддат бо шаш калид (6-SI) ғизо мегирад. Пайванди DC ба ду конденсатори пайдарпай тақсим шуда, нуқтаи миёнаи маҷозӣ ташкил мешавад. Илова бар ин, байни нуқтаҳои миёнаи се шохаи инвертор ва нуқтаи миёнаи DC-link шохаҳои фишурдасозии MOSFET бо номҳои T1, T2 ва T3 мавҷуданд.

Ҳангоми муайян шудани нуқсони калиди кушода дар ягон фаза, сигналҳои gate-и калидҳои болоӣ ва поёнии он фаза қатъ карда мешаванд. Сипас MOSFET-и дахлдори T1, T2 ё T3 фаъол шуда, терминали фазаи вайроншуда ба нуқтаи нейтралии маҷозии DC-link пайваст мешавад. Ҳамин тавр, гарчанде шохаи вайроншудаи инвертор мустақилона коммутатсия карда наметавонад, роҳи ҷараён барои фазаи муҳаррик нигоҳ дошта мешавад ва система ба реҷаи кори инвертори чоркалидӣ (4-SI) мегузарад.

Ин сохтор меъмории нишон додашуда дар Шакли 1 ва Ҷадвали 2-и таҳқиқоти манбаро ҷамъбаст мекунад. Азбаски фазаи вайроншуда чандирии идоракунии мустақилро аз даст медиҳад, сохтори чоркалидӣ ба сохтори шашкалидӣ пурра баробар нест; фазои векторҳои шиддати дастрас танг мешавад ва алгоритми идоракунӣ бояд мувофиқи он тағйир дода шавад.

Кадом нуқсонҳо моделсозӣ шудаанд?

Дар таҳқиқот се синфи асосии нуқсон баррасӣ мешаванд. Якум, нуқсони калиди занҷири кушода мебошад, ки дар он яке аз калидҳои қудратии IGBT ё MOSFET наметавонад ҷараён гузаронад. Дуюм, нуқсони gate-drive мебошад, ки дар он нимноқил солим аст, аммо схемаи драйвере, ки онро идора мекунад, фармонро иҷро карда наметавонад. Муҳаққиқон ин ҳолатро аз сабаби монандии рафтори электрикӣ ҳамчун нуқсони калиди кушода моделсозӣ кардаанд. Гурӯҳи сеюм нуқсонҳои қисмии шохаи инвертор мебошанд, ки дар онҳо танҳо яке аз ду калиди шохаи инвертор дуруст кор мекунад; онҳо дар таҳқиқот ба таври муҳофизакорона ҳамчун нуқсони пурраи занҷири кушода ифода карда шудаанд.

Ин интихоби моделсозӣ муҳим аст: натиҷаҳо маънои онро надоранд, ки ҳамаи шаклҳои эҳтимолии нуқсони электроникаи қудратӣ алоҳида бо таҷрибаи физикӣ тасдиқ шудаанд. Аз ҷумла, рафтори нуқсонҳои кӯтоҳшавиро бо сенарияи занҷири кушодаи нишон додашуда дар ин таҳқиқот яксон донистан мумкин нест.

Нуқсон чӣ гуна ошкор мешавад?

Fault Detection Unit (FDU)-и пешниҳодшуда ба ҷойи сохтани шабакаи ҷудогонаи сенсорҳо аз сигналҳое истифода мебарад, ки аллакай дар системаи идоракунӣ мавҷуданд. Мантиқи ошкоркунӣ ба арзёбии якҷояи се нишондиҳанда такя мекунад:

1. Фаъолияти сигнали gate: Агар бо вуҷуди додани фармони PWM як калид пайваста пӯшида намоён шавад, ин метавонад нуқсони калид ё gate-driver-ро нишон диҳад.
2. Мониторинги ҷараёни фаза: Мушоҳидаи ҷараёни наздик ба сифр дар як фаза дар давоми чанд даври коммутатсия эҳтимоли занҷири кушодаро зиёд мекунад.
3. Муқоисаи фармони PWM бо ҷавоби ҷараён: Агар фармони гардон вуҷуд дошта бошад, аммо роҳи дахлдори ҷараён ташкил нашавад, мантиқи нуқсон фаъол мегардад.

Барои кам кардани ҳушдорҳои бардурӯғ аз сабаби садо ё ҷаҳиши ягонаи ченкунӣ, одатан талаб карда мешавад, ки шарти нуқсон дар давоми 3–5 даври пайдарпайи коммутатсия нигоҳ дошта шавад. Пас аз ошкоркунӣ ҳар ду калиди шохаи вайроншуда ғайрифаъол карда мешаванд, MOSFET-и дахлдори фишурдасозӣ фаъол мегардад ва система аз реҷаи 6-SI ба идоракунии вектории мутобиқшудаи 4-SI ва тартиби PWM гузаронида мешавад.

Чаро идоракунии векторӣ аз нав танзим карда мешавад?

Идоракунии векторӣ ҷараёнҳои статори сефазаро аввал ба координатаҳои собити αβ ва баъд ба системаи истинодии dq, ки ҳамроҳи ҷараёни ротор давр мезанад, табдил медиҳад. Ҳамин тавр, ҷараёни меҳвари мустақим, ки асосан барои тавлиди ҷараёни магнитӣ масъул аст, ва ҷараёни меҳвари квадратурӣ, ки барои тавлиди момент масъул аст, то дараҷаи зиёд аз ҳам ҷудо карда шуда, идора карда мешаванд.

Дар ҳолати солими шашкалидӣ шакли табдили Clarke, ки дар манбаъ дода шудааст, чунин аст:

\[ \begin{bmatrix} i_{\alpha}\\ i_{\beta} \end{bmatrix} = \frac{2}{3} \begin{bmatrix} 1 & -\frac{1}{2} & -\frac{1}{2}\\ 0 & \frac{\sqrt{3}}{2} & -\frac{\sqrt{3}}{2} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} i_a\\ i_b\\ i_c \end{bmatrix} \]

Дар ин ҷо \(i_a\), \(i_b\) ва \(i_c\) ҷараёнҳои статории се фазаи муҳаррик мебошанд. Табдили Park бошад, ҷузъҳои собити αβ-ро бо истифода аз кунҷи электрикии \(\theta\) ба координатаҳои даврзанандаи dq мегузаронад:

\[ \begin{bmatrix} i_{ds}\\ i_{qs} \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \cos\theta & \sin\theta\\ -\sin\theta & \cos\theta \end{bmatrix} \begin{bmatrix} i_{\alpha}\\ i_{\beta} \end{bmatrix} \]

Регуляторҳои PI-и ҷараён фармонҳои шиддатро аз хатои байни ҷараёни истинодӣ ва воқеӣ дар меҳварҳои dq ҳосил мекунанд:

\[ v^{*}_{ds} = K_{pi}(i^{*}_{ds}-i_{ds}) + K_{ii}\int(i^{*}_{ds}-i_{ds})dt \] \[ v^{*}_{qs} = K_{pi}(i^{*}_{qs}-i_{qs}) + K_{ii}\int(i^{*}_{qs}-i_{qs})dt \]

Дар ҳалқаи берунии суръат хатои байни суръати кунҷии дилхоҳи ротор ва суръати ченшуда

\[ e_{\omega}=\omega^{*}_{r}-\omega_r \]

муайян карда шуда, истиноди момент бо регулятори PI ҳосил мешавад:

\[ T^{*}_{e} = K_{ps}e_{\omega} + K_{is}\int e_{\omega}dt \]

Басомади кунҷии лағзиш дар манбаъ

\[ \omega_{sl}=\frac{\eta i_{qs}}{i_{ds}} \]

ба ин шакл дода шуда, барои муайян кардани кунҷи ҷараёни ротор ҳамроҳи суръати ротор истифода мешавад. Истиноди ҷараёни меҳвари мустақим бошад, ба робитаи байни ҷараёни ҳадафии ротор ва индуктивияти магнитонанда пайваст карда мешавад:

\[ i^{*}_{ds}=\frac{\psi_{dr}}{L_m} \]

Дар ин ҷо \(L_m\) индуктивияти магнитонанда ва \(\psi_{dr}\) пайвастагии ҷараёни меҳвари d-и ротор мебошад. Дар мантиқи идоракунии таҳқиқот меҳвари d асосан назорати ҷараён ва меҳвари q асосан тавлиди моментро ифода мекунад.

Дар ҳолати чоркалидӣ тағйироти математикӣ чист?

Дар ҳолати 4-SI, ки фазаи вайроншуда мустақилона коммутатсия карда намешавад, ҷараёни фазаи сеюм аз ҷамъбасти ҷараёнҳо ҳосил карда мешавад:

\[ i_c=-(i_a+i_b) \]

Ин равиш имкон медиҳад, ки ҷараёни сеюм аз ду ҷараёни ченшудаи фаза ба даст оварда шавад. Модели асосии dq-и идоракунӣ нигоҳ дошта мешавад, аммо стратегияи PWM барои ду шохаи фаъоли боқимондаи инвертор аз нав сохта мешавад. Фазаи вайроншуда ба нуқтаи миёнаи DC-link фишурда шуда, ҳамчун роҳи пассиви бозгашт амал мекунад.

Се ҳадафи асосии PWM-и аз нав танзимшуда, ки таҳқиқот пешниҳод мекунад, маҳдуд кардани ларзиши момент, нигоҳ доштани бузургии миёнаи шиддат ва кам кардани номувозинии шиддат дар конденсаторҳои тақсимшудаи DC-link мебошанд. Аммо шумораи векторҳои шиддати дастрас дар сохтори чоркалидӣ нисбат ба сохтори шашкалидӣ камтар аст; аз ин рӯ, кори пас аз нуқсон бояд на ҳамчун ҳифзи комили иҷрои пурра, балки ҳамчун идомаи ҳаракат бо иҷрои қобили қабул арзёбӣ шавад.

Шаклҳо ва графикҳои симулятсия чӣ нишон медиҳанд?

Шакли 1-и таҳқиқоти манбаъ пайвасти электрикии байни батарея, DC-link-и тақсимшуда, калидҳои S1–S6, унсурҳои фишурдасозии T1–T3, муҳаррики индуксионии сефаза ва алгоритми таҳаммулпазирӣ ба нуқсонро нишон медиҳад. Шакли 2 ҷараёни қарорро аз кори солим то ошкоркунии нуқсон ва аз нав конфигуратсия кардани FRT ҷамъбаст мекунад. Шаклҳои 3 ва 4 мутаносибан ҳалқаҳои PI-и ҷараёни dq ва ҳалқаи берунии идоракунии суръатро; Шакли 5 бошад, меъмории ҳамгирошудаи идоракуниро бо ҷараён, суръат, лағзиш, табдили координатаҳо ва блокҳои тақсимкунандаи шиддат нишон медиҳад.

Шаклҳои 6 ва 7 тағйироти моменти бор ва истиноди суръатро дар кори солими 6-SI; Шакли 8 бошад, тақрибан дар 1,5 сония ҳангоми нуқсони калиди кушодаи фазаи A, гузариш аз 6-SI ба 4-SI, ҷараёнҳои се фаза, моменти муҳаррик ва суръати муҳаррикро нишон медиҳад. Ҳарчанд дар лаҳзаи нуқсон дар ҷараёнҳо ва момент режими гузарои кӯтоҳ ба вуҷуд меояд, дар графики суръат коҳиши калон дида намешавад.

Шаклҳои 9–12 пас аз нуқсон дар кори чоркалидӣ зинаҳои моменти бор, тағйироти калони суръати муҳаррик, баргардонидани пурраи суръат аз 300 rad/s ба −200 rad/s ва кори суръати пастро дар бар мегиранд. Ин графикҳо нишон медиҳанд, ки усул на танҳо дар як нуқтаи кори собит, балки зери фармонҳои гуногуни динамикӣ низ симулятсия шудааст. Аммо ҳамаи онҳо натиҷаҳои модели рақамӣ мебошанд ва ҷойи таҷрибаи физикии муҳаррик–инверторро гирифта наметавонанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Дар модели симулятсионӣ ҳангоми вайрон шудани як шохаи инвертор сохтори шашкалидӣ метавонад ба сохтори чоркалидӣ аз нав конфигуратсия шавад.
• Ҳангоми истифодаи VC ва PWM-и мутобиқшуда муҳаррик метавонад пас аз нуқсон бе қатъи пурраи кор фаъол монад.
• Дар симулятсияҳо идоракунии суръат пас аз нуқсон бо хатои ҳолати устувори тақрибан %0,4 нигоҳ дошта шудааст.
• Кори пас аз нуқсон бо афзоиши THD ва ларзиши момент идома меёбад.
• Усули идоракунӣ дар сенарияҳои тағйири моменти бор, тағйири суръат, баргардонидани суръат ва кори суръати паст симулятсия шудааст.
• Ҳангоми тағйироти ±%10 муқовимат ва индуктивияти статор, тағйири суръати модел камтар аз %2 боқӣ мондааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад ё ҳанӯз исбот накардааст

• Бо таҷриба нишон дода нашудааст, ки дар воситаи нақлиёти барқии воқеӣ ҳамин иҷро ба даст меояд.
• Дар инвертори дараҷаи автомобилӣ озмоиши дарозмуддати устуворӣ ё умри хизматӣ гузаронида нашудааст.
• Эътимоднокии ошкоркунии нуқсон дар шароити воқеии роҳ, ҳарорат, ларзиш, дахолати электромагнитӣ ва муҳити сенсорҳои пурғавғо тасдиқ нашудааст.
• Таҳқиқот ҳамаи намудҳои нуқсони электроникаи қудратиро алоҳида бо таҷрибаи физикӣ тасдиқ намекунад.
• Коҳиши тақрибан %5–7-и самаранокии гузоришшуда наметавонад мустақиман ҳамчун талафи масрафи энергияи воситаи нақлиёти воқеӣ ё масофаи ҳаракат маънидод шавад.
• Натиҷаҳои симулятсия далели сертификатсияи бехатарии автомобилӣ ё омодагии система ба истеҳсоли силсилавӣ нестанд.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Системаи симулятсия ва параметрҳои асосӣ

Дар таҳқиқот барои ифодаи барномаҳои воситаҳои нақлиёти барқии синфи қувваи миёна муҳаррики индуксионии сефазаи қафаси санҷобӣ бо қувваи 30 kW моделсозӣ шудааст. Муҳаррик тавассути инвертори дутаҳиягии манбаи шиддат гардонда мешавад ва ҳангоми нуқсон метавонад ба топологияи чоркалидӣ гузарад. Параметрҳои асосии электрикӣ ва идоракуние, ки дар манбаъ истифода шудаанд, дар зер оварда шудаанд.

Барои кори солими 6-SI коэффитсиентҳои PI-и суръат \(K_{ps}=1,7\) ва \(K_{is}=20,34\); коэффитсиентҳои PI-и ҷараён \(K_{pi}=4,78\) ва \(K_{ii}=221,7\) дода шудаанд. Барои кори чоркалидӣ коэффитсиентҳои суръат \(K_{ps}=12,67\), \(K_{is}=103,92\); коэффитсиентҳои ҷараён бошад \(K_{pi}=23,89\), \(K_{ii}=874,64\) гузориш шудаанд. Ин коэффитсиентҳои гуногун нишон медиҳанд, ки топологияи электрикии тағйирёфтаи пас аз нуқсон бо ҳамон танзимоти идоракунӣ монда нашудааст.

Кори солими 6-SI

Дар сенарияи аввал система бо инвертори солими шашкалидӣ кор фармуд. Суръати истинодии муҳаррик 300 rad/s таъин шуда, моменти бор аввал аз 0 N·m ба 80 N·m ва баъд ба 20 N·m тағйир дода шудааст. Дар озмоиши ҷудогонаи суръат истинод аз 300 rad/s ба 100 rad/s поён бурда шуда, баъдан ба 200 rad/s баланд карда шудааст.

Манбаъ барои ҳолати солим тақрибан %0 барзиёдрафт, 0,05 s вақти болоравӣ, 0,08 s вақти ҷойгиршавӣ ва %0 хатои ҳолати устуворро гузориш мекунад. Дар Ҷадвали 6 барои ҳамин ҳолати солим THD %1,3, ларзиши момент %0,5 ва суръати ниҳоӣ 300 rad/s дода шудааст.

Лаҳзаи нуқсон ва гузариши 6-SI → 4-SI

Дар озмоиши гузариши нуқсон дар вақти t = 1,5 s ба калиди поёнии фазаи A нуқсони доимии калиди кушода татбиқ шудааст. Системаи ошкоркунии нуқсон шохаи дахлдорро ғайрифаъол карда, роҳи фишурдасозиро ба нуқтаи миёнаи DC-link фаъол менамояд ва идоракуниро ба реҷаи чоркалидӣ мегузаронад.

Дар матн гуфта мешавад, ки ошкоркунӣ ва аз нав конфигуратсия кардан барои як нуқсон дар камтар аз 5 ms анҷом меёбад. Ба таври ҷудогона, дар сенарияҳои нуқсони ду калид вақти якҷояи ошкоркунӣ ва аз нав конфигуратсия тақрибан 6 ms, ҳалқаи ҷараён тақрибан дар 30–50 ms ва ҳалқаи суръат дар 150–220 ms ҷойгир шудааст. Бояд ба назар гирифт, ки ин вақтҳо ба доираҳои гуногуни озмоиш тааллуқ доранд.

Барои гузариши нуқсон тақрибан %0,8 барзиёдрафт, 0,06 s вақти болоравӣ, 0,18 s вақти ҷойгиршавӣ ва %0,4 хатои суръати ҳолати устувор дода шудааст. Тибқи Ҷадвали 6, дар лаҳзаи гузариш THD %3,1, ларзиши момент %1,9 ва суръати ниҳоӣ 298,8 rad/s мебошад.

Кори чоркалидӣ пас аз нуқсон

Пас аз аз нав конфигуратсия кардан муҳаррик танҳо бо ду шохаи фаъоли инвертор ва фазаи сеюми ба нуқтаи миёнаи DC-link фишурдашуда кор карда шудааст. Дар таҳқиқот се озмоиши асосии динамикӣ мавҷуд аст: тағйироти моменти бор, тағйироти суръат ва баргардонидани пурраи суръат.

Дар озмоиши бор момент дар 1,2 s аз 40 N·m ба 100 N·m баланд шуда ва дар 1,6 s ба 60 N·m поён бурда шудааст. Дар озмоиши суръат истинод дар 1 s аз 100 rad/s ба 300 rad/s баланд шуда, дар 2,5 s ба 50 rad/s поён бурда шудааст. Дар озмоиши баргардониш бошад, дар 2,5 s истинод аз 300 rad/s ба −200 rad/s тағйир дода шудааст. Илова бар ин, озмоиши ҷудогонаи кори суръати паст низ гузаронида шудааст.

Барои кори чоркалидии пас аз нуқсон тақрибан %1 барзиёдрафт, 0,08 s вақти болоравӣ, 0,22 s вақти ҷойгиршавӣ ва %0,4 хатои ҳолати устувор гузориш шудааст.

Меъёрҳои ҷавоби суръат дар ҷадвал ҳамчун арзишҳои тахминӣ дар Ҷадвали 4-и таҳқиқоти манбаъ дода шудаанд. Тағйироти барҷаста ин аст, ки вақти ҷойгиршавӣ аз 0,08 s дар ҳолати солим ба 0,18 s дар гузариши нуқсон ва ба 0,22 s дар ҳолати чоркалидии пас аз нуқсон зиёд мешавад.

Таҳрифи гармоникӣ, ларзиши момент ва суръат

Бадали таҳаммулпазирӣ ба нуқсон афзоиши ларзишҳои электрикӣ ва механикӣ мебошад. Ҷадвали 6-и таҳқиқоти манбаъ се ҳолати корро чунин муқоиса мекунад:

THD аз %1,3 дар ҳолати солим ба %4,2 пас аз нуқсон меафзояд; фарқ 2,9 банди фоизӣ мебошад. Ларзиши момент низ аз %0,5 ба %2,4 зиёд мешавад. Бо вуҷуди ин, суръати ниҳоии гузоришшуда дар реҷаи чоркалидӣ 301,2 rad/s аст ва хатои идоракунии суръат тақрибан %0,4 мебошад.

Дар қисми дигари матни манбаъ ҳамин арзиши 301,2 бо воҳиди “rpm” навишта шудааст. Аммо азбаски суръати истинодӣ 300 rad/s аст, графикҳои симулятсия rad/s-ро истифода мебаранд ва Ҷадвали 6 ба таври равшан 301,2 rad/s медиҳад, дар дохили манбаъ номувофиқии воҳид вуҷуд дорад. Ҷадвали ин ҷо воҳиди возеҳи Ҷадвали 6-и таҳқиқотро айнан асос мегирад.

Муқоиса бо усули қаблии 4-SI

Муҳаққиқон идоракунии чоркалидии пешниҳодшударо бо усули манбаъ [25] низ муқоиса кардаанд. Барои системаи пешниҳодшуда %1,0 барзиёдрафт, 0,08 s вақти болоравӣ, 0,22 s вақти ҷойгиршавӣ ва %0,4 хатои ҳолати устувор; барои усули муқоисашуда мутаносибан %3,0, 0,11 s, 0,21 s ва %0,58 гузориш шудаанд.

Гарчанде усули пешниҳодшуда дар барзиёдрафт, вақти болоравӣ ва хатои ҳолати устувор арзишҳои пасттар медиҳад, вақти ҷойгиршавӣ 0,22 s буда, аз 0,21 s-и усули муқоисашуда каме дарозтар аст. Аз ин рӯ, тамоми ҷадвалро ҳамчун “дар ҳар як меъёр тезтар” тафсир кардан дуруст нест.

Устуворӣ ба тағйири параметр ва бадали самаранокӣ

Барои арзёбии ҳассосияти параметрии идоракунии PI муқовимати статор \(R_s\) ва индуктивияти статор \(L_s\) ба ±%10 тағйир дода шудаанд. Манбаъ гузориш мекунад, ки дар ин тағйир суръати муҳаррик камтар аз %2 тағйир ёфта, система кори устуворашро нигоҳ доштааст.

Аз тарафи дигар, векторҳои асимметрии шиддат ва роҳҳои ҷараёни топологияи чоркалидӣ метавонанд талафоти бештари мисӣ ва сарбории гармии маҳаллӣ ба вуҷуд оранд. Муҳаққиқон нисбат ба ҳолати солими 6-SI пастшавии умумии самаранокиро тақрибан %5–7 гузориш мекунанд. Ҳамчунин гуфта мешавад, ки ҷараёни қуллаи гузаро тақрибан дар сатҳи 1,15 p.u. боқӣ мондааст. Ин арзишҳо бояд дар доираи симулятсия ва фарзияҳои модели таҳқиқот арзёбӣ шаванд; онҳо ченкунии мустақими ҳарорати нимноқили физикӣ ё масрафи энергияи воситаи нақлиёти воқеӣ нестанд.

Маҳдудиятҳои илмӣ

• Тасдиқ танҳо бо симулятсияи MATLAB/POWERSIM анҷом дода шудааст.
• Тасдиқи таҷрибавӣ дар инвертор, муҳаррик ё воситаи нақлиёти воқеӣ пешниҳод нашудааст.
• Озмоиши hardware-in-the-loop қисми натиҷаҳои ҷории ин таҳқиқот нест.
• Таъсири садои ченкунӣ дар муҳити воқеии воситаи нақлиёт ба ошкоркунии нуқсон пурра арзёбӣ нашудааст.
• Кори чоркалидӣ интихоби векторҳои шиддатро кам карда, барои самаранокӣ ва иҷрои гармӣ бадал эҷод мекунад.
• Нуқсонҳои қисмии шохаи инвертор ва gate-driver содда карда, ҳамчун нуқсони занҷири кушода моделсозӣ шудаанд.
• Эътимоднокии дарозмуддат ва умри гармии нимноқил бо таҷриба чен карда нашудааст.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: A Low-Cost Fault-Ride-Through Strategy for Electric Vehicle Inverters Using Four-Switch Topology

Муаллифон: Fawzan Salem; Immanuel Kelekwang; Muzi Siphilangani Ndlangamandla; Ehab H. E. Bayoumi.

Тартиби муаллифон: Тартиби манбаъ айнан нигоҳ дошта шудааст.

Саҳми баробар/муаллифи якуми баробар: Дар манбаъ аломати муаллифи якуми баробар ё саҳми баробар нишон дода нашудааст.

Муаллифи масъул: Ehab H. E. Bayoumi.

Муассисаҳо:

1. Department of Power Electronics and Energy Conversion, Electronics Research Institute, Cairo, Egypt.
2. Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering and Technology, University of Botswana, Gaborone, Botswana.
3. Institute of Energy and Environmental Technology (IEET), Jomo Kenyatta University of Agriculture and Technology, Nairobi, Kenya.
4. Department of Mechanical Engineering, Mechatronics and Robotics Section, Faculty of Engineering, The British University in Egypt, El Sherouk City, Cairo, Egypt.

Маҷалла: Vehicles.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Ҷилд / шумора / рақами мақола: 7 / 4 / 137.

DOI: 10.3390/vehicles7040137

Санаи ирсол: 9 Ноябр 2025.

Санаи бозбинӣ: 20 Ноябр 2025.

Санаи қабул: 24 Ноябр 2025.

Санаи нашр: 26 Ноябр 2025.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии аз арзёбии ҳамтоён гузашта; аз нигоҳи методӣ асосан кори моделсозӣ ва симулятсияи динамикӣ мебошад.

Пайванди расмии нашр:https://www.mdpi.com/2624-8921/7/4/137

Пайванди DOI:https://doi.org/10.3390/vehicles7040137

Литсензия: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0). Таҳқиқот дастрасии кушода дорад.

Маблағгузорӣ: Муҳаққиқон гузориш додаанд, ки таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст.

Дастрасии додаҳо: Гуфта шудааст, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар дохили мақола ҷой доранд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифони масъул равона карда шаванд.

Манфиатҳои рақобатӣ: Муаллифон набудани манфиатҳои рақобатиро изҳор кардаанд.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия E.H.E.B.; методология F.S. ва E.H.E.B.; нармафзор I.K. ва M.S.N.; тасдиқ F.S., M.S.N. ва E.H.E.B.; таҳлили формалӣ I.K. ва E.H.E.B.; таҳқиқот F.S. ва E.H.E.B.; захираҳо F.S., I.K. ва M.S.N.; идоракунии додаҳо F.S.; тарҳи аввал F.S., I.K. ва M.S.N.; бозбинӣ ва таҳрир F.S. ва E.H.E.B.; назорат ва идоракунии лоиҳа E.H.E.B. анҷом додаанд.

Ёддошти доираи илмӣ: Шарҳҳои илмӣ ва натиҷаҳои ададии ин мақола танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтаанд. Манбаъҳои беруна барои илова кардани натиҷаи илмӣ истифода нашуда, танҳо барои санҷиши библиографии шахсияти нашр, сохтори арзёбии ҳамтоён ва сабти расмии нашр истифода шудаанд.

Маҳдудияти тасдиқ: Натиҷаҳои асосии таҳқиқот ба симулятсия асос ёфтаанд. Тасдиқи таҷрибавӣ дар воситаи нақлиёти физикӣ, табдилдиҳандаи воқеии қудрат ё прототипи муҳаррик пешниҳод нашудааст. Муаллифон ҳамчун кори оянда тасдиқи hardware-in-the-loop ва кори таҷрибавиро дар прототипи 3 kW, ки таҳия мешавад, нишон додаанд. Аз ин рӯ, натиҷаҳо набояд мустақиман ҳамчун далели иҷрои воситаи нақлиёти барқии истеҳсоли силсилавӣ, сертификатсияи бехатарии автомобилӣ ё эътимоднокии роҳи воқеӣ маънидод шаванд.

Номувофиқиҳои муҳими таҳрирӣ ва техникии манбаъ

• Унсурҳои фишурдасозии FRT дар тавсифи система ва тамоми топология ҳамчун MOSFET муайян шудаанд, аммо дар як қисмати тавсифи гузариши нуқсон барои унсури дахлдор калимаи “thyristor” истифода шудааст. Таърифи T1–T3 MOSFET, ки дар меъмории схема пайваста истифода мешавад, асос гирифта шудааст; фарқи истилоҳии манбаъ хомӯшона нест карда нашудааст.
• Суръати пас аз нуқсон дар як қисми матн тақрибан 301,2 rpm навишта шудааст, дар ҳоле ки Ҷадвали 6, графикҳо ва контексти суръати истинодии 300 rad/s ҳамин арзишро 301,2 rad/s нишон медиҳанд. Дар ҷадвали Verianla воҳиди равшани Ҷадвали 6-и манбаъ — rad/s — истифода шудааст.
• Дар тавсифи матнии озмоиши моменти бор дар кори чоркалидӣ ба Шакли 8 ишора шудааст, аммо графики дахлдори моменти бор дар манбаъ ҳамчун Шакли 9 рақамгузорӣ шудааст.
• Дар баъзе бахшҳои муодила ва номенклатураи манбаъ истифодаи P-и калон ва p-и хурд барои қувваи муҳаррик ва шумораи ҷуфтҳои қутб номувофиқ аст. Дар ин ҷо нишондиҳии Ҷадвали 3-и манбаъ — қувваи муҳаррик P = 30 kW ва шумораи ҷуфтҳои қутб p = 2 — нигоҳ дошта шудааст.

Ёддошти визуал/дода: Ҷузъҳои Verianla Live-и мақола аз пайдарпаии усул ва ҷадвалҳои ададии таҳқиқоти манбаъ сохта шудаанд. Нуқтаи мобайнии дода, давомнокӣ, марҳилаи таҷриба ё механизме, ки дар манбаъ нест, илова нашудааст. Ҷадвалҳои Live scientific source-of-truth мебошанд; график ва намоиши равандро муҳаррики сатҳи сайтии Verianla Live v0.2 дар браузер месозад.