Ин таҳқиқот барои барномаҳое чун насоскашӣ, ки энергия танҳо аз шабакаи барқ ба муҳаррик ҷараён меёбад, гардонандаи якквадрантии муҳаррики DC-ро бар асоси росткунандаи матритсавии ултра-кам (Ultra-Sparse Matrix Rectifier, USMR) пешниҳод мекунад. Дар гардонандаҳои анъанавии арзони DC бо табдилдиҳандаи Buck, ҷараёни аз шабакаи сефаза гирифташуда метавонад таҳрифи гармоникии баланд дошта бошад ва коэффисиенти қувваи воридотӣ паст шавад; ин ҳамчун масъалаи асосӣ баррасӣ мегардад. Дар сохтори пешниҳодшудаи USMR танҳо се транзистори қувваи идорашаванда истифода мешаванд ва бо идоракунии фаъоли ҷараёнҳои шабака шакли ҷараёни наздик ба синусоидалӣ ва коэффисиенти қувваи тақрибан воҳид ҳадаф қарор дода мешавад.

Дар таҳқиқот ду усули гуногуни коммутатсия муқоиса мешаванд. Якум — идоракунии ҷараёни гистерезисии ON–OFF бо банди таҳаммул; дуюм — идоракунии PWM бар асоси интиқолдиҳандаи секунҷа, ки бо басомади доимии коммутатсияи 10 kHz кор мекунад. Дар симулятсияҳои PSIM 9.1 таҳрифи умумии гармоникии ҷараёни воридотӣ (THD) барои усули гистерезис %1,07 ва барои PWM бо интиқолдиҳандаи секунҷа %2,74 ҳисоб шудааст. Дар ҳар ду усули USMR коэффисиенти қувваи воридотӣ 0,999 гузориш шудааст. Барои сохтори анъанавии Buck дар ҳамон шароити кор THD-и ҷараёни воридотӣ %79,62 ва коэффисиенти қувва 0,742 будааст.

Дар идоракунии суръати муҳаррики DC, ҳангоми тағйири истинод аз 0 то 1000 rpm, USMR бо идоракунии гистерезисӣ тақрибан %2,28 зиёдаравӣ ва вақти нишасти 0,589 s; PWM бо интиқолдиҳандаи секунҷа бошад тақрибан %1,86 зиёдаравӣ ва 0,59 s вақти нишаст додааст. Дар сохтори Buck, гарчанде зиёдаравӣ %2,22 буд, вақти нишаст ба 0,687 s расид. Ҳамин тавр, бартарии барҷастаи USMR дар ин таҳқиқот на танҳо посухи суръати муҳаррик, балки махсусан таркиби гармоникии ҷараёни аз шабака гирифташуда ва коэффисиенти қувва мебошад.

Аҳамият барои Туркия: Таҳқиқот дар ягон иншооти насосӣ ё шабакаи барқи Туркия анҷом дода нашудааст. Бо вуҷуди ин, барои гардонандаҳои DC дар системаҳои насосии саноатӣ ё деҳотӣ, ки ба бозгашти энергия ниёз надоранд, меъмории росткунанда-гардонандаи дорои гармоникаи паст ва коэффисиенти қувваи баланд метавонад аз ҷиҳати техникӣ баррасӣ шавад. Дар татбиқи воқеӣ дар Туркия хусусиятҳои шабака, андозагирии муҳаррик ва насос, мутобиқати электромагнитӣ, ҳудудҳои гармоникӣ, сохтори муҳофизат, тарҳи гармӣ ва каҷҳои воқеии бори насос бояд алоҳида санҷида шаванд. Ин таҳқиқот худ аз худ сарфаи энергия, самаранокии насос ё коҳиши хароҷоти истифодаро дар як иншооти мушаххас исбот намекунад.

Масъалаи асосие, ки таҳқиқот баррасӣ мекунад, чист?

Гардонандаҳои муҳаррики DC аз сабаби идоракунии дақиқи суръат ва иҷрои қавии динамикӣ дар насос, конвейер, робот, сервосистема ва CNC ҳамоно истифода мешаванд. Аммо танҳо муваффақ будани идоракунии суръат ва ҷараён дар тарафи муҳаррик барои гардонандаи DC кофӣ нест. Тарзи гирифтани ҷараён аз шабакаи барқи AC низ сифати қувваи системаро муайян мекунад.

Дар гардонандаи классикии DC бо истифодаи пули диодии сефаза, конденсатори DC-link ва табдилдиҳандаи Buck ҷараёни аз шабака гирифташуда метавонад импулсӣ ва сахт таҳрифшуда бошад. Ин метавонад таҳрифи умумии гармоникии ҷараёни воридотиро зиёд ва коэффисиенти қувваро кам кунад.

Росткунандаҳои фаъоли сефазаи PWM метавонанд ин мушкилро кам кунанд; аммо дар меъмории баррасишуда пас аз шиддати баланди DC-link барои идора кардани тамоми диапазони суръати муҳаррики DC мумкин аст марҳилаи иловагии Buck лозим шавад. Равиши USMR-и пешниҳодшуда бошад, табдилдиҳии AC–DC ва идоракунии баромадро бо шумораи камтари калидҳои идорашаванда иҷро кардан мехоҳад.

Кори якквадрантӣ чӣ маъно дорад?

USMR дар ин таҳқиқот табдилдиҳандаи яксамтаи AC–DC мебошад. Энергияи барқ аз шабакаи сефазаи AC ба муҳаррики DC ҷараён мегирад; бозгардонидани энергия аз муҳаррик ба шабака пешбинӣ нашудааст.

Аз ин рӯ, ин меъморӣ ба гардонандаҳои чорквадрантӣ, ки тормоздиҳии регенеративӣ талаб мекунанд, мустақиман баробар нест. Муаллиф қайд мекунад, ки ин маҳдудият барои барномаҳое чун насоскашӣ, ки дар кори муқаррарӣ бозгашти энергия лозим нест, қобили қабул буда метавонад.

Росткунандаи матритсавии ултра-кам чӣ гуна сохта шудааст?

USMR, ки дар Расми 1-и кори манбаъ нишон дода шудааст, аз се бозуи қувваи якхела иборат аст. Дар ҳар бозу чор диоди қувва ва як транзистори қувваи идорашаванда мавҷуд аст. Ҳамин тавр, тамоми табдилдиҳанда ҳамагӣ се транзистори идорашаванда ва 12 диод дорад.

Байни шабакаи барқи сефаза ва USMR филтри вурудии LC илова шудааст. Вазифаи он кам кардани паҳншавии ҷузъҳои ҷараёни вобаста ба басомади баланди коммутатсия ба шабака ва маҳдуд кардани шиддатҳои изофӣ дар вуруди табдилдиҳанда мебошад.

Азбаски роҳҳои ҷараён дар USMR бо диодҳо роҳнамоӣ мешаванд, дар як бозуи қувва монанди инверторҳои классикии манбаи шиддат дар як вақт ба ҳолати гузаронанда даромадани калиди болоӣ ва поёнӣ ва ба вуҷуд омадани кӯтоҳпайвастшавии мустақим рух намедиҳад. Муаллиф инро масунияти табиии топология ба “shoot-through” меномад ва бинобар ин зарурати dead-time ё blanking-time, ки дар сохторҳои классикии пулӣ мавҷуд аст, нест.

USMR кадом ҳолатҳои коммутатсияро истифода мебарад?

Азбаски се транзистори идорашаванда мавҷуд аст, аз ҷиҳати назариявӣ ҳашт комбинатсияи бинарии коммутатсия вуҷуд дорад. Дар таҳқиқот се ҳолати фаъол ва се ҳолати сифр истифода мешаванд.

Дар ҳолати фаъол ду транзистор ҳамзамон гузаронанда мешаванд ва шиддати баромад як қисми қимати мутлақи шиддати AC байни хатҳои дахлдор мешавад. Дар ҳолати сифр танҳо як транзистор гузаронанда аст ва ҳангоми ҷараёни озоди ҷараёни муҳаррик шиддати баромад сифр мешавад.

Дар манбаъ ҳолатҳои 111 ва 000 ҳамчун ҳолатҳои истифоданашаванда шарҳ дода шудаанд. Дар ҳолати 111, ки ҳамаи калидҳо фаъоланд, сохтор мисли росткунандаи сефазаи идоранашаванда кор мекунад; дар ҳолати 000 бошад аз шабака ба бор ҷараён намегузарад.

Модели электрикии USMR

Модели электрикии филтри вурудии сефаза барои ҳар фаза дар манбаъ бо истифодаи қонуни шиддати Kirchhoff чунин дода шудааст:

\[ v_{sk}=i_{sk}R_s+L_s\frac{di_{sk}}{dt}+v_{ck} \]

Дар ин ҷо \(v_{sk}\) шиддати фаза-нейтрали шабака, \(i_{sk}\) ҷараёни аз индуктори филтр ва шабака гирифташуда, \(R_s\) муқовимати эквивалентии роҳи филтр, \(L_s\) индуктивияти вуруд ва \(v_{ck}\) шиддати конденсатори филтр мебошад.

Муносибати ҷараён:

\[ i_{sk}=i_{ck}+i_k \]

ва муодилаҳои ҳолати вобаста ба он:

\[ L_s\frac{di_{sk}}{dt}=v_{sk}-v_{ck}-i_{sk}R_s \] \[ C_s\frac{dv_{ck}}{dt}=i_{sk}-i_k \]

ифода шудаанд.

Муносибати ҷараёни фазавии вуруди USMR бо ҷараёни баромади DC бошад:

\[ i_k=i_{dc}S_k\,\mathrm{sign}(v_{sk}) \]

чунин аст. Дар ин ҷо \(S_k\) функсияи коммутатсияи ҳамон фазаро ифода мекунад.

Шиддати лаҳзавии баромади DC вобаста ба вектори фаъоли истифодашуда:

\[ u_{dc}=S_{ab}|v_{ab}|+S_{bc}|v_{bc}|+S_{ca}|v_{ca}| \]

таъриф шудааст.

Муҳаррики DC чӣ гуна модел шудааст?

Вақте ба баромади USMR муҳаррики DC-и бо барангезиши ҷудогона пайваст мешавад, занҷири лангари муҳаррик дар манбаъ:

\[ v_o=R_ai_o+L_a\frac{di_o}{dt}+e_o \]

модел шудааст. Дар ин ҷо \(R_a\) муқовимати лангар, \(L_a\) индуктивияти лангар, \(i_o\) ҷараёни лангар ва \(e_o\) қувваи баръакси электромотории муҳаррик мебошад.

Муносибати байни шиддати баромади USMR ва ҷараёни шабака

Бо фарзияи табдилдиҳандаи идеалӣ, қувваи фаъоли вуруд ва қувваи DC-и баромад баробар қабул шудаанд:

\[ P_{in}=P_{out} \] \[ 3V_{s,rms}I_{s,rms}\cos\varphi=V_{dc}I_{dc} \]

Аз ин ҷо шиддати миёнаи баромади DC:

\[ V_{dc}= \frac{3}{\sqrt{2}} mV_{s,rms}\cos\varphi \]

ҳосил шудааст. Дар ин ҷо \(m\) индекси модулятсияи ҷараён аст.

Барои коэффисиенти қувваи воҳид, вақте \(\varphi=0\) қабул мешавад:

\[ V_{dc} = \frac{3}{\sqrt{2}}mV_{s,rms} = \frac{3}{2}mV_{s,max} \]

ба даст меояд.

Дар ҳосилкунии вектори фазоии таҳқиқот, шиддати миёнаи DC дар тӯли бахши 60°:

\[ U_{dc,sect} = \left(\frac{9}{2\pi}\ln3\right)V_{s,max} \]

ва дар Муодилаи 31-и баъдӣ тақрибан

\[ U_{dc,sect}\approx1.57V_{s,max} \]

дода шудааст. Азбаски дар матни манбаъ фавран баъд аз он тақрибан 1,5·V_s,max истифода шудааст, байни ин ду қимати тахминӣ номувофиқии хурди таҳрирӣ вуҷуд дорад.

Идоракунии суръати муҳаррик чӣ гуна иҷро мешавад?

Дар Расми 4 ва Расми 5-и кори манбаъ сохтори ҳалқаи пӯшидаи гардонандаи DC бо USMR нишон дода шудааст. Идоракунӣ ба се қабати асосӣ ҷудо мешавад.

1. Суръати воқеии муҳаррик бо суръати дархостшуда муқоиса мешавад.
2. Назоратгари берунии PI-и суръат қимати истинодии қуллаи ҷараёнеро тавлид мекунад, ки бояд аз шабака гирифта шавад.
3. PLL истинодҳои синусоидалии ҷараёни амплитудаашон воҳидро, ки бо шиддатҳои сефазаи AC ҳамоҳанганд, тавлид мекунад.
4. Истинодҳои ҷараён ба фармони қуллаи ҷараён зарб карда мешаванд.
5. Назоратгари ҷараён ҷараёнҳои воқеии фазаро мувофиқи истинодҳо танзим мекунад.
6. Сигналҳои ҳосилшудаи S_a, S_b ва S_c пас аз ҷудокунии галваникӣ ва занҷирҳои драйвер транзисторҳои қувваро коммутатсия мекунанд.

Бо ин сохтор ҳалқаи суръати муҳаррик ва идоракунии ҷараёни шабака ба ҳам пайваст мешаванд ва ҳангоми гирифтани қувваи лозимаи муҳаррик, ҳамфаза будани ҷараёнҳои вуруд бо шиддатҳои шабака ҳадаф қарор дода мешавад.

Назоратгари PI-и суръат чӣ гуна андозагирӣ шудааст?

Функсияи интиқоли назоратгари PI-и суръат:

\[ G_{PI}(s)=K_p+\frac{K_i}{s} \]

мебошад. Муаллиф бо истифодаи системаи ҳадафии тартиби дуюм коэффисиентҳоро:

\[ K_p=\frac{2J\zeta\omega_n-B}{K_t} \] \[ K_i=\frac{J\omega_n^2}{K_t} \]

ҳисоб кардааст.

Вақте коэффисиенти сустшавӣ \(\zeta=0,7\) ва вақти ҳадафии нишаст 0,5 s интихоб шудааст, басомади табиӣ тақрибан 11,42 rad/s ёфта шуда, коэффисиентҳои ибтидоии PI \(K_p=1,13\) ва \(K_i=10,25\) муайян шудаанд.

Фарқи асосии ду усули PWM чист?

Дар идоракунии гистерезисии ҷараён барои нигоҳ доштани ҷараёни воқеии шабака дар банди таҳаммул атрофи ҷараёни истинодӣ, калидҳо мустақиман фаъол ва ғайрифаъол карда мешаванд. Бартарии муҳими усул таҳрифи пасти гармоникӣ мебошад; аммо басомади коммутатсия доимӣ нест ва пешакӣ дақиқ пешгӯӣ карда намешавад.

Дар PWM бар асоси интиқолдиҳандаи секунҷа хатои ҷараёни ҳар фаза аз назоратгари PI гузаронида шуда, баромад бо интиқолдиҳандаи секунҷаи басомади баланд муқоиса мешавад. Дар таҳқиқот басомади интиқолдиҳанда 10 kHz интихоб шудааст. Азбаски ин усул басомади доимии коммутатсия медиҳад, тарҳи филтри EMI осонтар мешавад.

Маҳдудияти муҳим аз нигоҳи барномаи насоскашӣ

Гарчанде дар сарлавҳаи таҳқиқот насоскашӣ таъкид шудааст, дар симулятсияҳо модели муфассали насоси марказгурез, каҷи сарф-фишор, қубур ё системаи гидравликӣ вуҷуд надорад. Дар санҷиши суръати муҳаррик DC motor бо моменти механикии доимии 2 N·m бор карда шудааст. Аз ин рӯ, таҳқиқот на иҷрои гидравликии як насоси мушаххас, балки иҷрои электроникаи қувва ва идоракунии гардонандаи DC-ро барои барномаҳои синфи насоскашӣ, ки ҷараёни яксамтаи қувва кофӣ аст, арзёбӣ мекунад.

Усул ва натиҷаҳо

Параметрҳои симулятсияи PSIM

Ҳолати устувор дар идоракунии гистерезисии ҷараён

Вақте истиноди қуллаи ҷараёни шабака 20 A муқаррар шуд, ҷараёнҳои вурудии сефаза дар атрофи қиматҳои истинодӣ бо шакли наздик ба синусоидалӣ пайгирӣ карданд.

Қиматҳои асосии ҳисобшуда дар манбаъ:

• THD-и ҷараёни вуруд: %1,07
• Коэффисиенти қувваи вуруд: 0,999
• Ҷузъи асосӣ: дар 50 Hz — 20 A
• Гармоникҳои 5., 7., 11., 13., 17., 19., 23. ва 25.: ҳамчун камтар аз %0,25 ҷузъи асосӣ гузориш шудаанд.

Муаллиф мегӯяд, ки қимати THD %1,07 ба талаботи стандартҳои дахлдор ҷавоб медиҳад.

Шиддати баромади DC дар идоракунии гистерезисӣ

Дар санҷише, ки бор дар манбаъ ҳамчун “20 W resistance” навишта шудааст, шиддати миёнаи DC-link 380,31 V буд. Лаппиши шиддат аз қулла то қулла 14 V, яъне %3,68 аз шиддати миёна гузориш шудааст.

Ҷузъи гармоникии шашуми шиддати DC-link 5,8 V буда, ба %1,54 шиддати миёнаи DC баробар аст.

Гарчанде дар матни манбаъ ин параметри бор ҳамчун “муқовимат” тавсиф шудааст, воҳид ба шакли W навишта шудааст. Дар матни Verianla ин қимат хомӯшона ба Ω иваз нашудааст.

Гузариши ҷараён аз 10 A ба 20 A

Ҳангоми тағйири зинавии истиноди ҷараёни AC аз қуллаи 10 A ба 20 A, дар Расми 12 ва Расми 13 нишон дода шудааст, ки назоратгари гистерезисӣ ҷараёнҳои сефазаро зуд ба истиноди нав мебарад.

Гузариши шиддати DC аз 200 V ба 400 V

Дар санҷиши шиддати DC бо ҳалқаи пӯшида истиноди баромад аз 200 V ба 400 V зиёд карда шуд. Дар манбаъ вақти нишасти шиддати DC 0,0082 s гузориш шудааст. Дар ин гузариш амплитудаи ҷараёни AC тақрибан аз 10,55 A ба 21,18 A афзуд.

Идоракунии гистерезисӣ ҳангоми тағйири ногаҳонии бор

Дар манбаъ қимати бор дар t = 1 s аз “20 W” ба “16,67 W” тағйир дода шуда, бори иловагӣ дар t = 1,5 s бардошта шудааст.

Ҳангоми афзоиши бор назоратгари шиддати DC баромадро тақрибан дар 0,078 s ба истинод баргардонд. Пастшавии максималии гузарои шиддат аз %16 қимати миёна зиёд набуд. Ҳангоми бардоштани бор болоравии гузарои шиддат аз %14 зиёд нашуд ва шиддат тақрибан дар 0,08 s боз ба истинод баргашт.

Посухи суръати муҳаррик бо идоракунии гистерезисӣ

Муҳаррики DC-и бо барангезиши ҷудогона зери моменти механикии доимии 2 N·m санҷида шуд. Истиноди суръат аз 0 rpm ба 1000 rpm бардошта шуд.

• Зиёдаравии қулла: 22,8 rpm
• Зиёдаравии фоизӣ: %2,28
• Вақти нишаст: 0,589 s

Натиҷаҳои PWM бар асоси интиқолдиҳандаи секунҷа

Дар усули дуюми идоракунӣ басомади интиқолдиҳандаи PWM 10 kHz аст. Қимати қуллаи ҷараёнҳои шабака боз 20 A идора карда шудааст.

• THD-и ҷараёни вуруд: %2,74
• Коэффисиенти қувваи вуруд: 0,999
• Шиддати миёнаи DC: 383,14 V
• Лаппиши DC аз қулла то қулла: 17,81 V
• Нисбати лаппиши шиддат: %4,65
• Амплитудаи гармоникии шашуми шиддати DC: 5,28 V
• Нисбати гармоники шашум ба шиддати миёнаи DC: %1,37

Дар спектри гармоникӣ дар атрофи басомади коммутатсияи 10 kHz ҷузъҳои паҳлӯӣ дида мешаванд.

Идоракунии шиддати DC бо PWM-и секунҷа

Ҳангоми тағйири истиноди шиддати DC аз 200 V ба 400 V вақти нишаст боз тақрибан 0,0082 s гузориш шудааст.

Ҳангоми афзоиши ногаҳонии бор назоратгар шиддати DC-ро тақрибан дар 0,078 s ба истинод баргардонд. Бадтарин пастшавии шиддат %15,75 буд. Ҳангоми бардоштани бори иловагӣ болоравии гузарои шиддат %18,5 ва вақти бозгашт ба истинод тақрибан 0,08 s дода шудааст.

Идоракунии суръати муҳаррик бо PWM-и секунҷа

Муҳаррик боз зери бори 2 N·m ва зинаи суръати 0→1000 rpm санҷида шуд.

• Зиёдаравии қулла: 18,6 rpm
• Зиёдаравии фоизӣ: %1,86
• Вақти нишаст: тақрибан 0,59 s

Гарчанде дар ин усул зиёдаравии суръат нисбат ба идоракунии гистерезисӣ каме пасттар аст, иҷрои умумии суръати ду усули USMR ба ҳам хеле наздик мебошад.

Муқоиса бо гардонандаи анъанавии Buck

Барои муқоисаи одилона гардонандаи анъанавии якквадрантии DC бар асоси Buck дар ҳамон шароити асосии кор арзёбӣ шуд.

Дар системаи Buck ҷараёнҳои сефазаи AC-и вуруд хеле импулсӣ буда, таҳрифи гармоникӣ сахт зиёд шудааст; ин дар Расми 30 ва Расми 31-и кори манбаъ дида мешавад.

Муқоиса аз рӯи шумораи элементҳо

Ин ҷадвал як маҳдудияти муҳими тафсириро нишон медиҳад. USMR нисбат ба худи гардонандаи классикии Buck нимноқилҳои камтар истифода намекунад. Таъкиди таҳқиқот ба шумораи ками калидҳои идорашаванда барои USMR бояд нисбат ба росткунандаҳои фаъоли мураккабтар ва ҳалҳои дорои табдилдиҳандаи иловагии DC арзёбӣ шавад. Дар манбаъ таҳлили пулӣ бо нархи қисмҳо, хароҷоти умумии истеҳсол ё хароҷоти давраи ҳаёт вуҷуд надорад.

Кадоме аз ду усули идоракунии USMR муваффақтар аст?

Усули ягонаи мутлақо бартар вуҷуд надорад. Идоракунии гистерезисии ҷараён бо THD-и %1,07 натиҷаи беҳтар дода, лаппиши шиддати DC-ро пасттар нигоҳ дошт. Аммо басомади коммутатсия тағйирёбанда ва пешгӯияш душвор аст.

Гарчанде THD-и ҷараёни вуруд дар PWM бо интиқолдиҳандаи секунҷа %2,74 ва баландтар аст, басомади коммутатсия доимӣ ва 10 kHz мебошад. Муаллиф таъкид мекунад, ки басомади доимии коммутатсия тарҳи филтри EMI-ро осон мекунад.

Аз нигоҳи суръати муҳаррик натиҷаҳои ду усул ба ҳам наздиканд: вақти нишаст тақрибан 0,59 s ва нисбати зиёдаравӣ каме поён ё боло аз %2 аст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Дар модели PSIM, USMR метавонад интиқоли яксамтаи қувваро аз манбаи сефазаи AC ба муҳаррики DC-и бо барангезиши ҷудогона иҷро кунад.
• Ҳар ду усули идоракунии USMR коэффисиенти қувваи вурудии 0,999 ба даст овардаанд.
• Усулҳои USMR нисбат ба муқоисаи Buck таҳрифи гармоникии ҷараёни вурудро ба таври ҷиддӣ коҳиш додаанд.
• Дар зинаи суръати 0–1000 rpm вақти нишасти усулҳои USMR тақрибан 0,59 s буд.
• Идоракунии гистерезисӣ THD-и пасттар медиҳад, дар ҳоле ки PWM бо интиқолдиҳандаи секунҷа бартарии басомади доимии коммутатсияро пешниҳод мекунад.
• Барои гардонандаҳое, ки ҷараёни яксамтаи қувва кофӣ аст, USMR ҳамчун меъмории номзади аз ҷиҳати техникӣ татбиқшаванда пешниҳод шудааст.

Нуқтаҳое, ки таҳқиқот исбот накардааст

• Дар прототипи воқеии сахтафзории USMR ҳамон THD, коэффисиенти қувва ё иҷрои суръати муҳаррик таҷрибавӣ тасдиқ нашудааст.
• Дар насоси воқеӣ, қубур ё системаи гидравликӣ санҷиш гузаронида нашудааст.
• Самаранокии насос, сарф, фишор, истеъмоли энергия ё сарфаи солонаи истифодабарӣ ҳисоб нашудааст.
• Талафоти коммутатсия ва гузаронандагии нимноқилҳои USMR дар сахтафзори воқеӣ бо ин модели дорои фарзияи калидҳои идеалӣ мустақиман чен нашудаанд.
• Иҷрои воқеии гармӣ, рафтори EMI ва эътимоднокии дарозмуддат таҷрибавӣ нишон дода нашудаанд.
• Дар таҳқиқот таҳлили пулии арзиши маҳсулот вуҷуд надорад.
• Азбаски топология ба ҷараёни регенеративии қувва иҷозат намедиҳад, онро мустақиман ба ҷойи гардонандаи чорквадрантӣ истифода бурдан мумкин нест.

Прототипи таҷрибавии банақшагирифташуда

Муаллиф ҳамчун кори оянда таҳияи таҷҳизоти воқеии таҷрибавии USMR-ро ба нақша гирифтааст. Меъмории пешниҳодшудаи прототип дар манбаъ ҷузъҳои зеринро дар бар мегирад:

• марҳилаи қувваи USMR бо транзисторҳои қувваи IGBT ва диодҳои қувваи барқароршавии зуд,
• dSPACE DS1104 барои идоракунии вақти воқеӣ ва корҳои hardware-in-the-loop,
• микроконтроллери ESP32 ҳамчун номзади воҳиди ниҳоии идоракунии тиҷоратӣ,
• сенсорҳои эффекти Hall барои ҷараёнҳои AC, шиддатҳои фазавии AC ва шиддати баромади DC,
• системаи автоматии муҳофизат ва қатъкунӣ барои ҷараёни зиёдатӣ, шиддати зиёдатӣ ва дигар ҳолатҳои носозӣ.

Ин ҷузъҳо натиҷаҳои таҷрибавии таҳқиқоти ҷорӣ нестанд, балки нақшаи кори ояндаи муаллиф мебошанд.

Эзоҳи манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: High-Performance One-Quadrant DC Drive for Pumping Applications Using Ultra-Sparse Matrix Rectifier

Муаллиф: Mohamed Azab.

Шумораи муаллифон: Як нафар.

Муассиса: Electrical Engineering Department, Yanbu Industrial College, Yanbu 46452, Saudi Arabia.

Тамос: mohamed.ahmed.azab@ieee.org

Маҷалла: Vehicles.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Ҷилд / шумора / рақами мақола: 7 / 4 / 144.

DOI: 10.3390/vehicles7040144

Санаи пешниҳод: 23 Сентябр 2025.

Санаи бозбинӣ: 16 Ноябр 2025.

Санаи қабул: 24 Ноябр 2025.

Санаи нашр: 28 Ноябр 2025.

Навъи манбаъ ва ҳолати тақриз: Мақолаи таҳқиқотии тақризшуда. Тасдиқи асосии илмӣ симулятсияи электроникаи қувва ва гардонандаи муҳаррики DC бар асоси PSIM 9.1 мебошад.

Пайванди расмии нашр:https://www.mdpi.com/2624-8921/7/4/144

Пайванди DOI:https://doi.org/10.3390/vehicles7040144

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0). Таҳқиқот бо дастрасии кушода нашр шудааст.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст.

Дастрасии маълумот: Гуфта шудааст, ки саҳмҳои аслии пешниҳодшуда дар дохили мақола мавҷуданд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллиф равона карда шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллиф изҳор кардааст, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Доираи илмӣ: Таҳқиқот иҷрои электрикӣ ва идоракунии гардонандаи якквадрантии DC бар асоси USMR-ро меомӯзад. Системаи насоскашӣ ҳамчун соҳаи эҳтимолии татбиқ пешниҳод шудааст; хусусияти воқеии насоси гидравликӣ ё санҷиши саҳроии насос ба доираи тасдиқи таҳқиқот дохил нест.

Фарзияҳои модел: Шабакаи сефаза ҳамчун ситораи мутавозин пайвастшуда қабул шудааст; филтри вуруд барои ҳар фаза бо индуктивияти силсилавӣ ва муқовимати эквивалентӣ модел шудааст; диодҳои қувва ва транзисторҳо идеалӣ қабул шудаанд. Ин фарзияҳо тамоми талафоти коммутатсия, таъсирҳои гармӣ ва ҷузъҳои паразитии сахтафзори воқеиро ифода намекунанд.

Манбаи мазмуни илмӣ: Усул, муодилаҳо, қиматҳои ададӣ, тафсири расмҳо, муқоисаҳои иҷро ва маҳдудиятҳо дар ин мақолаи Verianla ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтаанд. Манбаи беруна танҳо барои тасдиқи шахсияти библиографӣ ва мақоми нашри тақризшудаи маҷалла истифода шудааст.

Нуқтаҳои муҳими техникӣ ва таҳририи дохили манбаъ

• Дар санҷишҳои ҳолати устувор ва тағйири ногаҳонии бор, манбаъ борро муқовимат меномад, аммо қиматҳоро бо воҳиди “20 W” ва “16,67 W” менависад. Воҳид дар манбаъ хомӯшона иваз нашудааст.
• Шиддати миёнаи DC-и сектор дар Муодилаи 31 тақрибан 1,57·V_s,max дода шудааст, дар ҳоле ки матни баъдӣ онро тақрибан 1,5·V_s,max ифода мекунад.
• Бартарии шумораи ками калидҳои идорашаванда барои USMR таъкид мешавад; аммо дар муқоисаи мустақим бо Buck, Ҷадвали 3 нишон медиҳад, ки системаи Buck диод, транзистор ва драйвери камтар истифода мебарад. Аз ин рӯ, таҳқиқот бартарии хароҷотро бо таҳлили нархгузории пулӣ тасдиқ намекунад.
• Мақола мегӯяд, ки USMR ба талаботи гармоникии IEEE мувофиқ аст. Матни Verianla ин изҳоротро ҳамчун даъвои манбаъ мерасонад; таҳлили мустақили мутобиқати саҳроӣ барои нуқтаи пайвасти иншооти воқеӣ ва нисбати кӯтоҳпайвасткунӣ анҷом дода нашудааст.