ENERGETICALLY OPTIMAL CONTROL OF THE ELECTROMAGNETIC TORQUE OF A JET ELECTRIC MOTOR

In this study, the energy characteristics of jet engines with a toothed stator and a toothed rotor are considered. These are active power, total power, power loss, power factor, first harmonic power factor (cosφ), and efficiency. It is shown that the power factor and the power factor for the first harmonic cannot exceed the values of 0,27 and 0,5, respectively. The study is performed with the representation of all variables of the electric drive with a jet engine in the coordinate axes d-q. Based on the expression for the total power losses, an algorithm for energetically optimal control of the electromagnetic torque of a jet engine is formed. At the same time, energetically optimal control is understood as providing a given electromagnetic torque with minimal power losses. The algorithm of energetically optimal control is found using the method of indefinite Lagrange multipliers. The solution of the system of Lagrange equations allows us to find expressions for the signals of setting to the control circuits of the magnetizing current and load current. Based on these setting signals, an optimal control algorithm is formed, where two control modes are implemented: the energetically optimal control mode on a linear section of the magnetization curve and the mode with constant nominal magnetization in the magnetic saturation zone of the magnetic circuit. A block diagram of the system of energetically optimal control of the electromagnetic torque, as well as the modeling results performed on the basis of this scheme is presented. The conditions under which energetically optimal control is provided are indicated. The results of modeling and limiting characteristics of the algorithm of energetically optimal control of the electromagnetic torque with the control algorithm with permanent magnetization are compared.

reactive electric motor, electromagnetic torque, energetically optimal control, energy characteristics, control algorithms

1. Птах Г. К. Вентильно-индукторный реактивный электропривод средней и большой мощности: зарубежный и отечественный опыт / Г. К. Птах // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 2. - № 3. - С. 23-33.

2. Романовский В. В. Разработка гребного вентильно-индукторного двигателя для систем электродвижения большой мощности / В. В. Романовский, Б. В. Никифоров, А. М. Макаров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 2. - С. 357- 366. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-2-357-366.

3. Романовский В. В. Вентильно-индукторный привод ВИП-1000-1100 в системе электродвижения / В. В. Романовский, Б. В. Никифоров, А. М. Макаров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 3. - С. 573-581. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-3-573-581.

4. Шевкунова А. В. Выбор оптимальных значений углов наклона боковых поверхностей зубцов статора и ротора вентильно-индукторного двигателя / А. В. Шевкунова // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2016. - № 2. - С. 100-104.

5. Шевкунова А. В. Выбор оптимальных значений ширины зубцов статора и ротора вентильно-индукторного двигателя / А. В. Шевкунова // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2014. - № 4. - С. 138-140.

6. Карнаухов Н. Ф. Обзор подходов к снижению пульсаций электромагнитного момента вентильно-индукторного двигателя методами математического моделирования / Н. Ф. Карнаухов [и др.] // Вестник Донского государственного технического университета. - 2016. - Т. 16. - № 2 (85). - С. 51-58. DOI: 10.12737/19688.

7. Самосейко В. Ф. Реактивные электрические машины. Теория и проектирование: монография / В. Ф. Самосейко. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. ад. С. О. Макарова, 2017. - 324 с.

8. Жарков А. Цифровое векторное управление вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением / А. Жарков [и др.] // Компоненты и технологии. - 2004. - № 8 (43). - С. 166-170.

9. Козаченко В. Ф. Новое направление в приводе - мощный многосекционный вентильно-индукторный электропривод с векторным управлением / В. Ф. Козаченко, В. Н. Остриров, А. М. Русаков // Доклады научно-практического семинара «Вентильно-индукторный электропривод». - М.: Изд-во МЭИ, 2007. - С. 102-112.

10. Самосейко В. Ф. Управление гребным реактивным электродвигателем с анизотропной магнитной проводимостью ротора / В. Ф. Самосейко, С. В. Шарашкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 2. - С. 390-401. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-2-390-401.

11. Самосейко В. Ф. Идентификация параметров реактивного электродвигателя с анизотропной магнитной проводимостью ротора / В. Ф. Самосейко, С. В. Шарашкин, Ф. А. Гельвер // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 3. - С. 637-644. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-3-637-644.

12. Самосейко В. Ф. Управление реактивным электрическим двигателем при питании обмоток синусоидальным током / В. Ф. Самосейко, Э. В. Ширяев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 3. - С. 606-618. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-3-606-618.