Izboljšan dinamični model sinhronskega motorja s trajnimi magneti

Halas, Miha (author), Fišer, Rastko (mentor)

V zaključnem delu predstavimo prednosti in potencialne težave ISG-ja (angl. integrated starter generator) ter izpostavimo sinhronski motor s trajnimi magneti kot enega od glavnih kandidatov za aplikacije na tem področju. Pokažemo, da predstavljajo neželeni kratkostični tokovi in z njimi povezani zavorni navori nevarno tveganje v ISG aplikacijah in si kot glavni cilj postavimo čim točnejšo določitev kratkostičnih tokov in navorov pri sinhronskemu motorju s trajnimi magneti. Razvijemo dvoosni model omenjenega motorja in ob tem obrazložimo potrebno matematično in fizikalno ozadje. Osvetlimo in poglobljeno razložimo problematiko nelinearnosti feromagnetika. Osnovni dvoosni model nadgradimo s podatki pridobljenimi z metodo končnih elementov in predstavimo bolj realističen model, ki upošteva feromagnetno nelinearnost, temperaturno odvisnost in izgube v železu. Ob tem predstavimo težave s katerimi se pri temu soočimo. Kot posebno pereč problem se izkaže točna opredelitev vseh potrebnih induktivnosti za opis takšnega modela, saj že majhna odstopanja od resničnih vrednosti močno vplivajo na delovanje modela. Na koncu pokažemo rezultate simulacij osnovnega in nadgrajenega modela ter jih primerjamo z izmerjenimi vrednostmi. V zaključku predstavimo možne razloge za preostala odstopanja in omenimo tudi druge možne pristope, ki bi lahko dali boljše rezultate.

• Language: Slovenian
• Keywords: ISG, kratkostični tokovi, kratkostični navori, feromagnetna nelinearnost, dvoosna teorija, metoda končnih elementov, sinhronski motor s trajnimi magneti
• Work type: Master's thesis/paper
• Organization: FE - Faculty of Electrical Engineering
• Year: 2017
• PID: 20.500.12556/RUL-92619
• Publication date in RUL: 21.06.2017

HALAS, Miha, 2017, Izboljšan dinamični model sinhronskega motorja s trajnimi magneti [online]. Master’s thesis. [Accessed 2 April 2025]. Retrieved from: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=eng&id=92619

Secondary language

• Language: English
• Title: Improved dynamic model of permanent magnet synchronous motor

Abstract

The thesis addresses pros and cons of the ISG (integrated starter generator) and highlights the permanent magnet synchronous motor as one of the leading candidates for applications in the ISG field. It shows the potentially dangerous hazards that unwanted short-circuits and related braking torques pose in ISG applications and aims to determine them as close as possible. It develops a two-axis model of the permanent magnet synchronous motor and explains the necessary mathematical and physical background. It offers an in-depth explanation of the problems that nonlinear ferromagnetic materials pose. The basic two-axis model is improved with data obtained from the finite element method, which aims to create more realistic simulations and takes into account the nonlinearity of ferromagnetic materials, temperature dependence and iron losses. Problems that arise during this process are highlighted. An exact calculation of all the needed inductances proves to be an especially tenacious obstacle, as it turns out that even small discrepancies have a sizeable impact on the simulation. Simulation results of the basic and improved model are shown and compared to measured values. Finally, possible explanations for remaining discrepancies are shown, and other, possibly better approaches to the problem, are proposed.

• Keywords: ISG, short-circuit currents, short-circuit torques, ferromagnetic nonlinearity, two-axis theory, finite element method, permanent magnet synchronous motor