СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

1. Способ эксплуатации вращающейся электрической машины (1), причем вращающаяся электрическая машина соединена по фазам с содержащей цепь (3) постоянного напряжения преобразовательной схемой (2) для коммутации m уровней напряжения, причем m≥2, включающий в себя следующие этапы:
a,k
a) соединение фаз (u, v, w) преобразовательной схемы (2) с цепью (3) постоянного напряжения по выбранной комбинации (SK) коммутационных состояний силовых полупроводниковых выключателей преобразовательной схемы (2);
k
k+N
b) начиная с момента k начала отсчета для выбираемого числа N моментов отсчета: определение всех допустимых комбинаций (SK, …, SK) коммутационных состояний в каждый из N моментов отсчета, причем N≥1;
k
k
k
k+N
c) формирование последовательностей (SSK) коммутационных состояний для каждой определенной комбинации (SK) коммутационных состояний в момент k начала отсчета, причем каждая последовательность (SSK) коммутационных состояний является объединением относящихся к данной комбинации (SK) коммутационных состояний в момент k начала отсчета определенных комбинаций (SK, …, SK) коммутационных состояний N моментов отсчета,
a,k
отличающийся тем, что выбор комбинации (SK) коммутационных состояний осуществляют следующими дополнительными этапами:
d) определение на этапе b) и формирование на этапе с) посредством программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA);
e,k
e,k+N
e1) расчет наборов (Y, …, Y) промежуточных значений состояний вращающейся электрической машины (1) и преобразовательной схемы (2) для момента k начала отсчета до момента k+N отсчета посредством цифрового сигнального процессора;
е,k
e,k+N
e,k
e,k+N
е2) расчет наборов (Х, …, X) промежуточных значений состояний по последовательностям (SSK) коммутационных состояний и вычисленным наборам (Y, …, Y) промежуточных значений состояний посредством FPGA;
e,k
e,k+N
f) расчет для каждой из последовательностей (SSK) коммутационных состояний траектории (М) крутящего момента вращающейся электрической машины (1) и траектории (ϕ) магнитного потока ее статора посредством FPGA по вычисленным наборам (X, …, X) промежуточных значений состояний для момента k начала отсчета до момента k+N отсчета;
M,max
M,min
S,max
S,min
a,k
f1) если траектория (М) крутящего момента в k-й момент отсчета не выше заданного верхнего предела (y) диапазона значений или не ниже его заданного нижнего предела (y) и если траектория (ϕ) магнитного потока статора в k-й момент отсчета не выше заданного верхнего предела (y) диапазона значений или не ниже его заданного нижнего предела (y), выбор комбинации (SK) коммутационных состояний на следующих этапах от g) до k);
a
T,k
T,k+N
T,k
T,k+N
g) выбор последовательностей (SSK) коммутационных состояний посредством FPGA, при которых соответствующая траектория (М) крутящего момента и траектория (ϕ) магнитного потока статора в (k+N)-й момент отсчета лежит в пределах соответствующего заданного диапазона значений или при которых значения (M, …, M) соответствующей траектории (М) крутящего момента и значения (ϕ, …, ϕ) соответствующей траектории (ϕ) магнитного потока статора в k-й момент отсчета до (k+N)-го момента отсчета приближаются к соответствующему заданному диапазону значений;
a
T,k+N-1
T,k+N
T,k+N-1
T,k+N
h) для каждой из выбранных последовательностей (SSK) коммутационных состояний определение числа n моментов посредством FPGA, пока экстраполяция значений (M, M) соответствующей траектории (М) крутящего момента или значений (ϕ, ϕ) соответствующей траектории (ϕ) магнитного потока статора в (k+N-1)-й момент отсчета до (k+N)-го момента отсчета не будет лежать за пределами соответствующего заданного диапазона значений;
a
k
k+N
i) для каждой из выбранных последовательностей (SSK) коммутационных состояний определение общего числа коммутационных переходов s соответствующих определенных комбинаций (SK, …, SK) коммутационных состояний посредством FPGA;
a
j) для каждой из выбранных последовательностей (SSK) коммутационных состояний расчет коэффициента с добротности по числу n моментов и общему числу коммутационных переходов s посредством FPGA;
k
a,k
a
k) установление той определенной комбинации (SK) коммутационных состояний в момент k начала отсчета в качестве выбранной комбинации (SK) коммутационных состояний посредством FPGA, при которой коэффициент с добротности соответствующей выбранной последовательности (SSK) коммутационных состояний наименьший;
M,max
M,min
M
max
M,min
M,k
M,k+N
M,max
M,min
M,max
M,min
S,k
S,k+N
l) если траектория (М) крутящего момента в k-й момент отсчета выше заданного верхнего предела (y) диапазона значений или ниже его заданного нижнего предела (y), расчет отнесенного к верхнему (y,) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v, …, v) нарушения крутящего момента посредством FPGA для момента k отсчета до момента k+N отсчета, а если траектория (ϕ) магнитного потока статора в k-й момент отсчета выше заданного верхнего предела (y) диапазона значений или ниже его заданного нижнего предела (y), расчет отнесенного к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v, …, v) нарушения потока статора посредством FPGA для момента k отсчета до момента k+N отсчета
a,k
выбор комбинации (SK) коммутационных состояний на следующих этапах m)-о);
max
M,k
M,k+N
S,k
S,k+N
m) для каждой последовательности (SSK) коммутационных состояний и для момента k отсчета до момента k+N отсчета определение максимального значения (v) по значениям (v, …, v) нарушения крутящего момента и значениям (v, …, v) нарушения потока статора посредством FPGA;
vmax
max
n) для каждой последовательности (SSK) коммутационных состояний формирование суммы (S) из максимальных значений (v) посредством FPGA;
k
a,k
vmax
max
о) установление той определенной комбинации (SK) коммутационных состояний в момент k начала отсчета в качестве выбранной комбинации (SK) коммутационных состояний посредством FPGA, при которой сумма (S) максимальных значений (v) наименьшая;
р) повторение этапов от а) до о), причем k=k+1.
NP
a
NP
NP,k
NP,k+N
NP
a
T,k+N-1
T,k+N
T,k+N-1
T,k+N
NP,k+N-1
NP,k+N
NP
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при m≥3 преобразовательная схема (2) для коммутации m уровней напряжения имеет в цепи (3) постоянного напряжения m-2 частичных выводов (NP) и на этапе f) для каждой из последовательностей (SSK) коммутационных состояний посредством FPGA дополнительно вычисляют m-2 траекторий (U) потенциалов на m-2 частичных выводах (NP), на этапе g) посредством FPGA выбирают последовательности (SSK) коммутационных состояний, при которых дополнительно соответствующие m-2 траектории (U) потенциалов в (k+N)-й момент отсчета лежат соответственно в пределах заданного диапазона значений или при которых дополнительно значения (U, …, U) траекторий (U) потенциалов в (k+N)-й момент отсчета приближаются к соответствующему заданному диапазону значений, при этом на этапе h) для каждой из выбранных последовательностей (SSK) коммутационных состояний посредством FPGA определяют число n моментов, пока экстраполяция значений (M, M) соответствующей траектории (М) крутящего момента или значений (ϕ, ϕ) соответствующей траектории (ϕ) магнитного потока статора или значений (U, U) m-2 траекторий (U) потенциалов в отношении (k+N-1)-го и (k+N)-го моментов отсчета не будет лежать вне соответствующего заданного диапазона значений.
a,k-1
a,k-1
a,k-1
a,k
T,k
T,k+N
T,k
T,k+N
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя этап q): пропуск этапов b) и с), формирование посредством FPGA последовательности (SSK) коммутационных состояний для предыдущей выбранной комбинации (SK) коммутационных состояний, причем последовательность (SSK) коммутационных состояний является объединением N предыдущих выбранных комбинаций (SK) коммутационных состояний, установление предыдущей выбранной комбинации (SK) коммутационных состояний посредством FPGA в качестве выбранной комбинации (SK) коммутационных состояний, использование этапа f) и пропуск этапов от f1) до о), если значения (M, …, M) соответствующей траектории (М) крутящего момента и значения (ϕ, …, ϕ) соответствующей траектории (ϕ) магнитного потока статора в k-й момент отсчета до (k+N)-го момента отсчета лежат в пределах соответствующего заданного диапазона значений.
a,k-1
a,k-1
a,k-1
a,k
T,k
T,k+N
T,k
T,k+N
NP,k
NP,k+N
NP
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что он включает в себя этап q): пропуск этапов b) и с), формирование посредством FPGA последовательности (SSK) коммутационных состояний для предыдущей выбранной комбинации (SK) коммутационных состояний, причем последовательность (SSK) коммутационных состояний является объединением N предыдущих выбранных комбинаций (SK) коммутационных состояний, установление предыдущей выбранной комбинации (SK) коммутационных состояний посредством FPGA в качестве выбранной комбинации (SK) коммутационных состояний, использование этапа f) и пропуск этапов от f1) до о), если значения (M, …, M) соответствующей траектории (М) крутящего момента, значения (ϕ, …, ϕ) соответствующей траектории (ϕ) магнитного потока статора и значения (U, …, U) соответствующих m-2 траекторий (U) потенциалов в (k)-й момент отсчета до (k+N)-го момента отсчета лежат в пределах соответствующего заданного диапазона значений.
T,k+N-1
T,k+N
T,k+N-1
T,k+N
5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что для экстраполяции значений (M, M) траектории (М) крутящего момента и значений (ϕ, ϕ) траектории (ϕ) магнитного потока статора выбирают соответственно линейную экстраполяцию.
T
k+N-1
T,k+N
T,k+N-1
T,k+N
NP,k+N-1
NP,k+N
NP
6. Способ по одному из п.2 или 4, отличающийся тем, что для экстраполяции значений (M,, M) траектории (М) крутящего момента, значений (ϕ, ϕ) траектории (ϕ) магнитного потока статора и значений (U, U) m-2 траекторий (U) потенциалов выбирают соответственно линейную экстраполяцию.
T,k+N-1
T,k+N
T,k+N-1
T,k+N
7. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что для экстраполяции значений (M, M) траектории (М) крутящего момента и значений (ϕ, ϕ) траектории (ϕ) магнитного потока статора выбирают соответственно квадратичную экстраполяцию.
T,k+N-1
T,k+N
T,k+N-1
T,k+N
NP,k+N-1
NP,k+N
NP
8. Способ по одному из п.2 или 4, отличающийся тем, что для экстраполяции значений (M, M) траектории (М) крутящего момента и значений (ϕ, ϕ) траектории (ϕ) магнитного потока статора выбирают соответственно квадратичную экстраполяцию, при этом для экстраполяции значений (U, U) m-2 траекторий (U) потенциалов выбирают линейную экстраполяцию.
T,k+N-1
T,k+N
T,k+N-1
T,k+N
9. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что для экстраполяции значений (M, M) траектории (М) крутящего момента выбирают линейную экстраполяцию, при этом для экстраполяции значений (ϕ, ϕ) траектории (ϕ) магнитного потока статора выбирают квадратичную экстраполяцию.
T,k+N-1
T,k+N
NP,k+N-1
NP,k+N
NP
T,k+N-1
T,k+N
10. Способ по одному из п.2 или 4, отличающийся тем, что для экстраполяции значений (M, M) траектории (М) крутящего момента и значений (U, U) m-2 траекторий (U) потенциалов выбирают соответственно линейную экстраполяцию, при этом для экстраполяции значений (ϕ, ϕ) траектории (ϕ) магнитного потока статора выбирают квадратичную экстраполяцию.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент с добротности вычисляют путем деления общего числа коммутационных переходов s на число n моментов.
NP
NP
NP,max
NP,min
NP,max
NP,min
NP,k
NP,k+N
NP
max
NP,k
NP,k+N
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что при m≥3 преобразовательная схема (2) для коммутации m уровней напряжения имеет в цепи (3) постоянного напряжения m-2 частичных выводов (NP) и на этапе f) для каждой из последовательностей (SSK) коммутационных состояний посредством FPGA дополнительно вычисляют m-2 траекторий (U) потенциалов на m-2 частичных выводах (NP), если m-2 траектории (U) потенциалов в k-ый момент отсчета выше заданного верхнего предела (y) или ниже заданного нижнего предела (y) диапазона значений, то на этапе 1) посредством FPGA вычисляют отнесенное к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значение (v, …, v) нарушения потенциалов в момент к отсчета до момента k+N отсчета для каждой траектории (U) потенциала, при этом на этапе m) для каждой последовательности (SSK) коммутационных состояний и в момент k отсчета до момента k+N отсчета максимальное значение (v) определяют посредством FPGA дополнительно по значениям (v, …, v) нарушения потенциалов.
M,max
M,max
M,min
M
k
M,k+N
13. Способ по одному из п.1 или 12, отличающийся тем, что если траектория (М) крутящего момента в k-й момент отсчета превышает заданный верхний предел (y) диапазона значений, то расчет отнесенного к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v,, …, v) нарушения крутящего момента в момент k отсчета до момента k+N отсчета осуществляют по следующей формуле:
M,min
M,max
M,min
M,k
M,k+N
при этом если траектория (М) крутящего момента в k-й момент отсчета ниже заданного нижнего предела (y) диапазона значений, то расчет отнесенного к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v, …, V) нарушения крутящего момента в момент k отсчета до момента k+N отсчета осуществляют по следующей формуле:
T,k
T,k+N
причем M, …, M - значения траектории (М) крутящего момента момент к отсчета до момента k+N отсчета.
S,max
S,max
S,min
S,k
S,k+N
14. Способ по п.1 или 12, отличающийся тем, что если траектория (ϕ) магнитного потока статора в k-й момент отсчета превышает заданный верхний предел (y) диапазона значений, то расчет отнесенного к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v, …, v) нарушения крутящего момента в момент k отсчета до момента k+N отсчета осуществляют по следующей формуле:
S,min
S,max
S,min
S,k
S,k+N
при этом если траектория (ϕ) магнитного потока статора в k-й момент отсчета ниже заданного нижнего предела (y) диапазона значений, то расчет отнесенного к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v, …, v) нарушения крутящего момента в момент k отсчета до момента k+N отсчета осуществляют по следующей формуле:
T,k
T,k+N
причем ϕ, …, ϕ - значения траектории (ϕ) магнитного потока статора в момент k отсчета до момента k+N отсчета.
S,max
S,max
S,min
S,k
S,k+N
15. Способ по п.13, отличающийся тем, что если траектория (ϕ) магнитного потока статора в k-й момент отсчета превышает заданный верхний предел (y) диапазона значений, то расчет отнесенного к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v, …, v) нарушения крутящего момента в момент k отсчета до момента k+N отсчета осуществляют по следующей формуле:
S,min
S,max
S,min
S,k
S,k+N
при этом если траектория (ϕ) магнитного потока статора в k-й момент отсчета ниже заданного нижнего предела (y) диапазона значений, то расчет отнесенного к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v, …, v) нарушения крутящего момента в момент k отсчета до момента k+N отсчета осуществляют по следующей формуле:
T,k
T,k+N
причем ϕ, …, ϕ - значения траектории (ϕ) магнитного потока статора в момент k отсчета до момента k+N отсчета.
NP
NP,max
NP,max
NP,min
NP,k
NP,k+N
16. Способ по п.12, отличающийся тем, что если m-2 траектории (U) потенциалов в k-й момент отсчета превышают заданный верхний предел (y) диапазона значений, то расчет отнесенного к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v, …, V) нарушения потенциалов в момент k отсчета до момента k+N отсчета осуществляют по следующей формуле:
NP
NP,min
NP,max
NP,min
NP,k
NP,k+N
при этом если m-2 траектории (U) потенциалов в k-й момент отсчета ниже заданного нижнего предела (y) диапазона значений, то расчет отнесенного к верхнему (y) и нижнему (y) пределам диапазона значений значения (v, …, v) нарушения потенциалов в момент k отсчета до момента k+N отсчета осуществляют по следующей формуле:
T,k
T,k+N
NP
причем U, …, U - значения траекторий (U) потенциалов в момент k отсчета до момента k+N отсчета.