Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1. Получены верифицированные модели многофазных вентильно-индукторных электродвигателей независимого возбуждения. 2. Разработан метод пространственно-векторного регулирования тока электродвигателей с расщеплёнными обмотками, позволяющий увеличить на 15% момент электродвигателя при том же ограничении по току инвертора. Подготовлена публикация «Increasing Output Torque by Means of Space Vector Current Regulation in an Open-End Winding AC Electrical Machine», которая была подана на конференцию 22nd European Conference on Power Electronics and Applications. 3. Разработан метод формирования тока электродвигателей с расщеплёнными обмотками, обеспечивающий постоянство омических потерь в фазах для уменьшения девиации температуры силовых модулей на 90% с целью увеличения срока службы за счёт снижения эффекта термоциклирования. Подготовлена публикация «Constant Ohmic Losses Control of an Open-End Winding AC Electrical Machine for Improved Thermocycling of Power Converters», которая подана на конференцию Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM) 2020. 4. Разработаны методы регулирования токов в магнитосвязанных фазных обмотках с учетом аварийных режимов работы двигателя и инвертора, формирующие инжекцию статорных напряжений для самосенсорной идентификации положения ротора. Публикация «Self-sensing Control of a Synchronous Homopolar Traction Motor Using a Field Current Response Observer» подготовлена и находится на рецензировании в журнале первой квартили. 5. 20 сентября 2019 года основной исполнитель гранта Дмитрий Михайлович Шпак защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.09.03 — «Электротехнические комплексы и системы» по теме «Разработка и исследование системы управления высокоскоростных шпинделей станков на базе асинхронных и синхронных электродвигателей», в которой были отражены результаты исследования по данному проекту. 05 декабря 2019 года приказом ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» выдан диплом кандидата наук. 6. Научные результаты описаны в публикациях 2019 года по теме исследования. В рамках проекта в отчётном году было опубликовано 5 статей: 1 статья в журнале первой квартили, 4 статьи на международных конференциях, индексируемых в Scopus и Web of Science. Статья А.С. Анучин, А.Н. Дианов, Ф. Бриз (Alecksey Anuchin, Anton Dianov, Fernando Briz) Synchronous Constant Elapsed Time Speed Estimation Using Incremental Encoders IEEE (2019 г.) была написана совместно с ведущим учёным в области электропривода Фернандо Бризом в рамках работ над проектом 3 года назад и рассматривала алгоритм измерения скорости, реализованный для верификации алгоритмов самосенсорного управления. Процесс рецензирования и принятия статьи занял 2,5 года, после чего она была опубликована в журнале первой квартили IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. Статья А.С. Анучин, Д.И. Алямкин, М.М. Лашкевич, В.С. Подзорова, Л. Арниовуори, Р. Кеннел (Alecksey Anuchin, Dmitry Aliamkin, Maxim Lashkevich, Valentina Podzorova, Lassi Aarniovuori, Ralph Kennel) Model Predictive Control with Reduced Integration Step Size for Continuous Control of an IPM Motor IEEE (2019 г.) написана совместно в ведущим учёным в области управления с прогнозированием Ральфом Кеннелом и рассматривает принципиально новый подход к построению систем управления с прогнозированием и затрагивает вопросы, которые планируется подробно исследовать в рамках работ по проекту в следующем году. Статья А.С. Анучин, М.М. Лашкевич, Д.И. Алямкин, М.А. Гуляева (Alecksey Anuchin, Maxim Lashkevich, Dmitry Aliamkin, Maria Gulyaeva) Self-sensing Control of a Synchronous Homopolar Machine Using Field Current Response from Phase-shifted PWM IEEE (2019 г.) рассматривает способ измерения положения ротора вентильно-индукторного электродвигателя независимого возбуждения с помощью инжекции модифицированным ШИМ со сдвигом опорных сигналов. Статья М.А. Гуляева, А.С. Анучин, Д.И. Алямкин, М.М. Лашкевич (Maria Gulyaeva, Alecksey Anuchin, Dmitry Aliamkin, Maxim Lashkevich) Rotor Position Estimation Using Field Current Response to Phase-shifted PWM for Synchronous Homopolar Motor IEEE (2019 г.) рассматривает подход к увеличению точности метода, предложенного в предыдущей статье, за счёт переменного сдвига опорных сигналов ШИМ. Статья Ю.К. Каземирова, В.С. Подзорова, А.С. Анучин, Д.И. Алямкин, К. Датлингер, М. Хирц (Yulia Kazemirova, Valentina Podzorova, Alecksey Anuchin, Dmitry Aliamkin, Christoph Datlinger, Mario Hirz) Speed Estimation Applying Sinc-filter to a Period-based Method for Incremental Position Encoder IEEE (2019 г.) написана совместно с учёными из Технического университета Граца (Австрия) и развивает метод измерения скорости, применяемый при проверки точности самосенсорных методов. Кроме того, в отчётном году Анучин А.С. выступил с приглашёнными докладами на международных конференции и семинаре в Турции и Германии за счёт принимающей стороны, где подробно осветил результаты, достигнутые в рамках выполнения данного проекта: - приглашенный доклад на конференции 1st Global Power, Energy and Communication Conference (IEEE GPECOM 2019) в Турции по теме: Encoderless Control of Traction Electric Drives: problems, solutions, and new opportunities (45 минут). - приглашенный доклад на научном семинаре International Scientific Workshop "Advanced Control of Power System and Drives", Mittelhessen University of Applied Sciences в гор. Фридберг, Германии по теме: Encoderless control of traction electric drives: problems, solutions, and new opportunities (60 минут).

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
1. Метод восстановления положения, основанный на анализе ошибки отработки задания тока был разработан для систем управления с прогнозированием для вентильно-индукторного двигателя. Он оказался применим как для систем управления с прогнозированием с непрерывным управляющим воздействием, так и для систем с конечным набором управляющих воздействий. Метод заключается в анализе ошибки формирования тока в фазах электродвигателя, которая определяется ошибкой в определении углового положения. Данная ошибка используется для автоматической подстройки оценки скорости вращения и углового положения ротора. Так как возникновение ошибки не связано с принципом управления, то метод применим как для управления с прогнозированием с непрерывным управляющим воздействием, так и для конечного набора управляющих воздействий. Метод описан в статье "Encoderless Rotor Position Estimation of a Switched Reluctance Drive Operated under Model Predictive Control", которая была опубликована в рамках международной конференции 2020 IEEE 61st International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). 2. Метод пространственно-векторного регулирования токов был разработан для электроприводов, использующих электродвигатели с расщеплёнными обмотками. Он позволил, используя ток нулевой последовательности, на 15% увеличить выходной момент на валу электродвигателя при одинаковом ограничении выходного тока инвертора, его модифицированный вариант позволяет обеспечить термостабилизацию силовых полупроводниковых приборов независимо от скорости вращения и реализуемого двигателем момента, что позволяет увеличить срок службы силовых полупроводниковых приборов за счёт снижения перепада температур в процессе эксплуатации. 3. Метод упрощенного моделирования вентильно-индукторных электродвигателей независимого возбуждения на основе двумерного представления магнитной геометрии машины с трехмерным распределением потока, который позволяет выполнять задачи оптимизации магнитной геометрии. Метод описан в статье "Traction Synchronous Homopolar Motor: Simplified Computation Technique and Experimental Validation", опубликованной в журнале Q1 IEEE Access. Полученный результат существенно расширяет теорию проектирования и математического моделирования данных типов электрических машин. 4. Научные публикации по результатам исследований. В рамках проекта в отчётном году было опубликовано 7 статей: 1 статья в журнале первого квартиля, 1 статья в журнале второго квартиля, 5 статей на международных конференциях, индексируемых в Scopus и Web of Science. План публикаций был скорректирован относительно заявленного из-за переноса и отмены части запланированных конференций в связи развитием эпидемиологической ситуации. Все заявленные показатели были выполнены. Статья А. Дианов, А.С. Анучин (Anton Dianov, Alecksey Anuchin) "Adaptive Maximum Torque per Ampere Control of Sensorless Permanent Magnet Motor Drives" опубликована в журнале ENERGIES, входящего во второй квартиль по SJR (https://www.mdpi.com/1996-1073/13/19/5071/pdf). В ней рассмотрены вопросы оптимизации алгоритма управления без датчика положения ротора с сохранением максимального КПД электродвигателя на всём механическом обороте при существенно пульсирующей нагрузке. Статья Анучин А.С., Подзорова В.С., Хирц М., Датлингер К., Аарниовуори Л., Попова В.А., Демидова Г.Л., Хоа Ч. (Alecksey Anuchin, Valentina Podzorova, Mario Hirz, Christoph Datlinger, Lassi Aarniovuori, Viktoriya Popova, Galina Demidova, Chen Hao) "Model Predictive Control with Reduced Integration Step Size of a Switched Reluctance Drive" была представлена на конференции 2020 XI International Conference on Electrical Power Drive Systems, проходившей в Санкт-Петербурге. В ней решена проблема формирования непрерывного управляющего воздействия в системе управления с прогнозированием за счёт снижения шага интегрирования и усреднения управляющих команд. В статье Анучин А.С., Шпак Д.М., Котельникова А.К., Дмитриев А.А., Богданов А.Н., Демидова Г.Л. (Alecksey Anuchin, Dmitry Shpak, Anastasia Kotelnikova, Alexey Dmitriev, Andrei Bogdanov, Galina Demidova) "Encoderless Rotor Position Estimation of a Switched Reluctance Drive Operated under Model Predictive Control", представленной на конференции 2020 IEEE 61st International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University, для системы управления, разработанной в рамках предыдущей статьи, предложен наблюдатель положения и скорости электродвигателя, построенный на анализе ошибки регулирования тока. В статье Анучин А.С., Шпак Д.М., Ахмед М.Р., Столяров Е.О., Сурнин Д.К., Ачедо Х.П. (Alecksey Anuchin; Dmitry Shpak; Md Rishad Ahmed; Evgeniy Stolyarov; Dimid Surnin; Jaime Pando Acedo) "Nested Loop Control of a Buck Converter under Variable Input Voltage and Load Conditions", представленной на конференции 2020 55th International Universities Power Engineering Conference в Турине, Италия, рассмотрен вопрос построения системы управления для электроприводов с регулируемым напряжением на инверторе. В статье Каземирова Ю.К., Анучин А.С., Ковязин А.В., Лашкевич М.М., Алямкин Д.И., Гришин С.Э. (Yulia Kazemirova; Alecksey Anuchin; Alexey Kovyazin; Maxim Lashkevich; Dmitry Aliamkin; Sevastyan Grishin) "PWM Strategy for Equal Distribution of Losses Between Low-Voltage Cells in an MV Frequency Converter", представленной на конференции 2020 55th International Universities Power Engineering Conference в Турине, Италия, решен вопрос формирования ШИМ в высоковольтных преобразователях частоты с равномерным распределением потерь в низковольтных ячейках. В статье Столяров Е.О., Анучин А.С., Лашкевич М.М., Алямкин Д.И., Гришин С.Э., Жарков А.А. (Evgeniy Stolyarov; Alecksey Anuchin; Maxim Lashkevich; Dmitry Aliamkin; Sevastyan Grishin; Alexandr Zharkov) "Using a Control Law Accelerator for Current Loop Performance Enhancement", представленной на конференции, 2020 27th International Workshop on Electric Drives: MPEI Department of Electric Drives 90th Anniversary в Москве, произведена оптимизация контуров регулирования для высвобождения процессорного времени под работу наблюдателей положения и скорости и повышения быстродействия электроприводов за счёт снижения времени отклика в замкнутых системах регулирования. В статье Дмитриевский В.А., Прахт В.А., Анучин А.С., Казакбаев В.М. (Vladimir Dmitrievskii, Vladimir Prakht, Alecksey Anuchin, Vadim Kazakbaev) Traction Synchronous Homopolar Motor: Simplified Computation Technique and Experimental Validation, опубликованной в журнале первого квартиля IEEE Access (https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9217436), разработан метод приведения вентильно-индукторного двигателя независимого возбуждения от трехмерного представления магнитной системы к её двумерному эквиваленту, что позволяет выполнять задачу оптимизации магнитной геометрии. Кроме того, в отчётном году руководитель проекта Анучин А.С. выступил с пленарными докладами на международных конференциях, где подробно осветил результаты, достигнутые в рамках выполнения данного проекта: - пленарный доклад на конференции 27th International Workshop on Electric Drives: MPEI Department of Electric Drives 90th Anniversary на тему "Traction Electric Drives: Problems, Solutions, and New Opportunities" в Москве, - пленарный доклад в рамках докторской школы Таллиннского технического университета (19th International Symposium “TOPICAL PROBLEMS IN THE FIELD OF ELECTRICAL AND POWER ENGINEERING” and “Doctoral School of Energy and Geotechnology III”) на тему "Model Predictive Control with Reduced Integration Step Size of a Switched Reluctance Drive".