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Revista Eletrônica de Potência (Brazilian Journal of Power Electronics)

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Issue: Volume 24 - number 3
Publishing Date: setembro 2019
Editor-in-Chief: Marcello Mezaroba
Editor Affiliation: Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC
MÉTODO ANALÍTICO EFICIENTE PARA O CÁLCULO DAS INDUTÂNCIAS EM MÁQUINAS DE RELUTÂNCIA VARIÁVEL COM NÚCLEO DO TIPO C
Leonardo Ponte Ferreira Gomes, Vanessa Siqueira de Castro Teixeira, Adson Bezerra Moreira, Tárcio André dos Santos Barros, Ernesto Ruppert Filho
277-286
http://dx.doi.org/10.18618/REP.2019.3.0005
Portuguese Data

Palavras Chaves: Fluxo Axial, Indutância, Máquina de relutância variável, Método Analítico

Resumo

As máquinas de relutâncias variável (MRVs) são consideradas, na literatura científica, as que possuem maior simplicidade de construção e baixo custo de manutenção e reparo quando comparadas com as máquinas elétricas tradicionais. No entanto, a MRV trabalha sob condição de alta saturação, o que dificulta a determinação de um modelo matemático que represente com precisão o seu sistema físico. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta de modelo analítico que seja eficiente no cálculo das indutâncias das máquinas de relutância variável de fluxo axial com núcleo do tipo C (MRV-C), proporcionando uma resposta rápida e fidedigna. O método analítico proposto baseia-se no circuito magnético equivalente obtido a partir das dimensões da máquina elétrica. Como principal contribuição desse trabalho destaca-se a utilização de uma metodologia simples e que não utiliza iterações computacionais durante o cálculo das densidades de fluxo magnético. Os resultados experimentais e de simulação indicam que o método proposto foi adequado e satisfatório no cálculo das indutâncias em MRVs-C.

English Data

Title: EFFICIENT ANALYTICAL METHOD FOR THE INDUCTANCE CALCULATION OF THE C-CORE SWITCHED RELUCTANCE MACHINE

Keywords: Analytical Method, Axial Flux, Inductance, switched reluctance machine

Abstract

Switched reluctance machines are considered the simplest electrical machines in terms of their construction, low maintenance cost and high-power density compared to the traditional electrical machines. However, the MRV works under conditions of high saturation, which make difficult to determine a model that well represents its physical system. This paper aims to present a proposal of efficient analytical method for the calculation of the inductances in Axial Switched Reluctance Machines with C core (C-SRM), providing a rapid and accurate response. The proposal analytical method is based on the equivalent magnetic circuit obtained from the dimensions of the machine. As its main contribution to this research, highlight that it is a simple methodology and does not use the computational iterations during the calculation of magnetic flux densities. From the experimental and simulated results, it is concluded that the methodology proposed is suitable to calculate the inductance of the C-SRMs.

References

[1] S. Méndez, A. Martínez, W. Millán, C. E. Montaño e F. Pérez-Cebolla, “Design, Characterization, and Validation of a 1-kW AC Self-Excited Switched Reluctance Generator,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, nº 2, pp. 846-855, Fevereiro. 2014. (DOI: 10.1109/TIE.2013.2254098)

[2] T. A. S. Barros, P. J. S. Neto, P. S. N. Filho, A. B. Moreira, and E. Rup-pert, “Approach for performance optimization of switched reluctancegenerator in variable-speed wind generation system”, Renewable Energy, vol. 97, pp. 114–128, Novembro 2016. (DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.05.064)

[3] R. Madhavan e B. G. Fernandes, “A novel axial flux segmented SRMfor electric vehicle application,” in Proc. of IEEE 2010 International Conference on Electric Machines, pp. 1-6, Roma, Setembro 2010. (DOI: 10.1109/ICELMACH.2010.5608140)

[4] Z. Zhou, X. Sun, L. Chen, Z. Yang, S. Han, K. Li, J. Zhu, e Y. Guo. “A segmented rotor type switched reluctance machine for BSGs of hybrid electric vehicles: Concept, design and analysis”, in Proc. of 20th International Conference on Electrical Machines and Systems, pp. 1-4, Sydney, Agosto 2017.
(DOI: 10.1109/ICEMS.2017.8056169)

[5] Zhou Guangxu; Ren Lanjie e Ahn Jinwoo, “A new structure single phase switched reluctance motor for household appliances”, in Proc. of 2010 International Conference on Electrical Machines and Systems, Incheon, South Korea, pp. 1-3, Outubro 2010.

[6] V. S. C. Teixeira, Gerador de Relutância Variável com Núcleo do Tipo C: Aspectos Construtivos e Operacionais, Tese de Doutorado, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2018. (DOI: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/331485)

[7] S. Song and W. Liu, “A Comparative Study on Modeling Methods for Switched Reluctance Machines”, Computer and Information Science, vol. 3, nº 2, pp. 205-210, Maio 2010. (DOI:10.5539/cis.v3n2p205)

[8] J. Corda e J. M. Stephenson, “Analytical Estimation of the Minimum and Maximum Inductances of a Double-salient Motor”, in Proc. Int. Conf. Stepping Motors Syst. Leeds, England, pp. 50-59, Setembro 1979.

[9] R. Krishnan, Switched Reluctance Motor Drives, CRC Press LLC: Boca Raton, Florida, 2001.

[10] P. Rafadjus, I. Zrak e V. Hrabovcová, “Analysis of the Switched Reluctance Motor (SRM) Parameters”, Journal of Electrical Engineering, vol. 55, nº 7-8, pp. 195-200, Janeiro 2004.

[11] R. Jayapragash e C. Chellamuthu, “Development of Analytical Models for Switched Reluctance Machine and their Validation”, Journal Electrical Engineering Technology, vol. 10, pp. 30-40, Maio, 2015. (DOI: 10.5370/JEET.2015.10.3.990)

[12] Z. Zhihui e L. Yuren, “Numerical and Analytical Modeling of a Switched Reluctance Machines”, Journal of Computers, vol 7, nº 12, Dezembro 2012. (DOI: 10.4304/jcp.7.12.3036-3043)

[13] Wen Ding, Yanfang Hu, Qiji Ze, Xing Liu e Yunpeng Liu, “A novel modular E-Core stators and segmental rotors switched reluctance machine for electric vehicles”, in Proc. of The ninth International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), Monte Carlo, Monaco, pp. 1-8, Março 2014. (DOI:10.1109/EVER.2014.6844124)

[14] D Wen Ding, Zhonggang Yin, Ling Liu, Jianyong Loua; Yanfang Hu e Yunpeng Liu, ‘Magnetic circuit model and finite-element analysis of a modular switched reluctance machine with E-core stators and multi-layer common rotors’, IET Electric Power Applications, vol 8, no 8, pp. 296–309, Setembro 2014. (DOI:10.1049/iet-epa.2013.0366)

[15] A. Labak, e N.C. Kar, “Designing and prototyping a novel-five-phase pancake-shaped axial flux SRM for electric vehicle application through dynamic FEA incorporating flux-tube modeling”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 49, no 3, pp. 1276-1288, Março 2013. (DOI:10.1109/TIA.2013.2252871)

[16] I. Egana, I. R. Argandoña e J. Madariaga, “Analytical Electromagnetic Model of Modular Axial-flux Switched-reluctance Machine”, in Proc. of Eleventh International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), Monte Carlo, Monaco, pp. 1-8, Abril 2016.(DOI: 10.1109/EVER.2016.7476348)

[17] P. Lobato, J. Martins e A. J. Pires, “A Design Criteria for Torque Ripple Reduction in Switched Reluctance Generators,” in Proc. of the International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, Malaga, Spain, Maio 2011.(DOI: 10.1109/PowerEng.2011.6036419)

[18] V. S. C. Teixeira, E. Ruppert, T. A. d. S. Barros e A. B. Moreira, “Design, optimization and analysis of the axial C-core Switched Reluctance Generator for wind power application,” in Proc. Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), Palermo, 2015. (DOI:10.1109/ICRERA.2015.7418528)

[19] A. G. Falcone, Eletromecânica, Edgard Blucher, São Paulo, 1979.

[20] V. S. C. Teixeira, T. A. d. S. Barros, A. B. Moreira e E. Ruppert, “Geradores de Relutância Axial com Núcleo do Tipo C: Projeto e Acionamento”, Eletrônica de Potência, vol. 22, nº 3, pp. 225-236, Setembro 2017. (DOI:http://dx.doi.org/10.18618/REP.2017.3.2678)

[21] Aperam, “Aços Elétricos de Grão Orientado de Grão Não-Orientado”, 2012, [Online]. Disponível: https://brasil.aperam.com/wp-content/uploads/2015/08/ A%C3%A7os-El%C3%A9tricos-GO-e-GNO-1.pdf

[22] Science and technology innovations service platform, “Tecnologia de Aços Elétricos”, 2007, [Online]. Disponível: http://xysti.com.cn.13430.m8849.cn/steel/ xz/steel/%B5%E7%B9%A4%B8%D6%BC%BC%CA%F5%BD%B2%D7%F9%A3%A8%D2%BB%A3%A9.pdf

[23] W. P. Silva e C. P. Silva, “LAB Fit Curve Fitting Software”, 1999-2018. [Online]. Disponível: http://www.labfit.net/.

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