Революція в електромобільній інженерії: новий контролер для безщіткових двигунів

Дослідники з Університету Мосул (Ірак) здійснили прорив у галузі електротехніки, розробивши унікальний метод керування безщітковими електродвигунами постійного струму (BLDC), який може кардинально змінити підходи до проєктування електричних транспортних засобів.

Безщітковий двигун постійного струму є одним з найперспективніших типів електродвигунів у сучасній промисловості, особливо в секторі електромобілів. На відміну від традиційних щіткових двигунів, BLDC-двигуни мають низку принципових переваг: вони працюють тихіше, мають менші розміри та вагу, характеризуються збільшеним терміном служби та мінімальними витратами на обслуговування.

Основна інновація дослідників полягає у впровадженні так званого контролера режиму ковзання дробового порядку (Fractional Order Sliding Mode Controller — FOSMC), який долає традиційні обмеження систем керування електродвигунами. Класичні контролери часто страждають від проблеми «вібрації» (chattering), що негативно впливає на стабільність роботи двигуна.

Науковці використали генетичний алгоритм (GA) для оптимізації параметрів контролера. Генетичний алгоритм — це еволюційний метод оптимізації, який імітує природний відбір: найкращі рішення «виживають» і передають свої характеристики наступним поколінням. У контексті керування двигуном це означає постійне вдосконалення алгоритму управління.

Експериментальні дослідження показали вражаючі результати. Новий контролер FOSMC демонструє значно кращі показники порівняно з традиційними системами керування. Зокрема, при різних швидкісних режимах (500, 1000 та 1500 обертів на хвилину) було зафіксовано:

1. Менша похибка відстеження швидкості
2. Практично повна відсутність перевищення швидкості
3. Прискорене гальмування
4. Зменшене енергоспоживання під час запуску двигуна
5. Підвищена ефективність рекуперації енергії

Особливо важливим є те, що запропонований метод дозволяє значно покращити процеси регенеративного гальмування. У режимі гальмування новий контролер забезпечує повернення до батареї більшої кількості електричної енергії порівняно з традиційними системами.

Практичне значення розробки важко переоцінити. Такі контролери можуть бути впроваджені не лише в електромобілі, але й у широкому спектрі промислового обладнання: від роботизованих систем до побутової техніки.

Дослідження проводилися колективом науковців під керівництвом I.I. Алнаіба, А.Н. Алсаммака та К.К. Мохаммеда з Електротехнічного факультету Інженерного коледжу Університету Мосул в Іраку. Робота опублікована в авторитетному науковому виданні «Electrical Engineering & Electromechanics».