Prosty algorytm lokalizacji uszkodzeń tranzystorów falownika napięcia w napędzie z silnikiem indukcyjnym

• Autorzy: Sobański P. , Orłowska-Kowalska T.

Warianty tytułu

EN

Simple transistors fault localization algorithm for voltage inverter-fed induction motor drive

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano prostą metodę diagnostyki awarii falownika napięcia w napędzie z silnikiem indukcyjnym. Zgodnie z zaproponowanym algorytmem jest realizowana identyfikacja zdarzeń polegających na utracie zdolności do przewodzenia prądu przez jeden bądź dwa tranzystory dowolnej fazy falownika. Przedstawione rozwiązanie charakteryzuje się niewielką złożonością obliczeniową, krótkim czasem detekcji awarii oraz brakiem skłonności do tzw. fałszywych alarmów w trakcie prawidłowej pracy napędu. Zaproponowany schemat ideowy systemu diagnostycznego pozwala na aplikację algorytmu diagnostyki uszkodzeń tranzystorów przy użyciu prostych układów cyfrowych. W celu potwierdzenia skuteczności działania metody przeprowadzono kompleksowe badania eksperymentalne, których wybrane wyniki przedstawiono w niniejszym artykule.

EN

In the paper, a simple diagnostic method dedicated to transistor faults of voltage inverter-fed AC induction motor drives has been presented. According to the proposed algorithm, single-switch open-circuit faults as well as open-circuit faults of both transistors in a one phase of the inverter have been investigated. The presented technique has low computational requirements, is characterized by a short fault diagnostic time and a full reliability against false alarms during healthy operation mode of the drive. A proposed scheme of the faults diagnostic system allows to apply the transistors open-circuit faults diagnostic algorithm by using simple digital modules. In order to prove an effectiveness of the method, detailed experimental research, which chosen results have been presented in this article, has been carried out.

Słowa kluczowe

PL

napęd elektryczny; silnik indukcyjny; falownik napięcia; uszkodzenia tranzystorów; diagnozowanie awarii

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 70, nr 34
• Strony: 76--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sobański P.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, ul. Smoluchowskiego 19, 50-372 Wrocław

autor

Orłowska-Kowalska T.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, ul. Smoluchowskiego 19, 50-372 Wrocław

Bibliografia

• [1] ALAVI M., WANG D., LUO M., Short-Circuit Fault Diagnosis for Three-Phase Inverters Based on Voltage-Space Patterns, IEEE Trans. on Industrial Electronics, 2014, Vol. 61, No. 10, 5558–5569.
• [2] ESTIMA J.O., CARDOSO A.J.M., Fast fault detection, isolation and reconfiguration in fault-tolerant permanent magnet synchronous motor drives, Energy Convers. Congr. and Expos., 2012, 3617–3624.
• [3] ESTIMA J.O., FREIRE N.M.A., CARDOSO A.J.M., Recent advances in fault diagnosis by Park’s vector approach, IEEE Workshop on Electr. Mach. Des. Control and Diagn., 2013, 279–288.
• [4] FREIRE N.M.A., ESTIMA J.O., CARDOSO A.J.M., A voltage-based approach for open-circuit fault diagnosis in voltage-fed SVM motor drives without extra hardware, XX Int. Conf. Electrical Machines, 2012, 2378–2383.
• [5] ORŁOWSKA-KOWALSKA T., SOBAŃSKI P., Simple sensorless diagnosis method for open switch faults in SVM-VSI-fed induction motor drive, 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2013, 8210–8215.
• [6] SLESZYNSKI W., NIEZNANSKI J., CICHOWSKI A., Open-Transistor Fault Diagnostics in Voltage-Source Inverters by Analyzing the Load Currents, IEEE IEEE Trans. on Ind. Appl., 2009, Vol. 56, No. 11, 4681–4688.
• [7] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA T., Wpływ uszkodzenia tranzystora IGBT falownika napięcia na przebiegi zmiennych stanu silnika indukcyjnego ze sterowaniem wektorowym, Przegląd Elektrotechniczny, 2013, vol. 89, nr 2b, 162–165.
• [8] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA T., Metoda diagnostyki uszkodzenia typu przerwa łącznika IGBT falownika napięcia w układzie wektorowego sterowania silnikiem indukcyjnym, Przegląd Elektrotechniczny, 2013, vol. 89, nr 6, 159–163.
• [9] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA T., Diagnostyka awarii falownika napięcia w bezczujnikowym napędzie indukcyjnym z estymatorem prędkości typu MRASCC, XI Konferencja Naukowa. Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym SENE, 2013.
• [10] SOBAŃSKI P., Szybka metoda diagnostyki uszkodzenia falownika napięcia w układzie bezpośredniego sterowania polowo zorientowanego, XI Konferencja Naukowa. Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym SENE, 2013.
• [11] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA T., Analiza i diagnostyka uszkodzeń tranzystorów w przekształtniku sieciowym AC/DC, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Nr 69, Seria: Studia i Materiały, Nr 33, 2013, 70–81.
• [12] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA T., Przegląd dwupoziomowych falowników napięcia odpornych na uszkodzenia tranzystorów IGBT., Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Nr 69, Seria: Studia i Materiały, Nr 33, 2013, 54–69.
• [13] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA, Low-cost fault-tolerant control scheme for SVM two level voltage-inverter-fed induction motor drive, Proc. of the 11th International Conference on Modeling and Simulation of Electric Machines, Converters and Systems, 2014, 561–566.
• [14] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA, Analysis of space vector modulation technique in inverter-fed fault-tolerant induction motor drive, 16th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition, 2014, 1216–1221.
• [15] ZHANG W., HU D., ENJETI P.N., LI H., HAWKE J.T., KRISHNAMOORTHY H.S., Survey on Fault-Tolerant Techniques for Power Electronic Converters, IEEE Trans. on Pow. Electron., 2014, Vol. 29, No. 12, 6319–6331.