Computer analysis of saturated cage induction machine using Sim-Power-Systems of Simulink

• Autorzy: Drozdowski P. , Duda A.

Warianty tytułu

PL

Analiza komputerowa nasyconej maszyny indukcyjnej klatkowej za pomocą Sim-Power-System pakietu Simulink

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the computer model of the cage induction machine taking into account magnetic non-linearity is presented. The model contains the mathematical model of the induction machine recorded as an S-function and the connecting blocs attaching the model from one side to the three-phase terminals of the supply system model and from the other to the system of mechanical model. Hence, Sim-Power-Systems and Sim-Mechanics libraries can be used. Such a methodology allows for various drives modelling where the induction machine operates as a motor or a generator and cooperates with power electronics system. Using wide range of SIMULINK possibilities the various control techniques can be applied. Using this methodology the own mathematical models of other electrical machines together with the SIMULINK library models can be used.

PL

Przedstawiono model komputerowy klatkowej maszyny indukcyjnej uwzględniający nieliniowość magnetyczną. Maszyna indukcyjna jest modelowana za pomocą bloku tzw. S-funkcji dołączonego, z jednej strony, do trójfazowego zasilania przez blok sterowanych źródeł napięcia i prądu, a z drugiej ‒ do modelu układu mechanicznego. Umożliwia to wykorzystanie biblioteki modeli z grupy Sim-Power-Systems i grupy Sim-Mechanics. Takie podejście umożliwia modelowanie pracy maszyny indukcyjnej współpracującej z układami energoelektrycznymi jako silnika i pradnicy. Stwarza to możliwości szerokiego wykorzystania potencjału Simulinka, w szczególności różnych technik sterowania układami. Zastosowana metodologia pozwala tworzyć własne modele innych maszyn elektrycznych opisanych tradycyjnie blokiem równań różniczkowych i wykorzystanie bogatej biblioteki Simulinka.

Słowa kluczowe

EN

induction machine modelling; magnetic saturation; MATLAB-SIMULINK; Sim-Power-Systems

PL

modelowanie maszyny indukcyjnej; nasycenie magnetyczne; MATLAB/Simulink; Sim-Power-Systems

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 109, z. 1-E
• Strony: 33--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., wz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Drozdowski P.

• Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

autor

Duda A.

• Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Vas P., Generalised Analysis of Saturated AC Machines, Archiv fuer Elektrotech. 64, 1981, 57-62.
• [2] Kovacs K.P., Transient performance of an induction machine with variable saturation, Proc. ICEM’82, Part 1. Budapest (Hungary), 1982, 84-86.
• [3] Melkebeek J.A.A., Magnetising-field saturation and dynamic behaviour of induction machines (part 1, 2), IEE Proc., vol. 130, Pt.B, No 1, 1983, 1-17.
• [4] Vas P., Hallenius K.E., Brown J.E., Cross-saturation of smooth air-gap electrical machines, IEEE Trans. on Energy Conv. EC-1,1986, 103-112.
• [5] Anvari H.A., Faucher J., Trennoy B., On the cross-coupling saturation effect and its computation by the finite difference solution, Proc. of ICEM’86, München 1986, 451-454.
• [6] Boldea I., Nasar S.A., Upon unitary treatment of magnetic saturation in orthogonal axis models of electrical machinery, Proc. of ICEM’86, München 1986, 172-175.
• [7] Jack A.G., Vas P., Brown J.E., A finite element study of the phenomenon of cross-magnetization, Proc. of ICEM’86, München 1986, 462-465.
• [8] Warzecha A., Monoharmonic model of asynchronous machine with non-linear main magnetic circuit (in Polish),. Kwartalnik AGH, Elektrotechnika, t. 5, z. 4, Kraków 1986, 375-388.
• [9] Moreira J.C., Lipo T.A., Direct field orientation control using the third harmonic component of the stator voltage, Proc. of ICEM’90, Cambridge 1990, 1237-1242.
• [10] Sobczyk T.J., Sobczyk K.M., On modelling of electromechanical energy converters with nonlinear magnetic circuit, Proc. of ICEM’90, Cambridge 1990, 1012-1015.
• [11] Drozdowski P., Saturation and space harmonics effects in induction motors, Proc. of XII Symp. on Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits, Poznań 1991, 231-236.
• [12] Covic G.A, Boys J.T., Operating restrictions for third harmonic control of flux in induction machines, IEE Proc.-B, Vol. 139, No. 6 1992, 485-495.
• [13] Moreira J.C., Lipo T.A., Modelling of Saturated ac Machines Including Air Gap Flux Harmonic Components, IEEE Trans. on Ind. Appl., Vol. 28, No. 2, 1992, 343-349.
• [14] Sobczyk T.J., Drozdowski P., Inductances of electrical machine winding with a nonuniform air-gap, Archiv fuer Elektrotech. 76, 1993, 313-218.
• [15] Drozdowski P., An equivalent permeance of the air-gap of induction motor in case of saturation, Seminar on Fundamentals of Electrotechnics and Ciruit Theory SPETO’94, 25-28.05.94 Gliwice 1994.
• [16] Drozdowski P., Saturation and space harmonics in a star and delta connected squirrel-cage induction motor, Int. Conf. on Electr. Machines ICEM’94, vol. 3, Paris 1994, 93-98.
• [17] Sobczyk T.J., An energy – based approach to modelling the magnetic non-linearity in ac machines, ICEM’96, vol. 3, Vigo 1996, 68-73.
• [18] Dems M., Computer simulation of electromechanical waveforms in cage induction motors (in Polish), Sc. Bull. of Łodz Tech. Univ. no 754, Monograph 229, Łódź 1996.
• [19] Sobczyk T.J., Mathematical model of induction machines accounting for saturation due to the first and the third harmonics, ICEM’98, vol. 3, Istambul 1998, 1504-1509.
• [20] Sobczyk T.J., Energy-based approach to modelling magnetic non-linearity in AC machines. Part II – General equations of ac machines accounting for saturation due to the main MMF harmonic, Arch. of Electr. Eng., PWN, vol. 48, Bull. 3, Warszawa 1999, 279-294.
• [21] Drozdowski P., Synthesis elements of polyphase windings for cage induction motors, Archives of Electrical Engineering, vol. XLVIII, No 1–2/1999, 63-68.
• [22] Ronkowski M., Induction machine simulation using PSPICE, Sc. Bull. 583, Elektryka 86, Gdańsk 2000, 179-190.
• [23] Krzemiński Z., Digital control of asynchronous machines, PAN, seria Postępy Napędu Elektrycznego, Wyd. Pol. Gdańskiej, Gdańsk 2000.
• [24] Sobczyk T.J., Methodical aspects of mathematical modeling of induction machines (in Polish), WNT, Warszawa 2004.
• [25] Kudła J., Mathematical models of alternating current electrical machines taking into account magnetic saturation of cores (in Polish), Monografia, Zesz. Nauk. PŚ 1683, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2005.
• [26] Drozdowski P., Kapusta P., Modelling of induction machines with a non-linear magnetic core in SPICE (in Polish), Przegląd Elektrotechniczny nr 10/2007, 19-22.
• [27] Warzecha A., Multidimensional magnetising characteristics in circuital models of electrical machines (in Polish), Monografia 381, seria Inżynieria Elektryczna i Komputerowa, Wyd. PK, Kraków 2010.
• [28] Orlowska-Kowalska T., Dybkowski M., Stator-Current-Based MRAS Estimator for a Wide Range Speed-Sensorless Induction-Motor Drive, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 4, 2010, 1296-1308.
• [29] Drozdowski P., Duda A., MATLAB-SIMULINK modelling of induction machine incorporating magnetic saturation, Sc. Papers of the Institute of Electrical Machines Drives and Measurements of the Wrocław University of Technology No. 66, Studies and Research No. 32, vol. 2, Wrocław 2012, 38-44.
• [30] Kamiński M., Dybkowski M., Experimental tests of the MRASCC estimator with meutral speed adaptation mechanism, Sc. Papers of the Institute of Electrical Machines Drives and Measurements of the Wrocław University of Technology No. 66, Studies and Research No. 32, vol. 2, Wrocław 2012, 92-101.