Detekcja uszkodzeń w bezczujnikowym napędzie elektrycznym z wykorzystaniem obserwatora momentu obciążenia

• Autorzy: Guziński J. , Strankowski P.

Warianty tytułu

EN

Fault Detection of a Sensorless Controlled Electric Drive Using Load Torque Observer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metodę monitorowania oraz detekcji uszkodzeń układu transmisji momentu w przekształtnikowym napędzie elektrycznym. Detekcję uszkodzeń oparto na analizie estymowanego momentu obciążenia silnika indukcyjnego pracującego w bezczujnikowym układzie sterowania. Moment obciążenia estymowany jest jako dodatkowa wielkość oprócz innych sygnałów wykorzystywanych przy sterowaniu, tj.: prędkości obrotowej i strumienia wirnika (te wielkości są również estymowane). Układ napędowy wyposażony jest jedynie w czujniki standardowo stosowane w falownikach. Badania zrealizowano w układzie laboratoryjnym składającym się z maszyny badanej i regulowanego obciążenia (generatora indukcyjnego). Przez odpowiednie sterowanie maszyny obciążającej uzyskano możliwość modelowania różnych uszkodzeń układu transmisji momentu elektromagnetycznego. Umożliwia to sztuczne wprowadzanie do układu eksperymentalnego różnych rodzajów uszkodzeń, np. niewyważenia wirnika, nieosiowości, itp. Układ napędowy z obserwatorem momentu wyposażony został w procedurę identyfikacji uszkodzeń. W artykule przedstawiono zależności teoretyczne, strukturę układu napędowego oraz obserwatora stanu. Zamieszczono wyniki badań eksperymentalnych dla napędu elektrycznego 5.5 kW.

EN

The paper presents the problem of monitoring and fault detection of a drive torque transmission system which consists of an inverter supplied squirrel cage induction motor. The detection is based on the analysis of the estimated induction motor load torque, which operates in a sensorless control. The load torque is estimated as an additional value between other control values: rotor speed and rotor flux (this values are also estimated). The drive system is only equipped with standard sensors used in inverters. The investigations were done with a laboratory system that consists of the investigated machine and a controlled load (induction generator). An accurate control of the machine and programmed fast generator torque changes make it possible to simulate different types of faults in the drive torque transmission system. The possible simulated drive faults are e.g. rotor unbalances, eccentricities, etc. Moreover, the drive system with observer was expanded with a fault detection procedure. The paper presents the theoretical backgrounds, the drive system structure and the state observer. Results of experimental investigations are included for a 5.5kW drive system.

Słowa kluczowe

PL

napęd bezczujnikowy; silnik indukcyjny; detekcja uszkodzeń; estymacja momentu

EN

sensorless drives; induction motor; fault detection; torque estimation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 1 (105)
• Strony: 45--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Guziński J.

• Politechnika Gdańska, Gdańsk

autor

Strankowski P.

• Politechnika Gdańska, Gdańsk

Bibliografia

• [1]. Slobodan Mirchevski: „Energy Efficiency in Electric Drives”, Electronics, Vol. 16, No. 1, June 2012.
• [2]. Kowalski Cz.: „Diagnostyka układów napędowych z silnikiem indukcyjnym z zastosowaniem metod sztucznej inteligencji”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2013.
• [3]. Kontantinos N. Gyftakis, Dionysios V. Spyropoulos: „A Novel Approach for Broken Bar Fault Diagnosis in Induction Motors Through Torque Monitoring“ IEEE Transactions on Energy Conversion Vol.28 No.2, 2013.
• [4]. Concari C., Franceschini G., Tassoni C.: „Induction machine current space vector features to effectively discern and quantify rotor fault and external torque ripple” IET Electric Power Applications 2012.
• [5]. Krzemiński Z.: „Nonlinear control of induction motor", 10th World Congress on Automatic Control, IFAC’87, 27–31 July 1987, Monachium, Niemcy.
• [6]. Krzeminski Z.: „Sensorless Control of the Induction Motor Based on New Observer". PCIM. Nürnberg, Niemcy 2000.
• [7]. Gopinath B.: „On the control of linear multiple input–output systems”, American Telephone and Telegraph Company, The Bell Technical Journal, Vo1. 50, No. 3, 1971, USA.
• [8]. Ohishi K., Nakano K., Miyashita I., Yasukawa S.: „Anti-slip control of electric motor coach based on disturbance observer” AMC’98, Coimbra 1998.