Electromagnetic torque ripple diminution of a fivephase asynchronous motor with one phase open circuit fault

• Autorzy: Záskalický Pavel , Kaňuch Ján

Warianty tytułu

PL

Redukcja tętnień momentu elektromagnetycznego pięciofazowego silnika asynchronicznego przy jednofazowej utracie mocy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The presented paper deals with the five-phase induction motor (IM) having pentagon connected stator winding, which is working under one phase supply failure. Computation of the motor electromagnetic quantities was made using the space vector theory in the complex plane. Analysis is done assuming, the motor is supplied by a pulse width modulation (PWM) controlled inverter with sufficiently high modulation frequency. Only the first stator voltage harmonics is taken into consideration. On the base of measured IM parameters, trajectories of stator and rotor current space vectors were investigated. On their basis, the motor electromagnetic torque ripple waveform for failure supply mode is derived. Finally a possibility to reduce torque ripple in failure state is shown.

PL

W artykule opisano pięciofazowy silnik indukcyjny (SI) o pięciokątnym uzwojeniu stojana, pracujący przy jednofazowym zaniku zasilania. Obliczenia wielkości elektromagnetycznych silnika przeprowadzono z wykorzystaniem teorii wektorów przestrzennych na płaszczyźnie zespolonej. Analizę przeprowadzono przy założeniu, że silnik jest zasilany z falownika sterowanego modulacją szerokości impulsów (PWM) o odpowiednio wysokiej częstotliwości modulacji. Uwzględniono tylko pierwszą harmoniczną napięcia stojana. Na podstawie zmierzonych parametrów SI zbadano trajektorie wektorów przestrzeni prądów stojana i wirnika. Na ich podstawie wyznaczono przebieg tętnień momentu elektromagnetycznego silnika dla trybu zasilania awaryjnego. Na zakończenie przedstawiono możliwość redukcji tętnień momentu w stanie awaryjnym.

Słowa kluczowe

EN

five-phase induction machine; torque ripple; pentagon connection; one phase fault; four-phase operation

PL

maszyna indukcyjna pięciofazowa; tętnienie momentu obrotowego; połączenie pięciokątne; uszkodzenie jednofazowe; praca czterofazowa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 1 (127)
• Strony: 51--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Záskalický Pavel

• Faculty of Electrical Engineering and Informatics, Technical University of Košice, Slovakia

autor

Kaňuch Ján

• Faculty of Electrical Engineering and Informatics, Technical University of Košice, Slovakia

Bibliografia

• [1]. J. Chatelain, “Machines electriques”, Vol. X, Edition Georgi, 1983.
• [2]. M. Trabelsi, N. K. Nguyen, E. N. Semail, “RealTime Switches Fault Diagnostics Based on Typical Operating Characteristics of Five-Phase PermanentMagnetic Synchronous Machines,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 63, No. 8, pp. 4683–4694, 2016.
• [3]. R. A. Hanna, S. Prabhu, “Medium-voltage adjustable-speed drives users and manufactures,” IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 33, No. 6, pp. 1407– 1415, 1997.
• [4]. M. Frivaldsky, B. Dobrucký, M. Praženica, J. Koscelníık, “Multi-tank resonant topologies as key design factors for reliability improvement of power converter for power energy applications”, Electrical Engineering - Archiv fur Elektrotechnik, SPRINGER, Vol. 97, No. 4, pp. 287–302, ¨ 2015.
• [5]. P. Zaskalicky, “Mathematical Model of a Fivephase Voltage-source PWM Controlled Inverter”, Electrical Engineering - Archiv fur Elek- ¨ trotechnik, SPRINGER, No. 99, pp. 1179-1184, 2017.
• [6]. P. Zaskalicky, “Behavior of a Five-Phase Pentacle Connected IM Operated under One-Phase Fault”, ACEMP-OPTIM Conference, 27–29. august 2019, Istanbul, Turkey.
• [7]. R. Ganiev, “Reversible frequency converters in the composition of multimotor electric drives”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 643, Issue 1, 13 November 2019, Institute of Energy and Transport System, Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University Saint Petersburg; Russian Federation; 23- 24 May 2019.
• [8]. B. Dobrucky, S. Kascak, M. Prazenica, “A novel enhanced connection of AC/AC power train for HEVModelling and simulation results”, Advances in Electrical and Electronic Engineering 16(3), pp. 253–260, 2018.
• [9]. H.M. Ryu, S.K. Sul, “Multiple d-q spaces concept for multi-phase AC motor drive”, ICPE–04, pp. 670– 674, 2004.
• [10]. E. Levi, “Multiphase electric machines for variable–speed applications”, IEEE Trans. on Ind. Electronics, Vol. 55, No. 5, pp. 1893-1909, 2008.
• [11]. D. Balara, J. Timko, J. Zilkov ˇ a, M. Le ´ so, “Neural networks application ˇ for mechanical parameters identification of asynchronous motor”, Neural Network World, Vol. 27, No. 3, pp. 259-315, 2017.
• [12]. J.O. Estima, A.J. Marques Cardoso, “A new algorithm for real-time multiple open-circuit fault diagnostic in voltage-fed PWM motor drives by the reference currents errors”, IEEE Trans. on Ind. Electronics, Vol. 28, No. 5, pp. 3496-3505, 2013.
• [13]. V. Šlapak, K. Kyslan, F. Durovsky, “Position Controller for PMSM Based on Finite Control Set Model Predictive Control”, Elektronika Ir Elektrotechnika, vol. 22, No. 6, pp. 81–85, 2017.

Uwagi

This work [publication] was supported by the Slovak Research and Development Agency under the Contract no. APVV-16-0270 and APVV-19-210.

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).