Sterowanie wektorowe pięciofazowym silnikiem indukcyjnym z optymalizacją rozkładu strumienia wirnika

• Autorzy: Wilczyński F. , Strankowski P. , Guziński J. , Morawiec M. , Lewicki A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/74.2017.11.4

Warianty tytułu

EN

Vector control of five phase induction motor with rotor flux shape optimization

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano sterowanie wektorowe dla pięciofazowego silnika indukcyjnego z optymalizacją rozkładu strumienia wirnika. Do syntezy sterowania FOC wykorzystano transformację zmiennych do dwóch niezależnych wirujących układów współrzędnych, w których zorientowane są odpowiednio zmienne 1. oraz 3. harmonicznej. Autorzy zaproponowali linearyzację modelu pięciofazowej maszyny indukcyjnej we współrzędnych wirujących d-q przez wprowadzenie nowej zmiennej proporcjonalnej do momentu elektromagnetycznego. Przedstawione wyniki eksperymentalne potwierdzają poprawne działanie układu regulacji i synchronizacji strumieni 1. i 3. harmonicznej. Uzyskany wypadkowy rozkład strumienia wirnika wpływa na większą wartość generowanego momentu napędowego. Ponadto, zaimplementowany algorytm sterowania pozwala na pracę napędu w przypadku awarii w postaci uszkodzenia jednej lub dwóch niesąsiadujących faz uzwojenia stojana. Na zmierzonych charakterystykach mechanicznych przedstawiono ograniczenia napędowe silnika pięciofazowego w stanach awaryjnych przy uszkodzeniach uzwojeń faz stojana.

EN

The paper presents a vector control for five phase induction motors with optimized air-gap flux distribution. The FOC control is a synthesis of two independent rotating coordinates corresponding to the first and third harmonic. The authors proposed a linearization of the five phase induction motor model in d-q coordinates through an addition of a new variable that is proportional to the electromagnetic torque. The presented experimental resultsare verifying the correct drive control with flux synchronization of the first and third harmonic as well as a higher load torque. Furthermore, a control algorithm is presented to ensure a drive operation even if one or two opposite stator phases are faulted. Mechanical characteristics as well as the limits of the five phase drive system during the stator phase faults are presented.

Słowa kluczowe

PL

silnik indukcyjny pięciofazowy; model matematyczny; układ regulacji

EN

five phase induction motor; mathematical model; control system

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Wiadomości Elektrotechniczne
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 85, nr 11
• Strony: 23--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Wilczyński F.

• Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

autor

Strankowski P.

• Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

autor

Guziński J.

• Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

autor

Morawiec M.

• Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

autor

Lewicki A.

• Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

Bibliografia

• [1] Adamowicz M., Guziński J., Krzemiński Z. 2015. Nonlinear control of five phase induction motor with synchronized third harmonic flux injection. IEEE.
• [2] Adamowicz M., Strankowski P., Morawiec M., Guziński J., Krzemiński Z. 2015. Sterowanie multiskalarne pięciofazowym silnikiem indukcyjnym. XII Konferencja Naukowa Sterowanie w E nergoelektronice i Napędzie Elektrycznym, SENE.
• [3] Bermudez M., Gonzalez-Prieto I., Barrero F., Guzman H., Duran M. J., Kestelyn X. 2014. Open-Phase Fault-Tolerant Direct Torque Control Technique for Five-Phase Induction Motor Drives. IEEE.
• [4] Guziński J., Kostro G., Strankowski P., Morawiec M., Iqbal A. 2016. Five-Phase Squirrel-Cage Motor. Construction and Drive Properties. Automatyka, pomiary, zakłócenia.
• [5] Guzman H., Duran M.J., Barrero F., Bogado B., Toral S. 2014. Speed Control of Five-Phase Induction Motors With Integrated Open-Phase Fault Operation Using Model-Based Predictive Current Control Techniques, IEEE.
• [6] Krzemiński Z. 2001. Cyfrowe sterowanie maszynami asynchronicznymi. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk.
• [7] Krzemiński Z. 2017. Sensorless control of polyphase induction machines, in Kabzinski J., Advanced control of electrical drives and power electronics converters. Springer.
• [8] Lewicki A., Strankowski P., Guziński J. 2016. Metoda wektorowej modulacji szerokości impulsów pięciofazowego falownika napięcia. Przegląd Elektrotechniczny.
• [9] Pavithran K.N., Parimelalagan R., Krishnamurthy M.R. 1988. Studies on inverter -fed five-phase induction motor drive. IEEE.
• [10] Pereira L.A., Haffner S., Pereira L.F.A., Benvenuti R.A., da Rosa R.S. 2015. Parameterized Model and Performance of Five-Phase Inudction Machines including Losses and Saturation. J Control Autom Elect Syst.
• [11] Scharlau C.C, Pereira L.F.A., Pereira L.A. 2008. Perfomance of a five-phase induction machine with optimized air gap field under open loop V/f control. IEEE.
• [12] Toliyat H.A., Huangsheng X. 2000. A novel direct torque control (DTC) method for five-phase induction machine. IEEE.
• [13] Ward E.E., Härer H. 1969. Preliminary investigation of an invertor-fed 5-phase induction motor. IEEE.
• [14] Wilczyński F., Morawiec M., Strankowski P., Guziński J., Lewicki A. 2017. Sensorless Field Oriented Control of Five Phase Induction Motor with Third Harmonic Injection, CPE-POWERENG.
• [15] Zheng L., Fletcher J.E., Williams B.W., He X. 2008. Dual-Plane Vector Control of a Five-Phase Induction Machine for an Improved Flux Pattern. IEEE.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)