Wpływ pasma przenoszenia układu regulacji prądu na generację symptomów zwarć zwojowych silnika PMSM

• Autorzy: Tarchała Grzegorz , Krzysztofiak Mateusz

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.04.07

Warianty tytułu

EN

Influence of the current control system bandwidth on the generation of PMSM short-circuit symptoms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wpływ dynamiki regulacji składowych wektora prądu stojana polowo-zorientowanego układu sterowania silnika synchronicznego z magnesami trwałymi PMSM na pojawiające się symptomy uszkodzenia, jakim jest zwarcie zwojowe uzwojenia stojana. Przedstawiono wpływ wartości pasma przenoszenia regulacji prądu oraz częstotliwości zasilania na wartość amplitud drugich harmonicznych sygnałów prądowych i napięciowych układu sterowania. Całość zilustrowano zarówno wynikami badań symulacyjnych, jak i eksperymentalnych.

EN

This paper presents the influence of the dynamics of the control of the stator current vector components of the field-oriented control system of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) on the appearing symptoms of a fault, which is a short-circuit within the stator winding. The influence of the value of the current control bandwidth and supply frequency on the value of the second harmonic amplitudes of the current and voltage signals of the control system is presented. The analysis is illustrated with both simulation and experimental results.

Słowa kluczowe

PL

PMSM; zwarcie zwojowe; diagnostyka; układ sterowania

EN

PMSM; interturn short circuits; diagnosis; control structure

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 4
• Strony: 36--42
• Opis fizyczny: Bibiogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tarchała Grzegorz

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

• https://orcid.org/0000-0001-7457-9674

autor

Krzysztofiak Mateusz

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

• https://orcid.org/0000-0002-6184-3808

Bibliografia

• [1] Orlowska-Kowalska, T., Wolkiewicz, M., Pietrzak, P., Skowron, M., Ewert, P., Tarchala, G., Krzysztofiak, M., Kowalski, C.T., Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control of PMSM Drives-State of the Art and Future Challenges, IEEE Access, 10 (2022), No. 59979-60024
• [2] Zafarani, M., Bostanci, E., Qi, Y., Goktas, T., Akin, B., Interturn Short-Circuit Faults in Permanent Magnet Synchronous Machines: An Extended Review and Comprehensive Analysis, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 6 (2018), No. 4, 2173-2191
• [3] Faiz, J., Exiri, S.A.H., Short-circuit fault diagnosis in permanent magnet synchronous motors- an overview, 2015 Intl Aegean Conference on Electrical Machines & Power Electronics (ACEMP), 2015 Intl Conference on Optimization of Electrical & Electronic Equipment (OPTIM) & 2015 Intl Symposium on Advanced Electromechanical Motion Systems (ELECTROMOTION), Side, Turkey, 18-27, 2015
• [4] Roux, W.L., Harley, R.G., Habetler, T.G., Detecting faults in rotors of PM drives, IEEE Industry Applications Magazine, 14 (2008), No. 2, 23-31
• [5] Zhang, J., Hang, J., Cheng, M., Diagnosis of Mechanical Unbalance Fault in Permanent Magnet Synchronous Machine Drives, Electr Pow Compo Sys, 44 (2016), No. 12, 1408-1417
• [6] Otava, L., Implementation of PMSM Inter-turn Short Fault Detection Using Frequency Analysis of Stator Currents, IFAC-PapersOnLine, 49 (2016), No. 25, 86-91
• [7] Moon, S., Jeong, H., Lee, H., Kim, S.W., Interturn Short Fault Diagnosis in a PMSM by Voltage and Current Residual Analysis With the Faulty Winding Model, IEEE Trans. Energy Convers., 33 (2018), No. 1, 190-198
• [8] Maraaba, L.S., Twaha, S., Memon, A., Al-Hamouz, Z., Recognition of Stator Winding Inter-Turn Fault in Interior-Mount LSPMSM Using Acoustic Signals, Symmetry, 12 (2020), No. 8,
• [9] Liang, H., Chen, Y., Liang, S., Wang, C., Fault Detection of Stator Inter-Turn Short-Circuit in PMSM on Stator Current and Vibration Signal, Applied Sciences, 8 (2018), No. 9,
• [10] Boileau, T., Leboeuf, N., Nahid-Mobarakeh, B., Meibody-Tabar, F., Synchronous demodulation of control voltages for stator interturn fault detection in PMSM, IEEE Trans. Power Electron., 28 (2013), No. 12, 5647-5654
• [11] Huang, S., Aggarwal, A., Strangas, E.G., Li, K., Niu, F., Huang, X., Robust Stator Winding Fault Detection in PMSMs With Respect to Current Controller Bandwidth, IEEE Trans. Power Electron., 36 (2021), No. 5, 5032-5042
• [12] Wang, B., Wang, J., Griffo, A., Sen, B., Stator turn faultdetection by second harmonic in instantaneous power for a triple-redundant fault-tolerant PM drive, IEEE Trans. Ind. Electron., 65 (2018), No. 9, 7279-7289
• [13] Deskur, J., Kaczmarek, T., Zawirski, K., Automatyka napęduelektrycznego (2012): Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej.
• [14] Romeral, L., Urresty, J.C., Ruiz, J.R.R., Espinosa, A.G., Modeling of Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Motors With Stator Winding Interturn Faults, IEEE Trans. Ind. Electron., 58 (2011), No. 5, 1576-1585
• [15] Ahmed Farooq, J., Raminosoa, T., Djerdir, A., Miraoui, A.,Modelling and simulation of stator winding inter-turn faults in permanent magnet synchronous motors, COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, 27 (2008), No. 4, 887-896
• [16] Żelechowski, M., Space Vector Modulated - Direct Torque Controlled (DTC-SVM) Inverter-Fed Induction Motor Drive, Ph.D. thesis, Warsaw University of Technology, 2005.
• [17] Tarchała, G.J., Wolkiewicz, M., Krzysztofiak, M.S., Diagnosis of Short-circuits in Induction Motor Stator Winding Using a Modified Park Transformation, Power Electronics and Drives, 5 (40) (2020), No. 123-133

Uwagi

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).