Analiza wpływu czasu martwego falownika napięcia oraz jego kompensacji na jakość estymacji prądu stojana w układzie napędowym z silnikiem indukcyjnym

• Autorzy: Adamczyk Michał , Orłowska-Kowalska Teresa

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.04.01

Warianty tytułu

EN

Analysis of the influence of voltage source inverter dead time and its compensation on the quality of stator current estimation in induction motor drive

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono szczegółową analizę wpływu czasu martwego falownika napięcia (FN) oraz jego kompensacji na jakość estymacji prądu stojana stosowanej w układach napędowych z silnikami indukcyjnymi (SI), tolerujących uszkodzenia czujników prądu (CS-FTC). Badania zostały zrealizowane w zakresie niskich prędkości kątowych, wynoszących od 1% do 20% wartości znamionowej, zarówno dla pracy silnikowej jak i prądnicowej, dla różnych wartości czasu martwego. Wyniki pokazują istotną poprawę jakości estymacji prądu stojana, co jest szczególnie ważne w przypadku kompensacji uszkodzeń czujników prądu w napędach z SI.

EN

This article presents a detailed analysis of the impact of voltage source inverter (VSI) dead time and its compensation on the quality of stator current estimation used in the current sensor fault-tolerant control (CS-FTC) of induction motor (IM) drives. The tests were carried out in the low angular velocity range, from 1% to 20% of the rated value, both for motoring and regenerating modes, for different values of dead time. The results show a significant improvement in the quality of stator current estimation, which is particularly important in the case of fault compensation in IM drive systems that tolerate faults of current sensors.

Słowa kluczowe

PL

silnik indukcyjny; sterowanie tolerujące uszkodzenia; jakość estymacji prądu; kompensacja czasu martwego

EN

induction motor; fault-tolerant control; current estimation quality; dead-time compensation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 4
• Strony: 1--5
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Adamczyk Michał

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

• https://orcid.org/0000-0002-8716-8919

autor

Orłowska-Kowalska Teresa

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

• https://orcid.org/0000-0002-4592-5336

Bibliografia

• [1] Fan S., Zou J., Sensor Fault detection and fault tolerant control of induction motor drivers for electric vehicles, In Proceedings of the 7th International Power Electronics and Motion Control Conference, Vol. 2 (2012), 1306-1309.
• [2] Djeziri, M. A., Merzouki, R., Bouamama, B. O., Ouladsine, M., Fault diagnosis and fault-tolerant control of an electric vehicle overactuated, IEEE transactions on vehicular technology, Vol. 62 (2012), no. 3, 986-994.
• [3] 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 - stateof the art and future challenges, IEEE Access, Vol. 10 (2022), 59979-60024.
• [4] Gao, Z., Cecati, C., Ding, S. X., A survey of fault diagnosis and fault-tolerant techniques - Part I: Fault diagnosis with model-based and signal-based approaches, IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 62 (2015), no. 6, 3757-3767.
• [5] Gao, Z., Cecati, C., Ding, S. X., A Survey of Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Techniques Part II: Fault Diagnosis with Knowledge-Based and Hybrid/Active Approaches, IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 62 (2015), no. 6, 3768-3774.
• [6] Orłowska-Kowalska, T., Kowalski, C. T., Dybkowski, M., Fault-diagnosis and fault-tolerant-control in industrial process electrical drives, In Advanced Control of Electrical Drives and Power Electronic Converters. Springer, Cham (2017), 101-120.
• [7] Jankowska, K., Dybkowski, M., Design and Analysis of Current Sensor Fault Detection Mechanisms for PMSM Drives Based on Neural Networks, Designs, Vol. 6 (2022) no. 1, 18.
• [8] Santosh Kumar, M., Borghate, V. B., Karasani, R. R., Sabyasachi, S., Suryawanshi, H. M., A fault-tolerant modular multilevel inverter topology, International Journal of Circuit Theory and Applications, vol. 46 (2018), no. 5, 1028-1043.
• [9] Muenchhof, M., Beck, M., Isermann, R., Fault-tolerant actuators and drives - Structures, fault detection principles andapplications, Annual reviews in control, Vol. 33 (2009), no. 2, 136-148.
• [10] Salmasi, F. R., A self-healing induction motor drive with model free sensor tampering and sensor fault detection, isolation, and compensation. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 64 (2017), no. 8, 6105-6115.
• [11] Chakraborty, C., Verma, V., Speed and current sensor faultdetection and isolation technique for induction motor drive using axes transformation, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 62 (2014), no. 3, 1943-1954.
• [12] Wang, W., Feng, Y., Shi, Y., Cheng, M., Hua, W., Wang, Z.,Fault-tolerant control of primary permanent-magnet linear motors with single phase current sensor for subway applications. IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 34 (2019), no. 11, 10546-10556.
• [13] Adamczyk, M., Orlowska-Kowalska, T., Virtual current sensor in the fault-tolerant field-oriented control structure of an induction motor drive, Sensors, Vol. 19 (2019), no. 22, 4979.
• [14] Adamczyk, M., Orlowska-Kowalska, T. (2021). Postfault Direct Field-Oriented Control of Inducti Motor Drive Using Adaptive Virtual Current Sensor, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 69 (2022). no. 4, 3418-3427.
• [15] Adamczyk, M., Orlowska-Kowalska, T., Influence of the stator current reconstruction method on direct torque control of induction motor drive in current sensor postfault operation, Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences, Vol. 70 (2022), no. 1, 1-11.
• [16] Vas P., Sensorless Vector and Direct Torque Control. New York: OXFORD UNIVERSITY PRESS, 1998.
• [17] Orlowska-Kowalska T., Bezczujnikowe układy napędowe z silnikami indukcyjnymi, Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2003.
• [18] Zelechowski M., Promotor: Kazmierkowski M., Space Vector Modulated-Direct Torque Controlled (DTC-SVM) Inverter-Fed Induction Motor Drive, Rozprawa Doktorska, Warszawa: Politechnika Warszawska, 2005.

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).