Co-Simulation of permanent magnet synchronous motor with demagnetized fault fed by PWM inverter

• Autorzy: Becheikh Mostefa , Hassain Said

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.04.23

Warianty tytułu

PL

Współsymulacja silnika synchronicznego z magnesami trwałymi z błędem rozmagnesowanym zasilanym przez falownik PWM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Advanced modelling and simulation techniques, are often employed to study and analyse the dynamic behaviour of electrical machines under different operating conditions. One of the main issues with permanent magnet synchronous machines (PMSM), especially inset-PMSM and surface-mounted PMSM, is demagnetization. In this article the dynamic of healthy and faulty inset-PMSM fed by a pulse width modulation (PWM) inverter is simulated. The Flux2D model is developed using finite element method (FEM) modelling tool and a partial and a complete demagnetized magnets are introduced in the model. The electric drive system of the motor is modelled using Simulink.

PL

Do badania i analizy dynamicznego zachowania maszyn elektrycznych w różnych warunkach pracy często wykorzystuje się zaawansowane techniki modelowania i symulacji. Jednym z głównych problemów związanych z maszynami synchronicznymi z magnesami trwałymi (PMSM), zwłaszcza PMSM wstawianymi i PMSM do montażu powierzchniowego, jest rozmagnesowanie. W tym artykule symulowana jest dynamika sprawnego i uszkodzonego modułu PMSM zasilanego przez falownik z modulacją szerokości impulsu (PWM). Model Flux2D opracowano przy użyciu narzędzia do modelowania metodą elementów skończonych (FEM) i do modelu wprowadzono częściowo i całkowicie rozmagnesowane magnesy. Elektryczny układ napędowy silnika zamodelowano przy użyciu Simulink.

Słowa kluczowe

EN

inset-PMSM; demagnetization; finite element method; pulse width modulation

PL

inset-PMSM; rozmagnesowanie; metoda elementów skończonych; modulacja szerokości impulsu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 4
• Strony: 124--127
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Becheikh Mostefa

• Laboratory of L2GEGI, University Ibn Khaldoun of Tiaret, Algeria

autor

Hassain Said

• Laboratory of L2GEGI, University Ibn Khaldoun of Tiaret, Algeria

Bibliografia

• [1] Sandun S. Kuruppu and Sunil G. Abeyratne: “Disambiguation of Uniform Demagnetization Fault From Position Sensor Fault in FOC PMSM Applications”. IEEE Access Volume 10, 2022.
• [2]Nicola Bianchi ,Cristian Babetto and Giacomo Bacco: “Synchronous Reluctance Machines Analyse, Optimization and Applications”.IET 2022 .
• [3] Mariusz Baranski , Wojciech Szelag , and Wieslaw Lyskawinski: “Experimental and Simulation Studies of Partial Demagnetization Process of Permanent Magnets in Electric Motors” IEEE Transactions On Energy Conversion, Vol. 36, No. 4, December 2021.
• [4] Roberto Eduardo Quintal-Palomo , Manuel Flota-Bañuelos , Ali Bassam, Ricardo Peón-escalante, Francisco Peñuñuri and mateusz Dybkowski: “Post-Fault Demagnetization of a PMSG Under Field Oriented Control Operation” IEEE Access V/ 9, 2021.
• [5] Mehmet Akar, Mustafa Eker :“Demagnetization Fault Diagnosis in Permanent Magnet Synchronous Motors” Przegląd elektrotechniczny, NR 2a/2013.
• [6] Jordi-Roger Riba Ruiz,J avier A.Rosero,Antonio Garcia Espinosa ,and Luis Romeral : “Detection of Demagnetization Faults in Permanent-Magnet Synchronous Motors Under Nonstationary Conditions”.IEEE Transaction on magnetics,Vol 45,No 7,July 2009.
• [7] W.Bekir,O.Messai,and A.Benabou: “ Permanent Magnet Non Linear Demagnetization Model for FEM Simulation Environment” . IEEE Trans.on magnetics,Vol 58,No 7 2022.
• [8] Kevin Sun ,Hugh Torresan and Terry Summers : “Modelling and Control of Multi-phase PMSM in ANSYS and PLECS”. 31st AUPEC 2021.
• [9] K.-C. Kim, K. Kim, H. J. Kim, and J. Lee: ‘‘Demagnetization analysis of permanent magnets according to rotor types of interior permanent magnet synchronous motor,’’ IEEE Trans. Magn., vol. 45, no. 6, pp. 2799–2802, Jun. 2009.
• [10] Aishwarya Vijay, N Praveen Kumar : “Effect of Demagnetization Fault in SPMSM using Finite Element Analysis” 2nd International Conference on Smart Technologies for Power, Energy and Control STPEC IEEE 2021.
• [11] R. Fratila, A. Benabou, A. Tounzi, and J. C. Mipo, ‘‘Nonlinear modelling of magnetization loss in permanent magnets,’’ IEEE Trans. Magn., vol. 48, no. 11, pp. 2957–2960, Nov. 2012.
• [12] S. Sjokvist and S. Eriksson:‘‘Experimental verification of a simulation model for partial demagnetization of permanent magnets,’’ IEEE Trans. Magn., vol. 50, no. 12, 1–5, Dec. 2014.
• [13] Liuping Wang, Shan Chai, Dae Yoo and Lu Gan and Ki Ng : “PID and predictive Control of Electrical Drives and Power Converters using MATLAB®/SIMULINK”. 2015 John Wiley & Sons Singapore Pte. Ltd.
• [14] KaiHui Zhao, Tonghuan Yin, , ChangFan Zhang, Jing He , Xiangfei Li, Yue Chen, Ruirui Zhou, and Aojie Leng :“Robust Model-Free Non-singular Terminal Sliding Mode Control for PMSM Demagnetization Fault” IEEE Access Volume 7, 2019.
• [15] Wang Zhuoyong, Yao Xiaodong, Liu Jiakang , Xu Liangxu , Tong Hui and Liu Ke : “Research on IPMSM Control Based on MTPA” . Procedia Computer Science 208 (2022).
• [16] Gang Huang , Jiajun Li , Edwardo F. Fukushima , Changfan Zhang and Jing He : “An improved equivalent-input-disturbance approach for PMSM drive with demagnetization fault” ISA Transactions 2020.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).