Bezpośrednie polowo-zorientowane sterowanie silnikiem indukcyjnym tolerujące uszkodzenia czujników prądu z wykorzystaniem podwójnego zmodyfikowanego obserwatora Luenbergera

• Autorzy: Adamczyk Michał , Orłowska-Kowalska Teresa

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.04.08

Warianty tytułu

EN

Direct field-oriented current sensor fault tolerant control of induction motor with dual modified Luenberger observer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę bezpośredniego polowo-zorientowanego sterowania silnikiem indukcyjnym tolerującego uszkodzenia wszystkich czujników prądów stojana. Do detekcji i kompensacji uszkodzeń czujników prądu zaproponowano podwójny zmodyfikowany obserwator Luenbergera. Dodatkowo, w porównaniu do aktualnie stosowanych rozwiązań, zastosowanie opisanej modyfikacji wektora błędu obserwatora umożliwiło zwiększenie jego odporności na zmiany parametrów silnika oraz dokładności estymacji prądu stojana. Badania eksperymentalne potwierdziły wysoką skuteczność proponowanego rozwiązania.

EN

The article presents an analysis of direct field-oriented control of an induction motor that tolerates failure of all stator current sensors. A dual modified Luenberger observer has been proposed for the detection and compensation of faults in current sensors. Additionally, compared to recent solutions, the use of the described modification of the observer's error vector allowed to increase its robustness to changes in motor parameters and the accuracy of stator current estimation. Experimental studies confirmed the high effectiveness of the proposed solution.

Słowa kluczowe

PL

silnik indukcyjny; sterowanie tolerujące uszkodzenia; estymacja prądu stojana; obserwator Luenbergera

EN

induction motor; fault-tolerant control; stator current estimation; Luenberger observer

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 4
• Strony: 43--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 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] Vas P., Sensorless Vector and Direct Torque Control. New York: Oxford University Press, 1998.
• [2] Orłowska-Kowalska T., Kowalski Cz. T., Dybkowski M., Fault-Diagnosis, and Fault-Tolerant-Control, In: Industrial Processes and Electrical Drives, In: Advanced Control of Electrical Drives and Power Electronic Converters, J. Kabziński (ed.), Springer (2017), 101-120.
• [3] Campos-Delgado, D. U., Espinoza-Trejo, D. R., Palacios, E.,Fault-tolerant control in variable speed drives: a survey, IET Electric Power Applications, Vol. 2 (2008). no 2, 121-134.
• [4] 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.
• [5] Orłowska-Kowalska, T., Wolkiewicz, M., Pietrzak, P., Skowron, M., Ewert, P., Tarchała, G., Krzysztofiak M., Kowalski, Cz. T.,Fault diagnosis and fault-tolerant control of PMSM drives–stateof the art and future challenges, IEEE Access, Vol. 10 (2022), 59979-60024.
• [6] Green T. C., Williams B. W., Derivation of motor line-current wave-forms from the dc-link current of an inverter, IEE Proc. B - Electric Power Applications, Vol. 136 (1989), 196-204
• [7] Wang, W., Cheng, M., Wang, Z., & Zhang, B., Fast switching direct torque control using a single DC-link current sensor, Journal of Power Electronics, Vol. 12 (2012), no 6, 895-903.
• [8] Xu, Y., Yan, H., Zou, J., Wang, B., & Li, Y., Zero voltage vector sampling method for PMSM three-phase current reconstruction using single current sensor, IEEE transactions on power electronics, Vol. 32 (2016) no 5, 3797-3807.
• [9] Metidji, B., Taib, N., Baghli, L., Rekioua, T., Bacha, S., Lowcost direct torque control algorithm for induction motor without AC phase current sensors, IEEE transactions on power electronics, Vol. 27 (2012) no. 9, 4132-4139.
• [10] 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.
• [11] 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.
• [12] Manohar, M., Das, S., Current sensor fault-tolerant control for direct torque control of induction motor drive using flux-linkage observer, IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 13 (2017) no. 6, 2824-2833.
• [13] Adamczyk, M., Orłowska-Kowalska, T., Sterowanie polowozorientowane silnikiem indukcyjnym bez pomiaru prądów fazowych, Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 95 (2019), nr 8, pp. 151–155
• [14] Adamczyk, M., Orłowska-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.
• [15] Azzoug, Y., Sahraoui, M., Pusca, R., Ameid, T., Romary, R., Cardoso, A. J. M., High-performance vector control without AC phase current sensors for induction motor drives: Simulation and real-time implementation, ISA transactions, Vol. 109 (2021), 295-306.
• [16] Azzoug, Y., Pusca, R., Sahraoui, M., Ammar, A., Ameid, T., Romary, R., Cardoso, A., An Active Fault-Tolerant Control Strategy for Current Sensors Failure for Induction Motor DrivesUsing a Single Observer for Currents Estimation and Axes Transformation, European Journal of Electrical Engineering, Vol. 23 (2021), no. 6, 467-474.
• [17] Adamczyk, M., Orłowska-Kowalska, T., Self-Correcting Virtual Current Sensor Based on the Modified Luenberger Observer for Fault-Tolerant Induction Motor Drive. Energies, Vol. 14 (2021) no. 20, 6767.
• [18] Adamczyk, M., Orłowska-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.
• [19] Orłowska-Kowalska T., Bezczujnikowe układy napędowe z silnikami indukcyjnymi, Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2003.
• [20] Kubota, H., Matsuse, K., Nakano, T. DSP-based speed adaptive flux observer of induction motor. IEEE transactions on industry applications, Vol. 29 (1993) no. 2, 344-348.
• [21] Żelechowski M., Promotor: Kaźmierkowski 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).