The use of the interior permanent magnet synchronous machine (IPMSM) drive has profoundly increased in a large number of applications due to numerous advantages. Owing to the disadvantages of mechanical sensors, sensorless control techniques are employed to enhance the performance of the IPMSM drive by removing the effect of noise and gain drift due to the sensor, increasing reliability, cost saving, and reducing overall size. This article presents the comparative analysis between the adaptive observer and non-adaptive extended electromotive force (EEMF) observer based on the active flux concept in a stationary reference frame (α–β). Moreover, the effect of slot harmonics and non-sinusoidal distribution of rotor flux is present in the three-phase IPMSM, this problem is considered as the control system disturbances in this article. Due to the non-sinusoidal distribution of flux and slot harmonics, the observer structure in the rotating reference frame (d–q) fails to estimate at the low-speed operation range. Comparative analysis between adaptive and non-adaptive observer structures is provided for a wide speed range. The effectiveness of the observer structures is examined using the classical field-oriented control scheme. In the end, simulation and experimental results are demonstrated to validate the performance of the sensorless control scheme using the adaptive and non-adaptive observer structures for the three-phase IPMSM drive setup.
This paper presents the results of experimental research focused on wave energy harvesting and its conversion to power Internet of Things (IoT) devices. The harvesting and conversion process was performed using a wave energy converter (WEC) consisting of a lead zirconate titanate piezoelectric ceramic perovskite material and a prototype power electronic circuit. The designed WEC was considered as a power supply for an end node device (END) of an IoT network. The END consisted of a long-range radio module and an electronic paper display. A set of physical experiments were carried out, and the results confirmed that an energy surplus was supplied by WEC compared to the energy consumed by the END. Hence, the proposed scheme was experimentally validated as a convenient solution that could enable the autonomous operation of an IoT device. The use case presented here for the proposed WEC was analysed for selected sea areas on the basis of wave statistics. The novelty of this paper arises from an investigation that confirms that WECs can significantly contribute to the development of wireless and mobile IoT communication powered by freely available sea wave energy.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono nowy układ sterowania bezczujnikowego 5-fazowg maszyną synchroniczną z magnesami trwałymi zagłębionymi (IPMSM). Zaproponowany układ wykorzystuje obserwator stanu dla zmiennych w pierwszym układzie współrzędnych (1. harmoniczna), jak i drugim (3. harmoniczna), w celu zwiększenia gęstości momentu elektromagnetycznego. Zaprezentowano schemat kompletnego układu sterowania, przebiegi zmiennych w stanie ustalonym, jak również podczas stanów przejściowych, zarejestrowane podczas badań laboratoryjnych z wykorzystaniem prototypowej 5-fazowej maszyny PMSM.
EN
The paper presents a proposed sensorless control system of a 5-phase permanent magnet synchronous machine (PMSM). The proposed system uses a state observer for the 1st harmonic variables and controls the 3rd harmonic variables in order to improve the torque density. A diagram of a complete control system is presented, along with the steady-state and transient waveforms registered during experimental tests on a prototype 5-phase PMSM machine.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents a proposed sensorless control system of a 5-phase permanent magnet synchronous machine (PMSM). The proposed system uses a state observer for the 1st harmonic variables and controls the 3rd harmonic variables in order to improve the torque density. A diagram of a complete control system is presented, along with the steady-state and transient waveforms registered during experimental tests on a prototype 5-phase PMSM machine.
PL
W pracy przedstawiono nowy układ sterowania bezczujnikowego 5-fazowg maszyną synchroniczną z magnesami trwałymi zagłębionymi (IPMSM). Zaproponowany układ wykorzystuje obserwator stanu dla zmiennych w pierwszym układzie współrzędnych (1. harmoniczna), jak i drugim (3. harmoniczna), w celu zwiększenia gęstości momentu elektromagnetycznego. Zaprezentowano schemat kompletnego układu sterowania, przebiegi zmiennych w stanie ustalonym, jak również podczas stanów przejściowych, zarejestrowane podczas badań laboratoryjnych z wykorzystaniem prototypowej 5-fazowej maszyny PMSM.
This paper is focusing on 3D Finite Elements Analysis (FEA) based modelling of protrusions as defects or imperfections in the XLPE high voltage cable. This study is aiming to examine the impact protrusions have on the initiation of partial discharges. Spherical and ellipsoidal protrusions with different sizes at the conductor screen of the high voltage cable is an essential content of this paper. In addition, a spherical gas-filled void is placed inside and outside the protrusions, and a water tree produced from protrusions is under consideration. The partial discharge influence taking place at the protrusions and the stress enhancement factor is determined for all the variations mentioned to quantify the rise in the inception of partial discharges due to the protrusions.
For a sustainable future, tidal energy can play a vital role. Tidal energy relies on the gravitational pull of the Moon and the Sun along with the centrifugal forces created by the Earth. Tidal barrage uses the potential energy from the tide and has been very successful in electricity production. With the help of a turbine, kinetic energy can also be harnessed from tidal currents to generate electricity. However, it is not economically feasible to use this type of technology for large scale production of electrical energy. It is important to note that the development of this technology is still in the early stage. This research paper provides a preliminary discussion of tidal energy generation using a few different technologies. Initial research has been done using Computational Fluid Dynamics and SolidWorks software on the tidal stream generator and tidal barrage system. Some of the key challenges are also identified in terms of the development of the tidal energy conversion system.
PL
W przyszłości dla pozyskiwania energii opartego na zrównoważonym rozwoju istotną rolę może mieć energia pływów morskich. Energia ta jest rezultatem grawitacyjnego oddziaływania Ziemi, Księżyca i Słońca oraz sił odśrodkowych wytwarzanych przez układ Ziemia–Księżyc. Zapory pływowe do produkcji energii elektrycznej wykorzystują energię potencjalną fal. Przy użyciu turbin wodnych do generowania elektryczności można wykorzystać także energię kinetyczną prądów pływowych. Jednak wykorzystanie tego rodzaju technologii do produkcji energii elektrycznej na dużą skalę nie jest na razie ekonomicznie uzasadnione. Należy zauważyć, że rozwój tej technologii jest jeszcze na wczesnym etapie rozwoju. W niniejszym artykule omówiono wytwarzanie energii elektrycznej z pływów morskich przy zastosowaniu różnych technologii. Przeprowadzono wstępne badania symulacyjne przykładowego generatora pływowego oraz zapory pływowej z użyciem programów Computational Fluid Dynamics i SolidWorks. Przedstawiono także niektóre wyzwania związane z projektowaniem i budową systemów konwersji energii pływów morskich.
The paper presents the sensorless five-phase induction motor drive implementation with an inverter output filter with third harmonic injection. For the sensorless operation, the required observers are presented for the first and third harmonics with consideration of the inverter output filter. Moreover, the interaction of the observers and the control system is capable to handle a deactivation of one or two phases, which improves the reliability of the complete drive system. A new idea of online open-phase fault detection is presented based on the frequency analysis of the estimated observer variables. The test setup, fault operation capabilities and an experimental verification of the proposed fault detection method are presented in the paper.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono problemy występujące w układach napędowych z silnikami indukcyjnymi zasilanymi z falownika napięcia. Zwrócono uwagę na rosnącą liczbę uszkodzeń silników w napędach przekształtnikowych. Wskazano przyczyny wynikające z charakteru zasilania przekształtnikowego silnika. Główną uwagę poświęcono prądowi łożyskowemu, który odpowiada za większość awarii maszyn. Przedstawiono rodzaje prądów łożyskowych, wyjaśniając fizykę zjawisk. Wymieniono sposoby ochrony silników przed oddziaływaniem prądów łożyskowych. Zaprezentowano przykładowe rozwiązanie filtru składowej zerowej.
EN
The paper presents problems appearing in electrical drive systems with induction motors supplied from voltage inverters. Attention was drawn to the increasing number of motor faults in converter drives. The causes resulting from the nature of the converter power supply are indicated. The main attention was paid to the bearing current, which is responsible for the majority of machine faults. Types of bearing currents are presented as well as an introduction to explaining the physical phenomena. The methods of protecting motors against bearing currents were listed. An exemplary solution of the zero-component filter is presented.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The work presents a fault detection method for an induction motor drive system with inverter output filter. This approach make use of a load torque state observer, which complete structure is presented along with the used control structure. Moreover, the demonstrated drive system operates without rotor speed measurement in conjunction with the multiscalar control. The verification of the demonstrated idea was performed on an experimental test setup by introducing drive faults, e.g.: misalignment of the machine and unbalance of the drive shaft. Finally,an FFT analysis of the presented results confirmed the beneficial usability of the developed diagnostic tool.
PL
W pracy przedstawiono metodę diagnostyczną wykrywania uszkodzeń w napędzie elektrycznym silnika indukcyjnego z filtrem sinusoidalnym. Wyjaśniono ideę metody wykorzystującej obserwator stanu momentu obciążenia. Pokazano kompletne zależności obserwatora stanu oraz strukturę układu sterowania. Przedstawiony układ napędowy pracuje bez pomiaru prędkości obrotowej wykorzystując zasadę sterowania multiskalarnego. Weryfikację przeprowadzono na stanowisku laboratoryjnym wprowadzając uszkodzenia takie jak: nieosiowe ustawienie maszyn i niewyważenie wału. Zaprezentowane wyniki analizy FFT potwierdziły przydatność opracowanego narzędzia diagnostycznego.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono metodę diagnostyczną wykrywania uszkodzeń w napędzie elektrycznym silnika indukcyjnego z filtrem sinusoidalnym. Wyjaśniono ideę metody wykorzystującej obserwator stanu momentu obciążenia. Pokazano kompletne zależności obserwatora stanu oraz strukturę układu sterowania. Przedstawiony układ napędowy pracuje bez pomiaru prędkości obrotowej wykorzystując zasadę sterowania multiskalarnego. Weryfikację przeprowadzono na stanowisku laboratoryjnym wprowadzając uszkodzenia takie jak: nieosiowe ustawienie maszyn i niewyważenie wału. Zaprezentowane wyniki analizy FFT potwierdziły przydatność opracowanego narzędzia diagnostycznego.
EN
The work presents a fault detection method for an induction motor drive system with inverter output filter. This approach make use of a load torque state observer, which complete structure is presented along with the used control structure. Moreover, the demonstrated drive system operates without rotor speed measurement in conjunction with the multiscalar control. The verification of the demonstrated idea was performed on an experimental test setup by introducing drive faults, e.g.: misalignment of the machine and unbalance of the drive shaft. Finally,an FFT analysis of the presented results confirmed the beneficial usability of the developed diagnostic tool.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents problems appearing in electrical drive systems with induction motors supplied from voltage inverters. Attention was drawn to the increasing number of motor faults in converter drives. The causes resulting from the nature of the converter power supply are indicated. The main attention was paid to the bearing current, which is responsible for the majority of machine faults. Types of bearing currents are presented as well as an introduction to explaining the physical phenomena. The methods of protecting motors against bearing currents were listed. An exemplary solution of the zero-component filter is presented.
PL
W pracy przedstawiono problemy występujące w układach napędowych z silnikami indukcyjnymi zasilanymi z falownika napięcia. Zwrócono uwagę na rosnącą liczbę uszkodzeń silników w napędach przekształtnikowych. Wskazano przyczyny wynikające z charakteru zasilania przekształtnikowego silnika. Główną uwagę poświęcono prądowi łożyskowemu, który odpowiada za większość awarii maszyn. Przedstawiono rodzaje prądów łożyskowych, wyjaśniając fizykę zjawisk. Wymieniono sposoby ochrony silników przed oddziaływaniem prądów łożyskowych. Zaprezentowano przykładowe rozwiązanie filtru składowej zerowej.
The non-linearity in I-V characteristics of a PV panel requires to be operated at knee point to extract maximum power. In order to operate the panel at optimal point, maximum power point tracking (MPPT) algorithm is employed in the control structure. The main objective of MPP tracking is to keep the operation at knee point of I-V characteristics under varying condition of temperature and solar insolation. Under non uniform solar PV insolation falling on PV panels connected in series, a partial shading condition (PSC) occurs under cloud or shadow effects causes multiple power peak formation. The conventional MPPT methods fail to converge at global maximum power point (GMPP) under the PSC condition. Occurrence of these multiple peaks on characteristics of P-V makes tracking very difficult and requires integration of an efficient algorithm that differentiates between global and local maximum power point. This paper proposes a variable structure constant voltage method to overcome the problem faced by conventional MPPT methods. Moreover, quadratic boost converter has been taken for MPPT operation for increasing the effective gain of the converter. The effective operation of control algorithm has been validated in simulation results.
PL
Na skutek nieliniowości charakterystyk I-U panelu fotowoltaicznego jego maksymalną moc uzyskuje się, gdy pracuje on w punkcie przegięcia. Aby panel pracował w optymalnym punkcie, w strukturze sterowania należy zastosować algorytm śledzenia punktu mocy maksymalnej (ang. maximum power point tracking – MPPT). Głównym celem śledzenia MPP jest utrzymanie działania panelu PV w punkcie przegięcia charakterystyki I(U) (w tzw. kolanie) niezależnie od zmian temperatury i nasłonecznienia. Pod wpływem częściowego zacienienia paneli fotowoltaicznych połączonych szeregowo (ang. partial shading conditio – PSC), np. z powodu zachmurzenia, na charakterystyce I(U) powstaje kilka punktów przegięcia. Konwencjonalne metody MPPT nie prowadzą do zbież- ności w globalnym punkcie mocy maksymalnej (ang. global maximum power point – GMPP) w warunkach PSC. Występowanie kilku szczytów na charakterystyce P(U) bardzo utrudnia śledzenie optymalnego punktu pracy i wymaga użycia takiego algorytmu sterowania, który rozróżnia globalne i lokalne punkty mocy maksymalnej. W celu rozwiązania tego zagadnienia zaproponowano w artykule układ regulacji o stałym napięciu i zmiennej strukturze sterowania. Aby zwiększyć wzmocnienie napięciowe układu energoelektronicznego, zastosowano podwójny przekształtnik podwyższający napięcie. Skuteczne działanie algorytmu sterowania zostało potwierdzone wynikami symulacji.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.