Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dead time effects compensation strategy by third harmonic injection for a five-phase inverter

Łuksza Krzysztof, Kondratenko Dmytro, Lewicki Arkadiusz

Archives of Electrical Engineering

|

2024

|

Vol. 73, nr 1

17--35

EN

This paper proposes a method for compensation of dead-time effects for a five-phase inverter. In the proposed method an additional control subsystem was added to the field-oriented control (FOC) scheme in the coordinate system mapped to the third harmonic. The additional control loop operates in the fixed, orthogonal reference frame (α − β coordinates) without the need for additional Park transformations. The purpose of this method is to minimize the dead-time effects by third harmonic injection in two modes of operation of the FOC control system: with sinusoidal supply and with trapezoidal supply. The effectiveness of the proposed control method was verified experimentally on a laboratory setup with a prototype five-phase interior permanent magnet synchronous machine (IPMSM). All experimental results were presented and discussed in the following paper.

2

Condition monitoring system for induction motor

Zagirnyak Mykhaylo, Husach Serhii, Mamchur Dmytro

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 12

153--156

EN

The aim of this research is to implement induction motor lifetime estimation methods into a Python-based monitoring system. According to the collected statistics and investigated researches it was defined most common induction motors breaking types and units that require the most careful attention. Windings’ insulation condition in this case has significant influence on the overall induction motor reliability. Its rated exploitation time depends on mechanical, chemical, and temperature operational conditions. Bearings are also might be damaged because of inappropriate exploitation. The development of a monitoring and diagnostics system which takes into account current technical condition of the most responsible induction motor units to forecast its remaining expected lifetime is based on methods that allow defining all required induction motor parameters based on its voltage and current signals. Online monitoring and storing received data to the remote databases at the same time makes it possible to separate the actual production process from IM diagnostic and data analysis.

PL

Celem badań jest wdrożenie metod szacowania czasu życia silników indukcyjnych do systemu monitoringu opartego na programie Python. Na podstawie zebranych statystyk i przeprowadzonych badań określono najczęściej spotykane typy i zespoły wyłączające silniki indukcyjne, które wymagają jak największej uwagi. Stan izolacji uzwojeń ma w tym przypadku istotny wpływ na ogólną niezawodność silnika indukcyjnego. Jego znamionowy czas eksploatacji zależy od mechanicznych, chemicznych i temperaturowych warunków pracy. Łożyska również mogą ulec uszkodzeniu w wyniku niewłaściwej eksploatacji. Opracowanie systemu monitoringu i diagnostyki uwzględniającego aktualny stan techniczny najbardziej odpowiedzialnych zespołów indukcyjnych silników do prognozowania pozostałej przewidywanej żywotności, oparte jest na metodach pozwalających na określenie wszystkich wymaganych parametrów silnika indukcyjnego na podstawie jego sygnałów napięciowych i prądowych. Monitorowanie on-line i jednoczesne przechowywanie otrzymanych danych w zdalnych bazach danych umożliwia oddzielenie rzeczywistego procesu produkcyjnego od diagnostyki IM i analizy danych.

3

Energy characteristics of a DC hybrid generator for a squirrel-cage asynchronous machine

German-Galkin Sergey

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie

|

2020

|

nr 63 (135)

58--65

EN

Analytical research methods to determine the power characteristics of generator sets with vector control in an asynchronous squirrel-cage machine were developed and used to calculate the energy characteristics of generator sets with the field-oriented control (FOC) and direct torque control (DTC). The analytical calculations showed that a generator set with direct torque control had slightly better energy characteristics. Confirmation of the analytical calculation results was carried out using simulation models developed in the MATLAB-Simulink package with an environment Simscape Power System.

4

The design of field-oriented control system with artificial neural network to control faulty induction motor

Yatsiuk Rostyslav, Mamchur Dmytro

Przegląd Elektrotechniczny

|

2020

|

R. 96, nr 9

30--33

EN

The paper deals with development neural network controller to ensure safe and reliable operation of damaged induction motor. It was chosen field-oriented control algorithm as a basis for neural controller aimed to provide reliable control signals both for healthy and damaged motor. It was investigated different compositions of neural network model. It was received simulation results for modified field-oriented control algorithm with neural network regulator, which showed similar results comparing to original model for healthy motor, which confirms correctness of developed model.

PL

Opisano zastosowanie sterownika wykorzystującego sieci neuronowe do stabilnej i niezawodnej pracy zdrowego lub uszkodzonego silnika indukcyjnego.

5

Stator winding fault diagnosis of induction motor operating under the field-oriented control with convolutional neural networks

Skowron M., Wolkiewicz M., Tarchała G.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2020

|

Vol. 68, nr 5

1039--1048

EN

In this paper deep neural networks are proposed to diagnose inter-turn short-circuits of induction motor stator windings operating under the Direct Field Oriented Control method. A convolutional neural network (CNN), trained with a Stochastic Gradient Descent with Momentum method is used. This kind of deep-trained neural network allows to significantly accelerate the diagnostic process compared to the traditional methods based on the Fast Fourier Transform as well as it does not require stationary operating conditions. To assess the effectiveness of the applied CNN-based detectors, the tests were carried out for variable load conditions and different values of the supply voltage frequency. Experimental results of the proposed induction motor fault detection system are presented and discussed.

6

Dynamic performance of estimator-based speed sensorless control of induction machines using extended and unscented Kalman filters

Horváth K., Kuslits M.

Power Electronics and Drives

|

2018

|

Vol. 3 (38), No. 1

129--144

EN

This paper presents an estimator-based speed sensorless field-oriented control (FOC) method for induction machines, where the state estimator is based on a self-contained, non-linear model. This model characterises both the electrical and the mechanical behaviours of the machine and describes them with seven state variables. The state variables are estimated from the measured stator currents and from the known stator voltages by using an estimator algorithm. An important aspect is that one of the state variables is the load torque and, hence, it is also estimated by the estimator. Using this feature, the applied estimator-based speed sensorless control algorithm may be operated adequately besides varying load torque. In this work, two different variants of the control algorithm are developed based on the extended and the unscented Kalman filters (EKF, UKF) as state estimators. The dynamic performance of these variants is tested and compared using experiments and simulations. Results show that the variants have comparable performance in general, but the UKF-based control provides better performance if a stochastically varying load disturbance is present.

7

Detection of single and multiple IGBTs open-circuit faults in a field-oriented controlled induction motor drive

Sobański P., Orłowska-Kowalska T.

Archives of Electrical Engineering

|

2017

|

Vol. 66, nr 1

89--104

EN

In this paper a transistor open-circuit fault diagnosis method in a rotor field oriented controlled induction motor drive, fed by a two-level voltage inverter has been proposed. The diagnostic procedure ensures detection and localization of single or multiple power switch failures in time shorter than one period of a stator current fundamental harmonic, without regard to a drive operation point. A new simple scheme of the diagnostic system is proposed. In order to validate the proposed transistor fault diagnostic method, a detailed simulation as well as experimental tests of the field-oriented control drive system were carried out and some of them are shown in this paper.

8

Porównanie algorytmów sterowania silnikiem IPMSM przy ograniczonym napięciu zasilania pod kątem zastosowania w samochodach elektrycznych

Cisek M., Jarzębowicz L.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 12

260--264

PL

W referacie porównano trzy algorytmy sterowania momentem silnika IPMSM (ang. Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) dostosowane do pracy w strefie ograniczonego napięcia wyjściowego falownika, w tym algorytm zaproponowany przez autorów. Rozważane algorytmy zamodelowano w programie Simulink i wyznaczono dla nich wybrane parametry statyczne i dynamiczne napędu. Kryteria porównawcze wybrano mając na uwadze zastosowanie algorytmów w napędzie bezpośrednim pojazdu elektrycznego.

EN

This paper compares three torque control algorithms for interior permanent magnet synchronous motor adapted to operate upon inverter output voltage limitation. One of the algorithms is proposed by the authors. The algorithms are modelled in Simulink to quantify selected static and dynamic parameters. Comparison criteria are chosen to evaluate feasibility of applying the algorithms to in-wheel drive of electric vehicle.

9

Input signals disturbances of controllers in a field-oriented control system with a slip-ring motor and their impact on rotational speed

Hudy W., Pytel K., Jaracz K.

Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering

|

2016

|

R. 54, nr 4

11--14 [tekst ang.], 56--60 [tekst pol.]

EN

In the article the authors investigated a field-oriented control system with a slip-ring shaded-pole motor. Additive disturbing signals were introduced into input signals of the control system controllers. The rotational speed waveform was observed as an output of the system. Disturbing signals were sine-wave signals with known frequency. The field-oriented control system was parametrically optimized with the use of an evolutionary algorithm. The testing was carried out with the use of the MATLAB/Simulink software.

PL

W ramach niniejszej pracy zbadano układ polowo-zorientowany z silnikiem pierścieniowym zwartym. Wprowadzano addytywne sygnały zakłócające do sygnałów wejściowych regulatorów tego układu sterowania. Obserwowano przebieg prędkości obrotowej, który był wyjściem układu. Sygnałami zakłócającymi były sygnały sinusoidalne o znanej częstotliwości. Układ FOC był zoptymalizowany parametrycznie przy wykorzystaniu algorytmu ewolucyjnego. Badania przeprowadzono metodą komputerową korzystając z oprogramowania MATLAB/Simulink.

10

Field-oriented control of five-phase induction motor with open-end stator winding

Listwan J., Pieńkowski K.

Archives of Electrical Engineering

|

2016

|

Vol. 65, nr 3

395--410

EN

The mathematical model of the five-phase squirrel-cage induction motor and the system of the dual five-phase voltage source inverter have been presented. The control methods and control systems of the field-oriented control of the five-phase induction motor with an open-end stator winding are described. The structures of the direct fieldoriented control system (DFOC) and the Indirect Field-oriented control system (IFOC) with PI controllers in outer and inner control loops are analyzed. A method of space vector modulation used to control the system of the dual five-phase voltage source inverter has been discussed. The results of simulation studies of the field-oriented control methods are presented. Comparative analysis of the simulation results was carried out.

11

Centrifugal Motor-Pump System Model intended for the Photovoltaic Pumping applications

Yaichi M., Fellah M.-K.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 8

111--115

EN

The Saharan medium by its arid nature and the availability of solar immense can return the application of the water pumping via photovoltaic pumping. To improve their performances for such type of systems, a theoretical study based on experimental tests is necessary. In this paper, the system to be modelled consists of an asynchronous motor coupled to a centrifugal pump immersed of type SPA in order to obtain a pumped flow and efficiency in function of the frequency of the stator voltage for pumping head given. The result has been very satisfactory.

PL

W artykule opisano możliwość nawadniania obszarów Sahary za pośrednictwem pomp zaislanych fotowoltaicznie. Zamodelowano system składający się z silnika asynchronicznego połączonego z pompą.

12

Analiza układów polowo-zorientowanego sterowania autonomicznym generatorem indukcyjnym

Jakubowski B., Pieńkowski K.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 11

111-115

PL

W pracy przedstawiono zagadnienia sterowania wektorowego przekształtnikowym układem z autonomicznym samowzbudnym generatorem indukcyjnym. Rozpatrzono metody pośredniego i bezpośredniego sterowania polowo-zorientowanego względem strumienia wirnika i sterowania zorientowanego względem strumienia stojana. Przedstawiono i omówiono wybrane wyniki badań symulacyjnych. Badania potwierdziły możliwość kształtowania wartości wielkości elektromagnetycznych generatora.

EN

The paper presents the problems of vector control of converter systems with isolated self-excited induction generator. The direct and indirect control based on rotor flux orientation and control based on stator flux orientation are considered. Some selected results of simulation of control performance are presented. The use of PWM inverter enables a smooth variation of electromagnetic state variables.

13

On-line losses minimization of induction motor vector control

Rouabah Z., Abdelhadi B., Anayi F., Zidani F.

Archives of Electrical Engineering

|

2011

|

Vol. 60, nr 3

257-268

EN

Conventional field-orientated Induction motor drives operate at rated flux even at low load. To improve the efficiency of the existing motor it is important to regulate the flux of the motor in the desired operating range. In this paper a loss model controller (LMC) based on the real coded genetic algorithm is proposed, it has the straightforward goal of maximizing the efficiency for each given load torque. In order to give more accuracy to the motor model and the LMC a series model of the motor which consider the iron losses as a resistance connected in series with the mutual inductance is considered. Digital computer simulation demonstrates the effectiveness of the proposed algorithm and also simulation results have confirmed that this algorithm yields the optimal efficiency.

14

Napęd pojazdów z wielofazowym silnikiem indukcyjnym klatkowym

Drozdowski P.

Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika

|

2009

|

R. 106, z. 1-E

49--60

PL

W pracy przedstawiono propozycję napędu elektrycznego pojazdów z wielofazowym silnikiem indukcyjnym klatkowym, pracującym przy różnych kolejnościach fazowych napięć zasilających i regulowanej częstotliwości. Skokowe przełączanie kolejności napięć powoduje skokową zmianę prędkości idealnego biegu jałowego poprzez zmianę liczby biegunów pola magnetycznego przy tej samej częstotliwości i napięciu. Odbywa się to na drodze sterowania wielofazowego falownika napięcia. Stosując silniki z uzwojeniami fazowymi skojarzonymi w grupy cięciwowe, umożliwia to zwiększanie momentu elektromagnetycznego silnika niemal proporcjonalnie do skokowo zmniejszonej prędkości pola. Z punktu widzenia wału napędowego silnik zachowuje się prawie tak, jakby był wyposażony w przełączalną skrzynię przekładniową, a dodatkowo dla każdej kolejności prąd i napięcie silnika pozostaje na niemal tym samym poziomie. Taki napęd może być zastosowany do samochodów elektrycznych. w których istotne jest zastosowanie przekształtnika nieprzewymiarowanego prądowo oraz zapewnienie pracy tranzystorów falownika przy ograniczonej stromości prądów. Zwykle stanowi to uzasadnienie dla stosowania w tych pojazdach mechanicznej skrzyni biegów. Dodatkowo, napęd taki może być zastosowany w wielosilnikowych pojazdach trakcyjnych, gdyż przełączanie "biegów" odbywa się poprzez sterowanie falowników zasilających. Może mieć on również zastosowanie w uniwersalnych pojazdach trakcyjnych pracujących jako lokomotywy manewrowe lub szybkobieżne.

EN

In this paper the drive with a multiphase cage induction motor has been proposed. The motor is designed to vehicles operating normally with a switched gearbox, since its operation is similar in some range. In the proposed solution the change of gear is realised by specific control of the motor. The matter consists in stepper change of the no load speed by changing the sequence of supplying voltages - switching of the sequence changes the total number of magnetic field poles [14]. In this way, the operation with a constant power is assured - the lower speed the greater torque at the same motor current (Fig. 3). This is possible under scalar and vector control of the drive (Figs. 4, 5). Such a solution does not demand the supplying inverter designed for great currents. So, this can be very profitable for electrical cars and universal traction howlers. Since the gear is electrically controlled these motors can be mounted into multi-drive traction vehicles. Additionally the operation with the switched voltage sequence protects the converter (usually the VS inverter [16]) against great derivative of currents.

15

Flux identification in Field-Oriented Controlled drive by recurrent neural networks

Smetana I.V., Lozynsky A.O.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2006

|

R. 82, nr 2

62-66

EN

A new recurrent neural network (RNN) structure for the rotor flux vector identification in Field-Oriented Control (FOC) drive is presented. Using conventional approaches to the ANN estimator design which are mostly based on the previous experience of researchers the FOC drive system functioning becomes unstable. To overcome this problem some modifications are proposed. The results obtained with the mathematical model of the system and the experimental setup on the basis of DSP microcontroller are presented.

PL

Do identyfikacji strumienia wirnika w układzie napędowym zorientowanym polowo zastosowana została nowa struktura rekurencyjnych sztucznych sieci neuronowych. Wykorzystując typowe rozwiązania estymatorów neuronowych opartych o dotychczasowe rozwiązania nauki, funkcjonowanie układu napędowego zorientowanego polowo jest niestabilne. By przezwyciężyć ten problem zaproponowanych zostało kilka modyfikacji. Artykuł prezentuje rezultaty symulacji modelu matematycznego oraz wyniki uzyskane przy wykorzystaniu układu eksperymentalnego bazującego na procesorze sygnałowym DSP.

16

Powerful nonlinear observer associated with field-oriented control of an induction motor

Mansouri A., Chenafa M., Bouhenna A., Etien E.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2004

|

Vol. 14, no 2

209-220

EN

In this paper, we associate field-oriented control with a powerful nonlinear robust flux observer for an induction motor to show the improvement made by this observer compared with the open-loop and classical estimator used in this type of control. We implement this design strategy through an extension of a special class of nonlinear multivariable systems satisfying some regularity assumptions. We show by an extensive study that this observer is completely satisfactory at low and nominal speeds and it is not sensitive to disturbances and parametric errors. It is robust to changes in load torque, rotational speed and rotor resistance. The method achieves a good performance with only one easier gain tuning obtained from an algebraic Lyapunov equation. Finally, we present results and simulations with concluding remarks on the advantages and perspectives for the observer proposed with the field-oriented control.

17

Robust hybrid control based on feedback linearization and field-oriented controls of induction motor

Barazane L., Larbes C., Boucherit M.S., Ouiguini R.

Archives of Electrical Engineering

|

2003

|

Vol. 52, nr 2

115--135

EN

During the last decades pulse width modulation (PWM) voltage source inverter fed induction motor based drives have improved in many aspects and arc becoming a real alternative to DC drives. In order to obtain high performance speed response, field oriented control techniques are usually used to control the torque and the flux separately as in DC motors. However, it is well known that these methods suffer from the sensitivity to parameter variations and from the coupling problem between the torque and the flux variables when the flux changes. To try to solve the above problems an approach to the field oriented control is presented in this paper. It is based on the association of the feedback linearization control (FLC) with the field-oriented control (FOC) resulting in a hybrid system. The FLC is applied in the rotating field reference frame and with an adequate choice of the output variables a total linearization is obtained and the decoupling is maintained for the whole range of the rotating speed whatever the operating modes. Sliding mode regulators are used here to solve the problem of sensitivity to parameter variations and to external disturbances. A new smooth piecewise function is given to reduce the problem of chattering, which is inherent in sliding mode controllers. Furthermore, since the rotor fluxes components are not usually measurable, a closed-loop observer is derived to estimate these latters and the speed of the motor. The paper describes the different steps of the design of this control technique and gives both the theoretical analyses as well as the simulation results. These latters revealed very interesting features and showed that this method can be an alternative to the conventional FOC.

PL

W ostatnich dziesięcioleciach napędy z silnikami indukcyjnymi zasilanymi z inwertorów napięciowych z modulacją szerokości impulsów PWM zostały bardzo udoskonalone i stały się konkurencyjne do napędów z silnikami prądu stałego. Dla uzyskania dokładnej regulacji prędkości wykorzystuje się zazwyczaj sterowanie polowo zorientowane w celu niezależnej regulacji momentu i strumienia, jak w silnikach prądu stałego. Wiadomo jednak, że takie sterowanie jest czułe na zmiany parametrów i że zmiany strumienia pociągają za sobą zmiany momentu. Dla rozwiązania tego problemu w artykule zaprezentowano nowe podejście do sterowania polowo zorientowanego. Polega ono na połączeniu sterowania ze zlinearyzowanym sprzężeniem zwrotnym (FLC -feedback linearization control) ze sterowaniem polowo zorientowanym (FOC-field-oriented control) w system hybrydowy. FLC jest zastosowane w odniesieniu do pola wirującego i przy odpowiednim doborze zmiennych wyjściowych uzyskuje się całkowitą linearyzację i odsprzężenie momentu i strumienia w całym zakresie prędkości obrotowej dla dowolnego rodzaju pracy. Dla rozwiązania problemu czułości napędu na zmiany wartości parametrów i na zakłócenia zewnętrzne wykorzystano regulatory do sterowania z ruchem ślizgowym. Wprowadzono nową gładką funkcję odcinkową dla zredukowania pulsacji towarzyszących zastosowaniu takich regulatorów. Ponadto, ponieważ w praktyce składowe strumienia rotora nie są przeważnie mierzalne, wprowadzono obwody estymatorów pozwalających na określenie tych wartości i wartości prędkości obrotowej. Artykuł opisuje poszczególne stopnie projektowania tej techniki sterowania i przedstawia wyniki analizy teoretycznej i badań symulacyjnych. Badania te uwidaczniają bardzo interesujące właściwości metody i wskazują, że może być ona zastosowana zamiast konwencjonalnej POC.