Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2021 - zeszyt 12

Correction of the operating modes of the induction motor with damage in the stator as part of an electric drive with DTC

10.15199/48.2021.12.30

nr katalogowy: 134776
10.15199/48.2021.12.30

Streszczenie

The provision of reliable operation of power electrical systems is one of the basic requirements for most modern industrial applications. Thereby, it is necessary to develop a control strategy that would provide the continuous operation of applications in the event of equipment failures. The paper presents a method of fault-tolerant control of an induction motor as part of an electric drive system with direct torque control in the event of damage in the power circuit of the electric motor stator. The proposed control method is based on the introduction of an additional compensation signal into a closed loop for controlling the motor electromagnetic torque. The results of the research of the presented system confirm the possibility of compensating for the variable components of the electromagnetic torque and power consumption, which is reflected in the reduction of additional vibrations of the motor and a decrease in thermal overloads in the elements of the electromechanical system. The proposed control strategy is simple to implement and does not require the installation of new sensors or changes in the power circuit of a standard direct torque drive system.

Abstract

Zapewnienie niezawodnej pracy systemów elektroenergetycznych jest jednym z podstawowych wymagań dla większości nowoczesnych zastosowań przemysłowych. Tym samym konieczne jest opracowanie strategii sterowania, która zapewni ciągłość działania aplikacji w przypadku awarii sprzętu. W artykule przedstawiono sposób bezawaryjnego sterowania silnikiem indukcyjnym w ramach elektrycznego układu napędowego z bezpośrednią regulacją momentu obrotowego w przypadku uszkodzenia obwodu mocy stojana silnika elektrycznego. Zaproponowany sposób sterowania polega na wprowadzeniu do pętli zamkniętej dodatkowego sygnału kompensacyjnego do sterowania momentem elektromagnetycznym silnika. Wyniki badań prezentowanego układu potwierdzają możliwość kompensacji składowych zmiennych momentu elektromagnetycznego i poboru mocy, co przekłada się na zmniejszenie dodatkowych drgań silnika oraz zmniejszenie przeciążeń cieplnych elementów elektromechanicznych system. Zaproponowana strategia sterowania jest prosta w realizacji i nie wymaga instalacji nowych czujników ani zmian w obwodzie zasilania standardowego układu bezpośredniego napędu momentu obrotowego. (Poprawa trybów pracy silnika indukcyjnego z uszkodzeniem stojana jako element napędu z DTC

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] L. Dube and E. Bayoumi, "Robust DTC Against Parameter Variation for Three Phase Induction Motor Drive Systems," 2020 International Conference on Electrical, Communication, and Computer Engineering (ICECCE), 2020, pp. 1-6, doi: 10.1109/ICECCE49384.2020.9179205.
[2] S. S. Kale and R. C. Pawaskar, "Analysis of Torque and Flux Ripple Factor for DTC and SVM - DTC of Induction Motor Drive," 2018 International Conference On Advances in Communication and Computing Technology (ICACCT), 2018, pp. 45-49, doi: 10.1109/ICACCT.2018.8529651.
[3] Siwei Cheng, Pinjia Zhang and T.G. Habetler, “An Impedance Identification Approach to Sensitive Detection and Location of Stator Turn-to-Turn Faults in a Closed-Loop Multiple-Motor Drive,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 5, pp. 1545–1554, May 2011.
[4] V. Prus, A. Nikitina, M. Zagirnyak, D. Miljavec, “Research of rnergy processes in circuits containing iron in saturation condition”, Przeglad Elektrotechniczny, vol. 87, no. 3, pp. 149- 152, 2011.
[5] M. V. Zagirnyak, V. V. Prus, A. V. Nikitina, “Grounds for efficiency and prospect of the use of instantaneous power components in electric systems diagnostics”, Przeglad Elektrotechniczny, vol. 82, no. 12, pp. 123-125, 2006.
[6] M. Zagirnyak, A. Kalinov, V. Melnykov and P. Stakhiv, "Faulttolerant control of an induction motor with broken stator electric circuit," 2016 Electric Power Networks (EPNet), 2016, pp. 1-6, doi: 10.1109/EPNET.2016.7999372.
[7] M. Zagirnyak, D. Mamchur, A. Kalinov, “Comparison of induction motor diagnostic methods based on spectra analysis of current and instantaneous power signals”, Przeglad Elektrotechniczny, vol. 88, no. 12 B, pp. 221-224, 2012.
[8] S. A. Ethni, S. M. Gadoue and B. Zahawi, "Inter-turn short circuit stator fault identification for induction machines using computational intelligence algorithms," 2015 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 2015, pp. 757-762, doi: 10.1109/ICIT.2015.7125189.
[9] M. Zagirnyak, D. Mamchur, A. Kalinov, “Induction motor diagnostic system based on spectra analysis of current and instantaneous power signals”, IEEE SOUTHEASTCON 2014, 2014, doi: 10.1109/secon.2014.6950721
[10] S. S. Refaat, H. Abu-Rub and A. Iqbal, "ANN-based system for inter-turn stator winding fault tolerant DTC for induction motor drives," 2015 17th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'15 ECCE-Europe), 2015, pp. 1-7, doi: 10.1109/EPE.2015.7309182.
[11] M. Jannati, A. Monadi and N. R. N. Idris, "Fault-tolerant control of 3-phase IM drive (speed-sensor fault and open-phase fault)," 2015 IEEE Conference on Energy Conversion (CENCON), 2015, pp. 384-389, doi: 10.1109/CENCON.2015.7409574.
[12] N. Boumalha, R. Hachelef, D. Kouchih, M. Tadjine and M. S. Boucherit, "Diagnostic and fault tolerant control by adaptive observer of doubly-fed induction generators with inter-turn rotor and stator fault based wind turbine," 2017 5th International Conference on Electrical Engineering - Boumerdes (ICEE-B), 2017, pp. 1-6, doi: 10.1109/ICEE-B.2017.8192052.
[13] T. Roubache, S. Chaouch and M. S. N. Said, "Backstepping fault tolerant control for induction motor," 2014 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, 2014, pp. 472-477, doi: 10.1109/SPEEDAM.2014.6871905.
[14] Y. Saadi, R. Sehab, A. Chaibet, M. Boukhnifer and D. Diallo, "An Automatic Fault Detection and Localization Strategy for Switched Reluctance Machine Open-Circuit Fault in EVs Applications," 2019 International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD), 2019, pp. 1-6, doi: 10.1109/ICCAD46983.2019.9037933.
[15] V. Kovalchuk, T. Korenkova, The Assessment of the Efficiency of a Pumping Plant with a Variable-Frequency Electric Drive at the Change of the Hydraulic System Parameters, Proceedings of the International Conference on Modern Electrical and Energy Systems, MEES 2019, Kremenchuk, Ukraine, 2019, pp. 134-137. ISBN:978-1-7281-2570-1. doi: 10.1109/MEES.2019.8896618.
[16] M. Zagirnyak, V. Melnykov and A. Kalinov, “The review of methods and systems of the fault-tolerant control of variablefrequency electric drives,” Przeglad Elektrotechniczny, vol. 95, no. 1. pp. 141-144, 2019.
[17] M. Zagirnyak, A. Kalinov and V. Melnykov, "Variable-frequency electric drive with a function of compensation for induction motor asymmetry," 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2017, pp. 338-344, doi: 10.1109/UKRCON.2017.8100505.
[18] M. Zagirnyak, A. Kalinov, V. Melnykov, I. Kochurov, “Correction of the operating modes of an induction motor with asymmetrical stator windings at vector control”, 2015 International Conference on Electrical Drives and Power Electronics (EDPE), pp. 259-265, 2015, doi: 10.1109/edpe.2015.7325303
[19] H. Akagi, E. H. Watanabe and M. Aredes, “Instantaneous power theory and applications to power conditioning,” Wileyinterscience a john wiley & sons, inc. Publication, Mohamed E. El, Hawary, ISBN 978-0-470-10761-4, 2007.
[20] M. Zagirnyak, M. Maliakova, A. Kalinov, “Compensation of higher current harmonics at harmonic distortions of mains supply voltage”, 2015 16th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE), 2015, pp. 245-248, doi: 10.1109/CPEE.2015.7333388.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2021-12 , nr katalogowy 134776 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2021-12

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma