تشخیص خطای قطع فاز در استاتور آنلاین و کنترل تحمل پذیر در ماشین های مغناطیس دائم
چکیده
روش های تشخیص خطای قطع فاز استاتور ماشین های معمول به تشخیص هارمونیک های جریان از حسگری جریانات فاز بستگی دارد. از آنجایی که دامنۀ هارمونیک های جریان متناسب با شرایط باری ماشین است، زمانی که هارمونیک های جریان ناشی از خطا برای شناسایی بسیار کوچک باشند، چالشی برای تشخیص خطای فاز در شرایط باری سبک محسوب می شود. این مقاله بر اساس نقطۀ خنثی (NP) در سیم پیچ های دو شاخه ای، تشخیص خطای فاز استاتور را برای ماشین های مغناطیس دائم (PM) ارائه می کند. نشان داده شده که هارمونیک ولتاژ مرتبۀ اول زمانی حاصل می شود که خطای قطع فاز رخ دهد. در مقایسه با روش های اولیه شناسایی مبتنی بر اندازه گیری جریان، تشخیص خطا با استفاده از ولتاژ NP نسبت به شرایط باری غیرحساس است، زیرا سیگنال خطای پیشنهادی ناشی از عدم تعادل ولتاژ به خاطر قطع فاز است. علاوه بر در نظر گرفتن کنترل تحمل پذیر خطا، درایو یک فاز با اتصال ماشین NP به یکی از پایه های اینورتر توسعه می یابد. این ماشین می تواند در کارامدترین شرایط خطای فاز از اینورترهای سه پایه استاندارد استفاده کند. ماشین PM 50-W با قابلیت دسترسی به NP برای ارزیابی تشخیص خطای قطع فاز پیشنهادی و روش کنترل تحمل پذیر استفاده می شود.
1- مقدمه
درایوهای ماشین PM با فرکانس متغیر، در فن ها و کمپرسورهای کوچک تا سیستم های حمل ونقل بزرگ به کار می روند. برای اجرای درایوهای فرکانس متغیر، میکرو کنترل گرهای بلادرنگ کارآمد همراه با الگوریتم های درایو ماشین پیشرفته معمولاً برای کنترل سوئیچ های نیمه هادی و ایجاد ولتاژهای مدولاسیون پالس (PWM) استفاده می شوند. با توجه به پیشرفت این میکرو کنترل گر، نظارت بر شرایط آنلاین و کنترل تحمل پذیر خطا نیز می تواند با استفاده از میکرو کنترل گری مانند نظارت بر خطا اجرا شود. برای مثال، یک کنترل گر تطبیقی برای تشخیص خطاهای در سیستم تعلیق فعال طراحی شده است. یک کنترل تحمل پذیر خطا نیز برای کاهش خطاهای محرک ناشناخته در سیستمی مشابه ایجاد شده است. یک کنترل گر غیرخطی برای ارتقای پایایی محرک هیدرولیکی روتور کاربرد دارد.
Abstract
Conventional machine stator open-phase fault detection methods rely on the detection of current harmonics from the sensing of phase currents. Because the magnitudes of current harmonics are proportional to the machine load condition, it is a challenge for the phase fault detection at light load condition when fault induced current harmonics are too small to detect. This paper proposes an improved stator phase fault detection for permanent magnet (PM) machines based on the use of neutral point (NP) in Y-connected windings. It is shown that a first-order voltage harmonic is resultant once the open-phase fault occurs. Comparing to prior detection methods based on the current measurement, the fault detection using NP voltage is insensitive to the load condition because the proposed fault signal is induced by the voltage unbalance due to the openphase. In addition considering the fault tolerant control, a singlephase drive is developed by connecting the machine NP to one of the inverter legs. The machine can drive at the most efficient condition using standard three-leg inverters under phase fault. A 50-W PM machine with the accessible NP is used to evaluate the proposed open-phase fault detection and tolerant control method.
I. INTRODUCTION
ariable-frequency PM machine drives are applied in applications ranging from small fans and compressors to the large transportation systems. For the implementation of variable-frequency drives, high efficient real-time microcontrollers with advanced machine drive algorithms are typically used to control semiconductor switches and generate pulse-width-modulation (PWM) voltages. Due to the progress on the microcontroller, on-line condition monitoring and fault tolerant control can also be implemented by using the microcontroller as the fault monitor [1, 2]. For example, an adaptive controller is designed to detect faults in active suspension system [3]. A fault tolerant control is also developed to mitigate unknown actuator faults in the same system [4]. A nonlinear controller is implemented to improve the reliability in a hydraulic rotary actuator [5].
چکیده
1- مقدمه
2- مدل ماشین PM با در نظر گرفتن خطای فاز
الف. ولتاژ NP در یک ماشین سالم
ب. ولتاژ NP در ماشین دارای فاز خطا:
ج. تشخیص خطای فاز بر اساس هارمونیک ولتاژ NP
3- کنترل تحمل پذیر خطای فاز
الف. سیستم درایو تحمل پذیر خطای فاز
ب. کنترل تحمل پذیر خطای فاز در درایو تک فاز
4- نتایج تجربی
الف. پاسخ ولتاژ NP در خطای فاز
ب. سیگنال های تشخیص خطا در شرایط مختلف خطا
ج. تشخیص خطای فاز در طول سرعت ناپایدار
د. مقایسه عملکردهای مختلف تشخیص خطا
ه. کنترل تحمل پذیر خطا
5- نتیجه گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. PM MACHINE MODEL CONSIDERING THE PHASE FAULT
A. NP voltage in a healthy machine:
B. NP voltage in the machine under the phase fault:
C. Phase fault detection based on NP the voltage harmonic
III. PHASE FAULT TOLERANT CONTROL
A. Phase fault tolerant drive system:
B. Phase fault tolerant control of single-phase drive:
IV. EXPERIMENTAL RESULTS
A. NP voltage response under the phase fault:
B. Fault detection signals under different fault conditions:
C. Phase fault detection during speed transient:
D. . Comparison of different fault detection performance
E. Fault tolerant control:
V. CONCLUSIONS
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه