تحلیل و تشخیص خطای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی از طریق خود-راه اندازی گسترش یافته
چکیده
این مقاله تحلیلی جامع از تغییر آمپدانس سیم پیچ استاتور PMSM در خطاهای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی و گریز از مرکز ارائه می کند. امپدانس های فاز با روش خود-راه اندازی گسترش یافته (Extended Self-Commissioning) در حالت ثابت قبل و بعد از عمل نظارت می شوند و از این رو آگاهی از مسائل شناخته شده ناشی از ناپایداری ها، بار/سرعت یا وابستگی ضریب کنترل گر است. علاوه بر این، تأثیر اشباع هستۀ آهن استاتور بر پارامترهای الکتریکی عمیقاً تحلیل شد. برای تشخیص خطای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی از خطای گریز از مرکز که رفتارهای مشابهی را نشان می دهند، یک الگوریتم طبقه بندی بر مبنای اثر اشباع معرفی شد و در ماشین های دارای ترکیبات اسلات قطبی مختلف تحلیل شد. شبیه سازی FEA دو بعدی و نتایج آزمایش تجربی هر دو برای نشان داده کارآمدی این تحلیل ارائه شده اند.
1- مقدمه
گرایش به توسعه ماشین های سنکرون مغناطیس دائم (PMSM) به صورت قابل توجهی به خاطر ویژگی های برتری مانند کارایی بالا، تراکم بالای نیرو و تراکم بالای گشتاور افزایش می یابد. با در نظر گرفتن این شایستگی ها، امروزه ماشین های مغناطیس دائم در کاربردهای مختلف به کار می رود، از جمله down-hole tractor، سیستم های تولید سیم پیچ، وسایل الکتریکی (EVs) برای نام گذاری. با افزایش کارایی و تنوع کاربردها، تشخیص خطای PMSMs به یک زمینۀ مهندسی ضروری برای ارتقای پایایی، بهینه سازی هزینه های عملیاتی و برآورد عمر مفید سیستم های درایو تبدیل می شود. رایج ترین انواع خطاهای PMSM در صنعت، خطاهای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی، مغناطیس زدایی مغناطیس دائم (PM)، خطاهای گریز از مرکز چرخشی و بلبرینگ هستند. این خطاها ممکن است به خاطر نقایص ذاتی تولید، شرایط عملیاتی بد، بارگیری نامناسب و تخریب عناصر باشند. خطاهای قریب الوقوع نه تنها بر عملکرد سیستم درایو ماشین تأثیر می گذارد، بلکه پایایی کلی سیستم را نیز کاهش می دهند که ممکن است باعث زیان های عملیاتی قابل توجه یا خطاهای فاجعه آمیز شوند. برای مثال، اگر یک down hole tractor در شرایط خطای سیستم تولید روغن معمول کار کند، تثبیت و راه‌اندازی مجدد سیستم یک هفته طول می کشد که در آن زیان عملیاتی می تواند تا 1 میلیون دلار باشد. بنابراین، تشخیص خطا برای عملیات بهینه، مطمئن و ایمن از اهمیت برخوردار است.
Abstract
This paper presents a comprehensive analysis of PMSM stator winding impedance variation in inter turn short circuit and eccentricity faults. The phase impedances are monitored through an extended self-commissioning procedure at standstill mode before or after operation, and hence agnostic to well-known issues caused by transients, load/speed level or controller coefficient dependency. Moreover, the effect of stator iron core saturation on the electric parameters analyzed in depth. In order to distinguish the inter turn shorts from the eccentricity fault which exhibits similar behaviors, a classification algorithm based on the saturation effect is introduced and analyzed on the machines with different pole-slot combinations. Both 2-D FEA simulation and experimental test results are provided to show the efficacy of this analysis.
I. INTRODUCTION
THE trend in deployment of permanent magnet synchronous machines (PMSMs) has been remarkably increasing due to superior features such as high efficiency, high power density and high torque density. Thanks to these merits, today is permanent magnet machines have been used in various applications, including down-hole tractors, wind generation systems, electric vehicles (EVs) to name a few. As the use and diversity of applications increase, the fault diagnosis of PMSMs becomes an essential engineering field to improve reliability, optimize operational cost and estimate useful lifetime of drive systems. The most common PMSM fault types reported in industry are inter turn short circuit faults, permanent magnet (PM) demagnetization, rotor eccentricity and bearing failures. These faults may occur due to inherent manufacturing imperfections, harsh operating conditions, improper loading and component degradation. The impending faults not only affect the performance of machine is drive system but also reduce the overall system reliability, which may cause significant operation loss or even catastrophic faults. For instance, if a down hole tractor used in a typical oil production system fails, it takes one week to fix and restart the system where operation loss/day can be as high as $1M. Therefore, it is important to perform the fault diagnosis for optimized, reliable and safe operations.
چکیده
1- مقدمه
2- تحلیل PMSMS دارای خطای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی
الف. تحلیل امپدانس سیم پیچ استاتور
ب. تحلیل امپدانس محور d
3- تشخیص خطای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی در PMSMS
الف. اثرات اشباع ناشی از PMs در تشخیص و طبقه بندی
ب. تحلیل خطای مدار اتصال کوتاه و خطای گریز از مرکز استاتیک
4- نتایج تجربی
الف. محیط آزمایشی
ب. نتایج تجربی
5- نتیجه گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. ANALYSIS OF PMSMS WITH INTER TURN SHORT CIRCUIT FAULT
A. Analysis of Stator Winding Impedance
B. Analysis of d-axis Impedance
III. DIAGNOSIS OF INTER TURN SHORT CIRCUIT FAULT IN PMSMS
A. Saturation Effects Caused by PMs in Diagnosis and Classification
B. Analysis of Short Circuit Fault and Static Eccentricity Fault
IV. EXPERIMENT RESULTS
A. Experimental Setup
B. Experimental Results
V. CONCLUSION
- 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