دانلود مقاله ترجمه شده تشخیص خطای قطع فاز در استاتور به صورت آنلاین – ۲۰۱۷ IEEE

تشخیص خطای قطع فاز در استاتور به صورت آنلاین و کنترل تحمل دستگاه های آهنربای دائمی با استفاده از ولتاژ نقطه خنثی

On-line Stator Open-Phase Fault Detection and Tolerant Control for Permanent Magnet Machines using the Neutral Point Voltage

چکیده
۱- مقدمه
۲- 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
۳- کنترل تحمل پذیر خطای فاز
الف- سیستم درایو تحمل پذیر خطای فاز
ب- کنترل تحمل پذیر خطای فاز در درایو تک فاز
۴- 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
۵- نتیجه گیری

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.

نتیجه گیری

نتایج کلیدی به صورت زیر خلاصه شده اند: با استفاده از روش پیشنهادی تشخیص خطای حوزۀ زمانی، خطای فازی و موقعیت می توانند در دوره زمانی ۲/۰ ثانیه ای و در عملکرد ناپایدار سرعت مشخص شوند. ولتاژ پیشخورد، v_VS^* در (۱۴)، برای جبران ولتاژ ترتیب صفر SVPWM در ولتاژ اندازه گیری شدۀ NP و برای تشخیص خطای فازی کافی است. خطای فازی بر اساس برآورد vsin و vcos مشخص می شود. موقعیت خطا با زاویۀ atan2(vsin/vcos) مشخص می شود. برای روش پیشنهادی تشخیص خطا به هیچ پارامتر ماشینی نیاز نداریم. بر مبنای این ارزیابی آزمایشی، کنترل تحمل پذیر خطای تک فاز می تواند در طول حضور خطا با استفاده از چهار کلید باقیماندۀ اینورتر، ریپل گشتاور را بهبود بخشد.

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.

V- CONCLUSIONS

Key conclusions are summarized as follows:  By using the proposed time-domain fault detection method, the phase fault and the location can be identified within the time period of 0.2-sec under the speed transient operation.  The feedforward voltage, vSV * in (14), is sufficient to compensate the SVPWM zero-sequence voltage in the measured NP voltage for the phase fault detection.  The phase fault is detected based on the estimation of vsin and vcos. The fault location is identified by the angle of atan2(vsin/vcos). No machine parameter is required for the proposed fault detection method.  Based on the experimental evaluation, the proposed singlephase fault tolerant control can improve the torque ripple using remaining inverter four switches during the presence of phase fault.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تشخیص خطای قطع فاز در استاتور به صورت آنلاین و کنترل تحمل دستگاه های آهنربای دائمی با استفاده از ولتاژ نقطه خنثی

On-line Stator Open-Phase Fault Detection and Tolerant Control for Permanent Magnet Machines using the Neutral Point Voltage