طراحی ژنراتور ورنیر مغناطیس دائمی هدایت مستقیم برای سیستم توربین بادی

Design of a Direct Drive Permanent Magnet Vernier Generator for a Wind Turbine System

چکیده

1. مقدمه

2. ملاحظات طراحی برای ژنراتور های بادی هدایت مستقیم

3. همبستگی های بین ثابت های مدار و حالت های هندسی ژنراتورهای ورنیر PM با سیم کشی متمرکز

4. تعیین حالت های هندسی PMVG

5. شبیه سازی و نتایج آزمایش

6. جمع بندی

منابع

چکیده

     در این مطالعه، یک روش طراحی جدید برای ژنراتور های ورنیر مغناطیس ثابت با هدایت مستقیم (DDPMVG) برای سیستم های توربین بادی سبک با توان بالا و بدون جعبه دنده ارائه شده است. زمانی که الزام توان حداکثری در نظر گرفته شود، سرعت های مبنا و ماکسیموم برای ژنراتور، اول از مشخصه های ایرودینامیک تیغه های توربین بادی به دست می آید. سپس پارامتر های الکتریکی ضروری برای ژنراتور ها با در نظر داشتن طرح کنترل بیشترین پارامتر گشتاور (MTPA) در ژنراتور های PM محاسبه می شود. برای مشخص کردن حالت هندسی مناسب برای پارامتر های به دست آمده، همبستگی های بین پارامتر ها و حالت های هندسی PMVG با در نظر داشتن سیم بندی های متمرکز، به دست می آیند. با استفاده از همبستگی های به دست آمده و پارامتر های ایجاد شده، یک فرایند طراحی سیستمی از PMVG ارائه می شود. برای یک مورد پژوهی، یک 5kW DD-PMVG با روتور خارجی با استفاده از روش پیشنهاد شده، طراحی می شود. مشخصه های عملکردی ژنراتورهای طراحی شده نیز با شبیه سازی های المان محدود (FE) تحلیل شده و سپس با نتایج پیش بینی شده با تحلیل ها، مقایسه می شود. در نهایت، نتایج آزمایش ها ارائه می شوند.

ملاحظات طراحی برای ژنراتور های بادی هدایت مستقیم

الف) محاسبه گشتاور و سرعت دورانی

     توان منتقل شده به روتور توربین از باد را می توان با استفاده از معادله زیر به دست آورد: که Pair نشان دهنده انرژی جنبشی از هوای در حال حرکت، Cp نشان دهنده ضریب توان کمتر از 0.59 از حد بتز، Ablade نشان دهنده مساحت تیغه روتور، Rblade نشان دهنده شعاع تیغه و p نشان دهنده تراکم بار به صورت تخمینی به صورت می باشد. همچنین هم نشان دهنده سرعت باد است. در سیستم توربین های بادی، سرعت های آستانه، سرعت نامه و سرعت قطع در باد نیز بر اساس ملاحظات ظرفیت توربین بادی مشخص می شود. در این مطالعه، این سرعت ها به ترتیب به صورت 3m/s، 9m/s و 15m/s می باشند که این سرعت ها در شکل 1a نمایش داده شده است. تولید توان در سرعت آستانه شروع می شود و بر اساس مکعب سرعت باد افزایش پیدا می کند. بعد از رسیدن به سرعت نامی، توان کنترل می شود تا به صورت ثابت، سرعت باد به سرعت قطع برسد. در حالت عملی، می توان از نسبت نوک- سرعت ، یا در معادله 2 استفاده کرد تا سرعت دورانی روتور توربین را اندازه گیری کرد که در این مطالعه، نشان دهنده سرعت زاویه ای روتور می باشد.

     مشخصه های عادی از منحنی برای روتور با دو تیغه در شکل 1b نشان داده شده است که بیشترین Cp به صورت 0.45 زمانی به دست می آید که نسبت حدود 7 باشد [32] . ازین رو، برای یک توان ماکسیموم مشخص 5kW، Ablade در معادله 1 با استفاده از Cp به مقدار 0.45 محاسبه می شود و ازین رو شعاع تیغه روتور نیز به دست می آید. در نهایت، سرعت مبنا در روتور توربین ها را می توان با استفاده از معادله 2 و به صورت 7 به دست آورد که در نتیجه باعث می شود گشتاور توربین در هر سرعت به دست بیاید که در جدول 1 ارائه شده است. باید خاطر نشان کرد که به علت این که ژنراتور های DD در نظر گرفته شده است، سرعت و گشتاور توربین ها مشابه با ژنراتور می باشد.

ب) بررسی کردن پارامتر های مدار برای ژنراتور های PM با در نظر داشتن طرح کنترل MTPA

     شکل 2 نشان دهنده طرح شماتیک برای سیستم توربین بادی با ژنراتور غیر برجسته می باشد که با استفاده از مدار معادل بر اساس هر فاز نمایش داده شده است که شامل نیروی الکتریکی حرکتی بازگشتی (EMF) به صورت Eb و راکتانس سنکرون Xsyn و مقاومت سیم پیچ ها به صورت R می باشد. با چشم پوشی کردن نسبت به R برای راحتی تحلیلها، معادله ولتاژ برای ژنراتور در قاب DQ را می توان به صورت معادله 3 نشان داد و به صورت یک دایره در محور جریان DQ در شکل 3 نشان داده شده است که مرکز آن ، Cv به صورت در معادله 3 می باشد. در طرف دیگر، یک حد ماکسیموم جریان مجاز می باشد که مبتنی بر ظرفیت گرمایی ماشین الکتریکی و یا ظرفیت توان مبدل می باشد و با استفاده از یک دایره با شعاع حول محور نمایش داده شده است. برای ماشین های الکتریکی غیر برجسته، تنها جریان محور Q به صورت Iq بر روی تولید گشتاور تاثیر دارد که این موضوع در معادله 4 نشان داده شده است.

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
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

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 2/0 ثانیه ای و در عملکرد ناپایدار سرعت مشخص شوند. ولتاژ پیشخورد، v_VS^* در (14)، 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

در مورد صحت تشخیص عیب و جداسازی در دستگاههای همگام با آهنربای دائمی با استفاده از MCSA / MVSA و LDA

On the Accuracy of Fault Detection and Separation in Permanent Magnet Synchronous Machines using MCSA/MVSA and LDA

چکیده

1- مقدمه

2- مقدمه

الف. خطای گریز از مرکز

ب- مدار اتصال کوتاه حلقه به حلقه

ج- مغناطیس زدایی

3- خطاهای اجرایی و روش پیشنهادی

الف- تحلیل اِلِمان محدود

ب- محیط آزمایشی

ج- الگوریتم شناسایی و طبقه بندی خطا

4- تحلیل افتراقی خطی (LDA)

5- شبیه سازی و نتایج آزمایشی

الف- تشخیص نوع خطا

ب- شناسایی شدت خطا

ج- مقایسه FEA با داده های آزمایشی

د- تأثیر دما

6- نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله موتور جریان/تحلیل مغناطیس ولتاژ و تحلیل تشخیصی خطا با توجه به صحت شناسایی وضعیت ماشین های سنکرون مغناطیس دائم ارزیابی می کند که آیا سالم است یا خیر، نوع آن خطا را تعیین می کند و شدت آن را در مورد خطای گریز از مرکز استاتیک یا مدار اتصال کوتاه حلقه به حلقه برآورد می کند. در اینجا سه نوع خطا مورد بحث قرار می گیرد: گریز از مرکز استاتیک، مدار اتصال کوتاه حلقه به حلقه و خطای مغناطیس زدایی جزئی. تحلیل اِلِمان محدود دو بعدی (2-D) برای مدل سازی و شبیه سازی ماشین تحت شرایط سالم یا ناسالم به کار گرفته می شود. تبدیل سریع فوریه بر ولتاژ فاز یا سیگنال های جریان اعمال می شود تا طیف فرکانس را به دست آورد. ترکیبی از دامنه هارمونیک های ولتاژ استاتور یا سیگنال های جریان به عنوان ویژگی های دقیقی برای طبقه بندی تشخیص خطا استفاده می شوند. تحلیل افتراقی خطی به عنوان روش طبقه بندی برای هر دو انتخاب می شود که خطا را مشخص کرده و شدت را برآورد می کند. دو نوع سیم پیچ مختلف از ماشین های سنکرون مغناطیس دائم مورد آزمایش قرار می گیرند: ماشین سیم پیچ متمرکز و توزیع شده. برای تأیید نتایج شبیه سازی، آزمایشاتی در نقاط عملیاتی مختلف انجام شده و این نتایج با تحلیل اِلِمان محدود مقایسه می شوند.

نتیجه گیری

در این مقاله، طبقه بندی کننده های MSCA و LDA برای تشخیص و برآورد دقیق خطا در PMSM ارزیابی می شوند. دامنه هارمونیک های ولتاژ فاز یا سیگنال های جریان استاتور به عنوان ویژگی های طبقه بندی کنندۀ LDA استفاده می شوند، تا نوع خطا را شناسایی و شدت آن را برآورد کند. در اینجا سه خطا ارزیابی شد: خطای گریز از مرکز استاتیک، مدار اتصال کوتاه حلقه به حلقه و مغناطیس زدایی جزئی. این آزمایشات با استفاده از FEA انجام شدند و با کاربرد داده های آزمایشی برای دو نوع PMSMs اعتبارسنجی شد: ماشین سیم پیچ توزیع شدۀ 12 قطبی و ماشین سیم پیچ متمرکز 16 قطبی. بیشتر روش های تشخیص و جداسازی قبلی بر مبنای کاربرد زیر هارمونیک‌های سیگنال جریان استاتور هستند، درحالی که این موتور در سرعت و گشتاور خاص عمل می کند. برای این روش پیشنهادی، نتایج طبقه بندی شبیه-سازی و آزمایشی نشان می دهد که تغییر در دامنه هارمونیک های جریان یا ولتاژ به خاطر حضور خطا در ماشین، می تواند برای شناسایی نوع خطا و برآورد شدت آن تحت بارهای و سرعت های عملیاتی مختلف استفاده شود.

Abstract

In this paper, the motor current/voltage signature analysis and linear discriminant analysis (LDA) are evaluated with respect to the accuracy to detect the status of permanent magnet synchronous machines (PMSMs) whether it is healthy or faulted, determine the type of that fault, and estimate the severity in the case of static eccentricity or turn-to-turn short-circuit fault. Three types of faults are discussed: static eccentricity, turn-to-turn short circuit, and partial demagnetization fault. Two-dimensional finite element analysis (FEA) is used to model and simulate the machine under healthy and faulted conditions. Fast Fourier transform is applied to the phase voltage or current signals to obtain the frequency spectrum. A combination of the amplitude of the harmonics of the stator voltage or current signals are used as detailed features for the classifier for fault detection. LDA is chosen as a classification method for both detecting the fault and estimating its severity. Two different winding types of PMSMs are tested: a concentrated and a distributed winding machine. To validate the simulation results, experiments at different operational points are carried out and the results are compared with the sFEA.

VI- CONCLUSIONS

In this paper, the MSCA and LDA classifiers were evaluated for accuracy for fault detection and estimation in PMSM. The amplitude of the harmonics of the phase voltage or stator current signals were used as features for the LDA classifier to detect the fault type and estimate its severity. Three faults were discussed: static eccentricity, turn-to-turn short circuit, and partial demagnetization fault. Tests were performed using FEA and validated using experimental data for two types of PMSMs: a 12 poles distributed winding machine and a 16 poles concentrated winding machine. Most of the previous detection and separation methods are based on using the subharmonics of the stator current signal while the motor is operating at a specific speed and torque. For the proposed method, experimental and simulation classification results show that the variation in amplitude of the current or voltage harmonics due to the presence of a fault in the machine, can be used to detect the fault type and estimate the severity under different operating speeds and loads.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

در مورد صحت تشخیص عیب و جداسازی در دستگاههای همگام با آهنربای دائمی با استفاده از MCSA / MVSA و LDA

On the Accuracy of Fault Detection and Separation in Permanent Magnet Synchronous Machines using MCSA/MVSA and LDA

تشخیص خطای گریز از مرکز استاتیک، دینامیک و ترکیبی در موتورهای همگام مغناطیس دائم

Static-, Dynamic-, and Mixed-Eccentricity Fault Diagnoses in Permanent-Magnet Synchronous Motors

چکیده

1- مقدمه

2- مدل سازی گام زمانی

3- محیط آزمایشی

4- تشخیص خطای SE، DE و ME

الف- شاخصی جدید برای تشخیص خطای DE

ب- تشخیص خطای SE

ج- تشخیص خطای ME

5- اثرات بار بر شاخص پیشنهادی

6- تحلیل نظری شاخص معرفی شده

الف- نفوذ شکاف فضایی

ب- عناصر میدان شکاف فضایی

ج- عناصر جریان استاتور

7- تحلیل شاخص های پیشنهادی برای برآورد نوع و درجۀ خطای گریز از مرکز

8- تخمین شدت خطای گریز از مرکز

الف- تعیین نوع خطای گریز از مرکز

ب- تخمین درجۀ خطای گریز از مرکز

ج- معماری شبکه ها

د- نتایج

9- تمایز میان خطای گریز از مرکز و سایر خطاها با استفاده از شاخص معرفی شده

10- نتیجه گیری

چکیده

تشخیص خطای گریز از مرکز ترکیبی (ME) تا کنون برای موتورهای سنکرون مغناطیس دائم (PMSMs) ثبت نشده است. این مقاله نشان می دهد که چگونه گریز از مرکز استاتیک (SE)، گریز از مرکز دینامیک (DE) و ME در PMSMs سه فاز تشخیص داده می شوند. یک شاخص جدید برای تشخیص غیرهجومی این خطاهای گریز از مرکز برای PMSM خطایی معرفی شده است. این شاخص دامنۀ مؤلفه های باند جانبی با یک الگوی فرکانسی خاص است که از طیف جریان استاتور استخراج می شود. استفاده از این شاخص تعیین دقیق وقوع و همچنین نوع و درصد خطای گریز از مرکز را ممکن می سازد. ضمناً، طیف جریان PMSM خطایی در طول محدوده بزرگ بررسی می شود و توانایی این شاخص پیشنهادی برای تشخیص خطای گریز از مرکز PMSMs با بارهای مختلف نشان داده می شود. یک بررسی نظری جدید بر مبنای تحلیل میدان مغناطیسی برای تثبیت شاخص معرفی شده و تعمیم روش تشخیص خطا ارائه شده است. برای نشان داده شایستگی این شاخص در تشخیص گریز از مرکز و برآورد شدت آن، ابتدا، پیوستگی میان شاخص و درجات SE و DE تعیین می شود. سپس، نوع خطای گریز از مرکز با نزدیک ترین ممیز هم‌جوار یعنی k، تعیین می شود. در مرحلۀ بعد، یک شبکۀ عصبی مصنوعی سه لایه برای برآورد درجه و نوع خطای گریز از مرکز به کار گرفته می شود. پس از همۀ این ها، نویز سفید گاوسی به جریان شبیه سازی شده اضافه می شود، و قدرت شاخص پیشنهادی با توجه به واریانس نویز تحلیل می شود. در این مقاله، PMSM تحت شرایط خطای مغناطیسی (مغناطیس زدایی) و خطاهای الکتریکی (مدار اتصال کوتاه و قطع مدار) مدل بندی می شود، و طیف جریان در PMSM خطایی در خطاهای مغناطیس زدایی، مدار اتصال کوتاه و قطع مدار تحلیل می شود. نشان داده شده که این شاخص پیشنهادی، به خاطر خطای گریز از مرکز و خطاهای مغناطیسی و الکتریکی در طیف جریان ایجاد نمی شود. در واقع، انتظار می رود که این شاخص معرفی شده تنها به خاطر خطای گریز از مرکز ایجاد شود و به دیگر خطاها حساس نیست. برای مدل سازی خطاهای گریز از مرکز PMSM، یک روش اِلمان محدودtime-stepping به کار گرفته می-شود، که این روش همۀ ویژگی های هندسی و فیزیکی مؤلفه های ماشین، نفوذ غیر هم شکل شکاف فضایی و ویژگی های غیر هم شکل مواد PM را در نظر می گیرد. این مدل دسترسی به سیگنال های مورد تقاضا را برای پردازش دقیق آسان می کند. مقایسه نتایج شبیه سازی و آزمایشی این شاخص پیشنهادشده را تأیید می کند.

10- نتیجه گیری

این مقاله نشان می دهد که خطاهای SE، DE و ME چگونه در PMSM می تواند مشخص شود. الگوی جدیدی از فرکانس برای تشخیص خطای گریز از مرکز و مغناطیس زدایی درجه و نوع آن معرفی شده است. یک مدل از PMSM خطایی دارای خطای SE، DE و ME با استفاده از TSFEM نشان داده شده است. طیف جریان استاتور با استفاده از FFT محاسبه شده و دامنۀ این الگو به عنوان شاخصی صحیح معرفی شد. این شاخص پیشنهادی در مقابل تغییر بار قوی بود، و تعیین بار موتور برای تشخیص صحیح خطا ضروری نیست. بنابراین، این شاخص نسبت به شاخص های جهانی که برای تشخیص خطای گریز از مرکز در موتورهای القایی به کار می روند، بسیار کارآمدتر است. در ضمن، مقایسه میان طیف جریان PMSM خطایی در خطای گریز از مرکز و قطع مدار و مدار اتصال کوتاه و مغناطیس زدایی نشان می دهد که تنها خطای گریز از مرکز این نوع از عناصر باند جانبی را ایجاد می کند. بنابراین، تمایز میان خطای گریز از مرکز و سایر خطاها با استفاده از این شاخص امکان پذیر است.

Abstract

Mixed-eccentricity (ME) fault diagnosis has not been so far documented for permanent-magnet (PM) synchronous motors (PMSMs). This paper investigates how the static eccentricity (SE), dynamic eccentricity (DE), and ME in three-phase PMSMs can be detected. A novel index for noninvasive diagnosis of these eccentricities is introduced for a faulty PMSM. The nominated index is the amplitude of sideband components with a particular frequency pattern which is extracted from the spectrum of stator current. Using this index makes it possible to determine the occurrence, as well as the type and percentage, of eccentricity precisely. Meanwhile, the current spectrum of the faulty PMSM during a large span is inspected, and the ability of the proposed index is exhibited to detect eccentricity in faulty PMSMs with different loads. A novel theoretical scrutiny based on a magnetic field analysis is presented to prove the introduced index and generalize the illustrated fault recognition method. To show the merit of this index in the eccentricity detection and estimation of its severity, first, the correlation between the index and the SE and DE degrees is determined. Then, the type of the eccentricity is determined by a k-nearest neighbor classifier. At the next step, a three-layer artificial neural network is employed to estimate the eccentricity degree and its type. After all, a white Gaussian noise is added to the simulated current, and the robustness of the proposed index is analyzed with respect to the noise variance. In this paper, the PMSM under magnetic fault (demagnetization) and electrical faults (short and open circuits) is modeled, and the current spectrum of the faulty PMSM under demagnetization, short circuit, and open circuit faults is analyzed. It is demonstrated that the proposed index, due to eccentricity fault, is not generated in the current spectrum due to magnetic and electrical faults. Indeed, it is exposed that the introduced index is only created due to eccentricity fault and it is not sensitive to other faults. To model the PMSM eccentricities, a time-stepping finite-element method, which takes into account all geometrical and physical characteristics of the machine components, nonuniform permeance of the air gap, and nonuniform characteristics of the PM material, is employed. This model facilitates the access to the demanded signals in order to have accurate processing. A comparison of simulation and experimental results validate the proposed index.

X- CONCLUSION

This paper has indicated how the SE, DE, and ME of PMSM can be diagnosed. A novel pattern frequency has been introduced for the diagnosis of eccentricity and the determination of its type and degree. A model of the faulty PMSM with SE, DE, and ME using TSFEM was shown. The spectrum of stator current was calculated using FFT, and the amplitude of this pattern was introduced as a proper index. The proposed index was robust against load variation, and it is not necessary to specify motor load for accurate fault diagnosis. Thus, this index is much more efficient than global indices which are employed for eccentricity fault diagnosis in induction motors. Meanwhile, a comparison between the spectrum current of the faulty PMSM due to eccentricity and open circuit, short circuit, and demagnetization illustrates that only eccentricity generates these kinds of sideband components. Thus, discrimination between eccentricity and other faults using this index is possible.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تشخیص خطای گریز از مرکز استاتیک، دینامیک و ترکیبی در موتورهای همگام مغناطیس دائم

Static-, Dynamic-, and Mixed-Eccentricity Fault Diagnoses in Permanent-Magnet Synchronous Motors