کنترل کننده ولتاژ راکتیو خود تنظیم شونده برای ژنراتورهای سنکرون همزمان

Self-adaptable reactive power-voltage controller for virtual synchronous generators

چکیده

1. مقدمه

2. اصول کنترل VSG

3. کنترل کننده های Q-U به صورت خود تنظیم شونده

4. نتایج و تجزیه و تحلیل

4.1 آنالیز سیگنال کوچک

4.2 نتایجات آزمایش

5. نتیجه گیری

چکیده

با نفوذ هر چه بیشتر انرژی تجدید پذیر در شبکه، اصول ژنراتورهمزمان مجازی (VSG) به عنوان یک راه حل جالب برای کنترل اینورترهای متصل به شبکه پیشنهاد شده است. در حالت عادی، توان- فرکانس اکتیو و کنترل کننده توان- ولتاژ راکتیو پذیر نقش عمده ای در سیستم کنترل VSG دارند. با این حال، امپدانس خط و بارهای محلی موارد مهم موثر بر نتیجه کنترل دو کنترل کننده هستند. در مقایسه با کنترل کننده  توان- ولتاژ راکتیو، کنترل کننده توان-فرکانس اکتیو تولید سهم بار را در بین VSG ها با دقت بیشتری انجام می دهد. در این مقاله یک کنترل کننده  توان – ولتاژراکتیو خود تنظیم شونده برای مقابله با مشکل تقسیم توان راکتیو در سیستم موازی VSGs ، با استفاده از اختلاف توان راکتیو برای تنظیم ضریب کنترل ولتاژ توان راکتیو، ارائه شده است. سپس، یک مدل سیگنال کوچک خطی برای تجزیه و تحلیل پایداری ضریب کنترل توان- ولتاژ راکتیو با سیستم موازی VSGs ایجاد شده است. سرانجام، آزمایش دو سیستم VSG موازی مبتنی بر کنترل کننده های توان ولتاژ راکتیو خود تنظیم شونده با با امپدانس خط متفاوت ایجاد شده است. نتایج به دست آمده از آزمایش ، اثربخشی کنترل کننده های توان-ولتاژ راکتیو خود تنظیم شونده پیشنهادی را در سیستم های موازی VSGs را تأیید می کند.

1 مقدمه

در سال های اخیر، تولید توزیع شده (DG) به عنوان یک راه حل امیدوارکننده تقاضای بیشتر برق و آب در نظر گرفته شده است که این راه حل تاثیرات کمتری بر محیط زیست و زیر ساخت های توزیع دارد. با نفوذ هر چه بیشتر منابع تجدید پذیر، مشکل عملکرد پایدار شبکه در حال افزایش است. به دلیل خود اینرسی پشتیبانی و شرکت در کنترل فرکانس و ولتاژ یک سیستم AC، معکوس کننده های منبع انرژی تجدید پذیر قادر نیستند که در بهبودی سیستم بهبود ایجاد کنند[1] . این موضوع را می توان از طریق کاربرد مفهوم ژنراتور هم زمان مجازی (VSG)، مرتفع کرد که در این مفهوم VSC و ویژگی های مولد هم زمان (SG) با یکدیگر ترکیب می شوند. الگوریتم کنترلی VSG یک معکوس کننده الکترونیک قدرت، یک ویژگی کنترلی است که می تواند به یک کنترل مبدل اضافع شود تا بتواند آن را قادر کند که به عنوان یک SG رفتار کند [2]. 

5 نتیجه گیری

کنترل کننده های ولتاژ-توان  راکتیو  فرکانس -توان راکتیو نقش مهمی را در سیستم های کنترلی  VSG ایفا میکنند. اما امپدانس خط و بارهای محلی، عواملی هستند که بر روی عملکرد کنترلی دو کنترل کننده اثر میگذارد. در اینجا یک کنترل کننده ولتاژ -توان  راکتیو خود تنظیم شونده با مسائل توان راکتیو در سیستم های  VSG موازی، پیشنهاد شده است که از اختلاف توان راکتیو برای تنظیم ضریب کنترل ولتاز- توان راکتیو استفاده میکند. برای آنالیز پایداری سیستم های  VSG موازی با کنترل کننده ی ولتاز- توان راکتیو، یک مدل سیگنال کوچک خطی شده  به کار رفته است و نتایج جاروب پارامتری امپدانس خط  آنالیز شده است. در نهایت نتایج آزمایش های آزمایشگاهی ، قبل از تصمیم گیری  نهایی، به تصویر کشیده شده است. 

Abstract

With a higher and higher penetration of renewable energy in the grid, the principle of the virtual synchronous generator (VSG) is proposed as an attractive solution to controlling the grid-connected inverters. In common, active power-frequency and reactive power-voltage controllers play major roles in VSG control system. However, the line impedance and local loads are the critical case effecting on the control result of the two controllers. Compared with reactive power-voltage controller, active power-frequency controller is more easier to product the load sharing among the VSGs accurately. This paper presents a self-adaptable reactive power-voltage controller to deal with the sharing problem of reactive power in the parallel VSGs system, using the reactive power difference to adjust reactive power-voltage control coefficient. Then, a linearised small-signal model is established for stability analysis of the reactive power-voltage control coefficient to the parallel VSGs system. Finally, an experiment of two parallel VSGs system based on the self-adaptable reactive power-voltage controllers is performed, with different line impedance. Results obtained from the experiment verify the effectiveness of the proposed self-adaptable reactive power-voltage controllers in the parallel VSGs system.

1 Introduction

In the recent years, distributed generation (DG) has recently been considered as a promising solution to meet the increased demand for utility with smaller effects on the environment and distribution infrastructures. With the higher and higher penetration of renewable energy sources, the problem of grid steady operation is increasingly severe. With lacking inertia needed to support and participating in the frequency and voltage control of an AC system, the renewable energy sources (RESs) inverters are hence unable to contribute to the improvement of system stability [1]. This issue can be addressed through the application of the concept of virtual synchronous generator (VSG), which combine VSC and synchronous generator (SG) characteristics. The VSG control algorithm of a power electronics inverter is a control feature that can be added to a converter controller to enable it to behave as an SG [2].

5 Conclusion

Active power-frequency and reactive power-voltage controllers play a major role in VSG control system. However, the line impedance and local loads are the critical case impacting on the control performance of the two controllers. Here, a self-adaptable reactive power-voltage controller is proposed to deal with the sharing problem of reactive power in the parallel VSGs system, which uses the reactive power difference to adjust reactive powervoltage control coefficient. For the stability analysis of the parallel VSGs system with the proposed self-adaptable reactive powervoltage controller, a linearised small-signal model is established, and the parametric sweep results of line impedance are analysed. Finally, the experimental results obtained in the laboratory are presented before drawing the final conclusions.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کنترل کننده ولتاژ راکتیو خود تنظیم شونده برای ژنراتورهای سنکرون همزمان

Self-adaptable reactive power-voltage controller for virtual synchronous generators

طراحی SRM مبتنی بر بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله

SRM Design Based on the Sequence Subspace Multi-objective Optimization

چکیده

1. مقدمه

2. تعیین توپولوژی SRM

3. بهینه سازی چند منظوره SRM

A. ساده سازی توپولوژی روتور SRM

B. تعیین اهداف بهینه سازی

C. بهینه سازی چند منظوره زیرفضای متوالی مربوط به SRM

4. تست نمونه اولیه SRM

5. نتیجه گیری

منابع

چکیده

برای طراحی بهینه موتور رلوکتانسی سنکرون  (SRM)، توپولوژی روتر و انتخاب متغیرهای مختلف طراحی به عنوان چالش مهمی باقی می ماند. به طور کلی روتور SRM تنها در جهت محوری یا شعاعی طراحی می شود و متغیرهای طراحی مبتنی بر تجربه کاهش می یابد؛ با این حال، فرآیند فوق وقت گیر است. در این مقاله با مقایسه عملکردهای SRM با ترکیب های مختلف قطب/ شکاف و تعداد موانع شار، توپولوژی SRM با 4 قطب/ 36 کشاف، سیم پیچ های توزیع شده و مانع شار  سه لایه پیشنهاد داده می شود. سپس روتور همره با موانع شار نامتقارن و ابتدای هموار پذیرفته می شود. علاوه بر این، روش Taguchi، الگوریتم تکامل تفاضلی  (DE) و ارزیابی Pareto با یکدیگر ادغام می شوند تا بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله، روش پیشنهادی طراحی SRM به دست می آید. در نهایت، نمونه اولیه 3kW SRM طراحی می شود و تحلیل عنصر محدود  (FEA) انجام می شود تا مزیت های فنی توپولوژی پیشنهادی SRM و روش های طراحی مورد ارزیابی قرار گیرد. 

1. مقدمه

اخیراً به دلیل نوسان قیمت آهن رباهای دائمی  (PM) و ناپایداری تامین مواد PM، موتور رلوکتانسی نامتقارن (SRM) به طور فزاینده در حوزه های مختلفی به ویژه خودروهای الکتریکی و کاربردهای صنعتی جذاب است. موتور SRM دارای عملکرد خوبی از نظر تضعیف شار و پایداری ساختاری برای اجتناب از به کارگیری PM است. با این حال، همچنان دارای معایبی از جمله ریپل زیاد گشتاور، چگالی پایین گشتاور و ضریب توان پایین است که قطب شدگی و کاربری آن را محدود می کند.

5. نتیجه گیری

به منظور بهبود مشخصات ریپل زیاد گشتاور، تراکم کم گشتاور و ضریب توان پایین SRM، این مقاله در ابتدا توپولوژی مناسب SRM را پیشنهاد می دهد. سپس طراحی SRM با ترکیب روش Taguchi، الگوریتم DE و ارزیابی Pareto برای تحقق بهینه سازی چند منظوره زیرفضای توالی انجام می شود. روش FEA مربوط به یک نمونه اولیه 3 کیلو واتی تایید می کند که توپولوژی پیشنهادی SRM و روش طراحی می توانند با الزامات طراحی چند منظوره سازگار باشند و همچنی دارای ارزش مرجع طراحی و کاربری است.

Abstract

For an optimal design of synchronous reluctance motor (SRM), rotor topology and the choice of numerous design variables remain a significant challenge. Generally, the rotor of SRM is only designed in the axial or radial direction, and the design variables are reduced based on experience; however, the above process is time-consuming. In this paper by comparing performances of SRM with different pole/slot combinations and the numbers of flux barriers, the SRM topology with 4-poles/36-slots combinations, distributed windings, and three-layer flux barrier is first proposed. And then, the step-skewed rotor with asymmetry flux barriers and flat tips are adopted. Further, the Taguchi method, differential evolution (DE) algorithm and Pareto evaluation are integrated to implement the sequence subspace multi-objective optimization, the proposed SRM design scheme is obtained. Finally, a 3kW SRM prototype is designed and its FEA (finite element analysis) is carried out to validate the technical advantages of proposed SRM topology and design methods.

I. INTRODUCTION

Recently, due to the price fluctuation of permanent magnets (PM) and the instability of the supply of PM materials, the synchronous reluctance motor (SRM) has become increasingly attractive in various fields, especially in electric vehicles and industrial applications. The SRM has good flux-weakening performance and structural stability to avoid the use of PM. However, it still has some disadvantages such as large torque ripple, low torque density and low power factor, which restricts its popularization and application.

V. CONCLUSION

To improve characteristics of large torque ripple, low torque density and low power factor of SRM, this paper firstly proposes an appropriate SRM topology. And then, the SRM design is accomplished by combining Taguchi method, DE algorithm and Pareto evaluation to realize the sequence subspace multi-objective optimization. The FEA of a 3kW prototype confirms that the proposed SRM topology and design scheme can meet the multi-target design requirements, which also has the value of design reference and applications.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

طراحی SRM مبتنی بر بهینه سازی چند منظوره زیرفضای دنباله

SRM Design Based on the Sequence Subspace Multi-objective Optimization

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

آنالیز و تشخیص خطای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی با راه اندازی گسترش یافته

Analysis and Detection of Inter Turn Short Circuit Fault through Extended SelfCommissioning

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

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.

5- نتیجه گیری
در این مقاله، تشخیص خطای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی PMSM از طریق برآورد امپدانس بررسی می-شود. برای به حداقل رساندن هشدارهای کاذب، یک روش تشخیصی برای خطاهای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی و گریز از مرکز پیشنهاد شده که رفتار امپدانس دینامیک مشابهی را نشان می دهد. اختلاف امپدانس موتورهای سالم و خطایی به عنوان پیشرو برای شناسایی و طبقه بندی این خطاهای انتخاب می شوند و این یافته ها از طریق شبیه-سازی های FEA و تحلیل تجربی تأیید می شوند. علاوه بر این، تغییر امپدانس می‌تواند برای نشان دادن سیم پیچ فاز خطایی و برآورد شدت خطا به کار رود.
در مقایسه با روش های سنتی، استفاده از اختلاف امپدانس عمدتاً دو مزیت دارد. ابتدا، روش مطمئنی برای تمایز خطای اتصال کوتاه حلقه داخلی و خطای گریز از مرکز ارائه می کند بدون اینکه شرایط بار/سرعت را در نظر بگیرد. و این رویکرد به ترکیبات قطب/اسلات وابسته نیست. دوم، روش برآورد امپدانس به سخت افزار اضافی یا برقی نیاز ندارد، اما به مؤلفه های در دسترس درایو وابسته است. علاوه بر این، می تواند از طریق الگوریتم هایی اجرا شود که بار محاسباتی بسیار کمی دارند. بنابراین، بسیار کاربردی است و می تواند تا زمانی که کاربر به واحد پردازش میکرو دسترسی دارد، در سیستم های درایو PMSMs اجرا شود.

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.

V. CONCLUSION

In this paper, a PMSM inter turn short circuit fault diagnosis is explored through impedance estimation. In order to minimize false alarms, a discernment procedure is proposed for the inter turn short circuit and eccentricity faults which exhibit similar dynamic impedance behavior. The impedance difference of healthy and faulty motors is selected as the precursor to detect and classify these faults and the findings are verified through FEA simulations and experimental analysis. Furthermore, the impedance change can be used to indicate the faulty phase winding and estimate the fault severity. Compared to traditional methods, using the impedance difference has mainly two advantages. Firstly, it provides reliable way to distinguish the inter turn short circuit fault and eccentricity without considering the load/speed conditions. And this approach is not dependent to pole/slot combinations. Secondly, the impedance estimation method doesn’t require additional or plug-in hardware, but relies on the readily available drive components. Furthermore, it can be implemented through algorithms which has very low computational burden. Thus, it is very practical and can be implemented on existing PMSMs drive systems easily as long as the user has access to micro-processing unit.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آنالیز و تشخیص خطای مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی با راه اندازی گسترش یافته

Analysis and Detection of Inter Turn Short Circuit Fault through Extended SelfCommissioning

کنترل ردیابی نقطه حداکثر توان IPMSG با حداقل سازی اتلاف طرح های بدون حسگر سرعت برای سیستم های انرژی بادی

Maximum Power Point Tracking Control of IPMSG Incorporating Loss Minimization and Speed Sensorless Schemes for Wind Energy System

چکیده
1- مقدمه
2- سیستم های تبدیل انرژی بادی (WECS)
الف) مدل سازی توربین بادی
ب) مدل ریاضی از IPMSM
ج) الگوریتم های حداقل سازی اتلاف مبتنی بر مدل برای IPMSM
3- کنترل کلی سیستم پیشنهادی WECS
الف) الگوریتم ردگیری نقطه ماکسیموم توان
ب) طرح بدون سنسور سرعت مبتنی بر MRAS
4- نتایج و بحث
الف) نتایج شبیه سازی
ب) نتایج آزمایشی
5- جمع بندی

چکیده

در سیستم های تولید برق با انرژی متغیر، توربین های بادی می توانند با تنظیم کردن سرعت شافت به صورت بهینه، در نقطه توان ماکسیموم عملیات خودشان را انجام دهند. این مقاله یک روش ردگیری نقطه توان ماکسیموم جدید (MPPT) را مبتنی بر کنترل کردن ژنراتور های سنکرون مگنت ثابت داخلی با استفاده از الگوریتم های حداقل سازی اتلاف، ارائه می دهد. در روش ارائه شده، بدون داشتن دانش نسبت به سرعت باد، تراکم باد و یا پارامتر های توربین، الگوریتم MPPT باعث می شوند دستور سرعت بهینه برای حلقه کنترل سرعت از مبدل طرف ماشین که با بردار کنترل می شود، ایجاد گردد. الگوریتم MPPT از خروجی توان فعال تخمین زده شده در ژنراتور به عنوان ورودی اش استفاده می کند و دستورهای سرعت را به صورتی تولید می کند به طوری که توان حداکثر به لینک dc منتقل می شود. سیستم کنترل پیشنهاد شده نیز از حداقل سازی اتلاف استفاده می کند تا اتلاف در ژنراتور را به حداقل برساند و ازین رو، باعث می شود که کارایی سیستم های تبدیل انرژی باد، بهبود پیدا کند. یک طرح بدون سنسور نیز در این قسمت مورد استفاده قرار می گیرد تا قابلیت اعتماد این سیستم افزایش پیدا کند. عملکرد کنترل MPPT تطبیقی پیشنهاد شده از ژنراتور های بادی که از حداقل سازی اتلاف و طرح های بدون سنسور سرعت استفاده می کنند در این قسمت در شبیه سازی ها و آزمایش ها با شرایط مختلف با سرعت باد، در نظر گرفته شده است.

5- جمع بندی

یک روش عملیاتی MPPT برای IPMSG ها مبتنی بر طرح های کنترل سرعت بدون سنسور و حداقل سازی اتلاف برای سیستم های تبدیل انرژی بادی به صورت درایو مستقیم، در این مقاله ارائه شده است. یک سیستم تطبیقی ساده از مدل های مرجع در این مقاله مورد استفاده قرار گرفته است تا ما بتوانیم جایگاه روتور را تخمین بزنیم. یک روش عملیات MPPT تطبیقی آنلاین جدید در این مقاله مورد استفاده قرار گرفت تا ما بتوانیم بیشترین توان را از توربین های بادی به لینک dc منتقل کنیم. یک LMA مبتنی بر مدل نیز در این قسمت مورد استفاده قرار گرفت تا میزان اتلاف الکتریکی ژنراتور به حداقل برسد. الگوریتم MPPT باعث می شود که سرعت مرجع بهینه در ژنراتور بدون دانش نسبت به سرعت باد، توربین و یا پارامتر های ژنراتور محاسبه شود. تکنیک کنترل پیشنهاد شده در زمان واقعی با استفاده از بوردDSP مدل DS1104 برای یک موتور آزمایشگاهی 5hp IPMSG اجرا شد. کارایی این روش کنترل سرعت بدون سنسور و MPPT مبتنی بر LMA برای کنترل IPMSG ها نیز در شبیه سازی ها و آزمایش ها تایید شد. همچنین مشخص شد که تکنیک کنترل پیشنهاد شده می تواند بیشترین توان را منتقل کند و در عین حال، تخمین صحیحی از سرعت ژنراتور در شرایط مختلف سرعت باد داشته باشد. عملیات MPPT نیز با حفظ بیشترین Cp و کنترل پذیری بالا IPMSG ها اجرا شد. ازین رو، روش کنترل مبتنی بر تخمین بدون سنسور سرعت و LMA برای کنترل تطبیقی می تواند یکی از روش های مناسب برای عملیات قابل اعتماد سیستم های تبدیل انرژی بادی صنعتی باشد.

Abstract

In the variable-speed generation system, the wind turbine (WT) can be operated at maximum power operating points by adjusting the shaft speed optimally. This paper presents a novel maximum power point tracking (MPPT)-based control of interior permanent-magnet (IPM) synchronous generator incorporating loss minimization algorithm (LMA). In the proposed method, without requiring the knowledge of wind speed, air density, or turbine parameters, MPPT algorithm generates optimum speed command for speed control loop of vector-controlled machine side converter. The MPPT algorithm uses the estimated active power output of the generator as its input and generates command speed so that maximum power is transferred to the dc link. The proposed control system also incorporates a LMA to minimize the losses in the generator and hence to improve the efficiency of the wind energy conversion system (WECS). A speed sensorless scheme is also incorporated to increase the reliability of the system. The performance of the proposed adaptive MPPT control of wind generator incorporating loss minimization and speed sensorless schemes is tested in both simulation and experiment at variable wind speed conditions.

V- CONCLUSION

A speed sensorless and loss minimization based adaptive MPPT operation of IPMSG for direct-drive wind energy conversion system has been presented in this paper. A simple model reference adaptive system was utilized to estimate the rotor position. A novel online adaptive MPPT operation was utilized to transfer maximum power from wind turbine to the dc-link. A model based LMA has also been incorporated to minimize the electrical losses of the generator. The MPPT algorithm generates the optimum reference speed of the generator without the knowledge of wind speed, turbine or generator parameters. The proposed control technique was implemented in real-time using DSP board DS1104 for a laboratory 5 hp IPMSG. The effectiveness of the proposed speed sensorless and LMA based MPPT control of IPMSG was verified in both simulation and experiment. It was found that the proposed control techniques can transfer maximum power while maintaining accurate speed estimation of the generator at different wind speed conditions. The MPPT operation was confirmed by maintaining maximum Cp and high controllability of the IPMSG. Therefore, the proposed speed sensorless and LMA based adaptive MPPT scheme could be a potential candidate for reliable operation of industrial wind energy conversion systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کنترل ردیابی نقطه حداکثر توان IPMSG با حداقل سازی اتلاف طرح های بدون حسگر سرعت برای سیستم های انرژی بادی

Maximum Power Point Tracking Control of IPMSG Incorporating Loss Minimization and Speed Sensorless Schemes for Wind Energy System

کنترل برداری موتور سنکرون آهنربای دائم بر اساس پالس سینوسی تعدیل عرض اینورتر با کنترل کننده انتگرال متناسب

Vector Control of Permanent Magnet Synchronous Motor Based On Sinusoidal Pulse Width Modulated Inverter with Proportional Integral Controller

Abstract

This paper is concerned with vector control of permanent magnet synchronous motor (PMSM). The mathematical model of PMSM, using the powerful simulation modeling capabilities of Matlab/Simulink is implemented. The entire PMSM control system is divided into several independent functional modules such as PMSM body module, inverter module and coordinate transformation module and Sinusoidal pulse width modulation (SPWM) production module and so on. we can analyzed a variety of simulation waveforms and it provide an effective means for the analysis and design of the PMSM control system

1 Introduction

Compared with other forms of motor, Permanent magnet synchronous motor (PMSM) has better dynamic performance, smaller size and higher efficiency. In recent years, with the rapid development of electric power electronics technical, rare earth permanent magnetic materials and the increasingly sophisticated research in Permanent magnet motor. PMSM is widely used in national defense, agriculture and daily life [1]. PMSM is a multivariable, nonlinear and high coupling system. The output torque and stator current present a complicated function relation. Magnetic field can be decoupled to get a good control performance. It was no slip frequency current, less affected by the rotor parameters, easier to implement vector control [2]. Therefore, the model of PMSM vector control has become a widespread concern. The analysis of mathematical model of PMSM, with the powerful simulation modeling capabilities of Matlab/Simulink, the PMSM control system will be divided into several independent functional modules such as PMSM motor module, inverter module, coordinate transformation module and SPWM production module and so on. By combining these modules, the simulation model of PMSM control system can be built.

کاربرد هوش مصنوعی به منظور کشف خطای بی درنگ در ماشین های سنکرون مغناطیس ثابت

Application of Artificial Intelligence to Real-Time Fault Detection in Permanent-Magnet Synchronous Machinesش

چکیده

1- مقدمه

2- سیستم های عایق کاری سیم پیچ

الف- سازمان

ب- بررسی سیستم عایق کاری سیم پیچ

ج- انواع آزمایش

3- فرایندهای شکست در ماشین های الکتریکی

الف- اضافه بار حرارتی

ب- چرخۀ حرارتی

ج- سرژهای ولتاژ تکراری

د- فرایندهای شکست قطب برجسته و گرد روتور

ه- فرآیند شکست سیم پیچ در روتور ماشین القایی سیم بندی شده و قفسه سنجابی

4- شرایط آزمایشی و نظارتی

الف- نظارت آنلاین بر سیم پیچ های استاتور و روتور

5- تشخیص خطا در PMSM

الف- توسعه مدل شبکه عصبی

ب- مدل آموزشی ANN

6- توصیف محیط آزمایشی

الف- نتایج آموزش

ب- نتایج شبیه سازی خطا

7- نتیجه گیری

منایع

چکیده

این مقاله در مورد خطاهای موجود در ماشین های الکتریکی چرخشی بحث می کند و روش تشخیص خطا را با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) توصیف می کند، که سیستمی خبره برای تشخیص جریانات خطای مدار اتصال کوتاه در سیم پیچ های استاتور ماشین سنکرون مغناطیس دائم (PMSM) است. این محیط آزمایشی شامل PMSM می شود که به صورت مکانیکی به موتور dc متصل شده تا در حالت گشتاور راه اندازی شود. از بهینه سازی ازدحام ذرات برای تنظیم وزن های ANN استفاده می شود. همۀ شبیه سازی ها در محیط متلب/سیمولینک انجام می شود. این روش کارآمد است و می تواند برای تشخیص خطای بلادرنگ به کار برده شود.

7- نتیجه گیری

نتایج نشان داده شده در این مقاله یک روش کاربردی نویدبخش را برای FDD بلادرنگ نشان می دهد. فرکانس کاربرد این درایو می تواند بر سایر فرکانس ها به جز 10 Hz تنظیم شود که فرکانس کاربرد درایو در این مقاله است. در مورد کاربرد رد 10 Hz، با بحث در مورد دست‌کاری داده ها، ANN برای تصمیم گیری به حدود 0.05 s نیاز دارد. این وقفه های زمانی کوتاه از خسارت بیشتر به سیم پیچ ماشین جلوگیری می کند. این شبیه سازی ها برای مقادیر خروجی ANN در آستانۀ 3 انحراف معیار در میانگین نمونه انجام می شود. این آستانه می تواند برای جلوگیری از هشدارهای کاذب افزایش یابد. این روش به صورتی صحیح خطاهای مدار اتصال کوتاه را از ناپایداری-های بارگذاری متمایز می کند.

Abstract

This paper discusses faults in rotating electrical machines in general and describes a fault detection technique using artificial neural network (ANN) which is an expert system to detect short-circuit fault currents in the stator windings of a permanent-magnet synchronous machine (PMSM). The experimental setup consists of PMSM coupled mechanically to a dc motor configured to run in torque mode. Particle swarm optimization is used to adjust the weights of the ANN. All simulations are carried out in MATLAB/SIMULINK environment. The technique is shown to be effective and can be applied to real-time fault detection.

VII- CONCLUSION

The results shown in this paper show a promising technique applicable to real-time FDD. The frequency of operation of the drive can be adjusted to other frequencies other than 10 Hz which was the frequency of operation of the drive in this paper. By the data manipulations discussed, the ANN requires about 0.05 s, in the case of operation at 10 Hz, to make a decision. If the frequency is increased to 60 Hz, the ANN requires 0.00833 s to make decisions. These short time intervals would prevent further damage to the winding of the machine. The simulations have been carried out for values of the ANN output within a threshold range of 3 standard deviations about the sample mean. The threshold can be increased to prevent false alarms. The technique also accurately distinguishes short-circuit faults from loading transients.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاربرد هوش مصنوعی به منظور کشف خطای بی درنگ در ماشین های سنکرون مغناطیس ثابت

Application of Artificial Intelligence to Real-Time Fault Detection in Permanent-Magnet Synchronous Machinesش

روش جدید برای تشخیص خطا در ماشین های سنکرون مغناطیس دائم با آنالیز امواج الکترومغناطیسی

A New Approach to Fault Diagnostics for Permanent Magnet Synchronous Machines Using Electromagnetic Signature Analysis

چکیده

1- مقدمه

2- اصول اجرای کویل چکیده

1- مقدمه

2- اصول اجرای کویل های جستجو

3- انواع خطا در ماشین های PM

الف. گریز از مرکز

ب. مدار کوتاه سیم پیچ آرمیچر

ج. مغناطیس زدایی

4- اصول کار

5- نتایج شبیه سازی

6- تأیید تجربی

7- نتیجه گیری

های جستجو

3- انواع خطا در ماشین های PM

الف. گریز از مرکز

ب. مدار کوتاه سیم پیچ آرمیچر

ج. مغناطیس زدایی

4- اصول کار

5- نتایج شبیه سازی

6- تأیید تجربی

7- نتیجه گیری

چکیده

این مقاله رویکرد جدیدی را برای نظارت بر سلامت و تشخیص خطاهای چندگانه در ماشین های سنکرون مغناطیس دائم با استفاده از اندازه گیری شار مستقیم با کویل جستجو پیشنهاد می کند. برخلاف سایر طیف های مبتنی بر طرح های تشخیص خطا، فقط مؤلفه اصلی بسامد ولتاژ اندازه گیری شده برای تشخیص خطا به کار گرفته شد. بنابراین، عملکرد این طرح پیشنهادی تحت تأثیر سرعت و هارمونیک های غیرثابت که توسط منبع تغذیه معرفی شده، نیست. علاوه بر این، موقعیت خطای اتصال کوتاه حلقه داخلی و جهت گریز از مرکز استاتیک نیز می تواند مشخص شود، که هرگز توسط هیچ طرح دیگری انجام نشده است. علی رغم ماهیت تهاجمی این روش، برای کاربردهای مهم و جدید مانند توربین های بادی دریایی، تکنولوژی ماشین های هیبریدی و کاربردهای نظامی بسیار مناسب است، که در آن تشخیص زودهنگام خطاها اهمیت زیادی دارد. شبیه سازی های دو بعدی با استفاده از روش تحلیل اِلِمان محدود برای تأیید روش پیشنهادی تحت شرایط مختلف عملیاتی ارائه شده است. معرفی تجربی خطای اتصال کوتاه حلقه داخلی، مغناطیس زدایی و گریز از مرکز استاتیک مورد بحث قرار گرفته اند و این طرح پیشنهادی از نظر تجربی برای بررسی کارآمدی آن اجرا شده است.

7- نتیجه گیری
در این مقاله، طرحی جدید برای مدیریت بر سلامت PMSM و تشخیص خطا پیشنهاد شده است. کویل های جستجو در اطراف هر دندانه پیچیده می شوند تا بتوان چگالی/تراکم شار شکاف هوایی را اندازه گرفت. اگرچه این روش تهاجمی است، اما تنها هارمونیک ردیف اول برای شناسای خطا به کار می رود، به طوری که برای هارمونیک-های ناشی از قدرت دستگاه های الکترونیکی ایمن است. مزیت دیگر این روش این است که شرایط باری الزاماً نیازی به تشخیص دقیق خطا ندارند.
شبیه سازی های FEA دو بعدی زمان ناپایدار برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی در طول شرایط مختلف عملیاتی موتور پیشنهاد شده اند. خطاهای در نظر گرفته شده در این مطالعه شامل گریز از مرکز استاتیک و دینامیک، مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی، مدار اتصال کوتاه فاز به زمین و مغناطیس زدایی یک شکل و جزئی می-شود. نتایج نشان می دهد که تشخیص مغناطیس های خطاهای مختلف آسان است، بنابراین به الگوریتم تشخیص الگوی زمان گیر نیازی نیست. بنابراین، جهت گریز از مرکز و موقعیت حلقه های اتصال کوتاه سیم پیچ می تواند مشخص شود. به علاوه، این روش همچنین می تواند شدت هر خطا را ارزیابی کند، که در کاربردهای مهمی مانند خودروها، هوافضاها و کارهای نظامی از اهمیت بالایی برخوردار است.

Abstract

This paper proposes a novel approach to health monitoring and multifault detection in permanent magnet synchronous machines using direct flux measurement with search coils. Unlike other spectrum-based fault detection schemes, only the fundamental frequency component of the measured voltage is utilized for fault detection. Therefore, the performance of the proposed scheme is not affected by nonstationary speed or harmonics introduced by the power supply. In addition, location of interturn short circuits and direction of static eccentricity can be detected, which have never been done by any other scheme. In spite of the invasive nature of the technique, it is very suitable for mission-critical applications and emerging applications such as off-shore wind turbines, hybrid vehicle technology, and military applications, where early detection of faults is of paramount importance. 2-D simulations using finite element analysis have been presented to validate the proposed method under different operating conditions. Experimental introduction of stator interturn short circuit, demagnetization, and static eccentricity has been discussed, and the proposed scheme is experimentally implemented to examine its effectiveness.

VII. CONCLUSION

In this paper, a novel scheme for PMSM health monitoring and fault diagnosis has been proposed. Search coils are wound around each tooth so that the air-gap flux density can be measured. Although the method is invasive, only the first-order harmonic is used for fault detection so that it is immune to the harmonics induced by power electronic devices. Another benefit of this technique is that the load condition does not necessarily need to be specified for accurate fault diagnosis.

2-D time transient FEA simulations have been presented for the validation of the proposed method over different motor operation conditions. The faults considered in this study include static and dynamic eccentricity, interturn short circuit, phase-toground short circuit, and partial and uniform demagnetization. Results show that the signatures of different faults are easy to identify, so no time-consuming pattern recognition algorithm is required. Furthermore, the direction of eccentricity and the location of winding shorted turns can be found. In addition, this method is also capable of evaluating the severity of each fault, which is of significant importance in mission-critical applications such as automotive, aerospace, and military.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روش جدید برای تشخیص خطا در ماشین های سنکرون مغناطیس دائم با آنالیز امواج الکترومغناطیسی

A New Approach to Fault Diagnostics for Permanent Magnet Synchronous Machines Using Electromagnetic Signature Analysis

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

یک کنترل کننده جبران ساز سری های سنکرون استاتیک مبتنی بر بهینه سازی ازدحام ذرات برای عملکرد بهتر پایداری گذرا

A PSO-based SSSC Controller for Improvement of Transient Stability Performance

چکیده
I- مقدمه
II- سیستم توانی مد نظر
A- مروری بر SSSC و سیستم کنترلی آن
III- رویکرد پیشنهادی
A- ساختار کنترل کننده SSSC
B- شکل مسئله
C- مسئله بهینه سازی
IV – روری بر رویکرد PSO
IV- بحث و نتیجه گیری
A- کاربرد PSO
B- نتایج شبیه سازی
VI- نتیجه گیری
منابع

چکیده

کاربرد یک کنترل کننده جبران ساز سری های سنکرون استاتیک (SSSC) برای بهبود عملکرد پایداری گذرا در سیستم توان بکار می روند که این موضوع در مقاله کنونی مورد بررسی قرار گرفته است. مسئله طراحی شده برای کنترل کننده SSSC بصورت یک مسئه بهینه سازی می باشد و از رویکرد بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) برای بررسی پارامترهای کنترل کننده در حد بهینه استفاده می شود. برای حداقل کردن تابع هدف که مبتنی بر یک محدوده زمانی می باشد، بایستی انحراف در زاویه روتور نوسانی ژنراتور بررسی شود؛ که نتیجه آن بهبود عملکرد پایداری گذرا می باشد. این کنترل کننده با توجه به سیستم توانی که اتصالات ان ضعیف می باشد مورد بررسی قرار گرفته است که در این صورت اختلال ها نیز با هم متفاوت می باشد. نتیجه این مقاله بصورت شبیه سازی غیر خطی می باشد که نشان میدهد این کنترل کننده مثمر ثمر است و می تواند میرایی مناسبی برای نوسانات با فرکانس پایین ایجاد نماید. همچنین این کنترل کننده می تواند پروفایل ولتاژ سیستم را تحت اختلال های شدید بهبود ببخشد.

VI- نتیجه گیری

در این مقاله، عملکرد پایداری گذرا با استفاده از یک کنترل کننده SSSC بهبود یافته است. برای مسئله طراحی شده برای این کنترل کننده، یک تابع هدف مبتنی بر شبیه سازی غیر خطی برای افزایش میرایی سیستم بایستی توسعه یابد. در ادامه، رویکرد بهینه سازی ازدحام ذره برای جستجو پارامترهای کنترل کننده در حد بهینه پیاده سازی می شوند. اثرگذرای کنترل کننده SSSC پیشنهادی برای بهبود عملکرد پایداری گذرا یک سیستم توان و طراحی آن بوسیله رویکردهای پیشنهادی در این مقاله نشان داد که یک سیستم توانی با اتصال ضعیف منوط به ناهنجاریهای شدید می باشد. شبیه سازی غیر خطی نشان میدهد که اثرگذرای کنترل کننده پیشنهادی و توانایی آن برای ارائه میرایی مناسب در نوساناتی با فرکانس کم صورت می گیرد. بعلاوه اینکه، اثرگذرای کنترل کننده SSSC پیشنهادی نوسانات سیستم توان را تشدید می نماید و باعث بهبود پروفایل ولتاژ تحت ناهنجاری های شدید می شود که در شکل ها نشان داده شد. کنترل کننده پیشنهادی SSSC پایداری سیستم توان را با افزایش میرایی سیستم توسعه می دهد.

Abstract

The application of a Static Synchronous Series Compensator (SSSC) controller to improve the transient stability performance of a power system is thoroughly investigated in this paper. The design problem of SSSC controller is formulated as an optimization problem and Particle Swarm Optimization (PSO) Technique is employed to search for optimal controller parameters. By minimizing the time-domain based objective function, in which the deviation in the oscillatory rotor angle of the generator is involved; transient stability performance of the system is improved. The proposed controller is tested on a weakly connected power system subjected to different severe disturbances. The non-linear simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed controller and its ability to provide efficient damping of low frequency oscillations. It is also observed that the proposed SSSC controller improves greatly the voltage profile of the system under severe disturbances.

VI- CONCLUSION

In this paper, transient stability performance improvement by a SSSC controller is presented. For the proposed controller design problem, a non-liner simulation-based objective function to increase the system damping was developed. Then, the particle swarm optimization technique was implemented to search for the optimal controller parameters. The effectiveness of the proposed SSSC controller for improving transient stability performance of a power system and its design by the methods proposed in the paper are demonstrated by a weakly connected example power system subjected to different severe disturbances. The non-linear simulation results show the effectiveness of the proposed controller and their ability to provide good damping of low frequency oscillations. In addition, the effectiveness of the proposed SSSC controller to suppress power system oscillations and to improve the system voltage profile under different severe disturbances are also shown. It can be concluded that the proposed SSSC controller extend the power system stability limit by enhancing the system damping.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک کنترل کننده جبران ساز سری های سنکرون استاتیک مبتنی بر بهینه سازی ازدحام ذرات برای عملکرد بهتر پایداری گذرا

A PSO-based SSSC Controller for Improvement of Transient Stability Performance