Original title: Algoritmy monitorování a diagnostiky pohonů se synchronními motory
Translated title: Monitoring and Diagnosis Algorithms for Synchronous Motor Drives
Authors: Otava, Lukáš ; Glasberger, Tomáš (referee) ; Lettl, Jiří (referee) ; Václavek, Pavel (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2021
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [cze] [eng]
Pohony se synchronními motory s permanentními magnety jsou stále častěji využívány v široké oblasti aplikací. Tyto pohony však trpí nežádoucími poruchami. Disertační práce se proto zaměřuje na poruchu vinutí třífázového motoru a na poruchy senzorů regulační smyčky pohonu. Práce prezentuje model synchronního motoru s poruchou typu mezizávitový zkrat jedné fáze. Je provedena analýza průběhu elektrických a mechanických veličin motoru během působení poruchy. Model byl verifikován pomocí měření na testovací platformě průmyslového synchronního motoru s emulovanou poruchou. Následující část práce shrnuje algoritmy pro detekci mezizávitového zkratu uvnitř jednoho fázového vinutí. Nejprve jsou ověřeny konvenční metody pracující na základě analýz statorového napětí a rezidua statorových proudů. Následují tři autorem vytvořené algoritmy detekce poruchy, které využívají rozšířený Kalmanův filtr společně s modifikovaným modelem motoru. Je popsána implementace algoritmů na mikrokontroléru a jsou vyhodnoceny experimentální výsledky detekce poruchy vinutí s emulovanou poruchou za různých situací. Algoritmy ověření funkce senzorů regulační smyčky PMSM motoru, popsané dále, doplňují detekci poruchy vinutí. Poslední kapitola spojuje algoritmy detekce poruchy vinutí a detekce poruchy senzorů, a tím vytváří celkový diagnostický algoritmus poruchy pohonu. Permanent magnet synchronous machine drives are used more often. Although, synchronous machines drive also suffer from possible faults. This thesis is focused on the detection of the three-phase synchronous motor winding faults and the detection of the drive control loop sensors' faults. Firstly, a model of the faulty winding of the motor is presented. Effects of the inter-turn short fault were analyzed. The model was experimentally verified by fault emulation on the test bench with an industrial synchronous motor. Inter-turn short fault detection algorithms are summarized. Three existing conventional winding fault methods based on signal processing of the stator voltage and stator current residuals were verified. Three new winding fault detection methods were developed by the author. These methods use a modified motor model and the extended Kalman filter state estimator. Practical implementation of the algorithms on a microcontroller is described and experimental results show the performance of the presented algorithms in different scenarios on test bench measurements. Highly related motor control loop sensors fault detection algorithms are also described. These algorithms are complementary to winding fault algorithms. The decision mechanism integrates outputs of sensor and winding fault detection algorithms and provides an overall drive fault diagnosis concept.
Keywords: fault detection; fault diagnosis; FD; field oriented control; FOC; motor faults; permanent magnet synchronous motor; PMSM; sensor fault; stator fault; winding fault; winding interturn short fault; detekce poruch; diagnostika poruchy; IPMSM; mezizávitový zkrat vinutí; porucha statoru motoru; porucha vinutí motoru; poruchy motorů; poruchy senzorů; SPMSM; synchronní motor s permanentními magnety; vektorové řízení

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/200872

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-546597


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses