Analysis of PWM Fault of Induction Motor with Finite Element Method

Abstract

Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Asenkron Motorun PWM Arızasının Analizi

Abstract

Bu makalede, asenkron motorun (ASM) etkin bir simülasyon platformunun geliştirilmesi amaçlanmıştır. Simülasyonda motor kontrolü, sürücü devresi ve ayrıca asenkron makineyi içeren birleştirilmiş bir model oluşturulmuştur. Bu birbirinden farklı modeller her biri farklı yazılım ortamlarında elde edilmiştir. Dolayısıyla bu çalışma, tüm bileşenleri tek bir ortak simülasyon platformu ortamına entegre eden ASM için gelişmiş bir modelleme ve simülasyon araçları sağlamayı amaçlamaktadır. Bu çalışmada, ASM Modeli Ansys-Maxwell kullanılarak Sonlu Elemanlar Analizi (SEA) yapılarak model oluşturulmuş, sürücü devresinin simülasyon modeli ise Ansys-Simplorer'da geliştirilmiş ve kontrol kısmı MATLAB-Simulink ortamında oluşturulmuştur. Bu modelin, gerçekçi bir simülasyon ortamı sağladığı elde edilen sonuçlarla doğrulanmıştır. Böylece oluşturulan bu birleşik simülasyon platformunun farklı sürücü bileşenlerinin arızalı durumları modellemek için kullanılabildiği görülmüştür. Burada, arızalı bir PWM invertörün etkileri incelenmiştir. Arızalı durumlar için ASM'nin kontrol sürücüsünün performansını incelemek için, ASM’nin davranışını ve sürücüyü analiz etmek için genel dinamik modelin ortak bir simülasyonu önerilmiştir. Bu çalışmada, eş-simülasyon gerçekleştirilmiştir; ayrıca, skaler kontrolün simülasyon sonuçları, önerilen SEA platformunun hassasiyetinin doğrulanması yapılmıştır

Keywords

• Asenkron Motor Tasarımı
• PWM Inverter arızası
• Modelleme
• Simülasyon

References

1. [1] T.M. Rajalakhmiy Samagah, et al., “Comprehensive study of mixed eccentricity fault diagnosis in induction motors using signature analysis”, Electrical Power and Energy Systems, vol. 35, pp: 180-185, 2012.
2. [2] R. Bouziid, et al., “An efficients, simplified multiple-coupled circuit model of the induction motor aimed to simulate different types of stator faults”, Mathematics and computers in simulation, vol. 90, pp: 98-115, 2013.
3. [3] Çıra, Ferhat “Sürekli mıknatıslı senkron motorun stator kısa devre arızasının tespiti ve arıza şiddetinin otomatik olarak belirlenmesi.” İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017
4. [4] N.S. Apostoai, “AC Machines Drives Simulation Platforms”, IEEE International Conferences on Electric Machines & Drives (IEMDC), pp. 1295-1299, 2013.
5. [5] H. Scchult, et al., “Co-simulation of an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor with Segmented Rotor Structure”, IEEE Annual Conference of Industrial Electronics Society, pp. 437-442, 2014
6. [6] Çıra, Ferhat "Asenkron Motorlarda Gerçek Zamanlı Durum İzleme ve Arıza Tespiti." Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi Cilt 7.1 sayfa12-24. 2018.
7. [7] S. Cebani, et al., “Study of rotor faults in induction motors usin external magnetic field analysis”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, No. 5, pp: 2082-2093, 2012.
8. [8] I.P. Mehtap, et al., “Performance Analyzis of rotating induction machine for Air-Gap eccentricity & Rotor bar faults using finite element method”, International Journal of Research in Computer and communication technology, vol. 2, No. 5, pp: 267-272, 2013.

9. [9] L. Arumugami, et al., “Modelling of different winding configurations for fault-tolerant permanent magnet machina to restrain interturn short-circuit current”, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 27, No. 2, 2012.
10. [10] W. Vasegh, et al., “Faults analysis and parameters identification of permanent-Magnet Motors by the finite-element method”, IEEE Transactions, vol.9, pp: 3290-3295, 2009.
11. [11] O. A. Muhammed, et al., “Modelling and characterization of induction motor internal faults using finite-elements and discrete wavelet transforms”, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 42, No. 10, pp. 3434-3436, October 2006.
12. [12] G. Zhaoa, et al., “Co-simulation of 600KW Traction Induction Motor Fed by PWM Inverter”, 2nd International Conference on Electronic & Mechnanical Engineering and Information Technology, France, pp. 1680-1683, 2012.
13. [13] P. T. Muellerr, et al., “Calculations of iron losses from time-stepped finite element model of cage induction machiness”, IEE conf. Pub., No.412, pp. 88-92, 1995.
14. [14] J. Faizi, et al., “A new pattern for detecting broken rotor bars in induction motor during start-up”, IEEE Trans. Magn., vol. 44, no. 12, pp. 4637-4683, December 2008.
15. [15] C.K. Hhung, et al., “Analysis of the operation of thyristor controlled series compensator interacting with power system components”, in Proceeding of ITC_CSCC, pp. 741～744, Seoul, Jul. 1996.
16. [16] S. Kaleh, M. Sunders “Modelling and Simulation of a Sensorless Control of Five Phase PMSM Drives using Multi Dimension Space Vector Modulation”, TELKOMNIKA Telecommunication, Computing, Electronics and Control, Decembre 2016.
17. [17] W. Kıran "State-Spaces Analysis and Modellings of Full Order Observer based Control of Single Phase Inverter Both in Standalon and Gridte Modes”, Bulletin of Electrical Engineering and Informatics, 2016
18. [18] V. Prasadi, NM Apella, “Performance Evaluation of Three Different Inverter Configurations of DVR for Mitigation of Voltage Events”, Indonesian Journal of Electrical, 2016.