Most modern wind turbines employ a doubly-fed induction generator (DFIG) system due to its many advantages, such as variable speed operation, relatively high efficiency, and small converter size. The DFIG system uses a wound rotor induction machine so that the magnetizing current of the generator can be fed from both the stator and the rotor. We propose a protection algorithm for a DFIG based on a d-q equivalent circuit in the time domain. In the DFIG, the voltages and currents of the rotor side and the stator side are available. The proposed algorithm estimates the instantaneous induced voltages of magnetizing inductance using those voltages and currents from both the stator and the rotor sides. If the difference between the two estimated induced voltages exceeds the threshold, the proposed algorithm detects an internal fault. The performance of the proposed algorithm is verified under various operating and fault conditions using a PSCAD/EMTDC simulator.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.50
no.7
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pp.315-322
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2001
High speed brushless permanent magnet(PM) machines need a key technology to minimize the iron core losses in stator and the eddy current losses in the retained sleeve and magnets caused by slotting harmonics. Thus, slotless or iron-coreless brushless PM machines have been applied for a very high rotational speed and/or the ripple-free torque. Unfortunately, slotless or coreless PM machines have lower open-circuit field than slotted and/or iron-cored types, which cause to reduce power density. Fortunately, Halbach array can generate the strong magnetic field systems without additional magnetic materials. In this paper, the 4-pole Halbach array is applied to the high speed machine and is compared with the radial magnetized PM array in field system. The iron-/air-cored stator of PM machine is constructed with/without winding slots. Open circuit magnetic fields of each type are presented from the analytical method and finite element method. Consequently, it is confirmed that the Halbach array field system with slotless stator is more suitable to the high speed motor because it has high flux density, sinusoidal flux distribution than others.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.12
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pp.2173-2178
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2008
A doubly-fed induction generator(DFIG) system has been widely used in the modem wind turbines due to variable-speed operation, high efficiency and small converter size. It is well known that an inter-turn fault of a generator is very difficult to be detected. The DFIG system uses a wound rotor induction machine so that the magnetizing current of the generator can be fed from both the stator and the rotor. This paper proposes a protection algorithm for a DFIG using the d-q equivalent circuit in the time domain. In the case of a DFIG, the voltages and currents of the rotor side as well as the voltages and currents of the stator are available. The proposed algorithm estimates the instantaneous(i.e., converted into the stationary frame) induced voltages from the rotor and the stator sides. If the difference between the two estimated induced voltages exceeds the threshold, the proposed algorithm detects the inter-turn fault. The algorithm can detect a inter-turn fault of a winding. The performance of the proposed algorithm is validated using a PSCAD/EMTDC simulator under inter-turn fault conditions and normal operating conditions such as an external fault and the change of the wind speed.
Arafa, Osama Mohamed;Abdallah, Mohamed Elsayed;Aziz, Ghada Ahmed Abdel
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.3
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pp.1156-1165
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2018
This paper presents a detailed realization of direct torque controlled induction motor drive for elevator applications. The drive is controlled according to the well-known space vector modulated direct control scheme (SVM-DTC). As the elevator drives are usually equipped with speed sensors, flux estimation is carried out using a current model where two stator currents are measured and accurate instantaneous rotor speed measurement is used to overcome the need for measuring stator voltages. Speed profiling for a comfortable elevator ride and other supervisory control activities to provide smooth operation are also explained. The drive performance is examined and controllers' parameters are fine-tuned using MATLAB/SIMULINK. The blocks used for flux and torque estimation and control in the offline simulation are compiled for real-time using dSPACE Microlabox. The performance of the drive has been verified experimentally. The results show good performance under transient and steady state conditions.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.06a
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pp.211-212
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2007
There have three kinds of partial discharge diagnosis testing: online, offline and dismantled testing on high voltage rotating machine. Our lab testing is dismantled testing, taking off pieces into individual parts of stator coil of high voltage rotating machine in laboratory. We investigate internal discharge, slot discharge, corona discharge and normal state on pre-made stator winding by using spiral patch antenna sensor. In this lab test we compare the experimental results of our spiral patch antenna sensor and reference commercial HFCT sensor.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.50
no.5
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pp.229-237
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2001
Until recent years, most of the researches for motor drives focus on the high performance drive of the three phase induction motor, and that of the single phase induction motor(SPIM) is out of interest. The SPIM is widely used at low power level because it has the simple construction and economic advantage. In general such machine has both main winding and auxiliary winding. Conventionally, these winding are fed by only one single phase source, and the speed of the motor is not controlled. The SPIM with an auxiliary winding can be treated as an asymmetrical two phase machine. In this paper the space vector Equivalent circuit of SPIM is derived. For vector control of the SPIM the stator current must be decoupled into the flux producing component and the torque producing component. To accomplish decoupling control, the conventional method requires complex calculation and large computation time. We proposed the equivalent circuit referred to the rotor side, in this case only the stator resistances in the direct axis and the quadrature axis are different each other and the other parameters are represented to be equal. Thus the decoupling of the stator current is similar to that of the three phase induction motor. In this paper, the novel vector control system of the single phase induction motor is proposed. To verify the feasibility of this scheme, simulation and experimentation are carried out. The results prove the excellent characteristics for the dynamic response, which confirms the validity of the proposed system.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.24
no.5
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pp.94-105
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2010
To detect faults in an inverter-fed permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive under the circumstance having faults in a stator winding and inverter switch, an on-line basis fault detecting scheme during operation is presented. The proposed scheme is achieved by monitoring the second-order harmonic component in q-axis current and the fault is detected by comparing these components with those in normal conditions. The linear interpolation method is employed to determine the harmonic data in normal operating conditions. As soon as the fault is detected, the operating mode is changed to identify a fault type using the phase current waveform. To verify the effectiveness of the proposed fault detecting scheme, a test motor to allow inter-turn short in the stator winding has been built. The entire control algorithm is implemented using DSP TMS320F28335. Without requiring an additional hardware, the fault can be effectively detected by the proposed scheme during operation so long as the steady-state condition is satisfied.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.13
no.6
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pp.589-595
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2007
This paper presents a new method on controller design of brushless dc motors. In such drives the current ripples are generated by motor inductance in stator windings and the back EMF. To suppress the current ripples the current controller is generally used. To minimize the size and the cost of the drives it is desirable to control motors without the current controller and the current sensing circuits. To estimate the motor CUlTent it is modeled by a neural network that is contigured as an output-error dynamic system. The identified model is essentially a one step ahead prediction structure in which past inputs and outputs are used to calculate the current output. Using the model, a state feedback controller to compensate the effects of disturbance has been designed. The controller is implemented by a 16-bit microprocessor and the effectiveness of the proposed control method is verified through experiments.
Parallel three-phase voltage source inverters in a direct connection configuration are widely used to increase system power ratings. A zero-sequence circulating current can be generated according to the switching method; however, the zero-sequence circulating current not only distorts current, but also reduces the system reliability and efficiency. In this paper, a model predictive control scheme is proposed for parallel inverters to drive an interior permanent magnet synchronous motor with zero-sequence circulating current suppression. The voltage vector of the parallel inverters is derived to predict and control the torque and stator flux components. In addition, the zero-sequence circulating current is suppressed by designing the cost function without an additional current sensor and high-impedance inductor. Simulation and experimental results are presented to verify the proposed control scheme.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.1
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pp.147-152
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2023
Mostly in motor fault detection the instantaneous values 3 axis vibration and 3phase current in time domain are acquired and converted to frequency domain. Vibrations are more useful in diagnosing the mechanical faults and motor current has remained more useful in electrical fault diagnosis. With having some experience and knowledge on the behavior of acquired data the electrical and mechanical faults are diagnosed through signal processing techniques or combine machine learning and signal processing techniques. In this paper, a single-layer LSTM based condition monitoring system is proposed in which the instantaneous values of three phased motor current are firstly acquired in simulated motor in in health and supply imbalance conditions in each of three stator currents. The acquired three phase current in time domain is then used to train a LSTM network, which can identify the type of fault in electrical supply of motor and phase in which the fault has occurred. Experimental results shows that the proposed single layer LSTM algorithm can identify the electrical supply faults and phase of fault with an average accuracy of 88% based on the three phase stator current as raw data without any processing or feature extraction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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