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Experimental evaluation of new one-chip solution for induction motor drives

Araújo, R.; Moutinho, J.; Leite, V.
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Português
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66.17%
The design of high performance induction motor drives is a complex task, and the every day compelling requirements in energy efficiency and performance assumes the motivation on finding a more integrated solution on implementing induction motor control. The main subjects of this paper are two: to discuss the IFOC one-chip solution and to explore the development of simple graphical applications in order to operate this control in a simple and effective way. Experimental results are presented to illustrate the main points of our paper.

Full and reduced order extended kalman filter for speed estimation in induction motor drives: a comparative study

Leite, V.; Araújo, R.; Freitas, D.
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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66.13%
This paper presents a comparative study between a new approach for robust speed estimation in induction motor sensorless control, using a reduced order Extended Kalman Filter (EKF), and the one performed by the full order EKF. The new EKF algorithm uses a reduced order state-space model that is discretized in a particular and innovative way. In this case only the rotor flux components are estimated, besides the rotor speed, while the full order EKF also estimates stator current components. This new approach strongly reduces the execution time and simplifies the tuning of covariance matrices. The performance of speed estimation using both EKF techniques is compared with respect to computation effort, tuning of the algorithms, speed range including low speeds, load torque conditions and robustness relatively to motor parameter sensitivity.

A new approach for speed estimation in induction motor drives based on a reduced-order extended Kalman filter

Leite, V.; Araújo, R.; Freitas, D.
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Português
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66.09%
This paper presents and proposes a new approach to achieve robust speed estimation in induction motor sensorless control. The estimation method is based on a reduced-order extended Kalman filter (EKF), instead of a full-order EKF. The EKF algorithm uses a reduced-order state-space model structure that is discretized in a particular and innovative way proposed in this paper. With this model structure, only the rotor flux components are estimated, besides the rotor speed itself. Important practical aspects and new improvements are introduced that enable us to reduce the execution time of the algorithm without difficulties related to the tuning of covariance matrices, since the number of elements to be adjusted is reduced.

DSP implementation of the multiple reference frames theory for the diagnosis of stator faults in a DTC induction motor drive

Cruz, Sérgio M. A.; Toliyat, Hamid A.; Cardoso, A. J. Marques
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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This paper deals with the use of a new diagnostic technique based on the multiple reference frames theory for the diagnosis of stator winding faults in a direct-torque-controlled (DTC) induction motor drive. The theoretical aspects underlying the use of this diagnostic technique are presented but a major emphasis is given to the integration of the diagnostic system into the digital-signal-processor (DSP) board containing the control algorithm. Taking advantage of the sensors already built in the drive for control purposes, it is possible to implement this diagnostic system at no additional cost, thus giving a surplus value to the drive itself. Experimental results show the effectiveness of the proposed technique to diagnose stator faults and demonstrate the possibility of its integration in the DSP board

Sistema fuzzy compacto embarcado em DSP e sua aplicação para controle V/f de motores de indução; Embedded DSP-based compact fuzzy system and its application for induction motor V/F control

SUETAKE, Marcelo; SILVA, Ivan Nunes da; GOEDTEL, Alessandro
Fonte: Sociedade Brasileira de Automática Publicador: Sociedade Brasileira de Automática
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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Este trabalho apresenta uma metodologia de implementação de algoritmos com estratégias fuzzy para sistemas embarcados em processadores digitais de sinais, cujo propósito de aplicação consiste no controle escalar de motores de indução trifásicos. A estratégia de controle adotada reside no ajuste da amplitude e freqüência (V/f) do sinal fundamental da tensão de alimentação do motor de indução, que foi modulado por largura de pulso aplicado a um inversor trifásico. Para tanto, o sistema de controle fuzzy foi integralmente embarcado em um processador digital de sinal empregando-se técnicas de simplificação que visam à redução dos requisitos de memória e custo computacional. O desempenho do controlador foi avaliado experimentalmente sob condições de variação de torque de carga aplicado ao eixo do motor de indução trifásico e referência de velocidade. Análises comparativas com as técnicas de controle PI e PID foram também realizadas com o propósito de validação da metodologia proposta.; This paper presents a methodology for the implementation of embedded fuzzy system algorithms to be built in digital signal processors. For the purpose of this application, the technique was applied for induction motor scalar speed control. The adopted control strategy is to adjust the amplitude and frequency (V/f) of fundamental supply voltage signal of induction motor...

A Study of Influence of Configurations of the Windings on the Performance of Single Phase Induction Motor with Capacitor Start

Pelizari, Ademir; Chabu, Ivan Eduardo
Fonte: IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC Publicador: IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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66.13%
The single phase induction motors needs two stator windings to produce rotating magnetic field : one main winding and the other auxiliary winding. The aim of the auxiliary winding is to create the rotating electromagnetic field when the machine is started-up and is afterwards turned off, generally through the centrifugal switch coupled together with the shaft of the machine rotor. The main purpose of this document is to evaluate the influence that the two windings have on the external characteristics of the single phase induction motor. For this purpose, two different kinds of windings were carried out and simulated, with the proposal to obtain some benefits. The main winding and the auxiliary winding were prepared and mounted on a prototype. The simulation was done via software based FEM, to make the extraction and results analysis possible. This results are shown at the end this document.

Mancal magnético ativo aplicado a um motor de indução linear tubular.; Active magnetic bearing applied to a tubular linear induction motor.

Costa, Eduardo Alves da
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 05/10/2009 Português
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O Motor Assíncrono Tubular para Aplicação na Extração de Óleo do Subsolo MATÆOS foi desenvolvido na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP) com a função de acionar diretamente uma bomba de sucção, instalada no fundo de um poço de petróleo em terra. Dando continuidade aos trabalhos realizados na EPUSP envolvendo sistemas de levitação magnética, foi desenvolvido um mancal magnético ativo (AMB - Active Magnetic Bearing), aplicado ao protótipo do motor em substituição ao mancal mecânico tradicional existente. O projeto abrange a construção de um protótipo de mancal magnético composto das partes mecânicas, elétricas e de software necessárias ao funcionamento do sistema. O projeto do eletroímã foi realizado por meio do método dos elementos finitos (MEF), para análise da densidade de fluxo e da relação entre a força radial e a corrente elétrica nas bobinas. O controle da levitação do mancal é realizado por meio de controlador digital com placas conversoras AD/DA e algoritmo de controle implementado em hardware FPGA. Utilizando o modelo do sistema, os controladores são sintonizados para atender aos requisitos de estabilidade e rejeição de perturbações, que desviem o entreferro do seu valor nominal. Na configuração do AMB...

Controle de sistema de mancais magnéticos ativos para um motor de indução linear tubular.; Control system applied to active magnetic bearings for a tubular linear induction motor.

Monaco, Leandro Henrique
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 08/10/2012 Português
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66.23%
Para aplicações de extração de petróleo de poços em terra foi desenvolvido pelo Laboratório de Eletromagnetismo Aplicado (LMAG) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo um protótipo de motor de indução linear tubular (MILT), onde o movimento axial do secundário do motor aciona diretamente a bomba de extração situada no fundo do poço. Numa segunda etapa, foi prevista a substituição dos mancais mecânicos por dois mancais magnéticos ativos (AMBs), que permitem melhor movimentação e praticamente nenhum atrito, reduzindo o desgaste causado por impurezas contidas no petróleo extraído, e consequentemente os esforços de manutenção. Todavia, o protótipo atual possui apenas um mancal magnético, e o outro é mecânico. O presente trabalho apresenta a instalação do segundo mancal magnético ao protótipo do MILT, e propõe realizar o controle do sistema de mancais magnéticos para o MILT, tendo em vista um problema multivariável, onde as posições do secundário do motor em relação aos dois mancais são correlacionadas, bem como as ações de controle sobre os mesmos. O trabalho faz uma revisão do sistema atual com um AMB, abordando sua concepção física, modelagem e o controlador, e tal controlador é replicado para o segundo AMB. Um novo modelo é apresentado...

Recurrent neural network for induction motor speed estimation in industry applications

Goedtel, Alessandro; Da Silva, Ivan Nunes; Serni, Paulo José Amaral
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência Formato: 1134-1137
Português
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Many electronic drivers for the induction motor control are based on sensorless technologies. The proposal of this work Is to present an alternative approach of speed estimation, from transient to steady state, using artificial neural networks. The inputs of the network are the RMS voltage, current and speed estimated of the induction motor feedback to the input with a delay of n samples. Simulation results are also presented to validate the proposed approach. © 2006 IEEE.

A simplified method for determining the high frequency induction motor equivalent electrical circuit parameters to be used in EMI effect

Riehl, Rudolf Ribeiro; Ruppert Filho, Ernesto
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência Formato: 1244-1248
Português
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The aim of this paper is to present a simple method for determining the high frequency parameters of a three-phase induction motor to be used in studies involving variable speed drives with PWM three-phase inverters, in which it is necessary to check the effects caused to the motor by the electromagnetic interference, (EMI) in the differential mode, as well as in the common mode. The motor parameters determination is generally performed in adequate laboratories using accurate instruments, such as very expensive RLC bridges. The method proposed here consists in the identification of the motor equivalent electrical circuit parameters in rated frequency and in high frequency through characteristic tests in the laboratory, together with the use of characteristic equations and curves, shown in the references to be mentioned for determining the motor high frequency parasite capacitances and also through system simulations using dedicated software, like Pspice, determining the characteristic waveforms involved in the differential and common mode phenomena, comparing and validating the procedure through published papers [01].

Algoritmo preditivo baseado em modelo aplicado ao controle de velocidade do motor de indução; Speed control of induction motor using predictive algorithm

Eudemario Souza de Santana
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 10/04/2007 Português
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Esta tese trata do emprego do controle preditivo baseado no modelo (MBPC-Model Based Predictive Control) no acionamento do motor de indução do trifásico, para controle de fluxo de rotor e velocidade. A estratégia MBPC baseia-se na minimização do erro entre as referências futuras e a predição do modelo, para gerar os sinais de controle. Nesta tese, o motor de indução é descrito por espaço de estados e, diferentemente, do MBPC não linear, que emprega algoritmos de busca para determinar os sinais de controle, a estratégia escolhida faz inearizações sucessivas. Assim sendo, a cada ciclo gera-se a lei de controle, sendo que esta é dada por uma equação algébrica. São necessários ao controlador preditivo o conhecimento das tensões de terminal do estator e das seguintes variáveis de estado: corrente de estator, fluxo de rotor e velocidade de eixo. Para a estimação dos estados é empregado o filtro de Kalman estendido. O torque de carga é tratato como uma perturbação e sua magnitude é obtida por duas abordagens: pela equação eletromecânica e pelo filtro de Kalman estendido. Resultados de simulação computacional e experimentais validam a proposta; This thesis presents the results concerning the control of rotor flux and speed of the induction motor using MBPC strategy...

O controlador complexo aplicado ao controle vetorial do motor de indução; The complex controller applied to the induction motor vector control

Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 19/07/2007 Português
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Este trabalho visa o estudo de métodos de projeto de controladores mediante o emprego da função de transferência complexa; o controle em baixas velocidades de um motor de indução trifásico orientado no fluxo do rotor, bem como no do estator, é o objetivo a ser alcançado. A formulação do modelo vetorial do motor de indução com emprego da função de transferência complexa e do controle vetorial são apresentados. Para validar a proposta, um controlador de ganho proporcional complexo é realizado. Resultados de simulação e de experimentos são obtidos; This work aims the study of tunning methods for controllers on vector control using the complex transfer function; low speed control by using the rotor or stator flux orientation on the induction motor is the objetctive. The complex transfer function formulation, its aplication on induction machine model and vector control are presented. To validate the proposal, a proportional complex gains is proposed. Simulation and experimentally results are presented

Modelagem matematica para avaliação do comportamento eletrico de motores de indução trifasicos em regime permanente : um modelo neural; Mathematical modeling of an three-phase induction motor steady state : a neural model

Diodomiro Baldomero Luque Carcasi
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 31/10/2005 Português
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Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento de motores de indução trifásico em regime permanente. Discute-se a validade da utilização do circuito elétrico equivalente do motor nas condições nominais e fora das condições nominais de operação. Ensaios em vazio e com rotor bloqueado são executados em um motor de indução trifásico para a determinação dos parâmetros do circuito equivalente. O ensaio realizado em condições de carga variável dentro de um intervalo usual de operação do motor, em termos de escorregamento, mostra que o circuito equivalente não representa o comportamento da máquina quando esta trabalha fora do ponto nominal de operação, porque os parâmetros não mais o representam bem naquelas situações de operação. As grandezas obtidas nos ensaios em carga variável são adequadamente condicionadas e utilizadas no treinamento de uma rede neural artificial Multi-Layer Perceptron (MLP). Para a validação dessa rede são comparados os resultados obtidos no modelo neural com os testes experimentais do motor de indução trifásico; This thesis presents a study about the steady state behavior of the three-phase induction motor. The validity of the use of the electric equivalent circuit is discussed when it is utilized on the rated conditions and also on any other operating conditions. No-load and the blocked rotor tests are performed on a three-phase induction motor for the determination of the equivalent circuit parameters. The tests run in variable load conditions in a usual interval of operation of the motor...

Fuzzy logic speed control of an induction motor

Fonseca, Jaime C.; Afonso, João L.; Martins, Júlio S.; Couto, Carlos
Fonte: Elsevier Publicador: Elsevier
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 29/03/1999 Português
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This paper describes the use of fuzzy logic techniques to control the speed of a three-phase induction motor. The use of Matlab/Simulink and fuzzyTECH MCU96 as software development tools for system design is emphasised. Hardware implementation is based on a standard 16/32-bit microcontroller, without the need of any additional components for the fuzzy logic controller. The system performance is evaluated in comparison with a traditional PI control scheme. Both simulation and experimental results are presented.

Development of a variable frequency power electronics inverter to control the speed of a three-phase induction motor

Neves, Pedro; Afonso, João L.
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em /09/2006 Português
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This work presents the development and implementation of a variable frequency Power Electronics inverter to drive a three-phase induction motor. The inverter allows a user to control the speed and torque developed by the motor, as well as its rotating direction. The inverter’s digital controller was implemented with a microcontroller. The inverter is fed from a rectifier with capacitor filter, which is connected to single-phase, 50 Hz power mains.

Induction motor parameters estimation and faults diagnosis using optimisation algorithms.

Duan, Fang
Fonte: Universidade de Adelaide Publicador: Universidade de Adelaide
Tipo: Tese de Doutorado
Publicado em //2015 Português
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Induction motors are the most widespread rotating electric machines in industry due to their efficient and cost-effective performance. Induction motors are used to mainly operate at the constant speed since the rotor speed depends on the supply frequency. The development of power electronic devices and converter technologies has revolutionized the adjustable-speed induction motor drives. For most high-performance control methods, the effective motor control requires precise knowledge of the motor’s parameters, which are usually obtained from manufacturers. However, the manufacturers describe these parameters under starting or full-loading condition only, instead of the normal operating conditions. It is well known that motor parameters are influenced by not only the load level but also environmental factors, such as temperature, humidity and lubricant viscosity. The first part of the thesis describes the application of the sparse grid optimisation method in solving the induction motor parameter estimation problem. Kernel of the method is the efficient search in minimising the cost function on the grid created by using the Hyperbolic Cross Points (HCPs). The cost function quantifies the difference between simulation results and measurement results. Within model reference adaptive system (MRAS) framework...

Estratégias de modelagem dinâmica e simulação computacional do motor de indução trifásico.; Strategies of dynamic modelling and computational simulation of the three-phase induction motor.

Cad, Marcelo Machado
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 07/08/2000 Português
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Nesse trabalho procede-se a modelagem e simulação do motor de indução trifásico considerando-se as notações trifásicas, ortogonais, vetoriais e complexas, mos-trando seus equacionamentos e também o resultado das simulações. Para a simulação foram usados alguns programas de domínio da área acadêmica, comparando seus desempenhos quanto à apresentação de resultados e também tempo de processamen-to. Este trabalho apresenta também, um enfoque para o método de simulação do mo-tor de indução trifásico utilizando a notação vetorial complexa, o qual é baseado na notação vetorial do motor de indução que é caracterizado por grandezas complexas. Essa técnica é obtida através de simples manipulações das equações vetoriais do modelo do motor de indução compondo uma equação de estado complexa. Com o auxílio do programa Matlab, consegue-se simular o motor de indução trifásico sem a necessidade de separar os termos complexos em duas equações reais, relativas as partes real e imaginária. O que além de simplificar o procedimento de simulação também contribui para a construção do diagrama de blocos para poder entender melhor o comportamento do modelo estudado. São apresentadas no final do trabalho...

Fuzzy logic techniques applied to the control of a three-phase induction motor

Afonso, João L.; Fonseca, Jaime C.; Martins, Júlio S.; Couto, Carlos
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em 07/07/1997 Português
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Until not long ago, most fuzzy logic based control applications were limited to the management of user interfaces, sensors and actuators, corresponding to a slow software operation. These techniques are specially appropriated whenever the system model is non-linear and/or difficult to obtain. Is it viable to use fuzzy logic in faster “real time” applications? Is it interesting to use these techniques even when the system model is known (including linear cases)? We are trying to answer some of these questions applying fuzzy logic to control electrical machines. In this paper we use a slip control scheme for a three-phase induction motor fed by a voltage-source PWM inverter as an example. The evaluation of the fuzzy logic controller behaviour is made through the comparison with a traditional technique (PI controller with antiwindup mechanism), using computer simulations (performed with Matlab/Simulink) and experimental results. Implementation was made using the fuzzyTECH software tool to design the fuzzy logic controller and to produce C-code for an Intel 80C196KC microcontroller. An 1 kW threephase induction motor fed by a voltage source IGBT power module was used in the experiments.

Traction system for electric vehicles using a variable frequency three-phase induction motor driver with regenerative braking

Neves, Pedro; Afonso, João L.
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em /09/2006 Português
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66.23%
This paper describes the development and implementation of a traction system, based in the utilization of a three-phase induction motor controlled by a Power Electronics Inverter, to be used in electric vehicles. This system allows the speed control of the vehicle, forwards and backwards, and also permits regenerative braking. The induction motor is fed, through the inverter, by a set of batteries. During the operation in the regenerative braking mode, the induction motor returns, through the inverter, the vehicle kinetic energy to the batteries.; Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - POCTI/ESE/41170/2001, POCTI/ESE/48242/2002; Programa de Incentivos à Modernização da Economia (PRIME) - projecto SINUS

Efficiency analysis of an induction motor with direct torque and flux control at a hot rolling mill

Gouws,Rupert
Fonte: Journal of Energy in Southern Africa Publicador: Journal of Energy in Southern Africa
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/08/2015 Português
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This paper presents an efficiency analysis of an induction motor with direct torque and flux control at a hot rolling mill in South Africa. Two scenarios were evaluated: 1) where the induction motor was controlled at a constant speed with a variable thickness slab; and 2) where the speed of the induction motor was controlled according to the thickness of the slab. Both scenarios used the speed as reference to control the torque and flux of the induction motor. A comparison on the energy consumption of the induction motor for both scenarios was done by means of a detailed simulation model. The simulation model for this specific case study is explained in detail. The results obtained showed an increase in the efficiency of the induction motor from the original system (scenario 1) to the improved system (scenario 2). Part of this paper provides an overview on hot rolling mills.