Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives

Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives

Introduction. Recently, three-phase induction motor drives have been widely used in industrial applications; however, the feedback signal failures of current sensors can seriously degrade the operation performance of the entire drive system. Therefore, the motor drives require a proper solution to p...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2024
Автори: Tran, C. D., Kuchar, M., Nguyen, P. D.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” 2024
Теми:
current sensor fault
estimated current
fault-tolerant control
field-oriented control
induction motor drive
Онлайн доступ:http://eie.khpi.edu.ua/article/view/303285
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Electrical Engineering & Electromechanics

Репозитарії

Electrical Engineering & Electromechanics
id eiekhpieduua-article-303285
record_format ojs
institution Electrical Engineering & Electromechanics
baseUrl_str
datestamp_date 2024-10-18T19:06:00Z
collection OJS
language English
topic current sensor fault
estimated current
fault-tolerant control
field-oriented control
induction motor drive
spellingShingle current sensor fault
estimated current
fault-tolerant control
field-oriented control
induction motor drive
Tran, C. D.
Kuchar, M.
Nguyen, P. D.
Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives
topic_facet current sensor fault
estimated current
fault-tolerant control
field-oriented control
induction motor drive
несправність датчика струму
розрахунковий струм
відмовостійке керування
орієнтоване на поле керування
привід з асинхронним двигуном
format Article
author Tran, C. D.
Kuchar, M.
Nguyen, P. D.
author_facet Tran, C. D.
Kuchar, M.
Nguyen, P. D.
author_sort Tran, C. D.
title Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives
title_short Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives
title_full Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives
title_fullStr Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives
title_full_unstemmed Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives
title_sort research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives
title_alt Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives
description Introduction. Recently, three-phase induction motor drives have been widely used in industrial applications; however, the feedback signal failures of current sensors can seriously degrade the operation performance of the entire drive system. Therefore, the motor drives require a proper solution to prevent current sensor faults and improve the reliability of the motor drive systems. The novelty of the proposed research includes integrating the current sensor fault-tolerant control (FTC) function according to enhanced technique into the field-oriented control loop for speed control of the motor drive system. Purpose. This research proposes a hybrid method involving a third difference operator and signal comparison algorithm to diagnose various types of current sensor faults as a positive solution to enhance the stability of the induction motor drive system. Methods. A hybrid method involving a third difference operator for the measured speed signals and a comparison algorithm between measured and estimated current signals are proposed to diagnose the current sensors’ health status in the fault-tolerant process. After determining the faulty sensor, the estimated current signals based on the Luenberger observer are used immediately to replace the defective sensor signal. Results. The current sensor is simulated with various failure types, from standard to rare failures, to evaluate the performance of the FTC method implemented in the MATLAB/Simulink environment. Simultaneously, a fault flag corresponding to a defective sensor should be presented as an indicator to execute the repair process for faulty sensors at the proper time. Practical value. Positive results have proven the feasibility and effectiveness of the proposed FTC integrated into the speed controller to improve reliability and ensure the stable operation of the induction motor drive system even under current sensor fault conditions. References 29, tables 3, figures 10.
publisher National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine”
publishDate 2024
url http://eie.khpi.edu.ua/article/view/303285
work_keys_str_mv AT trancd researchforanenhancedfaulttolerantsolutionagainstthecurrentsensorfaulttypesininductionmotordrives
AT kucharm researchforanenhancedfaulttolerantsolutionagainstthecurrentsensorfaulttypesininductionmotordrives
AT nguyenpd researchforanenhancedfaulttolerantsolutionagainstthecurrentsensorfaulttypesininductionmotordrives
first_indexed 2024-12-15T20:53:21Z
last_indexed 2024-12-15T20:53:21Z
_version_ 1818749640657338368
spelling eiekhpieduua-article-3032852024-10-18T19:06:00Z Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives Research for an enhanced fault-tolerant solution against the current sensor fault types in induction motor drives Tran, C. D. Kuchar, M. Nguyen, P. D. current sensor fault estimated current fault-tolerant control field-oriented control induction motor drive несправність датчика струму розрахунковий струм відмовостійке керування орієнтоване на поле керування привід з асинхронним двигуном Introduction. Recently, three-phase induction motor drives have been widely used in industrial applications; however, the feedback signal failures of current sensors can seriously degrade the operation performance of the entire drive system. Therefore, the motor drives require a proper solution to prevent current sensor faults and improve the reliability of the motor drive systems. The novelty of the proposed research includes integrating the current sensor fault-tolerant control (FTC) function according to enhanced technique into the field-oriented control loop for speed control of the motor drive system. Purpose. This research proposes a hybrid method involving a third difference operator and signal comparison algorithm to diagnose various types of current sensor faults as a positive solution to enhance the stability of the induction motor drive system. Methods. A hybrid method involving a third difference operator for the measured speed signals and a comparison algorithm between measured and estimated current signals are proposed to diagnose the current sensors’ health status in the fault-tolerant process. After determining the faulty sensor, the estimated current signals based on the Luenberger observer are used immediately to replace the defective sensor signal. Results. The current sensor is simulated with various failure types, from standard to rare failures, to evaluate the performance of the FTC method implemented in the MATLAB/Simulink environment. Simultaneously, a fault flag corresponding to a defective sensor should be presented as an indicator to execute the repair process for faulty sensors at the proper time. Practical value. Positive results have proven the feasibility and effectiveness of the proposed FTC integrated into the speed controller to improve reliability and ensure the stable operation of the induction motor drive system even under current sensor fault conditions. References 29, tables 3, figures 10. Вступ. Останнім часом трифазні приводи з асинхронними двигунами широко використовуються у промисловості; однак відмови сигналу зворотного зв'язку датчиків струму можуть погіршити експлуатаційні характеристики всієї системи приводу. Тому для електроприводів потрібне належне рішення для запобігання відмов датчиків струму та підвищення надійності систем приводу. Новизна пропонованого дослідження полягає в інтеграції функції відмовостійкого управління датчиком струму (FTC) відповідно до вдосконаленої методики в контур управління полем для управління швидкістю системи приводу. Мета. У цьому дослідженні пропонується гібридний метод, що включає оператор третьої різниці та алгоритм порівняння сигналів для діагностики різних типів відмов датчиків струму як позитивне рішення для підвищення стійкості системи приводу з асинхронним двигуном. Методи. Пропонується гібридний метод, що включає оператор третьої різниці для виміряних сигналів швидкості та алгоритм порівняння між виміряними та оціночними сигналами струму, для діагностики стану справності датчиків струму у відмовостійкому процесі. Після визначення несправного датчика сигнали оцінки струму на основі спостерігача Люенбергера негайно використовуються для заміни сигналу несправного датчика. Результати. Датчик струму моделюється з різними типами відмов, від стандартних до рідкісних відмов, з метою оцінки продуктивності методу FTC, реалізованого у середовищі MATLAB/Simulink. Одночасно прапорець несправності, що відповідає несправному датчику, повинен бути представлений як індикатор для виконання процесу ремонту несправних датчиків у належний час. Практична цінність. Позитивні результати довели здійсненність та ефективність пропонованого FTC, інтегрованого в регулятор швидкості, для підвищення надійності та забезпечення стабільної роботи системи приводу з асинхронним двигуном навіть в умовах несправності датчика струму.. Бібл. 29, табл. 3, рис. 10. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and State Institution “Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Sciences of Ukraine” 2024-10-18 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/303285 10.20998/2074-272X.2024.6.04 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 6 (2024); 27-32 Электротехника и Электромеханика; № 6 (2024); 27-32 Електротехніка і Електромеханіка; № 6 (2024); 27-32 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/303285/304105 Copyright (c) 2024 C. D. Tran, M. Kuchar, P. D. Nguyen http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0

Схожі ресурси