Sistema Tolerante a Falhas para Acionamento de Duas Máquinas em Aplicação Veicular

Authors

  • Osglav Izídio da Silva IFET — Instituto Federal de Pernambuco CEP 50.740-540, Recife - PE - Brasil
  • Euzeli Cipriano dos Santos Júnior Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Federal de Campina Grande CEP 58.429-140, Campina Grande - PB - Brasil
  • Cursino Brandão Jacobina Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Federal de Campina Grande CEP 58.429-140, Campina Grande - PB - Brasil
  • Antonio Marcus Nogueira Lima Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Federal de Campina Grande CEP 58.429-140, Campina Grande - PB - Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2012.1.483491

Keywords:

Acionamento de Máquinas, Máquinas em Série, Técnica de Modulação, Tolerância a Falhas

Abstract

Neste artigo é apresentado um sistema de acionamento tolerante a falhas, para duas máquinas utilizando inversor de frequência com seis braços na condição pré-falha e cinco braços na condição pósfalha, nesta última condição os motores são conectados em série pelos seus terminais de neutro e o braço defeituoso é isolado. A topologia proposta utiliza doze chaves de potência e não há conexões com o ponto central do banco de capacitores. São apresentadas análises da tensão de barramento e modelo, são investigadas a técnica de modulação do PWM e a estratégia de controle. As principais características também são mostradas. Resultados experimentais e simulados demonstram a viabilidade do sistema.

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Author Biographies

Osglav Izídio da Silva, IFET — Instituto Federal de Pernambuco CEP 50.740-540, Recife - PE - Brasil

nasceu em São João do Meriti, Rio de Janeiro, Brasil, em 1965, é engenheiro eletricista pela Escola Politécnica da Universidade de Pernambuco (2003) e o de Mestre em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande (2006), atualmente é aluno do doutorado em engenharia elétrica desta instituição. Desde 1994 é professor efetivo do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco, no Departamento Acadêmico de Eletroeletrônica e Sistemas de Informação - DASE. Suas áreas de interesse são: Eletrônica de Potência; Acionamento de Máquinas e Máquinas Elétricas.

Euzeli Cipriano dos Santos Júnior, Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Federal de Campina Grande CEP 58.429-140, Campina Grande - PB - Brasil

nasceu em Picuí, Paraíba, Brasil, em 1979, é engenheiro eletricista (2004) pela Universidade Federal de Campina Grande, mestre (2005) pela Universidade Federal de Campina Grande e doutor (2007) pela Universidade Federal de Campina Grande. Em 2006 participou do programa de doutorado sanduíche na Texas A&M University (Electric Machines & Power Electronics Laboratory), Texas, Estados Unidos. De 2006 a 2009 foi professor do Centro Federal de Educação Tecnológica da Paraíba, Unidade de Cajazeiras. Desde 2009 é professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande. Suas áreas de interesse são: Eletrônica de Potência; Acionamento de Máquinas e Máquinas Elétricas. Desde 2011 é conselheiro do Ramo Estudantil IEEE - UFCG.

Cursino Brandão Jacobina, Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Federal de Campina Grande CEP 58.429-140, Campina Grande - PB - Brasil

nasceu em Correntes, Pernambuco, em 1955, é engenheiro eletricista (1978) pela Universidade Federal da Paraíba, mestre (1980) e doutor (1983) pelo Institut National Polytechnique de Toulouse, Toulouse, France. De 1978 até março de 2002 foi professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal da Paraíba. Desde abril de 2002 é professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande. Suas áreas de interesse são: Eletrônica de Potência; Acionamento de Máquinas Elétricas; Sistemas de Controle e Identificação de Sistemas.

Antonio Marcus Nogueira Lima, Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Federal de Campina Grande CEP 58.429-140, Campina Grande - PB - Brasil

nasceu em Recife, Pernambuco, Brasil, em 1958. Obteve o Diploma de Engenheiro e de Mestre em Engenharia Elétrica da Universidade Federal da Paraíba, Campina Grande, Paraíba, Brasil em 1982 e 1985, respectivamente, e o Diploma de Doutor em Engenharia Elétrica em 1989 pelo Institut National Polytechnique de Toulouse, Toulouse, France. Trabalhou como Professor e Coordenador Técnico da Escola Técnica Redentorista, Campina Grande, Paraíba, Brasil de 1977 a 1982 e foi Engenheiro de Projetos da Sul-América Philips, Recife, Pernambuco, Brasil, de 1982 a 1983. De 1983 a 2002 trabalhou no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal da Paraíba onde foi aprovado no Concurso para Professor Titular de Instrumentação Eletrônica em 1995. Trabalha desde abril de 2002 como Professor Titular do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande. Seus interesses de pesquisa são: Acionamentos Elétricos; Eletrônica de Potência; Instrumentação Eletrônica; Sistemas de Controle; Identificação de Sistemas e Sistemas Embarcados.

References

[1] F. Blaabjerg, S. Freysson, H. H. Hansen, S. Hansen, "Comparison of a space-vector modulation strategy for a three phase standard and a component minimized voltage source inverter", in Pres. EPE, pp. 1306- 1813, Sevilha- Spain, 1995.

H.W. Van der Broeck J.D. Wan Wyk, "A comparative investigation of three-phase induction machine drive with a component minimized voltage- fed", IEEE Trans. Ind. Applicat, vol. 20, no. 2, pp. 309-320, March/April 2005. https://doi.org/10.1109/TIA.1984.4504413 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.1984.4504413

P. Enjeti e A. Rahman, "A new single phase to three phase converter with active input current shaping for low cost ac motor drives", in Conf. Rec. IEEE LAS Annu. Meeting, pp. 935-939, 1990.

C. B. Jacobina, M. B. R. Correa, E. R. C. da Silva, A. M. N. Lima, "Induction motor drive system for low- power applications", IEEE Trans. Ind. Applicat, vol 35, no. 5, pp. 52-61, Jan. Feb. 1999. https://doi.org/10.1109/28.740845 DOI: https://doi.org/10.1109/28.740845

C. B. Jacobina, O. I da Silva, E. C. dos Santos Jr. A. M. N. Lima, "Reduced switch count multi-motor drive systems", in Proc. of IEMDC, pp. 1858-1962, May 2005. https://doi.org/10.1109/IEMDC.2005.195973 DOI: https://doi.org/10.1109/IEMDC.2005.195973

C.B. Jacobina, T.M. Oliveira, M.B.R. Cora, A.MN. Lima. E.R.C. da Silva, "Component minimized drive systems for multi-machine applications", in Proc. of IEEE PESC, pp. 1445-1450, June 2002.

G.-T. Kim • T.A. Lipo, "VSI-PWM rectifier inverter system with a reduced switch count", in Conf. Res. IEEE-IAS Annu. Meeting, pp. 2327-2332, 1993.

E. Ledezma, B. McGrath, A. Muoz, T.A. Lipo, "Dual ac-drive system with a reduced switch count", IEEE Trans. Ind. Applicat, vol. 37, no. 5, pp. 1325- 1333, Sep/Oct. 2001 https://doi.org/10.1109/28.952508 DOI: https://doi.org/10.1109/28.952508

B.K. Lee, B. Fahimi, M. Ehsani, "Overview of reduced parts converter topologies for ac motor drives", in Proc. IEEE PESC, vol. 4, pp. 2019-2024, June 2001.

C.-T. Pan • M.-C. Jiang, "Control and implementation of three phase voltage-double reversible ac to dc converter", in Proc. IEEE PESC, pp. 437-443, 1995.

E. C. dos Santos Jr, C. B. Jacobina, O. I da Silva e A. M. N. Lima Two Motors Drive System Topologies with Five-Leg Inverter", in IEEE VPPC, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/VPPC.2010.5729048

C. B. Jacobina, O. I. da Silva, E. C. dos Santos Jr., and A. M. N. Lima, "Dual ac drives with five-leg converter", in Proc. IEEE PESC, pp. 1800-1806, 2005.

C. B. Jacobina, O. I. da Silva, E. C. dos Santos Jr., A. M. N. Lima, and I. S. de Freitas, "AC drive systems using five-leg converter and series connected machines", in Proc. IEEE PESC, pp. 2429-2435, 2005. https://doi.org/10.1109/PESC.2005.1581973 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.2005.1581973

0. Wallmark, L. Harnefors O. Carlson, "Control Algorithms for a Fault-Tolerant PMSM Drive", in IEEE Trans. Ind. Appl. Vol. 54, no. 4, August 2007. https://doi.org/10.1109/TIE.2007.895076 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2007.895076

D. Kastha . B. K. Bose, Investigation of fault modes of voltage-fed inverter system for induction motor drive", IEEE Trans. Ind. Applic., vol. 30, no. 4, pp. 1028-1038, July/Aug. 1994. https://doi.org/10.1109/28.297920 DOI: https://doi.org/10.1109/28.297920

K. Debebe, V. Rajagopalan, T. S. Sankar, "Expert systems for fault diagnosis of VSI fad AC drives," Conf: Rec. IAS 91, pp. 365-373, 1991.

F. Blaabjerg, J. K. Pedersen, U. Jaeger, P. Thoegersen, Single current sensor technique in the DC link of three-phase PWM-VS inverters: A review and a novel solution", IEEE Trans. Ind. Appl. vol. 33, no. 5, pp. 1241-1253, Sept/Oct. 1997. https://doi.org/10.1109/28.633802 DOI: https://doi.org/10.1109/28.633802

L. R. K. S. Smith J. Penman, "Real-time detection of intermittent misfiring in a voltage-fed PWM inverter induction-motor drive," IEEE Trans. Ind. Appl, vol 44, no. 4, pp. 468-476, Aug. 1997. https://doi.org/10.1109/41.605620 DOI: https://doi.org/10.1109/41.605620

A. M. S. Mendes A. f. Marques, "Voltage source inverter fault diagnosis in variable speed AC drives, by the average current park's vector approach," Proc. IEEE IEMDC, pp. 704-706, 1999. https://doi.org/10.1049/cp:19980607 DOI: https://doi.org/10.1049/cp:19980607

R. L. A. Ribeiro, C. B. Jacobina, E. R. C. da Silva, A. M. N. Lima, "Fault detection in voltage-fed PWM motor drive systems," in Proc. IEEE PESC, 2000, pp. 242-247

D. Kastha B. K. Bose, "On-line search based pulsating torque compensation of a fault mode single- phase variable frequency induction motor drive", IEEE Trans. Ind. Appl. vol. 31, no. 4, pp. 802-811, July/Aug. 1995. https://doi.org/10.1109/28.395290 DOI: https://doi.org/10.1109/28.395290

R. Spee • A. K. Wallace, Remedial strategies for brushless DC drive failures", IEEE Trans. Ind. Appl. vol. 26, no. 2, pp. 259-266, Mar/Apr. 1990. https://doi.org/10.1109/28.54251 DOI: https://doi.org/10.1109/28.54251

D. Hadiouche, H. Razik, A. Rezzoug, "On the design of dual-stator windings for safe VSI fed AC machine drives," Con Res. 1222-145 Annu. Meeting, pp. 1123-1130, 2001.

Bolognani, M. Zordan, M. Zigliotto, "Experimental fault-tolerant control of PMSM drive," IEEE Trans. Ind. Electron, vol. 47, no. 5, pp. 1134- 1141, Oct. 2000. https://doi.org/10.1109/41.873223 DOI: https://doi.org/10.1109/41.873223

T. H. Liu, J. R. Fu, T. A. Lipo, "A strategy for improving reliability of field-oriented controlled induction motor drives, IEEE Trans. Ind. Appl., vol 29, no. 5, pp. 910-918, Sept/Oct. 1993. https://doi.org/10.1109/28.245714 DOI: https://doi.org/10.1109/28.245714

R. Peuget, S. Courtine, and J. P. Rognon, "Fault detection and isolation on a PWM knowledge-based model," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 34, no. 6, pp. 1318-1326, Nov./Dec. 1998. https://doi.org/10.1109/28.739017 DOI: https://doi.org/10.1109/28.739017

J.-R. Fue T. Lipo, "A strategy to isolate the switching device fault of a current regulated motor drive," in Proc. IEEE IAS Annual Meeting, vol. 01, pp. 1015- 1020, 1993.

G. J. Su and J. S. Han, "An integrated traction and compressor drive system for ev/hev applications," in Proc. IEEE APEC, 2005.

G.-J. Su and J. S. Hau, "A five-leg inverter for driving a traction motor and a compressor motor," IEEE Trans. Power Electron., vol. 21, pp. 687-692, May 2006. https://doi.org/10.1109/TPEL.2006.872366 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2006.872366

V. Blasko, "Analysis of a hybrid PWM based on modified space-to and triangle-comparison methods", IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 33, no. 3, pp. 756-764, May/June 1996. https://doi.org/10.1109/28.585866 DOI: https://doi.org/10.1109/28.585866

C. B. Jacobina, A. M. N. Lima, E. R. C. da Silva, R. N. C. Alves, e P. F. Seixas, "Digital scalar pulse width modulation: a simple approach to introduce non- sinusoidal modulating waveforms", IEEE Trans. Power Electron., vol. 16, no. 3, pp. 351-359, May 2001. https://doi.org/10.1109/63.923767 DOI: https://doi.org/10.1109/63.923767

Published

2012-02-28

How to Cite

[1]
O. I. da Silva, E. C. dos S. Júnior, C. B. Jacobina, and A. M. N. Lima, “Sistema Tolerante a Falhas para Acionamento de Duas Máquinas em Aplicação Veicular”, Eletrônica de Potência, vol. 17, no. 1, pp. 438–491, Feb. 2012.

Issue

Section

Original Papers