Contribution to control of five phase induction motor with open end windings in normal and degraded modes

Abstract

تتناول هذه الأطروحة تقنيات التحكم الجديدة المطبقة على المحرك الحثي خماسي الاطور تحت طوبولوجيا لف مفتوح (FPIM-OESW). الهدف الرئيسي هو تحسين ديناميكيات هذا النوع من الماكينات، والتي يُقصد استخدامها في التطبيقات الصناعية عالية الطاقة ، حيث تكون الصيانة صعبة وهناك حاجة إلى تحمل الأخطاء لضمان استمرار وضع تشغيل المحرك مع تقليل عدد مرات الانقطاع. يتم دمج تقنيات التحكم هذه مع تعديل عرض النبضات الفضائية (SVM) للحفاظ على تردد تبديل ثابت. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام مفهوم النظام المرجعي للتكيف (MRAS) لتقدير عزم الحمل وتدفق الدوار وسرعة الدوار للتغلب على العوائق الرئيسية المقدمة مع مفاهيم أنظمة الاستشعار السابقة. كما تم اقتراح طريقة تقدير للمعلمات الداخلية للمحرك مثل مقاومة الجزء المتحرك ومقاومة الجزء الثابت والحث الممغنط في هذه الأطروحة. تؤكد نتائج المحاكاة والتجريبية الأداء المعزز والفعالية الواضحة لتقنيات التحكم المقترحة في ظل مجموعة متنوعة من التشغيل. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur les nouvelles techniques de commande appliquées aux moteurs asynchrones indépendants à cinq phases (FPIM-OESW). L'objectif principal est d'améliorer la dynamique de ce type de machine, qui est destiné à être utilisé dans des applications industrielles de forte puissance, où la maintenance est difficile et la tolérance aux defaut est nécessaire pour assurer le mode de fonctionnement continu du moteur avec un nombre d'interruptions minimisé. Ces techniques de commande sont combinées à la modulation de largeur d'impulsion (SVM) pour maintenir une fréquence de commutation fixe. De plus, le concept de système adaptatif de référence de modèle (MRAS) est utilisé pour l'estimation du couple de charge, du flux rotorique et de la vitesse de rotation afin de surmonter les principaux inconvénients présentés avec les concepts de commande sans capteur. Aussi, une méthode d'estimation des paramètres internes du moteur tels que la résistance rotorique, la résistance statorique et l'inductance magnétisante, est proposée dans cette thèse. La simulation et les résultats expérimentaux confirment les performances améliorées et l'efficacité évidente des techniques de commande proposées dans une variété de cas de conditions de fonctionnement différentes.

This thesis deals with new control techniques applied to five-phase induction motor under open-end stator winding (FPIM-OESW) topology. The main objective is to improve the dynamics of this kind of machine, which is intended to be used in high power industrial application, where the maintenance is difficult and the fault tolerant is needed to ensure the continuous motor operating mode with minimized number of interruption. These control techniques is combined with the space vector pulse width modulation (SVM) to maintain a fixed switching frequency. In addition, the Model Reference Adaptive System (MRAS) concept is used for the estimation of the load torque, the rotor flux and the rotor speed to overcome the main drawbacks presented with the previous sensorless systems concepts. Also, an estimation method of the motor internal parameters such as the rotor resistance, the stator resistance and the magnetizing inductance, is proposed in this thesis. The simulation and experimental results confirm the enhanced performance and the clear efficacy of the proposed control techniques under a variety of cases of different operating conditions.