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The current paper discusses the optimal choice of a filter time constant for filtering the steady state flux reference in an energy efficient control strategy for changing load torques. It is shown that by appropriately choosing the filter time constant as a fraction of the rotor time constant the instantaneous power losses after a load torque step can be significantly reduced compared to the standard case. The analysis for the appropriate choice of the filter time constant is based on a numerical study for three different induction motors with different rated powers.
In this paper a double hogger used in woodworking machines is considered. The machining tools are driven by induction machines operated by standard inverters. During production the load of these motors changes periodically between low load and high load at a given speed. This paper investigates the reduction of power losses in such an application using an appropriate energy efficient control strategy for the induction machines.
In this article feedback linearization for control-affine nonlinear systems is extended to systems where linearization is not feasible in the complete state space by combining state feedback linearization and homotopy numerical continuation in subspaces of the phase space where feedback linearization fails. Starting from the conceptual simplicity of feedback linearization, this new method expands the scope of their applicability to irregular systems with poorly expressed relative degree. The method is illustrated on a simple SISO–system and by controlling the speed and the rotor flux linkage in a three phase induction machine.
Condition Monitoring for mechanical systems like bearings or transmissions is often done by analysing frequency spectra obtained from accelerometers mounted to the components under observation. Although this approach gives a high amount on information about the system behaviour, the interpretation of the resulting spectra requires expert knowledge, that is, a deep understanding of the effect on condition deterioration on the measured spectra. However, an increasing number of condition monitoring applications demands other representations of the measured signals that can be easily interpreted even by non–experts. Therefore, the objective of this paper is to develop an approach for processing measured process data in order to obtain an easy to interpret measure for assessing the component condition. The main idea is to evaluate the deterioration of a component condition by computing the correlation function of current measurements with past measurements in order to detect a component condition deterioration from a change in these correlation functions. Besides the simplicity of the obtained measure, this approach opens the opportunity for integrating a model based approach as well. The developed method is tested based on a condition monitoring application in a roller chain.
A simple determination of the error voltage compensation map for motor parameter identification
(2018)
This paper proposes a new method for determining the error voltage compensation map in a parameter identification procedure of three-phase induction motors with an inverter. The compensation curve depending on the motor current is determined using a simple procedure based on given reference voltage steps and the corresponding steady state values of the stator current of the induction motor.
Der vorliegende Beitrag zeigte die Anwendung eines Extended Kalman Filters für die Beurteilung des Verschleißzustandes von Rollenketten. Anders als in den üblicherweise eingesetzten signalbasierten Verfahren wurde damit ein modellbasierter Ansatz gewählt. Der Einsatz des Extended Kalman Filters ermöglicht die Schätzung von Parametern eines reduzierten Kettenmodells, das die Dynamik der einzigen Messgröße, nämlich des Drehmoments des antreibenden Motors näherungsweise nachbildet. Im Beitrag wurde dieses Verfahren auf Messdaten aus vier Dauerversuchen an Rollenketten eingesetzt und gezeigt, dass mit steigendem Verschleiß eine Änderung ausgewählter Modellparameter erfolgt.
Diese Vorgehensweise ist ein erster Ansatz, der durch weitere Forschungsarbeiten noch verbessert werden muss. In zukünftigen Forschungsarbeiten wird zusätzlich zur Parameterschätzung eine Prädiktion durchgeführt, um einen Schätzwert für die Restlebensdauer zu erhalten. Hierzu gibt es Ansätze in der Literatur, die auf das konkrete Problem angepasst werden müssen. Zudem muss die Modellierungssystematik so erweitert werden, dass Wissen über das Prozessverhalten in die Modellierung mit eingebracht wird, um die Aussagekraft der Ergebnisse sowie die Robustheit des Verfahrens bezüglich Betriebsparametern, Umgebungsbedingungen und Exemplarstreuungen zu verbessern.
In diesem Beitrag wurde gezeigt, wie mit Hilfe von Verfahren zur Analyse von Petri–Netzen ein in der Programmiersprache Kontaktplan erstelltes SPS–Programm analysiert werden kann. Das Ziel des Verfahrens ist dabei nicht eine Verifikation im eigentlichen Sinne sondern das Aufdecken von verbotenen oder unerwünschten Zuständen. Im Beitrag wurden Regeln zur Transformation des im Kontaktplan erstellten Ablaufs in ein Petri–Netz angegeben und anhand der Analyse eines fehlerhaft implementierten Ablaufs die Leistungsfähigkeit des Ansatzes vorgestellt. Das Beispiel zeigt, dass Programmfehler bereits vor einem Test an der realen Anlage erkannt werden können. Bei der weiteren Entwicklung des Verfahrens liegt ein Schwerpunkt auf der Verallgemeinerung auf im Kontaktplan entwickelte Programmorganisationseinheiten, die nicht nur reine
Abläufe implementieren. Ein weiterer wichtiger Entwicklungsschritt ist die graphische Unterstützung der Fehlersuche im Erreichbarkeitsgraphen, so dass insgesamt ein leistungsfähiges Werkzeug zur Unterstützung der Implementierung von Ablaufsteuerungen im Kontaktplan zur Verfügung steht.
In diesem Beitrag wurde gezeigt, wie ein bereits bekanntes Verfahren zur modellprädiktiven Regelung zur Optimierung der Energieeffizienz einer Asynchronmaschine im dynamischen Betrieb eingesetzt werden kann. Dazu wurden zunächst die Beziehungen für die Verlustleistung bei alleiniger Berücksichtigung der Kupferverluste im dynamischen Betrieb hergeleitet. Ausgehend davon wurde das Optimierungsproblem formuliert, der Einfluss von Parametern des modellprädiktiven Verfahrens auf das Optimierungsergebnis untersucht und damit Vorschlagswerte für diese Parameter ermittelt. Der Vergleich mit zwei weiteren Verfahren ohne Optimierung bzw. mit Optimierung allein für stationäre Arbeitspunkte zeigt die Vorteile des modellprädiktiven Verfahrens.
Methods for increasing the energy efficiency of induction motors by an appropriate control strategy have been a subject of research during the last years. Several methods for loss minimization have been developed for induction motors operated in a steady state. In recent years, some solutions for the dynamic case have been given as well either using an online or offline optimization approach, implying a certain computational burden, which is undesired in practice. This paper shows that the appropriate application of steady state techniques during transients due to a changing motor torque is a suboptimal strategy with an acceptable performance for efficiency optimization given an induction machine where saturation effects of the main inductance must be considered. The optimization problem is simplified such that a simple suboptimal solution is possible and the quality of the suboptimal solution is investigated by simulations and measurements. The proposed solution is simple, easy to implement, and does not require an online optimization. In addition, the influence of magnetizing induction saturation is considered.
This paper presents a laboratory experiment integrating the fields of electronics design, power electronics and drive control. The aim of this experiment is first to illustrate the need for a deep knowledge and the challenges in power electronics and its applications, in this particular case for drive control. The different tasks in this experiment are executed on a complete setup for a brushless dc motor test bench. The tasks assigned to the students are designed such that, in some tasks the knowledge from a particular field, power electronics, electronic design or drive control is deepened, whereas in other tasks the knowledge from more than one of these fields is needed to solve the given problem. Thus, the experiment trains students in the particular domains but illustrates as well the links between power electronics, electronic design and drive control.
