Abstract POLAR FIELD-ORIENTED CONTROL with 3RD HARMONIC INJECTION Martin Todd Hess Field Oriented Control (FOC), also known as vector control, is a widely used and well documented method for controlling Permanent-Magnet Synchronous Motors (PMSM) and induction motors. Almost invariably the orientation of the stator and rotor (field) fluxes are described in rectangular coordinates. In this thesis we explore the practicality of using polar coordinates. Third harmonic injection is also a well-known technique that allows full utilization of the bus (DC-link), thus allowing the motor to run to full base speed without the use of field weakening. This technique potentially allows a 15.4% improvement in the available bus. It has fallen out of use since it requires direct knowledge of the terminal voltage vector angle. The use of polar FOC permits the use of third-harmonic injection. We believe the combination of FOC and third-harmonic injection to be unique, and we present this paper as a novel contribution to the literature on the subject of motor control.

ABSTRACT CALCULATION OF CORE LOSSES OF A 6-PHASE INDUCTION MOTOR WITH 3RD HARMONIC CURRENT INJECTION B&Uuml / Y&Uuml / KBAS, AfSin M.S., Department of Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Prof. Dr. H. B&uuml / lent ERTAN January 2004, 106 pages The advantages of using a six-phase induction motor for industrial drives, over the conventional three-phase drive can be summarized as improved reliability, reduction on the power ratings for the static converters and harmonic reduction. A technique of injecting third harmonic zero sequence current components in the phase currents to improve the machine torque density was presented recently by another research study. However, to meaninigfully evaluate the performnce of such machines and/or to be able to make good designs / it is necessary to obtain an accurate mathematical model for the loss calculation. The calculation of high frequency loss in this context presents a very difficult problem. In this thesis a modified version of a loss calculation model, which was developed in another MS thesis will be applied to a six-phase induction motor with third harmonic current injection.

No description available.

The main aim of this thesis is to design and develop a control unit for a three-phase direct current motor that will be able to maximize its efficiency. To accomplish this request a field oriented control combined with modified phase driving signals is used. The emphasis is put on the creation of a simple and unique solution as well as the ability to use this device in the single wheel wehicle, which previous bachelor thesis was focused on. The first part of this thesis lists some of commercially available and do-it-yourself solutions together with their attributes. The next part describes target motors and different options of how to control them. The third part focuses on the field oriented control, its individual parts and features, as well as the final solution. And finally the realization of the electrical part, firmware, PC application and necessary settings are described at the very end of the thesis.

No description available.

Wind farms are commonly connected to the main grid through compensated lines which increases the power transfer capability of the line. Double Fed Induction Generator (DFIG) wind turbines in connection to compensated lines can experience Sub-Synchronous Control Interaction (SSCI) which can bring system quantities above allowed levels. The work conducted in this thesis describes the use of harmonic injection to analyze the DFIG. The method describes how to analyze the DFIG such that it can be used to determine if the DFIG will experience SSCI. By using Electro-Magnetic Transient (EMT) software, the work shows how the method can be used to analyze the DFIG both to find the resonant frequency as well as if the oscillations will be sufficiently damped or undamped. Using the method of harmonic injection, the DFIG’s internal control parameters are also investigated and the equivalent frequency dependant resistance of the system is measured. After analyzing the DFIG, a Power Oscillation Damper (POD) is implemented as a supplementary control system in the DFIG control system to dampen the SSCI. The POD is optimized using PSCAD and is validated using the harmonic injection method. / Vindkraftverk är vanligtvis anslutna till stamnätet genom kompenserade ledningar, vilket ökar ledningens effektöverföringsfaktor. Dubbelmatade induktionsgeneratorer (DFIG) i anslutning med kompenserade ledningar kan uppleva subsynkrona kontrollinteraktioner (SSCI) som kan leda till att vissa systemstorheter överskrider tillåtna nivåer. Det arbete som utförs i denna rapport beskriver användningen av harmonisk injektion för att analysera DFIG. Metoden beskriver hur man analyserar DFIG så att den kan användas för att avgöra om DFIG kommer att uppleva SSCI. Genom att använda EMT-programvara (Electro-Magnetic Transient) visar arbetet i rapporten hur metoden kan användas för att analysera DFIG både för att hitta resonansfrekvensen och för att avgöra om svängningarna kommer att vara tillräckligt dämpade eller odämpade. Med hjälp av metoden för harmonisk injektion undersöks också DFIG:s interna styrparametrar och systemets ekvivalenta frekvensberoende motstånd mäts. Efter analys av DFIG:en implementeras en dämptillsats (POD) som ett kompletterande styrsystem i DFIG:s styrsystem för att dämpa SSCI. POD optimeras med hjälp av PSCAD och valideras med hjälp av harmonisk injektionsmetod.

Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός κυκλώματος οδήγησης ενός Σύγχρονου Κινητήρα Μαγνητικής Αντίδρασης. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η μελέτη και κατασκευή ενός κυκλώματος Τριφασικού Αντιστροφέα Πηγής Τάσης, ο οποίος θα επιτρέπει την υλοποίηση βαθμωτού και διανυσματικού ελέγχου της λειτουργίας του Σύγχρονου Κινητήρα Μαγνητικής Αντίδρασης. Στην παρούσα διπλωματική εργασία υλοποιήθηκε βαθμωτός έλεγχος της γωνιακής ταχύτητας περιστροφής του δρομέα (με σταθερό λόγο V/f), ανοιχτού και κλειστού βρόχου. Όσον αφορά το Σύγχρονο Κινητήρα Μαγνητικής Αντίδρασης, τα τελευταία χρόνια έχει αναπτυχθεί έντονο επιστημονικό ενδιαφέρον σχετικά με τη βελτιστοποίηση της κατασκευής του, καθώς και του ελέγχου της λειτουργίας του μέσω διαφόρων μεθόδων ελέγχου. Το κυριότερο χαρακτηριστικό του συγκεκριμένου κινητήρα αποτελεί η έλλειψη οποιασδήποτε μορφής διέγερσης στον δρομέα. Επομένως, η δημιουργούμενη ροπή οφείλεται αποκλειστικά στη λεγόμενη ροπή μαγνητικής αντίδρασης, από την οποία προέρχεται και η ονομασία του κινητήρα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, γίνεται μια εισαγωγή στους κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος, ενώ η ανάλυση επικεντρώνεται στον προαναφερθέντα κινητήρα, προσεγγίζοντάς τον από διάφορες πλευρές (κατασκευαστικά χαρακτηριστικά, μαθηματικό μοντέλο, σύγκριση με άλλους τύπους κινητήρων). Επιπλέον γίνεται μια θεωρητική ανάλυση του Τριφασικού Αντιστροφέα Πηγής Τάσης, ο οποίος χρησιμοποιείται για την οδήγηση του κινητήρα, καθώς και της τεχνικής Διαμόρφωσης Εύρους Παλμών, η οποία χρησιμοποιείται για την παλμοδότηση των ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος. Η προσομοίωση του κινητήρα ήταν το επόμενο βήμα για την καλύτερη κατανόηση της δυναμικής απόκρισης του κινητήρα. Η παρούσα διπλωματική εργασία συνεχίζεται με την αναφορά στο σχεδιασμό και την κατασκευή των απαραίτητων κυκλωμάτων, ενώ ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στο μικροελεγκτή που χρησιμοποιήθηκε στην υπάρχουσα εργασία, καθώς και στο πρόγραμμα που δημιουργήθηκε για τις λειτουργίες ανοιχτού και κλειστού βρόχου. Τέλος, η ολοκλήρωση της διπλωματικής εργασίας έρχεται μέσω της παρουσίασης των πειραματικών αποτελεσμάτων, στα οποία έγινε χρήση των κατασκευασθέντων κυκλωμάτων. / This Thesis is focused on the study and development of a Drive System for the Synchronous Reluctance Motor. This work was conducted in the laboratory of Electromechanical Energy Conversion, at the department of Electrical and Computer Engineering, in the University of Patras, Greece. The main purpose of this project was the study and construction of a three Phase Voltage Source Inverter for the control of the performance of a Synchronous Reluctance Motor by the implementation of Scalar and Vector control. In this thesis, a scalar V/f control scheme was applied, both open and closed loop, for the control of the rotational speed of the rotor. As far as the Synchronous Reluctance Motor is concerned, in the latest years a great interest has emerged around this motor, which mainly focuses in the optimization of its construction and control. The main feature of this motor is that the rotor does not have any field winding. By this way, the output torque is produced only by the so called reluctance torque. In this work, an introduction on the AC motor is done, while the main interest is focused on the already mentioned motors. The analysis of this motor covers many aspects, such as the construction characteristics, the mathematical model of the motor, as well as a comparison with other popular motors. Moreover, the three Phase Inverter is studied, since it is used for the control of the motor. Also, there is an extended reference on the Pulse Width Modulation technique, which is used for the control of power devices. In the next chapters, the simulation of this motor is presented, since it is necessary fot the understanding of its dynamic behavior. In the following, an analysis on the design and construction of the required printed circuit boards is done, while the microcontroller which was used is presented in a more detailed way. The flowacharts of the open and closed loop control methods of the rotational speed are also given. Finally, the experimental results for both cases are presented and analysed.