This thesis deals with modeling, simulation and implementation of Load Commutated SCR based current source Inverter (LCI) fed squirrel cage induction motor drive with sinusoidal voltage and sinusoidal current. In the proposed system, the induction motor is fed by an LCI. A three level diode clamped voltage source inverter (VSI) is connected at the motor terminal with ac chokes connected in series with it. The VSI currents are controlled in such a manner that it injects the reactive current demanded by the induction motor and the LCI for successful commutation of the SCRs in the LCI. Additionally, it absorbs the harmonic frequency currents to ensure that the induction motor draws sinusoidal current. As a result, the nature of the motor terminal voltage is also sinusoidal. The concept of load commutation of the SCRs in the LCI feeding an induction motor load is explained with necessary waveforms and phasor diagrams. The necessity of reactive compensation by the active filter connected at the motor terminal for the load commutation of the thyristors, is elaborated with the help of analytical equations and phasor diagrams. The requirement of harmonic compensation by the same active filter to achieve sinusoidal motor current and motor voltage, is also described. Finally, to achieve the aforementioned induction motor drive, the VA ratings of the active filter (VSI) and the CSI with respect to VA rating of the motor, are determined theoretically. The proposed drive scheme is simulated under idealized condition. Simulation results show good steady state and dynamic response of the drive system. Load commutation of the SCRs in the LCI and the sinusoidal profile of motor current and voltage, have been demonstrated. As in LCI fed synchronous motor drives, a special mode of operation is required to run up the induction motor from standstill. As the SCRs of the LCI are load commutated, they need motor terminal voltages for commutation. At standstill these voltages are zero. So, a starting strategy has been proposed and adopted to start the motor with the aid of the current controlled VSI to accelerate until the motor terminal voltages are high enough for the commutation of the SCRs in the LCI. The proposed drive is implemented on an experimental setup in the laboratory. The IGBT based three level diode clamped VSI has been fabricated following the design of the standard module in the laboratory. A generalized digital control platform is also developed using a TMS320F2407A DSP. Two, three phase thyristor bridges with necessary firing pulse circuits have been used as the phase controlled rectifier and the LCI respectively. Appropriate protection scheme for such a drive is developed and adopted to operate the drive. Relevant experimental results are presented. They are observed to be in good agreement with the simulation results. The effect of capacitors connected at the output of the LCI in the commutation process of the SCRs in the LCI is studied and analyzed. From the analysis, it is understood that the capacitors form a parallel resonating pair with filter inductor and the motor leakage inductance, which results in an undesired oscillation in the terminal voltage during each of the commutation intervals leading to commutation failure. So, in the final system, the capacitors are removed to eliminate any chance of commutation failure of the SCRs in the LCI. It is shown by experiment that the commutation of the SCRs takes place reliably in the absence of the capacitors also. The commutation process is studied and analyzed without the capacitors to understand the motor terminal voltage waveform of the experimental results.

Je jasné, že nejúspěšnější konstrukce zahrnuje postup vícefázového řízení, ve kterém každá fáze může být považována za samostatný modul. Provoz kterékoliv z jednotek musí mít minimální vliv na ostatní, a to tak, že v případě selhání jedné jednotky ostatní mohou být v provozu neovlivněny. Modulární řešení vyžaduje minimální elektrické, magnetické a tepelné ovlivnění mezi fázemi řízení (měniče). Synchronní stroje s pulzním tokem a permanentními magnety se jeví jako atraktivní typ stroje, jejíž přednostmi jsou vysoký kroutící moment, jednoduchá a robustní konstrukce rotoru a skutečnost, že permanentní magnety i cívky jsou umístěny společně na statoru. FS-PMSM jsou poměrně nové typy střídavého stroje stator-permanentní magnet, které představují významné přednosti na rozdíl od konvenčních rotorů - velký kroutící moment, vysoký točivý moment, v podstatě sinusové zpětné EMF křivky, zároveň kompaktní a robustní konstrukce díky umístění magnetů a vinutí kotvy na statoru. Srovnání výsledků mezi FS-PMSM a klasickými motory na povrchu upevněnými PM (SPM) se stejnými parametry ukazuje, že FS-PMSM vykazuje větší vzduchové mezery hustoty toku, vyšší točivý moment na ztráty v mědi, ale také vyšší pulzaci díky reluktančnímu momentu. Pro stroje buzené permanentními magnety se jedná o tradiční rozpor mezi požadavkem na vysoký kroutící moment pod základní rychlostí (oblast konstantního momentu) a provozem nad základní rychlostí (oblast konstantního výkonu), zejména pro aplikace v hybridních vozidlech. Je předložena nová topologie synchronního stroje s permanentními magnety a spínaným tokem odolného proti poruchám, která je schopná provozu během vinutí naprázdno a zkratovaného vinutí i poruchách měniče. Schéma je založeno na dvojitě vinutém motoru napájeném ze dvou oddělených vektorově řízených napěťových zdrojů. Vinutí jsou uspořádána takovým způsobem, aby tvořila dvě nezávislé a oddělené sady. Simulace a experimentální výzkum zpřesní výkon během obou scénářů jak za normálního provozu, tak za poruch včetně zkratových závad a ukáží robustnost pohonu za těchto podmínek. Tato práce byla publikována v deseti konferenčních příspěvcích, dvou časopisech a knižní kapitole, kde byly představeny jak topologie pohonu a aplikovaná řídící schémata, tak analýzy jeho schopnosti odolávat poruchám.