With an increased demand on high-efficiency electrical machines in traction applications, better understanding in the losses induced by the converter is needed. The harmonic losses from the converter are non-negligible part of the total losses in an induction machine, and these harmonic losses have been studied here with a focus on iron, skin-effect and proximity losses. The main goal of the thesis is to advise how the modulation method can be changed to lower these time harmonic losses in an induction machine. A model of the induction machine was created in the FEM(Finite Element Method) software FLUX. The iron, the proximity and the skin-effect losses were simulated in the FLUX model with different modulation method to analyse the time harmonic losses due to respective phenomena. The modulation method at higher operation is square-wave modulation, this is due to that maximum fundamental voltage has been reached. At lower operation, pulse width modulation is used, and the switching frequency can be increased to lower the time harmonics losses in the motor. The iron losses simulated in FLUX show that the losses increase with frequency even if the motor enters flux weakening operation at higher frequencies. The proximity phenomena gives rise to a distinct increase of resistive losses in the conductor closest to the air gap in the stator winding. The skin-effect phenomena affects the losses at square-wave modulation of high frequencies mostly as the time harmonics are larger and of low order. / Med en ökad efterfrågan på högeffektiva elektriska maskiner i traktionsapplikationer, måste man ha en högre förståelse i de förluster som induceras av frekvensomvandlaren. Förlusterna från frekvensomvandlaren är en icke försumbar del av de totala förlusterna i induktionsmaskinen. Förlusterna har här analyserats med fokus på järn-, skineffekt- och proximityförluster. Huvudsyftet med examensarbetet är att ge råd i hur moduleringsmetoden kan ändras för att sänka övertonsförlusterna i en induktionsmaskin. En modell av induktionsmaskinen skapades i FEM(Finita Elementmetoden) mjukvaran FLUX. Järn-, proximity- och skineffektförlusterna simulerades i FLUX-modellen med olika moduleringsmetoder för att analysera övertonsförluster på grund av respektive fenomen. Moduleringsmetoden vid högre drift är fyrkantmodulering, det är på grund av att maximal fundamental spänning har uppnåtts. Vid lägre drift har pulsbreddsmodulering använts och switchfrekvensen kan ökas för att sänka övertonersförlusterna i motorn. Järnförlusterna som simulerades i FLUX-modellen visar att förlusterna ökar med frekvensen även när motorn utsatts för fältförsvagning vid högre frekvensker. Proximityfenomenet ger upphov till en tydlig ökning av resistiva förluster i ledaren närmast luftgapet i statorlindningen. Skineffektfenomenet påverkar förlusterna på fyrkantsmoduleringen av höga frekvenser, mest på grund av att övertonerna är större och av låg ordning.

The electrification era has been marked up by an increase in volume of electric vehicles which are directly or indirectly powered by electricity. Railways, roadways and airways are being electrified as we speak at their own respective rate. In addition to that upcoming concepts for transport solution such as hyperloop also described as the fifth mode of transportation will be electrified. The current thesis work is based on developing the model and control of the propulsion system of a scaled Hyperloop pod designed by student team KTH Hyperloop representing KTH. The team competes in Hyperloop competition organized by Spacex and the goal is to achieve the highest possible speed in a given distance and track designed by SpaceX. In order to achieve the goal of being the fastest, the scaled pod uses a Double Sided Linear Induction Motor (DSLIM) as mentioned in the subsequent chapter. The motor modelling is done on Simulink and is similar to a rotary induction motor (RIM). However the presence of end effect in DSLIM makes it different from RIM and has been discussed subsequently. The control strategy uses a synchronous frame PI control for the current control and sensor based speed control for controlling the speed of the pod.The speed control output is a reference current which is used as an input to the current controller which finally gives voltage as the control output. The corresponding bandwidth for the various loops have been calculated based on motor parameters as discussed in the method section. The validation of the motor model and the corresponding controller has been discussed in the result section, where the accuracy of the controller for the designed modelled is discussed. / Elektrifieringstiden har präglats av en ökning i volym av elfordon som direkt eller indirekt drivs med el. Järnvägar, vägar och luftvägar elektrifieras just nu med deras respektive takt. Utöver det kommer kommande koncept för transportlösning som hyperloop som också beskrivs som det femte transportsättet att elektrifieras. Detta examensarbete bygger på att utveckla modellen och regleringen av framdrivningssystemet för en nedskalad Hyperloop-pod utvecklad av studentteamet KTH Hyperloop som representerar KTH. Teamet tävlar i Hyperloop-tävlingen organiserad av SpaceX och målet är att uppnå högsta möjliga hastighet på ett visst avstånd och spår framtaget av SpaceX. För att uppnå målet om att vara snabbast använder den nedskalade podden en dubbelsidig elektrisk linjär induktionsmotor (DSLIM) som nämns i det följande kapitlet. Den elektriska motormodelleringen görs i Simulink och liknar en roterande induktionsmotor(RIM). Men närvaron av ’end effect’ i DSLIM gör den annorlunda än RIM och har diskuterats därefter. Styrstrategin använder en synkron ram-PI-styrning för strömstyrning och sensorbaserad hastighetsreglering för att styra hastigheten på podden. Varvtalsstyrningsutgången är en referensström som används som en ingång till den nuvarande styrenheten som slutligen ger spänning som slutling styrning. Motsvarande bandbredd för de olika slingorna har beräknats baserat på elektriska motorparametrar som diskuterats i metodavsnittet.Valideringen av elmotormodellen och motsvarande styrenhet har diskuterats i resultatsektionen, där noggrannheten hos styrenheten för den konstruerade modellerna diskuteras.

Nowadays, three-phase induction motors are widely used on industrial and other types of processes. Therefore, accurate knowledge of an induction motor performance is very essential to have an idea of its operation conditions. This study is a sequel of a previous one, where Direct and Soft starting methods of three-phase motors has been simulated and compared. As in the previous study, the theory behind this one is based on representing the real motor by aset of equations and values in Matlab, forming a corresponding idealistic motor in a way where all the physical effects are similar. The motor is started under three different frequencies in the VVVF method using supporting simulation of the current, torque, speed,efficiency and power factor curves. The results of the three starting methods are then discussed and compared. / Numera är tre-fas asynkronmotorer i stor utsträckning på industriella och andra typer av processer. Därför är det mycket viktigt att ha exakt kunskap om en induktionsmotorprestanda för att ha en uppfattning om dess driftsförhållanden . Denna studie är en fortsättning av en tidigare, där direkt och mjukstart metoder för trefasmotorer har simulerats och jämförts. Såsom i den tidigare studien, är teorin bakom denna en baserat på representerar den verkligamotorn av en uppsättning ekvationer och värden i Matlab, som bildar en motsvarande ideell motor på ett sätt där alla de fysiska effekterna är likartade . Motorn startas under tre olika frekvenser i VVVF metod med stöd simulering av ström, vridmoment, hastighet, effektivitetoch effektfaktorn kurvor. Därefter, resultaten av de tre startmetoder diskuteras och jämföras. / في الوقت الحالي تستخدم المحركات التحريضية ثلاثية الطور بشكل واسع في التطبيقات الصناعية و غيرها. و لهذا فإن المعرفة الدقيقة بأداء المحرك التحريضي أساسية لإعطاء فكرة عن ظروف تشغيله. إن هذه الدراسة هي تتمة لدراسة سابقة حيث تمت محاكاة و مقارنة طريقتي الإقلاع المباشر و الناعم للمحرك التحريضي ثلاثي الطور. كما في الدراسة السابقة, فإن هذه الدراسة مبنية على تمثيل المحرك الحقيقي بمجموعة من المعادلات و القيم الاسمية في برنامج ماتلاب لتكوين محرك مثالي مطابق, بحيث تكون جميع الآثار الفيزيائية مماثلة للمحرك الحقيقي. يتم إقلاع المحرك عند ثلاث ترددات مختلفة بطريقة تغيير التردد و التوتر و يتم محاكاة هذا الإقلاع عبر منحنيات التيار، العزم، السرعة، المردود و عامل الاستطاعة ثم تقارن نتائج طرق الإقلاع الثلاثة.

Articulated Funiculator is a new and innovative concept developed by Tyréns forachieving a more efficient vertical transportation with a higher space utilization.Having a variety of merits, i.e.: simple construction, direct electromagneticthrust propulsion, and high safety and reliability in contrast to rotary inductionmotor, linear induction motor (LIM) is considered to be one of the cases as thepropulsion system for Articulated Funiculator. The thesis is then carried outwith the purpose of determining the feasibility of this study case by designing theLIMs meeting some specific requirements. The detailed requirements include: aset of identical LIMs are required to jointly produce the thrust that is sufficientto vertically raise the moving system up to 2 m/s2; the size of the LIMs cannotexceed the specification of the funiculator; the maximum flux density in the airgap for each LIM is kept slightly below 0.6 T; no iron saturation of any part ofthe LIMs is allowed.In this thesis report, an introduction of LIM is firstly presented. Followingthe introduction, relevant literature has been reviewed for a strengthenedtheoretical fundamentals and a better understanding of LIM’s history and applications. A general classification of LIMs is subsequently introduced. In addtion,an analytical model of the single-sided linear induction motor (SLIM) has beenbuilt based on an approximate equivalent circuit, and the preliminary geometryof the SLIM is thereby obtained. In order to acquire a more comprehensiveunderstanding of the machine characteristics and a more precise SLIM design, atwo-dimensional finite element method (2D-FEM) analysis is performed initiallyaccording to the preliminary geometry. The results, unfortunately, turn out tobe iron severely saturated in the teeth and yoke, and a excessive maximumvalue of air-gap flux density. Specific to the problems, different parameters ofthe SLIM are marginally adjusted and a series of design scenarios are run inFlux2D for 8-pole and 6-pole SLIM. The comparisons between the results areconducted and the final solution is lastly chosen among them. / Articulated Funiculator är ett nytt och innovativt koncept som utvecklats av Tyréns för att möjilggöra en mer effektiv vertikal transport och bättre utnyttjautrymme. Tack vare fördelar såsom en enkel konstruktion, direkt elektromagnetiskdragkraftsframdrivning, samt hög säkerhet och tillförlitlighet i motsatstill roterande induktionsmotor, är en linjär induktionsmotor (LIM) aktuell somframdrivningssystem. Detta examensarbete är utfört med syfte att utforma enLIM för att uppfylla vissa specifika krav. De detaljerade kraven inkluderar: enuppsättning identiska LIM krävs för att gemensamt producera tillräcklig dragkraftför att vertikalt höja det rörliga systemet upp till 2 m/s2; storleken påLIM får inte överstiga specifikation; den maximala flödestätheten i luftgapet förvarje LIM hålls är begränsad till knappt 0.6 T; ingen järnmättnad av någon delav LIM är tillåtet. I denna rapport ges först en introduktion av LIM-konceptet. Efter introduktionenhar relevant litteratur granskats för att stärka teoretiska grundkunskapersamt ge en bättre belysning av historiken kring LIMs samt dess applikationer. Utöver detta har en analytisk modell av den ensidiga linjära induktionsmotorn(SLIM) byggts, baserat på en ungefärlig ekvivalent krets med vilket den preliminärageometrin för SLIM. För att erhålla en mer grundläggande förståelse avmaskinens egenskaper är en tvådimensionell analys med finita elementmetoden(2D-FEM) utförd, initialt med användande av en preliminär geometri erhållenmed hjälp av analytisk dimensionering. Resultaten från dessa simuleringar visadedock att järnet mättats kraftigt i både tänderna och oket och ett överdrivetstort maximivärde av luftgapets flödestäthet erhålls. Specifikt för applikationenjusteras olika parametrar och en rad driftscenarier körs i Flux2D för en 8-poligoch en 6-polig SLIM. En slutgiltig jämförelse mellan de olika maskindesignernapresenteras och den rekommenderade lösningen väljs slutligen.