In the recent decades, an increased interest into multiphase machines has developed due to certain beneficial properties they have over the standard three- phase machines. Proper modelling of a multiphase machine allows access to higher degrees of freedom given by the ability to control higher order harmonic frames. This feature is of particular interest in the area of parameter estimation as it may provide an opportunity to implement methods that are not feasible in three- phase machines. Modelling of a real six- phase machine meant for marine application with a functioning control structure is carried out on MATLAB/Simulink; considering nonlinear relations, cross coupling and saturation effects, the model includes the machine’s behavior in the fundamental frame as well as the next two higher order harmonic frames. Stator resistances and permanent magnet flux linkage are estimated online and simultaneously during various operating points. It is shown that stator resistance may be accurately estimated by means of DC test signal injections into the highest order harmonic frame; thus, minimizing torque ripple and additional loss generation. Permanent magnet flux linkage is accurately estimated via reactive power calculations on the fundamental frame which remains undisturbed by the aforementioned test signals. / Under de senaste decennierna har intresset för flerfasmaskiner ökat, på grund av i vissa avseenden, fördelaktiga egenskaper i jämförelse med traditionella trefasmaskiner. En väl genomförd modellering av flerfasmaskiner möjliggör högre grader av frihet givet förmågan att kontrollera frekvensplan av högre ordning. Denna funktion är av särskilt intresse inom parameteruppskattning, då det kan ge möjligheter att implementera metoder som är omöjliga i trefas maskiner. En modell av en verklig sexfasmaskin, byggd för en marin tillämpning och med ett givet styrsystem, har skapats i MATLAB/Simulink. Modellen tar hänsyn till ickelinjära förhållanden, korskopplingar och mättning. Den inkluderar även maskinens egenskaper i det fundamentala frekvensplanet och de två nästkommande frekvensplanen av högre ordning. Statorresistansen och permanentmagneternas sammanlänkade flöden uppskattas i realtid för olika driftsförhållanden. Det visar sig att statorresistansen kan uppskattas noggrant genom inmatning av en DC testsignal i högsta ordningens frekvensplan vilket minimerar momentrippel och extra förluster. Permanentmagneternas flöden kan uppskattas noggrant genom beräkning av den reaktiva effekten i det fundamentala frekvensplanet som är opåverkat av de ovan nämnda testsignalerna.

Insulation in rotating machines is a common cause for failure. Therefore, research in the area is large and is important to further increase the knowledge of the phenomena related to insulation degradation. This thesis is a case study on 20 stator bars obtained from a generator that had been showing signs of insulation degradation while in operation. The insulation was investigated using a range of measurements to be able to evaluate the degradation of these bars. The measurements performed were electrical partial discharge measurements, acoustic partial discharge measurements, dielectric response measurements, and breakdown testing. Furthermore, a more scientific approach to the commonly used tap test in the industry was conducted, which has not been done before and the purpose was to validate this commonly used test method. It was concluded that the bars have a significant amount of partial discharges within them, and that the stress grading is likely to be blamed in many of the worst cases. Furthermore, the dielectric response measurements provided good information on the thermal stability of the insulation. The set-up of the tap test did not provide reasonable results, and the method approach as well as the experimental set-up was to blame for this. In future work, investigating this specific area could be beneficial. The electrical partial discharge measurements and the breakdown test provided unexpected results when compared, where the former indicated much degradation while the latter proved that the bars can withstand very high voltage levels. / Isolering i roterande maskiner är en vanlig orsak till fel. Forskningen på området är därför omfattande och viktig för att ytterligare öka kunskapen om fenomen som rör isoleringsnedbrytning. Denna avhandling är en fallstudie på 20 statorstänger som erhållits från en generator som hade visat tecken på isoleringsnedbrytning under drift. Isoleringen undersöktes med hjälp av en rad olika mätningar för att kunna utvärdera nedbrytningen av dessa stänger. De mätningar som utfördes var mätningar av elektriska partiella urladdningar, akustiska partiella urladdningar, mätningar av dielektrisk respons och genombrottstester. Dessutom genomfördes ett mer vetenskapligt tillvägagångssätt för det allmänt använda tapptestet i branschen, vilket inte har gjorts tidigare och syftet var att validera denna allmänt använda testmetod. Slutsatsen blev att stängerna har en betydande mängd partiella urladdningar i sig, och att spänningsgraderingen sannolikt får skulden i många av de värsta fallen. Dessutom gav mätningarna av den dielektriska responsen god information om isoleringens termiska stabilitet. Upplägget för tapptestet gav inte rimliga resultat, och detta berodde både på metodiken och på försöksupplägget. I framtida arbete kan det vara bra att undersöka detta specifika område. Mätningarna av den elektriska partiella urladdningen och genombrottstestet gav oväntade resultat när de jämfördes, där de förstnämnda visade på mycket försämring medan de sistnämnda bevisade att stängerna kan motstå mycket höga spänningsnivåer.

Electrical machines with more than three phases are usually called multiphase electrical machines and they can have several advantages compared to conventional three-phase electrical machines such as a lower content of space-harmonics, lower torque ripple and better fault tolerance. This degree project involves rewinding of a three-phase induction machine into an asymmetrical six-phase machine. The winding design is based on simulations of a machine model in a finite element method software and the method "the star of the slot" that computes winding layouts. A six-phase drive is developed based on an existing printed circuit board prototype that is not operating according to its original specifications. Debugging of the prototype is performed and solutions to the problems are identified. Design and layout improvements for better electromagnetic compatibility are also implemented. The drive including the electrical machine is tested and confirmed to be working according to the specifications. Speed control based on indirect rotor field orientation is implemented and tested for the six-phase induction machine as well with the machine connected as a standard three-phase induction machine. / Elektriska maskiner med fler än tre faser kallas vanligtvis flerfasiga elektriska maskiner och kan ha flera fördelar jämfört med konventionella trefasiga elektriska maskiner, som lägre innehåll av övervågor, lägre rippel i vridmomentet och bättre feltolerans. Detta examensarbete involverar omlindning av en trefasig asynkronmaskin till en asymmetrisk sexfasig asynkronmaskin. Lindningsdesignen baseras på simuleringar av en maskinmodell i mjukvara baserat på finita element metoden och metoden kallad the star of the slotsom räknar ut lindnings ritningar. En sexfasig drivlina utvecklas baserat på en existerande kretskorts prototyp som inte fungerar enligt dess ursprunliga specifikationer. Felsökning av prototypen utförs och lösningar till problemen identifieras. Design- och layoutförbättringar för bättre elektromagnetisk kompatibilitet implementeras också. Drivlinan med den elektriska maskinen inkluderad testas och bekräftas fungera enligt dess specifikationer. Hastighetsreglering baserad på indirekt rotorfälts orientering implementeras och testas för den sexfasiga asynkronmaskinen samt även med maskinen kopplad som en standard trefas asynkronmaskin.

A common architecture for electric vehicles is to have two electric machines one each on the front and rear axle. Despite the redundancy, this configuration ensures performance. Being energy efficient is equally important for electric vehicles to deliver a sufficiently high range. Hence, operating a single machine at low to medium torque requirement is desirable. A clutch can be implemented on the front axle and its engagement dynamically controlled to reduce the magnetic drag losses in the front machine. With clutch disengaged, the entire torque will be delivered by the rear machine causing it to heat up quickly. As electric machine and inverter losses are also temperature dependent, this work attempts to derive an optimal torque split strategy between the two machines considering thermal effects. An upper-temperature limit for both electric machine and inverter is imposed for component protection. Thermal models for the electric machine, inverter and coolant circuit are simplified using system identification and model order reduction approach. Dynamic optimal torque split is realized by minimizing the energy loss over the entire drive cycle. Dynamic programming is used to investigate the benefits of including thermal losses and to generate a benchmark solution for optimal torque split strategy. Further, two online controllers are developed, one based on non-linear model predictive control and the other being a static controller with added heuristic rules to prevent temperatures of critical components to exceed the limits. A high-fidelity plant model was developed using VSIM as master and GT-Suite thermal model as slave to compare the performance of these controllers. The results show that it is possible to obtain decent thermal performance of electric motor and inverter with one node lumped parameter thermal model and a five-node lumped parameter model for the coolant circuit. Including thermal dynamics in the controller can constraint the temperature within the limits and give an optimal torque split. The benefit of adding temperature-dependent thermal maps is found to be limited to certain operating regions. The static controller with torque split based on instantaneous power loss also performed well for the given configuration. The major contribution to energy saving was obtained by dynamic disengagement of clutch in the form of reduced magnetic drag losses. / En vanlig arkitektur för elfordon är att ha två elmaskiner en vardera på fram- och bakaxeln. Trots redundansen säkerställer denna konfiguration prestanda. Att vara energieffektiv är lika viktigt för att elfordon ska leverera en tillräckligt hög räckvidd. Det är därför önskvärt att driva en enda maskin med lågt till medelhögt vridmoment. En koppling kan implementeras på framaxeln och dess ingrepp kan styras dynamiskt för att minska de magnetiska motståndsförlusterna i den främre maskinen. Med kopplingen urkopplad kommer hela vridmomentet att levereras av den bakre maskinen vilket gör att den snabbt värms upp. Eftersom förluster av elektriska maskiner och växelriktare också är temperaturberoende, försöker detta arbete härleda en optimal vridmomentsdelningsstrategi mellan de två maskinerna med tanke på termiska effekter. En övre temperaturgräns för både elektrisk maskin och växelriktare är införd för komponentskydd. Termiska modeller för den elektriska maskinen, växelriktaren och kylvätskekretsen förenklas med hjälp av systemidentifiering och modellbeställningsreduktion. Dynamisk optimal vridmomentdelning realiseras genom att minimera energiförlusten under hela körcykeln. Dynamisk programmering används för att undersöka fördelarna med att inkludera termiska förluster och för att generera en benchmarklösning för optimal vridmomentsdelningsstrategi. Vidare utvecklas två online-styrenheter, en baserad på icke-linjär modell för prediktiv styrning och den andra är en statisk styrenhet med tillagda heuristiska regler för att förhindra att temperaturer på kritiska komponenter överskrider gränserna. En högfientlig anläggningsmodell utvecklades med VSIM som master och GT-Suite termisk modell som slav för att jämföra prestandan hos dessa styrenheter. Resultaten visar att det är möjligt att erhålla hyfsad termisk prestanda för elmotor och växelriktare med en termisk modell med en nodklumpad parameter och en femnodsmodell med klumpparametrar för kylvätskekretsen. Att inkludera termisk dynamik i regulatorn kan begränsa temperaturen inom gränserna och ge en optimal vridmomentfördelning. Fördelen med att lägga till temperaturberoende termiska kartor har visat sig vara begränsad till vissa driftsområden. Den statiska styrenheten med vridmomentdelning baserad på momentan effektförlust fungerade också bra för den givna konfigurationen. Det största bidraget till energibesparingen erhölls genom dynamisk urkoppling av kopplingen i form av minskade magnetiska motståndsförluster.