Wound Independently Controlled Stator Coil (WICSC) machines are a novel type of multiphase machine with the ability to change its pole-phase configuration during operation. This enables improved post-fault control and thus prolonged continuous operation. For a smooth transition to post-fault control, a quick and robust strategy for Fault detection and isolation (FDI) is essential. This master thesis concerns the design of a procedure to localise Open Phase Fault (OPF) and Open Switch Fault (OSF) in WICSC machines. The strategy is based on Harmonic Plane Decomposition (HPD), which generalises Vector Space Decomposition (VSD) to variable pole-phase machines. A previous iteration of the FDI strategy is analysed and developed further on MatLab. Experimental verification is performed on a WICSC motor with and without imitated OPF. A Printed Circuit Board (PCB) is designed to imitate OSF during operation. The outcome displays a fault detection within less than 30% of a fundamental current period. After no more than one period the full diagnosis is completed. Although only OPFs are tested, the results suggest the Fault detection and isolation (FDI)’s ability to identify OSFs as well. The parameter tuning is shown to be important for both correct fault localisation and avoiding false positives. Imbalances in the machine require special care when choosing the parameter values. Future work includes using the PCB for OSF tests and making the parameter tuning more robust. / WICSC-maskiner är en ny typ av multifasmaskin med förmågan att ändra sin polfas-konfiguration under drift. Detta möjliggör förbättrad reglering efter att fel uppstår och därmed förlängd drift. För att uppnå en mjuk övergång till reglering efter fel krävs en snabb och robust strategi för feldiagnosticering. Denna masteruppsats rör utvecklingen av en strategi för att detektera och lokalisera tomgångsfel i spolar och elektroniska brytare till WICSC-maskiner. Strategin baseras på HPD, som är en generalisering av VSD. En tidigare iteration av strategin analyseras och vidareutvecklas i MatLab. Experimentell verifiering utförs på en WICSC-motor med samt utan imiterade tomgångsfel i spolarna. En PCB designas för att imitera tomgångsfel i växelriktarens brytare. Resultaten ger en feldetektering på under 30% av en fundamental strömperiod. Efter maximalt en period är hela diagnosticeringen slutförd. Trots att endast spolfel testas pekar resultaten på att strategin även fungerar för brytarfel. Strategins parametervärden visar sig vara viktiga för både fellokaliseringen och för att undvika falska positiv. Obalans i maskinen ställer särsklit höga krav på justeringen av dessa värden. I framtida studier kommer PCB-enheten användas för att testa diagnosticering av brytarfel och göra justeringen av parametervärdena mer robust.

Multiphase Electrical Machines (MPEMs) with variable phase-pole configurations have recently gained interest as it offers advantages such as a larger operating range and improved fault tolerance compared to more traditional MPEMs. The current state-of-the-art modeling and control method, Vector Space Decomposition (VSD), has the drawback of introducing discontinuities in the model when transitioning from one phase-pole configuration to another. The newly developed Harmonic Plane Decomposition (HPD) theory, which is an extension of the VSD, solves this issue by unifying all possible phase-pole configurations into one transformation. To enable further research on HPD theory and MPEMs with variable phase-pole configuration, a test bench is desired to obtain experimental results. The Sustainable Power Lab at KTH already possesses a MPEM with varying phase-pole configurations, the Wound Independently- Controlled Stator Coils machine (WICSC machine), but is missing a complete drive that can capitalize on the additional degrees of freedom that the machine offers. The aim of the thesis is to commission the test bench by implementing HPD control on a Digital Signal Processor (DSP) and design the missing hardware required to close the signal chain. The HPD control was implemented on a Xilinx System on a Chip (SoC) programmed using C and hardware description languages. Part of the control was tested but due to issues with the data acquisition, the complete control was not managed to be fully tested and verified. For the missing hardware, three Printed Circuit Boards (PCBs) were designed for the test bench. Two of them were built and tested, and one PCB was designed but not fabricated during the project. / Multifasmaskiner med variabel fas pol konfiguration har på senaste tiden fått mer uppmärksamhet på grund av fördelar som mer operationspunkter och förbättrad feltolerans jämfört mot mer traditionella multifasmaskiner. Den modernaste metoden, Vector Space Decomposition (VSD), för att styra traditionella multifasmaskiner har nackdelen att modellen blir diskontinuerlig när man går från en fas pol konfiguration till en annan. Den nyutvecklade Harmonic Plane Decomposition (HPD) teorin, vilket är en påbyggnad på VSD, löser det problemet genom att samla alla möjliga fas pol konfigurationer till en transform. För att fortsätta forskningen kring HPD och multifasmaskiner med variabel fas pol konfiguration behövs en testbänk för att kunna skaffa experimentella resultat. Elkraftlabbet på KTH har redan investerat i en multifasmaskin med variabel fas pol konfiguration, men saknar en komplett växelriktare som kan utnyttja maskinens alla frihetsgrader. Målet med projektet var att färdigställa testbänken genom att implementera HPD styrningen på en processor och konstruera hårdvara som testbänken saknade. HPD styrningen implementerades på en systemkrets från Xilinx och programmerades med C och hårdvarubeskrivande språk. Delar av styrningen kunde testas men på grund av problem med inläsningen av data så gick det inte att verifiera hela den implementerade styrningen. Till testbänken konstruerades också tre kretskort varav två byggdes, testades och fick sin funktionalitet verifierad. Det andra kretskortet konstruerades men blev inte tillverkat under projektet.

The stacked polyphase bridges (SPB) converter topology is investigated in the presentthesis as a fault-tolerant choice for permanent-magnet synchronous reluctance (PMSyn-Rel) motor control. Integrated motor drive systems are studied as they offer great benefitsfor propulsion applications. Moreover, the importance of a modular topology, like theSPB, for an electric powertrain is discussed. The latter consists of a number of seriesconnected, 3-phase 2-level inverter submodules that supply separate sets of windings ina multi-star motor. The specifications of building a four-board SPB setup are examined,while the challenges of an active voltage balancing controller are analyzed. The designprocess is explained step-by-step and the final printed circuit boards (PCBs) are presented.Furthermore, the significance of low electromagnetic interference design for a converterthat requires high speed communication is highlighted. Finally, the prototype is testedthoroughly and the expected fault-tolerant capabilities are validated on a PMSynRel motor. / I detta examensarbete unders¨ok SPB-omriktartopologin (stacked polyphase bridges converter)i termer av ett feltolerant elektriskt drivsystem f¨or en permamentmagnetassisteradsynkron reluktansmaskin (PMSynRel). SPB-omriktaren best°ar av ett antal seriekoppladetrefasomriktare av tv°aniv°atyp som, var och en, f¨orser effekt till en trefaslindningtillh¨orande en modul¨ar elmaskin av multifastyp. Specifikation, design och konstruktion aven SPB-omriktare med fyra seriekopplade moduler studeras. Designproceduren presenterasi en steg-f¨or-steg-process och de tillverkade kretskorten presenteras utf¨orligt. Kommunikationenmellan de olika kretskorten unders¨oks med s¨arskild tonvikt p°a l°ag elektromagnetiskinterferens vilket ¨ar n¨odv¨andigt om h¨og kommunikationshastighet skall kunnauppn°as. Den f¨ardigst¨allda prototypen har utv¨arderats experimentellt och kapaciteten f¨orfeltolerans har demonstrerats vid drift av en PMSynRel-maskin utrustad med en multifaslindning.