Konferencja Naukowa Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym SENE 2025 - Instytut Automatyki

Opisano problem sterowania napędowym układem nadążnym z nieznanymi parametrami i ograniczeniami nałożonymi na maksymalne wartości położenia i prędkości. Porównano właściwości trzech układów regulacji: ze sterowaniem zaprojektowanym na podstawie kwadratowych funkcji Lapunowa, ze sterowaniem zaprojektowanym na podstawie barierowych funkcji Lapunowa i ograniczeniem na położenie, oraz ze sterowaniem zaprojektowanym na podstawie barierowych funkcji Lapunowa przy ograniczeniach na położenie i prędkość. Opisano szereg eksperymentów, które ilustrują charakterystyczne właściwości układu regulacji i dostarczają wniosków co do wyboru parametrów algorytmu sterowania.

A servo control with unknown system parameters and the constraints imposed on the maximal position and velocity is considered. The barrier Lyapunov functions approach is applied to assure the preservation of bounds in any conditions. The system performance is compared for three cases of the controller design: based on quadratic Lyapunov functions, based on barrier Lyapunov functions if only position constraints are imposed and based on barrier Lyapunov functions if both position and velocity bounds are present. The tuning rules are discussed and several numerical experiments demonstrating features of the proposed control and the influence of the parameters are presented.

sterowanie nieliniowe, sterowanie adaptacyjne, sterowanie napędem nadążnym

nonlinear control, adaptive control, servo control

W pracy przedstawiono wybrane właściwości adaptacyjnego regulatora neuronowego sterowanego online dla napędu bezpośredniego w warunkach mechanicznych zmian parametrów obiektu. Opisano algorytm RPROP, który porównano z wybranymi algorytmami uczenia sieci neuronowych sterowanych online, takich jak: algorytm wstecznej propagacji, momentowa metoda wstecznej propagacji i Quickprop. Algorytmy zostały zaimplementowane na stanowisku laboratoryjnym.

The paper presents selected properties of adaptive neural network controller trained online with direct drive for mechanical conditions change object parameters. In the work was described algorithm RPROP and it was compared with the selected training algorithms of neural networks trained online, such as: BackPropagation, Momentum BackPropagation and Quickprop. The algorithms were implemented on a laboratory stand.

sterowanie adaptacyjne, sztuczne sieci neuronowe, napęd bezpośredni

adaptive control, artificial neural networks, direct drive

W artykule przestawiono wyniki badań stanów pracy przekształtnika tyrystorowego podwyższającego napięcie o kondensatorach przełączanych typu SCVM (Switched Capacitor Voltage Multiplier). Specyfika układu i zastosowanych elementów półprzewodnikowych determinuje wiele zjawisk związanych z przeciążeniem. Zjawiska te zostały przebadane symulacyjnie za pomocą programu MATLAB/SIMULINK, i poprzez przeprowadzenie eksperymentów na modelu małej skali. W celu wyeliminowania niepożądanych stanów przekształtnika tyrystorowego SCVM, związanych z przeciążeniem układu, zaproponowano realizację adaptacyjnego sterownika. W artykule omówiono koncepcję działania proponowanego układu sterowania i wyniki weryfikujące jego skuteczność.

The paper presents research results of modes of operation of the thyristor-based DC-DC step-up Switched Capacitor Voltage Multiplier (SCVM). A method of operation of the converter as well as the specific semiconductor switches determine numerous of different operational modes in the overload condition. These modes of overload was investigated by simulation in MATLAB/SIMULINK and by small scale experiments. In order to avoid the dangerous operation in overload conditions of the thyristor-based SCVM a novel adaptive pulse generator is proposed. The paper presents the concept of the proposed generator as well as the results that confirm its effectiveness

przełączalne kondensatory, powielacz napięcia, przekształtnik DC-DC podnoszący napięcie, tyrystor

switched capacitors, voltage multiplier, DC-DC converter, Step-up, boost, thyristor, high power

Celem artykułu jest przeprowadzenie analizy możliwości wykorzystania Warstwy Tranzycji Petriego w adaptacyjnych regulatorach neuronowo-rozmytych z rekurencjami zwiększającymi wymiar bazy reguł regulatora. Zastosowanie rekurencji prowadzi do zmiany funkcji sterującej regulatora, co przy odpowiednim doborze rekurencji oraz parametrów regulatora prowadzi do poprawy wskaźników jakości sterowania. Niestety w przypadku regulatorów N-F z rekurencjami od wyjścia do wejścia lub innymi rozwiązaniami powodującymi zwiększenie liczby wejść regulatora, a tym samym wymiaru bazy reguł znacząco wzrasta złożoność obliczeniowa rozważanych algorytmów. Zastosowanie WTP pozwala na obniżenie kosztu numerycznego algorytmu. Jednoczesne zastosowanie zarówno rekurencji jak i WTP pozwala na jednoczesną poprawę wskaźników jakości sterowania bez zwiększania, a nawet przy zmniejszeniu kosztu numerycznego algorytmu. Rozważania teoretyczne zostały poparte badaniami symulacyjnymi jak i eksperymentalnymi. Zaproponowano także metodologię doboru nastaw regulatora.

This article aims to analyze the possibility of using Petri Transition Layer in the adaptive neuro-fuzzy controllers with recursions increasing number of controllers rules. The use of recursion leads to a change of control function, and an appropriate selection of recursion and controller parameters leads to improved control quality indicators. Unfortunately, in the case of NF controllers with output to input recursion or other solutions that cause an increase in the number of controller inputs, the dimension of the controllers rules base significantly increases the computational complexity of the algorithm. At the same time the use of PTL reduces the numerical cost of the algorithm. Simultaneous use of both recursion and PTL enables simultaneous improvements in quality control without increasing, and even while reducing the cost of numerical algorithm. Theoretical considerations have been supported by studies and experimental simulation. Also methodology of tuning of controller parameters was proposed.

warstwa Petriego, neuronowo-rozmyty, regulator adaptacyjny, złożoność numeryczna, rekurencje

Petri layer, neuro-fuzzy, adaptive controller, numerical complexity, recursion

W publikacji opisano adaptacyjny regulator neuronowy zastosowany w sterowaniu prędkością napędu elektrycznego z połączeniem sprężystym. Algorytm wykorzystuje informację o dwóch zmiennych stanu związanych z układem dwumasowym – prędkości: maszyny napędzającej oraz obciążenia. Zaprezentowane zostały wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych, które wykonano na stanowisku laboratoryjnym z wykorzystaniem karty dSPACE 1103.

In this publication adaptive neural controller used for speed control of electrical drive with elastic connection is presented. Analyzed control algorithm is based on two state variables of two-mass system: motor and load speeds. In paper simulations and experimental results (done on laboratory stand using dSPACE1103 card) are presented.

regulator neuronowy, adaptacja współczynników wagowych, regulacja prędkości, układ dwumasowy

neural controller, adaptation of weights coefficients, speed control, two-mass system

W artykule przedstawiono metody kompensacji wyższych harmonicznych prądu dla dwupoziomowego przekształtnika AC-DC sprzęgniętego z systemem elektroenergetycznym. Wykorzystany algorytm Bezpośredniego Sterowania Mocą z modulatorem wektorowym (DPC-SVM) został wyposażony w dodatkowy moduł kompensacji harmonicznych. Moduł ten składa się z szeregu regulatorów rezonansowych dostrojonych do odpowiednich częstotliwości. Przeanalizowane zostały zarówno odkształcenia symetryczne jak i niesymetryczne a także praca modułu kompensacji w stacjonarnym i wirującym układzie współrzędnych. Na koniec zaprezentowano wybrane przebiegi z badań symulacyjnych i eksperymentalnych.

In this paper the grid current higher harmonic compensation method for two level AC-DC converters in sustainable AC grid is described. The algorithm is based on Direct Power Control with Space Vector Modulator (DPC-SVM), which was extended by additional Higher Harmonics Compensation module. The HHC block is composed of several resonant filters tuned to appropriate frequencies. Both, symmetrical and asymmetrical types of grid currents distortions are analyzed. Operation of the HHC module in stationary αβ coordinates and rotating dq coordinates is discussed. Selected waveforms illustrating operation of the developed algorithm are presented.

jakość energii, przekształtnik AC-DC, kompensacja harmonicznych, regulatory rezonansowe

power quality, AC-DC power converters, pulse width modulation inverters, resonant controller, power harmonic filters

Przedstawiony artykuł opisuje możliwość pracy wielofazowego, przekształtnikowego systemu przetwarzania energii, w przypadku utraty jednej z faz maszyny. System taki, w przeciwieństwie do swoich 3-fazowych odpowiedników, może pracować bez jakiejkolwiek modyfikacji algorytmu sterowania, jednak skutkuje to tętnieniami momentu maszyny wielofazowej. Przedstawione w artykule wyniki symulacyjne oraz eksperymentalne pokazują możliwość pracy w trybie awaryjnym redukującym pulsacje momentu dzięki odpowiedniej modyfikacji prądów fazowych.

This paper presents an operation of a fault-tolerant algorithm for multiphase energy conversion system during machine’s open-phase fault. These systems, unlike their 3-phase counterparts, are able to work in faulted condition without any modification in control algorithm. However, this approach results in additional torque ripples of multiphase machine what should be avoided. An analytical approach of torque ripple reduction algorithm are verified by simulation and experimental investigation.

maszyny wielofazowe, praca w trybie awaryjnym, wektorowe metody sterowania, odnawialne źródła energii

multiphase machine, fault-tolerant operation, vector control, renewable energy sources

W artykule przedstawiono projekt oraz praktyczną realizację układu przekształtnika obniżającego napięcie DC/DC typu buck. Wykonano pomiary sprawności układu w określonych punktach pracy (moc, częstotliwość pracy tranzystora) oraz przeprowadzono analizę podziału strat mocy dla wybranych elementów (tranzystor, dławik) wykorzystanych do budowy przekształtnika.

This article presents the project and a practical realisation of a DC/DC buck converter. The measurements of system's functionality were performing in certain operating points (power, switching frequency of the transistor). In addition the analysis of power losses for chosen elements (transistor, inductor) used to build a converter was performed.

węglik krzemu (SiC), szybkie tranzystory IGBT, przekształtnik obniżający, straty mocy, sprawność

silicon carbide (SiC), high speed IGBT, buck converter, power losses, efficiency

W artykule przedstawiono analizę możliwości pracy w stanie przeciążenia układu rezonansowego przekształtnika mocy DC-DC podwyższającego napięcie w topologii powielacza napięcie (SCVM – Switched Capacitor Voltage Multiplier). Układ o przełączanych kondensatorach działający na zasadzie pompy ładunku ma ograniczaną moc zdeterminowaną pojemnością przełączanych kondensatorów oraz częstotliwością przełączeń. Jednak przeciążenie przekształtnika wywołuje specyficzny stan pracy, który może wymagać specjalnego sterowania. Badania mają istotny wpływ na dobór sterowania w układzie SCVM, ponieważ przeciążenie może występować jako skutek wpływu odbiornika, ale również przy starcie układu. W artykule przedstawiono badania analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne przekształtnika tranzystorowego SCVM z tranzystorami MOSFET, w zakresie mocy do 200 watów.

This paper presents an analysis of operation of resonant DC-DC converter in topology of Switched Capacitor Voltage Multiplier (SCVM) under overload conditions. The SCVM operates as a charge pump, thus the energy transfer rate is limited and depends on the switched capacitance and the switching frequency. However an overload of the converter introduces specific operation conditions that can require a special control. The presented research results have an important significance for selection of components of SCVM as well as switching strategy, because the overload can occur as a result of load decrease as well as during the start of the converter. In the paper analytical, simulation and experimental results are presented for the MOSFET-based 200 Watt SCVM.

Przekształtnik wielopoziomowy, przekształtnik DC-DC, przełączane kondensatory, pompa ładunku

Multilevel converter, DC-DC converter, switched-capacitor, fast turn-off thyristor, voltage multiplier, charge pum

W artykule przedstawiono analizę symptomów uszkodzeń tranzystorów IGBT, polegających na braku przewodzenia prądu, w przekształtniku AC/DC sterowanym metodą orientacji wektora prądu względem wektora mierzonego lub estymowanego napięcia sieci. Przedstawiono i oceniono efektywność wybranych metod diagnostycznych. Głównym celem pracy było zbadanie możliwości implementacji w układach przekształtnikowych AC/DC o dwukierunkowym przepływie energii znanych metod diagnostyki awarii tranzystorów dwupoziomowego falownika napięcia. Przedstawione wyniki badań mają charakter porównawczy i zostały uzyskane za pomocą symulacyjnych modeli przekształtnika AC/DC zarówno w układzie regulacji z pomiarem lub estymacją napięć sieci zasilającej

In this paper a single IGBT open-circuit fault symptoms analysis in the voltage-oriented-control AC/DC converter has been carried out and chosen grid-voltage based diagnostic methods have been evaluated. A main goal of this article was to test and confirm an effectiveness of chosen well-known diagnosis methods for single-switch IGBT open-circuit faults in the two-level three-phase voltage inverters, in case of a reversible AC/DC line side converter. Presented results have a comparative character and they have been verified by simulation model of the AC/DC converter control structure based on measured or estimated grid voltage.

przekształtnik sieciowy AC/DC, diagnostyka uszkodzeń, uszkodzenie tranzystora IGBT

AC/DC line-side converter, condition monitoring, open-circuit fault

Artykuł przedstawia algorytm sterowania maszyny dwustronnie zasilanej gdzie bezpośredniej kontroli podlega generowany moment elektromagnetyczny oraz zaproponowana zmienna skalarna, która pozwala na kontrolę chwilowej wartości generowanej mocy biernej. Przedstawiono zasadę działania metody sterowania oraz wyniki symulacyjne przy współpracy maszyny dwustronnie zasilanej z siecią symetryczną i asymetryczną.

The paper presents a direct control of a DFIG electromagnetic torque and proposed scalar variable indirectly responsible for reactive component of instantaneous stator power. The principles of the control are presented and the simulation results of control method performance for balanced and unbalanced grid are given

maszyna dwustronnie zasilana, bezpośrednia kontrola momentu, sieć asymetryczna

doubly-fed induction generator, direct torque control, unbalanced grid operation

Artykuł prezentuje alternatywną analityczną interpretację B-splajnowego regulatora powtarzalnego. Przypomina ona analizę klasycznego regulatora powtarzalnego i porządkuje proces wyboru odpowiednich funkcji wygładzających, nie ograniczając jednocześnie ich zbioru do funkcji B-spjanowych. W oparciu o proponowaną metodę został zbudowany regulator dla falownika o stałej amplitudzie i częstotliwości z wyjściowym filtrem LC. Praca układu została przetestowana przy użyciu symulacji numerycznych.

The paper presents an alternative analytical interpretation of the B-spline based repetitive controller. The proposed approach, resembles the classic iterative learning control reasoning, facilitates the process of choosing effective blending functions. The analysis goes beyond B-splines, and thus the resulting repetitive controller is not bound to be of the B-spline based type. A spline-like repetitive controller for the constant-frequency constant-amplitude voltage source inverter with an LC output filter has been synthesized using the proposed method. The case is illustrated using numerical simulations.

sterowanie powtarzalne, sieci B-splajnowe, falownik sinusoidaly, jakość napięcia

iterative learning control, B-spline network, sine wave inverter, voltage quality

W artykule opisano zastosowanie zmodyfikowanego obserwatora całkującego do odtwarzania strumieni magnetycznych silnika indukcyjnego. Wzmocnienia obserwatora dobrano metodą zmiany bazy, rozszerzoną o transformację diadyczną i parametryzację. Przedstawiono również wyniki badań laboratoryjnych obserwatora pracującego w multiskalarnym układzie sterowania

The paper describes application of the modified integral observer to reconstruction of induction motor magnetic fluxes. The gains of the observer were selected with the base transformation method enhanced by a dyadic transformation and parameterization. Experimental results are presented as well, obtained for the observer operating in multisclar control system

obserwator Luenbergera, silnik indukcyjny, metoda zmiany bazy

Luenberger observer, induction motor, base transformation method

W artykule przedstawiono sposób projektowania dwukierunkowego przekształtnika DC/AC/DC z rezonansem szeregowym. Sterowanie odbywa się poprzez zmianę częstotliwości ze stałym czasem wyłączenia dla jednego z kierunków oraz zmianę częstotliwości przy stałym współczynniku wypełnienia dla kierunku drugiego. Wyznaczono charakterystyki regulacyjne analizowanego układu. Dokonano analizy teoretycznej popartej odpowiednimi zależnościami oraz potwierdzono słuszność obliczeń poprzez symulację przekształtnika w środowisku PSPICE.

The article presents how to design a bidirectional converter DC / AC / DC with galvanic isolation and serial resonance. The control is done by changing the frequency with constant off-time for one direction and change the frequency at a constant duty cycle for the second. Designated regulation characteristics of the analyzed arrangement. There have been theoretical analysis, supported by appropriate dependency and confirmed the validity of the calculations by simulating the inverter in the environment PSPICE.

przekształtnik dwukierunkowy, DC/AC/DC, izolacja galwaniczna, rezonans szeregowy

bidirectional converter, DC/AC/DC, galvanic isolation, serial resonance

W niniejszym artykule przedstawiono metodę regulacji wybranych parametrów napięcia w sieci rozdzielczej nn (amplituda, asymetria, zawartość wyższych harmonicznych) wykorzystujący falownik przyłączony równolegle do sieci. Skupiono się na roli mocy czynnej i biernej w regulacji amplitudy w stanach dynamicznych oraz możliwości wykorzystania rozproszonych źródeł energii, jako regulatorów w świetle obowiązujących przepisów. Rozważania zostały poparte wynikami badań laboratoryjnych.

This paper presents method of voltage control in low voltage distribution network (magnitude, three-phase balance, harmonics) using inverter connected in parallel. Focus is put on the role of active and reactive power in dynamic voltage control as well as use of distributed generation for voltage control in the scope of polish regulations. Proposed method is proven with laboratory experiment results.

regulacja napięcia, generacja rozproszona

voltage regulation, distributed generation

W pracy przedstawiono wyniki implementacji trzech dyskretnych metod estymacji wektora stanu układu dynamicznego – obserwatora Luenbergera, filtru Kalmana i obserwatora neuronowego. Implementacji dokonano w języku C++, w środowisku VisualDSP 5.0, przy założeniu wykorzystania algorytmów do obserwacji stanu części mechanicznej napędu elektrycznego, charakteryzującego się sprężystym połączeniem z maszyną roboczą. Wykorzystano technikę programowania obiektowego.

Article presents the results of implementation of three discrete methods of estimation of the state vector of the dynamic system - Luenberger observer, Kalman filter and neural network observer. Implementation was done in C ++, in an VisualDSP 5.0 environment, assuming the use of algorithms to observe the state of the mechanical part of the electric drive, characterized by a elastic connection with the working machine. Authors had used object-oriented programming technique.

obserwator stanu, procesor sygnałowy, implementacja w C++, napęd elektryczny, połączenie sprężyste

state observers, DSP, implementation in C++, electric drive, elastic coupling

W referacie przedstawiono kaskadowy regulator prędkości silnika indukcyjnego w układzie dwumasowym z wykorzystaniem algorytmów predykcyjnych. Nadrzędny regulator prędkości jest regulatorem z nieskończonym zbiorem rozwiązań. Podporządkowany regulator momentu realizuje natomiast algorytm ze skończonym zbiorem rozwiązań.

The paper presents a cascade speed controller of induction motor in dual mass system using prediction algorithms. Overriding speed controller is a controller with an infinite set of solutions. Subordinated torque controller using the algorithm with a finite set of solutions.

sterowanie predykcyjne, układ dwumasowy, skończony zbiór rozwiązań, nieskończony zbiór rozwiązań

predictive control, two mass system, finite set of solutions, infinite set of solutions

W referacie przedstawiono analizę wpływu opóźnień na działanie predykcyjnego regulatora prędkości napędu z połączeniem sprężystym o średniej częstotliwości rezonansowej. W kolejnych rozdziałach zaprezentowano model matematyczny rozpatrywanego napędu oraz zasadę sterowania predykcyjnego. Następnie przedstawiono wpływ opóźnień oraz sposób rozszerzenia regulatora predykcyjnego, które pozwala na ich kompensację opóźnień.

This paper presents an analysis of the impact of delays to the predictive speed controller with two-mass drive with an average resonant frequency. In the following chapters, mathematical model of considered drive and the principle of predictive control was presented. Then shows the effect of the delays and how to extend the predictive controller that allows to compensate for the delay.

sterowanie predykcyjne, napęd z połączeniem sprężystym, kompensacja opóźnień

model predictive control MPC, drive with elastic coupling, delay compensation

W artykule przedstawiono modele i analizę wybranych detektorów uszkodzeń czujników prędkości obrotowej oraz prądu stojana silnika indukcyjnego dla napędu sterowanego metodą wektorową oraz wybrane metody kompensacji tych uszkodzeń. Przedstawiono wpływ uszkodzeń tych czujników na pracę napędu oraz zaproponowano proste algorytmy ich detekcji. Analizie poddane zostały systemy wykorzystujące teorię sztucznych sieci neuronowych. Badania symulacyjne i eksperymentalne wykonano z wykorzystaniem układu bezpośredniego sterowania polowo – zorientowanego (DFOC) na stanowisku laboratoryjnym z zestawem szybkiego prototypowania Micro Lab Box ds1202 firmy dSpace

In the paper the chosen speed and current sensor faults detectors for vector controlled induction motor drive system are presented and described. The issue of identifying stator current and angular velocity sensor fault is described. Systems based on the artificial intelligence (neural network) and simple algorithmic systems are analyzed and tested in different drive conditions. An influence of the chosen sensors faults to the performance of drive system is presented. The compensation algorithm was proposed and tested. A fault tolerant drive based on hardware redundancy was developed and presented. Simulation and experimental results are obtained in direct field oriented control algorithm (DFOC) on the laboratory set-up with rapid prototyping card Micro Lab Box DS1202 by dSpace.

DFOC, czujnik prędkości, czujnik prądu, detektor, napęd odporny

DFOC, speed sensor, current sensor, detector, fault tolerant drive

W artykule przedstawiono system wspierający decyzje (SWD) opierający się na logice rozmytej. System ten wykorzystywany jest w przekształtniku sieciowym przyłączonym do nowoczesnej sieci elektroenergetycznej. Zaproponowane rozwiązanie przedstawiono na przekształtniku AC-DC pracującym jako równoległy filtr aktywny z zaimplementowanym algorytmem redukcji harmonicznych. W pracy zaprezentowano wyniki eksperymentalne ze strojenia i pracy filtru aktywnego. SWD ma być prostym i zrozumiałym interfejsem dla użytkownika lub innej maszyny.

This paper introduces fuzzy logic (FL) based decision support system (DSS) for three phase grid connected converter (GCC) working in modern grid (smart grids where appliances could interact like in Internet of Things (IoT)). Proposed solution is presented on power electronic AC-DC converter operating as shunt active power filter (SAPF) with applied harmonics reduction algorithm. In the paper operation of the SAPF is described and analyzed. Finally experimental results showing tuning and operation of the laboratory model are presented and discussed. The DSS is intended to be like a simple to understand interface which can be easily controlled by human or another machine.

logika rozmyta, równoległy filtr aktywny, inteligentne sieci, kompensacja harmonicznych

fuzzy logic, shunt active power filter, smart grids, harmonics compensation

W artykule scharakteryzowano rezonansową kaskadę cewek sprzężonych magnetycznie przeznaczoną do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej. Opracowany został macierzowy model kaskady bazujący na parametrach względnych, umożliwiający wyznaczenie jej właściwości. Następnie, wykorzystując przygotowany model, zaproponowano metodę projektowania tego typu kaskady. Metodę zilustrowano przykładem i pozytywnie zweryfikowano eksperymentalnie (10 płaskich cewek o średnicy zewnętrznej 14 cm, odległość przesyłu 45 cm, częstotliwość 100 kHz, moc wyjściowa 100 W, sprawność 85,5%). Zaprezentowano również metodę transformacji parametrów kaskady po stronie obciążenia lub zasilania.

The paper describes the resonant cascade of magnetically coupled coils designed for wireless electrical energy transfer. The matrix model of the cascade was formulated to determine its properties. The model is based on relative parameters. Then, applying the prepared model, the design method of such cascades was proposed. The method was illustrated by an example and positively verified experimentally (10 flat coils with outer diameter of 14 cm, transfer distance of 45 cm, frequency of 100 kHz, output power of 100 W, efficiency of 85,5%) The transformation method of cascade parameters on the load or supply side was also presented.

bezprzewodowy przesył energii elektrycznej, obwody sprzężone magnetycznie, obwody rezonansowe

wireless electrical energy transfer, magnetic coupled circuits, resonant circuits

W artykule zweryfikowano skuteczność działania metod diagnostyki uszkodzeń polegających na braku przewodzenia prądu tranzystorów w dwupoziomowym, trójfazowym falowniku napięcia zasilającym napęd z silnikiem indukcyjnym. Prezentowane algorytmy zostały oparte na analizie hodografów wybranych zmiennych stanu napędu w układzie bezpośredniego sterowania polowo zorientowanego ze strumieniem wirnika oraz bezpośredniego sterowania momentem elektromagnetycznym. Celem przeprowadzonych badań, które mają charakter porównawczy, jest weryfikacja skuteczności diagnozy, odporności na generowanie fałszywych alarmów oraz szybkości lokalizacji nieprawidłowo funkcjonujących tranzystorów, w przypadku analizowanych metod diagnostycznych, opartych na estymowanym strumieniu wirnika bądź stojana oraz algorytmu, w którym jest wykorzystywany wektora zadanego napięcia falownika. W artykule zaprezentowano również proste metody realizacji praktycznej systemów diagnostyki awarii tranzystorów.

In this paper an effectiveness of IGBTs open-circuit faults diagnostic methods, that are based on vector hodographs analysis, for the two-level three-phase voltage inverter fed induction motor drive, are investigated. In accordance with the research, whose chosen results have been presented in this work, two diagnostic techniques have been validated experimentally in the direct rotor field oriented control as well as direct torque control induction motor drive. The conducted study has a comparative dimension and aims to assess the effectiveness, robustness against false alarms and speed of the fault diagnosis of the algorithms based on a rotor or stator flux estimation, depending on the control structure, or method that takes into consideration a reference voltage vector of the inverter. Additionally, simplified implementation schemes of the diagnostic systems have been presented.

silnik indukcyjny, falownik napięcia, diagnostyka uszkodzeń tranzystorów IGBT

induction motor, voltage inverter, IGBT fault diagnosis

Współczesne układy napędowe o zmiennej prędkości wału wyposażone są w mikrokontrolery, które umożliwiają zautomatyzowanie procesów detekcji, izolacji, identyfikacji i lokalizacji uszkodzeń, a także monitorowania, genezowania i prognozowania stanu układu napędowego. Zautomatyzowanie tych procesów poza samą diagnostyką umożliwia implementację metod redundancji analitycznej i algorytmów sterowania tolerującego uszkodzenia zwiększając niezawodność i bezpieczeństwo pracy przy zmniejszeniu kosztów budowy i eksploatacji układu napędowego. Ograniczeniem częstotliwościowych metod diagnostyki silnika klatkowego we wczesnym etapie rozwoju uszkodzeń jest niska częstotliwość charakterystycznych harmonicznych związanych z uszkodzeniem oraz zbieżność z harmonicznymi pochodzących od innych źródeł. Powszechnie stosowana metoda analizy widma prądu stojana wymaga przeprowadzenia pomiaru tych częstotliwości z akceptowalną dokładnością, co wymaga długiego czasu rejestracji oraz implikuje konieczność długotrwałego utrzymywania stanu pracy ustalonej. Transformacje układów współrzędnych stosowane są powszechnie w syntezie układów sterowania w celu uzyskania pożądanych właściwości zmiennych sterujących. W artykule przedstawiono alternatywną metodykę diagnozowania z zastosowaniem niestacjonarnych układów współrzędnych w celu uzyskania pożądanych właściwości zmiennych diagnostycznych.

Modern variable speed drives are based on MPU capable for implementation of fault detection, isolation, identification and localization algorithms. Besides control system application they can be used for monitoring, fault genesis and prediction. Automation of these processes besides fault diagnostics can be used for analytical redundancy and fault tolerant control for reliability and safety improvement Limitation of the frequency domain in induction motor diagnostics at the fault early state development is low frequency of related fault harmonics and interference with other harmonic sources. Application of the popular MCSA (Motor Current Signature Analysis) diagnostic method requires accurate measurement i.e. long time steady-state operation. Reference frame transformation known for application in the control system synthesis to gain desired control variable features. Alternative approach of nonstationary reference frame application is proposed in induction motor drive diagnostics for the fault detection, isolation and identification.

transformacje układów współrzędnych, diagnostyka uszkodzeń, asymetria wirnika, silnik klatkowy, układ napędowy o zmiennej prędkości kątowej wału

reference frame theory, fault diagnosis, fault isolation and identification, rotor asymmetry, squirrel cage rotor, variable speed drive

Artykuł przedstawia opis struktury i sposobu sterowania interfejsem energoelektronicznym oraz właściwości energetyczne mikroinstalacji prosumenckiej działającej w nowym trybie pracy typu semi off-grid. Tryb ten z jednej strony pozwala na zmniejszenie oddziaływania na sieć dystrybucyjną źródeł odnawialnych o niespokojnej charakterystyce mocy wyjściowej, a z drugiej na bardziej elastyczną gospodarkę energią pochodzącą z tych źródeł.

The paper introduces the structure and control method of power electronic interface as well as energetic properties of prosumer microgrid working in new mode of operation – semi off-grid. This mode of operation allows to decrease the influence of renewable energy sources with unstable output power on distribution grid. From the other hand it also gives the opportunity for more flexible energy management inside prosumer microgrid.

mikroinstalacja prosumencka, źródła odnawialne, interfejs energoelektroniczny

prosumer-owned microgrid , renewable energy sources, power electronic interface

Artykuł dotyczy tematyki nauczania napędu elektrycznego za pomocą opracowanej wirtualnej platformy nauczania ePEDlab. Stanowi on uzupełnienie do artykułu prezentującego ideę platformy ePEDlab [1]. W pracy skupiono się na zagadnieniach związanych z środowiskiem do modelowania GeckoCIRCUITS oraz opracowanymi modelami symulacyjnymi. Przedstawiono tu właściwości oprogramowania GeckoCIRCUITS, opisano udostępnione za pomocą platformy modele symulacyjne, a następnie, dla wybranych dwóch przykładów, przedstawiono program ćwiczeń symulacyjnych i dostępne w GeckoCIRCUITS narzędzia do analizy wyników symulacji.

The article presents selected aspects of electric drive teaching methods using ePEDlab – the developed virtual educational platform. It is a supplement to an article presenting the idea of an ePEDlab platform [1]. The work focuses on issues related to GeckoCIRCUITS software and developed simulation models. It presents GeckoCIRCUITS software features and provided by the platform simulation models. Then two selected models are described.

dydaktyka, modelowanie, napęd elektryczny, wirtualna platforma edukacyjna

electrical drives learning, simulation models, e-learning platform

W artykule przedstawiono model matematyczny silnika indukcyjnego klatkowego uwzględniający zwarcia międzyzwojowe faz stojana. W proponowanym modelu matematycznym silnika stopień zwarcia międzyzwojowego ustalany jest z wykorzystaniem współczynników zwarć oraz współczynników ich kątowego przesunięcia, co umożliwia prostą kontrolę nad określeniem rozległości oraz kątowej lokalizacji zwarcia na potrzeby symulacji układów sterowania napędami z silnikami indukcyjnymi. Przedstawiony model matematyczny nie wymaga dodatkowych danych o silniku ponad te, które są typowe dla powszechnie stosowanego opisu matematycznego sprawnego silnika indukcyjnego klatkowego. W artykule zostały zawarte wyniki porównawcze uzyskane na drodze symulacji komputerowych oraz zarejestrowane na stanowisku laboratoryjnym z silnikiem indukcyjnym klatkowym o mocy 2.2kW.

In this paper, a mathematical model of squirrel-cage induction motor with inter-turn short-circuits in stator phases is presented. In the proposed mathematical model an extent and angular localization of short-circuit fault is determined using a simply form of short-circuit coefficients and their angular offset coefficients. Presented mathematical model does not require any additional motor parameters than those that are required for conventional model of healthy induction motor. In the article, the comparative results obtained through computer simulations and acquired on a laboratory test-stand with 2.2kW squirrel-cage induction motor are contained.

modelowanie silnika indukcyjnego klatkowego, uszkodzenie silnika indukcyjnego, zwarcie międzyzwojowe fazy stojana

squirrel-cage induction motor modeling, induction motor fault, stator winding inter-turn short-circuit

W artykule przedstawiono nową metodę bezpośredniej regulacji mocy DPC 5L 5A (direct power control 5-levels 3-areas) pięciopoziomowego przekształtnika AC/DC, uwzględniającą możliwość równomiernego rozkładu napięcia na poszczególnych kondensatorach obwodu pośredniczącego. Wyniki symulacji prezentują właściwości metody w stanach statycznych w różnych punktach pracy przekształtnika. Proponowana metoda sterowania została porównana do prostej metody predykcyjnej, która także umożliwia równomierny rozkład napięć na kondensatorach. Uzyskane wartości średnich częstotliwości łączeń przekształtnika, wartości współczynników odkształceń prądu oraz poziomy napięć na poszczególnych kondensatorach obwodu pośredniczącego potwierdzają poprawność działania metody.

The present article describes the new direct power control method DPC 5L 5A (direct power control 5-levels 3-areas) of the 5-levels AC/DC converter that allows to archive an even DC-link capacitors voltage distribution. The simulation results present the methods properties in static states at various converter operating points. The proposed control method was compared to a simple predictive control method that also enables even distribution of capacitors voltages.The obtained values of the average converter switching frequency, coefficients of current distortion as well as DC link capacitors voltage levels validate the good properties of proposed method.

DPC, wielopoziomowy przekształtnik AC/DC, sterowanie nieliniowe, balans napięć

DPC, multilevel AC/DC converter, nonlinear control, DC-link voltage balancing

W artykule opisano modelowanie 3-poziomowego 4-gałęziowego przekształtnika z kondensatorami o zmiennym potencjale pracującego jako równoległy filtr aktywny do stosowania w sterowaniu predykcyjnym wykorzystującym model nieliniowy. Przedstawiono sposób modelowania poszczególnych elementów układu: przekształtnika z kondensatorami o zmiennym potencjale z pasywnym filtrem wyjściowym L. W celu weryfikacji opisanego rozwiązania przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych.

This paper presents modelling of 3-level 4-leg Flying Capacitor Converter operating as Shunt Active Power Filter (SAPF) for Model Predictive Control based on nonlinear model. The main parts of the model are described: Flying Capacitor Converter, output L-type passive filter, 4-leg SAPF.

model nieliniowy przekształtnika 3-poziomowego, sterowanie predykcyjne, przekształtnik z kondensatorami o zmiennym potencjale, przekształtnik wielopoziomowy, filtr aktywny

nonlinear model of 3-level converter, predictive control, flying capacitor converter, multilevel converter, active power filter

W artykule przedstawiono metodę wyznaczania siły SEM w dwufazowym silniku z magnesami trwałymi o strumieniu poprzecznym podczas normalnej pracy układu napędowego. Algorytm wykorzystuje sygnały, które są mierzalne zewnętrznie, bez ingerencji w konstrukcję silnika (na przykład bez montowania dodatkowych czujników wewnątrz silnika). Jako platformę sprzętową zastosowano przekształtniki laboratoryjne (własne konstrukcje falowników). Nisko poziomowe bloki sterowania falowników (przełączanie kluczy, zabezpieczenia, pomiary, algorytmy sterowania) zostały oparte na module FPGA. Akwizycja sygnałów pomiarowych została zrealizowana na platformie dSpace. Praca zawiera wyniki symulacji i badań eksperymentalnych na odpowiednio zaprojektowanym stanowisku laboratoryjnym.

In the paper author presents the method of back-EMF calculation in the permanent magnet transverse flux motor during normal operation of drive system. The algorithm uses externally measurable signals without interfering with the structure of the motor (e.g. without adding additional sensors inside the motor). Hardware platform is based on laboratory power inverters. Low-level control blocks (switching keys, protections, measurement, control algorithms) of the inverter uses an FPGA module. Measurements are implemented on dSpace platform. The work contains simulations and the results of experiments.

silnik z magnesami trwałymi o strumieniu poprzecznym (PMTFM), układy programowalne (FPGA), obserwator, prototypowanie sprzętowe, siła SEM

Permanent Magnet Transverse Flux Motor (PMTFM), Field-Programmable Gate Array (FPGA), observer, hardware prototyping back-EMF

W pracy został przedstawiony zwarty opis analityczny procesu wyłączania tranzystora MOSFET, odnoszący się do rozwiązań stosowanych w układach wysokoczęstotliwościowych. W opisie wykorzystano wyniki analizy symulacyjnej, opartej na bardzo precyzyjnym modelu tranzystora CoolMOS firmy Infineon (IPW60R070C6). Przedstawiono wyniki pomiarów eksperymentalnych mocy traconej przy wyłączaniu tranzystora w falowniku mostkowym pracującym z częstotliwością 100kHz, które potwierdzają poprawność rozważań teoretycznych.

This paper contain a detailed study of high voltage Power MOSFET turn off process which occur in high frequencies applications. Presented description is based on simulation with very precious simulation model of Infineon’s CoolMOS transistor (IPW60R070C6). Experimental results of MOSFET turn off power losses measurement in H-bridge inverter works with 100kHz were also presented. This results confirmed correctness of analytical description presented by the author.

tranzystory MOSFET, proces wyłączania, pojemność pasożytnicza

Power MOSFET, turn off process, parasitic capacitance

W artykule opisano układ tyrystorowego przekształtnika DC-DC z przełączalnymi kondensatorami podwyższający napięcie, ze szczególnym uwzględnieniem stopnia wejściowego. Odpowiedni podział i dobór indukcyjności rezonansowej ogranicza impuls prądu rozładowania kondensatorów roboczych komórek, w celu wyrównania wartości szczytowych pulsów występujących w prądzie wejściowym przekształtnika. Pozwala to na dobór filtru wejściowego na większą częstotliwość, a tym samym na redukcję jego gabarytu. Zamieszczono analizę matematyczną układu oraz przykładowe wyniki badań laboratoryjnych.

This paper describes the thyristor based DC-DC step-up switched capacitors converter, taking into account the input stage. Proper divide and value selection of resonant inductances reduces the peak value of discharging current pulse in order to equalize peak value of pulses of input current of converter. This allows to design the input filter for a higher frequency, which brings gauge reduction. Mathematical analysis of models and experimental results of laboratory setup have been presented.

przełączalne kondensatory, tyrystorowy przekształtnik rezonansowy, układ podwyższający napięcie stałe

switched capacitor, thyristor resonant converter, DC-DC boost converter

W pracy przedstawiono zagadnienie osłabiania strumienia magnetycznego w trakcyjnych silnikach asynchronicznych. Dokonano analizy stanów dynamicznych napędu z silnikiem asynchronicznym pracującego z osłabionym strumieniem wzbudzenia. Zaprezentowano problematykę odwzbudzania silnika związaną z ograniczeniami źródła zasilającego układ napędowy. Omówiono możliwość poprawy sprawności napędu poprzez pracę z niższą wartością strumienia magnetycznego. W ramach podsumowania przedstawiono wnioski, płynące z przeprowadzonych analiz, użyteczne podczas konstruowania napędów trakcyjnych wyposażonych w silniki asynchroniczne.

The aim of this paper is to present the problem of weakening the magnetic flux in traction asynchronous motors. An analysis of the dynamic states of a drive with asynchronous motor with magnetic field weakening is presented. Problems associated with the limits of the supply source of the drive system are described. Possible improvement of efficiency by working with a lower value of the magnetic flux is discussed. Finally, the conclusions from the performed analyses are presented.

trakcyjne napędy z silnikami asynchronicznymi, sterowanie napędu, osłabianie pola magnetycznego

asynchronous motors traction drives, control of drive, magnetic field weakening

Artykuł przedstawia problematykę zrzutu mocy w pobliskich sieciach zakładowych. Badania zostały przeprowadzone, w celu zobrazowania zachowania się przekształtnika w stanach nieustalonych dla zastosowanych trzech algorytmów PI. Badania oparto o rzeczywisty model sieci elektroenergetycznej, przekształtnik trójpoziomowy oraz system dSPACE. Efektem prac badawczych jest propozycja nieliniowego algorytmu PI poprawiającego własności dynamiczne przekształtników OZE pracujących w oparciu o algorytm wektorowy VOC

The article presents a problem with inverter load rejection in a local power network. The research have been done to check the converter behaviour in transients states for three different PI algorithms. The research has been based on the real model of power grid, three-level inverter and dSPACE system. The results of the study show, that the non-linear PI algorithm improves the dynamic properties of renewable energy converters with the vector algorithm VOC.

zrzut mocy, przekształtnik trójpoziomowy, VOC, dSPACE

power rejections, three-level inwerter, VOC, dSPACE

W referacie przedstawiono syntezę oraz porównanie dwóch struktur sterowania prędkością napędu z połączeniem elastycznym bazujące na metodzie Dynamicznego Wymuszenia Momentu (FDC). Pierwszą z rozpatrywanych struktur jest klasyczna pełna struktura regulacji. Drugą jest struktura kaskadowa z wydzielonym regulatorem momentu skrętnego i nadrzędnym regulatorem prędkości. W kolejnych rozdziałach przedstawiono model napędu i wyprowadzono prawa sterowania. Następnie przeprowadzono wszechstronną analizę porównawczą badanych układów z wykorzystaniem symulacji i eksperymentu.

The paper presents the synthesis and comparison of the two speed control structures of the drive with a flexible coupling based on the method of Force Dynamics Control (FDC). The first is the considered structure is classic full FDC control structures. The second control structure is the cascade structure with a separate torque controller and superior speed control. In the following chapters present the drive model and derived control law. Then performed a comprehensive comparative analysis of the studied systems using simulation and experiment.

napęd z połączeniem sprężystym, bezpośrednie wymuszenie dynamiki

drive with elastic coupling

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie pełnego procesu diagnostycznego sterownika silnika PM BLDC – od wykrycia uszkodzenia, jego identyfikacji i izolacji aż do działania napędu po dokonaniu kompensacji uszkodzenia. Wyniki zilustrowano przykładowymi przebiegami uzyskanymi podczas eksperymentu na stanowisku badawczym.

The paper presents a complete diagnostic process of PM BLDC motor driver – from detection of the transistor fault, the fault identification, isolation and finally compensation of damage. The results are illustrated with examples of waveforms obtained during an experiment on laboratory stand.

silnik bezszczotkowy, awarie tranzystorów, kompensacja uszkodzeń, falownik czterotranzystorowy

brushless motor, open switch fault, fault compensation, four switch inverter

W artykule przedstawiono dwa algorytmy predykcyjnego sterowania przekształtnikiem AC/DC z filtrem LCL. Omawiane metody bazują na sterowaniu predykcyjnym ze skończoną liczbą sterowań FS-MPC (finite states model predictive control).Pierwszy z nich oparty jest na predykcji prądu od strony przekształtnika i algorytmie active damping. Drugi z nich bazuje na nowej koncepcji regulacji przekształtnika AC/DC z wykorzystaniem rozszerzonego modelu filtru LCL i rozbudowanej funkcji kosztu. W artykule dokonano porównania obydwu metod poprzez porównanie wartości współczynnika THD prądu sieciowego.

The article presents two predictive control algorithms of the AC/DC converter with LCL filter. These methods are based on predictive control with a finite states FS-MPC (finite states model predictive control). The first one is based on a prediction of the converter current and the active damping algorithm. The second one is based on a new concept of AC/DC regulation using an extended model LCL filter and extensive cost function. The two methods in terms of THD grid current were compared in the article.

LCL, FS-MPC, przekształtnik AC/DC, odnawialne źródła energii

LCL, FS-MPC, AC/DC converter, renewable energy sources

Praca dotyczy sieciowego przekształtnika AC/DC pracującego jako źródło prądowe. Referat przedstawia nowy sposób sterowania przekształtnikiem, opierający się na predykcji napięcia wejściowego, który zapewnia jednostkowy współczynnik mocy i minimalizuje zawartość wyższych harmonicznych w prądzie pobieranym z sieci. Zaproponowana metoda opiera się na wyborze wektorów prądu prostownika w zależności od najmniejszej wartości współczynnika jakości. Poprawność działania algorytmu potwierdzają wyniki symulacji w środowisku MATLAB/Simulink.

The paper presents a new control algorithm for Current Source Rectifier supplied from the grid, based on input voltage prediction. Proposed method corrects power factor and reduces higher harmonics in phase current. The algorithm chooses proper space vector of CSR according to the smallest value of the cost function. Properties of the new method are shown in simulations carried out using MATLAB/Simulink.

prądowy przekształtnik AC/DC, sterowanie predykcyjne, filtr LC, korekcja współczynnika mocy

Current Source Rectifier, Predictive Control, LC filter, Power Factor Correction

W artykule przedstawiono sterowanie predykcyjne silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi, nazwane DTC-3V. Nowy regulator predykcyjny bazuje na kryterium minimalizacji uchybu regulacji momentu i strumienia. Sterowanie zostało zoptymalizowane zarówno w stanach statycznych, zapewniając wysoką dokładność regulacji, małe tętnienia momentu oraz stałą częstotliwość przełączeń, jak i dynamicznych, zapewniając dynamikę kształtowania momentu porównywalną z najszybszymi metodami nieliniowymi. Zaprezentowano założenia nowej metody oraz wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych, potwierdzające poprawność przeprowadzonej analizy.

In this article a new DTC-3V control method of PMSM with new predictive controller is presented. The method is based on torque and flux error vector minimization criteria. The proposed method was optimized for both static and dynamic states. In static states it ensures high performance, reduction of the torque ripples and constant switching frequency. In dynamic states DTC-3V method provides the fastest torque response, similar to non linear methods. The correctness of the analysis and main assumptions as well as the expected final results have been verified in simulation and laboratory investigation.

sterowanie predykcyjne, predykcyjny regulator momentu, silnik typu PMSM

predictive control, predictive torque controller, PMSM

W artykule zaprezentowano metodykę projektowania, wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych adaptacyjnego regulatora stanu zastosowanego dla układu dwumasowego. Wzmocnienia sygnałów w torach sprzężeń zwrotnych podlegają adaptacji zgodnie z regułą Widrowa-Hoffa. Początkowe wartości tych parametrów dobrano zgodnie z algorytmem BAT. Badania symulacyjne wykonano w programie Matlab\Simulink. Weryfikacja eksperymentalna została przeprowadzona z użyciem karty dSPACE1103.

In this paper design process, simulation and experimental results of adaptive state space controller applied for drive with elastic connection is presented. The gains in feedbacks paths of the control structure are adapted according to Widrow-Hoff rule. Initial values of those parameters are selected using BAT algorithm. Simulations has been prepared in Matlab\Simulink. Experimental verification was done using dSPACE1103 card.

regulator stanu, adaptacja, algorytm BAT, układ dwumasowy

state space controller, adaptation, BAT algorithm, two-mass system

W artykule zaprezentowano części sterującą oraz silnoprądową przekształtnika energoelektronicznego pełniącego funkcję sprzęgu pomiędzy źródłem energii odnawialnej (OZE) w postaci paneli fotowoltaicznych (PV), a siecią elektroenergetyczną. Przedstawiono zastosowane rozwiązania mające na celu m.in. uzyskanie możliwie wysokiej sprawności energetycznej całego systemu przy jednoczesnym zachowaniu dobrej jakości parametrów energii przekazywanej do sieci. W artykule zwrócono również uwagę na zjawisko przepływu niepożądanego tzw. prądu upływu, związanego z pojemnością doziemną paneli PV. Przedstawiono również wybrane wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych układu.

In the paper the elaborated structures of both main and control circuit of power electronics converter coupling photovoltaic panels and power grid is presented. The implemented solutions, being used to obtain the highest possible efficiency of the whole system. A phenomenon of PV leakage current are analyzed also. The selected results of simulation and laboratory experiments are presented too.

ogniwa fotowoltaiczne, wielokanałowy przekształtnik energoelektroniczny, algorytm MPPT, prąd upływu

PV panels, multi-channel power electronics converter, MPPT algorithm, leakage current

W artykule opisano przykład zastosowania nowoczesnych tranzystorów z azotku galu do wykonania przekształtnika napięcia w aplikacji nagrzewnicy indukcyjnej. Przedstawiono zalety nowoczesnych tranzystorów GaN w porównaniu do tranzystorów MOSFET. Znacznie zredukowano całkowite straty mocy oraz maksymalne temperatury pracy złącz tranzystorów przekształtnika.

Modern transistors made with gallium nitride in the application of induction heater voltage converter are described in this paper. Advantages of modern GaN transistors in comparison to the MOSFETs are shown. Total power losses and maximum junctions temperature are significantly reduced.

tranzystory GaN, azotek galu, straty łączeniowe, wysoka częstotliwość

GaN FET, gallium nitride, switching power losses, high frequency

W artykule przedstawiono wyniki badań układu regulacji napięcia przetwornicy DC-DC z regulatorem prądu typu P+. Zastosowano przetwornicę DC-DC z łącznikami na bazie węglika krzemu. Przetwornica została wykonana w topologii obniżającej napięcie. Przedstawiony został model matematyczny przetwornicy. Opisano także zależność pomiędzy warunkami pracy przetwornicy (np. napięcie wejściowe, prąd obciążenia, częstotliwość kluczowania) a parametrami elementów pasywnych LC. Przedstawiono propozycję struktury zmodyfikowanego regulatora prądu typu P+. Rozważany algorytm porównano z tradycyjnym algorytmem PI. Przedstawione badanie eksperymentalne dotyczą dynamiki napięcia wyjściowego oraz prądu dławika

In this paper an investigation of voltage control system with P+ current controller for a DC-DC converter is presented. A DC-DC converter based on silicon carbide power devices were used. Synchronous buck topology is used for converter structure. Mathematical model of the converter is presented. The dependence between converter working conditions (i.e. input voltage, load current, switching frequency) and passive LC components is also given. A modified current control method based on P+ structure is considered. Proposed algorithm is compared with a traditional cascade structure based on PI type controllers. Output voltage and coil current dynamics were investigated. Experimental tests results were presented.

przetwornica DC-DC, tranzystory SiC MOSFET, regulacja kaskadowa, regulacja napięcia i prądu

DC-DC converter, buck topology, SiC MOSFET transistors, cascade control, voltage and current control

Artykuł przedstawia rozwój trójfazowych układów prostowniczych podnoszących napięcie, oparte o trzy wbudowane łączniki dwukierunkowe wewnątrz trójfazowego prostownika diodowego. Stosownie do podstawowej topologii złożonej z trzech modułów jednofazowych, z których każdy zasilany jest z dwóch wejść AC, wiele topologii zostało stworzonych na podstawie połączenia ze sobą wejść oraz do kondensatorów wyjściowych. Prostowniki podnoszące napięcie muszą spełnić wymóg poboru sinusoidalnego prądu przy braku przesunięcia fazowego oraz wytworzeniu na wyjściu jednego lub dwóch napięć stałych. Prostowniki zasilane są z sieci lub autonomicznego systemu wytwarzania energii o zmiennej prędkości.

The paper presents development of three-phase boost-rectifiers based on three bidirectional switches embedded inside of a three phase diode bridge rectifier. According to the base topology of three single legs, each including two AC inputs, a numbers of topologies are provided by connection of inputs together and to DC output capacitors. The boost rectifiers’ topologies have to fulfil a demand of sinusoidal AC input current without any displacement and to deliver one or two DC output voltages. The boost rectifiers are supplied from a mains or from variable speed autonomous generating systems.

boost-rectifiers, AC/DC conversion, sinusoidal input current

W artykule opisano zagadnienia doboru wzmocnień i stabilności adaptacyjnego obserwatora proporcjonalnego, odtwarzającego w bezczujnikowych układach sterowania strumień magnetyczny stojana lub wirnika oraz prędkość silnika indukcyjnego. Macierz wzmocnień obserwatora dobrano algorytmem genetycznym. Analizę stabilności wykonano dla liniowej aproksymacji obserwatora. Wykazano, że obserwator adaptacyjny jest stabilny asymptotycznie, jeżeli silnik pracuje z poślizgiem większym od poślizgu granicznego, wyznaczonego dla tego obserwatora.

This paper presents problems related to the design and the stability of adaptive proportional observer which is used for estimation of stator or rotor magnetic flux and the motor speed in sensorless control systems of induction motor. The gain matrix of the observer was chosen by genetic algorithm. Stability analysis was performed for the linear approximation of the observer. It has been shown that the adaptive proportional observer is asymptotically stable if the motor runs at slip larger than the boundary slip determined for the observer.

obserwator proporcjonalny, bezczujnikowy układ sterowania, analiza stabilności, silnik indukcyjny

proportional observer, sensorless control system, stability analysis, induction motor

Artykuł przedstawia wyniki symulacyjne układu 2 poziomowego, 3 fazowego falownika z przewodem neutralnym. Przekształtniki tego typu stosowane są w zasilaczach bezprzerwowych UPS. Zaproponowana struktura sterowania zapewnia stabilizowanie sinusoidalnego napięcia wyjściowego z niską zawartością wyższych harmonicznych przy obciążeniu nieliniowym lub niezbalansowanym.

Article presents simulation results of two-level three phase inverter with neutral wire. Such inverters are commonly used in uninterruptible power supplies. The proposed control structure enables sinusoidal output voltage with low THD value under nonlinear or unbalanced load.

sterowanie, falownik czteroprzewodowy, UPS, nieliniowe obciążenie, niesymetryczne obciążenie

control, 4-wire inverter, UPS, nonlinear load, asymmetrical load

W pracy przedstawiono nową strukturę regulacji prędkości dla bezczujnikowego napędu z PMSM. Ma ona zastosowanie szczególnie w przypadku pracy z niskimi prędkościami, rzędu pojedynczych obrotów na sekundę. Istotną cechą tego układu jest brak konieczności wyznaczania prędkości wału silnika – odtwarzane jest tylko jego położenie. W prezentowanej konfiguracji położenie jest odtwarzane z użyciem obserwatora siły elektromotorycznej. Wyniki przedstawiono dla silnika zasilanego poprzez transformator obniżający napięcie.

The paper presents a new structure for sensorless speed control of PMSM drive. Such structure is especially recommended for speed in range single revolutions per second. An important feature of this system is no need for estimating the speed of the motor shaft - only the shaft position is estimated. In the present configuration, the observer estimates the position using the back electromotive force. The results are presented for the motor fed by the lower voltage using small transformer.

PMSM, sterowanie bezczujnikowe, obserwator

PMSM, sensorless control, observer

Zastosowanie przekształcenia układu współrzędnych fazowych na układ ortogonalny do pięciofazowego silnika indukcyjnego o uzwojeniach skupionych prowadzi do wystąpienia w modelu matematycznym dwóch par składowych alfa-beta wektorów wirujących w dwóch nieruchomych układach współrzędnych. Pierwszy układ współrzędnych odpowiada zmiennym pierwszej harmonicznej, drugi – zmiennym trzeciej harmonicznej. Dla każdego układu występuje oddzielny zbiór parametrów maszyny a składowe wektora wirującego w jednym układzie współrzędnych nie oddziałują na pochodne składowych w drugim układzie. Zastosowanie nieliniowej transformacji pozwala uzyskać dwa modele multiskalarne, oddzielnie dla każdego z układów współrzędnych. W referacie zaproponowano sterowanie multiskalarne pozwalające na wymuszanie zadanej amplitudy i fazy trzeciej harmonicznej strumienia wirnika zwiększając tym samym wykorzystanie materiału konstrukcyjnego maszyny.

The application of the transformation of phase coordinate system into orthogonal coordinate system to the five phase induction motor with concentrated windings results in mathematical model of the two pairs of alpha-beta components of two vectors rotating in a stationary frame. The first coordinate system corresponds to the third harmonic variables while the second coordinate system corresponds to the third harmonic variables. For each coordinate system there exist a separate set of machine parameters. The components of the vector rotating in one coordinate system do not affect the component derivatives of the vector rotating in the second coordinate system. The application of the nonlinear transformation allows for obtaining two multiscalar models, separately for each of the coordinate systems. The paper proposes novel multiscalar control that allow forcing the command magnitude and phase of third harmonic rotor flux thereby increasing the utilization of the construction material of the five phase machine.

pięciofazowy silnik indukcyjny, sterowanie multiskalarne, iniekcja trzeciej harmonicznej strumienia wirnika

five phase induction motor, multiscalar control, third harmonic rotor flux injection

W artykule zaproponowano nowy algorytm sterowania układem dwumasowym, wykorzystujący metodę wstecznego całkowania. Zaproponowane rozwiązanie wykorzystuje obserwator nieliniowy do odtwarzania trudno mierzalnych zmiennych stanu. Autor przedstawia dowód stabilności całego układu sterowania. Rozważania teoretyczne zostały poparte wynikami badań symulacyjnych zaproponowanego rozwiązania.

A new type of a control algorithm of a two mass system is proposed in the paper. The algorithm is based on adaptive backstepping method. A nonlinear observer is proposed for an estimation of the unmeasurable state variables. A mathematical proof of stability is presented. A simulation results are presented to support the effectiveness of proposed method.

metoda wstecznego całkowania, obserwator nieliniowy, stabilność Lapunowa, równanie Ricatti’ego

backstepping, nonlinear observer, Lyapunov stability, Ricatti equation

W pracy przedstawiono aplikację sterowania ślizgowego o skończonym czasie trwania, nazywanego terminalnym sterowaniem ślizgowym, do napędu bezpośredniego. Zaproponowano modyfikacje prawa sterowania, umożliwiające zastosowanie terminalnego ruchu ślizgowego także w przypadku obiektów z opóźnieniem w torze sterowania. Rozważania teoretyczne zostały zweryfikowane w trakcie badań symulacyjnych z wykorzystaniem dokładnego modelu napędu bezpośredniego o złożonej strukturze mechanicznej.

The paper presents a terminal sliding mode control application for direct drive. A modified terminal sliding control law is proposed for a system with delays and unmodeled dynamics. Theoretical considerations were verified during simulation tests using an accurate direct drive model with a complex mechanical structure.

terminalne sterowanie ślizgowe, napęd bezpośredni, chattering, serwonapęd

terminal SMC, direct drive, chattering, servo drive

W artykule prezentuje się wybrane zagadnienia związane ze stratami mocy w trójpoziomowym przekształtniku z diodami poziomującymi o napięciu 3,3 kV i mocy 1 MW. Zagadnienia strat mocy w przekształtniku są szczególnie ważne w zastosowaniach charakteryzujących się ograniczonym miejscem, np. w napędach elektrycznych w górnictwie podziemnym. Ograniczenie rozmiarów przekształtnika może zostać uzyskane tylko gdy rozpoznane zostaną zagadnienia cieplne w przekształtniku, w tym generacja strat mocy i przebiegi temperatury złącz elementów półprzewodnikowych.

This paper presents selected aspects of power losses generated in a 3.3 kV three-level neutral-point clamped converter. These aspects are particularly important in some applications characterized with a limited room, for instance underground mining. The limited size of the converter can only be performed when all thermal aspects like converter generation of power losses or junction temperature distribution in all converter semiconductor devices are recognized.

przekształtnik trójpoziomowy NPC, napęd średniego napięcia, górnictwo podziemne, straty mocy

three-level neutral-point clamped converter, medium voltage drives, underground mining, power losses

W artykule opisano zintegrowany układ wytwarzania energii elektrycznej złożony z generatora synchronicznego z dołączonym równolegle przekształtnikiem energoelektronicznym z magazynem energii. W proponowanym układzie generator synchroniczny jest źródłem mocy czynnej a przekształtnik jest źródłem mocy biernej i dodatkowo mocy czynnej pochodzącej z magazynu energii. Układ umożliwia zwiększenie generowanej mocy czynnej przez generator synchroniczny o ok. 25% i umożliwia stabilizację kołysań wirnika i generowanego napięcia

The paper describes novel power generation topology wherein synchronous generator have a parallel connected power electronic converter. In this arrangement synchronous generator is only source of active power and power electronic converter is source of reactive power. Such power distribution allows to increase the synchronous generator generated active power by 25%, and operate with unity power factor. When power converter have embedded energy storage system it can deliver additional active power in transient state to improve generator stability.

generator synchroniczny, przekształtnik energoelektroniczny, synchrogenverter, regulacja prądu magazynu energii

synchronous generator, power electronic converter, synchrogenverter, energy storage current control

Artykuł prezentuje system doboru i optymalizacji parametrów przekształtnika sieciowego AC-DC dedykowanego dla układów rozproszonych. Proponowane rozwiązanie bazuje na metodach dyskretnej optymalizacji wielokryterialnej wykorzystujących algorytmy ewolucyjne i jest narzędziem wspierającym proces projektowania przekształtnika energoelektronicznego. W artykule przedstawiono założenia i działanie systemu, proces projektowania oraz optymalizacji parametrów przekształtnika realizowany przez opracowane środowisko optymalizacyjne.

This paper presents system for design and optimization of the parameters of grid connected converter dedicated for distributed systems. Introduced solution is based on multi-objective discrete optimization and supports process of the AC-DC converter design. Paper presents foundations and basic system properties, design and optimization process and selected optimization results

optymalizacja wielokryterialna, projektowanie przekształtnika AC-DC, dobór parametrów

discrete multi-objective optimization, design of the AC-DC converter, parameters selection

W artykule przedstawiono nowy estymator prędkości kątowej wykorzystujący ruch ślizgowy. Przedstawiony mechanizm adaptacji prędkości składa się z dwóch części: ciągłej oraz nieciągłej, wykorzystującej funkcję znaku. W porównaniu z dotychczas stosowanymi estymatorami pozwala on uzyskać mniejsze oscylacje estymowanej prędkości oraz zmniejszyć opóźnienie wprowadzane przez filtr dolnoprzepustowy. Analiza teoretyczna estymatora zilustrowana została wynikami badań symulacyjnych.

In the paper a novel sliding mode speed estimator is presented. The proposed adaptation mechanism consists of two parts: continuous and discontinuous, taking the advantage of the sign function. In comparison to the estimators presented so far, it allows to obtain lower oscillations of the estimated speed and to decrease the delay introduced by the low-pass filter. The theoretical analysis is illustrated with simulation test results.

silnik indukcyjny, estymacja prędkości, ruch ślizgowy, układ bezczujnikowy

induction motor, speed estimation, sliding mode, sensorless system

W artykule omówiono zagadnienia związane z projektowaniem i budową falownika mostkowego wykorzystującego azotkowo-galowe (GaN) tranzystory typu Gate Injection Transistors (GIT). Przedstawione są podstawowe właściwości tych tranzystorów wraz z tematyką dotyczącą ich sterowników bramkowych. Następnie zaprezentowany jest model laboratoryjny falownika o mocy 2kVA pracującego z częstotliwością przełączeń równą 250kHz. Artykuł ilustrowany jest wynikami badań laboratoryjnych.

The paper discuses issues related to design and construction of the H-bridge inverter using Gallium Nitride (GaN) Gate Injection Transistors (GIT). Basic features of the transistors are shown together with gate driver topics. Then, a laboratory model of the 2kVA inverter operating at switching frequency of 250 kHz is presented. The paper is illustrated with experimental results.

azotek galu (GaN), falownik jednofazowy, sterowniki bramkowe

gallium nitride (GaN), single-phase inverter, gate drivers

W artykule przedstawiono nową topologię trójfazowego przekształtnika AC/AC bez magazynu energii DC. Prezentowana topologia bazuje na bezpośrednim dwubiegunowym przekształtniku matrycowo-reaktancyjnym typu Ćuk B2. Układ przeznaczony jest do kontroli rozpływu mocy i stabilizacji napięcia w nowoczesnych systemach energetycznych z obciążeniem aktywnym (systemy dwuźródłowe). Głównym celem artykułu jest analiza właściwości prezentowanego rozwiązania w systemie dwuźródłowym i ocena możliwości dwukierunkowego przepływu mocy. W artykule przestawiono zasadę działania, analizę teoretyczną i wyniki badań eksperymentalnych modelu laboratoryjnego o mocy 1 kVA.

This paper proposes a new topology for a three-phase AC/AC converter without DC storage. The presented topology is based on an direct AC/AC ĆukB2 bipolar matrix-reactance chopper. The considered solution is intended to control power flow and compensate voltage perturbations in the modern AC power grid with active loads (two-source system). The main aim of this paper is to analyse the basic properties of the presented solution in a two-source system and to consider the possibility of bidirectional power flow control. The paper presents an operational description, theoretical analysis and the experimental test results from a 1 kVA laboratory model.

jakość energii, kontrola przepływu mocy, przekształtnik AC/AC, sterownik matrycowo-reaktancyjny

power quality; power flow control; AC/AC converter; matrix-reactance chopper

Artykuł przedstawia topologię prostownika „Warsaw rectifier”, który został opatentowany w 1992 roku. Do sterowania prądów fazowych prostownik wykorzystywał wówczas regulatory histerezowe. Artykuł przedstawia zasadę działania prostownika oraz układ sterowania oparty na klasycznej modulacji szerokości impulsów, charakteryzującej się stałą częstotliwością łączeń. Autor przedstawia również wyniki badań symulacyjnych w układzie wytwarzania energii elektrycznej dużej mocy o regulowanej prędkości generatora. Schemat ideowy układu „Warsaw rectifier” jest zbliżony do topologii „Vienna rectifier”, lecz ma inny układ połączeń modułów prostowniczych.

Paper presents topology of the Warsaw rectifier that has been patented in 1992. Warsaw rectifier tested at that time, used hysteresis current controllers. This paper shows principles of operation of the Warsaw rectifier and presents control system based on the PWM modulation with constant switching frequency. Author also presents simulation results of the Warsaw rectifier in high power variable speed power generation system, performed in PSIM. Such topology is similar to Vienna rectifier but has different connection of basic modules.

Warsaw rectifier, Delta-Switch rectifier, układ dużej mocy, modulacja szerokości impulsów, prostownik Vienna

Warsaw rectifier, delta-switch rectifier, high power, PWM modulation, Vienna rectifier

W artykule opisano dwa układy dopasowania wzbudnika do nagrzewnicy indukcyjnej z falownikiem klasy D - szeregowy L-C oraz szeregowo-równoległy L-LC. Zaproponowano niespotykane przekształcenie układu L-C na L-LC z wykorzystaniem tego samego kondensatora obwodu rezonansowego. Porównano falowniki 1,5kW/300 kHz z takimi obwodami wykazując zarówno korzyści zastosowania obwodu L-LC jak i jego wady.

Two load matching circuits of Class D inverter for induction heating applications are presented in the paper: serial resonant L-C and series-parallel L-LC. The new reconfiguration of L-C into L-LC based on the same resonant capacitor is proposed. Two 1,5kW/300kHz inverters are compared to emphasize advantages as well disadvantages of L-LC circuit.

falownik klasy D, MOSFET, L-LC, nagrzewanie indukcyjne

Class D inverter, MOSFET, L-LC, induction heating

W referacie przedstawiono propozycję układów regulacji maszyn indukcyjnych klatkowych zasilanych z falowników prądu. Do linearyzacji nieliniowego modelu obiektu zaproponowano transformację do postaci zmiennych multiskalarnych. Zastosowano podejście klasyczne z regulatorami proporcjonalno całkowymi. W bezczujnikowych układach regulacji wykorzystano strukturę obserwatora backstepping. Zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych.

The paper presents proposition of the control system of induction machine supplied by current source inverter. In order to linearize of the nonlinear model the state variables transformation to multi-scalar form was proposed. In the control structure the classical proportional integral controller was used. In the sensorless control system the observer backstepping structure was applied.

bezczujnikowe sterowanie, maszyna indukcyjna klatkowa, falownik prądu

sensorless control, induction machine, current source inverter

W artykule zaproponowano strategię wektorowej modulacji szerokości impulsów dla pięciofazowych falowników napięcia. W falownikach tych załączenie wektorów aktywnych powoduje jednoczesne formowane dwóch wektorów napięcia wyjściowego. Położenie obu wektorów napięcia oraz ich długości są od siebie zależne. Zaproponowane rozwiązanie umożliwia niezależne formowanie dwóch wektorów napięcia o długościach i położeniach wyznaczonych w nadrzędnym układzie sterowania. Zastosowanie sześciu wektorów aktywnych daje możliwość narzucenia priorytetu formowania wektorów napięcia wyjściowego w falowniku o ograniczonej wartości napięcia w obwodzie pośredniczącym.

The paper presents a Space Vector Modulation strategy for five-phase Voltage Sources Inverter (VSI). In this type of VSI’s the active vectors cause to generate two output voltage vectors at the same time. Their positions and lengths are interdependent. The proposed solution makes it possible to generate two independent voltage vectors with lengths and locations calculated by the control system of AC motor. Using of six active vectors allows to determine the priority of generating the output voltages in the case of reduced DC-link voltage

falownik pięciofazowy, modulacja wektorowa, silnik indukcyjny pięciofazowy, napęd elektryczny pięciofazowy

five phase Voltage Source Inverter, Space-Vector Modulation, five phase induction motor, multiphase electric drive

Coraz częściej instalowane w systemie elektroenergetycznym odnawialne źródła energii powodują konieczność opracowania nowoczesnych układów sprzęgających. Mają one za zadanie zmniejszenie oddziaływania źródeł odnawialnych na pracę sieci elektroenergetycznej, oraz sterowanie w celu uzyskania odpowiednich parametrów źródła odnawialnego. W artykule zaprezentowano koncepcję zastosowania szeregowo-równoległego kompensatora aktywnego jako układu sprzęgu źródeł odnawialnych. Opisane zostały również wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych proponowanego układu

Today in practice for generating electrical energy in energetic grid often are using renewable energy source. For correct electrical energy transmission form the renewable energy source to energetic grid it is necessary apply interconnection system. In a paper are present results of simulation and experimental researches of series-parallel active compensator using as interconnection of renewable energy source and energetic grid.

aktywny kompensator szeregowo-równoległy, źródła rozproszone, sprzęganie źródeł rozproszonych z systemem elektroenergetycznym

series-parallel active compensator, renewable energy source (RES), RES and grid interconnection

W artykule przedstawiono uruchomioną w Katedrze Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki Politechniki Śląskiej wirtualną platformę wspomagającą proces nauczania w zakresie energoelektronicznych układów napędowych. Przedstawiono ideę projektu, format opublikowanych materiałów oraz źródła finansowania. Potencjalny sposób wykorzystania platformy w procesie dydaktycznym pokazano na przykładzie zagadnienia sterowania polowo zorientowanego silnika indukcyjnego klatkowego.

The virtual teaching platform of power electronic drive systems launched in the Department of Power Electronics, Electrical Drives and Robotics of Silesian University of Technology is presented in the paper. The overall idea and sources of funding are described. An example of using, based on field oriented control method of induction machine, has been given.

dydaktyka, napęd elektryczny, platforma edukacyjna

didactic, electrical drive, e-learning platform

W artykule przedstawiono modele i analizę wybranych detektorów uszkodzeń czujnika prędkości obrotowej silnika indukcyjnego dla napędu sterowanego metodą wektorową. Analizie poddane zostały zarówno systemy wykorzystujące teorię sztucznych sieci neuronowych, jak i proste techniki bazujące na relacjach pomiędzy wybranymi zmiennymi stanu napędu. Badania symulacyjne i eksperymentalne wykonano z wykorzystaniem struktury bezpośredniego sterowania polowo – zorientowanego (DFOC) na stanowisku laboratoryjnym z zestawem szybkiego prototypowania Micro Lab Box ds1202 firmy dSpace.

In the paper the chosen speed sensor faults detectors for vector controlled induction motor drive system are presented and described. Systems based on the artificial intelligence (neural network) and simple algorithmic systems are analyzed and tested in different drive conditions. Simulation and experimental results are obtained in direct field oriented control algorithm (DFOC) on the laboratory set-up with rapid prototyping card Micro Lab Box DS1202 by dSpace.

DFOC, czujnik prędkości, detektor, napęd odporny, sieci neuronowe

DFOC, speed sensor, detector, fault tolerant drive, neural networks

W artykule przedstawiono wybrane problemy cyfrowego przetwarzania sygnałów w układach energoelektronicznych. Omówione zostały typowe zagadnienia: częstotliwość próbkowania sygnałów, próbkowanie koherentne, jitter, jednoczesne próbkowanie lub sekwencyjne próbkowanie, rozdzielczość sygnałów, interpolację i decymację sygnałów, analogowo-cyfrową konwersję sygnałów. W artykule rozpatrzony został wpływ wymienionych problemów na parametry sygnałów w układzie sterowania a w efekcie na parametry napięć i prądów wyjściowych układów energoelektronicznych.

This article presents selected aspects relating to digital signal processing in digital control circuits in power electronics. The following typical problems are discussed in this paper: signal sampling rate (phenomena of aliasing, synchronization) coherent sampling, jitter of sampling pulse, sequential vs. simultaneous sampling in a multichannel system, signal resolution (signal-to-noise ratio, noise shaping circuit, changing of sampling speed) interpolation and decimation, and conversion of analog circuits to digital form. Consideration of these sources of error and their subsequent correction allows for a greater signal-to-noise ratio and minimization of distortion components, which in turn results in improved parameters of output/input currents and voltages, which can further affect the quality of energy processing in power electronic circuits.

układy energoelektroniczne, cyfrowe przetwarzanie sygnałów, stosunek sygnału do szumu SNR

power electronics circuits, digital signal processing, signal-to-noise ratio SNR

W pracy dokonano analizy aktualnych możliwości oceny stanu układu napędowego z silnikami asynchronicznymi zasilanymi z przemienników częstotliwości. Zaproponowano wykonywanie oceny stanu napędu w kilku etapach, podkreślając wagę wstępnej oceny przy wykorzystaniu wskaźników diagnostycznych, których wartości mogą być łatwo obliczane w czasie normalnej eksploatacji napędu. Podkreślono także zalety wbudowania algorytmów diagnostycznych do programów sterowników wykorzystywanych do sterowania pracą procesów technologicznych.

Voltage inverter-fed motor drives state estimation possibilities analysis are presented in the paper. Motor drive state estimation had been proposed in few stages, accenting the significance of initial estimation with the usage of diagnostic factors, which values can be easily calculated during normal motor drive exploitation. Advantage of diagnostic algorithms implementation into existing technological processes control algorithms had been shown.

diagnostyka, maszyny indukcyjne, falowniki.

diagnosis, induction motors, voltage inverters.

W artykule przedstawiono realizację, analizę właściwości i badania eksperymentalne wysokoczęstotliwościowych drajwerów tranzystorów MOSFET mocy stosowanych w falownikach rezonansowych np. klasy E i DE o częstotliwości pracy sięgającej 30 MHz. Nowo opracowane konstrukcje porównano z dostępnymi drajwerami scalonymi firmy IXYS pod kątem strat mocy, czasów przełączeń i propagacji. Dodatkowo, w ramach pracy wyznaczono parametry pasożytnicze RG, LDR i COUT wszystkich analizowanych układów drajwerów, oraz przeprowadzono analizę temperaturową przy użyciu kamery termowizyjnej

This paper presents a systematic approach to design high performance discrete gate driver circuits for high speed switching applications. In the project tested three integrated drivers IXYS Corporation and additionally eight discrete drivers have been designed. Additionally, in this paper presents characteristic power input by the drivers (fig.4) for three operating states: at idle, at capacitance load 3 nF and at gate MOSFET 501N16A load. Also in this paper presents voltage waveforms (fig.5) and pictures of the thermal camera. At the end presents the measurements of parasitic parameters (inductances LDR, capacities COUT and resistances RDR) for all drivers.

wysokoczęstotliwościowe drajwery, falownik rezonansowy, tranzystor MOSFET, straty mocy, parametry pasożytnicze

high frequency drivers, resonant inverter, power losses, MOSFET transistor, parasitic parameters, thermal clad

Artykuł prezentuje wysokosprawny przekształtnik sieciowy AC-DC dedykowany do wspomagania zainstalowanych systemów napędowych bazujących na prostownikach diodowych. W publikacji zaprezentowane zostały założenia systemu, zastosowany algorytm sterowania, opracowany model laboratoryjny oraz badania eksperymentalne analizowanego układu. Wyniki eksperymentalne uzyskano przy zastosowaniu wysokosprawnego modelu przekształtnika o mocy 10 kVA pracującego z częstotliwością łączeń 16 kHz wykorzystujący łączniki z węglika krzemu (SiC).

This paper presents experimental validation of the Support Converter (SC) for passive front-end AC drives. The converter acts as a parallel active filter to compensate high-order current harmonics of the diode rectifier and is able to transfer a part of the energy from regenerative breaking back to the grid. First measurements show that 10 kVA / 16 kHz SC combines good quality of the output waveforms with high energy efficiency due to application of SiC power devices. The paper presents applied control method, laboratory model and experimental results of the analyzed system.

przekształtnik wspomagający, węglik krzemu (SiC), kompensacja harmonicznych, wysoka sprawność

Support Converter, SiC, harmonics compensation, high efficiency

Artykuł prezentuje wykorzystanie systemu rozproszonej automatyki DADR (ang. Decentralized Active Demand Response) do przesuwania obciążeń w krzywej zapotrzebowania mocy w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE). W artykule omówiona została zasada działania systemu DADR we współpracy z urządzeniami termostatycznymi (chłodziarko-zamrażarki). W działaniu systemu DADR użyto stochastycznego algorytmu. Cechą charakterystyczną proponowanego rozwiązania, jest brak występowania interwałów i oscylacji mocy oraz brak komunikacji pomiędzy elementami systemu (urządzeniami DADR).

The paper presents the use of a distributed automation DADR system (Decentralized Active Demand Response) for load shifting in the daily load curve of the Polish Power System. The article discusses the operational principle of DADR systems in connection with thermostatic devices (refrigerator and freezers). The DADR system uses a stochastic algorithm. A characteristic feature of the proposed solution is the absence of communication between system elements and the lack of power intervals and oscillation.

zdecentralizowane zarządzanie popytem energii, efektywność energetyczna, przesuwanie obciążeń szczytowych

demand side management, energy efficiency, peak load shifting

W artykule przedstawiono proces samostrojenia regulatora liniowo-kwadratowego przeznaczonego do regulacji położenia silnika synchronicznego o magnesach trwałych. Oryginalność proponowanego rozwiązania polega na zastosowaniu algorytmu optymalizacyjnego sztucznej kolonii pszczół do wyznaczenia współczynników wzmocnień regulatora. W celu utrzymywania wartości wybranych zmiennych stanu i sygnałów sterujących w dopuszczalnym zakresie, algorytm optymalizacyjny rozszerzono o możliwość rozwiązywania problemów optymalizacyjnych z ograniczeniami. Poprawne działanie algorytmu automatycznego strojenia zostało zbadane w testach symulacyjnych.

In this paper auto-tuning process of linear-quadratic regulator (LQR) for position control of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is presented. The novelty of the proposed solution lies in use of artificial bee colony (ABC) optimization algorithm to calculate gain coefficients of controller. In order to maintain selected state and control variables of drive in a permissible level, the ABC algorithm has been extend for solving constrained optimization problem. Proper operation of auto-tuning procedure was investigated with the help of numerical simulations.

regulator liniowo-kwadratowy, algorytm sztucznej kolonii pszczół, samostrojenie, PMSM

linear-quadratic regulator, artificial bee colony algorithm, auto-tuning, PMSM

W referacie zaproponowano zastosowanie obserwatora ATO (ang. Angle Tracking Observer) do poprawy dokładności odtwarzania położenia kątowego wirnika silnika PMSM (ang. Permanent Magnet Synchronous Motor) za pomocą estymatora fizykalnego. Opracowano dedykowaną, uproszczoną strukturę ATO. Zaproponowano procedurę doboru nastaw wzmocnień obserwatora w oparciu o model symulacyjny. Skuteczność działania ATO potwierdzono badaniami eksperymentalnymi.

The paper proposes the use of Angle Tracking Observer (ATO) to improve accuracy of estimating permanent magnet synchronous motor (PMSM) angular position using saliency-based method. A designated structure of ATO was developed. A procedure to select ATO gains based on simulation was proposed. Effectiveness of the approach was proven by the results of experimental investigation.

sterowanie bezczujnikowe, odtwarzanie położenia kątowego, filtracja wyników pomiarów, silnik PMSM

sensorless control, angular position estimation, measurement results filtering, PMSM

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z zastosowaniem rozmytego bezśladowego filtru Kalmana w adaptacyjnej strukturze sterowania układu napędowego z połączeniem sprężystym. Wybrana struktura regulacji zapewnia efektywne tłumienie drgań skrętnych pomimo występowania zmienności momentu bezwładności maszyny roboczej. W algorytmie UKF wprowadzono modyfikację w postaci systemów rozmytych, których zadaniem jest adaptacja wybranych wyrazów macierzy kowariancji Q. Rozwiązanie to zapewnia odporność obserwatora w przypadku zmian wartości parametru sterowanego obiektu. Po krótkim przeglądzie literatury omówiono modele matematyczne układu napędowego, bezśladowego filtru Kalmana i strukturę sterowania. Następnie zaprezentowano strukturę systemów rozmytych. Kolejno przedstawiono wybrane wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnej weryfikacji rozważań teoretycznych.

In the paper issues related to an application of a fuzzy unscented Kalman filter in an adaptive control structure of the drive system with elastic joint are presented. The selected control structure ensures effective damping of torsional vibrations in spite of changes of inertia of the load machine. In the UKF algorithm a modification in the form of fuzzy systems is applied. Their task is an adaptation of the selected coefficients of the covariance matrix Q. The solution provides robustness to changes in the value of the controlled system parameter. After the short review of the literature, the mathematical models of the drive system, unscented Kalman filter and the control structure are discussed. Next, the fuzzy systems structures are shown. Subsequently, selected simulation results and experimental verification of theoretical considerations are presented.

tłumienie drgań, bezśladowy filtr Kalmana, estymacja, układ dwumasowy

vibrations damping, unscented Kalman filter, estimation, two-mass system

Artykuł zawiera praktyczne przykłady wykorzystania metody uśredniania sinusoidalnych wielkości pomiarowych metodą najmniejszych kwadratów do realizacji algorytmów numerycznych w czasie rzeczywistym w systemach o ograniczonych możliwościach obliczeniowych. W pierwszym z przykładów algorytm służy do kontroli przesunięcia fazowego między prądem i napięciem w generatorze do nagrzewania indukcyjnego, w drugim do eliminacji zakłóceń wprowadzanych przez sieć zasilającą 230 VAC do pomiarów biopotencjałów.

The article includes practical examples of the least squares to sinusoidal measurement magnitude method use to implement numerical algorithms in Real-time systems with limited computing capabilities. In the first example algorithm is used to control the phase shift between current and voltage in induction heating generator, in the second to eliminate the distortions introduced by 230VAC power supply network for measuring procurement of biopotentials.

aproksymacja, filtrowanie, układy rezonansowe

approximation, filtering, resonant circuits

Artykuł jest podsumowaniem dotychczasowej pracy nad możliwością wykorzystania Warstw Petriego w adaptacyjnych regulatorach Neuronowo-Rozmytych. W pierwszej części pracy zaprezentowano dwa typy Warstw Petriego, warstwę typu konkurencyjnego oraz warstwę typu tranzycja. Przedstawiono właściwości rozważanych warstw. Część druga zawiera w sobie wyniki symulacyjne pokazujące wady i zalety proponowanych rozwiązań. W części ostatniej przeanalizowano oraz skomentowano otrzymane wyniki.

The article is a summary of previous work on the possibility of using Petri Layers in an adaptive neuro-fuzzy controllers. In the first part of the paper two types of Petri Layers are presented, competitive-type layer and transition type layer. The basic properties of the considered layers have been presented. The second part contains the results of simulations showing the pros and cons of proposed solutions. In the last part results are being analyzed and commented.

warstwa Petriego, neuronowo-rozmyty, regulator adaptacyjny, warstwa tranzycji, warstwa konkurencyjna

Petri layer, neuro-fuzzy, adaptive controller, transition layer, competitive layer

W artykule opisano zmodyfikowaną modulację unipolarną, która pozwala na łatwe przejście z pracy silnikowej od generatorowej. Metoda to bazuje na dodatkowych impulsach sterujących tranzystorami (jest to rozszerzenie typowej dla silnika BLDC unipolarnej modulacji z impulsującym jednym tranzystorem). Przedstawiony został również układ regulacji silnika BLDC, w którym wprowadzono ideę prostownika logicznego.

The article describes modified method of unipolar modulation. The method allows for an easy transition from motoring to generating. It is based on additional transistor-controlling impulses (this is an extension of unipolar modulation with one impulsing transistor typical of a BLDC motor). It also demonstrates a regulation system for a BLDC motor, which implements the concept of a logic rectifier.

bezczotkowy silnik prądu stałego o magnesach trwałych

BLDCPM


Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej	Łódź, 19-21 listopada 2025 kosene @ info.p.lodz.pl
SENE 2025 Strona główna Tematyka Komitet naukowy Komitet organizacyjny Recenzenci Informacje Dla autorów Publikacje Archiwum Artykuły 2023 30 lat SENE Artykuły 2022 Artykuły 2019 Artykuły 2017 Artykuły 2015 Artykuły 2013 Artykuły 2011 SENE 2023 SENE 2022 SENE 2019 SENE 2017 SENE 2015 SENE 2013 SENE 2011	Lista referatów XII Konferencji Naukowej Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym "SENE 2015" ISBN: 978-83-7283-697-7 (tytuły i streszczenia pochodzą z materiałów dostarczonych przez autorów) Marcin JASTRZĘBSKI, Jacek KABZIŃSKI, Przemysław MOSIOŁEK Adaptacyjne sterowanie nadążnego układu napędowego z ograniczeniami z zastosowaniem barierowych funkcji Lapunowa Adaptive Motion Control with State Constraints Using Barrier Lyapunov Functions Opisano problem sterowania napędowym układem nadążnym z nieznanymi parametrami i ograniczeniami nałożonymi na maksymalne wartości położenia i prędkości. Porównano właściwości trzech układów regulacji: ze sterowaniem zaprojektowanym na podstawie kwadratowych funkcji Lapunowa, ze sterowaniem zaprojektowanym na podstawie barierowych funkcji Lapunowa i ograniczeniem na położenie, oraz ze sterowaniem zaprojektowanym na podstawie barierowych funkcji Lapunowa przy ograniczeniach na położenie i prędkość. Opisano szereg eksperymentów, które ilustrują charakterystyczne właściwości układu regulacji i dostarczają wniosków co do wyboru parametrów algorytmu sterowania. A servo control with unknown system parameters and the constraints imposed on the maximal position and velocity is considered. The barrier Lyapunov functions approach is applied to assure the preservation of bounds in any conditions. The system performance is compared for three cases of the controller design: based on quadratic Lyapunov functions, based on barrier Lyapunov functions if only position constraints are imposed and based on barrier Lyapunov functions if both position and velocity bounds are present. The tuning rules are discussed and several numerical experiments demonstrating features of the proposed control and the influence of the parameters are presented. sterowanie nieliniowe, sterowanie adaptacyjne, sterowanie napędem nadążnym nonlinear control, adaptive control, servo control Tomasz PAJCHROWSKI, Wojciech KOGUT Adaptacyjne sterowanie neuronowym regulatorem prędkości dla napędu bezpośredniego z silnikiem PMSM Adaptive control neural speed control for direct drive with PMSM motor W pracy przedstawiono wybrane właściwości adaptacyjnego regulatora neuronowego sterowanego online dla napędu bezpośredniego w warunkach mechanicznych zmian parametrów obiektu. Opisano algorytm RPROP, który porównano z wybranymi algorytmami uczenia sieci neuronowych sterowanych online, takich jak: algorytm wstecznej propagacji, momentowa metoda wstecznej propagacji i Quickprop. Algorytmy zostały zaimplementowane na stanowisku laboratoryjnym. The paper presents selected properties of adaptive neural network controller trained online with direct drive for mechanical conditions change object parameters. In the work was described algorithm RPROP and it was compared with the selected training algorithms of neural networks trained online, such as: BackPropagation, Momentum BackPropagation and Quickprop. The algorithms were implemented on a laboratory stand. sterowanie adaptacyjne, sztuczne sieci neuronowe, napęd bezpośredni adaptive control, artificial neural networks, direct drive Adam KAWA, Andrzej MONDZIK, Adam PENCZEK, Stanisław PIRÓG, Robert STALA Adaptacyjne sterowanie tyrystorowego, rezonansowego przekształtnika DC-DC o przełączanych kondensatorach podnoszącego napięcie Adaptive control of thyristor based DC-DC resonant step-up switched capacitor voltage multiplier W artykule przestawiono wyniki badań stanów pracy przekształtnika tyrystorowego podwyższającego napięcie o kondensatorach przełączanych typu SCVM (Switched Capacitor Voltage Multiplier). Specyfika układu i zastosowanych elementów półprzewodnikowych determinuje wiele zjawisk związanych z przeciążeniem. Zjawiska te zostały przebadane symulacyjnie za pomocą programu MATLAB/SIMULINK, i poprzez przeprowadzenie eksperymentów na modelu małej skali. W celu wyeliminowania niepożądanych stanów przekształtnika tyrystorowego SCVM, związanych z przeciążeniem układu, zaproponowano realizację adaptacyjnego sterownika. W artykule omówiono koncepcję działania proponowanego układu sterowania i wyniki weryfikujące jego skuteczność. The paper presents research results of modes of operation of the thyristor-based DC-DC step-up Switched Capacitor Voltage Multiplier (SCVM). A method of operation of the converter as well as the specific semiconductor switches determine numerous of different operational modes in the overload condition. These modes of overload was investigated by simulation in MATLAB/SIMULINK and by small scale experiments. In order to avoid the dangerous operation in overload conditions of the thyristor-based SCVM a novel adaptive pulse generator is proposed. The paper presents the concept of the proposed generator as well as the results that confirm its effectiveness przełączalne kondensatory, powielacz napięcia, przekształtnik DC-DC podnoszący napięcie, tyrystor switched capacitors, voltage multiplier, DC-DC converter, Step-up, boost, thyristor, high power Piotr DERUGO, Jarosław KACERKA, Krzysztof SZABAT Adaptacyjny regulator neuronowo-rozmyty z rekurencjami i warstwą tranzycji Petriego w sterowaniu napędem elektrycznym Adaptive neuro-fuzzy regulator with Recursions and Petri Transition layer in electric drive control Celem artykułu jest przeprowadzenie analizy możliwości wykorzystania Warstwy Tranzycji Petriego w adaptacyjnych regulatorach neuronowo-rozmytych z rekurencjami zwiększającymi wymiar bazy reguł regulatora. Zastosowanie rekurencji prowadzi do zmiany funkcji sterującej regulatora, co przy odpowiednim doborze rekurencji oraz parametrów regulatora prowadzi do poprawy wskaźników jakości sterowania. Niestety w przypadku regulatorów N-F z rekurencjami od wyjścia do wejścia lub innymi rozwiązaniami powodującymi zwiększenie liczby wejść regulatora, a tym samym wymiaru bazy reguł znacząco wzrasta złożoność obliczeniowa rozważanych algorytmów. Zastosowanie WTP pozwala na obniżenie kosztu numerycznego algorytmu. Jednoczesne zastosowanie zarówno rekurencji jak i WTP pozwala na jednoczesną poprawę wskaźników jakości sterowania bez zwiększania, a nawet przy zmniejszeniu kosztu numerycznego algorytmu. Rozważania teoretyczne zostały poparte badaniami symulacyjnymi jak i eksperymentalnymi. Zaproponowano także metodologię doboru nastaw regulatora. This article aims to analyze the possibility of using Petri Transition Layer in the adaptive neuro-fuzzy controllers with recursions increasing number of controllers rules. The use of recursion leads to a change of control function, and an appropriate selection of recursion and controller parameters leads to improved control quality indicators. Unfortunately, in the case of NF controllers with output to input recursion or other solutions that cause an increase in the number of controller inputs, the dimension of the controllers rules base significantly increases the computational complexity of the algorithm. At the same time the use of PTL reduces the numerical cost of the algorithm. Simultaneous use of both recursion and PTL enables simultaneous improvements in quality control without increasing, and even while reducing the cost of numerical algorithm. Theoretical considerations have been supported by studies and experimental simulation. Also methodology of tuning of controller parameters was proposed. warstwa Petriego, neuronowo-rozmyty, regulator adaptacyjny, złożoność numeryczna, rekurencje Petri layer, neuro-fuzzy, adaptive controller, numerical complexity, recursion Marcin KAMIŃSKI Adaptacyjny regulator neuronowy dla układu dwumasowego Adaptive neural controller for two-mass system W publikacji opisano adaptacyjny regulator neuronowy zastosowany w sterowaniu prędkością napędu elektrycznego z połączeniem sprężystym. Algorytm wykorzystuje informację o dwóch zmiennych stanu związanych z układem dwumasowym – prędkości: maszyny napędzającej oraz obciążenia. Zaprezentowane zostały wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych, które wykonano na stanowisku laboratoryjnym z wykorzystaniem karty dSPACE 1103. In this publication adaptive neural controller used for speed control of electrical drive with elastic connection is presented. Analyzed control algorithm is based on two state variables of two-mass system: motor and load speeds. In paper simulations and experimental results (done on laboratory stand using dSPACE1103 card) are presented. regulator neuronowy, adaptacja współczynników wagowych, regulacja prędkości, układ dwumasowy neural controller, adaptation of weights coefficients, speed control, two-mass system Grzegorz WRONA Algorytm sterowania przekształtnika AC-DC z funkcją kompensacji wyższych harmonicznych prądu AC-DC converter control algorithm with higher harmonics compensation function W artykule przedstawiono metody kompensacji wyższych harmonicznych prądu dla dwupoziomowego przekształtnika AC-DC sprzęgniętego z systemem elektroenergetycznym. Wykorzystany algorytm Bezpośredniego Sterowania Mocą z modulatorem wektorowym (DPC-SVM) został wyposażony w dodatkowy moduł kompensacji harmonicznych. Moduł ten składa się z szeregu regulatorów rezonansowych dostrojonych do odpowiednich częstotliwości. Przeanalizowane zostały zarówno odkształcenia symetryczne jak i niesymetryczne a także praca modułu kompensacji w stacjonarnym i wirującym układzie współrzędnych. Na koniec zaprezentowano wybrane przebiegi z badań symulacyjnych i eksperymentalnych. In this paper the grid current higher harmonic compensation method for two level AC-DC converters in sustainable AC grid is described. The algorithm is based on Direct Power Control with Space Vector Modulator (DPC-SVM), which was extended by additional Higher Harmonics Compensation module. The HHC block is composed of several resonant filters tuned to appropriate frequencies. Both, symmetrical and asymmetrical types of grid currents distortions are analyzed. Operation of the HHC module in stationary αβ coordinates and rotating dq coordinates is discussed. Selected waveforms illustrating operation of the developed algorithm are presented. jakość energii, przekształtnik AC-DC, kompensacja harmonicznych, regulatory rezonansowe power quality, AC-DC power converters, pulse width modulation inverters, resonant controller, power harmonic filters Michał Rolak Analiza i badanie właściwości wielofazowego przekształtnikowego systemu przetwarzania energii w stanie awaryjnym Fault-tolerant operation of Multiphase Energy Conversion Systems Przedstawiony artykuł opisuje możliwość pracy wielofazowego, przekształtnikowego systemu przetwarzania energii, w przypadku utraty jednej z faz maszyny. System taki, w przeciwieństwie do swoich 3-fazowych odpowiedników, może pracować bez jakiejkolwiek modyfikacji algorytmu sterowania, jednak skutkuje to tętnieniami momentu maszyny wielofazowej. Przedstawione w artykule wyniki symulacyjne oraz eksperymentalne pokazują możliwość pracy w trybie awaryjnym redukującym pulsacje momentu dzięki odpowiedniej modyfikacji prądów fazowych. This paper presents an operation of a fault-tolerant algorithm for multiphase energy conversion system during machine’s open-phase fault. These systems, unlike their 3-phase counterparts, are able to work in faulted condition without any modification in control algorithm. However, this approach results in additional torque ripples of multiphase machine what should be avoided. An analytical approach of torque ripple reduction algorithm are verified by simulation and experimental investigation. maszyny wielofazowe, praca w trybie awaryjnym, wektorowe metody sterowania, odnawialne źródła energii multiphase machine, fault-tolerant operation, vector control, renewable energy sources Piotr Falkowski, Marek Korzeniewski, Adam Ruszczyk, Krzysztof Kóska Analiza i projektowanie wysokiej sprawności przekształtnika DC/DC typu buck Analysis and design of high efficiency DC/DC buck converter W artykule przedstawiono projekt oraz praktyczną realizację układu przekształtnika obniżającego napięcie DC/DC typu buck. Wykonano pomiary sprawności układu w określonych punktach pracy (moc, częstotliwość pracy tranzystora) oraz przeprowadzono analizę podziału strat mocy dla wybranych elementów (tranzystor, dławik) wykorzystanych do budowy przekształtnika. This article presents the project and a practical realisation of a DC/DC buck converter. The measurements of system's functionality were performing in certain operating points (power, switching frequency of the transistor). In addition the analysis of power losses for chosen elements (transistor, inductor) used to build a converter was performed. węglik krzemu (SiC), szybkie tranzystory IGBT, przekształtnik obniżający, straty mocy, sprawność silicon carbide (SiC), high speed IGBT, buck converter, power losses, efficiency Robert STALA, Andrzej MONDZIK, Adam KAWA, Adam PENCZEK, Stanisław PIRÓG Analiza stanu przeciążenia przekształtników rezonansowych DC-DC o przełączanych kondensatorach podwyższających napięcie zrealizowanych w technice MOSFET w topologii powielacza napięcia An Analysis Of Overload Conditions In MOSFET-Based Power Resonant DC-DC Step-Up Converter In Switched Capacitor Voltage Multipliers Topology W artykule przedstawiono analizę możliwości pracy w stanie przeciążenia układu rezonansowego przekształtnika mocy DC-DC podwyższającego napięcie w topologii powielacza napięcie (SCVM – Switched Capacitor Voltage Multiplier). Układ o przełączanych kondensatorach działający na zasadzie pompy ładunku ma ograniczaną moc zdeterminowaną pojemnością przełączanych kondensatorów oraz częstotliwością przełączeń. Jednak przeciążenie przekształtnika wywołuje specyficzny stan pracy, który może wymagać specjalnego sterowania. Badania mają istotny wpływ na dobór sterowania w układzie SCVM, ponieważ przeciążenie może występować jako skutek wpływu odbiornika, ale również przy starcie układu. W artykule przedstawiono badania analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne przekształtnika tranzystorowego SCVM z tranzystorami MOSFET, w zakresie mocy do 200 watów. This paper presents an analysis of operation of resonant DC-DC converter in topology of Switched Capacitor Voltage Multiplier (SCVM) under overload conditions. The SCVM operates as a charge pump, thus the energy transfer rate is limited and depends on the switched capacitance and the switching frequency. However an overload of the converter introduces specific operation conditions that can require a special control. The presented research results have an important significance for selection of components of SCVM as well as switching strategy, because the overload can occur as a result of load decrease as well as during the start of the converter. In the paper analytical, simulation and experimental results are presented for the MOSFET-based 200 Watt SCVM. Przekształtnik wielopoziomowy, przekształtnik DC-DC, przełączane kondensatory, pompa ładunku Multilevel converter, DC-DC converter, switched-capacitor, fast turn-off thyristor, voltage multiplier, charge pum Piotr SOBAŃSKI, Teresa ORŁOWSKA-KOWALSKA Analiza wybranych napięciowych metod diagnostyki uszkodzeń tranzystorów IGBT w przekształtniku sieciowym AC/DC Analysis of chosen grid voltage–based diagnostic methods of IGBT faults in AC/DC line-side converterAC W artykule przedstawiono analizę symptomów uszkodzeń tranzystorów IGBT, polegających na braku przewodzenia prądu, w przekształtniku AC/DC sterowanym metodą orientacji wektora prądu względem wektora mierzonego lub estymowanego napięcia sieci. Przedstawiono i oceniono efektywność wybranych metod diagnostycznych. Głównym celem pracy było zbadanie możliwości implementacji w układach przekształtnikowych AC/DC o dwukierunkowym przepływie energii znanych metod diagnostyki awarii tranzystorów dwupoziomowego falownika napięcia. Przedstawione wyniki badań mają charakter porównawczy i zostały uzyskane za pomocą symulacyjnych modeli przekształtnika AC/DC zarówno w układzie regulacji z pomiarem lub estymacją napięć sieci zasilającej In this paper a single IGBT open-circuit fault symptoms analysis in the voltage-oriented-control AC/DC converter has been carried out and chosen grid-voltage based diagnostic methods have been evaluated. A main goal of this article was to test and confirm an effectiveness of chosen well-known diagnosis methods for single-switch IGBT open-circuit faults in the two-level three-phase voltage inverters, in case of a reversible AC/DC line side converter. Presented results have a comparative character and they have been verified by simulation model of the AC/DC converter control structure based on measured or estimated grid voltage. przekształtnik sieciowy AC/DC, diagnostyka uszkodzeń, uszkodzenie tranzystora IGBT AC/DC line-side converter, condition monitoring, open-circuit fault Piotr PURA, Grzegorz IWAŃSKI Bezpośrednie sterowanie momentem maszyny dwustronnie zasilanej współpracującej z siecią asymetryczną Direct Torque Control of a Doubly-Fed Induction Generator Connected to Unbalanced Grid Artykuł przedstawia algorytm sterowania maszyny dwustronnie zasilanej gdzie bezpośredniej kontroli podlega generowany moment elektromagnetyczny oraz zaproponowana zmienna skalarna, która pozwala na kontrolę chwilowej wartości generowanej mocy biernej. Przedstawiono zasadę działania metody sterowania oraz wyniki symulacyjne przy współpracy maszyny dwustronnie zasilanej z siecią symetryczną i asymetryczną. The paper presents a direct control of a DFIG electromagnetic torque and proposed scalar variable indirectly responsible for reactive component of instantaneous stator power. The principles of the control are presented and the simulation results of control method performance for balanced and unbalanced grid are given maszyna dwustronnie zasilana, bezpośrednia kontrola momentu, sieć asymetryczna doubly-fed induction generator, direct torque control, unbalanced grid operation Michal MALKOWSKI, Bartlomiej UFNALSKI, Lech M. GRZESIAK B-splajnowy regulator powtarzalny dla falownika o sinusoidalnym napięciu wyjściowym – dobór skutecznych funkcji wygładzających B-spline based repetitive controller for sine wave inverters – choosing the right blending functions Artykuł prezentuje alternatywną analityczną interpretację B-splajnowego regulatora powtarzalnego. Przypomina ona analizę klasycznego regulatora powtarzalnego i porządkuje proces wyboru odpowiednich funkcji wygładzających, nie ograniczając jednocześnie ich zbioru do funkcji B-spjanowych. W oparciu o proponowaną metodę został zbudowany regulator dla falownika o stałej amplitudzie i częstotliwości z wyjściowym filtrem LC. Praca układu została przetestowana przy użyciu symulacji numerycznych. The paper presents an alternative analytical interpretation of the B-spline based repetitive controller. The proposed approach, resembles the classic iterative learning control reasoning, facilitates the process of choosing effective blending functions. The analysis goes beyond B-splines, and thus the resulting repetitive controller is not bound to be of the B-spline based type. A spline-like repetitive controller for the constant-frequency constant-amplitude voltage source inverter with an LC output filter has been synthesized using the proposed method. The case is illustrated using numerical simulations. sterowanie powtarzalne, sieci B-splajnowe, falownik sinusoidaly, jakość napięcia iterative learning control, B-spline network, sine wave inverter, voltage quality Tadeusz BIAŁOŃ, Arkadiusz LEWICKI, Roman NIESTRÓJ, Marian PASKO Dobór wzmocnień całkującego obserwatora strumieni magnetycznych silnika indukcyjnego metodą zmiany bazy Selection of gains of the integral observer of induction motor magnetic fluxes with the base transformation method W artykule opisano zastosowanie zmodyfikowanego obserwatora całkującego do odtwarzania strumieni magnetycznych silnika indukcyjnego. Wzmocnienia obserwatora dobrano metodą zmiany bazy, rozszerzoną o transformację diadyczną i parametryzację. Przedstawiono również wyniki badań laboratoryjnych obserwatora pracującego w multiskalarnym układzie sterowania The paper describes application of the modified integral observer to reconstruction of induction motor magnetic fluxes. The gains of the observer were selected with the base transformation method enhanced by a dyadic transformation and parameterization. Experimental results are presented as well, obtained for the observer operating in multisclar control system obserwator Luenbergera, silnik indukcyjny, metoda zmiany bazy Luenberger observer, induction motor, base transformation method Paweł BUŁKOWSKI Dwukierunkowy przekształtnik DC/AC/DC z izolacją galwaniczną i rezonansem szeregowym Bidirectional DC/AC/DC converter with galvanic isolation and serial resonance W artykule przedstawiono sposób projektowania dwukierunkowego przekształtnika DC/AC/DC z rezonansem szeregowym. Sterowanie odbywa się poprzez zmianę częstotliwości ze stałym czasem wyłączenia dla jednego z kierunków oraz zmianę częstotliwości przy stałym współczynniku wypełnienia dla kierunku drugiego. Wyznaczono charakterystyki regulacyjne analizowanego układu. Dokonano analizy teoretycznej popartej odpowiednimi zależnościami oraz potwierdzono słuszność obliczeń poprzez symulację przekształtnika w środowisku PSPICE. The article presents how to design a bidirectional converter DC / AC / DC with galvanic isolation and serial resonance. The control is done by changing the frequency with constant off-time for one direction and change the frequency at a constant duty cycle for the second. Designated regulation characteristics of the analyzed arrangement. There have been theoretical analysis, supported by appropriate dependency and confirmed the validity of the calculations by simulating the inverter in the environment PSPICE. przekształtnik dwukierunkowy, DC/AC/DC, izolacja galwaniczna, rezonans szeregowy bidirectional converter, DC/AC/DC, galvanic isolation, serial resonance Krzysztof RAFAŁ, Sławomir BIELECKI, Tadeusz SKOCZKOWSKI Dynamiczna regulacja napięcia w sieci rozdzielczej z wykorzystaniem falowników generacji rozproszonej Dynamic voltage regulation in distribution system using inverter-based distributed generation W niniejszym artykule przedstawiono metodę regulacji wybranych parametrów napięcia w sieci rozdzielczej nn (amplituda, asymetria, zawartość wyższych harmonicznych) wykorzystujący falownik przyłączony równolegle do sieci. Skupiono się na roli mocy czynnej i biernej w regulacji amplitudy w stanach dynamicznych oraz możliwości wykorzystania rozproszonych źródeł energii, jako regulatorów w świetle obowiązujących przepisów. Rozważania zostały poparte wynikami badań laboratoryjnych. This paper presents method of voltage control in low voltage distribution network (magnitude, three-phase balance, harmonics) using inverter connected in parallel. Focus is put on the role of active and reactive power in dynamic voltage control as well as use of distributed generation for voltage control in the scope of polish regulations. Proposed method is proven with laboratory experiment results. regulacja napięcia, generacja rozproszona voltage regulation, distributed generation Dominik ŁUCZAK, Adrian WÓJCIK Implementacja w układzie DSP obserwatora dla napędu elektrycznego z połączeniem elastycznym DSP implementation of state observers for electrical drive with elastic coupling W pracy przedstawiono wyniki implementacji trzech dyskretnych metod estymacji wektora stanu układu dynamicznego – obserwatora Luenbergera, filtru Kalmana i obserwatora neuronowego. Implementacji dokonano w języku C++, w środowisku VisualDSP 5.0, przy założeniu wykorzystania algorytmów do obserwacji stanu części mechanicznej napędu elektrycznego, charakteryzującego się sprężystym połączeniem z maszyną roboczą. Wykorzystano technikę programowania obiektowego. Article presents the results of implementation of three discrete methods of estimation of the state vector of the dynamic system - Luenberger observer, Kalman filter and neural network observer. Implementation was done in C ++, in an VisualDSP 5.0 environment, assuming the use of algorithms to observe the state of the mechanical part of the electric drive, characterized by a elastic connection with the working machine. Authors had used object-oriented programming technique. obserwator stanu, procesor sygnałowy, implementacja w C++, napęd elektryczny, połączenie sprężyste state observers, DSP, implementation in C++, electric drive, elastic coupling Karol WRÓBEL Kaskadowy regulator prędkości silnika indukcyjnego w układzie dwumasowym z wykorzystaniem algorytmów predykcyjnych ze skończonym i nieskończonym zbiorem rozwiązań The cascade speed controller of induction motor in dual mass system using prediction algorithms with a finite and infinite set of solutions W referacie przedstawiono kaskadowy regulator prędkości silnika indukcyjnego w układzie dwumasowym z wykorzystaniem algorytmów predykcyjnych. Nadrzędny regulator prędkości jest regulatorem z nieskończonym zbiorem rozwiązań. Podporządkowany regulator momentu realizuje natomiast algorytm ze skończonym zbiorem rozwiązań. The paper presents a cascade speed controller of induction motor in dual mass system using prediction algorithms. Overriding speed controller is a controller with an infinite set of solutions. Subordinated torque controller using the algorithm with a finite set of solutions. sterowanie predykcyjne, układ dwumasowy, skończony zbiór rozwiązań, nieskończony zbiór rozwiązań predictive control, two mass system, finite set of solutions, infinite set of solutions Piotr J. SERKIES Kompensacja opóźnień w dwumasowym napędzie elektrycznym z predykcyjnym regulatorem prędkości Compensation of delays in the two-mass drive with predictive speed controller W referacie przedstawiono analizę wpływu opóźnień na działanie predykcyjnego regulatora prędkości napędu z połączeniem sprężystym o średniej częstotliwości rezonansowej. W kolejnych rozdziałach zaprezentowano model matematyczny rozpatrywanego napędu oraz zasadę sterowania predykcyjnego. Następnie przedstawiono wpływ opóźnień oraz sposób rozszerzenia regulatora predykcyjnego, które pozwala na ich kompensację opóźnień. This paper presents an analysis of the impact of delays to the predictive speed controller with two-mass drive with an average resonant frequency. In the following chapters, mathematical model of considered drive and the principle of predictive control was presented. Then shows the effect of the delays and how to extend the predictive controller that allows to compensate for the delay. sterowanie predykcyjne, napęd z połączeniem sprężystym, kompensacja opóźnień model predictive control MPC, drive with elastic coupling, delay compensation Kamil KLIMKOWSKI Kompensacja uszkodzeń czujników prądu stojana i prędkości kątowej w strukturze wektorowego sterowania silnikiem indukcyjnym przy wykorzystaniu detektorów klasycznych i neuronowych Compensation algorithm of current and speed sensor failures for vector controlled induction motor drive system W artykule przedstawiono modele i analizę wybranych detektorów uszkodzeń czujników prędkości obrotowej oraz prądu stojana silnika indukcyjnego dla napędu sterowanego metodą wektorową oraz wybrane metody kompensacji tych uszkodzeń. Przedstawiono wpływ uszkodzeń tych czujników na pracę napędu oraz zaproponowano proste algorytmy ich detekcji. Analizie poddane zostały systemy wykorzystujące teorię sztucznych sieci neuronowych. Badania symulacyjne i eksperymentalne wykonano z wykorzystaniem układu bezpośredniego sterowania polowo – zorientowanego (DFOC) na stanowisku laboratoryjnym z zestawem szybkiego prototypowania Micro Lab Box ds1202 firmy dSpace In the paper the chosen speed and current sensor faults detectors for vector controlled induction motor drive system are presented and described. The issue of identifying stator current and angular velocity sensor fault is described. Systems based on the artificial intelligence (neural network) and simple algorithmic systems are analyzed and tested in different drive conditions. An influence of the chosen sensors faults to the performance of drive system is presented. The compensation algorithm was proposed and tested. A fault tolerant drive based on hardware redundancy was developed and presented. Simulation and experimental results are obtained in direct field oriented control algorithm (DFOC) on the laboratory set-up with rapid prototyping card Micro Lab Box DS1202 by dSpace. DFOC, czujnik prędkości, czujnik prądu, detektor, napęd odporny DFOC, speed sensor, current sensor, detector, fault tolerant drive Piotr MAJTCZAK, Marek JASIŃSKI Logika rozmyta w redukcji harmonicznych prądu jako prosty interfejs dla równoległego filtru aktywnego Fuzzy logic for harmonic reduction as a simple human/internet of things interface of shunt active power filter W artykule przedstawiono system wspierający decyzje (SWD) opierający się na logice rozmytej. System ten wykorzystywany jest w przekształtniku sieciowym przyłączonym do nowoczesnej sieci elektroenergetycznej. Zaproponowane rozwiązanie przedstawiono na przekształtniku AC-DC pracującym jako równoległy filtr aktywny z zaimplementowanym algorytmem redukcji harmonicznych. W pracy zaprezentowano wyniki eksperymentalne ze strojenia i pracy filtru aktywnego. SWD ma być prostym i zrozumiałym interfejsem dla użytkownika lub innej maszyny. This paper introduces fuzzy logic (FL) based decision support system (DSS) for three phase grid connected converter (GCC) working in modern grid (smart grids where appliances could interact like in Internet of Things (IoT)). Proposed solution is presented on power electronic AC-DC converter operating as shunt active power filter (SAPF) with applied harmonics reduction algorithm. In the paper operation of the SAPF is described and analyzed. Finally experimental results showing tuning and operation of the laboratory model are presented and discussed. The DSS is intended to be like a simple to understand interface which can be easily controlled by human or another machine. logika rozmyta, równoległy filtr aktywny, inteligentne sieci, kompensacja harmonicznych fuzzy logic, shunt active power filter, smart grids, harmonics compensation Zbigniew KACZMARCZYK, Krystian FRANIA, Krzysztof BODZEK, Adam RUSZCZYK Metoda projektowania i właściwości rezonansowej kaskady cewek w zastosowaniu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej Design method and properties of the resonant cascade of coils for wireless electrical energy transfer application W artykule scharakteryzowano rezonansową kaskadę cewek sprzężonych magnetycznie przeznaczoną do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej. Opracowany został macierzowy model kaskady bazujący na parametrach względnych, umożliwiający wyznaczenie jej właściwości. Następnie, wykorzystując przygotowany model, zaproponowano metodę projektowania tego typu kaskady. Metodę zilustrowano przykładem i pozytywnie zweryfikowano eksperymentalnie (10 płaskich cewek o średnicy zewnętrznej 14 cm, odległość przesyłu 45 cm, częstotliwość 100 kHz, moc wyjściowa 100 W, sprawność 85,5%). Zaprezentowano również metodę transformacji parametrów kaskady po stronie obciążenia lub zasilania. The paper describes the resonant cascade of magnetically coupled coils designed for wireless electrical energy transfer. The matrix model of the cascade was formulated to determine its properties. The model is based on relative parameters. Then, applying the prepared model, the design method of such cascades was proposed. The method was illustrated by an example and positively verified experimentally (10 flat coils with outer diameter of 14 cm, transfer distance of 45 cm, frequency of 100 kHz, output power of 100 W, efficiency of 85,5%) The transformation method of cascade parameters on the load or supply side was also presented. bezprzewodowy przesył energii elektrycznej, obwody sprzężone magnetycznie, obwody rezonansowe wireless electrical energy transfer, magnetic coupled circuits, resonant circuits Piotr SOBAŃSKI Metody diagnostyki uszkodzeń polegających na braku przewodzenia prądu tranzystorów IGBT w napędach z silnikiem indukcyjnym zasilanym z falownika napięcia IGBTs Open-Circuit Faults Diagnostic Methods for the Voltage Inverter Fed Induction Motor Drives W artykule zweryfikowano skuteczność działania metod diagnostyki uszkodzeń polegających na braku przewodzenia prądu tranzystorów w dwupoziomowym, trójfazowym falowniku napięcia zasilającym napęd z silnikiem indukcyjnym. Prezentowane algorytmy zostały oparte na analizie hodografów wybranych zmiennych stanu napędu w układzie bezpośredniego sterowania polowo zorientowanego ze strumieniem wirnika oraz bezpośredniego sterowania momentem elektromagnetycznym. Celem przeprowadzonych badań, które mają charakter porównawczy, jest weryfikacja skuteczności diagnozy, odporności na generowanie fałszywych alarmów oraz szybkości lokalizacji nieprawidłowo funkcjonujących tranzystorów, w przypadku analizowanych metod diagnostycznych, opartych na estymowanym strumieniu wirnika bądź stojana oraz algorytmu, w którym jest wykorzystywany wektora zadanego napięcia falownika. W artykule zaprezentowano również proste metody realizacji praktycznej systemów diagnostyki awarii tranzystorów. In this paper an effectiveness of IGBTs open-circuit faults diagnostic methods, that are based on vector hodographs analysis, for the two-level three-phase voltage inverter fed induction motor drive, are investigated. In accordance with the research, whose chosen results have been presented in this work, two diagnostic techniques have been validated experimentally in the direct rotor field oriented control as well as direct torque control induction motor drive. The conducted study has a comparative dimension and aims to assess the effectiveness, robustness against false alarms and speed of the fault diagnosis of the algorithms based on a rotor or stator flux estimation, depending on the control structure, or method that takes into consideration a reference voltage vector of the inverter. Additionally, simplified implementation schemes of the diagnostic systems have been presented. silnik indukcyjny, falownik napięcia, diagnostyka uszkodzeń tranzystorów IGBT induction motor, voltage inverter, IGBT fault diagnosis Piotr KOŁODZIEJEK, Elżbieta BOGALECKA Metodyka diagnozowania silnika klatkowego z wykorzystaniem wirujących układów współrzędnych Nonstationary reference frame application for induction motor diagnostics in variable speed induction motor drive Współczesne układy napędowe o zmiennej prędkości wału wyposażone są w mikrokontrolery, które umożliwiają zautomatyzowanie procesów detekcji, izolacji, identyfikacji i lokalizacji uszkodzeń, a także monitorowania, genezowania i prognozowania stanu układu napędowego. Zautomatyzowanie tych procesów poza samą diagnostyką umożliwia implementację metod redundancji analitycznej i algorytmów sterowania tolerującego uszkodzenia zwiększając niezawodność i bezpieczeństwo pracy przy zmniejszeniu kosztów budowy i eksploatacji układu napędowego. Ograniczeniem częstotliwościowych metod diagnostyki silnika klatkowego we wczesnym etapie rozwoju uszkodzeń jest niska częstotliwość charakterystycznych harmonicznych związanych z uszkodzeniem oraz zbieżność z harmonicznymi pochodzących od innych źródeł. Powszechnie stosowana metoda analizy widma prądu stojana wymaga przeprowadzenia pomiaru tych częstotliwości z akceptowalną dokładnością, co wymaga długiego czasu rejestracji oraz implikuje konieczność długotrwałego utrzymywania stanu pracy ustalonej. Transformacje układów współrzędnych stosowane są powszechnie w syntezie układów sterowania w celu uzyskania pożądanych właściwości zmiennych sterujących. W artykule przedstawiono alternatywną metodykę diagnozowania z zastosowaniem niestacjonarnych układów współrzędnych w celu uzyskania pożądanych właściwości zmiennych diagnostycznych. Modern variable speed drives are based on MPU capable for implementation of fault detection, isolation, identification and localization algorithms. Besides control system application they can be used for monitoring, fault genesis and prediction. Automation of these processes besides fault diagnostics can be used for analytical redundancy and fault tolerant control for reliability and safety improvement Limitation of the frequency domain in induction motor diagnostics at the fault early state development is low frequency of related fault harmonics and interference with other harmonic sources. Application of the popular MCSA (Motor Current Signature Analysis) diagnostic method requires accurate measurement i.e. long time steady-state operation. Reference frame transformation known for application in the control system synthesis to gain desired control variable features. Alternative approach of nonstationary reference frame application is proposed in induction motor drive diagnostics for the fault detection, isolation and identification. transformacje układów współrzędnych, diagnostyka uszkodzeń, asymetria wirnika, silnik klatkowy, układ napędowy o zmiennej prędkości kątowej wału reference frame theory, fault diagnosis, fault isolation and identification, rotor asymmetry, squirrel cage rotor, variable speed drive Marcin JARNUT, Grzegorz BENYSEK, Jacek KANIEWSKI Mikroinstalacja prosumencka w trybie semi off-grid Prosumer-owned microgrid in semi off-grid mode of operation Artykuł przedstawia opis struktury i sposobu sterowania interfejsem energoelektronicznym oraz właściwości energetyczne mikroinstalacji prosumenckiej działającej w nowym trybie pracy typu semi off-grid. Tryb ten z jednej strony pozwala na zmniejszenie oddziaływania na sieć dystrybucyjną źródeł odnawialnych o niespokojnej charakterystyce mocy wyjściowej, a z drugiej na bardziej elastyczną gospodarkę energią pochodzącą z tych źródeł. The paper introduces the structure and control method of power electronic interface as well as energetic properties of prosumer microgrid working in new mode of operation – semi off-grid. This mode of operation allows to decrease the influence of renewable energy sources with unstable output power on distribution grid. From the other hand it also gives the opportunity for more flexible energy management inside prosumer microgrid. mikroinstalacja prosumencka, źródła odnawialne, interfejs energoelektroniczny prosumer-owned microgrid , renewable energy sources, power electronic interface Kazimierz GIERLOTKA, Grzegorz JAREK, Michał JELEŃ, Jarosław MICHALAK Modele symulacyjne w ePEDlab – wirtualnej platformie wspomagającej nauczanie napędu elektrycznego Simulation models in ePEDlab - a virtual platform supporting electric drive teaching Artykuł dotyczy tematyki nauczania napędu elektrycznego za pomocą opracowanej wirtualnej platformy nauczania ePEDlab. Stanowi on uzupełnienie do artykułu prezentującego ideę platformy ePEDlab [1]. W pracy skupiono się na zagadnieniach związanych z środowiskiem do modelowania GeckoCIRCUITS oraz opracowanymi modelami symulacyjnymi. Przedstawiono tu właściwości oprogramowania GeckoCIRCUITS, opisano udostępnione za pomocą platformy modele symulacyjne, a następnie, dla wybranych dwóch przykładów, przedstawiono program ćwiczeń symulacyjnych i dostępne w GeckoCIRCUITS narzędzia do analizy wyników symulacji. The article presents selected aspects of electric drive teaching methods using ePEDlab – the developed virtual educational platform. It is a supplement to an article presenting the idea of an ePEDlab platform [1]. The work focuses on issues related to GeckoCIRCUITS software and developed simulation models. It presents GeckoCIRCUITS software features and provided by the platform simulation models. Then two selected models are described. dydaktyka, modelowanie, napęd elektryczny, wirtualna platforma edukacyjna electrical drives learning, simulation models, e-learning platform Andrzej RADECKI Modelowanie zwarć międzyzwojowych w uzwojeniu stojana silnika indukcyjnego klatkowego Stator winding inter-turn short-circuit modeling of a squirrel-cage induction motor W artykule przedstawiono model matematyczny silnika indukcyjnego klatkowego uwzględniający zwarcia międzyzwojowe faz stojana. W proponowanym modelu matematycznym silnika stopień zwarcia międzyzwojowego ustalany jest z wykorzystaniem współczynników zwarć oraz współczynników ich kątowego przesunięcia, co umożliwia prostą kontrolę nad określeniem rozległości oraz kątowej lokalizacji zwarcia na potrzeby symulacji układów sterowania napędami z silnikami indukcyjnymi. Przedstawiony model matematyczny nie wymaga dodatkowych danych o silniku ponad te, które są typowe dla powszechnie stosowanego opisu matematycznego sprawnego silnika indukcyjnego klatkowego. W artykule zostały zawarte wyniki porównawcze uzyskane na drodze symulacji komputerowych oraz zarejestrowane na stanowisku laboratoryjnym z silnikiem indukcyjnym klatkowym o mocy 2.2kW. In this paper, a mathematical model of squirrel-cage induction motor with inter-turn short-circuits in stator phases is presented. In the proposed mathematical model an extent and angular localization of short-circuit fault is determined using a simply form of short-circuit coefficients and their angular offset coefficients. Presented mathematical model does not require any additional motor parameters than those that are required for conventional model of healthy induction motor. In the article, the comparative results obtained through computer simulations and acquired on a laboratory test-stand with 2.2kW squirrel-cage induction motor are contained. modelowanie silnika indukcyjnego klatkowego, uszkodzenie silnika indukcyjnego, zwarcie międzyzwojowe fazy stojana squirrel-cage induction motor modeling, induction motor fault, stator winding inter-turn short-circuit Krzysztof KULIKOWSKI Nowa metoda bezpośredniej regulacji mocy 5‑poziomowego przekształtnika AC/DC wraz z algorytmem równomiernego rozkładu napięć na kondensatorach obwodu DC New direct power control method of 5-levels AC/DC converter with DC-link capacitors voltage balancing algorithm W artykule przedstawiono nową metodę bezpośredniej regulacji mocy DPC 5L 5A (direct power control 5-levels 3-areas) pięciopoziomowego przekształtnika AC/DC, uwzględniającą możliwość równomiernego rozkładu napięcia na poszczególnych kondensatorach obwodu pośredniczącego. Wyniki symulacji prezentują właściwości metody w stanach statycznych w różnych punktach pracy przekształtnika. Proponowana metoda sterowania została porównana do prostej metody predykcyjnej, która także umożliwia równomierny rozkład napięć na kondensatorach. Uzyskane wartości średnich częstotliwości łączeń przekształtnika, wartości współczynników odkształceń prądu oraz poziomy napięć na poszczególnych kondensatorach obwodu pośredniczącego potwierdzają poprawność działania metody. The present article describes the new direct power control method DPC 5L 5A (direct power control 5-levels 3-areas) of the 5-levels AC/DC converter that allows to archive an even DC-link capacitors voltage distribution. The simulation results present the methods properties in static states at various converter operating points. The proposed control method was compared to a simple predictive control method that also enables even distribution of capacitors voltages.The obtained values of the average converter switching frequency, coefficients of current distortion as well as DC link capacitors voltage levels validate the good properties of proposed method. DPC, wielopoziomowy przekształtnik AC/DC, sterowanie nieliniowe, balans napięć DPC, multilevel AC/DC converter, nonlinear control, DC-link voltage balancing Kamil ANTONIEWICZ, Marek JASIŃSKI Nowe sterowanie predykcyjne 3-poziomowym 4-gałęziowym równoległym filtrem aktywnym - zastosowanie modelu o ograniczonej liczbie stanów The new Model Predictive Control of 3-level 4-leg Shunt Active Power Filter – finite states set model approach W artykule opisano modelowanie 3-poziomowego 4-gałęziowego przekształtnika z kondensatorami o zmiennym potencjale pracującego jako równoległy filtr aktywny do stosowania w sterowaniu predykcyjnym wykorzystującym model nieliniowy. Przedstawiono sposób modelowania poszczególnych elementów układu: przekształtnika z kondensatorami o zmiennym potencjale z pasywnym filtrem wyjściowym L. W celu weryfikacji opisanego rozwiązania przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych. This paper presents modelling of 3-level 4-leg Flying Capacitor Converter operating as Shunt Active Power Filter (SAPF) for Model Predictive Control based on nonlinear model. The main parts of the model are described: Flying Capacitor Converter, output L-type passive filter, 4-leg SAPF. model nieliniowy przekształtnika 3-poziomowego, sterowanie predykcyjne, przekształtnik z kondensatorami o zmiennym potencjale, przekształtnik wielopoziomowy, filtr aktywny nonlinear model of 3-level converter, predictive control, flying capacitor converter, multilevel converter, active power filter Tomasz SOBIERAJ Obserwator siły elektromotorycznej w silniku z magnesami trwałymi o strumieniu poprzecznym The calculation of back-EMF in the permanent magnet transverse flux motor W artykule przedstawiono metodę wyznaczania siły SEM w dwufazowym silniku z magnesami trwałymi o strumieniu poprzecznym podczas normalnej pracy układu napędowego. Algorytm wykorzystuje sygnały, które są mierzalne zewnętrznie, bez ingerencji w konstrukcję silnika (na przykład bez montowania dodatkowych czujników wewnątrz silnika). Jako platformę sprzętową zastosowano przekształtniki laboratoryjne (własne konstrukcje falowników). Nisko poziomowe bloki sterowania falowników (przełączanie kluczy, zabezpieczenia, pomiary, algorytmy sterowania) zostały oparte na module FPGA. Akwizycja sygnałów pomiarowych została zrealizowana na platformie dSpace. Praca zawiera wyniki symulacji i badań eksperymentalnych na odpowiednio zaprojektowanym stanowisku laboratoryjnym. In the paper author presents the method of back-EMF calculation in the permanent magnet transverse flux motor during normal operation of drive system. The algorithm uses externally measurable signals without interfering with the structure of the motor (e.g. without adding additional sensors inside the motor). Hardware platform is based on laboratory power inverters. Low-level control blocks (switching keys, protections, measurement, control algorithms) of the inverter uses an FPGA module. Measurements are implemented on dSpace platform. The work contains simulations and the results of experiments. silnik z magnesami trwałymi o strumieniu poprzecznym (PMTFM), układy programowalne (FPGA), obserwator, prototypowanie sprzętowe, siła SEM Permanent Magnet Transverse Flux Motor (PMTFM), Field-Programmable Gate Array (FPGA), observer, hardware prototyping back-EMF Piotr GRZEJSZCZAK Opis procesu wyłączania tranzystora MOSFET w przekształtnikach wysokiej częstotliwości Study of high voltage MOSFET turn off process in high frequency converters W pracy został przedstawiony zwarty opis analityczny procesu wyłączania tranzystora MOSFET, odnoszący się do rozwiązań stosowanych w układach wysokoczęstotliwościowych. W opisie wykorzystano wyniki analizy symulacyjnej, opartej na bardzo precyzyjnym modelu tranzystora CoolMOS firmy Infineon (IPW60R070C6). Przedstawiono wyniki pomiarów eksperymentalnych mocy traconej przy wyłączaniu tranzystora w falowniku mostkowym pracującym z częstotliwością 100kHz, które potwierdzają poprawność rozważań teoretycznych. This paper contain a detailed study of high voltage Power MOSFET turn off process which occur in high frequencies applications. Presented description is based on simulation with very precious simulation model of Infineon’s CoolMOS transistor (IPW60R070C6). Experimental results of MOSFET turn off power losses measurement in H-bridge inverter works with 100kHz were also presented. This results confirmed correctness of analytical description presented by the author. tranzystory MOSFET, proces wyłączania, pojemność pasożytnicza Power MOSFET, turn off process, parasitic capacitance Andrzej MONDZIK, Adam KAWA, Stanisław PIRÓG, Adam PENCZEK, Robert STALA Optymalizacja kształtu prądu wejściowego tyrystorowego przekształtnika z przełączalnymi kondensatorami podnoszącego napięcie stałe o ładowaniu kolejnościowym The Optimization of the Shape of Input Current in Thyristor Based Boost Switched Capacitor Converter with Sequence Charging W artykule opisano układ tyrystorowego przekształtnika DC-DC z przełączalnymi kondensatorami podwyższający napięcie, ze szczególnym uwzględnieniem stopnia wejściowego. Odpowiedni podział i dobór indukcyjności rezonansowej ogranicza impuls prądu rozładowania kondensatorów roboczych komórek, w celu wyrównania wartości szczytowych pulsów występujących w prądzie wejściowym przekształtnika. Pozwala to na dobór filtru wejściowego na większą częstotliwość, a tym samym na redukcję jego gabarytu. Zamieszczono analizę matematyczną układu oraz przykładowe wyniki badań laboratoryjnych. This paper describes the thyristor based DC-DC step-up switched capacitors converter, taking into account the input stage. Proper divide and value selection of resonant inductances reduces the peak value of discharging current pulse in order to equalize peak value of pulses of input current of converter. This allows to design the input filter for a higher frequency, which brings gauge reduction. Mathematical analysis of models and experimental results of laboratory setup have been presented. przełączalne kondensatory, tyrystorowy przekształtnik rezonansowy, układ podwyższający napięcie stałe switched capacitor, thyristor resonant converter, DC-DC boost converter Rafał NOWAK, Andrzej DĘBOWSKI, Piotr CHUDZIK, Marcin DROZD Osłabianie strumienia magnetycznego w trakcyjnych napędach z silnikami asynchronicznymi Field weakening in asynchronous motors traction drives W pracy przedstawiono zagadnienie osłabiania strumienia magnetycznego w trakcyjnych silnikach asynchronicznych. Dokonano analizy stanów dynamicznych napędu z silnikiem asynchronicznym pracującego z osłabionym strumieniem wzbudzenia. Zaprezentowano problematykę odwzbudzania silnika związaną z ograniczeniami źródła zasilającego układ napędowy. Omówiono możliwość poprawy sprawności napędu poprzez pracę z niższą wartością strumienia magnetycznego. W ramach podsumowania przedstawiono wnioski, płynące z przeprowadzonych analiz, użyteczne podczas konstruowania napędów trakcyjnych wyposażonych w silniki asynchroniczne. The aim of this paper is to present the problem of weakening the magnetic flux in traction asynchronous motors. An analysis of the dynamic states of a drive with asynchronous motor with magnetic field weakening is presented. Problems associated with the limits of the supply source of the drive system are described. Possible improvement of efficiency by working with a lower value of the magnetic flux is discussed. Finally, the conclusions from the performed analyses are presented. trakcyjne napędy z silnikami asynchronicznymi, sterowanie napędu, osłabianie pola magnetycznego asynchronous motors traction drives, control of drive, magnetic field weakening Dariusz ZIELIŃSKI, Katarzyna PRZYTUŁA Poprawa własności dynamicznych przekształtnika podczas zrzutu mocy Improvement of the inverter's dynamic properties during load rejection states Artykuł przedstawia problematykę zrzutu mocy w pobliskich sieciach zakładowych. Badania zostały przeprowadzone, w celu zobrazowania zachowania się przekształtnika w stanach nieustalonych dla zastosowanych trzech algorytmów PI. Badania oparto o rzeczywisty model sieci elektroenergetycznej, przekształtnik trójpoziomowy oraz system dSPACE. Efektem prac badawczych jest propozycja nieliniowego algorytmu PI poprawiającego własności dynamiczne przekształtników OZE pracujących w oparciu o algorytm wektorowy VOC The article presents a problem with inverter load rejection in a local power network. The research have been done to check the converter behaviour in transients states for three different PI algorithms. The research has been based on the real model of power grid, three-level inverter and dSPACE system. The results of the study show, that the non-linear PI algorithm improves the dynamic properties of renewable energy converters with the vector algorithm VOC. zrzut mocy, przekształtnik trójpoziomowy, VOC, dSPACE power rejections, three-level inwerter, VOC, dSPACE Piotr J. SERKIES Porównanie właściwości dynamicznych pełnego i kaskadowego regulatora prędkości napędu dwumasowego bazująca na metodzie FDC Comparison of the dynamic properties of full and cascade speed control based on the FDC method in two-mass drive W referacie przedstawiono syntezę oraz porównanie dwóch struktur sterowania prędkością napędu z połączeniem elastycznym bazujące na metodzie Dynamicznego Wymuszenia Momentu (FDC). Pierwszą z rozpatrywanych struktur jest klasyczna pełna struktura regulacji. Drugą jest struktura kaskadowa z wydzielonym regulatorem momentu skrętnego i nadrzędnym regulatorem prędkości. W kolejnych rozdziałach przedstawiono model napędu i wyprowadzono prawa sterowania. Następnie przeprowadzono wszechstronną analizę porównawczą badanych układów z wykorzystaniem symulacji i eksperymentu. The paper presents the synthesis and comparison of the two speed control structures of the drive with a flexible coupling based on the method of Force Dynamics Control (FDC). The first is the considered structure is classic full FDC control structures. The second control structure is the cascade structure with a separate torque controller and superior speed control. In the following chapters present the drive model and derived control law. Then performed a comprehensive comparative analysis of the studied systems using simulation and experiment. napęd z połączeniem sprężystym, bezpośrednie wymuszenie dynamiki drive with elastic coupling Marcin SKÓRA Praca napędu z silnikiem PM BLDC w warunkach awarii tranzystora komutatora elektronicznego PM BLDC motor drive under electronic commutator transistor faults conditions Celem niniejszej pracy jest przedstawienie pełnego procesu diagnostycznego sterownika silnika PM BLDC – od wykrycia uszkodzenia, jego identyfikacji i izolacji aż do działania napędu po dokonaniu kompensacji uszkodzenia. Wyniki zilustrowano przykładowymi przebiegami uzyskanymi podczas eksperymentu na stanowisku badawczym. The paper presents a complete diagnostic process of PM BLDC motor driver – from detection of the transistor fault, the fault identification, isolation and finally compensation of damage. The results are illustrated with examples of waveforms obtained during an experiment on laboratory stand. silnik bezszczotkowy, awarie tranzystorów, kompensacja uszkodzeń, falownik czterotranzystorowy brushless motor, open switch fault, fault compensation, four switch inverter Piotr FALKOWSKI Predykcyjne algorytmy sterowania przekształtnikiem AC/DC z filtrem LCL Predictive control algorithms of an AC / DC converter with LCL filter W artykule przedstawiono dwa algorytmy predykcyjnego sterowania przekształtnikiem AC/DC z filtrem LCL. Omawiane metody bazują na sterowaniu predykcyjnym ze skończoną liczbą sterowań FS-MPC (finite states model predictive control).Pierwszy z nich oparty jest na predykcji prądu od strony przekształtnika i algorytmie active damping. Drugi z nich bazuje na nowej koncepcji regulacji przekształtnika AC/DC z wykorzystaniem rozszerzonego modelu filtru LCL i rozbudowanej funkcji kosztu. W artykule dokonano porównania obydwu metod poprzez porównanie wartości współczynnika THD prądu sieciowego. The article presents two predictive control algorithms of the AC/DC converter with LCL filter. These methods are based on predictive control with a finite states FS-MPC (finite states model predictive control). The first one is based on a prediction of the converter current and the active damping algorithm. The second one is based on a new concept of AC/DC regulation using an extended model LCL filter and extensive cost function. The two methods in terms of THD grid current were compared in the article. LCL, FS-MPC, przekształtnik AC/DC, odnawialne źródła energii LCL, FS-MPC, AC/DC converter, renewable energy sources Agata GODLEWSKA, Andrzej SIKORSKI Predykcyjne sterowanie napięciem wejściowym prądowego przekształtnika AC/DC Predictive input voltage control of current AC/DC converter Praca dotyczy sieciowego przekształtnika AC/DC pracującego jako źródło prądowe. Referat przedstawia nowy sposób sterowania przekształtnikiem, opierający się na predykcji napięcia wejściowego, który zapewnia jednostkowy współczynnik mocy i minimalizuje zawartość wyższych harmonicznych w prądzie pobieranym z sieci. Zaproponowana metoda opiera się na wyborze wektorów prądu prostownika w zależności od najmniejszej wartości współczynnika jakości. Poprawność działania algorytmu potwierdzają wyniki symulacji w środowisku MATLAB/Simulink. The paper presents a new control algorithm for Current Source Rectifier supplied from the grid, based on input voltage prediction. Proposed method corrects power factor and reduces higher harmonics in phase current. The algorithm chooses proper space vector of CSR according to the smallest value of the cost function. Properties of the new method are shown in simulations carried out using MATLAB/Simulink. prądowy przekształtnik AC/DC, sterowanie predykcyjne, filtr LC, korekcja współczynnika mocy Current Source Rectifier, Predictive Control, LC filter, Power Factor Correction Rafał GRODZKI Predykcyjny algorytm DTC-3V z minimalizacją tętnień momentu i stałą częstotliwością przełączeń A new predictive DTC-3V algorithm with torque ripple minimization and constant switching frequency W artykule przedstawiono sterowanie predykcyjne silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi, nazwane DTC-3V. Nowy regulator predykcyjny bazuje na kryterium minimalizacji uchybu regulacji momentu i strumienia. Sterowanie zostało zoptymalizowane zarówno w stanach statycznych, zapewniając wysoką dokładność regulacji, małe tętnienia momentu oraz stałą częstotliwość przełączeń, jak i dynamicznych, zapewniając dynamikę kształtowania momentu porównywalną z najszybszymi metodami nieliniowymi. Zaprezentowano założenia nowej metody oraz wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych, potwierdzające poprawność przeprowadzonej analizy. In this article a new DTC-3V control method of PMSM with new predictive controller is presented. The method is based on torque and flux error vector minimization criteria. The proposed method was optimized for both static and dynamic states. In static states it ensures high performance, reduction of the torque ripples and constant switching frequency. In dynamic states DTC-3V method provides the fastest torque response, similar to non linear methods. The correctness of the analysis and main assumptions as well as the expected final results have been verified in simulation and laboratory investigation. sterowanie predykcyjne, predykcyjny regulator momentu, silnik typu PMSM predictive control, predictive torque controller, PMSM Marcin KAMIŃSKI Projektowanie adaptacyjnego regulatora stanu dla układu dwumasowego z wykorzystaniem algorytmu BAT Design of adaptive state space controller for two-mass system using BAT algorithm W artykule zaprezentowano metodykę projektowania, wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych adaptacyjnego regulatora stanu zastosowanego dla układu dwumasowego. Wzmocnienia sygnałów w torach sprzężeń zwrotnych podlegają adaptacji zgodnie z regułą Widrowa-Hoffa. Początkowe wartości tych parametrów dobrano zgodnie z algorytmem BAT. Badania symulacyjne wykonano w programie Matlab\Simulink. Weryfikacja eksperymentalna została przeprowadzona z użyciem karty dSPACE1103. In this paper design process, simulation and experimental results of adaptive state space controller applied for drive with elastic connection is presented. The gains in feedbacks paths of the control structure are adapted according to Widrow-Hoff rule. Initial values of those parameters are selected using BAT algorithm. Simulations has been prepared in Matlab\Simulink. Experimental verification was done using dSPACE1103 card. regulator stanu, adaptacja, algorytm BAT, układ dwumasowy state space controller, adaptation, BAT algorithm, two-mass system Michał KRYSTKOWIAK, Michał GWÓŹDŹ Przekształtnik energoelektroniczny dla elektrowni fotowoltaicznej współpracującej z siecią elektroenergetyczną Power electronics converter for PV panel working with a power grid W artykule zaprezentowano części sterującą oraz silnoprądową przekształtnika energoelektronicznego pełniącego funkcję sprzęgu pomiędzy źródłem energii odnawialnej (OZE) w postaci paneli fotowoltaicznych (PV), a siecią elektroenergetyczną. Przedstawiono zastosowane rozwiązania mające na celu m.in. uzyskanie możliwie wysokiej sprawności energetycznej całego systemu przy jednoczesnym zachowaniu dobrej jakości parametrów energii przekazywanej do sieci. W artykule zwrócono również uwagę na zjawisko przepływu niepożądanego tzw. prądu upływu, związanego z pojemnością doziemną paneli PV. Przedstawiono również wybrane wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych układu. In the paper the elaborated structures of both main and control circuit of power electronics converter coupling photovoltaic panels and power grid is presented. The implemented solutions, being used to obtain the highest possible efficiency of the whole system. A phenomenon of PV leakage current are analyzed also. The selected results of simulation and laboratory experiments are presented too. ogniwa fotowoltaiczne, wielokanałowy przekształtnik energoelektroniczny, algorytm MPPT, prąd upływu PV panels, multi-channel power electronics converter, MPPT algorithm, leakage current Andrzej JĄDERKO, Maciej SWADOWSKI, Krzysztof ZYGOŃ Przekształtnik wysokiej częstotliwości z wykorzystaniem nowoczesnych tranzystorów GaN High-Frequency Converter Using Modern GaN Transistors W artykule opisano przykład zastosowania nowoczesnych tranzystorów z azotku galu do wykonania przekształtnika napięcia w aplikacji nagrzewnicy indukcyjnej. Przedstawiono zalety nowoczesnych tranzystorów GaN w porównaniu do tranzystorów MOSFET. Znacznie zredukowano całkowite straty mocy oraz maksymalne temperatury pracy złącz tranzystorów przekształtnika. Modern transistors made with gallium nitride in the application of induction heater voltage converter are described in this paper. Advantages of modern GaN transistors in comparison to the MOSFETs are shown. Total power losses and maximum junctions temperature are significantly reduced. tranzystory GaN, azotek galu, straty łączeniowe, wysoka częstotliwość GaN FET, gallium nitride, switching power losses, high frequency Łukasz J. NIEWIARA, Tomasz TARCZEWSKI, Lech M. GRZESIAK Przetwornica DC-DC na bazie węglika krzemu z regulatorem prądu typu P+ DC-DC converter based on silicon carbide (SiC) power devices with P+ based current controller W artykule przedstawiono wyniki badań układu regulacji napięcia przetwornicy DC-DC z regulatorem prądu typu P+. Zastosowano przetwornicę DC-DC z łącznikami na bazie węglika krzemu. Przetwornica została wykonana w topologii obniżającej napięcie. Przedstawiony został model matematyczny przetwornicy. Opisano także zależność pomiędzy warunkami pracy przetwornicy (np. napięcie wejściowe, prąd obciążenia, częstotliwość kluczowania) a parametrami elementów pasywnych LC. Przedstawiono propozycję struktury zmodyfikowanego regulatora prądu typu P+. Rozważany algorytm porównano z tradycyjnym algorytmem PI. Przedstawione badanie eksperymentalne dotyczą dynamiki napięcia wyjściowego oraz prądu dławika In this paper an investigation of voltage control system with P+ current controller for a DC-DC converter is presented. A DC-DC converter based on silicon carbide power devices were used. Synchronous buck topology is used for converter structure. Mathematical model of the converter is presented. The dependence between converter working conditions (i.e. input voltage, load current, switching frequency) and passive LC components is also given. A modified current control method based on P+ structure is considered. Proposed algorithm is compared with a traditional cascade structure based on PI type controllers. Output voltage and coil current dynamics were investigated. Experimental tests results were presented. przetwornica DC-DC, tranzystory SiC MOSFET, regulacja kaskadowa, regulacja napięcia i prądu DC-DC converter, buck topology, SiC MOSFET transistors, cascade control, voltage and current control Włodzimierz KOCZARA, Tomasz BAŁKOWIEC Rozwój układów prostowniczych podnoszących napięcie i pobierających prąd sinusoidalny Topology Development of Boost-Rectifiers Providing Sinusoidal Input Current Artykuł przedstawia rozwój trójfazowych układów prostowniczych podnoszących napięcie, oparte o trzy wbudowane łączniki dwukierunkowe wewnątrz trójfazowego prostownika diodowego. Stosownie do podstawowej topologii złożonej z trzech modułów jednofazowych, z których każdy zasilany jest z dwóch wejść AC, wiele topologii zostało stworzonych na podstawie połączenia ze sobą wejść oraz do kondensatorów wyjściowych. Prostowniki podnoszące napięcie muszą spełnić wymóg poboru sinusoidalnego prądu przy braku przesunięcia fazowego oraz wytworzeniu na wyjściu jednego lub dwóch napięć stałych. Prostowniki zasilane są z sieci lub autonomicznego systemu wytwarzania energii o zmiennej prędkości. The paper presents development of three-phase boost-rectifiers based on three bidirectional switches embedded inside of a three phase diode bridge rectifier. According to the base topology of three single legs, each including two AC inputs, a numbers of topologies are provided by connection of inputs together and to DC output capacitors. The boost rectifiers’ topologies have to fulfil a demand of sinusoidal AC input current without any displacement and to deliver one or two DC output voltages. The boost rectifiers are supplied from a mains or from variable speed autonomous generating systems. boost-rectifiers, AC/DC conversion, sinusoidal input current Roman NIESTRÓJ, Arkadiusz LEWICKI, Tadeusz BIAŁOŃ, Marian PASKO Stabilność adaptacyjnych obserwatorów zmiennych stanu silnika indukcyjnego o wzmocnieniach dobieranych optymalizacyjnie The stability of adaptive observers of induction motor state variables with gain matrix chosen by optimization W artykule opisano zagadnienia doboru wzmocnień i stabilności adaptacyjnego obserwatora proporcjonalnego, odtwarzającego w bezczujnikowych układach sterowania strumień magnetyczny stojana lub wirnika oraz prędkość silnika indukcyjnego. Macierz wzmocnień obserwatora dobrano algorytmem genetycznym. Analizę stabilności wykonano dla liniowej aproksymacji obserwatora. Wykazano, że obserwator adaptacyjny jest stabilny asymptotycznie, jeżeli silnik pracuje z poślizgiem większym od poślizgu granicznego, wyznaczonego dla tego obserwatora. This paper presents problems related to the design and the stability of adaptive proportional observer which is used for estimation of stator or rotor magnetic flux and the motor speed in sensorless control systems of induction motor. The gain matrix of the observer was chosen by genetic algorithm. Stability analysis was performed for the linear approximation of the observer. It has been shown that the adaptive proportional observer is asymptotically stable if the motor runs at slip larger than the boundary slip determined for the observer. obserwator proporcjonalny, bezczujnikowy układ sterowania, analiza stabilności, silnik indukcyjny proportional observer, sensorless control system, stability analysis, induction motor Krzysztof KÓSKA, Adam RUSZCZYK, Marcin WAWRO Sterowanie 3-gałęziowego 4-przewodowego falownika z filtrem pasywnym LC z nieliniowym lub niezbalansowanym obciążeniem Control of 3-leg 4-wire inverter with passive LC output filter operating with nonlinear unbalanced load Artykuł przedstawia wyniki symulacyjne układu 2 poziomowego, 3 fazowego falownika z przewodem neutralnym. Przekształtniki tego typu stosowane są w zasilaczach bezprzerwowych UPS. Zaproponowana struktura sterowania zapewnia stabilizowanie sinusoidalnego napięcia wyjściowego z niską zawartością wyższych harmonicznych przy obciążeniu nieliniowym lub niezbalansowanym. Article presents simulation results of two-level three phase inverter with neutral wire. Such inverters are commonly used in uninterruptible power supplies. The proposed control structure enables sinusoidal output voltage with low THD value under nonlinear or unbalanced load. sterowanie, falownik czteroprzewodowy, UPS, nieliniowe obciążenie, niesymetryczne obciążenie control, 4-wire inverter, UPS, nonlinear load, asymmetrical load Konrad URBAŃSKI Sterowanie bezczujnikowe PMSM z użyciem modelu odniesienia Sensorless control of the PMSM using a reference model W pracy przedstawiono nową strukturę regulacji prędkości dla bezczujnikowego napędu z PMSM. Ma ona zastosowanie szczególnie w przypadku pracy z niskimi prędkościami, rzędu pojedynczych obrotów na sekundę. Istotną cechą tego układu jest brak konieczności wyznaczania prędkości wału silnika – odtwarzane jest tylko jego położenie. W prezentowanej konfiguracji położenie jest odtwarzane z użyciem obserwatora siły elektromotorycznej. Wyniki przedstawiono dla silnika zasilanego poprzez transformator obniżający napięcie. The paper presents a new structure for sensorless speed control of PMSM drive. Such structure is especially recommended for speed in range single revolutions per second. An important feature of this system is no need for estimating the speed of the motor shaft - only the shaft position is estimated. In the present configuration, the observer estimates the position using the back electromotive force. The results are presented for the motor fed by the lower voltage using small transformer. PMSM, sterowanie bezczujnikowe, obserwator PMSM, sensorless control, observer Marek ADAMOWICZ, Patryk STRANKOWSKI, Marcin MORAWIEC, Jarosław GUZIŃSKI, Zbigniew KRZEMIŃSKI Sterowanie multiskalarne pięciofazowym silnikiem indukcyjnym Multiscalar Control of Five Phase Induction Motor Zastosowanie przekształcenia układu współrzędnych fazowych na układ ortogonalny do pięciofazowego silnika indukcyjnego o uzwojeniach skupionych prowadzi do wystąpienia w modelu matematycznym dwóch par składowych alfa-beta wektorów wirujących w dwóch nieruchomych układach współrzędnych. Pierwszy układ współrzędnych odpowiada zmiennym pierwszej harmonicznej, drugi – zmiennym trzeciej harmonicznej. Dla każdego układu występuje oddzielny zbiór parametrów maszyny a składowe wektora wirującego w jednym układzie współrzędnych nie oddziałują na pochodne składowych w drugim układzie. Zastosowanie nieliniowej transformacji pozwala uzyskać dwa modele multiskalarne, oddzielnie dla każdego z układów współrzędnych. W referacie zaproponowano sterowanie multiskalarne pozwalające na wymuszanie zadanej amplitudy i fazy trzeciej harmonicznej strumienia wirnika zwiększając tym samym wykorzystanie materiału konstrukcyjnego maszyny. The application of the transformation of phase coordinate system into orthogonal coordinate system to the five phase induction motor with concentrated windings results in mathematical model of the two pairs of alpha-beta components of two vectors rotating in a stationary frame. The first coordinate system corresponds to the third harmonic variables while the second coordinate system corresponds to the third harmonic variables. For each coordinate system there exist a separate set of machine parameters. The components of the vector rotating in one coordinate system do not affect the component derivatives of the vector rotating in the second coordinate system. The application of the nonlinear transformation allows for obtaining two multiscalar models, separately for each of the coordinate systems. The paper proposes novel multiscalar control that allow forcing the command magnitude and phase of third harmonic rotor flux thereby increasing the utilization of the construction material of the five phase machine. pięciofazowy silnik indukcyjny, sterowanie multiskalarne, iniekcja trzeciej harmonicznej strumienia wirnika five phase induction motor, multiscalar control, third harmonic rotor flux injection Przemysław MOSIOŁEK Sterowanie pozycyjne układu dwumasowego z wykorzystaniem metody adaptive backstepping i obserwatorem nieliniowym A position control of a two mass system using adaptive backstepping and nonlinear observer W artykule zaproponowano nowy algorytm sterowania układem dwumasowym, wykorzystujący metodę wstecznego całkowania. Zaproponowane rozwiązanie wykorzystuje obserwator nieliniowy do odtwarzania trudno mierzalnych zmiennych stanu. Autor przedstawia dowód stabilności całego układu sterowania. Rozważania teoretyczne zostały poparte wynikami badań symulacyjnych zaproponowanego rozwiązania. A new type of a control algorithm of a two mass system is proposed in the paper. The algorithm is based on adaptive backstepping method. A nonlinear observer is proposed for an estimation of the unmeasurable state variables. A mathematical proof of stability is presented. A simulation results are presented to support the effectiveness of proposed method. metoda wstecznego całkowania, obserwator nieliniowy, stabilność Lapunowa, równanie Ricatti’ego backstepping, nonlinear observer, Lyapunov stability, Ricatti equation Stefan BROCK Sterowanie ślizgowe zapewniające zbieżność uchybu w skończonym czasie dla napędu bezpośredniego Terminal sliding mode control of direct drive W pracy przedstawiono aplikację sterowania ślizgowego o skończonym czasie trwania, nazywanego terminalnym sterowaniem ślizgowym, do napędu bezpośredniego. Zaproponowano modyfikacje prawa sterowania, umożliwiające zastosowanie terminalnego ruchu ślizgowego także w przypadku obiektów z opóźnieniem w torze sterowania. Rozważania teoretyczne zostały zweryfikowane w trakcie badań symulacyjnych z wykorzystaniem dokładnego modelu napędu bezpośredniego o złożonej strukturze mechanicznej. The paper presents a terminal sliding mode control application for direct drive. A modified terminal sliding control law is proposed for a system with delays and unmodeled dynamics. Theoretical considerations were verified during simulation tests using an accurate direct drive model with a complex mechanical structure. terminalne sterowanie ślizgowe, napęd bezpośredni, chattering, serwonapęd terminal SMC, direct drive, chattering, servo drive Marcin ZYGMANOWSKI, Jarosław MICHALAK, Tomasz BISKUP, Henryk KOŁODZIEJ Straty mocy w trójpoziomowym przekształtniku AC/DC/AC o napięciu 3,3 kV i mocy 1 MW Power losses in 3.3 kV 1MW AC-DC-AC three-level NPC converter W artykule prezentuje się wybrane zagadnienia związane ze stratami mocy w trójpoziomowym przekształtniku z diodami poziomującymi o napięciu 3,3 kV i mocy 1 MW. Zagadnienia strat mocy w przekształtniku są szczególnie ważne w zastosowaniach charakteryzujących się ograniczonym miejscem, np. w napędach elektrycznych w górnictwie podziemnym. Ograniczenie rozmiarów przekształtnika może zostać uzyskane tylko gdy rozpoznane zostaną zagadnienia cieplne w przekształtniku, w tym generacja strat mocy i przebiegi temperatury złącz elementów półprzewodnikowych. This paper presents selected aspects of power losses generated in a 3.3 kV three-level neutral-point clamped converter. These aspects are particularly important in some applications characterized with a limited room, for instance underground mining. The limited size of the converter can only be performed when all thermal aspects like converter generation of power losses or junction temperature distribution in all converter semiconductor devices are recognized. przekształtnik trójpoziomowy NPC, napęd średniego napięcia, górnictwo podziemne, straty mocy three-level neutral-point clamped converter, medium voltage drives, underground mining, power losses Piotr SZULAWSKI, Włodzimierz KOCZARA Synchrogenverter - generator synchroniczny z równolegle dołączonym przekształtnikiem wyposażonym w magazyn energii Synchrogenverter - parallel connection of synchronous generator and power converter with energy storage W artykule opisano zintegrowany układ wytwarzania energii elektrycznej złożony z generatora synchronicznego z dołączonym równolegle przekształtnikiem energoelektronicznym z magazynem energii. W proponowanym układzie generator synchroniczny jest źródłem mocy czynnej a przekształtnik jest źródłem mocy biernej i dodatkowo mocy czynnej pochodzącej z magazynu energii. Układ umożliwia zwiększenie generowanej mocy czynnej przez generator synchroniczny o ok. 25% i umożliwia stabilizację kołysań wirnika i generowanego napięcia The paper describes novel power generation topology wherein synchronous generator have a parallel connected power electronic converter. In this arrangement synchronous generator is only source of active power and power electronic converter is source of reactive power. Such power distribution allows to increase the synchronous generator generated active power by 25%, and operate with unity power factor. When power converter have embedded energy storage system it can deliver additional active power in transient state to improve generator stability. generator synchroniczny, przekształtnik energoelektroniczny, synchrogenverter, regulacja prądu magazynu energii synchronous generator, power electronic converter, synchrogenverter, energy storage current control Szymon PIASECKI, Robert SZMURŁO, Marian P. KAŹMIERKOWSKI, Jacek RĄBKOWSKI System doboru i optymalizacji parametrów przekształtnika sieciowego AC-DC System for design and optimization of the grid connected AC-DC converter parameters Artykuł prezentuje system doboru i optymalizacji parametrów przekształtnika sieciowego AC-DC dedykowanego dla układów rozproszonych. Proponowane rozwiązanie bazuje na metodach dyskretnej optymalizacji wielokryterialnej wykorzystujących algorytmy ewolucyjne i jest narzędziem wspierającym proces projektowania przekształtnika energoelektronicznego. W artykule przedstawiono założenia i działanie systemu, proces projektowania oraz optymalizacji parametrów przekształtnika realizowany przez opracowane środowisko optymalizacyjne. This paper presents system for design and optimization of the parameters of grid connected converter dedicated for distributed systems. Introduced solution is based on multi-objective discrete optimization and supports process of the AC-DC converter design. Paper presents foundations and basic system properties, design and optimization process and selected optimization results optymalizacja wielokryterialna, projektowanie przekształtnika AC-DC, dobór parametrów discrete multi-objective optimization, design of the AC-DC converter, parameters selection Grzegorz TARCHAŁA Ślizgowy adaptacyjny estymator prędkości kątowej silnika indukcyjnego o zmodyfikowanym algorytmie adaptacji Sliding mode adaptive induction motor speed estimator with modified adaptation algorithm W artykule przedstawiono nowy estymator prędkości kątowej wykorzystujący ruch ślizgowy. Przedstawiony mechanizm adaptacji prędkości składa się z dwóch części: ciągłej oraz nieciągłej, wykorzystującej funkcję znaku. W porównaniu z dotychczas stosowanymi estymatorami pozwala on uzyskać mniejsze oscylacje estymowanej prędkości oraz zmniejszyć opóźnienie wprowadzane przez filtr dolnoprzepustowy. Analiza teoretyczna estymatora zilustrowana została wynikami badań symulacyjnych. In the paper a novel sliding mode speed estimator is presented. The proposed adaptation mechanism consists of two parts: continuous and discontinuous, taking the advantage of the sign function. In comparison to the estimators presented so far, it allows to obtain lower oscillations of the estimated speed and to decrease the delay introduced by the low-pass filter. The theoretical analysis is illustrated with simulation test results. silnik indukcyjny, estymacja prędkości, ruch ślizgowy, układ bezczujnikowy induction motor, speed estimation, sliding mode, sensorless system Jacek RĄBKOWSKI Tranzystory GaN w falowniku mostkowym o wysokiej częstotliwości przełączeń GaN transistors in a high-frequency H-bridge inverter W artykule omówiono zagadnienia związane z projektowaniem i budową falownika mostkowego wykorzystującego azotkowo-galowe (GaN) tranzystory typu Gate Injection Transistors (GIT). Przedstawione są podstawowe właściwości tych tranzystorów wraz z tematyką dotyczącą ich sterowników bramkowych. Następnie zaprezentowany jest model laboratoryjny falownika o mocy 2kVA pracującego z częstotliwością przełączeń równą 250kHz. Artykuł ilustrowany jest wynikami badań laboratoryjnych. The paper discuses issues related to design and construction of the H-bridge inverter using Gallium Nitride (GaN) Gate Injection Transistors (GIT). Basic features of the transistors are shown together with gate driver topics. Then, a laboratory model of the 2kVA inverter operating at switching frequency of 250 kHz is presented. The paper is illustrated with experimental results. azotek galu (GaN), falownik jednofazowy, sterowniki bramkowe gallium nitride (GaN), single-phase inverter, gate drivers Jacek KANIEWSKI, Paweł SZCZEŚNIAK, Marcin JARNUT Trójfazowy sterownik rozpływu mocy z dwubiegunowym przekształtnikiem matrycowo-reaktancyjnym Three-phase power flow controller with bipolar matrix-reactance chopper W artykule przedstawiono nową topologię trójfazowego przekształtnika AC/AC bez magazynu energii DC. Prezentowana topologia bazuje na bezpośrednim dwubiegunowym przekształtniku matrycowo-reaktancyjnym typu Ćuk B2. Układ przeznaczony jest do kontroli rozpływu mocy i stabilizacji napięcia w nowoczesnych systemach energetycznych z obciążeniem aktywnym (systemy dwuźródłowe). Głównym celem artykułu jest analiza właściwości prezentowanego rozwiązania w systemie dwuźródłowym i ocena możliwości dwukierunkowego przepływu mocy. W artykule przestawiono zasadę działania, analizę teoretyczną i wyniki badań eksperymentalnych modelu laboratoryjnego o mocy 1 kVA. This paper proposes a new topology for a three-phase AC/AC converter without DC storage. The presented topology is based on an direct AC/AC ĆukB2 bipolar matrix-reactance chopper. The considered solution is intended to control power flow and compensate voltage perturbations in the modern AC power grid with active loads (two-source system). The main aim of this paper is to analyse the basic properties of the presented solution in a two-source system and to consider the possibility of bidirectional power flow control. The paper presents an operational description, theoretical analysis and the experimental test results from a 1 kVA laboratory model. jakość energii, kontrola przepływu mocy, przekształtnik AC/AC, sterownik matrycowo-reaktancyjny power quality; power flow control; AC/AC converter; matrix-reactance chopper Tomasz BAŁKOWIEC Trójfazowy "Warsaw rectifier" w układzie wytwarzania energii dużej mocy o regulowanej prędkości generatora Three Phase "Warsaw Boost Rectifier" for High Power Variable Speed Power Generation Artykuł przedstawia topologię prostownika „Warsaw rectifier”, który został opatentowany w 1992 roku. Do sterowania prądów fazowych prostownik wykorzystywał wówczas regulatory histerezowe. Artykuł przedstawia zasadę działania prostownika oraz układ sterowania oparty na klasycznej modulacji szerokości impulsów, charakteryzującej się stałą częstotliwością łączeń. Autor przedstawia również wyniki badań symulacyjnych w układzie wytwarzania energii elektrycznej dużej mocy o regulowanej prędkości generatora. Schemat ideowy układu „Warsaw rectifier” jest zbliżony do topologii „Vienna rectifier”, lecz ma inny układ połączeń modułów prostowniczych. Paper presents topology of the Warsaw rectifier that has been patented in 1992. Warsaw rectifier tested at that time, used hysteresis current controllers. This paper shows principles of operation of the Warsaw rectifier and presents control system based on the PWM modulation with constant switching frequency. Author also presents simulation results of the Warsaw rectifier in high power variable speed power generation system, performed in PSIM. Such topology is similar to Vienna rectifier but has different connection of basic modules. Warsaw rectifier, Delta-Switch rectifier, układ dużej mocy, modulacja szerokości impulsów, prostownik Vienna Warsaw rectifier, delta-switch rectifier, high power, PWM modulation, Vienna rectifier Marcin KASPRZAK, Piotr LEGUTKO, Kamil KIEREPKA Układy dopasowania L-C oraz L-LC w falownikach klasy D do nagrzewania indukcyjnego – teoria i praktyka L-C and L-LC matching circuits in Class D inverters for induction heating – the theory and practice W artykule opisano dwa układy dopasowania wzbudnika do nagrzewnicy indukcyjnej z falownikiem klasy D - szeregowy L-C oraz szeregowo-równoległy L-LC. Zaproponowano niespotykane przekształcenie układu L-C na L-LC z wykorzystaniem tego samego kondensatora obwodu rezonansowego. Porównano falowniki 1,5kW/300 kHz z takimi obwodami wykazując zarówno korzyści zastosowania obwodu L-LC jak i jego wady. Two load matching circuits of Class D inverter for induction heating applications are presented in the paper: serial resonant L-C and series-parallel L-LC. The new reconfiguration of L-C into L-LC based on the same resonant capacitor is proposed. Two 1,5kW/300kHz inverters are compared to emphasize advantages as well disadvantages of L-LC circuit. falownik klasy D, MOSFET, L-LC, nagrzewanie indukcyjne Class D inverter, MOSFET, L-LC, induction heating Marcin MORAWIEC Układy regulacji maszyn indukcyjnych klatkowych zasilanych z falowników prądu Control system structures of induction machines supplied by current source inverters W referacie przedstawiono propozycję układów regulacji maszyn indukcyjnych klatkowych zasilanych z falowników prądu. Do linearyzacji nieliniowego modelu obiektu zaproponowano transformację do postaci zmiennych multiskalarnych. Zastosowano podejście klasyczne z regulatorami proporcjonalno całkowymi. W bezczujnikowych układach regulacji wykorzystano strukturę obserwatora backstepping. Zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych. The paper presents proposition of the control system of induction machine supplied by current source inverter. In order to linearize of the nonlinear model the state variables transformation to multi-scalar form was proposed. In the control structure the classical proportional integral controller was used. In the sensorless control system the observer backstepping structure was applied. bezczujnikowe sterowanie, maszyna indukcyjna klatkowa, falownik prądu sensorless control, induction machine, current source inverter Arkadiusz LEWICKI, Jarosław GUZIŃSKI, Patryk STRANKOWSKI Wektorowa modulacja szerokości impulsów w pięciofazowych falownikach napięcia Space-Vector Modulation for five-phase Voltage Source Inverter W artykule zaproponowano strategię wektorowej modulacji szerokości impulsów dla pięciofazowych falowników napięcia. W falownikach tych załączenie wektorów aktywnych powoduje jednoczesne formowane dwóch wektorów napięcia wyjściowego. Położenie obu wektorów napięcia oraz ich długości są od siebie zależne. Zaproponowane rozwiązanie umożliwia niezależne formowanie dwóch wektorów napięcia o długościach i położeniach wyznaczonych w nadrzędnym układzie sterowania. Zastosowanie sześciu wektorów aktywnych daje możliwość narzucenia priorytetu formowania wektorów napięcia wyjściowego w falowniku o ograniczonej wartości napięcia w obwodzie pośredniczącym. The paper presents a Space Vector Modulation strategy for five-phase Voltage Sources Inverter (VSI). In this type of VSI’s the active vectors cause to generate two output voltage vectors at the same time. Their positions and lengths are interdependent. The proposed solution makes it possible to generate two independent voltage vectors with lengths and locations calculated by the control system of AC motor. Using of six active vectors allows to determine the priority of generating the output voltages in the case of reduced DC-link voltage falownik pięciofazowy, modulacja wektorowa, silnik indukcyjny pięciofazowy, napęd elektryczny pięciofazowy five phase Voltage Source Inverter, Space-Vector Modulation, five phase induction motor, multiphase electric drive Jacek RUSIŃSKI Właściwości szeregowo-równoległego kompensatora aktywnego w układzie sprzęgania źródeł rozproszonych z siecią elektroenergetyczną Properties of serial-parallel active compensator in renewable energy source and power grid interface Coraz częściej instalowane w systemie elektroenergetycznym odnawialne źródła energii powodują konieczność opracowania nowoczesnych układów sprzęgających. Mają one za zadanie zmniejszenie oddziaływania źródeł odnawialnych na pracę sieci elektroenergetycznej, oraz sterowanie w celu uzyskania odpowiednich parametrów źródła odnawialnego. W artykule zaprezentowano koncepcję zastosowania szeregowo-równoległego kompensatora aktywnego jako układu sprzęgu źródeł odnawialnych. Opisane zostały również wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych proponowanego układu Today in practice for generating electrical energy in energetic grid often are using renewable energy source. For correct electrical energy transmission form the renewable energy source to energetic grid it is necessary apply interconnection system. In a paper are present results of simulation and experimental researches of series-parallel active compensator using as interconnection of renewable energy source and energetic grid. aktywny kompensator szeregowo-równoległy, źródła rozproszone, sprzęganie źródeł rozproszonych z systemem elektroenergetycznym series-parallel active compensator, renewable energy source (RES), RES and grid interconnection Kazimierz GIERLOTKA, Grzegorz JAREK, Michał JELEŃ, Jarosław MICHALAK Wspomaganie procesu nauczania napędu elektrycznego z wykorzystaniem wirtualnej platformy ePEDlab Supporting the teaching process of electrical drive with use of the virtual platform ePEDlab W artykule przedstawiono uruchomioną w Katedrze Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki Politechniki Śląskiej wirtualną platformę wspomagającą proces nauczania w zakresie energoelektronicznych układów napędowych. Przedstawiono ideę projektu, format opublikowanych materiałów oraz źródła finansowania. Potencjalny sposób wykorzystania platformy w procesie dydaktycznym pokazano na przykładzie zagadnienia sterowania polowo zorientowanego silnika indukcyjnego klatkowego. The virtual teaching platform of power electronic drive systems launched in the Department of Power Electronics, Electrical Drives and Robotics of Silesian University of Technology is presented in the paper. The overall idea and sources of funding are described. An example of using, based on field oriented control method of induction machine, has been given. dydaktyka, napęd elektryczny, platforma edukacyjna didactic, electrical drive, e-learning platform Mateusz DYBKOWSKI, Kamil KLIMKOWSKI Wybrane detektory uszkodzeń czujnika prędkości obrotowej dla napędu wektorowego z silnikiem indukcyjnym Chosen speed sensor fault detectors for vector controlled induction motor drive system W artykule przedstawiono modele i analizę wybranych detektorów uszkodzeń czujnika prędkości obrotowej silnika indukcyjnego dla napędu sterowanego metodą wektorową. Analizie poddane zostały zarówno systemy wykorzystujące teorię sztucznych sieci neuronowych, jak i proste techniki bazujące na relacjach pomiędzy wybranymi zmiennymi stanu napędu. Badania symulacyjne i eksperymentalne wykonano z wykorzystaniem struktury bezpośredniego sterowania polowo – zorientowanego (DFOC) na stanowisku laboratoryjnym z zestawem szybkiego prototypowania Micro Lab Box ds1202 firmy dSpace. In the paper the chosen speed sensor faults detectors for vector controlled induction motor drive system are presented and described. Systems based on the artificial intelligence (neural network) and simple algorithmic systems are analyzed and tested in different drive conditions. Simulation and experimental results are obtained in direct field oriented control algorithm (DFOC) on the laboratory set-up with rapid prototyping card Micro Lab Box DS1202 by dSpace. DFOC, czujnik prędkości, detektor, napęd odporny, sieci neuronowe DFOC, speed sensor, detector, fault tolerant drive, neural networks Krzysztof SOZAŃSKI Wybrane problemy cyfrowego przetwarzania sygnałów w układach energoelektronicznych Selected Problems of Digital Signal Processing in Power Electronic Circuits W artykule przedstawiono wybrane problemy cyfrowego przetwarzania sygnałów w układach energoelektronicznych. Omówione zostały typowe zagadnienia: częstotliwość próbkowania sygnałów, próbkowanie koherentne, jitter, jednoczesne próbkowanie lub sekwencyjne próbkowanie, rozdzielczość sygnałów, interpolację i decymację sygnałów, analogowo-cyfrową konwersję sygnałów. W artykule rozpatrzony został wpływ wymienionych problemów na parametry sygnałów w układzie sterowania a w efekcie na parametry napięć i prądów wyjściowych układów energoelektronicznych. This article presents selected aspects relating to digital signal processing in digital control circuits in power electronics. The following typical problems are discussed in this paper: signal sampling rate (phenomena of aliasing, synchronization) coherent sampling, jitter of sampling pulse, sequential vs. simultaneous sampling in a multichannel system, signal resolution (signal-to-noise ratio, noise shaping circuit, changing of sampling speed) interpolation and decimation, and conversion of analog circuits to digital form. Consideration of these sources of error and their subsequent correction allows for a greater signal-to-noise ratio and minimization of distortion components, which in turn results in improved parameters of output/input currents and voltages, which can further affect the quality of energy processing in power electronic circuits. układy energoelektroniczne, cyfrowe przetwarzanie sygnałów, stosunek sygnału do szumu SNR power electronics circuits, digital signal processing, signal-to-noise ratio SNR Adam SOŁBUT Wybrane problemy oceny stanu układów napędowych z maszyną asynchroniczną i przemiennikiem częstotliwości Chosen diagnostic problems of inverter-fed asynchronous motor drives W pracy dokonano analizy aktualnych możliwości oceny stanu układu napędowego z silnikami asynchronicznymi zasilanymi z przemienników częstotliwości. Zaproponowano wykonywanie oceny stanu napędu w kilku etapach, podkreślając wagę wstępnej oceny przy wykorzystaniu wskaźników diagnostycznych, których wartości mogą być łatwo obliczane w czasie normalnej eksploatacji napędu. Podkreślono także zalety wbudowania algorytmów diagnostycznych do programów sterowników wykorzystywanych do sterowania pracą procesów technologicznych. Voltage inverter-fed motor drives state estimation possibilities analysis are presented in the paper. Motor drive state estimation had been proposed in few stages, accenting the significance of initial estimation with the usage of diagnostic factors, which values can be easily calculated during normal motor drive exploitation. Advantage of diagnostic algorithms implementation into existing technological processes control algorithms had been shown. diagnostyka, maszyny indukcyjne, falowniki. diagnosis, induction motors, voltage inverters. Piotr LEGUTKO Wysokoczęstotliwościowe, dyskretne drajwery małej mocy dedykowane do tranzystorów MOSFET serii DE The Low-Losses and Fast Switching Hybrid Drivers for DE Series MOSFET Transistors W artykule przedstawiono realizację, analizę właściwości i badania eksperymentalne wysokoczęstotliwościowych drajwerów tranzystorów MOSFET mocy stosowanych w falownikach rezonansowych np. klasy E i DE o częstotliwości pracy sięgającej 30 MHz. Nowo opracowane konstrukcje porównano z dostępnymi drajwerami scalonymi firmy IXYS pod kątem strat mocy, czasów przełączeń i propagacji. Dodatkowo, w ramach pracy wyznaczono parametry pasożytnicze RG, LDR i COUT wszystkich analizowanych układów drajwerów, oraz przeprowadzono analizę temperaturową przy użyciu kamery termowizyjnej This paper presents a systematic approach to design high performance discrete gate driver circuits for high speed switching applications. In the project tested three integrated drivers IXYS Corporation and additionally eight discrete drivers have been designed. Additionally, in this paper presents characteristic power input by the drivers (fig.4) for three operating states: at idle, at capacitance load 3 nF and at gate MOSFET 501N16A load. Also in this paper presents voltage waveforms (fig.5) and pictures of the thermal camera. At the end presents the measurements of parasitic parameters (inductances LDR, capacities COUT and resistances RDR) for all drivers. wysokoczęstotliwościowe drajwery, falownik rezonansowy, tranzystor MOSFET, straty mocy, parametry pasożytnicze high frequency drivers, resonant inverter, power losses, MOSFET transistor, parasitic parameters, thermal clad Szymon Piasecki Wysokosprawny przekształtnik sieciowy AC-DC z łącznikami z węglika krzemu wspomagający diodowe systemy napędowe High Efficient SiC MOSFET Support Converter for Passive Frond End AC Drives Artykuł prezentuje wysokosprawny przekształtnik sieciowy AC-DC dedykowany do wspomagania zainstalowanych systemów napędowych bazujących na prostownikach diodowych. W publikacji zaprezentowane zostały założenia systemu, zastosowany algorytm sterowania, opracowany model laboratoryjny oraz badania eksperymentalne analizowanego układu. Wyniki eksperymentalne uzyskano przy zastosowaniu wysokosprawnego modelu przekształtnika o mocy 10 kVA pracującego z częstotliwością łączeń 16 kHz wykorzystujący łączniki z węglika krzemu (SiC). This paper presents experimental validation of the Support Converter (SC) for passive front-end AC drives. The converter acts as a parallel active filter to compensate high-order current harmonics of the diode rectifier and is able to transfer a part of the energy from regenerative breaking back to the grid. First measurements show that 10 kVA / 16 kHz SC combines good quality of the output waveforms with high energy efficiency due to application of SiC power devices. The paper presents applied control method, laboratory model and experimental results of the analyzed system. przekształtnik wspomagający, węglik krzemu (SiC), kompensacja harmonicznych, wysoka sprawność Support Converter, SiC, harmonics compensation, high efficiency Szymon WERMIŃSKI Zarządzanie popytem energii z użyciem automatyki DADR Energy management using DADR automation Artykuł prezentuje wykorzystanie systemu rozproszonej automatyki DADR (ang. Decentralized Active Demand Response) do przesuwania obciążeń w krzywej zapotrzebowania mocy w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE). W artykule omówiona została zasada działania systemu DADR we współpracy z urządzeniami termostatycznymi (chłodziarko-zamrażarki). W działaniu systemu DADR użyto stochastycznego algorytmu. Cechą charakterystyczną proponowanego rozwiązania, jest brak występowania interwałów i oscylacji mocy oraz brak komunikacji pomiędzy elementami systemu (urządzeniami DADR). The paper presents the use of a distributed automation DADR system (Decentralized Active Demand Response) for load shifting in the daily load curve of the Polish Power System. The article discusses the operational principle of DADR systems in connection with thermostatic devices (refrigerator and freezers). The DADR system uses a stochastic algorithm. A characteristic feature of the proposed solution is the absence of communication between system elements and the lack of power intervals and oscillation. zdecentralizowane zarządzanie popytem energii, efektywność energetyczna, przesuwanie obciążeń szczytowych demand side management, energy efficiency, peak load shifting Tomasz TARCZEWSKI, Lech M. GRZESIAK Zastosowanie algorytmu sztucznej kolonii pszczół do samostrojenia regulatora liniowo-kwadratowego sterującego położeniem PMSM Application of artificial bee colony algorithm to auto-tuning of linear-quadratic regulator for PMSM position control W artykule przedstawiono proces samostrojenia regulatora liniowo-kwadratowego przeznaczonego do regulacji położenia silnika synchronicznego o magnesach trwałych. Oryginalność proponowanego rozwiązania polega na zastosowaniu algorytmu optymalizacyjnego sztucznej kolonii pszczół do wyznaczenia współczynników wzmocnień regulatora. W celu utrzymywania wartości wybranych zmiennych stanu i sygnałów sterujących w dopuszczalnym zakresie, algorytm optymalizacyjny rozszerzono o możliwość rozwiązywania problemów optymalizacyjnych z ograniczeniami. Poprawne działanie algorytmu automatycznego strojenia zostało zbadane w testach symulacyjnych. In this paper auto-tuning process of linear-quadratic regulator (LQR) for position control of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is presented. The novelty of the proposed solution lies in use of artificial bee colony (ABC) optimization algorithm to calculate gain coefficients of controller. In order to maintain selected state and control variables of drive in a permissible level, the ABC algorithm has been extend for solving constrained optimization problem. Proper operation of auto-tuning procedure was investigated with the help of numerical simulations. regulator liniowo-kwadratowy, algorytm sztucznej kolonii pszczół, samostrojenie, PMSM linear-quadratic regulator, artificial bee colony algorithm, auto-tuning, PMSM Maciej CISEK, Leszek JARZĘBOWICZ Zastosowanie obserwatora ATO do filtracji wyników estymacji położenia w napędzie z silnikiem PMSM Application of Angle Tracking Observer to Sensorless PMSM drive W referacie zaproponowano zastosowanie obserwatora ATO (ang. Angle Tracking Observer) do poprawy dokładności odtwarzania położenia kątowego wirnika silnika PMSM (ang. Permanent Magnet Synchronous Motor) za pomocą estymatora fizykalnego. Opracowano dedykowaną, uproszczoną strukturę ATO. Zaproponowano procedurę doboru nastaw wzmocnień obserwatora w oparciu o model symulacyjny. Skuteczność działania ATO potwierdzono badaniami eksperymentalnymi. The paper proposes the use of Angle Tracking Observer (ATO) to improve accuracy of estimating permanent magnet synchronous motor (PMSM) angular position using saliency-based method. A designated structure of ATO was developed. A procedure to select ATO gains based on simulation was proposed. Effectiveness of the approach was proven by the results of experimental investigation. sterowanie bezczujnikowe, odtwarzanie położenia kątowego, filtracja wyników pomiarów, silnik PMSM sensorless control, angular position estimation, measurement results filtering, PMSM Krzysztof DRÓŻDŻ Zastosowanie rozmytego bezśladowego filtru Kalmana w adaptacyjnej strukturze sterowania układu dwumasowego Application of a fuzzy unscented Kalman filter in an adaptive control structure of a two-mass system W artykule przedstawiono zagadnienia związane z zastosowaniem rozmytego bezśladowego filtru Kalmana w adaptacyjnej strukturze sterowania układu napędowego z połączeniem sprężystym. Wybrana struktura regulacji zapewnia efektywne tłumienie drgań skrętnych pomimo występowania zmienności momentu bezwładności maszyny roboczej. W algorytmie UKF wprowadzono modyfikację w postaci systemów rozmytych, których zadaniem jest adaptacja wybranych wyrazów macierzy kowariancji Q. Rozwiązanie to zapewnia odporność obserwatora w przypadku zmian wartości parametru sterowanego obiektu. Po krótkim przeglądzie literatury omówiono modele matematyczne układu napędowego, bezśladowego filtru Kalmana i strukturę sterowania. Następnie zaprezentowano strukturę systemów rozmytych. Kolejno przedstawiono wybrane wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnej weryfikacji rozważań teoretycznych. In the paper issues related to an application of a fuzzy unscented Kalman filter in an adaptive control structure of the drive system with elastic joint are presented. The selected control structure ensures effective damping of torsional vibrations in spite of changes of inertia of the load machine. In the UKF algorithm a modification in the form of fuzzy systems is applied. Their task is an adaptation of the selected coefficients of the covariance matrix Q. The solution provides robustness to changes in the value of the controlled system parameter. After the short review of the literature, the mathematical models of the drive system, unscented Kalman filter and the control structure are discussed. Next, the fuzzy systems structures are shown. Subsequently, selected simulation results and experimental verification of theoretical considerations are presented. tłumienie drgań, bezśladowy filtr Kalmana, estymacja, układ dwumasowy vibrations damping, unscented Kalman filter, estimation, two-mass system Piotr CHUDZIK, Karol TATAR, Grzegorz LISOWSKI, Marcin KOWALSKI Zastosowanie uśredniania wielkości sinusoidalnych metodą najmniejszych kwadratów w algorytmach sterowania i redukcji zakłóceń The use of sinusoidal magnitude averaging with The Least Squares Method to eliminate interference and to implement control algorithms Artykuł zawiera praktyczne przykłady wykorzystania metody uśredniania sinusoidalnych wielkości pomiarowych metodą najmniejszych kwadratów do realizacji algorytmów numerycznych w czasie rzeczywistym w systemach o ograniczonych możliwościach obliczeniowych. W pierwszym z przykładów algorytm służy do kontroli przesunięcia fazowego między prądem i napięciem w generatorze do nagrzewania indukcyjnego, w drugim do eliminacji zakłóceń wprowadzanych przez sieć zasilającą 230 VAC do pomiarów biopotencjałów. The article includes practical examples of the least squares to sinusoidal measurement magnitude method use to implement numerical algorithms in Real-time systems with limited computing capabilities. In the first example algorithm is used to control the phase shift between current and voltage in induction heating generator, in the second to eliminate the distortions introduced by 230VAC power supply network for measuring procurement of biopotentials. aproksymacja, filtrowanie, układy rezonansowe approximation, filtering, resonant circuits Piotr DERUGO Zastosowanie warstw Petriego typu konkurencyjnego i tranzycji w adaptacyjnym regulatorze neuronowo-rozmytym Transition and Competitive Type Petri Layers Application in Adaptive Neuro-Fuzzy Controller Artykuł jest podsumowaniem dotychczasowej pracy nad możliwością wykorzystania Warstw Petriego w adaptacyjnych regulatorach Neuronowo-Rozmytych. W pierwszej części pracy zaprezentowano dwa typy Warstw Petriego, warstwę typu konkurencyjnego oraz warstwę typu tranzycja. Przedstawiono właściwości rozważanych warstw. Część druga zawiera w sobie wyniki symulacyjne pokazujące wady i zalety proponowanych rozwiązań. W części ostatniej przeanalizowano oraz skomentowano otrzymane wyniki. The article is a summary of previous work on the possibility of using Petri Layers in an adaptive neuro-fuzzy controllers. In the first part of the paper two types of Petri Layers are presented, competitive-type layer and transition type layer. The basic properties of the considered layers have been presented. The second part contains the results of simulations showing the pros and cons of proposed solutions. In the last part results are being analyzed and commented. warstwa Petriego, neuronowo-rozmyty, regulator adaptacyjny, warstwa tranzycji, warstwa konkurencyjna Petri layer, neuro-fuzzy, adaptive controller, transition layer, competitive layer Marcin BASZYŃSKI, Stanisław PIRÓG Zmodyfikowana modulacja unipolarna dla silnika BLDC wraz z układem sterowania The modified unipolar modulation for BLDC motor with the control system W artykule opisano zmodyfikowaną modulację unipolarną, która pozwala na łatwe przejście z pracy silnikowej od generatorowej. Metoda to bazuje na dodatkowych impulsach sterujących tranzystorami (jest to rozszerzenie typowej dla silnika BLDC unipolarnej modulacji z impulsującym jednym tranzystorem). Przedstawiony został również układ regulacji silnika BLDC, w którym wprowadzono ideę prostownika logicznego. The article describes modified method of unipolar modulation. The method allows for an easy transition from motoring to generating. It is based on additional transistor-controlling impulses (this is an extension of unipolar modulation with one impulsing transistor typical of a BLDC motor). It also demonstrates a regulation system for a BLDC motor, which implements the concept of a logic rectifier. bezczotkowy silnik prądu stałego o magnesach trwałych BLDCPM
Strona zaktualizowana: 3.04.2022