Konferencja Naukowa Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym SENE 2023 - Instytut Automatyki

Przedstawiono wyniki analizy falownikowego napędu pompy hydraulicznej w układzie sterowania objętościowego z zastosowaniem typowych silników, tj. indukcyjnego klatkowego (IM), bezszczotkowego prądu stałego (BLDC) oraz synchronicznego ze wzbudzeniem od magnesów trwałych (PMSM). W analizie uwzględniono metody sterowania prędkością kątową silników: skalarną ( v/f =const, silnik IM) polowo-zorientowaną (FOC, silniki IM i PMSM) oraz układ z regulatorem PI (silnik BLDC). Celem analizy było porównanie wymienionych silników i metod sterowania pod kątem ich zastosowania do napędu hydraulicznej stacji zasilającej z pompą o stałej wydajności. Badania laboratoryjne przeprowadzono dla napędów z silnikami o mocy ok. 2,5 kW.

The problems of inverter-fed drive control of hydraulic pump in volumetric control system with use typical motors, i.e.: cage induction (IM), brushless dc (BLDC) and synchronous permanent magnet (PMSM) have been analysed. Angular velocity in closed-loop systems for each one were analysed, including the following methods: the scalar one (v/f=const, IM motor), the field-oriented control (IM and PMSM) and control system with PI controller (BLDC). The aim of the analysis was to compare the motors and control methods in terms of their effective application to the hydraulic drive of the power station with a fixed-capacity pump. The tests were carried out for the drives with motors of rated power 2,5 kW.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W pracy dokonano przeglądu struktur regulatorów PID2DOF, przedstawiono wyniki symulacyjnego procesu optymalizacji nastaw tych regulatorów dla modelu napędu bezpośredniego z silnikiem PMSM z uwzględnieniem tętnień momentu. Przeprowadzono dwie serie optymalizacji nastaw analizowanych struktur za pomocą algorytmu genetycznego: pierwszą pod kątem tłumienia nierównomierności prędkości napędu bezpośredniego wywołanych tętnieniami momentu drugą – referencyjną – pod kątem minimalizacji kwadratu uchybu z pominięciem modelu tętnień.

This paper reviews structures of the PID2DOF controllers and presents results of a simulation process of optimizing the settings of these controllers for a PMSM direct drive model including torque ripple. Two series of optimization of the settings of these structures with the use of genetic algorithm were executed: first one in terms of minimization of speed unevenness caused by torque ripples, second – referential – in terms of ISE minimization.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W artykule przedstawiono eksperymentalną weryfikację metody polowo-zorientowanego sterowania silnikiem indukcyjnym w układzie odpornym na uszkodzenia czujników prądów fazowych. Przedstawiono algorytm estymacji prądów fazowych w postaci dyskretnej oraz jego jakość działania. Skuteczność metody potwierdzono eksperymentalną analizą pracy układu napędowego poprzedzoną badaniami symulacyjnymi.

This article presents the experimental verification of the field-oriented control method of an induction motor in current sensors fault tolerant control system. The algorithm for estimating phase currents in a discrete form and its quality of operation is demonstrated. The effectiveness of the method was confirmed by experimental analysis of the operation of the induction motor drive system preceded by simulation tests.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

Artykuł przedstawia modularny system napędowy przeznaczony dla silników bezszczotkowych z przykładowo zaimplementowanym sterowaniem polowo zorientowanym i komunikacją USB z komputerem PC. Projekt interfejsu graficznego opartego na darmowym środowisku Scilab Xcos służy do testowania sterowania silnikami i może być alternatywą dla tworzenia własnego oprogramowania interfejsu graficznego, który zwykle jest dostarczany z rozwiązaniami komercyjnymi. Oprogramowanie było testowane zarówno w środowisku Windows, jak i Linux. Badania dotyczyły regularności odmierzania czasu oraz opóźnień komunikacyjnych, a także ogólnej funkcjonalności interfejsu do konfiguracji układu sterowania i możliwości wizualizacji przebiegów zmiennych. Pokazano możliwość strojenia regulatorów oraz podglądu pracy układu w różnych trybach funkcjonalności typowe dla sterowników komercyjnych.

This paper presents modular drive system for brushless motors with Field Oriented Control algorithm and USB communication implemented. Graphical user interface based on Open Source Scilab Xcos was used for configuration and testing purposes, and could be an alternative for custom software usually provided with commercial controllers. Developed software was tested on both Windows and Linux operating systems. We have verified time base and delays for various configurations, as well as general functionality of user interface. Configuration of the controllers and data visualization is very intuitive and fully resembles options available in commercial products.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W ostatnich latach coraz bardziej popularne stają się magnesy neodymowe (Nd) o dużej gęstości energii w aplikacjach przemysłowych. Ich zastosowanie jest niestety ograniczone i wynika z kosztów materiałów i ich zależnością od temperatury. W ostatnich dwóch dekadach przeprowadzono wiele badań związanych z zastosowaniem magnesów w maszynach elektrycznych. Prowadzono między innymi badania mające na celu zoptymalizowania maszyny synchronicznej z magnesami trwałymi (PMSM). Artykuł przedstawia opis pracy generatora z magnesami trwałymi (PMSG) sterowanego metodą wektorową DFOC podczas stanów awaryjnych (zwarć międzyfazowych), które mogą powodować rozmagnesowanie. Dzięki metodzie ko-symulacji (współsymulacji), możliwe było wykorzystanie modelu generatora opisanego za pomocą metody elementów skończonych (wykonano go w środowisku Maxwell (FEA)) oraz oprogramowania symulacyjnego umożliwiającego zamodelowanie elementów energoelektronicznych i układów sterowania (Simplorer i Simulink). Model generatora został także zweryfikowany na stanowisku laboratoryjnym z kartą DS1103.

Advancements in material science have made popular the high energy density neodymium (Nd) magnets. Their pervasive application is limited by the cost of the materials and its temperature dependence. For electrical machines much research has been done in the last 2 decades to optimize the Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM). This work presents the operation of a novel PMSG under the Direct Field Oriented Control (DFOC) during short-circuit faults, which may cause demagnetization. Through the co-simulation method between Finite Element Analysis (FEA) (in Maxwell software), a simulation program with integrated circuit emphasis Simplorer and a software extensively used in automatic control with model based design, Simulink. Analyzed system was tested also in the experimental set-up with DS1103 card.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W pracy wykorzystano sztuczną sieć neuronową uczoną za pomocą Uczenia ze Wzmocnieniem do sterowania obiektem o złożonej strukturze mechanicznej, zmieniającym swoje parametry w zależności od położenia kątowego wału. Przedstawiono krytyka będącego funkcją błędu regulacji oraz wydatku energetycznego który zapewnia stabilność układu w długim horyzoncie czasu pracy bez potrzeby wyłączania algorytmu adaptacji.

In this work an artificial neural network was used, which was learned using the Reinforcement Learning algorithm to control an object with a complex mechanical structure and changeable parameters which depend on the angular position of the shaft. Critic is presented as a function of control error and energy expenditure which ensures stability of the system in a long time horizon of work without the need to disable the adaptation algorithm.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W artykule przeprowadzono badania efektywności metod strojenia regulatora bazującego na sprzężeniu od wektora stanu zastosowanego do pozycjonowania serwonapędu z silnikiem PMSM. Algorytm optymalizacyjny sztucznej kolonii pszczół został zastosowany do wyznaczenia wzmocnień regulatora. Trzy najczęściej stosowane metody strojenia regulatora zostały zastosowane w procedurze autostrojenia i zbadane pod kątem jakości pozycjonowania, kompensacji zakłócenia oraz odporności na zmiany parametrów obiektu. Badania symulacyjne zostały uzupełnione wynikami eksperymentów wykonanych na stanowisku laboratoryjnym z nowoczesnym serwonapędem PMSM.

In this paper the efficiency of state feedback controller’s tuning methods applied to position control of PMSM servo-drive is investigated. An artificial bee colony optimization algorithm is applied to obtain controller’s coefficients. Three of the most commonly applied tuning methods are used in auto-tuning procedure and investigated in terms of positioning performance, disturbance compensation and robustness against plant’s parameter changes. Simulation analysis is supported by experimental tests conducted on laboratory stand with modern PMSM servo-drive.

W artykule przestawiono założenia, badania symulacyjne i eksperymentalne systemu diagnozowania uszkodzenia w czasie rzeczywistym na przykładzie układu napędowego z silnikiem indukcyjnym i uszkodzeniem wirnika. Uszkodzenia o znanych modelach matematycznych umożliwiają wyznaczenie charakterystycznych częstotliwości harmonicznych, co pozwala na efektywne diagnozowane z wykorzystaniem układu mikroprocesorowego. Uwzględniając obciążenie procesora obliczeniami zmiennych stanu, sterujących i estymacją zmiennych stanu w układzie sterowania, zaproponowano bezpośrednie wyznaczanie amplitud harmonicznych o częstotliwościach związanych z wybranymi uszkodzeniami. Możliwość zastosowania proponowanej metodyki wymaga zbadania uchybów estymacji zmiennych w układzie regulacji, które wpływają na dokładność wyznaczenia częstotliwości harmonicznych w procesach detekcji, izolacji i identyfikacji uszkodzenia. W artykule przedstawiono porównanie wyników badań symulacyjnych i eksperymentalnych dla wybranych metod szybkiego wyznaczania transformaty DFT, które nie wymagają wykonywania obliczeń dla pełnego widma harmonicznych w zakresie częstotliwości Nyquista.

This article presents assumptions, realization and experimental verification of real-time electric drive diagnosis using as an example induction motor drive with broken rotor fault. IM drive diagnosis using microcontroller is applied for faults with known mathematical model description. Assuming utilization of the control system impulse time for calculations and estimation of state and control system variables in the control system direct fault related harmonics amplitudes calculation approach is proposed for diagnosis. Possibility of the proposed diagnosis method depends on the state variable estimation errors influencing accuracy of the fault harmonic frequency determination, which amplitude is investigated for fault detection, isolation and identification. Comparison of experimental results for selected direct DFT calculation methods are presented providing efficient diagnosis without calculations of the full harmonic spectra in the Nyquist frequency range.

Oceniono przydatność sieci neuronowych typu ELM (extreme learning machine) do aproksymacji rozkładu strumienia silnika z magnesami trwałymi. Zaproponowano dwie modyfikacje sieci wykorzystujące informację a priori o modelowanej zależności. Pokazano, że pozwalają one na uzyskanie dokładniejszego modelu i zapewniają większą odporność na zaszumienie danych uczących.

The effectiveness of ELM (extreme learning machine) neural networks for approximation of permanent magnet motor flux distribution was evaluated. Two network modifications using a 'priori information about the modelled relationship were proposed. It has been shown that they allow to obtain a more accurate model and provide greater robustness against learning data noise.

W artykule zaproponowano nowy sposób odtwarzania prędkości kątowej wirnika maszyny indukcyjnej klatkowej przeznaczony dla struktur obserwatorów prędkości opartych na metodzie adaptacyjnej. W proponowanym rozwiązaniu wartość prędkości kątowej wirnika nie jest określana za pomocą klasycznego prawa adaptacji z wykorzystaniem integratora, tylko za pomocą zależności algebraicznej. Rozważania teoretyczne potwierdzono za pomocą badań symulacyjnych jak i eksperymentalnych.

The article proposes a new method of reproducing the angular velocity of the rotor of a cage induction machine designed for speed observers based on the adaptive method. In the proposed solution, the value of the angular velocity of the rotor is not determined by the classical law of adaptation using the integrator only by means of an algebraic relationship. Theoretical considerations were confirmed by simulation and experimental tests.

Artykuł dotyczy wyznaczania strat tarcia o powietrze w wysokoobrotowym bezszczotkowym silniku prądu stałego (PM BLDC) z wirnikiem zewnętrznym. W silniku o takiej konstrukcji, straty tarcia o powietrze są znacznie większe niż w silniku pracującym w typowym zakresie prędkości obrotowej. W artykule zaproponowano własną metodę wyznaczania strat tarcia o powietrze dla silników z wirnikiem zewnętrznym. Rozważania teoretyczne poparto badaniami laboratoryjnymi na prototypowym wysokoobrotowym silniku PM BLDC z wirnikiem zewnętrznym.

The article concerns the determination of air friction losses in a high speed brushless DC motor (PM BLDC) with an external rotor. In a motor of such a design, air friction losses are much higher than in a motor operating in a typical speed range. The authors in the paper propose their own method of determining air friction losses for motors with an external rotor. Theoretical considerations have been supported by laboratory tests on a prototype of high-speed PM BLDC motor with an external rotor.

W pracy przedstawiono możliwość zastosowania analizy bispectrum do wykrywania niewyważenia wirnika silnika indukcyjnego. Przedstawiono zjawisko niewyważenia oraz sposoby jego wykrywania za pomocą analizy prądu stojana oraz drgań mechanicznych. Omówiono analizę bispectrum oraz jej podstawowe właściwości. Zaprezentowano metodykę badań oraz omówiono uzyskane wyniki. W pracy porównano wyniki uzyskane z analizy bispectrum oraz szybkiej transformaty Fouriera prądu stojana i drgań mechanicznych.

The paper presents the possibility of using a bispectrum analysis to detect the rotor unbalance of an induction motor. The phenomenon of the unbalance and ways to detect it by analysing stator current and mechanical vibrations are presented. The bispectrum analysis and its basic properties are discussed. The research methodology is presented and the results obtained are discussed. The study compares the results obtained from the bispectrum analysis and the fast Fourier transform of the stator current and mechanical vibrations

Niniejszy artykuł omawia aktywną metodą kompensacji nierównomiernego rozkładu napięć na szeregowo połączonych tranzystorach łącznika energoelektronicznego średniego napięcia, zbudowanego z wykorzystaniem modułów SiC MOSFET o napięciu przebicia 1,7 kV. Dzięki pomiarom napięć oraz odpowiedniemu opóźnieniu sygnałów sterujących można wyrównać napięcia na tranzystorach nie zwiększając czasów przełączania i energii wytracanych w tranzystorach. Artykuł ilustruje wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych opracowanego łącznika przy napięciu 1,5 kV i prądzie 150 A.

These paper presents active voltage balancing method of series connected transistors in medium voltage power switch, built of 1,7 kV SiC MOSFET modules. By measuring appropriate voltages in the power circuit and delaying the gate signals, it is possible to provide equal voltage sharing between transistors, without increasing the switching times and losses. The article illustrates the results of simulation study and laboratory experiments of developed power switch at 1,5 kV and 150 A

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W artykule przedstawiono koncepcję, wybrane właściwości i metodę projektowania układów bezprzewodowego przesyłu energii (WPT - wireless power transfer) elektrycznej z prawie niezmiennym napięciem wyjściowym przy zmiennym obciążeniu. Zaproponowane rozwiązanie nie posiada sprzężeń zwrotnych oraz jednocześnie pozwala na dostosowanie stosunku między napięciem wyjściowym a napięciem wejściowym pomimo zastosowania identycznych cewek sprzężonych magnetycznie. Zamieszczono podstawy teoretyczne i eksperymentalną weryfikację.

A concept, selected properties and a design method of wireless power transfer (WPT) systems with almost constant output voltage at variable load are presented in the paper. The proposed solution has no feedback, and at the same time allows to adjust the ratio of the output voltage to the input voltage despite the use of identical magnetically coupled coils. A theoretical background and an experimental verification are included.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

Stosowanie przekształtników energoelektronicznych w systemach Smart Grid prowadzi do wysokiego poziomu zaburzeń elektromagnetycznych mogących zakłócać komunikację między elementami systemu. W artykule zbadano wpływ zaburzeń elektromagnetycznych generowanych przez przekształtniki energoelektroniczne na komunikację PLC. Przedstawione badania eksperymentalne wykonano dla deterministycznych i losowych technik modulacji stosowanych w przekształtnikach i różnych wariantów pracy układów komunikacyjnych.

The increase in the use of power converters in a smart grid system causes the presence of high-level of conducted electromagnetic interference. Consequently, this leads to a miscommunication problem between the smart grid elements. This paper focuses on the influence of two power converter modulation techniques: deterministic and random modulation, on the performance of the Power Line Communication (PLC) signal. The paper presented a practical implementation of the system and discussed the results for different operating scenarios.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

Artykuł przedstawia metodę sterowania trójfazowym przekształtnikiem AC/DC współpracującym z siecią zasilającą za pomocą filtru LCL. Proponowane sterowanie opiera się o zasady predykcji napięć i prądów w filtrze sieciowym. W celu generowania impulsów sterujących stosuje się modulator SVM, dzięki czemu uzyskuje się stałą częstotliwość łączeń i określone pasmo harmonicznych prądu związane z modulatorem. Proponowana metoda ułatwia filtrowanie generowanego prądu sieciowego, co przekłada się na stosowanie mniejszych i tańszych filtrów.

An article is introducing a control method of the three-phase AC/DC converter, which is intended to cooperate with a power grid through an LCL filter. The proposed control method is based on filter voltage and current prediction. To generate control impulses, a space vector modulation is used. In this way, the constant switching frequency is obtained, and the spectrum of grid current is known. Using this method results in simple filtering of the grid current, so smaller and cheaper grid filters can be used in the real application.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W artykule przedstawiono sterowanie pięciofazową maszyną indukcyjną zasilaną z falownika prądu z wykorzystaniem transformacji do postaci zmiennych multiskalarnych. Zaproponowane sterowanie uwzględnia iniekcję trzeciej harmonicznej prądu w celu zwiększenia gęstości momentu napędowego. Zagadnienia teoretyczne zostały zweryfikowane za pomocą badań eksperymentalnych.

The paper presents nonlinear multiscalar control of the five-phase induction machine supplied by current source inverter. The proposed control system includes the third current harmonic injection in order to increase torque density. Theoretical issues were verified by experimental studies

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W artykule przedstawiono wpływ uwarunkowań rzeczywistych na pracę równoległego filtru aktywnego i zdolność kompensacji prądów harmonicznych. Zbadano wpływ opóźnień czasowych wynikających z implementacji cyfrowej sterowania, wpływ impedancji zwarciowej sieci zasilającej oraz błędów generowania napięcia przekształtnika na jakość kompensacji filtru. Badania symulacyjne przeprowadzono dla trzech układów sterowania: otwartego, zamkniętego i łączącego cechy obydwóch z nich.

The article presents the impact of real determinants on the operation of parallel active filter and the ability of harmonic currents compensation. The article examines the influence of time delays resulting from the implementation of the digital control, the influence of the short- circuit impedance of the power supply network and errors in generating the inverter voltage on the quality of the compensating effectiveness. Simulation tests were carried out for three control strategies: feedforward, feedback and combining features of both of them.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

Opisano technikę projektowania adaptacyjnego, nieliniowego układu sterowania położeniem i prędkością w obecności sztywnych ograniczeń nałożonych na zmienne stanu. Zaprezentowane podejście wykorzystuje nieliniowe przekształcenie zmiennych stanu i techniki nieliniowego, rekurencyjnego sterowania adaptacyjnego. Zastosowana metoda pozwala na nałożenie nieprzekraczalnych ograniczeń na każdą ze zmiennych stanu i na zapewnienie asymptotycznego śledzenia trajektorii wewnątrz ograniczeń. Podane przykłady demonstrują właściwości zaproponowanego sposobu projektowania i przekonują, że może być stosowany w sterowaniu położeniem i prędkością w zautomatyzowanych układach napędowych.

The paper describes a nonlinear controller design technique for a servo drive in the presence of hard state constraints. The presented approach is based on a nonlinear state space transformation and adaptive backstepping. It allows to impose hard constraints on the state variables directly and to achieve asymptotic tracking of any reference trajectory inside the constraints, in spite of unknown plant parameters. Several examples demonstrate the main features of the design procedure and prove that it may be applied in motion control problems in electric drive automation.

Przedstawiono wyniki analizy procesu identyfikacji parametrycznej modelu matematycznego silnika bezszczotkowego prądu stałego z komutatorem elektronicznym (BLDC) w warunkach off-line. Identyfikowane parametry wyznaczano na podstawie pomiarów elektrycznych i mechanicznych wielkości wyjściowych silnika, przy pobudzeniu napięciem stojana. Do identyfikacji nieliniowego oraz liniowego modelu matematycznego silnika zastosowano numeryczną metodę optymalizacji statycznej Box’a (metoda complex). Dokonano także analizy wpływu napięcia zasilania i momentu obciążenia na własności statyczne i dynamiczne silnika. Badania laboratoryjne przeprowadzono w układzie napędowym z silnikiem o mocy 2,5 kW.

The problem of mathematical modelling and parametric identification of brushless dc (BLDC) motors was analysed. Identified parameters were determined on the base of the appropriate measurements of the motor quantities in transient and steady state. The numerical Box’s method of static optimisation has been applied in parametric identification of the motor mathematical models (complex method). The experimental verification was carried out for the laboratory model of the inverter-fed motor drives (2,5 kW).

W artykule przedstawiono własności niekartezjańskiego układu współrzędnych wykorzystanego do sterownia trójfazowym sieciowym przekształtnikiem energoelektronicznym w warunkach występowania składowej przeciwnej napięcia trójprzewodowej sieci elektroenergetycznej. Zastosowanie adaptacyjnej transformacji o parametrach związanych z występującą asymetrią napięcia sieci pozwala na realizację sterowań, w których trójfazowy prąd przyjmuje asymetrię zgodną z asymetria napięcia, jest symetryczny, lub przyjmuje asymetrię przeciwną do asymetrii napięcia. Cele sterowania mogą być wybierane w zależności od tego czy mamy do czynienia z pracą prostownikową lub falownikową, oraz czy przekształtnik pracuje w stanie nasycenia prądowego czy nie. Zastosowanie proponowanych układów współrzędnych pozwala na sterowanie przekształtnikiem energoelektronicznym bez stosowania członów oscylacyjnych używanych często do regulacji prądu, zwłaszcza zawierającego intencjonalnie zadawaną asymetrię w sygnale zadanym.

The paper describes properties of non-Cartesian frame used for control of three phase power electronics converter under negative sequence occurrence in the three phase voltage of power network. The use of adaptive transformation of parameters connected with occurred grid voltage asymmetry allows realization of control giving converter current asymmetry corresponding to the grid voltage asymmetry, symmetrical current, or current asymmetry opposite to the grid voltage asymmetry. The control targets can be selected depending on the operation mode (inverter or rectifier) and depending on current limitation reaching. The use of proposed new coordinates frames allows to control of power electronics converter without resonant terms as parts of current regulators, especially applied for intentionally commanded current asymmetry.

W artykule przedstawiono wyniki badań struktury i analizę doboru parametrów regulatora ślizgowego dla obniżającego napięcie przetwornika DC-DC ze słabo tłumionym wejściowym filtrem LC. W rozdziale teoretycznym zaprezentowano koncepcję regulatora ślizgowego dla dwóch zmiennych ślizgowych, a następnie udowodniono stabilność zaproponowanych rozwiązań. Rozdział opisujący wyniki badań symulacyjnych potwierdził użyteczność wykorzystania teorii sterowania ślizgowego do regulacji przetwornika DC-DC ze słabo tłumionym wejściowym filtrem LC. Pracę zakończono prezentacją oceny jakościowej wyników badań laboratoryjnych

The article presents the results of structure tests and analysis of the selection of parameters of the sliding mode regulator for a buck DC- DC converter with a low damped input LC filter. The theoretical chapter presents the concept of a regulator for two sliding variables, and then proves the stability of the proposed solutions. The chapter describing the results of simulation tests confirmed the usefulness of using sliding mode control theory to stabilize a DC-DC converter with low damped input LC filter. The article ends with the presentation of laboratory tests results

W referacie przedstawiono zagadnienia związane z śledzeniem sygnałów zmiennych przez bezpośredni predykcyjny regulator ze skończonym zbiorem rozwiązań. We wstępie omówiono problem śledzenia sygnałów zadanych oraz metody sterowania predykcyjnego. W kolejnych rozdziałach przedstawiono model napędu oraz opisano zastosowany algorytm predykcyjny. W badaniach symulacyjnych przeanalizowano wpływ wybranych parametrów na dokładność śledzenia zadanych trajektorii, oraz sprawdzono jaki błąd uzyskuje się w klasycznej strukturze kaskadowej. Wybrane wyniki symulacyjne zostały sprawdzone eksperymentalnie.

The paper presents issues related to tracking variable reference signals by a direct predictive controller with a finite set of solutions. The introduction discusses the problem of tracking set signals and methods of predictive control. The next chapters the drive model and describe the predictive algorithm used was presented. In the simulation studies, the impact of selected parameters was analyzed. It was also checked what error is obtained in the classic cascade structure. Selected simulation results have been experimentally checked.

W artykule przedstawiono analizę możliwości zastosowania rozszerzonego filtru Kalmana (EKF) do estymowania zakłóceń okresowych, występujących w napędach z silnikami synchronicznymi o magnesach trwałych (PMSM). Omówiono przyczyny ich powstawania, przedstawiono przyjęte modele matematyczne, a także omówiono proces projektowania estymatora. Rozważania teoretyczne poparto wynikami eksperymentalnymi, wykonanymi na stanowisku laboratoryjnym. Przeprowadzono analizę wyników działania estymatora zakłócenia w dziedzinie czasu oraz częstotliwości.

In this paper an application of extended Kalman filter (EKF) for estimation of periodic disturbance in permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives were investigated. The most types of disturbances present into PMSM drive were discussed and described. The mathematical model of the plant is presented. Detailed information about the design process of the disturbance estimator was introduced. The theoretical analysis was supported by experimental tests on the laboratory stand. Both, time- and frequency-domain analysis of the estimation results were performed.

W artykule przedstawiono wpływ zwarć zwojowych uzwojenia stojana silnika indukcyjnego na pracę napędu bezczujnikowego. Jako strukturę sterowania wybrano układ bezpośredniego sterowania polowo – zorientowanego (DFOC). Do estymacji wektora strumienia wirnika oraz prędkości kątowej zastosowano estymator adaptacyjny MRAS CC. Głównym celem przedstawionych badań jest zademonstrowanie skali zależności układów sterowania wektorowego, w tym bezczujnikowego, od uszkodzenia uzwojenia stojana. Pokazano, że w układach odpornych na uszkodzenia (ang. FTC-Fault Tolerant Control) konieczne jest wykorzystywanie takich estymatorów, które wykorzystują model matematyczny silnika z uszkodzonym uzwojeniem stojana.

In the paper an influence of the intern-turn short circuits of induction motor stator windings to the properties of a sensorless drive was analysed. The tests were performed in direct field oriented control (DFOC) structure. The MRAS CC estimator was used to rotor flux vector and speed calculation. The main goal of the paper was a detailed description of the behaviour of sensorless vector control structure during stator windings faults. It was proved that in a Fault Tolerant Control (FTC) drives it is essential to use rotor flux and speed estimators which are based on mathematical model of motor with faulted stator winding.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W artykule przedstawiono przegląd nieizolowanych przekształtników podwyższających napięcie z dławikami sprzężonymi. Omówiono czternaście układów opisanych w literaturze naukowej. Przedstawione układy zawierają zrealizowane w różny sposób układy odciążające tranzystory z przepięć spowodowanych zmianami prądu w indukcyjności rozproszenia oraz różnią się techniką uzyskiwania wzmocnienia napięcia. Porównano współczynniki transformacji napięcia, maksymalne napięcia na elementach półprzewodnikowych, liczbę elementów potrzebnych do ich budowy oraz wyniki przedstawionych w literaturze naukowej badan laboratoryjnych.

The article presents a review of non-isolated boost converters with coupled inductors. Fourteen converters described in the scientific literature are discussed. The presented converters contain different clamp circuits which reduce voltage spikes on main active switch, and differ in the technique of obtaining voltage gain. The voltage gain, maximum voltages on semiconductors, the number of elements needed for their construction and the results of laboratory tests described in the scientific literature were compared.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

Strategie sterowania przekształtników umożliwiają rozpraszanie widma zaburzeń elektromagnetycznych. Ponadto, możliwe jest kształtowanie widma i ograniczanie zaburzeń w określonych zakresach częstotliwości. Artykuł prezentuje analizę teoretyczną i wyniki symulacji komputerowych wybranych strategii sterowania przekształtników w kontekście kompatybilności elektromagnetycznej.

Converters switch control strategies give the possibility to disperse the spectrum of electromagnetic interferences. Also, it is possible to arrange the spectrum and reduce disturbances in specific frequency ranges. The article presents theoretical analysis and computer simulations of selected switch control strategies in the context of electromagnetic compatibility

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W artykule przedstawiono zasadę działania, badania symulacyjne oraz wyniki badań eksperymentalnych trójpoziomowego przekształtnika podwyższającego napięcie z obwodem quasi-impedancyjnym zbudowanego z wykorzystaniem tranzystorów z azotku galu (GaN) HEMT. Dzięki temu układ pracuje z częstotliwością 250 kHz, co więcej, charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem wzmocnienia – wejściowe napięcie o amplitudzie 50V podnosi do napięcia powyżej 750V.

The paper presents principles of operation, results of simulations and experimental study of three-level DC-DC boost converter with quasi- Z source network based on GaN HEMT transistors. Due to this feature the converter is switching at 250 kHz, moreover, shows very high voltage gain – input voltage of 50V is boosted above 750V.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W artykule zaprezentowano nową metodę diagnostyki zwarć zwojowych stojana silnika indukcyjnego, niewymagającą stosowania złożonej analizy widmowej FFT. Przeanalizowano sygnały prądowe i napięciowe w układzie stacjonarnym, które następnie poddano zmodyfikowanej transformacji Parka, w celu ekstrakcji wskaźników uszkodzenia napędu. Wykonano badania eksperymentalne napędu w różnych warunkach pracy. Omówiono również wpływ zmiennych nastaw regulatorów na badane sygnały w zamkniętej strukturze regulacji.

The paper presents a new detection method of induction motor stator winding shorted turns damage which does not require a complex FFT analysis. The current and voltage signals in a stationary frame are analysed, which are then subjected to a modified Park transformation to isolate the drive damage indicators. Experimental tests have been conducted for various drive working conditions The influence of variable controller parameters on the tested signals in a closed control structure was also discussed.

W artykule zaprezentowano metody ograniczania liczby przełączeń tranzystorów wybranych mostków kaskadowego falownika napięcia z wektorową modulacją szerokości impulsów. Zaproponowane rozwiązanie umożliwi sterowanie temperaturą poszczególnych mostków H przekształtnika, w którym ten sam strumień powietrza wykorzystano do chłodzenia kilku mostków H. Zmiana liczby przełączanych tranzystorów nie wpływa na dokładność formowania napięć wyjściowych oraz nie ogranicza możliwości utrzymania równomiernego rozkładu napięcia na kondensatorach obwodów DC

The paper presents methods for limiting the number of transistor switching in selected H-bridges of a medium voltage CHB inverter with Space Vector Pulse Width Modulation. The proposed solution enables the temperature control of individual H-Bridges, where the same air flow is utilized for several H-bridges cooling. The change in the commutation number does not affect the accuracy of generating the output voltage and does not limit the ability to maintain an even DC-link voltage distribution.

W artykule przedstawiono stanowisko badawcze przeznaczone do badania wieloosiowych układów sterowania z serwonapędami liniowymi. Stanowisko składa się z komputera pełniącego rolę sterownika nadrzędnego, serwosterowników oraz silników liniowych. Sterownik pracuje pod kontrolą systemu Linux z jądrem czasu rzeczywistego. Zaimplementowano również programowy stos EtherCAT do komunikacji z napędami. Przedstawiono budowę układu sterowania oraz strukturę oprogramowania sterownika. Przedstawiono również planowane badania, które będą realizowane na stanowisku dotyczące metod generacji optymalnych trajektorii ruchu, implementacji algorytmów regulacji położenia i prędkości w sterowniku oraz wpływu magistrali EtherCAT na jakość sterowania.

The article presents a laboratory stand designed for researching multi-axis control systems with linear servodrives. The stand consist of a PC-based controller, servocontrollers and linear motors. The controller runs under Linux operating system with a real-time kernel. A software EtherCAT stack for communicating with drives was also implemented. The control system structure and the structure of the controller’s software is presented. Research planned to be carried out on the laboratory stand is also presented. The research will deal with development of optimal trajectory generation methods, implementation of position and velocity loops in the controller and the influence of EtherCAT fieldbus with different communication parameters on control quality.

W artykule przedstawiono prognozę dotyczącą oszacowania zużycia energii elektrycznej przez niskopodłogowy miejski autobus elektryczny wyposażony w napęd z kolejnym prototypem dwu-uzwojeniowego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi (PMSM) budowanego przez INiME KOMEL. Wartości wstępnie oszacowanych parametrów, uzupełniające dane techniczne silnika podawane przez producenta pozwalają na zbudowanie modelu matematycznego trakcyjnego napędu elektrycznego z takim silnikiem. Możliwe jest dzięki temu wcześniejsze przeanalizowanie napędu rozważanego pojazdu pod względem spodziewanej efektywności energetycznej. Rozumie się przez to ilość energii elektrycznej zużywanej lub akumulowanej w baterii pokładowej, w czasie testów drogowych polegających na przejeździe określonych odcinków drogi w sposób zgodny z wymaganiami standardu SORT.

The article presents a forecast regarding the estimation of electricity consumption by a low-floor city electric bus equipped with a drive with the latest prototype of a dual-winding permanent magnet synchronous motor (PMSM) built by INiME KOMEL. The values of the initially estimated parameters, supplementing the technical data of the motor provided by the manufacturer, allow to build a mathematical model of the bus traction drive with such an motor. It is thus possible to analyse in advance the propulsion of the vehicle concerned in terms of the expected energetic effi- ciency. By this is meant the amount of electricity consumed or accumulated in the on-board battery, during road tests involving the passage of specific road sections in a manner consistent with the requirements of the SORT standard.

W artykule został przedstawiony adaptacyjny regulator prędkości ze sprzężeniem od wektora zmiennych stanu zastosowany do sterowania silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi. Zastosowany mechanizm adaptacji bazuje na modelu referencyjnym. Przedstawiono zużycie zasobów obliczeniowych potrzebnych do implementacji algorytmu adaptacji oraz trudności implementacyjne. Zaproponowany regulator adaptacyjny został przetestowany na stanowisku badawczym ze zmiennym momentem bezwładności.

In this paper the adaptive state feedback speed controller for permanent magnet synchronous motor is proposed. The model-reference adaptive system is applied while the Widrow-Hoff rule is used as adjustment mechanism of controller’s coefficients. The discussion about computational resources consumption of the proposed adaptation algorithm and implementation issues is included. The proposed approach is utilized in experimental tests on Modern SiC based drive with non-constant moment of inertia.

Artykuł ten przedstawia analizę oraz wyniki symulacyjne trójfazowego przekształtnika matrycowego z dwukierunkowymi łącznikami GaN HEMT ze sterowaniem predykcyjnym prądów sieciowych oraz prądów wyjściowych przekształtnika. Kształtowanie prądów sieciowych odbywa się na podstawie obliczeń chwilowej mocy biernej sieci. Analizowany przekształtnik pracuje z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym, a od strony sieci zastosowano filtr typu LC z rezystorem tłumiącym.

This paper presents an analysis and simulation studies of three-phase matrix converter with GaN HEMT bidirectional switches with predictive control of grid currents and converter output currents. Shaping of grid currents is based on calculations of instantaneous grid reactive power. The analyzed converter works with the resistance-inductive load, and from grid side the LC filter with damping resistor have been used.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

Tematyka referatu dotyczy estymacji parametrów schematu zastępczego silnika indukcyjnego klatkowego. Do tego celu zaproponowano zastosowanie nowego estymatora typu PQ-MRAS, czyli układu adaptacyjnego z modelem odniesienia, który bazuje na dwóch podstawowych wielkościach: mocy czynnej (P) oraz mocy biernej (Q) silnika. Ważną cechą proponowanego układu jest jego zdolność do jednoczesnej estymacji rezystancji stojana oraz rezystancji wirnika. W referacie szczegółowo omówiono strukturę estymatora a także jego model matematyczny. Przedstawiono również wybrane wyniki badań symulacyjnych dla różnych przypadków testowych. Analizę estymatora przeprowadzono w układzie sterowania DFOC.

The paper deals with estimation of a squirrel-cage induction motor parameters. For this purpose a novel PQ-MRAS (Model Reference Adaptive System) type estimator was proposed which is based on two basic quantities such as active power (P) and reactive power (Q) of the machine. Proposed estimator enables simultaneous calculation of stator and rotor resistances of the motor. In the paper a detailed description on the estimator was provided, including whole structure and mathematical model. Results of simulations performed for various test cases are presented as well. Estimator was analyzed in a DFOC structure.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

W przemysłowych układach napędowych największą grupę maszyn stanowią silniki indukcyjne. Podczas normalnej pracy maszyny te narażone są na różnego rodzaju uszkodzenia, skutkujące wysokimi stratami ekonomicznymi. Uszkodzenia obwodów elektrycznych stanowią około połowy wszystkich występujących uszkodzeń silników indukcyjnych. Dlatego wczesna detekcja uszkodzeń maszyn staje się priorytetem w nowoczesnych układach napędowych. W artykule przedstawiono zastosowanie sieci neuronowych o głębokim uczeniu do detekcji uszkodzeń obwodów elektrycznych (zwarć zwojowych oraz pęknięć prętów klatki wirnika)silnika indukcyjnego klatkowego z wykorzystaniem sygnału strumienia poosiowego.

In industrial drive systems, the widest group of machines are induction motors. During normal operation, these machines are exposed to various types of damages, resulting in high economic losses. Electrical circuits damages are more than half of all damages appearing in induction motors. In connection with the above, the task of early detection of machine defects becomes a priority in modern drive systems. The article presents the possibility of using deep neural networks to detect stator and rotor damages. The possibility of detecting shorted turns and the broken rotor bars with the use of axial flux signal is presented.

(Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

Artykuł prezentuje metody wyznaczenia pojemności pasożytniczej w układzie zawierającym tranzystory MOSFET oraz dławik lub transformator. Metody zostały opisane, przeprowadzono symulację komputerową oraz zaprezentowano wyniki doświadczeń laboratoryjnych w celu potwierdzenia ich słuszności.

The article presents methods for determining parasitic capacitance in a power electronics system containing MOSFET transistors and transformer or choke inductance. The methods were described in details and computer simulations were carried out. The results of laboratory experiments were presented to confirm their validity.

W artykule pokazano sposób budowy oraz metody syntezy i regulacji sinusoidalnego napięcia wyjściowego niekonwencjonalnych falowników napięcia, cechujących się bardzo małą częstotliwością przełączania. Falowniki są budowane z typowych modułów połączonych równoległe za pomocą dławików sprzężonych. Przedstawiono wyniki wybranych badań symulacyjnych i eksperymentalnych, oraz omówiono najważniejsze obszary potencjalnych zastosowań.

The article discusses the methods of designing and synthesizing and regulating the sinusoidal output voltage of unconventional voltage inverters, characterized by a relatively low switching frequency. These inverters are built with typical modules connected in parallel by means of coupled reactors. The results of simulation and experimental investigation are presented, and the most important areas of potential applications are discussed.

Przekształtniki oparte na węgliku krzemu mogą być analizowane jako źródła napięcia lub prądu niezależnie od topologii przy odpowiednich parametrach filtru wyjściowego. Szczególnie interesujące są falowniki napięcia działające w trybie prądu trójkątnego. W referacie przedstawiono sterowanie trójfazowym falownikiem napięcia posiadającym właściwości źródła prądu. Pokazano, jak dobrać parametry filtru wyjściowego falownika. Oceniono sprawność systemów z falownikami działającymi w trybie prądu trójkątnego.

Converters based on silicon carbide can be analysed as voltage or current sources, regardless of topology with appropriate parameters of the output filter. Voltage inverters operating in triangular mode are particularly interesting. The paper presents control of a three-phase voltage inverter having the properties of a current source. It was shown how to choose the parameters of the inverter output filter. The efficiency of systems with inverters operating in triangular current mode was assessed.

W pracy przedstawiono opracowany w Katedrze Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Politechniki Łódzkiej system odprowadzania ciepła z wykorzystaniem mikrokanałowych struktur chłodzących charakteryzujących się wysoką efektywnością przekraczającą 600 W/cm². Rozwiązanie to może być z powodzeniem zastosowane do chłodzenia systemów energoelektronicznych, co zostało potwierdzone przykładami takich rozwiązań opracowanych i przebadanych w Katedrze.

Paper presents a cooling system based on microchannels developed in the Department of Semiconductor and Optoelectronic Devices at Lodz University of Technology. The solution is characterized by high efficiency exceeding 600 W/cm². It can be successfully used for power electronic system cooling, what has been proved by sample solutions that has been developed and tested.

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów sprawności czterech falowników o mocy wyjściowej do 450W, dwóch zbudowanych na tranzystorach SiC a dwóch na GaN. Tranzystory mają klasę napięciową (650 – 900)V, prądową (20-30)A, obudowy przewlekane (TO-220, TO-247) i SMD (np. D2PAK-7). Badania wykazały, że tranzystory GaN pozwalają na uzyskanie sprawności całkowitej (89-92)% natomiast tranzystory SiC sprawności (70-80)%. Uzyskane sprawności falowników z tranzystorami GaN są wyższe niż podobnych falowników z najlepszymi Si RF MOSFET.

Efficiency measurement results of the four inverters with output power up to 450W, built with SiC (2x) and GaN (2x) transistors are presented in the paper. Used transistors were in (650-900)V voltage class, (20-30)A current class, (TO-220, TO-247) THT cases and (e.g. D2PAK-7) SMD cases. The research has shown that GaN and SiC transistors allow to obtain total efficiency of (89-92)% and (70-80)% respectively. The obtained efficiency results of the inverters with GaN transistors are higher than similar inverters with the best Si RF MOSFETs.

W artykule przedstawiono wybrane aspekty projektowania oraz badania modelu laboratoryjnego wysokosprawnej dwukierunkowej ładowarki przeznaczonej do ładowania pojazdów elektrycznych. Opisano dwustopniową topologię układu przekształcania energii z wykorzystaniem tranzystorów polowych SiC MOSFET.

The paper presents selected aspects of designing and testing a laboratory model of high efficiency bidirectional charger designed for charging electric vehicles. It describes a two-stage topology of the energy conversion system using SiC field effect transistors.

W referacie przedstawiono wielopoziomowy izolowany kaskadowy przekształtnik DC-AC z tranzystorami SiC MOSFET 1,2kV, przeznaczony do napędów elektrycznych zespołów trakcyjnych (EZT). Zaproponowana konstrukcja przekształtnika, przeznaczonego do pracy przy zasilaniu z sieci trakcyjnej 3kV DC, spełnia założenia energoelektronicznego transformatora trakcyjnego (z ang. Power Electronic Traction Transformer). Budowa modułowa z niskonapięciowych modułów zapewnia relatywnie niskie koszty utrzymania i przeglądów. Do konstrukcji przetwornic DC-DC typu Dual Active Bridge (DAB), stanowiących rdzeń proponowanego przekształtnika, opracowano własne transformatory o częstotliwości pracy 30kHz. Charakteryzują się one ściśle określoną indukcyjnością rozproszenia – dzięki czemu nie wymagają dodatkowych dławików szeregowych. Zastosowanie częstotliwości przełączeń 30kHz, zapewnia bezgłośną pracę tranzystorów SiC.

The paper presents a multi-level converter with SiC transistors designed for electric drives of electric multiple units (EMU). The proposed converter intended for supply from the 3kV DC overhead contact line meets the assumptions of the Power Electronic Traction Transformer (PETT). The modular design of the device ensures a reduction in the total cost of maintenance and inspection. For the construction of Dual Active Bridge (DAB) DC-DC converters, which are the core of the proposed converter, 30kHz transformers of powers of several dozen kW have been developed with precisely defined series leakage inductance enabling energy transfer and preferably reduced parasitic capacitance between windings. The use of ultra-fast and high-performance SiC transistors ensures noiseless operation of the device and significantly reduces energy consumption.

W artykule zaprezentowano rozwiązanie zasilacza sieciowego z przestrajalnym filtrem indukcyjnym, który odznacza się dodatkowo możliwością aktywnej kompensacji mocy biernej i mocy odkształcenia, generowanej przez inne odbiorniki dołączone do tego samego węzła sieci elektroenergetycznej. Użyty w układzie pasywny filtr, w postaci cewki o zmiennej indukcyjności, pozwala na uzyskanie dużej dynamiki zmian prądu wejściowego zasilacza, co znacząco poprawia jakość procesu kompensacji. W artykule zaprezentowano zasadę działania zasilacza oraz struktury i modele jego układów sterowania i silnoprądowego. Przedstawiono również wybrane wyniki badań modelu symulacyjnego układu w różnych warunkach jego pracy.

The article presents the solution of the power supply with a tuneable inductive filter. The power supply is characterized additionally by the possibility of compensation of both reactive power and deformation power, generated by other loads connected to the same power grid node. The passive filter with tuned inductance is used in the system for obtaining a high dynamics of the input current of the power supply. This one significantly improves the quality of compensation process. The article presents the principles of the system operation as well as the structure of the control circuits and the power stage of the system. Selected results of the tests of the system simulation model, for various operating conditions, are presented too.

W pracy przedstawiono energoelektroniczne programowalne źródło napięcia. Podstawową jego częścią jest przekształtnik energoelektroniczny z modulatorem sigma-delta w układzie sterowania. W modulatorze zastosowano komparator z dynamiczną pętlą histerezy. Podstawowym założeniem koncepcji programowalnego źródła napięcia jest uzyskanie precyzyjnego odwzorowania jego napięcia wyjściowego w sygnale odniesienia. Ponadto, struktura głównej części układu sterowania przekształtnikiem jest stosunkowo prosta – np. w modulatorze nie są stosowane żadne „czysto” cyfrowe komponenty. W stopniu wyjściowym (mocy) układu zastosowano moduły GaN nowej generacji. Praca przedstawia podstawy działania źródła napięcia, wybrane wyniki jego badań symulacyjnych, a także wyniki testów laboratoryjnych stopnia mocy.

In the work the broad-band power electronics programmable voltage source is presented. Its basic part is power electronics inverter with a sigma-delta modulator in the control section. The modulator uses a comparator with dynamic hysteresis loop. The basic premise of the programmable voltage source conception is obtainment of precise mapping of its output voltage in the reference signal. Besides, a structure of the main part of the inverter control circuit is relatively simple – no “purely” digital components are used in the modulator. In the output (power) stage of the voltage source the new generation of GaN modules are implemented. This work presents the voltage source’s basics of operation, selected results of its simulation model studies, and results of laboratory tests of the power stage.

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych układu bezstykowego przekazu energii elektrycznej (UBPEE) ze sprzężeniem magnetycznym. Wyniki charakteryzują parametry systemu w punkcie pracy, w którym następuje kompensacja reaktancji rozproszenia układu sprzężonych uzwojeń w szeregowych obwodach rezonansowych, co może być wykorzystane w koncepcji przekształtnika pracującego przy stałym napięciu wejściowym. W pracy przedstawiono koncepcję i parametry UBPEE, problematykę związaną z doborem elementów, a także wyniki eksperymentalne w postaci przebiegów oraz pomiarów sprawności i wzmocnienia napięciowego w funkcji mocy układu i częstotliwości pracy. Wyniki uzyskano przy odległości pomiędzy sprzężonymi uzwojeniami dochodzącej do 200 mm, co może znaleźć zastosowanie przy ładowaniu pojazdów elektrycznych.

This paper presents the results of experimental investigations of a 1 kW contactless electrical energy transfer system (CEETS) with magnetic coupling. The results concern the system parameters at the operating point at which a compensation of the leakage inductances of the coupled windings in the series resonant circuits takes place, which can be used in a concept of a converter operating at a constant input voltage. The paper contains a concept and parameters of CEETS, issues of the selection of its components, as well as experimental results both in the form of time waveforms and measured values of efficiency and voltage gain in function of power and switching frequency. The results have been obtained at a distance between the coupled windings up to 200 mm, which can be utilized in charging of electric vehicles.

Instalacje fotowoltaiczne coraz bardziej wpisują się w krajobraz Polski. Biorąc pod uwagę geograficzne uwarunkowania naszego kraju, jak również mając na uwadze niekorzystny wpływ zjawiska zacieniania na pracę systemu fotowoltaicznego należy zastanowić się, czy klasyczna struktura elektrowni solarnej jest tutaj najlepszym rozwiązaniem. W niniejszej pracy zaprezentowana została koncepcja elektrowni fotowoltaicznej o tzw. strukturze rozproszonej, polegającej na podziale panelu fotowoltaicznego na mniejsze części. Szczególna uwaga poświęcona została podstawowemu elementowi każdej elektrowni tego typu, czyli ogniwu fotowoltaicznemu, od którego w głównej mierze zależą parametry robocze całego systemu. W rozdziale opisującym dobór parametrów i struktury modułu fotowoltaicznego oraz wyniki jego badań laboratoryjnych pokazano, jak dużą stratę mocy generowanej przez moduł powoduje zacienienie o niewielkich wymiarach – stanowiące tutaj mniej niż 1% powierzchni całego modułu Wykazano również, że poza powierzchnią zacienienia, istotny wpływ na wartość straty mocy ma również położenie miejsca zacienienia.

Photovoltaic installations have blend in the Polish landscape. Taking into account the geography of our country, as well as bearing in mind the negative impact of shading on the operation of photovoltaic systems, it should be considered whether the classic structure of a solar plant is the best solution. In this paper, the concept of power plant based on system of distributed photovoltaic panels is presented. Particular attention is paid to the photovoltaic cell, being a basic element of each power plant of this type, on which the operation parameters of the entire system depend. The chapter describing the selection of solar module parameters and its structure, as well as the results of laboratory tests, shows how much power loss, generated by the module, is caused by shading of a small area (less than 1% of the surface of entire module). It is also shown that, apart from the shaded surface, the location of the shaded space has a significant influence on the value of the power loss.

Niniejsza praca dotyczy analizy procesów łączeniowych w gałęzi z szybkimi tranzystorami MOSFET. Opisano podstawowe zjawiska towarzyszące szybkim procesom łączeniowym oraz zdefiniowano źródła drgań wartości chwilowych prądu i napięcia na łącznikach. Przybliżono znane z literatury sposoby ograniczania przepięć i tłumienia pasożytniczych drgań obwodu komutacyjnego. Podstawowym celem prowadzonych badań była analiza wpływu obwodów odciążających na łączeniowe straty energii, które są szczególnie istotne w przekształtnikach wysokiej częstotliwości.

This work is devoted to influence of snubber circuits to the fast MOSFET switching. Basic phenomena associated with fast switching were described and sources of transistor current and voltage ringing were defined. The most popular methods of limiting overvoltage and suppressing of parasitic ringing of the MOSFET circuit were presented. The main purpose of the research was the impact of snubber circuits on MOSFET switching energy losses analysis, which are very important in high frequency converters.

W artykule zaproponowano zastosowanie sieci o głębokim uczeniu do diagnostyki zwarć zwojowych uzwojenia stojana silnika indukcyjnego pracującego w zamkniętej pętli sterowania polowo-zorientowanego DFOC. Zastosowano konwolucyjną sieć neuronową trenowaną metodą stochastycznego spadku gradientu ze współczynnikiem pędu. Zastosowanie takiej sieci pozwoliło na znaczne przyspieszenie procesu diagnostyki w porównaniu do tradycyjnych metod bazujących na szybkiej transformacie Fouriera FFT i brak konieczności stacjonarności przebiegów.

In this paper deep neural networks are proposed to diagnose the inter-turn short-circuits of induction motor stator windings operating under the Direct Field Oriented Control method. A convolutional neural network, trained with a Stochastic Gradient Descent with Momentum method is used. Usage of this kind of network allows to significantly accelerate the diagnostic process comparing to the traditional methods based on the Fast Fourier Transform and no need to ensure the stationary operating conditions

W artykule przedstawiono moduł komunikacyjny magistrali EtherCAT przeznaczony dla napędów elektrycznych. Omówiono standard komunikacji EtherCAT wraz z opisem działania urządzenia podrzędnego wykorzysującego profil komunikacyjny CiA402. Omówiono budowę i działanie modułu komunikacyjnego. Przedstawiono opis stanowiska badawczego oraz badania weryfikujące poprawność działania opracowanego modułu.

The article presents an EtherCAT fieldbus communication module dedicated for electrical drives. The EtherCAT communications standard was described including the description of a slave device with CiA402 communications profile. The module structure and functional principle were described. The experimental setup was presented along with experiments that verify the correct operation of the developed module

Filtr LCL ze względu na wysoką wartość tłumienia harmonicznych związanych z częstotliwością łączeń jest najczęściej wybierany do sprzęgania przekształtnika AC/DC z siecią elektroenergetyczną. Jednak zalety wynikające z użycia filtra LCL w dużej mierze zależą od wybranej metody sterowania. Badania związane z rozwojem algorytmów predykcyjnych są głownie skupione na poprawie właściwości w stanie statycznym oraz wzroście odporności na niedopasowanie parametrów modelu. W niniejszej pracy przedstawiono rozwinięcie sterowania predykcyjnego przekształtnika AC/DC z filtrem LCL, które pozwala na obniżenie wartości THD prądu sieci przy odkształconym napięciu zasilającym. W tym celu zaproponowana modyfikacja wykorzystuje dodatkowe sprzężenie zwrotne od prądu sieci. Wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych potwierdzają poprawne działanie oraz wysoką jakość odtwarzanego prądu sieci.

The advantages of using a LCL filter connecting the grid with converter heavily depends on control method. Researchers in field of a predictive control are mainly focused on improved the response dynamics, stability and accuracy of reference current tracking. This work introduces a new predictive control scheme of power converter with an LCL filter with improved operation under grid distortions. The proposed modification of the control algorithm uses additional feedback form grid current to increase robustness for higher harmonics in grid voltage. The experimental and simulation results have proved good performance and verified the validity of the proposed solution.

The article presents selected problems of controlling a multi-level DC-DC converter constituting the input stage of a drive converter, intended for electric drives of traction units (EZT). Traction drive control should take into account the properties of the 3kV DC catenary sudden voltage changes and power interruptions, including caused by the current collector passing through the section insulators. The proposed system gives the possibility to control the traction motor in a decoupled manner from the regulation of current drawn from the network, and the possibility of eliminating unwanted resonance phenomena in the LCL input filter system

W artykule przedstawiono wpływ parametrów toru zasilania zgrzewarki rezystancyjnej na parametry wyjściowe procesu zgrzewania rezystancyjnego punktowego, to jest w szczególności średnicę uzyskiwanego jądra zgrzeiny. W zależności od rodzaju zgrzewarki struktura toru zasilania elektrod zawiera różne elementy, wpływające pośrednio na proces. Najczęściej są to przewody i szyny doprowadzające prąd oraz różnego rodzaju przekształtniki energoelektroniczne. W artykule wykazano w jaki sposób każdy z tych elementów wpływa na parametry procesu zgrzewania.

The influence of components of the supplying path in resistance welding machine on parameters of welding process, particularly diameter of welding nugget is presented in the paper. Depending on type of welding machine the supplying path includes different types of conductors and wires and power electronic converters. Analysis presented in the paper reports influence of these elements on parameters of welding process.

W artykule przedstawiono koncepcję i realizację sprzętową systemu elektronicznego dla przekształtnika DC-DC o przełączanych kondensatorach i dużym wzmocnieniu napięcia. Przekształtnik zawiera siedem sterowalnych łączników, gdzie cztery z nich są łącznikami, które nie posiadają wspólnego potencjału źródła. W artykule przedstawiono koncepcję nietypowych „bootstrapowych” obwodów bramkowych, gdzie do zasilania wszystkich obwodów sterujących łączników stosuje się jedno napięcie zasilania. Przekształtnik wymaga dedykowanego sposobu impulsowania dla siedmiu tranzystorów. Zastosowany układ cyfrowego sterownika na bazie układu FPGA realizuje funkcje sterujące dla stanu ustalonego oraz startu układu, a także funkcje zabezpieczeń. Zaprezentowany przekształtnik może pracować jako autonomiczna jednostka, która pobiera energię z wejścia mocy. Dlatego w przekształtniku zastosowano układ zasilania obwodów elektronicznych o szerokim zakresie napięcia wejściowego. Parametry przekształtnika, takie jak wzmocnienie napięciowe, zakresy napięcia i mocy są skalowalne dla docelowej aplikacji przy zachowaniu funkcjonalności proponowanych obwodów elektroniki sterującej i zasilającej.

This paper presents the concept and practical implementation of an electronic system for a switched-capacitor DC-DC converter with high voltage gain. The converter consists of seven switches where four of them are high-side type. This paper presents a non-typical bootstrap-based gate-driver system, which makes it possible to run the converter using a single voltage source. The converter requires a special switching pattern to drive seven switches in a steady state as well as during the start-up of the converter, and the regulation of the output voltage. Therefore, an FPGA- based digital control system has been used with various switching algorithms as well as protection functions implemented. The presented converter is an autonomic device which taps the energy from the main input. Therefore, the electronic system of the converter is equipped with a self-supply system with a wide range of the input voltage. The parameters of the converter such as voltage gain, voltages and power ranges can be scalable for prospective applications with the proposed control system.

W artykule przedstawiono rozwiązanie problemu optymalizacji wielokryterialnej poprzez redukcję wymiarów w przestrzeni kryteriów. Rozważono właściwości zbioru Pareto w zadaniu projektowania generatora z magnesami trwałymi. Zaprezentowano i porównano aproksymacje frontu Pareto przy optymalizacji z ograniczeniami przy redukcji z pięciu dwóch kryteriów

This paper addresses the problem of dimensionality reduction while preserving the characteristics of the Pareto set approximation in multiobjective optimization. The real-life engineering design problem for permanent magnet generator is considered. The Pareto front approximations with constraints, ranging from the five objectives to the set of two, are presented and compared.

Bezczujnikowe układy sterowania wykorzystywane są obecnie coraz częściej nie tylko ze względu na ich niższy koszt ale również ze względu na ich inne liczne zalety. W artykule przedstawiono zagadnienia związane z odtwarzaniem sygnałów zmiennych stanu przez obserwator zredukowany z kompensacją nieliniowości. We wstępie omówiono metody wyznaczania prędkości opisując ich wady i zalety. W kolejnych rozdziałach przedstawiono model obserwatora oraz analizę jego właściwości ze szczególnym uwzględnieniem wrażliwości na niedokładną identyfikację parametrów silnika. W badaniach symulacyjnych przeanalizowano wpływ wybranych parametrów na dokładność odtwarzania prędkości i momentu. Wybrane wyniki symulacyjne zostały zweryfikowane eksperymentalnie.

The motion sensorless control aims at eliminating the motor position sensor and its corresponding electronic conditioning circuits, cabling and connectors. Besides cost reduction, the motion sensorless drives are more reliable comparing to position sensor-based. In the paper we introduce tracking of state variable signals by a reduced observer with non-linearity compensation. The paper is organized as follows. The introduction focuses on a short evaluation of motion sensorless control. The following chapters present the observer's model and analysis of its properties with particular emphasis on sensitivity to inaccurate identification of motor parameters. Simulation is used to evaluate effects of selected parameters on the accuracy of speed and torque reproduction. Selected simulation results have been experimentally verified.


Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej	Łódź, 22-24 listopada 2023 kosene @ info.p.lodz.pl
Logowanie Logowanie Rejestracja SENE 2023 Strona główna Tematyka Sesje specjalne Komitet naukowy Komitet organizacyjny Recenzenci Referaty plenarne Tutoriale Sponsor strategiczny Informacje Miejsce konferencji Terminy Dla autorów Publikacje Opłata konferencyjna Harmonogram Podział sesji 30 lat SENE Archiwum Artykuły 2022 Artykuły 2019 Artykuły 2017 Artykuły 2015 Artykuły 2013 Artykuły 2011 SENE 2022 SENE 2019 SENE 2017 SENE 2015 SENE 2013 SENE 2011	Lista referatów przyjętych na XIV Konferencję Naukową Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym "SENE 2019" Sesja A1 Regulacja - Zautomatyzowane układy napędowe - sesja konkursowa Przew.: dr hab. Robert Stala Łukasz Zawarczyński, Tadeusz Stefański Analiza porównawcza falownikowych napędów pompy hydraulicznej w układzie sterowania objętościowego Comparative analysis of hydraulic pump inverter drives in a volumetric control system Przedstawiono wyniki analizy falownikowego napędu pompy hydraulicznej w układzie sterowania objętościowego z zastosowaniem typowych silników, tj. indukcyjnego klatkowego (IM), bezszczotkowego prądu stałego (BLDC) oraz synchronicznego ze wzbudzeniem od magnesów trwałych (PMSM). W analizie uwzględniono metody sterowania prędkością kątową silników: skalarną ( v/f =const, silnik IM) polowo-zorientowaną (FOC, silniki IM i PMSM) oraz układ z regulatorem PI (silnik BLDC). Celem analizy było porównanie wymienionych silników i metod sterowania pod kątem ich zastosowania do napędu hydraulicznej stacji zasilającej z pompą o stałej wydajności. Badania laboratoryjne przeprowadzono dla napędów z silnikami o mocy ok. 2,5 kW. The problems of inverter-fed drive control of hydraulic pump in volumetric control system with use typical motors, i.e.: cage induction (IM), brushless dc (BLDC) and synchronous permanent magnet (PMSM) have been analysed. Angular velocity in closed-loop systems for each one were analysed, including the following methods: the scalar one (v/f=const, IM motor), the field-oriented control (IM and PMSM) and control system with PI controller (BLDC). The aim of the analysis was to compare the motors and control methods in terms of their effective application to the hydraulic drive of the power station with a fixed-capacity pump. The tests were carried out for the drives with motors of rated power 2,5 kW. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Tomasz Pajchrowski, Adrian Wójcik Analiza wpływu struktury regulatorów liniowych na poziom nierównomierności prędkości silnika PMSM Analysis of influence of linear regulators' structure on level of speed unevenness of PMSM direct drive W pracy dokonano przeglądu struktur regulatorów PID2DOF, przedstawiono wyniki symulacyjnego procesu optymalizacji nastaw tych regulatorów dla modelu napędu bezpośredniego z silnikiem PMSM z uwzględnieniem tętnień momentu. Przeprowadzono dwie serie optymalizacji nastaw analizowanych struktur za pomocą algorytmu genetycznego: pierwszą pod kątem tłumienia nierównomierności prędkości napędu bezpośredniego wywołanych tętnieniami momentu drugą – referencyjną – pod kątem minimalizacji kwadratu uchybu z pominięciem modelu tętnień. This paper reviews structures of the PID2DOF controllers and presents results of a simulation process of optimizing the settings of these controllers for a PMSM direct drive model including torque ripple. Two series of optimization of the settings of these structures with the use of genetic algorithm were executed: first one in terms of minimization of speed unevenness caused by torque ripples, second – referential – in terms of ISE minimization. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Michał Adamczyk, Teresa Orłowska-Kowalska Eksperymentalna weryfikacja polowo-zorientowanego sterowania indukcyjnym układem napędowym bez pomiaru prądów fazowych Experimental verification of field-oriented control of the induction motor drive system without measuring phase currents W artykule przedstawiono eksperymentalną weryfikację metody polowo-zorientowanego sterowania silnikiem indukcyjnym w układzie odpornym na uszkodzenia czujników prądów fazowych. Przedstawiono algorytm estymacji prądów fazowych w postaci dyskretnej oraz jego jakość działania. Skuteczność metody potwierdzono eksperymentalną analizą pracy układu napędowego poprzedzoną badaniami symulacyjnymi. This article presents the experimental verification of the field-oriented control method of an induction motor in current sensors fault tolerant control system. The algorithm for estimating phase currents in a discrete form and its quality of operation is demonstrated. The effectiveness of the method was confirmed by experimental analysis of the operation of the induction motor drive system preceded by simulation tests. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Damian Wroński, Grzegorz Granosik Modularny system napędowy dla silników bezszczotkowych z interfejsem użytkownika opartym na rozwiązaniach Open Source Modular drive system for brushless motors with user interface based on Open Source solutions Artykuł przedstawia modularny system napędowy przeznaczony dla silników bezszczotkowych z przykładowo zaimplementowanym sterowaniem polowo zorientowanym i komunikacją USB z komputerem PC. Projekt interfejsu graficznego opartego na darmowym środowisku Scilab Xcos służy do testowania sterowania silnikami i może być alternatywą dla tworzenia własnego oprogramowania interfejsu graficznego, który zwykle jest dostarczany z rozwiązaniami komercyjnymi. Oprogramowanie było testowane zarówno w środowisku Windows, jak i Linux. Badania dotyczyły regularności odmierzania czasu oraz opóźnień komunikacyjnych, a także ogólnej funkcjonalności interfejsu do konfiguracji układu sterowania i możliwości wizualizacji przebiegów zmiennych. Pokazano możliwość strojenia regulatorów oraz podglądu pracy układu w różnych trybach funkcjonalności typowe dla sterowników komercyjnych. This paper presents modular drive system for brushless motors with Field Oriented Control algorithm and USB communication implemented. Graphical user interface based on Open Source Scilab Xcos was used for configuration and testing purposes, and could be an alternative for custom software usually provided with commercial controllers. Developed software was tested on both Windows and Linux operating systems. We have verified time base and delays for various configurations, as well as general functionality of user interface. Configuration of the controllers and data visualization is very intuitive and fully resembles options available in commercial products. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Roberto Eduardo Quintal-Palomo Praca generatora PMSG sterowanego metodą wektorową podczas procesu rozmagnesowania wirnika Operation of a PMSG with vector control during the process of rotor demagnetizatio W ostatnich latach coraz bardziej popularne stają się magnesy neodymowe (Nd) o dużej gęstości energii w aplikacjach przemysłowych. Ich zastosowanie jest niestety ograniczone i wynika z kosztów materiałów i ich zależnością od temperatury. W ostatnich dwóch dekadach przeprowadzono wiele badań związanych z zastosowaniem magnesów w maszynach elektrycznych. Prowadzono między innymi badania mające na celu zoptymalizowania maszyny synchronicznej z magnesami trwałymi (PMSM). Artykuł przedstawia opis pracy generatora z magnesami trwałymi (PMSG) sterowanego metodą wektorową DFOC podczas stanów awaryjnych (zwarć międzyfazowych), które mogą powodować rozmagnesowanie. Dzięki metodzie ko-symulacji (współsymulacji), możliwe było wykorzystanie modelu generatora opisanego za pomocą metody elementów skończonych (wykonano go w środowisku Maxwell (FEA)) oraz oprogramowania symulacyjnego umożliwiającego zamodelowanie elementów energoelektronicznych i układów sterowania (Simplorer i Simulink). Model generatora został także zweryfikowany na stanowisku laboratoryjnym z kartą DS1103. Advancements in material science have made popular the high energy density neodymium (Nd) magnets. Their pervasive application is limited by the cost of the materials and its temperature dependence. For electrical machines much research has been done in the last 2 decades to optimize the Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM). This work presents the operation of a novel PMSG under the Direct Field Oriented Control (DFOC) during short-circuit faults, which may cause demagnetization. Through the co-simulation method between Finite Element Analysis (FEA) (in Maxwell software), a simulation program with integrated circuit emphasis Simplorer and a software extensively used in automatic control with model based design, Simulink. Analyzed system was tested also in the experimental set-up with DS1103 card. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Przemysław Siwek, Tomasz Pajchrowski Zastosowanie Uczenia ze Wzmocnieniem do adaptacyjnego sterowania napędem elektrycznym o zmiennych parametrach Application of the Reinforcement Learning method for adaptive electric drive control with variable parameters W pracy wykorzystano sztuczną sieć neuronową uczoną za pomocą Uczenia ze Wzmocnieniem do sterowania obiektem o złożonej strukturze mechanicznej, zmieniającym swoje parametry w zależności od położenia kątowego wału. Przedstawiono krytyka będącego funkcją błędu regulacji oraz wydatku energetycznego który zapewnia stabilność układu w długim horyzoncie czasu pracy bez potrzeby wyłączania algorytmu adaptacji. In this work an artificial neural network was used, which was learned using the Reinforcement Learning algorithm to control an object with a complex mechanical structure and changeable parameters which depend on the angular position of the shaft. Critic is presented as a function of control error and energy expenditure which ensures stability of the system in a long time horizon of work without the need to disable the adaptation algorithm. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Sesja B1 Sterowanie w układach napędowych 1 Przew.: dr hab. Stefan Brock Tomasz Tarczewski, Łukasz Niewiara, Lech Grzesiak Autostrojenie bazującego na sprzężeniu od wektora stanu regulatora położenia dla serwonapędu PMSM – analiza efektywności Auto-tuning of state feedback position controller for PMSM servo-drive – the efficiency analysis W artykule przeprowadzono badania efektywności metod strojenia regulatora bazującego na sprzężeniu od wektora stanu zastosowanego do pozycjonowania serwonapędu z silnikiem PMSM. Algorytm optymalizacyjny sztucznej kolonii pszczół został zastosowany do wyznaczenia wzmocnień regulatora. Trzy najczęściej stosowane metody strojenia regulatora zostały zastosowane w procedurze autostrojenia i zbadane pod kątem jakości pozycjonowania, kompensacji zakłócenia oraz odporności na zmiany parametrów obiektu. Badania symulacyjne zostały uzupełnione wynikami eksperymentów wykonanych na stanowisku laboratoryjnym z nowoczesnym serwonapędem PMSM. In this paper the efficiency of state feedback controller’s tuning methods applied to position control of PMSM servo-drive is investigated. An artificial bee colony optimization algorithm is applied to obtain controller’s coefficients. Three of the most commonly applied tuning methods are used in auto-tuning procedure and investigated in terms of positioning performance, disturbance compensation and robustness against plant’s parameter changes. Simulation analysis is supported by experimental tests conducted on laboratory stand with modern PMSM servo-drive. Piotr Kołodziejek, Daniel Wachowiak Diagnozowanie układów napędowych w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem modelu uszkodzenia Model-based real-time fault diagnosis of electric drive W artykule przestawiono założenia, badania symulacyjne i eksperymentalne systemu diagnozowania uszkodzenia w czasie rzeczywistym na przykładzie układu napędowego z silnikiem indukcyjnym i uszkodzeniem wirnika. Uszkodzenia o znanych modelach matematycznych umożliwiają wyznaczenie charakterystycznych częstotliwości harmonicznych, co pozwala na efektywne diagnozowane z wykorzystaniem układu mikroprocesorowego. Uwzględniając obciążenie procesora obliczeniami zmiennych stanu, sterujących i estymacją zmiennych stanu w układzie sterowania, zaproponowano bezpośrednie wyznaczanie amplitud harmonicznych o częstotliwościach związanych z wybranymi uszkodzeniami. Możliwość zastosowania proponowanej metodyki wymaga zbadania uchybów estymacji zmiennych w układzie regulacji, które wpływają na dokładność wyznaczenia częstotliwości harmonicznych w procesach detekcji, izolacji i identyfikacji uszkodzenia. W artykule przedstawiono porównanie wyników badań symulacyjnych i eksperymentalnych dla wybranych metod szybkiego wyznaczania transformaty DFT, które nie wymagają wykonywania obliczeń dla pełnego widma harmonicznych w zakresie częstotliwości Nyquista. This article presents assumptions, realization and experimental verification of real-time electric drive diagnosis using as an example induction motor drive with broken rotor fault. IM drive diagnosis using microcontroller is applied for faults with known mathematical model description. Assuming utilization of the control system impulse time for calculations and estimation of state and control system variables in the control system direct fault related harmonics amplitudes calculation approach is proposed for diagnosis. Possibility of the proposed diagnosis method depends on the state variable estimation errors influencing accuracy of the fault harmonic frequency determination, which amplitude is investigated for fault detection, isolation and identification. Comparison of experimental results for selected direct DFT calculation methods are presented providing efficient diagnosis without calculations of the full harmonic spectra in the Nyquist frequency range. Marcin Jastrzębski, Jacek Kabziński Modelowanie strumienia silnika z magnesami trwałymi z zastosowaniem sieci neuronowej o losowych parametrach Approximation of permanent magnet motor flux distribution by neural networks with parameters generated on random Oceniono przydatność sieci neuronowych typu ELM (extreme learning machine) do aproksymacji rozkładu strumienia silnika z magnesami trwałymi. Zaproponowano dwie modyfikacje sieci wykorzystujące informację a priori o modelowanej zależności. Pokazano, że pozwalają one na uzyskanie dokładniejszego modelu i zapewniają większą odporność na zaszumienie danych uczących. The effectiveness of ELM (extreme learning machine) neural networks for approximation of permanent magnet motor flux distribution was evaluated. Two network modifications using a 'priori information about the modelled relationship were proposed. It has been shown that they allow to obtain a more accurate model and provide greater robustness against learning data noise. Marcin Morawiec, Paweł Kroplewski Sposób odtwarzania prędkości kątowej wirnika w adaptacyjnym obserwatorze maszyny indukcyjnej klatkowej The method of reproducing the angular velocity of the rotor in an adaptive observer of a squirrel cage induction machine W artykule zaproponowano nowy sposób odtwarzania prędkości kątowej wirnika maszyny indukcyjnej klatkowej przeznaczony dla struktur obserwatorów prędkości opartych na metodzie adaptacyjnej. W proponowanym rozwiązaniu wartość prędkości kątowej wirnika nie jest określana za pomocą klasycznego prawa adaptacji z wykorzystaniem integratora, tylko za pomocą zależności algebraicznej. Rozważania teoretyczne potwierdzono za pomocą badań symulacyjnych jak i eksperymentalnych. The article proposes a new method of reproducing the angular velocity of the rotor of a cage induction machine designed for speed observers based on the adaptive method. In the proposed solution, the value of the angular velocity of the rotor is not determined by the classical law of adaptation using the integrator only by means of an algebraic relationship. Theoretical considerations were confirmed by simulation and experimental tests. Krzysztof Krykowski, Janusz Hetmańczyk, Zbigniew Gałuszkiewicz, Patryk Gałuszkiewicz Straty tarcia o powietrze w silniku PM BLDC z wirnikiem zewnętrznym Air friction losses in the PM BLDC motor with external rotor Artykuł dotyczy wyznaczania strat tarcia o powietrze w wysokoobrotowym bezszczotkowym silniku prądu stałego (PM BLDC) z wirnikiem zewnętrznym. W silniku o takiej konstrukcji, straty tarcia o powietrze są znacznie większe niż w silniku pracującym w typowym zakresie prędkości obrotowej. W artykule zaproponowano własną metodę wyznaczania strat tarcia o powietrze dla silników z wirnikiem zewnętrznym. Rozważania teoretyczne poparto badaniami laboratoryjnymi na prototypowym wysokoobrotowym silniku PM BLDC z wirnikiem zewnętrznym. The article concerns the determination of air friction losses in a high speed brushless DC motor (PM BLDC) with an external rotor. In a motor of such a design, air friction losses are much higher than in a motor operating in a typical speed range. The authors in the paper propose their own method of determining air friction losses for motors with an external rotor. Theoretical considerations have been supported by laboratory tests on a prototype of high-speed PM BLDC motor with an external rotor. Paweł Ewert, Michał Jaworski Zastosowanie analizy bispectrum do wykrywania niewyważenia wirnika silnika indukcyjnego Use of the bispectrum analysis to detect the induction motor rotor unbalance W pracy przedstawiono możliwość zastosowania analizy bispectrum do wykrywania niewyważenia wirnika silnika indukcyjnego. Przedstawiono zjawisko niewyważenia oraz sposoby jego wykrywania za pomocą analizy prądu stojana oraz drgań mechanicznych. Omówiono analizę bispectrum oraz jej podstawowe właściwości. Zaprezentowano metodykę badań oraz omówiono uzyskane wyniki. W pracy porównano wyniki uzyskane z analizy bispectrum oraz szybkiej transformaty Fouriera prądu stojana i drgań mechanicznych. The paper presents the possibility of using a bispectrum analysis to detect the rotor unbalance of an induction motor. The phenomenon of the unbalance and ways to detect it by analysing stator current and mechanical vibrations are presented. The bispectrum analysis and its basic properties are discussed. The research methodology is presented and the results obtained are discussed. The study compares the results obtained from the bispectrum analysis and the fast Fourier transform of the stator current and mechanical vibrations Sesja A2 Układy przekształtnikowe - sesja konkursowa Przew.: dr hab. Adam Penczek Przemysław Trochimiuk Aktywna metoda kontroli rozkładu napięć na szeregowo połączonych tranzystorach SiC MOSFET w łączniku 3,3 kV Active voltage balancing of series connected SiC MOSFETs in 3,3 kV power switch Niniejszy artykuł omawia aktywną metodą kompensacji nierównomiernego rozkładu napięć na szeregowo połączonych tranzystorach łącznika energoelektronicznego średniego napięcia, zbudowanego z wykorzystaniem modułów SiC MOSFET o napięciu przebicia 1,7 kV. Dzięki pomiarom napięć oraz odpowiedniemu opóźnieniu sygnałów sterujących można wyrównać napięcia na tranzystorach nie zwiększając czasów przełączania i energii wytracanych w tranzystorach. Artykuł ilustruje wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych opracowanego łącznika przy napięciu 1,5 kV i prądzie 150 A. These paper presents active voltage balancing method of series connected transistors in medium voltage power switch, built of 1,7 kV SiC MOSFET modules. By measuring appropriate voltages in the power circuit and delaying the gate signals, it is possible to provide equal voltage sharing between transistors, without increasing the switching times and losses. The article illustrates the results of simulation study and laboratory experiments of developed power switch at 1,5 kV and 150 A (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Zbigniew Kaczmarczyk, Michał Zellner Bezprzewodowy przesył energii elektrycznej z prawie niezmiennym napięciem wyjściowym przy zmiennym obciążeniu Wireless power transfer with almost constant output voltage at variable load W artykule przedstawiono koncepcję, wybrane właściwości i metodę projektowania układów bezprzewodowego przesyłu energii (WPT - wireless power transfer) elektrycznej z prawie niezmiennym napięciem wyjściowym przy zmiennym obciążeniu. Zaproponowane rozwiązanie nie posiada sprzężeń zwrotnych oraz jednocześnie pozwala na dostosowanie stosunku między napięciem wyjściowym a napięciem wejściowym pomimo zastosowania identycznych cewek sprzężonych magnetycznie. Zamieszczono podstawy teoretyczne i eksperymentalną weryfikację. A concept, selected properties and a design method of wireless power transfer (WPT) systems with almost constant output voltage at variable load are presented in the paper. The proposed solution has no feedback, and at the same time allows to adjust the ratio of the output voltage to the input voltage despite the use of identical magnetically coupled coils. A theoretical background and an experimental verification are included. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Waseem El Sayed, Hermes Loschi, Lok Choon Long, Piotr Leżyński, Robert Smoleński Ocena wpływu zaburzeń elektromagnetycznych generowanych przez przekształtniki energoelektroniczne na komunikację PLC Performance Evaluation of the Effect of Power Converters Modulation on Power line Communication Stosowanie przekształtników energoelektronicznych w systemach Smart Grid prowadzi do wysokiego poziomu zaburzeń elektromagnetycznych mogących zakłócać komunikację między elementami systemu. W artykule zbadano wpływ zaburzeń elektromagnetycznych generowanych przez przekształtniki energoelektroniczne na komunikację PLC. Przedstawione badania eksperymentalne wykonano dla deterministycznych i losowych technik modulacji stosowanych w przekształtnikach i różnych wariantów pracy układów komunikacyjnych. The increase in the use of power converters in a smart grid system causes the presence of high-level of conducted electromagnetic interference. Consequently, this leads to a miscommunication problem between the smart grid elements. This paper focuses on the influence of two power converter modulation techniques: deterministic and random modulation, on the performance of the Power Line Communication (PLC) signal. The paper presented a practical implementation of the system and discussed the results for different operating scenarios. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Krzysztof Dmitruk Predykcyjna metoda sterowania przekształtnikiem AC/DC z filtrem LCL wykorzystująca modulator SVM Operation of a PMSG with vector control during the process of rotor demagnetization Artykuł przedstawia metodę sterowania trójfazowym przekształtnikiem AC/DC współpracującym z siecią zasilającą za pomocą filtru LCL. Proponowane sterowanie opiera się o zasady predykcji napięć i prądów w filtrze sieciowym. W celu generowania impulsów sterujących stosuje się modulator SVM, dzięki czemu uzyskuje się stałą częstotliwość łączeń i określone pasmo harmonicznych prądu związane z modulatorem. Proponowana metoda ułatwia filtrowanie generowanego prądu sieciowego, co przekłada się na stosowanie mniejszych i tańszych filtrów. An article is introducing a control method of the three-phase AC/DC converter, which is intended to cooperate with a power grid through an LCL filter. The proposed control method is based on filter voltage and current prediction. To generate control impulses, a space vector modulation is used. In this way, the constant switching frequency is obtained, and the spectrum of grid current is known. Using this method results in simple filtering of the grid current, so smaller and cheaper grid filters can be used in the real application. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Filip Wilczyński, Marcin Morawiec Sterowanie maszyną pięciofazową zasilaną z falownika prądu z wykorzystaniem zmiennych multiskalarnych Multiscalar control of five-phase induction machine supplied by a current source inverter W artykule przedstawiono sterowanie pięciofazową maszyną indukcyjną zasilaną z falownika prądu z wykorzystaniem transformacji do postaci zmiennych multiskalarnych. Zaproponowane sterowanie uwzględnia iniekcję trzeciej harmonicznej prądu w celu zwiększenia gęstości momentu napędowego. Zagadnienia teoretyczne zostały zweryfikowane za pomocą badań eksperymentalnych. The paper presents nonlinear multiscalar control of the five-phase induction machine supplied by current source inverter. The proposed control system includes the third current harmonic injection in order to increase torque density. Theoretical issues were verified by experimental studies (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Agata Bielecka, Daniel Wojciechowski Wpływ uwarunkowań rzeczywistych na pracę równoległego filtru aktywnego sterowanego ze sprzężeniem od prądu zasilającego The impact of real determinants on closed loop control of shunt active power filter W artykule przedstawiono wpływ uwarunkowań rzeczywistych na pracę równoległego filtru aktywnego i zdolność kompensacji prądów harmonicznych. Zbadano wpływ opóźnień czasowych wynikających z implementacji cyfrowej sterowania, wpływ impedancji zwarciowej sieci zasilającej oraz błędów generowania napięcia przekształtnika na jakość kompensacji filtru. Badania symulacyjne przeprowadzono dla trzech układów sterowania: otwartego, zamkniętego i łączącego cechy obydwóch z nich. The article presents the impact of real determinants on the operation of parallel active filter and the ability of harmonic currents compensation. The article examines the influence of time delays resulting from the implementation of the digital control, the influence of the short- circuit impedance of the power supply network and errors in generating the inverter voltage on the quality of the compensating effectiveness. Simulation tests were carried out for three control strategies: feedforward, feedback and combining features of both of them. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Sesja B2 Sterowanie w układach napędowych 2 Przew.: dr hab. Tomasz Pajchrowski Jacek Kabziński, Przemysław Mosiołek Adaptacyjne sterowanie ruchem napędu w obecności sztywnych ograniczeń, wykorzystujące nieliniowe przekształcenie zmiennych stanu Adaptive control of motion with hard constraints, based on nonlinear state transformation Opisano technikę projektowania adaptacyjnego, nieliniowego układu sterowania położeniem i prędkością w obecności sztywnych ograniczeń nałożonych na zmienne stanu. Zaprezentowane podejście wykorzystuje nieliniowe przekształcenie zmiennych stanu i techniki nieliniowego, rekurencyjnego sterowania adaptacyjnego. Zastosowana metoda pozwala na nałożenie nieprzekraczalnych ograniczeń na każdą ze zmiennych stanu i na zapewnienie asymptotycznego śledzenia trajektorii wewnątrz ograniczeń. Podane przykłady demonstrują właściwości zaproponowanego sposobu projektowania i przekonują, że może być stosowany w sterowaniu położeniem i prędkością w zautomatyzowanych układach napędowych. The paper describes a nonlinear controller design technique for a servo drive in the presence of hard state constraints. The presented approach is based on a nonlinear state space transformation and adaptive backstepping. It allows to impose hard constraints on the state variables directly and to achieve asymptotic tracking of any reference trajectory inside the constraints, in spite of unknown plant parameters. Several examples demonstrate the main features of the design procedure and prove that it may be applied in motion control problems in electric drive automation. Łukasz Zawarczyński, Tadeusz Stefański Identyfikacja parametryczna modelu matematycznego silnika BLDC Parametric identification of the BLDC motor mathematical model Przedstawiono wyniki analizy procesu identyfikacji parametrycznej modelu matematycznego silnika bezszczotkowego prądu stałego z komutatorem elektronicznym (BLDC) w warunkach off-line. Identyfikowane parametry wyznaczano na podstawie pomiarów elektrycznych i mechanicznych wielkości wyjściowych silnika, przy pobudzeniu napięciem stojana. Do identyfikacji nieliniowego oraz liniowego modelu matematycznego silnika zastosowano numeryczną metodę optymalizacji statycznej Box’a (metoda complex). Dokonano także analizy wpływu napięcia zasilania i momentu obciążenia na własności statyczne i dynamiczne silnika. Badania laboratoryjne przeprowadzono w układzie napędowym z silnikiem o mocy 2,5 kW. The problem of mathematical modelling and parametric identification of brushless dc (BLDC) motors was analysed. Identified parameters were determined on the base of the appropriate measurements of the motor quantities in transient and steady state. The numerical Box’s method of static optimisation has been applied in parametric identification of the motor mathematical models (complex method). The experimental verification was carried out for the laboratory model of the inverter-fed motor drives (2,5 kW). Grzegorz Iwański, Paweł Maciejewski, Tomasz Łuszczyk Nowe transformacje zmiennych w układach sterowania trójfazowym sieciowym przekształtnikiem energoelektronicznym w warunkach asymetrii napięcia sieciowego New transformations of variables in control methods of three-phase grid power converters during grid voltage asymmetry W artykule przedstawiono własności niekartezjańskiego układu współrzędnych wykorzystanego do sterownia trójfazowym sieciowym przekształtnikiem energoelektronicznym w warunkach występowania składowej przeciwnej napięcia trójprzewodowej sieci elektroenergetycznej. Zastosowanie adaptacyjnej transformacji o parametrach związanych z występującą asymetrią napięcia sieci pozwala na realizację sterowań, w których trójfazowy prąd przyjmuje asymetrię zgodną z asymetria napięcia, jest symetryczny, lub przyjmuje asymetrię przeciwną do asymetrii napięcia. Cele sterowania mogą być wybierane w zależności od tego czy mamy do czynienia z pracą prostownikową lub falownikową, oraz czy przekształtnik pracuje w stanie nasycenia prądowego czy nie. Zastosowanie proponowanych układów współrzędnych pozwala na sterowanie przekształtnikiem energoelektronicznym bez stosowania członów oscylacyjnych używanych często do regulacji prądu, zwłaszcza zawierającego intencjonalnie zadawaną asymetrię w sygnale zadanym. The paper describes properties of non-Cartesian frame used for control of three phase power electronics converter under negative sequence occurrence in the three phase voltage of power network. The use of adaptive transformation of parameters connected with occurred grid voltage asymmetry allows realization of control giving converter current asymmetry corresponding to the grid voltage asymmetry, symmetrical current, or current asymmetry opposite to the grid voltage asymmetry. The control targets can be selected depending on the operation mode (inverter or rectifier) and depending on current limitation reaching. The use of proposed new coordinates frames allows to control of power electronics converter without resonant terms as parts of current regulators, especially applied for intentionally commanded current asymmetry. Karol Tatar, Piotr Chudzik, Piotr Leśniewski Synteza regulatorów ślizgowych dla obniżającego napięcie przetwornika DC-DC ze słabo tłumionym wejściowym filtrem LC Sliding mode control of DC-DC buck converter with low damped input LC filter W artykule przedstawiono wyniki badań struktury i analizę doboru parametrów regulatora ślizgowego dla obniżającego napięcie przetwornika DC-DC ze słabo tłumionym wejściowym filtrem LC. W rozdziale teoretycznym zaprezentowano koncepcję regulatora ślizgowego dla dwóch zmiennych ślizgowych, a następnie udowodniono stabilność zaproponowanych rozwiązań. Rozdział opisujący wyniki badań symulacyjnych potwierdził użyteczność wykorzystania teorii sterowania ślizgowego do regulacji przetwornika DC-DC ze słabo tłumionym wejściowym filtrem LC. Pracę zakończono prezentacją oceny jakościowej wyników badań laboratoryjnych The article presents the results of structure tests and analysis of the selection of parameters of the sliding mode regulator for a buck DC- DC converter with a low damped input LC filter. The theoretical chapter presents the concept of a regulator for two sliding variables, and then proves the stability of the proposed solutions. The chapter describing the results of simulation tests confirmed the usefulness of using sliding mode control theory to stabilize a DC-DC converter with low damped input LC filter. The article ends with the presentation of laboratory tests results Piotr Serkies, Karol Wróbel, Krzysztof Szabat Śledzenie sygnałów referencyjnych przez bezpośredni predykcyjny regulator prędkości napędu indukcyjnego Tracking of reference signals by direct predictive speed controller of induction drive W referacie przedstawiono zagadnienia związane z śledzeniem sygnałów zmiennych przez bezpośredni predykcyjny regulator ze skończonym zbiorem rozwiązań. We wstępie omówiono problem śledzenia sygnałów zadanych oraz metody sterowania predykcyjnego. W kolejnych rozdziałach przedstawiono model napędu oraz opisano zastosowany algorytm predykcyjny. W badaniach symulacyjnych przeanalizowano wpływ wybranych parametrów na dokładność śledzenia zadanych trajektorii, oraz sprawdzono jaki błąd uzyskuje się w klasycznej strukturze kaskadowej. Wybrane wyniki symulacyjne zostały sprawdzone eksperymentalnie. The paper presents issues related to tracking variable reference signals by a direct predictive controller with a finite set of solutions. The introduction discusses the problem of tracking set signals and methods of predictive control. The next chapters the drive model and describe the predictive algorithm used was presented. In the simulation studies, the impact of selected parameters was analyzed. It was also checked what error is obtained in the classic cascade structure. Selected simulation results have been experimentally checked. Łukasz Niewiara, Tomasz Tarczewski, Lech M. Grzesiak Zastosowanie rozszerzonego filtru Kalmana do estymacji okresowego zakłócenia w napędzie z silnikiem PMSM Application of extended Kalman filter for estimation of periodic disturbance in PMSM drive W artykule przedstawiono analizę możliwości zastosowania rozszerzonego filtru Kalmana (EKF) do estymowania zakłóceń okresowych, występujących w napędach z silnikami synchronicznymi o magnesach trwałych (PMSM). Omówiono przyczyny ich powstawania, przedstawiono przyjęte modele matematyczne, a także omówiono proces projektowania estymatora. Rozważania teoretyczne poparto wynikami eksperymentalnymi, wykonanymi na stanowisku laboratoryjnym. Przeprowadzono analizę wyników działania estymatora zakłócenia w dziedzinie czasu oraz częstotliwości. In this paper an application of extended Kalman filter (EKF) for estimation of periodic disturbance in permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives were investigated. The most types of disturbances present into PMSM drive were discussed and described. The mathematical model of the plant is presented. Detailed information about the design process of the disturbance estimator was introduced. The theoretical analysis was supported by experimental tests on the laboratory stand. Both, time- and frequency-domain analysis of the estimation results were performed. Sesja A3 Nowe rozwiązania w układach przekształtnikowych i napędowych - sesja konkursowa Przew.: dr hab. Michał Gwóźdź Mateusz Dybkowski, Szymon Antoni Bednarz Analiza wpływu zwarć zwojowych uzwojenia stojana silnika indukcyjnego na właściwości napędu bezczujnikowego Stator winding inter-turn short circuit impact on performance of a sensorless induction motor drive W artykule przedstawiono wpływ zwarć zwojowych uzwojenia stojana silnika indukcyjnego na pracę napędu bezczujnikowego. Jako strukturę sterowania wybrano układ bezpośredniego sterowania polowo – zorientowanego (DFOC). Do estymacji wektora strumienia wirnika oraz prędkości kątowej zastosowano estymator adaptacyjny MRAS CC. Głównym celem przedstawionych badań jest zademonstrowanie skali zależności układów sterowania wektorowego, w tym bezczujnikowego, od uszkodzenia uzwojenia stojana. Pokazano, że w układach odpornych na uszkodzenia (ang. FTC-Fault Tolerant Control) konieczne jest wykorzystywanie takich estymatorów, które wykorzystują model matematyczny silnika z uszkodzonym uzwojeniem stojana. In the paper an influence of the intern-turn short circuits of induction motor stator windings to the properties of a sensorless drive was analysed. The tests were performed in direct field oriented control (DFOC) structure. The MRAS CC estimator was used to rotor flux vector and speed calculation. The main goal of the paper was a detailed description of the behaviour of sensorless vector control structure during stator windings faults. It was proved that in a Fault Tolerant Control (FTC) drives it is essential to use rotor flux and speed estimators which are based on mathematical model of motor with faulted stator winding. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Michał Harasimczuk Przegląd nieizolowanych przekształtników podwyższających napięcie z dławikami sprzężonymi Overview of non-isolated boost converters with coupled inductors W artykule przedstawiono przegląd nieizolowanych przekształtników podwyższających napięcie z dławikami sprzężonymi. Omówiono czternaście układów opisanych w literaturze naukowej. Przedstawione układy zawierają zrealizowane w różny sposób układy odciążające tranzystory z przepięć spowodowanych zmianami prądu w indukcyjności rozproszenia oraz różnią się techniką uzyskiwania wzmocnienia napięcia. Porównano współczynniki transformacji napięcia, maksymalne napięcia na elementach półprzewodnikowych, liczbę elementów potrzebnych do ich budowy oraz wyniki przedstawionych w literaturze naukowej badan laboratoryjnych. The article presents a review of non-isolated boost converters with coupled inductors. Fourteen converters described in the scientific literature are discussed. The presented converters contain different clamp circuits which reduce voltage spikes on main active switch, and differ in the technique of obtaining voltage gain. The voltage gain, maximum voltages on semiconductors, the number of elements needed for their construction and the results of laboratory tests described in the scientific literature were compared. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Hermes Loschi, Robert Smoleński, Piotr Leżyński, Waseem El Sayed, Choon Long Lok Przegląd perspektywiczny strategii sterowania przekształtników: Zagadnienia EMC EMC Issues: Prospective Review on the Switch Control Strategies for Converters Strategie sterowania przekształtników umożliwiają rozpraszanie widma zaburzeń elektromagnetycznych. Ponadto, możliwe jest kształtowanie widma i ograniczanie zaburzeń w określonych zakresach częstotliwości. Artykuł prezentuje analizę teoretyczną i wyniki symulacji komputerowych wybranych strategii sterowania przekształtników w kontekście kompatybilności elektromagnetycznej. Converters switch control strategies give the possibility to disperse the spectrum of electromagnetic interferences. Also, it is possible to arrange the spectrum and reduce disturbances in specific frequency ranges. The article presents theoretical analysis and computer simulations of selected switch control strategies in the context of electromagnetic compatibility (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Dawid Zięba, Jacek Rąbkowski Trójpoziomowy przekształtnik podwyższający napięcie z obwodem quasi-impedancyjnym i tranzystorami GaN HEMT Three-level DC-DC Boost Converter with quasi-Z source network and GaN HEMTs W artykule przedstawiono zasadę działania, badania symulacyjne oraz wyniki badań eksperymentalnych trójpoziomowego przekształtnika podwyższającego napięcie z obwodem quasi-impedancyjnym zbudowanego z wykorzystaniem tranzystorów z azotku galu (GaN) HEMT. Dzięki temu układ pracuje z częstotliwością 250 kHz, co więcej, charakteryzuje się bardzo wysokim współczynnikiem wzmocnienia – wejściowe napięcie o amplitudzie 50V podnosi do napięcia powyżej 750V. The paper presents principles of operation, results of simulations and experimental study of three-level DC-DC boost converter with quasi- Z source network based on GaN HEMT transistors. Due to this feature the converter is switching at 250 kHz, moreover, shows very high voltage gain – input voltage of 50V is boosted above 750V. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Sesja B3 Diagnostyka i badanie układów napędowych Przew.: dr hab. Tadeusz Stefański Grzegorz Tarchała, Marcin Wolkiewicz, Mateusz Krzysztofiak Diagnostyka zwarć zwojowych uzwojenia stojana silnika indukcyjnego przy wykorzystaniu zmodyfikowanej transformaty Parka Diagnosis of short-circuits in induction motor stator winding using a modified Park transformation W artykule zaprezentowano nową metodę diagnostyki zwarć zwojowych stojana silnika indukcyjnego, niewymagającą stosowania złożonej analizy widmowej FFT. Przeanalizowano sygnały prądowe i napięciowe w układzie stacjonarnym, które następnie poddano zmodyfikowanej transformacji Parka, w celu ekstrakcji wskaźników uszkodzenia napędu. Wykonano badania eksperymentalne napędu w różnych warunkach pracy. Omówiono również wpływ zmiennych nastaw regulatorów na badane sygnały w zamkniętej strukturze regulacji. The paper presents a new detection method of induction motor stator winding shorted turns damage which does not require a complex FFT analysis. The current and voltage signals in a stationary frame are analysed, which are then subjected to a modified Park transformation to isolate the drive damage indicators. Experimental tests have been conducted for various drive working conditions The influence of variable controller parameters on the tested signals in a closed control structure was also discussed. Arkadiusz Lewicki, Janusz Szewczyk, Zbigniew Krzemiński, Marcin Morawiec Redukcja liczby przełączeń tranzystorów w falowniku kaskadowym z wektorową modulacją szerokości impulsów Reduction in the number of transistor switching in a cascade inverter with Space Vector Pulse Width Modulation W artykule zaprezentowano metody ograniczania liczby przełączeń tranzystorów wybranych mostków kaskadowego falownika napięcia z wektorową modulacją szerokości impulsów. Zaproponowane rozwiązanie umożliwi sterowanie temperaturą poszczególnych mostków H przekształtnika, w którym ten sam strumień powietrza wykorzystano do chłodzenia kilku mostków H. Zmiana liczby przełączanych tranzystorów nie wpływa na dokładność formowania napięć wyjściowych oraz nie ogranicza możliwości utrzymania równomiernego rozkładu napięcia na kondensatorach obwodów DC The paper presents methods for limiting the number of transistor switching in selected H-bridges of a medium voltage CHB inverter with Space Vector Pulse Width Modulation. The proposed solution enables the temperature control of individual H-Bridges, where the same air flow is utilized for several H-bridges cooling. The change in the commutation number does not affect the accuracy of generating the output voltage and does not limit the ability to maintain an even DC-link voltage distribution. Krystian Erwiński, Andrzej Wawrzak, Marcin Paprocki, Lech M. Grzesiak, Stanowisko badawcze układów sterowania wieloosiowego napędami liniowymi poprzez magistralę EtherCAT Laboratory stand for researching control systems with linear servo drives controlled over EtherCAT fieldbus W artykule przedstawiono stanowisko badawcze przeznaczone do badania wieloosiowych układów sterowania z serwonapędami liniowymi. Stanowisko składa się z komputera pełniącego rolę sterownika nadrzędnego, serwosterowników oraz silników liniowych. Sterownik pracuje pod kontrolą systemu Linux z jądrem czasu rzeczywistego. Zaimplementowano również programowy stos EtherCAT do komunikacji z napędami. Przedstawiono budowę układu sterowania oraz strukturę oprogramowania sterownika. Przedstawiono również planowane badania, które będą realizowane na stanowisku dotyczące metod generacji optymalnych trajektorii ruchu, implementacji algorytmów regulacji położenia i prędkości w sterowniku oraz wpływu magistrali EtherCAT na jakość sterowania. The article presents a laboratory stand designed for researching multi-axis control systems with linear servodrives. The stand consist of a PC-based controller, servocontrollers and linear motors. The controller runs under Linux operating system with a real-time kernel. A software EtherCAT stack for communicating with drives was also implemented. The control system structure and the structure of the controller’s software is presented. Research planned to be carried out on the laboratory stand is also presented. The research will deal with development of optimal trajectory generation methods, implementation of position and velocity loops in the controller and the influence of EtherCAT fieldbus with different communication parameters on control quality. Andrzej Dębowski, Paweł Stankiewicz, Marek Marczak Wpływ warunków eksploatacji autobusu elektrycznego na efektywność energetyczną jego napędu The influence of an electric bus operating conditions on the energetic efficiency of its drive W artykule przedstawiono prognozę dotyczącą oszacowania zużycia energii elektrycznej przez niskopodłogowy miejski autobus elektryczny wyposażony w napęd z kolejnym prototypem dwu-uzwojeniowego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi (PMSM) budowanego przez INiME KOMEL. Wartości wstępnie oszacowanych parametrów, uzupełniające dane techniczne silnika podawane przez producenta pozwalają na zbudowanie modelu matematycznego trakcyjnego napędu elektrycznego z takim silnikiem. Możliwe jest dzięki temu wcześniejsze przeanalizowanie napędu rozważanego pojazdu pod względem spodziewanej efektywności energetycznej. Rozumie się przez to ilość energii elektrycznej zużywanej lub akumulowanej w baterii pokładowej, w czasie testów drogowych polegających na przejeździe określonych odcinków drogi w sposób zgodny z wymaganiami standardu SORT. The article presents a forecast regarding the estimation of electricity consumption by a low-floor city electric bus equipped with a drive with the latest prototype of a dual-winding permanent magnet synchronous motor (PMSM) built by INiME KOMEL. The values of the initially estimated parameters, supplementing the technical data of the motor provided by the manufacturer, allow to build a mathematical model of the bus traction drive with such an motor. It is thus possible to analyse in advance the propulsion of the vehicle concerned in terms of the expected energetic effi- ciency. By this is meant the amount of electricity consumed or accumulated in the on-board battery, during road tests involving the passage of specific road sections in a manner consistent with the requirements of the SORT standard. Sesja A4 Sterowanie adaptacyjne i predykcyjne - 3 sesja konkursowa Przew.: dr hab.. Grzegorz Iwański Rafał Szczepański, Lech M. Grzesiak, Tomasz Tarczewski Adaptacyjny regulator prędkości ze sprzężeniem od wektora zmiennych stanu zastosowany w napędzie z silnikiem PMSM PMSM drive with adaptive state feedback speed controller W artykule został przedstawiony adaptacyjny regulator prędkości ze sprzężeniem od wektora zmiennych stanu zastosowany do sterowania silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi. Zastosowany mechanizm adaptacji bazuje na modelu referencyjnym. Przedstawiono zużycie zasobów obliczeniowych potrzebnych do implementacji algorytmu adaptacji oraz trudności implementacyjne. Zaproponowany regulator adaptacyjny został przetestowany na stanowisku badawczym ze zmiennym momentem bezwładności. In this paper the adaptive state feedback speed controller for permanent magnet synchronous motor is proposed. The model-reference adaptive system is applied while the Widrow-Hoff rule is used as adjustment mechanism of controller’s coefficients. The discussion about computational resources consumption of the proposed adaptation algorithm and implementation issues is included. The proposed approach is utilized in experimental tests on Modern SiC based drive with non-constant moment of inertia. Krzysztof Cyprian Nowaszewski, Andrzej Sikorski Sterowanie predykcyjne prądem trójfazowego przekształtnika matrycowego z dwukierunkowymi łącznikami GaN HEMT Predictive current control of the three-phase matrix converter with GaN HEMT bidirectional switches) Artykuł ten przedstawia analizę oraz wyniki symulacyjne trójfazowego przekształtnika matrycowego z dwukierunkowymi łącznikami GaN HEMT ze sterowaniem predykcyjnym prądów sieciowych oraz prądów wyjściowych przekształtnika. Kształtowanie prądów sieciowych odbywa się na podstawie obliczeń chwilowej mocy biernej sieci. Analizowany przekształtnik pracuje z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym, a od strony sieci zastosowano filtr typu LC z rezystorem tłumiącym. This paper presents an analysis and simulation studies of three-phase matrix converter with GaN HEMT bidirectional switches with predictive control of grid currents and converter output currents. Shaping of grid currents is based on calculations of instantaneous grid reactive power. The analyzed converter works with the resistance-inductive load, and from grid side the LC filter with damping resistor have been used. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Szymon Antoni Bednarz Zastosowanie estymatora typu PQ-MRAS do estymacji rezystancji stojana i wirnika silnika indukcyjnego Application of the PQ-MRAS type estimator to calculation of stator and rotor resistances of an induction motor Tematyka referatu dotyczy estymacji parametrów schematu zastępczego silnika indukcyjnego klatkowego. Do tego celu zaproponowano zastosowanie nowego estymatora typu PQ-MRAS, czyli układu adaptacyjnego z modelem odniesienia, który bazuje na dwóch podstawowych wielkościach: mocy czynnej (P) oraz mocy biernej (Q) silnika. Ważną cechą proponowanego układu jest jego zdolność do jednoczesnej estymacji rezystancji stojana oraz rezystancji wirnika. W referacie szczegółowo omówiono strukturę estymatora a także jego model matematyczny. Przedstawiono również wybrane wyniki badań symulacyjnych dla różnych przypadków testowych. Analizę estymatora przeprowadzono w układzie sterowania DFOC. The paper deals with estimation of a squirrel-cage induction motor parameters. For this purpose a novel PQ-MRAS (Model Reference Adaptive System) type estimator was proposed which is based on two basic quantities such as active power (P) and reactive power (Q) of the machine. Proposed estimator enables simultaneous calculation of stator and rotor resistances of the motor. In the paper a detailed description on the estimator was provided, including whole structure and mathematical model. Results of simulations performed for various test cases are presented as well. Estimator was analyzed in a DFOC structure. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Maciej Skowron Zastosowanie konwolucyjnych sieci neuronowych do diagnostyki elektrycznych uszkodzeń silnika indukcyjnego przy wykorzystaniu sygnału strumienia poosiowego Electrical fault diagnosis of the induction motor using convolutional neural networks and axial flux W przemysłowych układach napędowych największą grupę maszyn stanowią silniki indukcyjne. Podczas normalnej pracy maszyny te narażone są na różnego rodzaju uszkodzenia, skutkujące wysokimi stratami ekonomicznymi. Uszkodzenia obwodów elektrycznych stanowią około połowy wszystkich występujących uszkodzeń silników indukcyjnych. Dlatego wczesna detekcja uszkodzeń maszyn staje się priorytetem w nowoczesnych układach napędowych. W artykule przedstawiono zastosowanie sieci neuronowych o głębokim uczeniu do detekcji uszkodzeń obwodów elektrycznych (zwarć zwojowych oraz pęknięć prętów klatki wirnika)silnika indukcyjnego klatkowego z wykorzystaniem sygnału strumienia poosiowego. In industrial drive systems, the widest group of machines are induction motors. During normal operation, these machines are exposed to various types of damages, resulting in high economic losses. Electrical circuits damages are more than half of all damages appearing in induction motors. In connection with the above, the task of early detection of machine defects becomes a priority in modern drive systems. The article presents the possibility of using deep neural networks to detect stator and rotor damages. The possibility of detecting shorted turns and the broken rotor bars with the use of axial flux signal is presented. (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców) Sesja B4 Układy energoelektroniczne Przew.: dr hab. Zbigniew Kaczmarczyk Maciej Chojowski, Stanisław Piróg, Marcin Baszyński Pojemności pasożytnicze w układach energoelektronicznych Parasitic capacities in power electronics systems Artykuł prezentuje metody wyznaczenia pojemności pasożytniczej w układzie zawierającym tranzystory MOSFET oraz dławik lub transformator. Metody zostały opisane, przeprowadzono symulację komputerową oraz zaprezentowano wyniki doświadczeń laboratoryjnych w celu potwierdzenia ich słuszności. The article presents methods for determining parasitic capacitance in a power electronics system containing MOSFET transistors and transformer or choke inductance. The methods were described in details and computer simulations were carried out. The results of laboratory experiments were presented to confirm their validity. Ryszard Strzelecki, Paweł Szczepankowski, Krzysztof J. Szwarc, Natalia F. Strzelecka, Pavel Zolov Potencjał aplikacyjny i możliwości regulacyjne wielopulsowych falowników napięcia (MP-VSI) z dławikami sprzężonymi Application potential and control possibilities of multi-pulse voltage source inverters (MP-VSI) with coupled reactors W artykule pokazano sposób budowy oraz metody syntezy i regulacji sinusoidalnego napięcia wyjściowego niekonwencjonalnych falowników napięcia, cechujących się bardzo małą częstotliwością przełączania. Falowniki są budowane z typowych modułów połączonych równoległe za pomocą dławików sprzężonych. Przedstawiono wyniki wybranych badań symulacyjnych i eksperymentalnych, oraz omówiono najważniejsze obszary potencjalnych zastosowań. The article discusses the methods of designing and synthesizing and regulating the sinusoidal output voltage of unconventional voltage inverters, characterized by a relatively low switching frequency. These inverters are built with typical modules connected in parallel by means of coupled reactors. The results of simulation and experimental investigation are presented, and the most important areas of potential applications are discussed. Zbigniew Krzemiński Przekształtniki tranzystorowe działające w trybie prądu trójkątnego Design and testing of a high efficient bidirectional charger with silicon carbide (SiC) transistors Przekształtniki oparte na węgliku krzemu mogą być analizowane jako źródła napięcia lub prądu niezależnie od topologii przy odpowiednich parametrach filtru wyjściowego. Szczególnie interesujące są falowniki napięcia działające w trybie prądu trójkątnego. W referacie przedstawiono sterowanie trójfazowym falownikiem napięcia posiadającym właściwości źródła prądu. Pokazano, jak dobrać parametry filtru wyjściowego falownika. Oceniono sprawność systemów z falownikami działającymi w trybie prądu trójkątnego. Converters based on silicon carbide can be analysed as voltage or current sources, regardless of topology with appropriate parameters of the output filter. Voltage inverters operating in triangular mode are particularly interesting. The paper presents control of a three-phase voltage inverter having the properties of a current source. It was shown how to choose the parameters of the inverter output filter. The efficiency of systems with inverters operating in triangular current mode was assessed. Zbigniew Lisik, Ewa Raj, Tomasz Widerski Super-efektywne mikrokanałowe cieczowe systemy chłodzenia dla energoelektroniki Super-efficient microchannel liquid cooling systems for power electronics W pracy przedstawiono opracowany w Katedrze Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Politechniki Łódzkiej system odprowadzania ciepła z wykorzystaniem mikrokanałowych struktur chłodzących charakteryzujących się wysoką efektywnością przekraczającą 600 W/cm². Rozwiązanie to może być z powodzeniem zastosowane do chłodzenia systemów energoelektronicznych, co zostało potwierdzone przykładami takich rozwiązań opracowanych i przebadanych w Katedrze. Paper presents a cooling system based on microchannels developed in the Department of Semiconductor and Optoelectronic Devices at Lodz University of Technology. The solution is characterized by high efficiency exceeding 600 W/cm². It can be successfully used for power electronic system cooling, what has been proved by sample solutions that has been developed and tested. Sesja A5 Układy Przekształtnikowe Przew.: dr hab. Marcin Baszyński Krzysztof Przybyła, Marcin Kasprzak Porównanie falowników klasy DE z pasma 13,56 MHz zbudowanych na tranzystorach SiC MOSFET i GaN FET Comparison of 13.56 MHz band class DE inverters built with SiC MOSFET and GaN FET transistors W artykule przedstawiono wyniki pomiarów sprawności czterech falowników o mocy wyjściowej do 450W, dwóch zbudowanych na tranzystorach SiC a dwóch na GaN. Tranzystory mają klasę napięciową (650 – 900)V, prądową (20-30)A, obudowy przewlekane (TO-220, TO-247) i SMD (np. D2PAK-7). Badania wykazały, że tranzystory GaN pozwalają na uzyskanie sprawności całkowitej (89-92)% natomiast tranzystory SiC sprawności (70-80)%. Uzyskane sprawności falowników z tranzystorami GaN są wyższe niż podobnych falowników z najlepszymi Si RF MOSFET. Efficiency measurement results of the four inverters with output power up to 450W, built with SiC (2x) and GaN (2x) transistors are presented in the paper. Used transistors were in (650-900)V voltage class, (20-30)A current class, (TO-220, TO-247) THT cases and (e.g. D2PAK-7) SMD cases. The research has shown that GaN and SiC transistors allow to obtain total efficiency of (89-92)% and (70-80)% respectively. The obtained efficiency results of the inverters with GaN transistors are higher than similar inverters with the best Si RF MOSFETs. Piotr Banach, Paweł Milewski Projektowanie i badania wysokosprawnej ładowarki dwukierunkowej z tranzystorami z węglika krzemu (SiC) Design and testing of a high efficient bidirectional charger with silicon carbide (SiC) transistors W artykule przedstawiono wybrane aspekty projektowania oraz badania modelu laboratoryjnego wysokosprawnej dwukierunkowej ładowarki przeznaczonej do ładowania pojazdów elektrycznych. Opisano dwustopniową topologię układu przekształcania energii z wykorzystaniem tranzystorów polowych SiC MOSFET. The paper presents selected aspects of designing and testing a laboratory model of high efficiency bidirectional charger designed for charging electric vehicles. It describes a two-stage topology of the energy conversion system using SiC field effect transistors. Marek Adamowicz, Janusz Szewczyk, Jędrzej Pietryka, Sebastian Giziewski, Patryk Kruk, Zbigniew Krzemiński Wielopoziomowy przekształtnik trakcyjny SiC z izolacją od sieci 3kV DC realizowaną za pomocą transformatorów 30kHz do napędów EZT Multilevel traction converter with SiC transistors and isolation from 3kV DC network realized with 30kHz transformers for EMU drives W referacie przedstawiono wielopoziomowy izolowany kaskadowy przekształtnik DC-AC z tranzystorami SiC MOSFET 1,2kV, przeznaczony do napędów elektrycznych zespołów trakcyjnych (EZT). Zaproponowana konstrukcja przekształtnika, przeznaczonego do pracy przy zasilaniu z sieci trakcyjnej 3kV DC, spełnia założenia energoelektronicznego transformatora trakcyjnego (z ang. Power Electronic Traction Transformer). Budowa modułowa z niskonapięciowych modułów zapewnia relatywnie niskie koszty utrzymania i przeglądów. Do konstrukcji przetwornic DC-DC typu Dual Active Bridge (DAB), stanowiących rdzeń proponowanego przekształtnika, opracowano własne transformatory o częstotliwości pracy 30kHz. Charakteryzują się one ściśle określoną indukcyjnością rozproszenia – dzięki czemu nie wymagają dodatkowych dławików szeregowych. Zastosowanie częstotliwości przełączeń 30kHz, zapewnia bezgłośną pracę tranzystorów SiC. The paper presents a multi-level converter with SiC transistors designed for electric drives of electric multiple units (EMU). The proposed converter intended for supply from the 3kV DC overhead contact line meets the assumptions of the Power Electronic Traction Transformer (PETT). The modular design of the device ensures a reduction in the total cost of maintenance and inspection. For the construction of Dual Active Bridge (DAB) DC-DC converters, which are the core of the proposed converter, 30kHz transformers of powers of several dozen kW have been developed with precisely defined series leakage inductance enabling energy transfer and preferably reduced parasitic capacitance between windings. The use of ultra-fast and high-performance SiC transistors ensures noiseless operation of the device and significantly reduces energy consumption. Łukasz Ciepliński, Michał Gwóźdź, Michał Krystkowiak Zasilacz sieciowy z przestrajalnym filtrem indukcyjnym Power supply with tunable induction filter W artykule zaprezentowano rozwiązanie zasilacza sieciowego z przestrajalnym filtrem indukcyjnym, który odznacza się dodatkowo możliwością aktywnej kompensacji mocy biernej i mocy odkształcenia, generowanej przez inne odbiorniki dołączone do tego samego węzła sieci elektroenergetycznej. Użyty w układzie pasywny filtr, w postaci cewki o zmiennej indukcyjności, pozwala na uzyskanie dużej dynamiki zmian prądu wejściowego zasilacza, co znacząco poprawia jakość procesu kompensacji. W artykule zaprezentowano zasadę działania zasilacza oraz struktury i modele jego układów sterowania i silnoprądowego. Przedstawiono również wybrane wyniki badań modelu symulacyjnego układu w różnych warunkach jego pracy. The article presents the solution of the power supply with a tuneable inductive filter. The power supply is characterized additionally by the possibility of compensation of both reactive power and deformation power, generated by other loads connected to the same power grid node. The passive filter with tuned inductance is used in the system for obtaining a high dynamics of the input current of the power supply. This one significantly improves the quality of compensation process. The article presents the principles of the system operation as well as the structure of the control circuits and the power stage of the system. Selected results of the tests of the system simulation model, for various operating conditions, are presented too. Sesja B5 Energetyczne zastosowania energoelektroniki Przew.: dr hab. Mariusz Stępień Michał Gwóźdź Energoelektroniczne programowalne źródło napięcia z modułami GaN w stopniu mocy Power Electronics Programmable Voltage Source with GaN Modules in Power Stage W pracy przedstawiono energoelektroniczne programowalne źródło napięcia. Podstawową jego częścią jest przekształtnik energoelektroniczny z modulatorem sigma-delta w układzie sterowania. W modulatorze zastosowano komparator z dynamiczną pętlą histerezy. Podstawowym założeniem koncepcji programowalnego źródła napięcia jest uzyskanie precyzyjnego odwzorowania jego napięcia wyjściowego w sygnale odniesienia. Ponadto, struktura głównej części układu sterowania przekształtnikiem jest stosunkowo prosta – np. w modulatorze nie są stosowane żadne „czysto” cyfrowe komponenty. W stopniu wyjściowym (mocy) układu zastosowano moduły GaN nowej generacji. Praca przedstawia podstawy działania źródła napięcia, wybrane wyniki jego badań symulacyjnych, a także wyniki testów laboratoryjnych stopnia mocy. In the work the broad-band power electronics programmable voltage source is presented. Its basic part is power electronics inverter with a sigma-delta modulator in the control section. The modulator uses a comparator with dynamic hysteresis loop. The basic premise of the programmable voltage source conception is obtainment of precise mapping of its output voltage in the reference signal. Besides, a structure of the main part of the inverter control circuit is relatively simple – no “purely” digital components are used in the modulator. In the output (power) stage of the voltage source the new generation of GaN modules are implemented. This work presents the voltage source’s basics of operation, selected results of its simulation model studies, and results of laboratory tests of the power stage. Andrzej Mondzik, Robert Stala, Adam Penczek, Zbigniew Waradzyn, Aleksander Skała, Stanisław Piróg, Jacek Leszczyński, Dominik Gryboś, Roman Rygał, Rafał Sosiński Rezonansowy przekształtnik dla układu bezstykowego przekazu energii elektrycznej z transformatorem powietrznym. Badania eksperymentalne układu o mocy 1 kW Resonant converter with an air-core transformer for contactless transfer of electrical energy. Experimental investigations of a 1 kW system W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych układu bezstykowego przekazu energii elektrycznej (UBPEE) ze sprzężeniem magnetycznym. Wyniki charakteryzują parametry systemu w punkcie pracy, w którym następuje kompensacja reaktancji rozproszenia układu sprzężonych uzwojeń w szeregowych obwodach rezonansowych, co może być wykorzystane w koncepcji przekształtnika pracującego przy stałym napięciu wejściowym. W pracy przedstawiono koncepcję i parametry UBPEE, problematykę związaną z doborem elementów, a także wyniki eksperymentalne w postaci przebiegów oraz pomiarów sprawności i wzmocnienia napięciowego w funkcji mocy układu i częstotliwości pracy. Wyniki uzyskano przy odległości pomiędzy sprzężonymi uzwojeniami dochodzącej do 200 mm, co może znaleźć zastosowanie przy ładowaniu pojazdów elektrycznych. This paper presents the results of experimental investigations of a 1 kW contactless electrical energy transfer system (CEETS) with magnetic coupling. The results concern the system parameters at the operating point at which a compensation of the leakage inductances of the coupled windings in the series resonant circuits takes place, which can be used in a concept of a converter operating at a constant input voltage. The paper contains a concept and parameters of CEETS, issues of the selection of its components, as well as experimental results both in the form of time waveforms and measured values of efficiency and voltage gain in function of power and switching frequency. The results have been obtained at a distance between the coupled windings up to 200 mm, which can be utilized in charging of electric vehicles. Mariusz Świderski, Michał Gwóźdź Wpływ efektu zacienienia na pracę elektrowni solarnej z systemem rozproszonych paneli fotowoltaicznych Influence of shading effect on operation of solar plant with system of distributed PV panels Instalacje fotowoltaiczne coraz bardziej wpisują się w krajobraz Polski. Biorąc pod uwagę geograficzne uwarunkowania naszego kraju, jak również mając na uwadze niekorzystny wpływ zjawiska zacieniania na pracę systemu fotowoltaicznego należy zastanowić się, czy klasyczna struktura elektrowni solarnej jest tutaj najlepszym rozwiązaniem. W niniejszej pracy zaprezentowana została koncepcja elektrowni fotowoltaicznej o tzw. strukturze rozproszonej, polegającej na podziale panelu fotowoltaicznego na mniejsze części. Szczególna uwaga poświęcona została podstawowemu elementowi każdej elektrowni tego typu, czyli ogniwu fotowoltaicznemu, od którego w głównej mierze zależą parametry robocze całego systemu. W rozdziale opisującym dobór parametrów i struktury modułu fotowoltaicznego oraz wyniki jego badań laboratoryjnych pokazano, jak dużą stratę mocy generowanej przez moduł powoduje zacienienie o niewielkich wymiarach – stanowiące tutaj mniej niż 1% powierzchni całego modułu Wykazano również, że poza powierzchnią zacienienia, istotny wpływ na wartość straty mocy ma również położenie miejsca zacienienia. Photovoltaic installations have blend in the Polish landscape. Taking into account the geography of our country, as well as bearing in mind the negative impact of shading on the operation of photovoltaic systems, it should be considered whether the classic structure of a solar plant is the best solution. In this paper, the concept of power plant based on system of distributed photovoltaic panels is presented. Particular attention is paid to the photovoltaic cell, being a basic element of each power plant of this type, on which the operation parameters of the entire system depend. The chapter describing the selection of solar module parameters and its structure, as well as the results of laboratory tests, shows how much power loss, generated by the module, is caused by shading of a small area (less than 1% of the surface of entire module). It is also shown that, apart from the shaded surface, the location of the shaded space has a significant influence on the value of the power loss. Piotr Grzejszczak, Adam Czaplicki, Marek Szymczak, Roman Barlik Wpływ obwodów odciążających na łączeniowe straty energii w przekształtnikach wysokiej częstotliwości The impact of snubber circuits on switching energy losses in high frequency converters Niniejsza praca dotyczy analizy procesów łączeniowych w gałęzi z szybkimi tranzystorami MOSFET. Opisano podstawowe zjawiska towarzyszące szybkim procesom łączeniowym oraz zdefiniowano źródła drgań wartości chwilowych prądu i napięcia na łącznikach. Przybliżono znane z literatury sposoby ograniczania przepięć i tłumienia pasożytniczych drgań obwodu komutacyjnego. Podstawowym celem prowadzonych badań była analiza wpływu obwodów odciążających na łączeniowe straty energii, które są szczególnie istotne w przekształtnikach wysokiej częstotliwości. This work is devoted to influence of snubber circuits to the fast MOSFET switching. Basic phenomena associated with fast switching were described and sources of transistor current and voltage ringing were defined. The most popular methods of limiting overvoltage and suppressing of parasitic ringing of the MOSFET circuit were presented. The main purpose of the research was the impact of snubber circuits on MOSFET switching energy losses analysis, which are very important in high frequency converters. Sesja A6 Sterowanie w układach przekształtnikowych Przew.: dr hab. Mateusz Dybkowski Maciej Skowron, Marcin Wolkiewicz, Grzegorz Tarchała Diagnostyka uszkodzeń stojana silnika indukcyjnego pracującego w polowo-zorientowanej strukturze sterowania przy użyciu konwolucyjnych sieci neuronowych Stator winding fault diagnosis of induction motor operating under the field-oriented control with usage of convolutional neural networks W artykule zaproponowano zastosowanie sieci o głębokim uczeniu do diagnostyki zwarć zwojowych uzwojenia stojana silnika indukcyjnego pracującego w zamkniętej pętli sterowania polowo-zorientowanego DFOC. Zastosowano konwolucyjną sieć neuronową trenowaną metodą stochastycznego spadku gradientu ze współczynnikiem pędu. Zastosowanie takiej sieci pozwoliło na znaczne przyspieszenie procesu diagnostyki w porównaniu do tradycyjnych metod bazujących na szybkiej transformacie Fouriera FFT i brak konieczności stacjonarności przebiegów. In this paper deep neural networks are proposed to diagnose the inter-turn short-circuits of induction motor stator windings operating under the Direct Field Oriented Control method. A convolutional neural network, trained with a Stochastic Gradient Descent with Momentum method is used. Usage of this kind of network allows to significantly accelerate the diagnostic process comparing to the traditional methods based on the Fast Fourier Transform and no need to ensure the stationary operating conditions Marcin Paprocki, Lech M. Grzesiak, Krystian Erwiński Moduł komunikacyjny magistrali EtherCAT przeznaczony dla napędów elektrycznych EtherCAT communication module dedicated for electrical drives W artykule przedstawiono moduł komunikacyjny magistrali EtherCAT przeznaczony dla napędów elektrycznych. Omówiono standard komunikacji EtherCAT wraz z opisem działania urządzenia podrzędnego wykorzysującego profil komunikacyjny CiA402. Omówiono budowę i działanie modułu komunikacyjnego. Przedstawiono opis stanowiska badawczego oraz badania weryfikujące poprawność działania opracowanego modułu. The article presents an EtherCAT fieldbus communication module dedicated for electrical drives. The EtherCAT communications standard was described including the description of a slave device with CiA402 communications profile. The module structure and functional principle were described. The experimental setup was presented along with experiments that verify the correct operation of the developed module Piotr Falkowski Predykcyjne sterowanie przekształtnika AC/DC z filtrem LCL oraz dodatkowym sprzężeniem zwrotnym Model Predictive Control of AC/DC converter with LCL Filter and Additional Feedback) Filtr LCL ze względu na wysoką wartość tłumienia harmonicznych związanych z częstotliwością łączeń jest najczęściej wybierany do sprzęgania przekształtnika AC/DC z siecią elektroenergetyczną. Jednak zalety wynikające z użycia filtra LCL w dużej mierze zależą od wybranej metody sterowania. Badania związane z rozwojem algorytmów predykcyjnych są głownie skupione na poprawie właściwości w stanie statycznym oraz wzroście odporności na niedopasowanie parametrów modelu. W niniejszej pracy przedstawiono rozwinięcie sterowania predykcyjnego przekształtnika AC/DC z filtrem LCL, które pozwala na obniżenie wartości THD prądu sieci przy odkształconym napięciu zasilającym. W tym celu zaproponowana modyfikacja wykorzystuje dodatkowe sprzężenie zwrotne od prądu sieci. Wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych potwierdzają poprawne działanie oraz wysoką jakość odtwarzanego prądu sieci. The advantages of using a LCL filter connecting the grid with converter heavily depends on control method. Researchers in field of a predictive control are mainly focused on improved the response dynamics, stability and accuracy of reference current tracking. This work introduces a new predictive control scheme of power converter with an LCL filter with improved operation under grid distortions. The proposed modification of the control algorithm uses additional feedback form grid current to increase robustness for higher harmonics in grid voltage. The experimental and simulation results have proved good performance and verified the validity of the proposed solution. Marek Adamowicz, Janusz Szewczyk, Paweł Stec, Zbigniew Krzemiński Sterowanie stopniem wejściowym izolowanego wielopoziomowego przekształtnika kaskadowego DC-AC w napędzie EZT zasilanym z sieci trakcyjnej 3kV Control of the input stage of the isolated multi-level DC-AC cascaded converter in the EMU drive fed from a 3kV catenary Artykuł ten przedstawia analizę oraz wyniki symulacyjne trójfazowego przekształtnika matrycowego z dwukierunkowymi łącznikami GaN HEMT ze sterowaniem predykcyjnym prądów sieciowych oraz prądów wyjściowych przekształtnika. Kształtowanie prądów sieciowych odbywa się na podstawie obliczeń chwilowej mocy biernej sieci. Analizowany przekształtnik pracuje z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym, a od strony sieci zastosowano filtr typu LC z rezystorem tłumiącym. The article presents selected problems of controlling a multi-level DC-DC converter constituting the input stage of a drive converter, intended for electric drives of traction units (EZT). Traction drive control should take into account the properties of the 3kV DC catenary sudden voltage changes and power interruptions, including caused by the current collector passing through the section insulators. The proposed system gives the possibility to control the traction motor in a decoupled manner from the regulation of current drawn from the network, and the possibility of eliminating unwanted resonance phenomena in the LCL input filter system Sesja B6 Projektowanie układów energoelektronicznych Przew.: dr hab. Jacek Rąbkowski Mariusz Stępień, Zygmunt Mikno, Bogusław Grzesik Analiza wpływu elementów toru zasilania zgrzewarki rezystancyjnej na parametry procesu zgrzewania Analysis of influence of components in supplying path of resistance welding machine on parameters of welding process W artykule przedstawiono wpływ parametrów toru zasilania zgrzewarki rezystancyjnej na parametry wyjściowe procesu zgrzewania rezystancyjnego punktowego, to jest w szczególności średnicę uzyskiwanego jądra zgrzeiny. W zależności od rodzaju zgrzewarki struktura toru zasilania elektrod zawiera różne elementy, wpływające pośrednio na proces. Najczęściej są to przewody i szyny doprowadzające prąd oraz różnego rodzaju przekształtniki energoelektroniczne. W artykule wykazano w jaki sposób każdy z tych elementów wpływa na parametry procesu zgrzewania. The influence of components of the supplying path in resistance welding machine on parameters of welding process, particularly diameter of welding nugget is presented in the paper. Depending on type of welding machine the supplying path includes different types of conductors and wires and power electronic converters. Analysis presented in the paper reports influence of these elements on parameters of welding process. Robert Stala, Andrzej Mondzik, Adam Penczek, Zbigniew Waradzyn, Aleksander Skała Autonomiczny przekształtnik DC-DC o przełączanych kondensatorach z podwójnym układem ""bootsrapowym"" w obwodzie bramkowym"" Practical implementation of FPGA-based digital control, self- supply and bootstrap-based gate-driver system for a switched- capacitor DC-DC converter W artykule przedstawiono koncepcję i realizację sprzętową systemu elektronicznego dla przekształtnika DC-DC o przełączanych kondensatorach i dużym wzmocnieniu napięcia. Przekształtnik zawiera siedem sterowalnych łączników, gdzie cztery z nich są łącznikami, które nie posiadają wspólnego potencjału źródła. W artykule przedstawiono koncepcję nietypowych „bootstrapowych” obwodów bramkowych, gdzie do zasilania wszystkich obwodów sterujących łączników stosuje się jedno napięcie zasilania. Przekształtnik wymaga dedykowanego sposobu impulsowania dla siedmiu tranzystorów. Zastosowany układ cyfrowego sterownika na bazie układu FPGA realizuje funkcje sterujące dla stanu ustalonego oraz startu układu, a także funkcje zabezpieczeń. Zaprezentowany przekształtnik może pracować jako autonomiczna jednostka, która pobiera energię z wejścia mocy. Dlatego w przekształtniku zastosowano układ zasilania obwodów elektronicznych o szerokim zakresie napięcia wejściowego. Parametry przekształtnika, takie jak wzmocnienie napięciowe, zakresy napięcia i mocy są skalowalne dla docelowej aplikacji przy zachowaniu funkcjonalności proponowanych obwodów elektroniki sterującej i zasilającej. This paper presents the concept and practical implementation of an electronic system for a switched-capacitor DC-DC converter with high voltage gain. The converter consists of seven switches where four of them are high-side type. This paper presents a non-typical bootstrap-based gate-driver system, which makes it possible to run the converter using a single voltage source. The converter requires a special switching pattern to drive seven switches in a steady state as well as during the start-up of the converter, and the regulation of the output voltage. Therefore, an FPGA- based digital control system has been used with various switching algorithms as well as protection functions implemented. The presented converter is an autonomic device which taps the energy from the main input. Therefore, the electronic system of the converter is equipped with a self-supply system with a wide range of the input voltage. The parameters of the converter such as voltage gain, voltages and power ranges can be scalable for prospective applications with the proposed control system. Piotr Woźniak Redukcja wymiarów przestrzeni kryteriów w polioptymalizacji generatora z magnesami trwałymi Multiobjective Design of Permanent Magnet Generator with Dimensionality Reduction in Criteria Space W artykule przedstawiono rozwiązanie problemu optymalizacji wielokryterialnej poprzez redukcję wymiarów w przestrzeni kryteriów. Rozważono właściwości zbioru Pareto w zadaniu projektowania generatora z magnesami trwałymi. Zaprezentowano i porównano aproksymacje frontu Pareto przy optymalizacji z ograniczeniami przy redukcji z pięciu dwóch kryteriów This paper addresses the problem of dimensionality reduction while preserving the characteristics of the Pareto set approximation in multiobjective optimization. The real-life engineering design problem for permanent magnet generator is considered. The Pareto front approximations with constraints, ranging from the five objectives to the set of two, are presented and compared. Rafał Zawiślak Weryfikacja wrażliwości obserwatora zredukowanego z kompensacją nieliniowości na niedokładną identyfikację parametrów silnika Verification of reduced observer with non-linearity compensation sensitivity for inaccurate identification of drive parameters Bezczujnikowe układy sterowania wykorzystywane są obecnie coraz częściej nie tylko ze względu na ich niższy koszt ale również ze względu na ich inne liczne zalety. W artykule przedstawiono zagadnienia związane z odtwarzaniem sygnałów zmiennych stanu przez obserwator zredukowany z kompensacją nieliniowości. We wstępie omówiono metody wyznaczania prędkości opisując ich wady i zalety. W kolejnych rozdziałach przedstawiono model obserwatora oraz analizę jego właściwości ze szczególnym uwzględnieniem wrażliwości na niedokładną identyfikację parametrów silnika. W badaniach symulacyjnych przeanalizowano wpływ wybranych parametrów na dokładność odtwarzania prędkości i momentu. Wybrane wyniki symulacyjne zostały zweryfikowane eksperymentalnie. The motion sensorless control aims at eliminating the motor position sensor and its corresponding electronic conditioning circuits, cabling and connectors. Besides cost reduction, the motion sensorless drives are more reliable comparing to position sensor-based. In the paper we introduce tracking of state variable signals by a reduced observer with non-linearity compensation. The paper is organized as follows. The introduction focuses on a short evaluation of motion sensorless control. The following chapters present the observer's model and analysis of its properties with particular emphasis on sensitivity to inaccurate identification of motor parameters. Simulation is used to evaluate effects of selected parameters on the accuracy of speed and torque reproduction. Selected simulation results have been experimentally verified. Uwaga: Kolorem niebieskim zaznaczono referaty zgłoszone do konkursu na Najlepszego Młodego Autora Sene 2019.
Strona zaktualizowana: 3.04.2022