PROGRAM XVII KONFERENCJI NAUKOWEJ
Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym "SENE 2025"

CZWARTEK 27 listopada

Sesja   A1 (9:30 - 11:30)

Układy Napędowe 1 (sesja konkursowa)

• [art. 24]: Maciej Jaźwiński, Arkadiusz Kaszewski    

  Nieliniowe sterowanie prędkością silnika BLDC z wykorzystaniem algorytmu predykcyjnego z ciągłym zbiorem sygnałów sterujących

  Nonlinear Model Predictive Speed Control of a BLDC Motor Using Continuous Control Set Approach

  W niniejszej pracy przedstawiono nieliniowe sterowanie bezszczotkowym silnikiem prądu stałego (BLDC, ang. Brushless Direct Current Motor) z wykorzystaniem regulatora predykcyjnego z ciągłym zbiorem sygnałów sterujących (CCS-MPC, ang. Continuous Control Set Model Predictive Control), realizowanego dla sterowania polowo-zorientowanego (FOC, ang. Field Oriented Control). Celem badan było zaprojektowanie oraz przetestowanie strategii sterowania umożliwiającej precyzyjną regulację prędkości, z uwzględnieniem opracowania adekwatnego modelu silnika BLDC do zastosowania w sterowaniu predykcyjnym, gdzie jakość modelu stanowi jeden z kluczowych czynników wpływających na jakość regulacji z użyciem algorytmów predykcyjnych. Ponieważ dla niesinusoidalnej siły elektromotorycznej składowe napięć indukowanych w uzwojeniach stojana w układzie wirującym nie są stałe, zaproponowano metodę ich aproksymacji z wykorzystaniem wielomianu. Tak wyznaczone zależności zostały następnie zaimplementowane w modelu w przestrzeni stanu silnika BLDC. Implementację algorytmu sterowania wykonano w srodowisku Matlab/Simulink. Wyniki symulacyjne zestawiono z klasycznymi metodami sterowania: FOC oraz Six-Step, opartymi na regulatorach PI. Symulacje nie wykazały jednoznacznie lepszych parametrów pracy układu CCS-MPC względem klasycznego sterowania FOC z regulatorami PI. Wyniki symulacyjne zestawiono z klasycznymi metodami sterowania: FOC oraz Six-Step, opartymi na regulatorach PI. Symulacje nie wykazały jednoznacznie lepszych parametrów pracy układu CCS-MPC względem klasycznego sterowania FOC z regulatorami PI.

  This paper presents nonlinear control of a brushless DC motor (BLDC) using a model predictive controller (MPC) with a continuous control set (CCS-MPC), implemented with field-oriented control (FOC). The objective of the study was to design and test a control strategy enabling precise speed regulation, including the development of a suitable BLDC motor model for predictive control, where model quality is one of the key factors influencing the performance of predictive algorithms. Since, for non-sinusoidal electromotive force, the components of the induced voltages in the stator windings in the rotating reference frame are not constant, a method for their approximation using a polynomial was proposed. The resulting relationships were subsequently implemented in the state-space model of the BLDC motor. The control algorithm was implemented in the Matlab/Simulink environment. Simulation results were compared with classical control methods (FOC and Six-Step), both based on PI controllers. The simulations did not demonstrate a clear performance advantage of the CCS-MPC system over classical FOC with PI controllers.

  (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

• [art. 9]: Filip Szewczyk    

  Analiza wykorzystania adaptacyjnego algorytmu sterowania metod ˛a backsteppingu do estymacji parametrów silnika PMSM

  Analysis of adaptive backstepping control used for PMSM parameter estimation

  Algorytmy sterowania silnikami synchronicznymi (PMSM) wykorzystujące znajomość modelu maszyny, często wymagają dokładnej identyfikacji jego parametrów. W przypadku braku dokładnych informacji o silniku, identyfikacji można dokonać ręcznie lub z wykorzystaniem zaawansowanych metod, np. opartych o sieci neuronowe. Są to metody czasochłonne bądź wymagające dużych zasobów obliczeniowych. Niniejszy artykuł skupia się na potencjalnym wykorzystaniu algorytmu sterowania silnikiem PMSM typu backstepping do estymacji jego parametrów.

  Permanent magnet synchronous motor (PMSM) model-based control algorithms often require accurate identification of the motor parame_x0002_ters. This can be a problem if few or no data regarding their values are obtainable. The identification can be done by hand or using more sophisticated methods, e.g. neural-network-based ones, which are either time-consuming or require high processing power. Herein, a low-computational-power control algorithm for PMSM speed control is analyzed to assess its potential for parameters estimation.

  (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

• [art. 49]: Robert Surus, Łukasz J. Niewiara, Tomasz Tarczewski    

  Zaawansowane sterowanie predykcyjne o skończonym zestawie sterowań momentem obrotowym synchronicznego silnika reluktancyjnego

  Advanced Finite Control Set Model Predictive Torque Control for Synchronous Reluctance Motor

  W niniejszym artykule przedstawiono metod˛e zaawansowanego predykcyjnego sterowania momentem obrotowym (A-FCS-MPTC) dla synchronicznych silników reluktancyjnych (SynRM). W proponowanym algorytmie wykorzystano nieliniową aproksymację wielomianową strumienia i eliminację konieczności stosowania strategii MTPA. Testy numeryczne i eksperymentalne potwierdzają zmniejszenie tętnień momentu obrotowego i prądu. Zredukowano złożoność obliczeniową w porównaniu do konwencjonalnych algorytmów predykcyjnego sterowania momentem (FCS-MPTC) i prądem (FCS-MPCC).

  This paper presents an Advanced Finite Control Set Model Predictive Torque Control (A-FCS-MPTC) method for synchronous reluctance motors (SynRM). The novelty of the algorithm is incorporating a nonlinear polynomial flux approximation, which removes the necessity of using an MTPA strategy while improving torque control quality. Numerical tests and laboratory experiments confirm reduced torque ripple, faster dynamic response, and lower computational burden than conventional FCS-MPTC and Finite Control Set Model Predictive Current Control algorithms.

• [art. 12]: Grzegorz Kaczmarczyk, Radosław Stanisławski, Danton Diego Ferreira, Marcin Kamiński    

  Badania eksperymentalne hybrydowego regulatora prędkości ADRC-RBFNN zastosowanego dla napędu elektrycznego z połączeniem sprężystym

  Experimental Verification of a Hybrid ADRC-RBFNN Speed Controller Applied for a Drive with an Elastic Shaft

  Nowoczesne wymagania dynamiczne względem napędów elektrycznych rosną wraz z rozwojem aplikacji przemysłowych. Trudności w identyfikacji parametrycznej złożonego obiektu oraz trend minimalizacji liczby czujników mechanicznych dodatkowo komplikują problem sterowania układami dwumasowymi. Rozwiązanie opisane w niniejszej publikacji umożliwia efektywne sterowanie napędem dwumasowym przy założeniu przyblizonej identyfikacji parametrów złożonego połączenia sprężystego. Do tego celu wykorzystano hybrydowy regulator ADRC w połączeniu z siecią radialną. Opracowana struktura sterowania została poddana weryfikacji eksperymentalnej. Badania eksperymentalne potwierdzają, ze zaproponowana struktura zapewnia skuteczne tłumienie drgań skrętnych i minimalizację przeregulowania.

  Modern electric drives nowadays face strict dynamic requirements. As the complexity of industrial processes rises, conducting a quick hardware implementation may be problematic due to parametric uncertainties of mechanical machinery coupled with the motor. Thus, the paper proposes a novel solution allowing to control two-mass drives with flexible connection assuming only one speed feedback and parametric uncertainty of the flexible connection. The described solution is based on a so-called Hybrid ADRC controller, which uses a Radial Basis Function Neural Network. The elaborated structure is verified in an experimental manner. The experimental verification proves that the proposed structure provides efficient torsional vibrations damping and overshoot minimization.

  (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

• [art. 32]: Kamil Wyrąbkiewicz, Tomasz Tarczewski    

  Projektowanie obserwatora momentu obciążenia dla aplikacji robota mobilnego

  Designing of Load Torque Observer for Mobile Robot Application

  Roboty mobilne (MR) s ˛a cz˛esto wykorzystywane zarówno w zastosowaniach wewnętrznych, jak i zewnętrznych. W artykule ukazano proces projektowania obserwatora momentu obciążenia pod kątem zastosowania go do określenia warunków gruntowych na potrzeby robotyki mobilnej. Informacje te są kluczowe dla algorytmów realizujących lokalne planowanie trasy, umożliwiając robotowi mobilnemu podjęcie decyzji, czy kontynuować ruch, czy zawrócić w przypadku występowania nieodpowiedniego terenu lub takiego, który stwarza duże ryzyko unieruchomienia. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych obserwatora momentu obciążenia wielokołowego robota mobilnego poruszającego się po zróżnicowanym terenie.

  Mobile robots (MR) are frequently used in both indoor and outdoor applications. In this paper, the design procedure of a load torque observer is presented with a view to its application in determining ground conditions for mobile robotics. This information is crucial for local path planning algorithms, enabling a mobile robot to decide whether to continue its movement or turn back due to the presence of terrain that is unsuitable or poses a high risk of immobilization. Experimental results of a load torque observer for a multi-wheeled mobile robot moving on various terrains are presented.

  (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

Sesja   B1 (9:30 - 11:30)

Diagnostyka napędów elektrycznych 1 (sesja konkursowa)

• [art. 29]: Kamila Jankowska    

  Porównanie metod detekcji i klasyfikacji uszkodzeń czujników prądu w układzie napędowym z PMSM

  Comparison of Fault Detection and Classification Methods for Current Sensors in a Drive System with a PMSM

  W niniejszej pracy przedstawiono analizę porównawczą aplikacji służących do detekcji i klasyfikacji uszkodzeń czujników prądu w układzie napędowym z silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi. Badaniom poddano detektor uszkodzeń oparty na markerach prądowych oraz układy klasyfikacji wykorzystujące płytkie i głębokie sieci neuronowe. Weryfikację eksperymentalną przeprowadzono dla tego samego silnika Moog o mocy 0,894 kW, przy różnych warunkach pracy układu napędowego.

  This study presents a comparative analysis of fault detection and classification systems for current sensors in a drive system with a permanent magnet synchronous motor (PMSM). The subject of the investigation is a fault detector based on current markers and classification systems utilizing both shallow and deep neural networks. Experimental verification was conducted on the same Moog 0.894 kW motor under various operating conditions of the drive system.

  (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

• [art. 21]: Tomasz Herzog, Krzysztof Bartecki, Wojciech Jurczak    

  Model starzenia aluminiowego kondensatora elektrolitycznego dla algorytmów konserwacji predykcyjnej przekształtników częstotliwości

  Aluminum electrolytic capacitor aging model for Variable Frequency Drives predictive maintenance algorithms

  Aluminiowe kondensatory elektrolityczne stanowią jedną z najczęściej stosowanych grup kondensatorów w aplikacjach elektroniki mocy. Przedmiotem badań opisanych w publikacji jest modelowanie procesu starzenia tych elementów w celu prognozowania ich charakterystyk eksploatacyjnych w funkcji czasu. Autorzy zaprezentowali dynamiczny, nieliniowy oraz niestacjonarny model kondensatora, który uwzględnia degradację pojemności oraz wzrost zastępczej rezystancji szeregowej (ESR) w trakcie długotrwałej pracy. Opisano stanowisko eksperymentalne do przyspieszonych badań żywotności (HALT – Highly Accelerated Life Testing), umożliwiające weryfikację modelu w oparciu o dane pomiarowe. Przedstawiono wyniki symulacji długookresowych oraz wstępne wyniki badań eksperymentalnych, ilustrujące wpływ procesu starzeniowego na parametry kondensatora. Walidacja opracowanego modelu wymaga jednak rozszerzenia bazy danych eksperymentalnych, które zostaną pozyskane w dalszych etapach badań. Opracowany model może znaleźć zastosowanie w prognozowaniu parametrów aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych, wykorzystywanych jako kondensatory pośredniczącego obwodu DC przemienników częstotliwości.

  Aluminum electrolytic capacitors are one of the most used capacitors in power electronics applications. Our research focuses on modeling the aging process of such capacitors to predict their performance over time. A dynamic, nonlinear, and time-varying model of a capacitor is presented, which considers the degradation of capacitance and Equivalent Series Resistance (ESR) over time. An experimental setup for Highly Accelerated Life Testing (HALT) is described, which allows for validation of the model with real data. Results from long-term simulations and preliminary experimental results are presented, showing the impact of aging on capacitor performance. Validation of the model will need more experimental data, which will be collected in future work. The model can be used to predict the performance of aluminum electrolytic capacitors in power electronic predictive maintenance applications of DC Bus capacitors.

• [art. 2]: Marcin Gulczyński, Marek Adamowicz, Marek Olesz    

  Alternatywna metoda diagnostyki on-line izolacji silników w nowoczesnych napędach średniego napięcia (SN) na potrzeby planowania przestojów i remontów

  An alternative method for online diagnostics of motor insulation in modern medium voltage (MV) drives for downtime planning

  W artykule opisano koncepcję systemu diagnostyki on-line stanu izolacji silników średniego napięcia (SN), który w przyszłości mógłby być stosowany w napędach przemysłowym SN z nowoczesnymi przekształtnikami, np. o topologii wielopoziomowej SiC CHB (cascaded H-bridge). Temat podjęto z uwagi na opisywane w ostatnim czasie postępy w technologii przekształtników SN. Przekształtniki wielopoziomowe SiC SN z filtrem silnikowym LCL mogą generować napięcia czysto sinusoidalne, a więc w pełni odpowiadającego wymogom normy IEEE Std.1434 odnośnie diagnostyki wyładowań niezupełnych (WNZ). Do akwizycji sygnałów WNZ zastosowano czujniki temperatury PT100 montowane seryjnie w stojanach silników SN, które wykorzystano jako anteny fal elektromagnetycznych pochodzących od impulsów WNZ. W zaproponowanym przenośnym systemieakwizycji i cyfrowego przetwarzania sygnałów WNZ zastosowano kartę PicoScope serii 6000 o wysokiej rozdzielczości pomiaru. Zastosowanie transformacji falkowej w cyfrowym przetwarzania sygnału z czujnika PT100 pozwala uzyskać informacje o poziomie WNZ w izolacji stojana. Autorzy zestawiają proponowany system diagnostyki on-line z konwencjonalnym systemem off-line zawierającym analizator sygnałów elektrycznych WNZ.

  This article describes the concept of an online diagnostic system for the insulation condition of medium voltage (MV) motors, which could be used in future industrial MV drives with modern converters featuring an LCL motor output filter, such as a multilevel SiC CHB (cascaded H-bridge) topology. This topic was undertaken due to the recent advances in MV converter technology. New MV converters with LCL filters can generate purely sinusoidal voltages, fully compliant with the requirements of IEEE Std. 1434 for partial discharge (PD) diagnostics. PT100 temperature sensors, standardly installed in MV motor stators, were used to acquire PD signals. These sensors act as antennas for electromagnetic waves originating from PD pulses. The proposed portable PD signal acquisition and digital processing system utilizes a PicoScope 6000 series high-resolution measurement card. Applying wavelet transformation to the PT100 sensor signal provides information about the PD level in the stator insulation. The authors compare the proposed online diagnostic system with a conventional offline system that includes a PD electrical signal analyzer.

• [art. 7]: Mateusz Krzysztofiak    

  Analiza sygnałów diagnostycznych dla uszkodzeń łożysk tocznych w silniku PMSM pracujących w różnych warunkach

  Analysis of diagnostic signals for rolling bearing damage in a PMSM motor

  W artykule zaprezentowano kompleksowe podejście do diagnostyki defektów łożysk, obejmujące analizę sygnałów drganiowych, akustycznych i elektrycznych pozyskiwanych w zróżnicowanych warunkach pracy silnika. Badania eksperymentalne wykonano dla różnych warunków obciążeń oraz pracy zmianę nastaw regulatorów w układzie napędowym. Przedstawiono proces ekstrakcji i interpretacji symptomów uszkodzeń. Uzyskane wyniki omawiają skuteczność symptomów na ich zastosowanie w systemach diagnostycznych.

  The article presents a comprehensive approach to bearing defect diagnostics, encompassing the analysis of vibration, acoustic, and electrical signals collected under various operating conditions of the motor. Experimental tests were conducted for different load scenarios and with varying regulator settings in the drive system. The process of extracting and interpreting damage-related symptoms is detailed. The results discuss the effectiveness of these symptoms and their applicability within diagnostic systems.

• [art. 19]: Magdalena Miniach, Teresa Orłowska-Kowalska    

  Kompleksowy algorytm do detekcji i kompensacji uszkodzeń czujników prądu stojana w napędzie z silnikiem indukcyjnym

  Comprehensive algorithm for detection and compensation of stator current sensors in the induction motor drive

  W artykule przedstawiono kompletny algorytm do wykrywania, klasyfikacji i bieżącej korekcji błędów pomiaru oraz całkowitych uszkodzeń czujników prądu stojana w napędzie z silnikiem indukcyjnym sterowanym wektorowo. Proponowane rozwiązanie wykorzystuje analizę symptomów uszkodzeń, wyodrębnionych na podstawie prądów zmierzonych i estymowanych. Odporność na zmiany parametrów maszyny zwiększono poprzez wprowadzenie dodatkowego stanu diagnostycznego w algorytmie detekcji i korekcji sygnałów prądowych.

  This paper presents a comprehensive algorithm for detecting, classifying, and continuously correcting measurement errors and complete faults of stator current sensors in a vector-controlled induction motor drive. The proposed solution employs fault symptom analysis based on measured and estimated stator currents. Robustness against variations in machine parameters has been enhanced by introducing an additional diagnostic state into the current signal detection and correction algorithm.

  (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

• [art. 5]: Oliwia Frankiewicz    

  Analiza porównawcza symptomów zwarć zwojowych w silnikach prądu przemiennego z wykorzystaniem wskaźników statystycznych i sieci głębokich

  Comparative analysis of inter-turn short circuit symptoms in AC motors using statistical indicators and deep networks

  Artykuł przedstawia ocenę możliwości wykorzystania sygnału strumienia poosiowego w diagnostyce zwarć zwojowych w silnikach prądu przemiennego o różnych konstrukcjach. Analizy statystyczne i częstotliwościowe wykazały zróżnicowany charakter symptomów w zależności od konstrukcji silników, natomiast zastosowanie głębokich sieci neuronowych pozwoliło na wykrycie uszkodzeń z dokładnością odpowiednio 93 % dla silników indukcyjnych i 98 % dla silnika z magnesami trwałymi Badanie wartości prawdopodobieństwa na warstwie softmax umożliwiło zbadanie wpływu warunków obciążenia na skuteczność klasyfikacji.

  The paper presents an analysis of the applicability of the axial flux signal in the diagnosis of inter-turn short circuits in AC motors of different designs. Statistical and frequency analyses revealed variations in the nature of symptoms depending on motor construction, while the application of deep neural networks enabled fault detection with an accuracy of 93% for induction motors and 98% for the permanent magnet motor. The examination of the output probability values from the softmax layer made it possible to investigate the influence of load conditions on the classification performance.

  (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

Sesja   C1 (9:30 - 11:30)

Przekształtniki wysokich częstotliwości 1 (sesja konkursowa)

• [art. 20]: Zbigniew Kaczmarczyk, Marcin Kasprzak, Piotr Legutko, Adam Ruszczyk, Michał Żaba, Mateusz Liszczyk    

  Metody synchronizacji czasowej sond pomiarowych do testu dwupulsowego (DPT) tranzystorów SiC MOSFET

  Methods for time synchronization of measurement probes for double pulse test (DPT) of SiC MOSFET transistors

  Artykuł dotyczy problematyki testu dwupulsowego (Double Pulse Test – DPT) stosowanego w celu wyznaczania właściwości dynamicznych tranzystorów SiC MOSFET. Scharakteryzowano metodę DPT, zwracając szczególną uwagę na metody synchronizacji czasowej sond pomiaru napięcia i prądu. Dla zapewnienia prawidłowej synchronizacji zaproponowano automatyzację metody odtworzenia napięcia tranzystora na podstawie zmierzonego prądu i opisano nową, analogiczną metodę odtworzenia prądu tranzystora wykorzystującą zarejestrowane napięcie.

  The article addresses the issues related to the Double Pulse Test (DPT) used to determine the dynamic properties of SiC MOSFET transistors. The DPT method is characterized, with particular attention given to the methods of time synchronization for voltage and current measurement probes. To ensure proper synchronization, the automation of the method for reconstructing the transistor voltage based on the measured current is proposed, and a new, analogous method for reconstructing the transistor current using the recorded voltage is described.

• [art. 44]: Mikołaj Koszel    

  Wpływ przełączania przy zerowym napięciu (ZVS) na zaburzenia przewodzone w przekształtniku o topologii podwójnego mostka aktywnego

  Impact of Zero Voltage Switching on Conducted EMI in Dual Active Bridge

  Artykuł przedstawia szczegółowe badania wpływu przełączenia przy zerowym napięciu (ZVS) na przewodzone zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) w podwójnym mostku aktywnym (DAB). Przeprowadzono analizę wpływu warunków przełączania tranzystorów na widmo EMI, co umożliwiło identyfikację bezpośredniego wpływu przełączania przy zerowym lub quasi zerowym napięciu na charakterystykę zakłóceń. Uzyskane wyniki zostały odniesione do stromości zboczy napięcia VDS tranzystorów i przeanalizowane przy pomocy zaproponowanych wskaźników.

  This article presents an in-depth investigation into the impact of Zero Voltage Switching (ZVS) on conducted electromagnetic interference (EMI) in a dual active bridge (DAB) converter. A correlation between measured EMI spectra and switching transistors conditions is established, allowing the identification of the direct impact of ZVS and quasi-ZVS operation on EMI behavior. The EMI results are related to the transistors’ VDS slope steepness and analyzed using proposed factors.

• [kom. 1]: Paweł Górecki, Jacek Rąbkowski, Krzysztof Górecki    

  Bezoscyloskopowa metoda pomiaru energii łączeniowych dyskretnych tranzystorów SiC wykorzystująca przyrost temperatury ich obudowy

  Oscilloscope-less switching energies measurement method for discrete SiC power devices, based on the measurement of the increase in their case temperature

  W artykule przedstawiono nową metodę pomiaru energii łączeniowych dyskretnych tranzystorów mocy SiC, wykorzystującą przyrost temperatury obudowy spowodowany efektem samonagrzewania. Przedstawiono proponowaną metodę oraz niezbędne stanowisko pomiarowe. Wyniki eksperymentalne dla kaskody SiC porównano z wynikami uzyskanymi standardową metodą oscyloskopową, opartą na pomiarach przebiegów czasowych zaciskowych napięć i prądów. Omówiono ograniczenia metody oscyloskopowej a ponadto zidentyfikowano i omówiono czynniki wpływające na jej dokładność.

  The paper presents a new method for measuring the switching energies of discrete SiC power transistors based on an increase in case temperature caused by the self-heating effect. The proposed method is introduced with the description of the necessary measurement set-up. Experimental results for discrete SiC cascode are compared with those obtained using the standard oscilloscope method based on fast voltage and current measurements. The limitations of the oscilloscope method are discussed. Moreover, factors influencing the accuracy of the proposed method are identified and discussed.

• [kom. 4]: Paweł Górecki, Ciro Scognamillo, Antonio Pio Catalano    

  Konflikt wymagań elektrycznych i cieplnych w projektowaniu wysokoczęstotliwościowych przekształtników energoelektronicznych

  Conflict of Electrical and Thermal Requirements in the Design of High-Frequency Power Electronic Converters)

  Powszechnie w projektowaniu układów impulsowych dąży się do minimalizacji indukcyjności w obwodzie mocy przez zaprojektowanie możliwie krótkich ścieżek, w celu uniknięcia potencjalnie destrukcyjnych impulsów napięcia. Jednakże podjęcie takich działań w układzie zrealizowanym w technice montażu powierzchniowego skutkuje wzrostem własnych i wzajemnych rezystancji termicznych zastosowanych tranzystorów. W artykule przedstawiono wyniki symulacji w programie MATLAB/COMSOL, ilustrujące wpływ realizacji obwodu drukowanego na parametry cieplne tranzystorów GaN HEMT pracujących w konfiguracji półmostkowej.

  In the design of power electronics converters, it is recommended to minimise the parasitic inductances in the power loop to avoid potentially destructive voltage overshoots. Typically, it is realised by shortening the trace length in this loop. However, in surface-mounted circuits, this results in an increase in the self and mutual thermal resistances of the used transistors. In the article, the results of simulations performed in MATLAB/COMSOL, illustrating the influence of layout and substrate parameters on the thermal resistances of GaN HEMTs operating in a half-bridge configuration, are presented.

• [art. 36]: Janusz Szewczyk, Marek Adamowicz     

  Sterowanie aktywnym filtrem harmonicznych w przemysłowych sieciach średniego napięcia

  Control of the active harmonic filter in industrial medium-voltage networks

  W artykule przedstawiono wyniki analizy pracy aktywnego filtra harmonicznych (AFH) o topologii wielopoziomowego przekształtnika SiC średniego napięcia (SN) w warunkach zbliżonych do rzeczywistej sieci przemysłowej SN. Analizowana sieć charakteryzuje się zmienną w czasie impedancją, zależną od punktu pracy przyłączonych urządzeń pasywnych i aktywnych. Zmienność ta zwiększa podatność układu na występowanie rezonansów, zarówno szeregowych, jak i równoległych. W artykule przedstawiono strukturę opracowanego przekształtnika SiC AFH SN oraz algorytmy sterowania umożliwiające niezależne zadawanie mocy czynnej w poszczególnych fazach i kompensację wyższych harmonicznych do 50. włącznie. Badania wykonano na stanowisku laboratoryjnym z modelem linii przemysłowej SN o napięciu 3,3 kV. Analizowano wpływ charakterystyki amplitudowo–fazowej impedancji sieci na skuteczność kompensacji. Wyniki badań potwierdziły, że AFH musi pracować przy zróżnicowanych wartościach impedancji w funkcji częstotliwości oraz posiadać zdolność kompensacji asymetrycznych prądów obciążenia. Optymalna skuteczność kompensacji zależy od doboru strategii regulacji — prądowej lub napięciowej — dostosowanej do lokalnych warunków rezonansowych sieci SN.

  This article presents the results of an analysis of the operation of an active harmonic filter (AFH) based on a multilevel SiC medium voltage (MV) converter topology in a real industrial MV network. The analyzed network is characterized by time-varying impedance, dependent on the operating point of the connected passive and active devices. This variability increases the system's susceptibility to resonances, both series and parallel. The article presents the structure of the developed SiC AFH MV converter and control algorithms enabling independent active power setting in individual phases and compensation of higher harmonics up to and including the 50th order. The tests were performed on a laboratory bench with a model of a 3.3 kV MV industrial line. The influence of the network's amplitude-phase impedance characteristics on compensation effectiveness was analyzed. The test results confirmed that the AFH must operate at varying impedance values as a function of frequency and be capable of compensating asymmetric load currents. Optimal compensation effectiveness depends on the selection of an appropriate control strategy – current or voltage – adapted to the local resonance conditions of the MV network

• [art. 34]: Rafał Kopacz, Przemysław Trochimiuk, Jacek Rąbkowski    

  Przekształtnik klasy EF2 z rozszerzonym zakresem obciążenia pracujący z częstotliwością 1 MHz

  1 MHz class EF2 power converter with extended operating range

  Przemysł półprzewodnikowy wykazuje duże zainteresowanie technologią plazmową zasilaną przez przekształtniki energoelektroniczne o bardzo wysokiej częstotliwości, działające w obszarze megaherców, o mocy sięgającej i przekraczającej 1 kW, co stanowi znaczną moc dla tego zakresu częstotliwości. Ponadto takie zastosowania wymagają również szerokiego zakresu obciążenia, zachowując wysoką sprawność. W związku z tym, konwencjonalne wzmacniacze mocy klasy E i D nie są w stanie sprostać tym wymaganiom. W odpowiedzi na tę kwestię, w niniejszym studium przedstawiono i zbadano przekształtnik energoelektroniczny EF2 o rozszerzonym zakresie obciążenia, poprzez dodatkowe rezonansowe sieci dopasowujące. System działający z częstotliwością 1 MHz i mocą znamionową 1 kW został zaprezentowany i zweryfikowany w badaniach symulacyjnych. Ponadto, rozważania na temat projektu modelu eksperymentalnego są także zawarte w artykule.

  The semiconductor manufacturing industry has put significant interest into plasma technology that is fed by ultra-high frequency power converters, operated in the range of megahertz, with power levels reaching and exceeding 1 kW, which is a substantial power for this frequency area. Moreover, such applications also require a wide load range, whilst maximizing efficiency. Therefore, conventional class E and D power amplifiers cannot meet these requirements. Answering this issue, this study showcases and investigates an EF2 power converter with extended operating range via additional resonant matching networks. The system operated at 1 MHz and rated at a power of 1 kW is presented and validated in a thorough simulation study. Furthermore, considerations on the design of an experimental model are also given.

Sesja   A2 (11:50 - 13:50)

Magazynowanie energii 1

• [kom. 9]: Robert Ostrowski, Szymon Piasecki    

  Tryby pracy sieciowego magazynu energii wraz z analizą ekonomiczną na przykładzie rozwiązań Apator S.A.

  Operating Modes of Grid-Connected Energy Storage Systems with Economic Analysis: A Case Study of Apator S.A. Solutions

  W artykule przedstawiono zagadnienia związane z analizę trybów pracy oraz efektywności ekonomicznej sieciowego magazynu energii elektrycznej (BESS) pracującego jako wolnostojąca jednostka, jednostka współpracująca z odnawialnymi źródłami energii (OZE) oraz ze źródłami i obciążeniem lokalnym. Analizie ekonomicznej poddano różne strategie pracy, obejmujące ładowanie z instalacji fotowoltaicznej, z sieci w godzinach pozaszczytowych oraz rozwiązania hybrydowe, ze szczególnym uwzględnieniem ich wpływu na redukcję mocy szczytowej i optymalizację kosztów energii. Przedstawione opracowanie uwzględnia znaczenie czynników regulacyjnych i rynkowych, takich jak opłaty mocowe i mechanizmy Demand_x0002_Side Response (DSR), dla ogólnej opłacalności systemów magazynowania energii. Prezentowane analizy zostały zilustrowane rzeczywistymi danymi wraz z cenami energii pochodzącymi z TGE (rok 2024).

  This article presents issues related to the analysis of the operating modes and economic efficiency of a grid-connected energy storage system (BESS) operating as a standalone unit, a unit cooperating with renewable energy sources (RES), and with local sources and loads. Various operating strategies, including charging from a photovoltaic system, off-peak grid charging, and hybrid solutions, are economically analyzed, with particular emphasis on their impact on peak power reduction and energy cost optimization. The study considers the importance of regulatory and market factors, such as capacity charges and demand-side response (DSR) mechanisms, for the overall cost-effectiveness of energy storage systems. The analyses are illustrated with actual data, including energy prices from the Polish Power Exchange (TGE) (2024).

• [kom. 7]: Wojciech Jarzyna, Bartosz Różycki, Bartłomiej Stefańczak, Dariusz Zieliński    

  Optymalizacja doboru i warunków pracy elektrochemicznego magazynu energii w kontekście maksymalizacji zysku elektrowni wiatrowej

  Optimisation of the Selection and Operating Conditions of an Electrochemical Energy Storage System in the Context of Maximising Wind Power Plant Profitability

  W artykule podjęto temat zarządzania energią w systemach odnawialnych źródeł energii, a w szczególności elektrowni wiatrowych współpracujących z siecią elektroenergetyczną, z uwzględnieniem krótkoterminowej zmienności generacji oraz dynamicznych taryf za energię elektryczną. Zmienność produkcji energii z OZE, zwłaszcza w horyzoncie kilkugodzinnym, stanowi istotne wyzwanie dla stabilności, bezpieczeństwa funkcjonowania systemu energetycznego jak i efektywności ekonomicznej jego działania. Aby poprawić tę sytuację zaproponowano wyposażenie układu elektrowni wiatrowych w system składający się z baterii akumulatorów zbudowanych w technologii ogniw litowo-jonowych, przekształtnikowego układu zapewniającego współpracę z elektrowniami jak i z siecią elektroenergetyczną oraz układu zarządzania z dostępem o aktualnej cenie energii na rynku cen dynamicznych. W związku z tym zaproponowano algorytm zarządzania energią, który integruje dane o generacji, obciążeniu sieci oraz zmiennych kosztach zakupu energii. Algorytm został szczegółowo omówiony i zilustrowany na przykładzie pracy elektrowni wiatrowych, których nieregularna produkcja wymaga zastosowania magazynów energii w celu zapewnienia niezbędnych dostaw. Przedstawiono sposób, w jaki akumulatory mogą kompensować niedobory i zagospodarowywać nadwyżki energii, a także jak ich inteligentne sterowanie może przyczynić się do optymalizacji kosztów operacyjnych. Szczególną uwagę poświęcono sytuacjom, w których generacja z OZE jest niewystarczająca lub nadmiarowa względem bieżącego zapotrzebowania. W takich przypadkach korzystne okazuje się ładowanie akumulatorów z sieci, zwłaszcza w godzinach obowiązywania niskich taryf dynamicznych. Dzięki temu system zarządzania energią może generować zyski nawet w okresach braku produkcji z OZE, wykorzystując mechanizmy rynkowe do optymalizacji kosztów zakupu energii. Do analizy pracy systemu wykorzystano dane o przewidywanym zapotrzebowaniu i przewidywanych cenach energii. Algorytm zarządzania pracą magazynu reaguje na prognozy cen i zapotrzebowania w celu maksymalizacji zysku. Układ sterowania pracą magazynu decyduje kiedy magazyn jest ładowany/ rozładowywany i gdzie jest przekazywana energia z elektrowni wiatrowej. Końcowym celem poszukiwania optymalnych warunków zarzadzania pracą magazynu jest określenie jaka wielkość magazynu jest ekonomicznie opłacalna i może przynieść największe zysk.

  The research investigates the optimisation of energy flows in wind power systems operating within grid-connected renewable energy frameworks. It considers the short-term variability of generation and the impact of dynamic electricity tariffs. The fluctuating output of renewable energy sources (RES), especially over several-hour horizons, poses a significant challenge to the stability and security of the power system, as well as its economic efficiency. To mitigate these challenges, the study proposes equipping wind power systems with an integrated solution comprising lithium-ion battery storage, a converter system enabling interaction with both the wind turbines and the grid, and a management system with access to real-time energy pricing on dynamic tariff markets. Accordingly, an energy management algorithm is introduced, integrating data on generation, grid load, and variable energy purchase costs. The algorithm is discussed in detail and illustrated through the operational example of wind farms, whose irregular production necessitates energy storage to ensure reliable supply. The paper demonstrates how batteries can compensate for shortages and absorb surplus energy and how smart control can contribute to operational cost optimisation. Special attention is given to scenarios in which renewable energy source (RES) generation is either insufficient or excessive relative to current demand. In such cases, it is advantageous to charge batteries from the grid, especially during periods when dynamic electricity tariffs are low. This approach allows the energy management system to generate profit even when RES production drops to zero, by leveraging market mechanisms to optimise the cost of energy procurement. The performance of the system is evaluated based on forecasted energy demand and market price data. The storage management algorithm dynamically responds to these projections, optimising charging and discharging cycles while determining the most effective allocation of wind-generated energy. The overarching objective of this optimisation process is to identify the storage capacity that offers the highest economic viability and maximises financial returns.

• [kom. 5]: Piotr Leżyński    

  Magazyny energii w systemach PV –wymiarowanie na podstawie profili mocy

  Energy Storage for PV Systems: Sizing Analysis Using Power Profiles

  Zmiany w zasadach rozliczania energii produkowanej w systemach fotowoltaicznych powodują obniżenie opłacalności tego typu instalacji. Jednocześnie otwierają przestrzeń do wykorzystania magazynów energii, które mogą współpracować z instalacjami PV. Opłacalność magazynów energii w oczywisty sposób zależy od kosztów zakupu technologii. Mniej oczywistym, lecz bardzo istotnym czynnikiem jest właściwe dobranie pojemności magazynu do wielkości instalacji fotowoltaicznej oraz profilu zużycia energii. W referacie przedstawiona zostanie analiza prowadząca do wymiarowania magazynów energii dla przedsiębiorców będących prosumentami. Analizę przeprowadzono na podstawie historycznych profili produkcji i zużycia energii elektrycznej. Wyniki pokazują, jakie elementy należy brać pod uwagę przy doborze pojemności magazynu oraz jaka jest opłacalność dostępnych komercyjnie rozwiązań w roku 2025.

  Changes in the settlement rules for energy produced by photovoltaic systems have reduced the profitability of such installations. At the same time, this creates opportunities for the use of energy storage systems that can operate in conjunction with PV installations. The profitability of energy storage is, in an obvious way, linked to the cost of the technology. Less obvious, but highly significant, is the proper sizing of storage capacity in relation to the PV system and the energy consumption profile. This paper presents an analysis leading to the sizing of energy storage systems for prosumer enterprises. The analysis is based on historical profiles of electricity generation and consumption. The results show which factors should be taken into account when selecting storage capacity and assess the profitability of commercially available storage solutions in 2025.

• [art. 52]: Paweł Szczepankowski    

  Zastosowanie teorii mocy chwilowej Akagi i Komatsu do sterowania przekształtnikiem matrycowym z zastosowaniem współrzędnych barycentrycznych przy niesymetrycznym zasilaniu

  Application of the Akagi and Komatsu instantaneous power theory to control of a matrix converter using barycentric coordinates under an unbalanced supply

  W artykule przedstawiono wyniki badan analitycznych i symulacyjnych dotycząacych problemu zniekształceń prądu wejściowego w przekształtniku matrycowym przy niezrównoważonych napięciach wejściowych. Proponowane rozwiązanie opracowano z wykorzystaniem algorytmu sterowania w układzie współrzędnych barycentrycznych napięć wejściowych, który można obliczyć, wykorzystując zasady teorii mocy chwilowej wprowadzone przez Akagi i Komatsu. Ostatnie podejście charakteryzuje się lepszymi cechami i zostało ostatecznie zastosowane w proponowanym algorytmie.

  The paper presents the results of analytical and simulation studies on the problem of input current distortion in a matrix converter under unbalanced input voltages. The proposed solution is elaborated using a control algorithm in barycentric coordinates of the input voltages, which can be calculated using the principles of instantaneous power theory introduced by Akagi and Komatsu. The last approach presents the best features compared to Akagi and was finally adopted in the proposed algorithm.

• [art. 8]: Dariusz Zieliński, Bartłomiej Stefańczak, Wojciech Jarzyna    

  Analiza topologii przekształtników DC/DC dużej mocy wspierających czteroprzewodowe przekształtniki sieciowe pracujące w trybie niesymetrycznym

  Evaluation of high power DC/DC Converter Topologies for Current Oscillation Damping in Four-Wire Grid Voltage Balancers

  Prezentowany artykuł zawiera analizę możliwych rozwiązań topologicznych przekształtników czteroprzewodowych AC/DC, współpracujących z magazynami energii o napięciu 1500V DC i świadczących usługi sieciowe tj. symetryzację napięć w punkcie przyłączeniowym poprzez wprowadzanie do niej asymetrycznego fazowo prądu. Jako preferowane rozwiązanie wybrano nieizolowaną przetwornicę DC/DC typu podwyższającego w 3-poziomwej topologii, której zadaniem jest wprowadzanie prądu w przeciw-fazie w odniesieniu do oscylacji 100Hz, która jest wynikiem asymetrycznych prądów fazowych na wyjściu układu 4-przewodowego. Rozwiązanie to znacząco przyczynia się do wydłużenia żywotności elektrochemicznego magazynu energii, ponieważ kompensujący przepływ prądu zamyka się na superkondensatorze pomocniczym, z pominięciem elektrochemicznego magazynu energii. Przykładowe przebiegi prądów magazynu energii wskazują jego zdolność do kompensacji oscylacji na poziomie 97%, a autorski algorytm pozwala na podłączenie przetwornicy DC/DC jako samodzielnego układu, bez ingerencji w obwód szyny DC magazynu i przekształtnika sieciowego.

  This paper presents an analysis of possible topological solutions for four-wire AC/DC converters operating with energy storage systems at 1500 V DC and providing grid services, such as voltage balancing at the point of connection by injecting phase-asymmetric current. The preferred solution is a non-isolated step-up DC/DC converter in a 3-level topology, designed to inject current in counter-phase with the 100Hz oscillation that results from asymmetrical currents at the output of the four-wire system. This solution significantly extends the lifespan of the electrochemical energy storage, since the compensating current flow is closed through an auxiliary supercapacitor, bypassing the electrochemical energy storage system. Example current waveforms of the energy storage demonstrate its ability to compensate oscillations at a level of 97%, and the proprietary algorithm enables the DC/DC converter to operate as a standalone unit, without interference in the DC bus circuit of the storage system and the grid converter.

• [art. 4]: Piotr Grzejszczak, Mikołaj Koszel, Marek Szymczak    

  Analiza i badania eksperymentalne sprawności przetwarzania energii w mikrosieciach prądu stałego i przemiennego

  Analysis and experimental studies of energy efficiency in DC and AC microgrids

  Artykuł przedstawia wyniki analiz i badań eksperymentalnych pomiarów sprawności energetycznej w torach przetwarzania energii elektrycznej występujących w mikrosieciach prądu stałego i przemiennego. Omówiono w nim różnice w strukturach systemów prądu przemiennego i stałego. Dla wybranych scenariuszy przeanalizowano wpływ parametrów układów przekształtnikowych na efektywność i bilans energii. Analizy te zostały zweryfikowane w badaniach eksperymentalnych.

  The article presents the results of analyses and experimental tests of efficiency measurements in energy conversion paths occurring in DC and AC microgrids. It discusses the differences in the structures of AC and DC power systems. The influence of power converter parameters on efficiency and energy balance was analyzed for selected scenarios. These analyses were verified in experimental studies finally.

Sesja   B2 (11:50 - 13:50)

Diagnostyka napędów elektrycznych 2

• [kom. 3]: Krystian Teler    

  Detekcja uszkodzeń w napędzie z silnikiem PMSM z wykorzystaniem głębokiej sieci neuronowej typu autoenkoder

  Fault detection in a PMSM motor drive using a deep autoencoder neural network

  W niniejszym komunikacie prezentowane są wstępne wyniki badań dotyczące detekcji uszkodzeń w napędzie z silnikiem PMSM przy wykorzystaniu głębokiej struktury sieci neuronowej typu autoenkoder. Ocena uszkodzenia odbywa się poprzez porównanie zrekonstruowanego sygnału wyjściowego autoenkodera z sygnałem wejściowym. Przebadane zostały uszkodzenia czujników prądu, a także zwarcia uzwojeń stojana, a uzyskane wstępne wyniki dokładności klasyfikacji wynoszą 84,2%.

  This paper presents preliminary results of research on fault detection in a PMSM motor drive using a deep autoencoder neural network. Fault assessment is performed by comparing the reconstructed autoencoder output signal with the input signal. Damage to current sensors and stator winding short circuits were tested, and the preliminary classification accuracy results are 84.2%.

• [art. 31]: Marcin Kamiński, Marcin Wolkiewicz    

  Projektowanie neuronowych detektorów uszkodzeń stojana silnika indukcyjnego z wykorzystaniem metody Optimal Brain Damage

  Design of Neural-Based Stator Fault Detectors for Induction Motors Using the Optimal Brain Damage Method

  W odpowiedzi na ograniczenia konwencjonalnych metod diagnostycznych, takich jak analiza widmowa prądu (MCSA), w pracy zaproponowano neuronowe detektory uszkodzeń zwarć zwojowych uzwojeń stojana w silniku indukcyjnym. Główny nacisk położono na proces projektowania detektorów, w tym optymalizację topologii sieci neuronowej przy użyciu metody przycinania Optimal Brain Damage, dobór cech wejściowych oraz strategie uczenia. Eksperymenty, przeprowadzone na stanowisku laboratoryjnym z silnikiem zasilanym z falownika, potwierdziły wysoką skuteczność opracowanych detektorów w testach zarówno na zgromadzonych danych, jak i w trybie pracy online.

  In response to the limitations of conventional diagnostic methods like Motor Current Signature Analysis (MCSA), this paper proposes neural network-based detectors for stator inter-turn short-circuit faults in induction motors. The primary focus is on the detector design process, including the optimization of the neural network topology using the Optimal Brain Damage pruning method, the selection of input features, and training strategies. Experiments conducted on a laboratory test stand with an inverter-fed motor confirmed the high effectiveness of the developed detectors in tests using both recorded data and in an online mode.

• [art. 46]: Paweł Ewert, Bartłomiej Wicher, Tomasz Pajchrowski    

  Wybrane metody wykrywania niewyważenia w układzie napędowym z połączeniem sprężystym

  Selected methods for detecting unbalance in a drive system with elastic coupling

  W artykule omówiono wybrane metody detekcji niewyważenia wirnika w układzie dwumasowym z połączeniem sprężystym. Przedstawiono przyjęty model matematyczny niewyważenia oraz omówiono stanowisko laboratoryjne. Analizie poddano drgania mechaniczne oraz prąd zadany. Do uzyskania symptomów diagnostycznych wykorzystano szybką transformatę Fouriera oraz transformatę wyższego rzędu bispectrum.

  The article discusses selected methods for detecting rotor unbalance in a dual-mass system with an elastic coupling. The adopted mathematical model of unbalance is presented and the laboratory setup is discussed. Mechanical vibrations and the reference current were analysed. Fast Fourier transform and higher-order bispectrum transform were used to obtain diagnostic symptoms.

• [art. 10]: Bogdan Fabiański, Tomasz Pajchrowski    

  Analiza zakłóceń przewodowych i dobór parametrów filtra EMC dla mostka asymetrycznego napędu przekształtnikowego

  Conducted Emission Analysis and EMC Filter Design for an Asymmetrical Converter Drive Bridge

  W artykule omówiono kompleksowo zagadnienia dotyczące projektowania, analizy oraz symulacji filtru wejściowego EMC dla asymetrycznego mostka przekształtnika silnikowego. Wprowadzenie poświęcono na kwestie obowiązujących norm celem określenia referencyjnego widma, w ramach którego projekt będzie walidowany. Omówiono przygotowanie środowiska LTSpice do symulacji, wstępnej oceny poziomu zakłóceń oraz eksportu danych numerycznych. Przedstawiono proces analizy i przetwarzania przez autorskie, publicznie dostępne do powtórnego wykorzystania skrypty środowiska Matlab. Wskazano na oryginalne aspekty metodyki takie jak redukcja nadmiarowej ilości danych w warstwie prezentacji widma w kontekście badania kompatybilności przy wektorowej formie zapisu. Zwrócono uwagę na przyczyny źródła emisji poszczególnych bloków funkcjonalnych przekształtnika, procedurę doboru parametrów filtra kończąc walidacją uzyskanych rezultatów w ramach przygotowanego wcześniej środowiska.

  This paper presents a comprehensive study on the design, analysis, and simulation of an EMC input filter for a motor converter bridge supplied from a single-phase power network. The introductory section outlines the relevant regulatory standards, which serve to define the normative reference spectrum employed for project validation. A detailed description is provided of the LTSpice-based simulation environment, including its configuration for preliminary validation and numerical data export. The workflow for data analysis and processing is demonstrated using proprietary Matlab scripts that have been made publicly available ensuring reproducibility. Methodological innovations are highlighted, particularly the reduction of redundant spectral data in the presentation layer to enhance compliance assessment in vector-based representation. Furthermore, the origins of electromagnetic emissions across individual functional blocks of the converter are analyzed. The study concludes with the procedure for selecting filter parameters, followed by validation of the results within the established simulation framework.

• [art. 18]: Jeremi Jarosz, Krzysztof Szabat    

  Klasyfikacja niewspółosiowości równoległej w silniku indukcyjnym metodą 2D-CNN na nieprzetworzonych prądach stojana

  Parallel Misalignment Classification in an Induction Motor using 2D-CNN on Raw Stator Currents

  Praca dotyczy klasyfikacji poziomów nieosiowości równoległej w silniku indukcyjnym zasilanym z częstotliwością 30 Hz na podstawie trójfazowych prądów stojana. Krótkie, fazowo wyrównane okna prądu są odwzorowywane w zwarte dwuwymiarowe reprezentacje i przetwarzane przez lekką dwuwymiarową konwolucyjną sieć neuronową. Przeanalizowano zarówno wnioskowanie z pojedynczego okna, jak i agregację decyzji metodą większości głosów w kolejnych oknach. Analiza wskazuje, że pomyłki występują głównie między sąsiednimi poziomami nasilenia, natomiast agregacja stabilizuje predykcje i ogranicza poważne błędne klasyfikacje, przy niewielkim obniżeniu swoistości dla stanu zdrowego. Na podstawie tych obserwacji zaproponowano dwustopniowy schemat decyzyjny, w którym decyzje z pojedynczego okna służą do wykrywania obecności uszkodzenia, a decyzje zagregowane - do estymacji jego nasilenia. Podejście opiera się wyłącznie na pomiarze prądów, jest oszczędne pod względem danych i odpowiednie do pracy przy zmiennym obciążeniu.

  This work investigates the classification of parallel misalignment levels in an induction motor supplied at 30 Hz using three-phase stator currents. Short, phase-aligned current windows are mapped to compact two-dimensional representations and processed by a lightweight two_x0002_dimensional convolutional neural network. Both single-window inference and majority-vote aggregation across consecutive windows are examined. Analysis indicates that confusions occur primarily between neighboring severity levels, whereas aggregation stabilizes predictions and reduces severe misclassifications, with a modest trade-off in healthy-state specificity. These observations motivate a two-stage decision scheme in which single_x0002_window decisions are used for fault-presence detection, followed by aggregated decisions for severity estimation. The approach relies solely on current sensing, is data-efficient, and is suitable for variable-load operation.

• [art. 22]: Konrad Urbański    

  Modelowanie układu sterowania i optymalizacji dla napędu reakcyjnego

  Modeling and Optimization of the Control System for a Reaction Wheel Drive

  W artykule przedstawiono przykład użycia środowiska służącego do modelowania oraz weryfikacji układu sterowania napędem reakcyjnym, w kontekście sterowania orientacją obiektu typu "CubeSat". W jego skład wchodzą symulator środowiska fizycznego Gazebo, zintegrowany z algorytmami sterującymi z użyciem systemu ROS drugiej generacji, co stanowi nietypowe, ale elastyczne podejście do symulacji układów napędowych. Przedstawiono wybrane wyniki obrazujące dynamikę sterowania układu.

  The article presents an example of using an environment designed for modeling and verifying a control system for a reaction wheel drive, in the context of attitude control of a CubeSat-type object. The setup includes the Gazebo physical environment simulator, integrated with control algorithms implemented using the second-generation ROS, which constitutes an unconventional yet flexible approach to simulating drive systems. Selected results illustrating the dynamics of the control process are presented.

Sesja   C2 (11:50 - 13:50)

Przekształtniki wysokich częstotliwości 2

• [art. 1]: Shirin Askari, Jacek Rąbkowski    

  Advanced Medium-Voltage Resonant Converter with Fixed-Frequency Operation for Bidirectional EV Battery Charger

  Advanced Medium-Voltage Resonant Converter with Fixed-Frequency Operation for Bidirectional EV Battery Charger

  " "

  Resonant converters are widely used in bidirectional battery charging systems to achieve CC-CV charging. However, conventional approaches often rely on a wide switching frequency range, leading to increased circulating losses, frequency_x0002_dependent switching behavior, and inefficient component sizing. This paper presents a bidirectional resonant battery charger that maintains fixed switching frequency operation in all modes. In the forward power flow path, a reconfigurable resonant network switches between LLC and LCCL configurations. By operating at the resonant frequency of each network, the converter utilizes their inherent load-independent voltage or current characteristics to realize CC-CV charging without varying the switching frequency. In the reverse path, a series resonant network operates at its resonant frequency, providing a load-independent voltage output. Limited variations in battery voltage are regulated to a constant input using fixed-frequency PWM control, ensuring that the converter maintains constant-frequency operation throughout all modes. The proposed converter is analyzed and designed in detail. Its performance is evaluated through simulations at a power level of 10 kW, with an input voltage of 1500 V, an output voltage range of 600–800 V, and an output current range of 1.25– 12.5 A. The results of the analysis and simulation clearly demonstrate soft switching for all switches in the proposed converter.

• [kom. 8]: Paweł Górecki, Dennis Ahmed    

  Poprawa dokładności pomiaru energii łączeniowych tranzystorów SiC MOSFET przy wykorzystaniu symulacji komputerowych

  Improving the accuracy of SiC MOSFET switching energies measurements using SPICE simulations

  W artykule przedstawiono metodę pozwalającą na poprawę dokładności pomiaru energii łączeniowych tranzystorów mocy SiC MOSFET zmierzonych metodą oscyloskopową przy użyciu symulacji komputerowych w programie SPICE. W proponowanej metodzie, dzięki wykorzystaniu korekty analitycznej opartej o przeprowadzone obliczenia, możliwie jest połączenie krótkiego czasu potrzebnego na wykonanie pomiaru charakteryzującego metodą oscyloskopową oraz wysoką dokładność, która była uzyskiwana dotąd jedynie dla pomiarów kalorymetrycznych.

  This paper presents a method for improving the accuracy of oscilloscope-based measurements of SiC MOSFET switching energies using SPICE simulations. The proposed method, utilising analytical correction based on performed computations, combines the short measurement time achievable only with oscilloscope measurements with the high accuracy previously achieved only with calorimetric measurements.

• [art. 41]: Przemysław Trochimiuk, Rafał Kopacz, Jacek Rąbkowski    

  Szeregowe łączenie tranzystorów typu MOSFET z węglika krzemu w rozszerzonym falowniku klasy EF2

  Series connection of SiC MOSFETs in an extended EF2 inverter

  Rosnące zapotrzebowanie na wyższą moc w zastosowaniach przekształtnikowych bardzo wysokiej częstotliwości wymaga usprawnień w konstrukcji wzmacniaczy mocy, ponieważ konwencjonalne falowniki klasy D i E nie są odpowiednie ze względu na wyższe wymagane poziomy napięć od strony źródła DC. W związku z tym, w niniejszym artykule zbadano koncepcję połączenia szeregowego tranzystorów mocy, a konkretnie tranzystorów typu SiC MOSFET i zastosowania ich w rozszerzonym falowniku klasy EF2. Obniżone wymagania dotyczące napięcia blokowania umożliwiają zastosowanie niedrogich urządzeń o niskich stratach mocy. Ponadto, możliwe jest balansowanie napięć na tranzystorach za pomocą kondensatorów równoległych dołączonych pomiędzy dren i źródło tranzystorów, które można również włączyć do wejściowej sieci rezonansowej, co ogranicza liczbę komponentów. W artykule potwierdzono tę koncepcję za pomocą falownika zaprojektowanego do pracy z częstotliwością 1 MHz i mocą 1 kW, zweryfikowanego w badaniach symulacyjnych. Ponadto, artykuł zawiera projekt przekształtnika, uwzględniający aspekty związane z szeregowym łączeniem tranzystorów.

  The rising demand for power levels in RF power converter applications necessitates improvements in the design of power amplifiers, as conventional D and E class inverters are not suitable because of the higher required DC voltages. Thus, this paper investigates the concept of series connection of power transistors, specifically SiC MOSFETs, and applies them to an extended class EF2 inverter. The lowered blocking voltage requirement provides the opportunity to employ low-cost and low-power-loss devices. Furthermore, voltage balancing can be introduced via parallel capacitors between drain and source of transistors that can also be incorporated into the input resonant network, which limits the component count. The paper validates the concept with a converter designed for 1 MHz, 1 kW operation, validated in an extensive simulation study. Moreover, the design considering the inclusion of several transistors in series in the converter are also included in the paper.

• [art. 38]: Krystian Frania, Kamil Kierepka    

  Symulacja Processor-in-the-Loop układu nagrzewania indukcyjnego z wykorzystaniem programu PSIM

  Processor-in-the-Loop Simulation of an Induction Heating System Using PSIM

  W artykule przedstawiono projekt i walidację algorytmu sterowania dla układu nagrzewania indukcyjnego z falownikiem półmostkowym, wykorzystując symulację Processor-in-the-Loop (PIL) i platformę sprzętową LaunchXL-F280049C. Zaproponowany regulator PI precyzyjnie reguluje prąd i dynamicznie reaguje na zmiany nastaw. Wyniki symulacji PIL zostały potwierdzone eksperymentalnie poprzez pomiary przebiegów napięcia i prądu oraz efektywne nagrzewanie tygla grafitowego jako obciążenia.

  The paper presents the design and validation of a control algorithm for an induction heating system with a half-bridge inverter, using Processor-in-the-Loop (PIL) simulation and the LaunchXL-F280049C hardware platform. The proposed PI controller accurately regulates the current and dynamically responds to setpoint changes. The PIL simulation results were experimentally confirmed through voltage and current waveform measurements as well as effective heating of a graphite crucible load.

• [art. 25]: Konrad Drabiuk, Marcin Bieńczyk, Przemysław Kowalczyk, Wojciech Gajewski, Adam Krupa, Krzysztof Gedroyć, Andrzej Gierałtowski, Marcin Żelechowski    

  Nowa metoda automatycznego strojenia częstotliwości z kompensacją długości kabla

  A new Auto Frequency Tuning method with cable length compensation

  Rynek półprzewodnikowy wymaga coraz szybszych i bardziej niezawodnych metod dopasowywania impedancji w celu poprawienia powtarzalności procesu i produktu finalnego. W artykule zostanie przedstawiona metoda kompensacji długości kabla w celu poprawienia działania algorytmu automatycznego strojenia częstotliwościowego (ang. Auto Frequency Tuning). Artykuł zawiera opis zasady działania, jego fizyczną implementację oraz weryfikację w warunkach laboratoryjnych.

  The semiconductor market requires faster and more reliable load impedance-matching methods to improve the repeatability of the process and, consequently, the final product. In the article, the cable length compensation method to improve automatic frequency tuning algorithm (AFT) is described. The article contains a description of theoretical assumptions, and their implementation and verification in a laboratory environment.

• [art. 30]: Jacek Rąbkowski, Przemysław Trochimiuk, Shirin Askari, Michał Ptak    

  Praca przekształtnika sieciowego o wyjściu stałoprądowym z prądem trapezoidalnym

  Trapezoidal Current Mode Control of Current Source Rectifier

  Artykuł omawia nową metodę sterowania trójfazowym przekształtnikiem sieciowym o wyjściu stałoprądowym wykorzystującą koncept pracy przy trójkątnym prądzie. Zamiast stałego prądu na wyjściu mostka proponowany jest prąd trapezoidalny w celu zmniejszenia wielkości i wagi dławika wyjściowego i uzyskania przełączania przy zerowym prądzie wybranych tranzystorów. W połączeniu z nowymi monolitycznymi tranzystorami GaN, metoda ta pozwoli uzyskać wzrost częstotliwości przełączania do setek kHz i zmniejszenie dławika nawet do pojedynczych mikrohenrów. Z drugiej strony, zasady pracy przekształtnika sieciowego o wyjściu stałoprądowym nadal wymagają pobierania sinusoidalnego prądu sieci co jest sporym wyzwaniem przy trapezoidalnym prądzie w obwodzie wyjściowym. W pracy przedstawiono założenia teoretyczne i podstawowe zależności opisujące ten rodzaj pracy. Ponadto, zostało również pokazane studium symulacyjne modelu o mocy 10 kVA w celu weryfikacji metody.

  This paper deals with new control method for three-phase current source rectifier (CSR) based on triangular current mode (TCM) concept. Instead direct current at the output of the bridge, operation with a trapezoidal current shape is suggested to reduce inductor size and weight and obtain zero current switching conditions for selected transistors. In addition to new monolithic bidirectional switches based on GaN, this method may lead to significant increase of switching frequency to hundreds of kHz and decrease of the inductor even to single μH. However, operation principles of the grid-connected CSR still requires generation of sinusoidal current, which is a challenging with trapezoidal current in the DC link. Theoretical assumptions and basic equations are provided together in the paper, moreover, simulation study of the grid-connected 10kVA model of CSR is shown to verify the whole concept.

Sesja   A3 (15:10 - 16:10)

Magazynowanie energii 2

• [kom. 6]: Marek Jasiński    

  Nowoczesne systemy magazynowania energii z wykorzystaniem energoelektroniki zapewniające cyberbezpieczeństwo i zrównoważony rozwój energetyczny

• [art. 48]: Mateusz Karpiczenko, Sebastian Giziewski, Marek Adamowicz, Jędrzej Pietryka, Zbigniew Krzemiński    

  Wysokosprawna (>99%) dwukierunkowa przetwornica SiC DC-DC 1500V/750V o mocy 200 kW do falowników sieciowych w bateryjnych magazynach energii dużej mocy

  High-Efficiency (>99%) 200 kW Bidirectional SiC DC-DC Converter (1500 V/750 V) for Grid-connected Inverters in Large-Scale Battery Energy Storage Systems

  Przetwornice DC-DC dopasowujące poziom napięcia baterii akumulatorów do poziomu napięcia obwodu DC falownika sieciowego pracującego w bateryjnych magazynach energii (z ang. BESS – Battery Energy Storage Systems) są kluczowymi komponentami BESS. W referacie przedstawiono dwukierunkową przetwornicę SiC DC-DC 1500V/750V o mocy 200 kW do sprzęgania baterii z falownikami sieciowymi magazynów energii dużej mocy. Opracowana przetwornica DC-DC o mocy 200kW ma budowę modułową, składa się z dwóch przetwornic DC-DC pracujących równolegle i jest chłodzona powietrzem. Dzięki zastosowaniu tranzystorów SiC 2kV uzyskano kompaktową konstrukcję i wysoką sprawność przekraczającą 99% w 60% zakresu pracy.

  DC/DC converters, which match the battery voltage to the DC-link voltage requirements of the grid inverter in Battery Energy Storage Systems (BESS), are critical components of BESSs. This paper presents a 200 kW bidirectional SiC DC/DC converter, rated for 1500 V/750 V, designed for coupling battery clusters to grid-connected voltage-source inverters. The developed 200 kW converter features a modular architecture, consisting of two parallel DC/DC converter modules, and employs air cooling. The use of 2 kV SiC transistors enables a compact design with an efficiency exceeding 99% over 60% of the operating power range

  (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

• [art. 51]: Szymon Piasecki    

  Zastosowanie akumulatorów second-life w regulacji parametrów jakościowych sieci elektroenergetycznej – doświadczenia z projektu Apator S.A.

  Utilization of Second-Life Battery Cells for the Stabilization of Distribution Network Parameters: A Case Study of the Project Conducted by Apator S.A.

  Artykuł przedstawia problematykę związaną z wykorzystaniem używanych ogniw bateryjnych (tzw. ogniwa second-life) do budowy stacjonarnego magazynu energii elektrycznej o pojemności 15 kWh i mocy znamionowej 50 kW, przeznaczonego do stabilizacji parametrów napięciowych w sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia. W publikacji omówiono kluczowe zagadnienia dotyczące wtórnego zastosowania ogniw litowo_x0002_jonowych, w tym aspekty techniczne związane z projektowaniem, integracją i eksploatacją zasobnika energii. Działanie systemu zilustrowano wynikami pomiarów zarejestrowanych w warunkach rzeczywistej pracy sieci dystrybucyjnej w ramach pilotażowego wdrożenia.

  The article addresses the application of previously used battery cells (so-called second-life cells) for the construction of a stationary energy storage system with a capacity of 15 kWh and a rated power of 50 kW, designed to stabilize voltage parameters in a low-voltage distribution grid. The paper discusses key issues related to the secondary use of lithium-ion cells, including technical aspects of the design, integration, and operation of the storage unit. The system’s performance is illustrated with measurement results obtained under real operating conditions of the distribution grid as part of a pilot implementation.

Sesja   B3 (15:10 - 16:10)

Układy 2masowe

• [art. 11]: Marcin Jastrzębski, Jacek Kabziński    

  Aproksymacja nieliniowej charakterystyki przenoszenia momentu modelem rozmytym w układzie sterowania napędem dwumasowym

  Fuzzy approximation of the torque transmission curve in adaptive dual-mass drive control systems

  Przedstawiamy nowy sposób aproksymacji nieliniowej charakterystyki przeniesienia momentu, przeznaczony specjalnie do zastosowania w adaptacyjnym regulatorze położenia do napędów dwumasowych. Regulator adaptacyjny wykorzystuje specjalnie zaprojektowany rozmyty model krzywej przenoszenia momentu obrotowego, czyli charakterystyki momentu w funkcji kąta skręcenia wału. Model rozmyty pozwala uwzględnić plateau krzywej wynikające z właściwości materiału sprzęgła, martwej strefy oraz obecności luzu w układzie przeniesienia momentu obrotowego. Regulator zachowuje skuteczność nawet w przypadku gwałtownych zmian kształtu krzywej przenoszenia momentu obrotowego podczas pracy, np. w wyniku uszkodzenia.

  We present a new method for approximating the nonlinear torque transfer characteristic, specifically designed for use in an adaptive position controller for dual-mass drives. The adaptive controller utilizes a specially designed fuzzy model of the torque transfer curve, i.e., the torque characteristic as a function of the shaft torsion angle. The fuzzy model allows for the plateau of the curve resulting from the clutch material properties, the dead zone, and the presence of backlash in the torque transfer system. The controller remains effective even when the shape of the torque transfer curve changes dramatically during operation, for example, due to damage.

• [art. 26]: Piotr Derugo, Amanuel Haftu Kahsay, Kosuke Shikata, Seiichiro Katsura, Krzysztof Szabat    

  Nowa struktura sterownia dla układu dwumasowego bazująca na sprzężeniu od momentu skrętnego i jego pochodnej

  Novel control structure for a dual-mass system using feedback of torque and its derivative

  W artykule przedstawiono nową strukturę sterowania dla układu dwumasowego. Bazuje ona na dodatkowych sprzężeniach od momentu skrętnego i jego pochodnej. W klasycznym podejściu oba te sprzężenia wprowadza się do węzła momentu. W niniejszej pracy sygnał pochodnej momentu skrętnego wprowadzono do węzła prędkości. Proponowana struktura umożliwia dowolne rozmieszczenie biegunów układu zamkniętego na płaszczyźnie zespolonej. W pracy przedstawiono analizę odporności proponowanej struktury na zmiany parametrów układu.

  This paper presents a new control structure for a dual-mass system. It is based on additional feedback from the torsional torque and its derivative. In the classical approach, both feedbacks are introduced into the torque node. In this paper, the torque derivative signal is introduced into the velocity node. The proposed structure allows for an arbitrary arrangement of the closed-loop poles in the complex plane. The paper presents an analysis of the proposed structure's robustness to changes in system parameters.

• [art. 14]: Bartłomiej Wicher, Stefan Brock    

  Identyfikacja parametrów serwonapędu z ramieniem elastycznym

  Identification of parameters for a servo drive with a flexible arm

  Artykuł opisuje proces modelowania i identyfikacji parametrów serwonapędu z ramieniem elastycznym. Badania obejmowały wyznaczenie współczynników tarcia, momentu bezwładności oraz charakterystyk częstotliwościowych układu z wykorzystaniem sygnału typu chirp. Uzyskane dane posłużyły do opracowania modelu operatorowego uwzględniającego rezonanse i antyrezonanse ramienia. Porównanie wyników eksperymentalnych i symulacyjnych potwierdziło poprawność modelu, który może być wykorzystany do dalszych prac nad tłumieniem drgań i projektowaniem układów sterowania manipulatorów elastycznych.

  The paper presents the process of modeling and parameter identification of a servo drive system equipped with a flexible arm. The study involved determining friction coefficients, the moment of inertia, and the system’s frequency characteristics using a chirp excitation signal. The obtained data were used to develop an operator-based model that accounts for the arm’s resonance and anti-resonance phenomena. A comparison between experimental and simulation results confirmed the accuracy of the proposed model, which can serve as a foundation for further research on vibration suppression and control system design for flexible robotic manipulators.

Sesja   C3 (15:10 - 16:10)

Zastosowania energoelektroniki

• [kom. 10]: Robert Smoleński    

  Uczenie maszynowe w elektroenergetyce - wybrane obszary aplikacyjne

  Machine Learning in Power Electrical Engineering – Selected Application Areas

  Znaczący postęp technik pomiarowych oraz dynamiczny rozwój metod analizy pozyskiwanych danych pozwalają na uzyskanie niedostępnych dotychczas możliwości w zakresie analiz, modelowania i optymalizacji urządzeń i systemów. W zasadzie można mówić o zmianie paradygmatu bazującego na założeniu, że w przypadku możliwości otrzymania wymaganej liczby wiarygodnych danych pomiarowych dystrybuanty empiryczne dobrze opisują skomplikowane obiekty statyczne i dynamiczne, dla których trudne lub niemożliwe jest przedstawienie analitycznych modeli deterministycznych (np. w postaci modeli matematycznych). W komunikacie naukowym przedstawione zostaną wybrane obszary aplikacyjne, w których uzasadnionym wydaje się zastosowanie uczenia maszynowego. Na podstawie własnych doświadczeń z realizacji badań w obszarze diagnostyki elektromechanicznych elementów infrastruktury krytycznej oraz sterowania automatycznymi regulatorami napięcia transformatorów WN/SN do regulacji napięcia w sieci nN celem zwiększenia absorpcji energii generowanej przez prosumentów. Omówione zostaną zalety i ograniczenia związane ze stosowaniem uczenia maszynowego w tych obszarach aplikacyjnych.

  Significant progress in measurement techniques and the dynamic development of methods for analyzing acquired data make it possible to achieve previously unattainable capabilities in the analysis, modeling, and optimization of devices and systems. Essentially, one can speak of a paradigm shift based on the assumption that, given a sufficient number of reliable measurement data, empirical distributions can accurately describe complex static and dynamic objects for which it is difficult or impossible to formulate analytical deterministic models (e.g., in the form of mathematical models). The scientific communication will present selected application areas in which the use of machine learning appears justified. Based on the author’s own research experience in the field of diagnostics of electromechanical components of critical infrastructure and control of automatic voltage regulators of HV/MV transformers for voltage regulation in LV networks, aimed at increasing the absorption of energy generated by prosumers, the advantages and limitations associated with the use of machine learning in these application areas will be discussed.

• [art. 40]: Mariusz Stępień, Krystian Frania, Dominik Mikołajczyk, Jan Zygadlewicz, Mateusz Czechowski, Natan Siekierka, Wiktor Czornik    

  System elektromagnetycznego sterowania siłą docisku elektrod w zgrzewarkach rezystancyjnych

  Electromagnetic control system for electrode pressure force in resistance welding machines

  Artykuł poświęcony jest opracowaniu i badaniom systemu sterowania siłą docisku elektrod w zgrzewarce rezystancyjnej. Jest to rozwiązanie nowatorskie, mogące zastąpić stosowane dotąd systemy pneumatyczne lub serwomechaniczne. Zaproponowany w artykule system bazuje na systemie czterech elektromagnesów - dwóch przyciągających i dwóch powrotnych, czterokanałowym układzie energoelektronicznym zasilania oraz na wspólnym układzie sterowania, pozwalającym na równoważenie sił między elektromagnesami. W artykule potwierdzono tę koncepcję za pomocą falownika zaprojektowanego do pracy z częstotliwością 1 MHz i mocą 1 kW, zweryfikowanego w badaniach symulacyjnych. Ponadto, artykuł zawiera projekt przekształtnika, uwzględniając aspekty związane z szeregowym łączeniem tranzystorów.

  The paper is devoted to the design and testing of a system for controlling the electrode pressure force in a resistance welder. This is an innovative solution that can replace previously used pneumatic or servomechanical systems. The system proposed in the article is based on four electromagnets – two attracting and two returning ones, a four-channel power electronics supply system, and a common control system that allows for force balancing between the electromagnets.

• [art. 28]: Marek Adamowicz, Zbigniew Krzemiński    

  Poprawa elastyczności operacyjnej sieci dystrybucyjnej nn poprzez zastosowanie aktywnych regulatorów napięcia dla realizacji usług elastyczności inicjowanych przez OSD

  Improving the Operational Flexibility of Low-Voltage Distribution Networks through the Use of Active Voltage Regulators for the Provision of Flexibility Services Initiated by DSOs

  Wprowadzanie usług elastyczności przez operatorów systemów dystrybucyjnych (OSD) powinno być poprzedzone procesem zapewnienia elastyczności operacyjnej samej sieci. Obecne linie nn nie są przygotowane na usługi elastyczności inicjowane przez OSD, takie jak jednoczesne ładowanie bądź rozładowanie wielu magazynów energii zainstalowanych w linii, gdyż prowadziłoby to do przekroczeń napięcia i wyłączeń inwerterów sprzęgających magazyny – podobnie jak ma to miejsce w przypadku generacji z mikroinstalacji PV w szczycie nasłonecznienia. Występująca w czteroprzewodowych liniach nn asymetria powoduje, że wymagania odnośnie zapewnienia elastyczności operacyjnej różnią się od wymagań wobec sieci SN. Pasywna modernizacja sieci nn, polegająca na wymianie przewodów na większe przekroje, nie nadąża za przyrostem liczby i mocy przyłączanych mikroinstalacji. Rozwiązaniem jest aktywne zwiększanie elastyczności technicznej sieci nn poprzez instalowanie aktywnych regulatorów napięcia (ALVR) z funkcją symetryzacji prądów i napięć linii nn.

  The introduction of flexibility services by distribution system operators (DSOs) should be preceded by a process of ensuring the operational flexibility of the grid itself. Current LV lines are not designed for DSO-initiated flexibility services, such as simultaneous charging or discharging of multiple energy storage devices installed on the line, as this would lead to voltage overshoots and shutdowns of the inverters coupling the storage devices – similar to what happens with generation from PV micro-installations during peak solar irradiance. The asymmetry present in four-wire LV lines means that the requirements for ensuring operational flexibility differ from those for MV grids. Passive modernization of LV networks, involving the replacement of conductors with larger cross-sections, cannot keep pace with the increasing number and power of connected micro-installations. The solution is to actively increase the technical flexibility of the LV network by installing active voltage regulators (ALVRs) with the function of symmetrizing the currents and voltages of the LV lines.

Sesja   A4 (16:30 - 17:30)

Układy Napędowe 2

• [art. 47]: Hubert Lisinski, Tomasz Tarczewski    

  Wydajna i precyzyjna regulacja położenia PMSM bazująca na sterowaniu predykcyjnym z modelem: Projektowanie sprzężenia w przód i funkcji kosztu

  Efficient and Accurate Position Control of PMSM Using Model Predictive Control: Feedforward and cost function design

  W pracy przedstawiono bezpośrednie sterowanie predykcyjne oparte na modelu (MPC) dla serwonapędu z silnikiem PMSM. Zaproponowana struktura łączy różne podejścia do konstrukcji funkcji kosztu oraz generowania trajektorii referencyjnych, dzięki czemu zapewnia skuteczną kompensację momentu obciążenia oraz wysoką dokładność śledzenia zadanej trajektorii ruchu. Badania eksperymentalne obrazujące wpływ kluczowych współczynników na jakość regulacji, zaznaczając jednocześnie konieczność ich stosowania, wykonano na prototypowym napędzie. Sterowanie zostało zaimplementowane na tanim i szeroko stosowanym procesorze Cortex-M4 opartym o architekturę ARM. Wykazano, ze uwzględnienie predykcji pozycji w funkcji kosztu oraz sprzężenia w przód w równaniu referencyjnym prądu jest istotne zarówno w chwili rozpędzania, hamowania jak i utrzymywania stałej pozycji wału silnika w celu zapewnienia dobrego śledzenia trajektorii ruchu. Zwrócono także uwagę na tętnienia prędkości oraz zaproponowano metodę ich kompensacji.

  This paper presents a non-cascade model predictive control (MPC) structure for position control of a PMSM servo-drive. The proposed scheme integrates distinct approaches to cost function design and reference trajectory generation, resulting in a control strategy that offers both effective load torque compensation and accurate trajectory tracking. Experimental investigations were carried out on the prototype drive to demonstrate influence of key weighting factors on control performance, highlighting their necessity. The control algorithm was implemented on a cost-effective and widely used Cortex-M4 processor based on the ARM architecture. It was found that incorporating position prediction into the cost function, along with feedforward in the current reference equation, is crucial during acceleration, deceleration, and maintaining a constant rotor position to ensure accurate trajectory tracking. Attention was also given to speed ripple, and a method for its compensation was proposed.

• [art. 35]: Adrian Wójcik, Tomasz Pajchrowski    

  Rozmyty regulator prędkości dla napędu bezpośredniego z PMSM do minimalizacji nierównomierności prędkości

  Fuzzy speed controller for PMSM direct-drive for speed unevenness minimization

  W pracy przedstawiono koncepcje regulatora prędkości dla napędu bezpośredniego z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych (PMSM) opartego o logikę rozmytą Takagi-Sugeno-Kang (TSK). Omówiono typowe źródła okresowych zaburzeń momentu, wynikających bezpośrednio z konstrukcji i zasady działania silnika z magnesami trwałymi, jak również zaburzenia spowodowane błędami w pomiarze prądu silnika. Zaproponowano zastępczy model symulacyjny napędu oraz metodę doboru nastaw regulatora liniowego dla danego punktu pracy napędu (zadanej prędkości obrotowej). Przedstawiono proces syntezy regulatora rozmytego, dokonującego doboru nastaw on-line, na podstawie prędkości napędu. Zaprezentowano wyniki symulacyjne weryfikujące proponowaną strukturę regulacji.

  This paper presents the concept of a speed controller for a direct-drive system with a permanent magnet synchronous motor (PMSM), based on Takagi-Sugeno-Kang (TSK) fuzzy logic. Typical sources of periodic torque disturbances are discussed, both resulting directly from the structure and operating principle of permanent magnet motors, as well as disturbances caused by current measurement errors. A simulation model of the drive system is proposed, along with a method for tuning linear controller for a given operating point (set rotational speed). The synthesis process of the fuzzy controller is presented, which adjusts the controller gains online based on the drive speed. Simulation results verifying the proposed control structure are presented.

• [art. 45]: Marcin Jastrzębski, Przemysław Mosiołek     

  Wspomagane modelowanie układów napędowych – porównanie dwóch paradygmatów

  Assisted Modeling of Drive Systems – A Comparative Study of Two Paradigms

  Artykuł przedstawia porównywanie dwóch paradygmatów stosowanych we wspomaganym modelowaniu układów napędowych. Do modelowania wybrano dwie techniki wspomagania projektowania dostępne w ramach pakietu Matlab/Simulink. W pierwszym przypadku obliczeniom symbolicznym poddano wyznaczone równania, w drugim przypadku wykorzystano rozszerzenie Multibody Simscape. Przeprowadzone na przykładzie manipulatora 3-DOF badania koncentrują się na różnicach metodologicznych, zaletach i ograniczeniach każdego z podejść.

  The article presents a comparison of two paradigms used in aided modeling of drive systems. Two techniques available in the Matlab/Simulink package were selected for the modeling process. In the first approach, the derived equations were subjected to symbolic computations, whereas in the second the Multibody Simscape extension was employed. The study, conducted on a 3-DOF manipulator, highlights methodological differences as well as the advantages and limitations of each approach.

Sesja   B4 (16:30 - 17:30)

Układy 2masowe c.d.

• [art. 33]: Rafał Zawiślak, Piotr Derugo, Kosuke Shikata, Seiichiro Katsura, Krzysztof Szabat    

  Prosta metoda wyznaczania momentu bezwładności maszyny roboczej w układzie dwumasowym

  A simple method for determining the moment of inertia of a working machine in a dual-mass system

  W artykule zaproponowano metodę wyznaczania wartości mechanicznej stałej czasowej maszyny roboczej w układzie dwumasowym. Bazuje ona na liniowym obserwatorze Luenbergera i nie wymaga ona zarówno rozszerzenia wektora stanu o szukany parametr czy linearyzacji macierzy stanu. Jej istota polega na całkowaniu otrzymanego przebiegu estymaty momentu obciążenia. Jej wartość wskazuje wprost na błąd pomiędzy wartością użytą w obserwatorze Luenbergera a wartością rzeczywistą. Rozważania teoretyczne zostały potwierdzone przez wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych.

  The article proposes a method for determining the mechanical time constant of a working machine in a two-mass system. It is based on the Luenberger linear observer and does not require either the extension of the state vector by the sought parameter or the linearization of the state matrix. Its essence consists of integrating the obtained load moment estimate waveform. Its value directly indicates the error between the value used in the Luenberger observer and the actual value. The theoretical considerations have been confirmed by the results of simulation and experimental studies.

• [art. 37]: Bartłomiej Wicher, Stefan Brock     

  Sterowanie ruchem serwonapędu z ramieniem elastycznym

  Motion Control of a Servo Drive with a Flexible Arm

  Artykuł przedstawia proces projektowania układu regulacji pozycji bazującego na koncepcji Active Disturbance Rejection Control (ADRC). Rozpatrywany obiekt charakteryzuje się wielorezonansową strukturą dynamiczną, co stanowi istotne wyzwanie z punktu widzenia stabilności i jakości regulacji. W pierwszej części pracy omówiono podstawowe założenia teoretyczne metody ADRC oraz zaproponowano jej uproszczoną implementację dostosowaną do specyfiki analizowanego układu. Następnie uwzględniono dominujące właściwości rezonansowe obiektu, na podstawie których opracowano model zamkniętej pętli regulacji pozycji. Otrzymane wyniki badan symulacyjnych zostały zweryfikowane eksperymentalnie na specjalnie przygotowanym stanowisku laboratoryjnym, co potwierdziło skuteczność proponowanego rozwiązania.

  The paper presents the design process of a position control system based on the concept of Active Disturbance Rejection Control (ADRC). The considered plant is characterized by a multi-resonant dynamic structure, which poses a significant challenge in terms of system stability and control performance. In the first part of the work, the fundamental theoretical assumptions of the ADRC method are discussed, and a simplified implementation adapted to the specific characteristics of the analyzed system is proposed. Subsequently, the dominant resonant properties of the plant are taken into account to develop a model of the closed-loop position control system. The obtained simulation results were experimentally verified on a dedicated laboratory setup, confirming the effectiveness of the proposed approach.

Sesja   C4 (16:30 - 17:30)

Nowe problemy energoelektroniki i napędu

• [art. 16]: Jakub Murawski, Dawid Taczała, Michał Nowicki, Tomasz Pajchrowski    

  Integracja systemów lokalizacji i sterowania w autonomicznym pojeździe Melex

  The design of an autonomous vehicle with integrated localization and control systems

  Praca koncentruje się na opracowaniu i wdrożeniu modułu komunikacyjnego pełniącego funkcję interfejsu pomiędzy warstwą sprzętową a środowiskiem Autoware.Auto w autonomicznym pojeździe Melex, wykorzystującego sygnały z czujników (GNSS, SICK, Ouster). Opracowano sterowniki ROS2 i układ komunikacji na Raspberry Pi. Przeprowadzono integrację danych odometrycznych, skanera LiDAR-owego oraz globalnej pozycji GNSS RTK. Najwyższą precyzję autonomii uzyskano przy użyciu danych z GNSS RTK.

  The work focuses on the development and implementation of a communication module that acts as an interface between the hardware layer and the Autoware.Auto environment in the autonomous Melex vehicle, utilizing signals from sensors (GNSS, SICK, Ouster). ROS2 drivers and a communication system were developed on a Raspberry Pi. Data from odometry, the LiDAR scanner, and RTK GNSS global positioning were integrated. The highest level of autonomous precision was achieved using RTK GNSS data.

• [art. 17]: Radosław Nalepa, Karol Najdek, Karol Nalepa    

  Interpretowalna instancja cyfrowego bliźniaka bazującego na sieci NARX-NN w układach elektroniki z ukrytą dynamiką

  Interpretable NARX–NN-based digital twin instance in power electronics with hidden dynamics

  W pracy przedstawiono interpretowalny model cyfrowego bliźniaka oparty na sieci NARX–NN, dedykowany estymacji prądu indukcyjności w konwerterze boost. Proponowana metoda wykorzystuje strategię doboru wejść opartą na danych, z użyciem MAI, VIF oraz algorytmu FNN, umożliwiającą rekonstrukcję ukrytych atraktorów dynamicznych. W celu wsparcia wdrożeń opracowano metryki złożoności obliczeniowej, które ilościowo opisują interpretowalność architektury oraz jej złożoność numeryczną. Cztery takie wskaźniki zostały poddane krytycznej analizie, w tym w kontekście przypadków, gdzie estymacja FLOPs na podstawie topologii sieci jest niemożliwa i wymaga pomiarów empirycznych. Skonstruowany model NARX–NN został zweryfikowany eksperymentalnie, potwierdzając jego przejrzystość i efektywność w warunkach rzeczywistych.

  This work presents an interpretable NARX-NN framework for digital twin modelling in power electronics, with application to inductance current estimation in a boost converter. A data-driven input embedding strategy (based on MAI, VIF, and FNN) is used to reconstruct hidden dynamic attractors. To support deployment, we introduce effort-based metrics that quantify architectural interpretability and computational cost. Four such indicators are critically evaluated, including cases where FLOPs must be empirically measured. The approach is experimentally validated, demonstrating both transparency and efficiency suitable for real-world implementation.

• [art. 42]: Bartłomiej Ufnalski    

  Uczenie wspierane plikami README repozytoriów systemów wbudowanych w kontekście edukacji w zakresie energoelektroniki oraz napędu elektrycznego

  README-driven learning in embedded systems education within the context of power electronics and drives

  Prawdopodobnie dwie najpopularniejsze nowe koncepcje w nowoczesnym nauczaniu przedmiotów z obszaru nauk technicznych to uczenie zorientowane problemowo oraz uczenie zorientowane projektowo. Należy przy tym traktować je raczej jako ciągle ewoluujący zestaw technik a nie pojedynczy zestaw reguł prowadzenia zajęć dydaktycznych. Moim celem jest tutaj podzielenie się ze społecznością nauczycieli akademickich z obszaru energoelektroniki i napędów elektrycznych moimi doświadczeniami ze stosowania plików README.md do strukturyzowania warsztatów prowadzonych dla studentów w Instytucie Sterowania i Elektroniki Przemysłowej (Politechnika Warszawska). Zostanie też zasugerowane, że w wielu przypadkach klasyczny nieinteraktywny wykład powinien już dawno ustąpić miejsca bardziej efektywnym formom kształcenia przyszłych inżynierów. Zastąpienie go bardziej angażującymi formami kształcenia staje się obecnie niemal że niezbędne, aby pozyskać uwagę studentów poświęcających coraz więcej czasu na bycie obecnymi na platformach społecznościowych oraz coraz częściej godzących pracę zawodową ze studiowaniem na dziennych/stacjonarnych kierunkach kształcenia. Zamiast frustrować się pustoszejącymi salami wykładowymi, przenieśmy je przynajmniej częściowo na platformy społecznościowe dopasowane do potrzeb danego segmentu przemysłu. Na przykładzie wybranych przypadków zostanie pokazane, że udostępnianie materiałów dydaktycznych na ogólnodostępnych platformach może być pożyteczne na wielu płaszczyznach dla naszych studentów, dla całej społeczności inżynierów, jak i personalnie dla nas samych jako pracowników dydaktycznych lub badawczo-dydaktycznych. Mniej formalny tytuł tego artykułu mógłby brzmieć "200+ wyzwań na MS Teams oraz ponad 70 repozytoriów na GitHubie później – punkt, z którego nie ma odwrotu".

  Probably one of the most popular new teaching concepts in modern engineering education are problem-based learning and project-based learning. They should be regarded as a constantly evolving set of techniques rather than a single recipe. My goal here is to share with the power electronics and drives academic community some thoughts regarding my experience with using README.md files to structure workshops for students at the Institute of Control and Industrial Electronics (Warsaw University of Technology). Along the way, it will be suggested that in many cases a classic non-interactive lecture should already be a thing of the past. Engagement from both sides is crucial to make a learning process effective, especially in the modern world, in which being present on social media platforms takes a huge chunk of attention from our students. Additionally, an increasing percentage of our non-extramural students do some part-time jobs. Let us face it, and instead of lamenting empty lecture halls, let us move them, at least partially, onto industry-specific social platforms. It will be demonstrated using real-life cases that keeping some of your educational materials on freely accessible platforms can be beneficial many-fold for our students, for the whole community of engineers, and also for us personally as academics. The less formal title for the paper should probably be "200+ challenges on MS Teams and 70+ repositories on GitHub later – the point of no return".

PIĄTEK 28 listopada

Sesja   A5 (10:00 - 12:00)

Układy Energoelektroniki

• [art. 50]: Łukasz Ciepliński, Michał Gwóźdź    

  Zasilacz prądu stałego z funkcją równoległego filtra aktywnego wyposażonego w przestrajalne urządzenie magnetyczne: część 1

  DC Power Supply with a parallel active filter feature equipped with a tunable agnetic device: part 1

  W niniejszym badaniu zaproponowano metodę aktywnej kompensacji równoległej, którą można osiągnąć za pomocą jednofazowego zasilacza prądu stałego. Nowatorskim aspektem tej pracy jest zastosowanie przestrajalnego filtra indukcyjnego, który jest dołączony na wejściu do energoelektronicznego sterowanego źródła prądu, głównego komponentu układu zasilania. W artykule przedstawiono wybrane wyniki testów układu laboratoryjnego z tym urządzeniem i opisano możliwość implementacji algorytmu anty-windup w sekcji sterowania sterowanego źródła prądu.

  This study proposes a method of active parallel compensation that can be achieved by means of a one-phase DC power supply. The novel aspect of this work is the use of a tunable inductive filter that is included at the input to the power-electronics-controlled current source, a main component of a power supply system. The paper presents selected results of tests of a laboratory system with this device, and describes the possibility of implementing the anti-windup algorithm in the control section of the controlled current source.

• [art. 6]: Karol Najdek    

  Analiza stabilności przekształtnika podwyższającego napięcie w zamkniętym układzie regulacji ze sprzężeniem zwrotnym z instancji cyfrowego bliźniaka z wykorzystaniem D-rozbicia

  D-decomposition-based stability assessment of a Boost converter with feedback control using a digital twin instance

  W artykule zaproponowano podejście oparte na sieci neuronowej NARX do modelowania i analizy stabilności przekształtników energoelektronicznych z wykorzystaniem cyfrowego bliźniaka, na przykładzie przekształtnika boost. Integracja metody D-rozbicia z architekturą NARX umożliwia dokładną ocenę stabilności. Podejście zostało zweryfikowane na podstawie analiz w dziedzinie częstotliwości i czasu.

  This paper proposes a NARX-NN based DTI approach for modeling and stability analysis of PECs, demonstrated on a boost converter. By integrating D-decomposition with a compact, interpretable NARX–NN architecture, the method enables accurate offline stability analysis. The approach is validated through frequency- and time-domain analysis.

• [kom. 11]: Mykola Lukianov, Ryszard Strzelecki    

  Zredukowany uśredniony model małosygnałowy multiaktywnego przekształtnika mostkowego zasilanego prądem

  Reduced Order Averaged Small-Signal Model of a Current-Fed Multi-Active Bridge converter

  Przekształtnik typu Current-Fed Multi-Active Bridge (CF-MAB) ma potencjał do zastosowania w wieloterminalowych, dwukierunkowych stacjach ładowania pojazdów elektrycznych, gdzie każdy port musi być sterowany niezależnie. Jednak ze względu na złożoność struktury przekształtnika oraz jej systemu sterowania, analiza przekształtnika i projektowanie systemu sterowania stanowią istotne wyzwanie. W związku z tym niniejsza praca koncentruje się na opracowaniu i weryfikacji modelu małosygnałowego o zredukowanym rzędzie dla przekształtnika CF-MAB. Otrzymany model wykazuje błąd mniejszy niż 1% w pobliżu analizowanych punktów pracy w porównaniu z wynikami symulacji. W konsekwencji model ten został wykorzystany do analizy parametrów regulatora PI, Kp i Ki w celu zapewnienia stabilnej pracy.

  The Current-Fed Multi-Active Bridge (CF-MAB) converter has the potential to be used in multiterminal bidirectional electric vehicle charging stations, where each port must be controlled independently. However, due to the complexity of the converter’s structure and its control system, analyzing the converter and developing the control system presents a significant challenge. Therefore, this paper focuses on the development and validation of a reduced-order small-signal model for the CF-MAB converter. The resulting model shows an error of less than 1% near the analyzed operating points when compared to simulation results. Consequently, the model is used to analyze the PI controller parameters Kp and Ki to ensure stable converter operation.

• [art. 43]: Andrzej Gałecki, Michał Gierczynski, Arkadiusz Kaszewski    

  Układ regulacji prądu bazujący na sprzężeniu od zakłócenia z kompensatorem wyprzedzającym fazę dla przekształtników sieciowych z filtrem LCL

  Disturbance Feedforward-Based Current Control equipped with Phase-Lead Term for Grid-Connected Converters with LCL filters

  Artykuł opisuje sposób projektowania kompensatora wyprzedzającego fazę w torze sprzężenia od zakłócenia w zastosowaniu do układu regulacji prądu w przekształtniku sieciowym z filtrem LCL. Przedstawiono istotny aspekt doboru częstotliwości próbkowania w celu zapewnienia wymaganych zapasów stabilności układu nie tylko dla sieci sztywnej, ale również dla sieci o znaczącej impedancji w porównaniu do impedancji filtra LCL. Główna część artykułu zawiera autorską analizę doboru nastaw kompensatora z wyprzedzeniem fazowym na podstawie charakterystyk Bodego. Zaprezentowano metodykę projektowania sprzężenia od zakłócenia krok po kroku, umożliwiającą symetryzację prądów oraz kompensację wyższych harmonicznych pojawiających się w układzie w wyniku odkształconego napięcia sieci. Przeprowadzono porównanie otrzymanego rozwiązania z klasycznym proporcjonalnym sprzężeniem od zakłócenia, analizując zdolność tłumienia harmonicznych oraz zapasy stabilności.

  The paper describes a method for designing a phase-lead compensator in the disturbance feedforward path applied to a current control system in a grid-connected converter with an LCL filter. An important aspect of selecting the sampling frequency is presented, aiming to ensure the required stability margins not only for a stiff grid but also for a grid with significant impedance compared to the impedance of the LCL filter. The main part of the article includes an original analysis of the tuning of a phase lead compensator based on Bode plots. A step-by-step methodology for designing disturbance feedforward is presented, enabling current symmetrisation and compensation of higher-order harmonics appearing in the system as a result of distorted grid voltage. A comparison is made between the proposed solution and classical proportional disturbance feedforward, analysing the ability to attenuate harmonics and the achieved stability margins.

  (Artykuł zgłoszony do konkursu młodych naukowców)

• [art. 3]: Adam Penczek, Andrzej Mondzik, Robert Stala, Dawid Krzan    

  Analiza efektywności stosowania aktywnej celi rezonansowej w przekształtnikach T-NPC dużej mocy

  Performance Analysis of Active Resonant Cell Applied to High_x0002_Power IGBT-Based T-Type NPC Conver

  W artykule przedstawiono zmodyfikowaną topologię trójpoziomowego falownika T-NPC z aktywną celą rezonansową i gałęzią poprzeczną zbudowaną z dwóch równolegle połączonych tranzystorów IGBT bez diody zwrotnej w strukturze (reverse blocking IGBT). Opisano ideę działania przekształtnika, przestawiono metodę doboru parametrów celi rezonansowej oraz przeprowadzono analizę matematyczną strat występujących podczas pracy układu. Rozważania teoretyczne zostały potwierdzone badaniami symulacyjnymi a na bazie parametrów dostępnych na rynku modułów IGBT dużej mocy wyliczono bilans strat mocy w przekształtniku w funkcji takich parametrów jak częstotliwość przełączeń oraz znormalizowane obciążenie P/Pn.

  The paper presents a modified topology of a three-level T-type neutral-point-clamped (T-NPC) inverter that incorporates an active resonant cell and a horizontal branch composed of two parallel-connected reverse-blocking IGBTs. The principle of operation of the proposed converter is outlined, together with the methodology for selecting the resonant cell parameters. A mathematical analysis of power losses occurring during inverter operation is provided, and the theoretical considerations are validated by simulation studies. Based on the parameters of commercially available high_x0002_power IGBT modules, the overall power loss distribution is evaluated as a function of switching frequency and normalized load ratio P/Pn.

• [art. 27]: Marek Adamowicz, Sławomir Noske    

  Perspektywy wykorzystania aktywnych urządzeń elektroenergetycznych pracujących w sieci nn do realizacji cyfrowego bliźniaka systemu dystrybucyjnego

  Perspectives for the use of active power devices operating in the LV network to implement a digital twin of the distribution system

  Technologia cyfrowego bliźniaka (DT – Digital Twin) może stać się przełomowym narzędziem wspierającym transformację sektora elektroenergetycznego, obejmującą zarówno operatorów systemów dystrybucyjnych (OSD), jak i przesyłowych (OSP). Artykuł prezentuje koncepcję opracowania cyfrowego bliźniaka sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia (nn) w oparciu o doświadczenia z realizowanego aktualnie projektu cyfrowego bliźniaka europejskiego systemu elektroenergetycznego TwinEU. Dla OSD uczestniczących w tworzeniu ekosystemu TwinEU kluczowym wyzwaniem jest zwiększenie obserwowalności własnych sieci dystrybucyjnych nn. Autorzy proponują, aby część obliczeń brzegowych cyfrowego bliźniaka realizowana była w aktywnych regulatorach napięcia linii (ALVR), coraz chętniej wybieranych przez OSD do sterowania napięciem w sieciach nn i wyposażonych w zaawansowane układy mikroprocesorowe oraz interfejsy komunikacyjne.

  Digital twin (DT) technology has the potential to become a breakthrough tool supporting the transformation of the power sector, encompassing both distribution system operators (DSOs) and transmission system operators (TSOs). This article presents a concept for developing a digital twin of a low-voltage (LV) distribution network, based on experience from the ongoing TwinEU project. For DSOs participating in the TwinEU ecosystem, a key challenge is increasing the observability of their own LV distribution networks. The authors propose that some of the digital twin's edge computations be implemented in active line voltage regulators (ALVRs), increasingly being installed by DSOs to control voltage in LV networks. These regulators are equipped with advanced microprocessor systems and communication interfaces.

Sesja   B5 (10:00 - 12:00)

Układy napędowe 3

• [art. 13]: Rafał Szczepański, Tomasz Tarczewski, Lech Grzesiak    

  Bazująca na optymalizacji procedura automatycznego doboru parametrów dla napędów z silnikiem PMSM o zróżnicowanej mocy

  An optimization-based automatic tuning procedure for PMSM drives across varying power ratings

  Silniki synchroniczne o magnesach trwałych wymagają precyzyjnego doboru nastaw regulatora ze sprzężeniem zwrotnym od wektora zmiennych stanu w celu zapewnienia optymalnej wydajności. W niniejszym artykule zbadano odporność metod strojenia bazujących na algorytmach optymalizacyjnych inspirowanych przyrodą w szerokim zakresie mocy silników. Przeanalizowano trzy funkcje celu z współczynnikami wagowymi oraz zaproponowano normalizację w celu zredukowania wpływu tych parametrów na procedurę strojenia. Uzyskane wyniki potwierdzają, ze normalizacja częściowo zwiększa uniwersalność współczynników wagowych.

  Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs) require precise tuning of the state feedback controller to ensure optimal performance. This paper evaluates the robustness of an automatic tuning approach based on nature-inspired optimization algorithms over a wide range of motor power ratings, from 60 W to 8.17 kW. Three objective functions with up to two weighting factors are analyzed, and normalization is introduced to reduce the impact of these factors on the autotuning procedure. Results show that normalization partly improves consistency.

• [art. 15]: Radosław Stanisławski, Grzegorz Kaczmarczyk, Mateusz Malarczyk, Marcin Kamiński    

  Implementacja hybrydowego regulatora prędkości silnika BLDC w matrycy FPGA

  (FPGA implementation of a hybrid speed controller for a BLDC motor

  Publikacja przedstawia implementację sprzętową algorytmu sterowania prędkością bezszczotkowego silnika prądu stałego w układzie programowalnym - matrycy FPGA. Stosowanie klasycznych strategii sterowania (np. bazujących na regulatorze PI) powoduje obniżenie jakości odpowiedzi układu w przypadku zmian parametrów obiektu. Proponowanym rozwiązaniem jest wprowadzenie struktury hybrydowej – połączenia regulatora PI z radialną siecią neuronową. Równoległe obliczenia modelu neuronowego oraz wprowadzanie aktualizacji współczynników wagowych w trybie on-line uzasadnia wybór platformy obliczeniowej. Zastosowanie zmodyfikowanego regulatora adaptacyjnego przyczynia się do znaczącej poprawy odpowiedzi silnika w przypadku zmian stałych czasowych części mechanicznej.

  This research presents an implementation of a brushless DC motor speed controller on a programmable device with an FPGA platform. Classic control strategies (e.g. based on PI control) provide suboptimal performance when the plant is subject to parameter changes. The proposed approach introduces a hybrid control structure – a connection of a PI controller with a Radial Basis Function neural network. Because of parallel computation of the neural model alongside the online weight updating, the computational platform selection is justified. The use of the modified adaptive controller significantly improves the response of the drive with a motor affected with mechanical time constant variations.

• [art. 39]: Albert Sawiński, Piotr Chudzik, Karol Tatar    

  Synteza nieprzełączającego dyskretnego ślizgowego regulatora prądu falownika sieciowego

  (Synthesis of a non-switching discrete sliding mode current controller for a grid inverter

  Praca zawiera propozycję rozwiązania problemu obecności zaburzeń napięciowych w systemie mikrosieci przy wykorzystaniu odpowiedniego algorytmu sterowania w postaci nieprzełączającego dyskretnego ślizgowego regulatora prądu sieciowego. Zaprojektowany został model matematyczny filtra LCL, który stanowi element pośredni pomiędzy siecią energetyczną a falownikiem sieciowym. Na podstawie tego modelu opracowany został algorytm sterowania, którego działanie przetestowane zostało za pomocą zaawansowanego modelu symulacyjnego. W eksperymencie symulacyjnym uwzględniono postać zaburzenia napięciowego pomierzonego w warunkach rzeczywistych, w zakładzie przemysłowym. Zakończenie artykułu stanowi prezentacja uzyskanych wyników przeprowadzonych testów.

  The paper presents a proposed solution to the problem of voltage disturbances occurring in microgrid systems by employing an appropriate control algorithm in the form of a non-switching discrete sliding-mode grid-current regulator. A mathematical model of an LCL filter, serving as an intermediary element between the power grid and the grid-synchronized inverter, has been developed. Based on this model, a control algorithm was designed and its performance evaluated using an advanced simulation model. The simulation study incorporates a voltage disturbance waveform measured under real-world conditions in an industrial facility. The paper concludes with a presentation and discussion of the obtained test results.

• [art. 23]: Łukasz Niewiara, Tomasz Tarczewski, Marek Michalczuk, Lech Grzesiak    

  Napęd o regulowanej prędkości obrotowej z synchronicznym silnikiem reluktancyjnym i filtrem LC

  Variable Speed Drive with Synchronous Reluctance Motor and LC filter

  W artykule przedstawiono kaskadową strukturę regulacji prędkości kątowej napędu z synchronicznym silnikiem reluktancyjnym i filtrem LC. Omawiany układ sterowania oparto o kaskadowe połączenie klasycznych regulatorów PI o ograniczonym wyjściu. Szczegółowo opisano proces syntezy układu sterowania, z naciskiem na opisy techniki linearyzacji i kryteriów doboru wzmocnień. Zastosowana została strategia maksymalnego momentu obrotowego na Amper. Własności opracowanej struktury regulacji zweryfikowano numerycznie w oprogramowaniu Plexim PLECS.

  The paper presents a cascade control system for a variable speed drive system with a synchronous reluctance motor (SynRM) and LC filter. The discussed control system is based on a cascade connection of classical output-limited PI controllers. The synthesis process of the control system is derived in detail, with a particular emphasis on the linearization approach and gain selection criteria. The designed control system allows for operation under the maximum torque per Ampere strategy (MTPA). The developed control system is evaluated numerically in Plexim PLECS software.

• [kom. 2]: Stanisław Oliszewski, Mateusz Dybkowski    

  Detekcja niezbalansowania napięcia w oparciu o tętnienia obwodu pośredniczącego

  Voltage unbalance detection based on DC-link ripple

  Niezbalansowane napięcie może negatywnie wpłynąć na silniki elektryczne oraz wszelkie inne urządzenia podłączone do sieci trójfazowej. Jako, że charakter niezbalansowania napięcia może być zaobserwowany w tętnieniach napięcia obwodu pośredniczącego – może być ono wykryte przy użyciu jednego czujnika napięcia zamiast trzech. Zaproponowana metoda została zweryfikowana na stanowisku badawczym poprzez testy eksperymentalne. Dodatkowo, został przebadany wpływ zmian pojemności kondensatorów w obwodzie pośredniczącym na wprowadzony współczynnik niezbalansowania napięcia tętnień.

  Unbalanced voltage can negatively affect electric motors and any other devices connected to a three-phase grid. As the characteristics of the voltage unbalance can be observed in the DC-link voltage ripples – it can be detected using one sensor instead of three. The proposed method was verified on a test bench through experimental tests. Additionally, the impact of changes in the capacitance of the intermediate circuit capacitors on the introduced ripple voltage unbalance factor was examined.

Uwaga: Kolorem niebieskim zaznaczono referaty zgłoszone do konkursu na Najlepszego Młodego Autora Sene 2025.