Detekcja uszkodzeń w bezczujnikowym napędzie elektrycznym z wykorzystaniem obserwatora momentu obciążenia

The paper presents the problem of monitoring and fault detection of a drive torque transmission system which consists of an inverter supplied squirrel cage induction motor. The detection is based on the analysis of the estimated induction motor load torque, which operates in a sensorless control. The load torque is estimated as an additional value between other control values: rotor speed and rotor flux (this values are also estimated). The drive system is only equipped with standard sensors used in inverters. The investigations were done with a laboratory system that consists of the investigated machine and a controlled load (induction generator). An accurate control of the machine and programmed fast generator torque changes make it possible to simulate different types of faults in the drive torque transmission system. The possible simulated drive faults are e.g. rotor unbalances, eccentricities, etc. Moreover, the drive system with observer was expanded with a fault detection procedure. The paper presents the theoretical backgrounds, the drive system structure and the state observer. Results of experimental investigations are included for a 5.5kW drive system.

W artykule przedstawiono metodę monitorowania oraz detekcji uszkodzeń układu transmisji momentu w przekształtnikowym napędzie elektrycznym. Detekcję uszkodzeń oparto na analizie estymowanego momentu obciążenia silnika indukcyjnego pracującego w bezczujnikowym układzie sterowania. Moment obciążenia estymowany jest jako dodatkowa wielkość oprócz innych sygnałów wykorzystywanych przy sterowaniu, tj.: prędkości obrotowej i strumienia wirnika (te wielkości są również estymowane). Układ napędowy wyposażony jest jedynie w czujniki standardowo stosowane w falownikach. Badania zrealizowano w układzie laboratoryjnym składającym się z maszyny badanej i regulowanego obciążenia (generatora indukcyjnego). Przez odpowiednie sterowanie maszyny obciążającej uzyskano możliwość modelowania różnych uszkodzeń układu transmisji momentu elektromagnetycznego. Umożliwia to sztuczne wprowadzanie do układu eksperymentalnego różnych rodzajów uszkodzeń, np. niewyważenia wirnika, nieosiowości, itp. Układ napędowy z obserwatorem momentu wyposażony został w procedurę identyfikacji uszkodzeń. W artykule przedstawiono zależności teoretyczne, strukturę układu napędowego oraz obserwatora stanu. Zamieszczono wyniki badań eksperymentalnych dla napędu elektrycznego 5.5 kW.