A Self-Reconfigurable and Fault-Tolerant Induction Motor Control Architecture for Hybrid Electric Vehicles

International audienceThis paper describes an adaptive control system for an induction motor drive that propels a Hybrid Electrical Vehicle (HEV). It has been designed to comply with the major requirements of HEVs electric propulsion. The fault tolerant controller is based on a Field Oriented Control with 4 IP regulators, a speed sensor and two observers (Extended Kalman Filter (EKF) and an Adaptive Observer (AO)) to guarantee the best dynamic performances required by the application and also to improve the reliability in the event of sensor loss or sensor recovery. The tuning of the observers is based on extensive simulations, experimental results and optimization procedure within an open-loop type approach. The fault tolerant controller reorganization is based on a control decision block implemented with a Maximum Likelihood voting algorithm. The results of the control system show the effectiveness of the approach. Indeed experimental results of the EKF used in closed loop confirm the validity of the sensorless controller and the fault tolerant controller simulation results in the event of speed sensor loss and recovery are very promising even in case of stator resistance variation

Electric Motor Drive Selection Issues for HEV Propulsion Systems: A Comparative Study

International audienceThis paper describes a comparative study allowing the selection of the most appropriate electric propulsion system for a parallel Hybrid Electric Vehicle (HEV). This study is based on an exhaustive review of the state of the art and on an effective comparison of the performances of the four main electric propulsion systems that are the dc motor, the induction motor, the permanent magnet synchronous motor, and the switched reluctance motor. The main conclusion drawn by the proposed comparative study is that it is the cage induction motor that better fulfils the major requirements of the HEV electric propulsion

Discrimination des défauts de roulements par une analyse spectrale globale

Ce papier traite de la détection et du diagnostic de défauts mécaniques et plus particulièrement ceux que l'on retrouve dans les roulements à billes pouvant équiper une machine électrique. Généralement les défauts dans les roulements sont diagnostiqués grâce à la recherche des fréquences caractéristiques associées aux éléments constitutifs du roulement. Ces fréquences sont supposées connues a priori ou estimées. Ce papier propose de faire la discrimination entre les défauts de roulements en fonction de la localisation et la sévérité du défaut, tout en s'affranchissant de la connaissance a priori des fréquences caractéristiques. La méthode repose sur l'extraction des paramètres fréquentiels représentatifs de la signature fréquentielle globale des défauts afin de faire la classification. Pour notre approche, l'analyse des résultats expérimentaux montre que l'Analyse en Composantes Principales appliquée sur ces paramètres permet de discriminer avec précision les différents types de défauts. L'Analyse Discriminante Linéaire est ensuite proposée afin d'améliorer la qualité de la discrimination entre des défauts de billes de sévérité différente

A Fault-Tolerant Control Architecture for Induction Motor Drives in Automotive Applications

International audienceThis paper describes a fault-tolerant control system for a high-performance induction motor drive that propels an electrical vehicle (EV) or hybrid electric vehicle (HEV). In the proposed control scheme, the developed system takes into account the controller transition smoothness in the event of sensor failure. Moreover, due to the EV or HEV requirements for sensorless operations, a practical sensorless control scheme is developed and used within the proposed fault-tolerant control system. This requires the presence of an adaptive flux observer. The speed estimator is based on the approximation of the magnetic characteristic slope of the induction motor to the mutual inductance value. Simulation results, in terms of speed and torque responses, show the effectiveness of the proposed approach

Advanced Fault-Tolerant Control of Induction-Motor Drives for EV/HEV Traction Applications: From Conventional to Modern and Intelligent Control Techniques

International audienceThis paper describes active fault-tolerant control systems for a high-performance induction-motor drive that propels an electrical vehicle (EV) or a hybrid one (HEV). The proposed systems adaptively reorganize themselves in the event of sensor loss or sensor recovery to sustain the best control performance, given the complement of remaining sensors. Moreover, the developed systems take into account the controller-transition smoothness, in terms of speed and torque transients. The two proposed fault-tolerant control strategies have been simulated on a 4-kW induction-motor drive, and speed and torque responses have been carried to evaluate the consistency and the performance of the proposed approaches. Simulation results, in terms of speed and torque responses, show the global effectiveness of the proposed approaches, particularly the one based on modern and intelligent control techniques in terms of speed and torque smoothness

Canonical Variate Residuals-Based Fault Diagnosis for Slowly Evolving Faults

open access articleThis study puts forward a novel diagnostic approach based on canonical variate residuals (CVR) to implement incipient fault diagnosis for dynamic process monitoring. The conventional canonical variate analysis (CVA) fault detection approach is extended to form a new monitoring index based on Hotelling’s T2, Q and a CVR-based monitoring index, Td. A CVR-based contribution plot approach is also proposed based on Q and Td statistics. Two performance metrics: (1) false alarm rate and (2) missed detection rate are used to assess the effectiveness of the proposed approach. The CVR diagnostic approach was validated on incipient faults in a continuous stirred tank reactor (CSTR) system and an operational centrifugal compressor

Contribution au pré dimensionnement et au contrôle des unités de production d'énergie électrique en site isolé à partir des énergies renouvelables (Application au cas du Sénégal.)

La crise énergétique marquée par une flambée des prix du pétrole et les impératifs d un développement durable font des énergies renouvelables une alternative qui suscitent aujourd'hui l intérêt de plusieurs équipes de recherches. Le Sénégal, pays subsaharien, non producteur de pétrole n est pas épargné par cette crise. Celle-ci se traduit par, une faible couverture du pays (en particulier les zones rurales) par le réseau électrique national. Pour faire face à cela, la nouvelle orientation en matière de politique énergétique met l accent sur l utilisation des énergies renouvelables notamment, le solaire et l éolienne. L'objectif principal de cette thèse est de dégager une méthodologie de conception d un site isolé de production d énergie électrique à partir des énergies alternatives. Il s'agit à partir des caractéristiques d un site (ressources d énergie disponibles, besoins énergétiques) de :- mettre en place une démarche qui permette le choix d une architecture du réseau et de dimensionner de façon optimale l ensemble des constituants du réseau (machines, sources et dispositifs de stockage) en tenant compte de toutes les contraintes- concevoir un dispositif de commande des composantes et de gestion des flux d énergie Cette thèse comprend trois chapitres :- Chapitre 1 : pose la problématique de l énergie au Sénégal. L organisation institutionnelle du sous-secteur de l électricité, les réalisations et les projets en cours sont présentés. Aussi, une étude sur les architectures de micro-réseaux est faite. - Chapitre 2 : traite des outils et logiciels. Une étude comparative des principaux logiciels d analyse, de conception et simulation des micro-réseaux est réalisée. L ensemble des composants de notre système ont été modélisées. Les méthodes d optimisation et des outils de représentation graphique (Bond Graph, GIC et REM) des systèmes ont été présentés. Une enquête menée et une recherche bibliographique nous ont permis d évaluer le potentiel énergétique du site et les besoins des populations.- Chapitre 3 : il s agit de l application de notre outil sur un site isolé identifié au Sénégal (MBoro/Mer). L optimisation à travers la fonction objectif coût annualisée du système (ACS) nous a permis de dimensionner de façon optimale notre système. Aussi la commande du système avec la Représentation Energétique Macroscopique (REM) a été conçue.Pour la suite du travail, il faudrait envisager une prise en charge des problèmes de disponibilité du système à travers une surveillance et une supervision du dispositif. Le volet socio-économique aussi est à intégrer dans le futur afin de satisfaire l évolution des besoins et des habitudes des populations.The energy crisis characterized by the oil products price rising and the imperatives of sustainable development do that renewable energies are an alternative today witch attract the interest of several research teams. Senegal, sub-Saharan country, not oil producer is not spared by this crisis. The consequence of this is a low coverage of the country (especially rural areas) by the national grid. For solving this, the new orientation of the energy policy focuses on the use of renewable energy particularly solar and wind.The main objective of this thesis is to identify a methodology of design of an isolated site of electrical energy production from alternative energies It is consists on, from site characteristics (energy resources, energy requirements):- to develop an approach that allows the choice of network architecture and sizing optimally all components of the network (machines, sources and storage devices) taking into account all the constraints- to design a device for controlling components and managing the energy flowsThis thesis contains three chapters:- Chapter 1 - poses the problem of energy in Senegal. The institutional organization of the electricity sub-sector and the ongoing projects are presented. Also, a study of micro- architectures networks is made.- Chapter 2 deals with tools and software. A comparative study of the main software of analysis, design and simulation of micro- network is realized. The components of our system have been modeled. Optimization methods and tools for graphical representation (Bond Graph, GIC and EMR) systems were presented. A survey and a literature review allowed us to evaluate the energy potential of the site and the needs of populations.- Chapter 3: This is the application of our tool on an isolated site identified in Senegal (MBoro / Mer). Optimization through the Annualized Cost of the System (ACS) objective function has allowed us to scale our system optimally. As the control system with Energetic Macroscopic Representation (EMR) has been designed.For further work should be considered a treatment of problems of availability of the system through monitoring and supervision of the system. The socio- economic component is also integrated in the future to meet the changing needs and habits of the population.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF