Classification of voltage sags according to the severity of the effects on the induction motor

In this paper, symmetrical and unsymmetrical voltage sags are classified according to the severity of the effects produced on the behavior of induction motors, using the double-cage rotor model. The analyzed variables are: current and torque peaks, and speed loss in transient and steady states. The severity of these effects is analyzed with 14640 voltage sags, both at the beginning of the voltage sag and when the voltage is recovered, by changing the type, magnitude, duration, and initial-point-of-wave. Four mechanical torque loads were used for the analysis, three with constant behavior and one with quadratic behavior. The results show the durations and initial-point-of-wave with more severe effects for each type of voltage sag. Finally, a classification that depends on the type of voltage sag and the variable of interest is obtained

Efectos de los huecos de tensión en las máquinas de inducción y en los transformadores trifásicos

Este trabajo se enmarca dentro de la calidad del suministro de energía eléctrica y, en concreto, en el efecto que producen los huecos de tensión en las máquinas de inducción y en los transformadores trifásicos.En primer lugar se ha realizado una introducción al estudio de sistemas trifásicos mediante el método de las componentes simétricas que permiten obtener las ecuaciones de los huecos de tensión analizando las faltas que los originan (trifásica, trifásica-tierra, fase-tierra, fase-fase, fase-fase-tierra), así como su transmisión a otros niveles de tensión y la influencia de la conexión de la carga. Los huecos se han caracterizado mediante su duración, su profundidad, el punto de onda inicial y siete tipologías diferentes de huecos.En un motor de inducción trifásico, un hueco de tensión produce los siguientes efectos: picos de intensidad, picos de par y pérdida de velocidad mecánica. En este trabajo se han determinado los puntos de onda inicial y los valores de duración más desfavorables.También se han obtenido las superficies tridimensionales de los mencionados efectos en función de la profundidad y de la duración para todos los tipos de huecos, midiendo las distancias Euclídeas entre ellas, así como las curvas de nivel de estas superficies que representan la sensibilidad de la máquina a los huecos de tensión. Se ha observado que es posible reducir el número de tipos de huecos a estudiar de siete originales a tres si se utiliza la componente directa de la tensión (en lugar de la profundidad) en las curvas de sensibilidad.En un transformador trifásico, un hueco de tensión puede llegar a saturarlo dando lugar al consumo de una intensidad elevada. Se han determinado los puntos de onda inicial y las duraciones del hueco más desfavorables, así como la relación entre los picos de intensidad y la profundidad. Se ha presentado un método analítico para la determinación de la componente continua del flujo y de los picos de intensidad, que han permitido la obtención de superficies tridimensionales de los picos de intensidad en función del punto de onda inicial y de la duración, así como en función de la profundidad y de la duración para todos los tipos de huecos. Por último el estudio de estas superficies tridimensionales ha permitido agrupar diferentes tipos de huecos con severidad similar, reduciendo a tres las siete tipologías originales.Postprint (published version

Estimación de parámetros invariantes para un motor de inducción

This paper shows an algorithm that implements a new technique for estimating invariant parameters for the three-phase induction motor with squirrel cage rotor, for two of the most widely used models: single-cage model and double-cage model without loss on the gap. This technique starts only from the manufacturer data, and significantly improves the errors identified in other techniques. The results are compared with experimental data from a three-phase induction motor of 100 hp, and show marked differences between the behavior obtained with the single-cage model and the obtained one with the double-cage model. This difference may affect the performance of applications which include induction motors, such as control systems, analysis, simulation and emulation of electric drives, among othersEste artículo muestra un algoritmo que implementa una nueva técnica de estimación de parámetros invariantes para el motor de inducción trifásico con rotor de jaula de ardilla, para dos de los modelos de comportamiento más utilizados: modelo de jaula sencilla y modelo de doble jaula sin pérdidas en el entrehierro. Esta técnica parte únicamente de los datos proporcionados por el fabricante y disminuye de manera considerable los errores identificados con otras técnicas. Los resultados obtenidos se comparan con los datos experimentales de un motor de inducción trifásico de 100 hp de potencia, y muestran diferencias muy marcadas entre el comportamiento obtenido con el modelo de jaula sencilla y el obtenido con el modelo de doble jaula. Esta diferencia puede afectar el desempeño de aplicaciones que incluyen motores de inducción tales como: sistemas de control, análisis, simulación y emulación de los accionamientos eléctricos, entre otro

Estimación de parámetros invariantes para un motor de inducción

Este artículo muestra un algoritmo que implementa una nueva técnica de estimación de parámetros invariantes para el motor de inducción trifásico con rotor de jaula de ardilla, para dos de los modelos de comportamiento más utilizados: modelo de jaula sencilla y modelo de doble jaula sin pérdidas en el entrehierro. Esta técnica parte únicamente de los datos proporcionados por el fabricante y disminuye de manera considerable los errores identificados con otras técnicas. Los resultados obtenidos se comparan con los datos experimentales de un motor de inducción trifásico de 100 hp de potencia, y muestran diferencias muy marcadas entre el comportamiento obtenido con el modelo de jaula sencilla y el obtenido con el modelo de doble jaula. Esta diferencia puede afectar el desempeño de aplicaciones que incluyen motores de inducción tales como: sistemas de control, análisis, simulación y emulación de los accionamientos eléctricos, entre otros

Small Signal Modelling for Variable Frequency Control With Maximum Efficiency Point Tracking of DAB Converter

Dual active bridge (DAB) converters have experienced a boom thanks to the demands of new applications where bidirectional energy transfer, galvanic isolation and high efficiency are essential. In order to improve the efficiency of the stage without losing sight of the converter advantages, previous works have proposed complex forms of control that are not always applicable. This paper proposes the use of a variable frequency control strategy plus an additional control loop to find the point of maximum efficiency. Therefore, in this paper, the generalized state space average model is developed in depth to obtain in an analytical way a new small-signal model between the switching frequency and the output voltage, which is used to design the digital variable frequency control. In addition, to increase efficiency, reduce losses and ensure zero voltage switching, a second loop based on perturb and observe methodology is presented. The results obtained in the analysis of this control are validated and contrasted by simulation and experimentally with a 1kW prototype

Classification of voltage sags according to the severity of the effects on the induction motor

En este artículo se clasifican los huecos de tensión simétricos y asimétricos de acuerdo a la severidad de sus efectos sobre el comportamiento de los motores de inducción, utilizando el modelo de doble jaula. Las variables analizadas son: picos de corriente y par, y pérdida de velocidad en régimen transitorio y en estado estable. La severidad de estos efectos se analiza con 14640 huecos, tanto al inicio del hueco como cuando se recupera la tensión, cambiando su tipo, magnitud, duración y punto de onda inicial. Para el análisis se utilizaron tres cargas de par mecánico con comportamiento constante y una carga con comportamiento cuadrático. Los resultados muestran las duraciones y los puntos de la onda inicial que tienen efectos más severos para cada tipo de hueco. Finalmente se obtiene una clasificación que depende tanto del tipo de hueco como de la variable de interés

Improved Method for Determining Voltage Unbalance Factor Using Induction Motors

This work shows an alternative method to determine the Voltage Unbalance Factor in a power grid by using both the mean value of the line voltages and Current Unbalance Factor in induction motors. Twenty unbalanced voltage points on three induction motors were used in order to compare the two methods. The influence of the measurement error of both the voltmeters and the ammeters on the resulting Voltage Unbalance Factor was studied, and the validation was made with laboratory data for one of the three motors analyzed, in addition to the simulations carried out. The proposed Voltage Unbalance Factor was compared with the most typical method in the standards to obtain this factor, showing that the proposed factor has a better approach than the standard factor to determine the value of the Voltage Unbalance Factor in an unbalanced power system

Tools for characterization and assessment of ferroresonance using 3-D bifurcation diagrams

10.1109/TPWRD.2014.2320599Ferroresonance is one of the most destructive transient phenomena in power systems. This complex phenomenon involves the association of nonlinear magnetizing inductances and capacitances, and may be initiated in many different ways, which makes its characterization very difficult. This work links EMTP and MATLAB and presents some computer tools that have been developed for assessing ferroresonance behavior. These tools allow users to visualize 2-D and 3-D bifurcation diagrams which can be used for performing sensitivity analysis, predicting the phenomenon at different stages, and finding safety zones for power system parameter design

Tools for characterization and assessment of ferroresonance using 3-D bifurcation diagrams

Ferroresonance is one of the most destructive transient phenomena in power systems. This complex phenomenon involves the association of nonlinear magnetizing inductances and capacitances, and may be initiated in many different ways, which makes its characterization very difficult. This work links EMTP and MATLAB and presents some computer tools that have been developed for assessing ferroresonance behavior. These tools allow users to visualize 2-D and 3-D bifurcation diagrams which can be used for performing sensitivity analysis, predicting the phenomenon at different stages, and finding safety zones for power system parameter design.Postprint (published version

Tools for characterization and assessment of ferroresonance using 3-D bifurcation diagrams

Ferroresonance is one of the most destructive transient phenomena in power systems. This complex phenomenon involves the association of nonlinear magnetizing inductances and capacitances, and may be initiated in many different ways, which makes its characterization very difficult. This work links EMTP and MATLAB and presents some computer tools that have been developed for assessing ferroresonance behavior. These tools allow users to visualize 2-D and 3-D bifurcation diagrams which can be used for performing sensitivity analysis, predicting the phenomenon at different stages, and finding safety zones for power system parameter design