Detección de cortocircuito en el devanado de un motor sincrónico de imanes permanentes usando corriente de secuencia negativa en dominio tiempo

Abstract

La técnica de corriente de secuencia negativa en dominio tiempo es aplicada a la detección del cortocircuito en una fase del de- vanado en el estator de un PMSM, de sus siglas en inglés (Permanent Magnet Synchronous Motor). Inicialmente, los componen- tes fundamentales de las señales de corriente son obtenidos usando un filtro tipo Notch, y basado en los componentes funda- mentales se obtiene la corriente secuencial negativa en dominio tiempo, la cual se constituye en el indicador de cortocircuito en el devanado del estator. Además de la detección de la falla, la corriente de secuencia negativa proporciona una medida relativa de la severidad de la falla. El método propuesto detectó oportuna ( and lt; 22 ms) y de manera confiable el cortocircuito en el deva- nado del estator para niveles de severidad alrededor y mayores del 6,25% de cortocircuito de la fase en cortocircuito. Adicional- mente se confirmó la relación proporcional entre el indicador de falla y el grado de severidad de esta. El uso de la corriente se- cuencial negativa en dominio tiempo reduce de manera significativa el costo computacional y el tiempo de detección asociado al uso de Fourier cuando la técnica es empleada en el dominio de la frecuencia. El método propuesto puede extenderse para ampliar el proceso de detección a la determinación de la fase involucrada en el corto, mejorando el proceso de detección de la falla estudiada. La validación del método es efectuada en línea usando un banco experimental de un PMSM bajo ambientes computacionales de dSpace® y Matlab®/Simulink®.

A negative sequence analysis in time domain was applied to fault detection of permanent magnet synchronous motors (PMSM). The fundamental components of the motor terminal currents were obtained using a Notch filter, based on which the negative se- quence components in time domain were then calculated; the negative sequence current constituted the stator winding short-cir- cuit fault indicator. The negative sequence current also provided a qualitative evaluation regarding the severity of the fault. The proposed method promptly ( and lt; 22 ms) and reliably determined the stator winding short for different levels of severity in faults around and greater than 6.25% of the shorted phase. Experimental studies confirmed the proportional relationship between fault indicator and the level of severity. Using negative sequence current in time domain reduced computational cost and detection ti- me compared to that in frequency domain. The proposed method could be extended to detect the shorted phase to improve mo- nitoring. The method was validated online using a PMSM experimental setup with dSPACE and Matlab/Simulink environment.