Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   12 ,  No.   1 ,  M a r 202 1 , p p.  88 ~ 98   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v12.i 1 . pp88 - 98          88       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Investig ation of f au lt y be havior o f the sen sorless  contr ol  switched r eluctance m oto r driv es       Alex an der  Kr as ovs ky   Depa rtment  o f  E le c tri c al E ngin eering  and   Pow er El e ct roni cs  Bau ma n  Mos cow  St at e   Techni ca l   U nive rsity ,   Mos co w,  Russ ia n  Feder a tion       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   J ul   2 ,  20 20   Re vised  Jan   20 , 202 1   Accepte d  Fe b   1 , 2 0 2 1       The  pap er   pre se nts  th e   result s   of   studi es  of   abnor ma l   co ndit ions   i n  a   sw itched   rel uc ta nc e  d rive  (SRD )  due  to   fa i lure s  in   con trol  al gorit h ms.   It   di scuss es  one  of  the  most  common  cont ro l  al g orit hms  for  the s e  driv es  without  the   us e  of   sensors ,   which   i s  simpl e   and   ea s y  to   conf igu re.  The   p racti c al  ap pli c at ion   of   thi s  al gori thm  o f  con trol  show e d  th at  var ious  a noma lous   pheno me na   cou ld  occ ur   in   it,   expr e ss ed,   for   ex am pl e,  in   a   sharp   incr ea se   in   the a mpli tude   o f  the  phase   cur ren t   of  the   mot or,  and   v iol ation  of   th e  s witc hing   mode.  The   r ea sons   for  th ese   ph eno me na   ar e  no t  e vide nt   and   har d   to   an al yz e  du e   to   the  non - li ne ari ty  of   thi s  drive .   To  id ent if y  the se  ca uses  a nd  sea rch   for   m ea sures  to   el iminate  them,   we   used   simul a ti on  in  the  envir onme nt  of   MA TL AB/S im uli nk .   The   ade qu ac y  and  eff ec t iv ene ss   of  the  ap pli c at ion  of   the  develope d   s im ulation   mod e ls  we   conf irm e d  by   a   com par i son  of  the  simul ation   resu lt s  and   the  f ull - sca le  exp erime nt   on   re al  equ ipm en t.   The ore ti c al   stud ie s  and  si mul a tion  result s  ar e  i n  good  agr e eme nt  with  th e   expe ri me nt al  res ult s.   Ke yw or d s :   Anomal ous  phenomena   Power syste m  modeli ng   Sensorless  con trol   Sw it che d reluc ta nce moto r   Var ia ble sp ee d d rives   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Alexa nd e r Kra so vsk y   Dep a rtme nt of  Ele ct rical  En gi neer i ng and  Power  Elec tro nic s   Ba um a n Mosc ow Stat e Tec hnic al  Unive rsity, M os c ow, Russi an  Fe de rati on   Emai l:  k ras ovs ky@ bm stu .ru       1.   INTROD U CTION     Among   the   pro blems   so l ve d  duri ng  the   desig n  of  t he  el ect ri c  dri ve ,  one   of   the   m os t  i mpo rtant  is   the   determi nation  of   t he  permi ss ible  de viati on s   of  the  value s   of  it s  pa rame te rs  an d  c ontr ol  sig nals  f r om  their  cal culat ed  valu es,  at   w hic h  it   mainta ins  it s  w orkin g  ca pacit y.   B y  wor king  capaci ty,  we  unde rstan d  t he  a bili ty  of  an   el ect ric  dri ve  t o  i mp le m ent  the   r eq uire d  la ws  of  c ha nge  i n  it s  a djust able  c oor din at es  (t orque   a nd   sp ee d)  with  the  ma xi mu m  pe rmiss i ble  de viati on s  est ablished  i n  the  te ch nical   do cume ntati on   for  it s  desig n.   Al l  oth er   modes  of   it s  operati on  are  a bnormal ,  w hich,  in  ad diti on   to  the  vio la ti on  s erv ic e d  by  the  el ect ric  dr ive  of  th e   te chnolo gical   process ,  in  t he   mo st  se ve re   cases  ca n  le ad  to  emer ge ncies.  F or  tra diti on al   el ect ri c  dr i ve   sy ste ms ,  a  lot  of   li te ratu re  is  devoted  t o  thes e  issues,  f or  ex ample  [ 1 ] - [ 4]  and   oth e rs.   T he  switc he d  reluct anc e   dr i ve  ( SRD ),   wh ic h  has  bee n  ra pid l y  dev e lop in g  i n  rece nt  yea rs  [5 ] - [ 8],  has  a  num be r  of  s pecific  fe at ur es,   therefo re,  the  i ssu es  of   el imi nating  t he  ab nor mal  modes  of   it s  ope rati on  re quire  s pec ia l  stud y.  A m ong  the  po s sible r easo ns f or  t he  a bnor mal o per at in g mo des of t he S RD w it hi n  the   fr ame w ork of t his p a pe r,   we r est rict  ourselve s  on l y t o  the  reas ons  ass ociat ed wit h fail ur e s in  con trol alg or it hm s .   The  mo st  sp ec ific   el ement  of  these   dri ves   is  a  switc he d  reluctance   m oto r   (S R M).  A n  imp or ta nt  adv a ntage   of  t his  m otor  is  it s  high  reli abili ty,  w hic h  is  due  to  it s  e xtre mely  sim ple  de sign.  A n  SR M   has   con ce ntrate d  phase  windin gs   on   sta tor  te et h  and   a  gea r  p ass ive  fe rroma gn e ti c  ro to r  [ 9 ] - [ 11] .  Th e  oper at ion   of   the  SRM  c onsist s  of   al te rn at e ly  co nn ect in g  i ts  ph ase  winding s  by  mea ns   of   a n  in ver te r  t o  the  volt age  s ource   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       In vest ig atio n o f f au lt y be havi or   of the  senso rle ss control  s wi tc hed  rel uctan ce   …  ( Ale xa nd e r Kra so vs k y )   89   in  stric tl y  def i ned  an gula r  po sit ion s  of   t he  r otor  relat ive  t o  the  sta to r.   For   this  reas on,  i n  a  ty pical   ve rsion  of  SRD,  we  us e  a   sp eci al   ro t or   posit ion   se nsor  ( PS)   to  deter mine  the  po sit io n  of   the  ro t or   at   the  switc hi ng   points  of  the   phase   w ind in gs  [9].  H ow e ve r,  we   kn ow  t hat  the   presence   of   a   re al   PS   in   t he  struct ur e   of  the   el ect ric  dr i ve  re du ce s  it s  reli abili ty,  increase s  wei ght,  dimensi ons,  and   c os ts  [12 ] ,  [ 13] .  T o  date,  var i ou s  a utho r s  ha ve   dev el op e d  qu it e  a  few   met hods   f or   i nd irect l y  deter mini ng   the  posit ion   of  the  ro t or   in  orde r  to  excl ud e  PS  from  t he   SR D  co ntr ol  str uctu re  [ 14 ] - [ 17] .  Well - known  sens orl ess   con t ro l  methods  us e  paramet er   measu reme nts  of   var i ous  sig na ls  in  the  excit ed  or  une xcite d  phases  of   S RM.  I n  the  firs t  case,  real  cu r ves  of  ph a se  c urren ts   an d  volt ages  or  rec onstr ucted  si gn al s   are   us ua ll y  us e d  i n  a   math emat ic al   model  of  a   dri ve   op e rati ng  in   r eal - ti me  in  pa rall el   with  a   r eal   sy ste m   [ 14 ] ,  [ 15] .  In  th e  seco nd  case ,   the  reacti on  of  th e   un e xcite d p has e to  var i ou s  ty pes of t est  sig na ls i s an al yz ed   in [1 6] .     The   main   disa dv a ntage   of  s uc h  a   c on trol   is   the   diff ic ulty  of  it s  im pleme ntati on  at   high   s peed  wh e n  the  cu rr e nt  in  t he  f unct ion i ng   ph a se  la sts  al mo st  the  e ntire  pe rio d,   a nd   t here  is  no   ti me  for   te st  pu lse s.  I n  their   pap e r,  M.  E hs a ni  an d  B .  Fa hi mi  [ 16]  e xami ned  in  detai l  th e  ad van ta ges  a nd  di sa dvanta ge s  of  the se  a nd  oth e r   con t ro l  met hods ,  as  well   as  the  tren ds   f or  their  f ur t her   i mpro veme nt.  On e  of   t he  m ost   popu la r  an d  widely   known   ap proa ches  of   sens orl ess  co ntr ol  of  SRM  is  t he  m et hod,   w hich  i s  know n  in  t he   li te ratur e  as  t he  fl ux   li nk age / c urre n t  method  [9 ] ,  [ 17 ] - [ 19].   In   it ,   the  phase  s witc hin g  posit ion  c om corres ponds  to  the  m ome nt   equ al it y  cal c ulate d  val ue  of   f lux   li nka ge  of  the  phase  c alc an d  it s  required  va lue  in  the   phas e  of  switc hi ng   po sit io n  c om ,  as  s how n  in  Fig ure  1.   The   val ue   of  c al c as  a  functi on  of  ti me   t   is  determi ned  f rom  the  act ual   values  of the  phase c urre nt  ph ( ) , phase  volt age  ph ( ) , a nd volt age  dr op s  acr os s  acti ve ph a se r e sist ance  ph     c alc ( ) = ∫ [ ph ( ) − ph ( ) ph ]    (1)     In  the   ge ne ral  case,  the   famil y  of  c har act eri sti cs  c om   f or  diff e r ent  values   of  t he  phase  c urre nt  ph ( )   and  the   s witc hi ng  posit io ns   c om ,   usual ly   cal le d  switc hi ng  li ne s,  pr e - dete rm ined   one   wa y  or  an othe r   an d  store d  as   a n  a r ray  of  num bers  in   the   co rr es pondin g  st or a ge   de vice  of  c ontr ol  s ys te m  S RD.  I n  pr act ic e,  s uch  con t ro l  is  ge ne rall y  reali zed  by  softwa re.  It  is  imp or ta nt  to  emp hasize  he r e  that  in  this  m et hod  of  deter minin g  the  phase   swit chin g  posit ions  of  the   SR M ,   as  in   an y  othe r  se nsorless  c on t ro l  var ia nt,  these  are   de te r mined   ind irect ly   by  s pecial   proce ssing  of  el ect rical   sig nals  that  de pend  on  th e  r ot or  posit ion.  T he refor e ,  the   ide ntit y  of  the   sen sor  con t ro l  a nd  s e ns orl ess   co ntr ol  is  ac hieva bl e  only  i f  wel l - def i ned  a dd it ion al   c onditi ons  a nd  restrict i on s   a re   met.   He nce,   w hen  thes e  restri ct ion s  are   exce eded,  t he  w ork ing  capaci ty   of  the   el ect ric  dr i ve  is  vio la te d.           Figure  1. Deter minati on of t he  sw it chi ng posi ti on   of the  SRM ( Θ on   –   s witc hing  –   on posit ion ,   Θ com -   switc hing  posit ion s ,   Θ max   –   fu l l al ign ed  posit ion st at or an d r otor tee th)       The  a uthor  of  this  pa per  has  s et   himself  the  go al   of   sho wing  with   a  sp e ci f ic   exam ple  tha t  even   w hen  us in g  a  ve rsi on  of   the  SRD  se ns orl ess  c on t rol   that  is  simple  from  the  point   of   view  of   ph ys ic al   interp ret at ion ,   var i ou s   non - obvi ous  a nomal ou s   phen om e na ,  a nd  dri ve   malfu nctio ns  can   occ ur.   To   do   this ,  t he   auth or  cond ucted  a   de ta il ed  analysi s  of  the  featu r es  of  the  c ontr ol  al gorith m  unde r  c onsidera ti on   a nd   i de ntifie d  the   mo st  c har act er ist ic   causes  tha t  cou ld   le a d  to  it s  fail ur es.  Gi ven   t he  s pecifi cs  of   SRD ,  a  to ol  f or   researc h  in  the   form of  sim ula ti on  m od el s is  justi fied,  a  br ie f  desc riptio n of t he  giv e n  e xp e rimental  equip ment. After t ha t, the   researc h  res ults  an d  their   an al ys is  are   pr es ented,  wh ic h  al low  us  to  i de ntify  the   ph ysi cal   causes   of  the   occurre nce  of  abno rmal  ph e nome na.  Base d on this,  r el ev an t reco mme nd at ion s  and c oncl us io ns  a re  dr a wn.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   88   –   98   90   2.   FEATU RES  OF  CONSI D ERED  SENS ORLESS  CO NTRO L  S RD   Figure  2  pr ese nts  the  f un ct io nal  sc heme  of  the  SRD   bl ock  ge ner at in g  a   s ign al   of   t he  po sit ion   of   t he   ro t or  with   the   consi der e d  al gorith m  of  se nsorless   co ntr ol.  In  it ,  the   c omp arator  K  deter mines  t he  s wit chin g  po sit io n  w hen  the  sig nals   c alc ( ph , c om )   an d  c om ( ph , c om )   are   eq ual.  T he  flu x  li nka ge   c alc   is  cal c ulate d  base d  on  the  real  values  of   ph ( )   and   ph ( ) ,  as  we ll   as  the  valu es  of   t he  scal ing   c oeffici ent s  of   t he  al gorithm:  by  vo lt age   , curr e nt  , and ph a se re sist ance      c alc ( ) = ∫ [ ph ( ) − ph ( ) ph ]    (2)     Wh e n  us in g  a  dir ect   sen sor  induce d  in  the  ph a se  of  the  E M F,  or  with  ful l  ph ph   com pe ns at ion,  th e   current  valu e  of  c al c   de pends o n o nly   one c oeffic ie nt by  E M F   -   :     c alc = ∫ Е Е  ,   (3)     Wh e re  = ( ph − ph ph ) is  the  E M F  phase,   t he   c or r e c t   op e r a t i on   o f   t he   a l go r i t hm   i nv ol ve s   t he   us e   of   a   c ur ve   c om ( ph , c om ) ,   i de nt i c a l   t o  t he   r e a l   de pe nd e nc e ,   a s   w e l l   as   t he   r e pr e s e n t a ti on   of   t he   c ur ve s   c alc ( ph , c om )   a nd   c om ( ph , c om )   on   on e   s c a l e .   I n  t he   ge ne r a l   c a s e ,   t he   a d j us t a bl e   pa r a m e t e r s   of   t he   c o nt r ol   s ys t e m   w he n   s e t ti ng   of   t he   S R D   ph a s e s   s w i t c hi ng   a l go r i t h m   a r e   t he   c oe f f i c i e nt s   ,  ,    ( e i th e r   t he   o nl y  c oe f f i c i e nt   ) ,  a s  we l l  a s   t he  s ha pe  of  t he  s w i t c hi ng  l i ne   c om ( ph , c om ) .  Wi t ho ut  t ou c hi ng   up on  t he  s pe c i f i cs  of   c ho os i n g  s p e c i f i c   va l ue s   of  ,  ,    c oe f f i c i e nt s   a nd   t he i r   c on ne c t i on   w i t h  pa r a m e t e r s   of   t he   S RM  c on t r ol   pa r t ,   w e   on l y  no t e   t ha t   t he y  a r e ,   i n  e s s e nc e ,   s c a l e   f a c t or s   t ha t   de t e r m i ne   th e   pr op or t i on   of   t he   c or r e s p on di ng   ph ys i c a l   qu a nt i t i e s   i n  t he   c al cu l a t i on   pr oc e d ur e   de t e r m i ni n g  t he   va l ue s   of   c alc   and   c om .   B y   c ha ng i n g  t he   v a l ue s   of   t he s e   c oe f f i c i e nt s ,   i t   is   po s s i bl e   t o  c ha ng e   t he   s ha pe   a nd   s c a l e   of   r e pr e s e nt a t i on   of   c alc   and   c om .   Ce rtai nly ,  with  the  same  pa rameters  of   t he  SR M   phas es,  co rr ect ly  determi ned   va lues  of  the   coeffic ie nts  ,   ,    ( or  on l y  t he   val ue   of   the   coeffic ie nt  )   a nd  th e  pr e ci sel y  sp eci fied   s ha pe   of  t he   Sw it chin g  li ne  c om ( ph , c om ) ,  the   c onditi ons  f or  s witc hing   the   SR M   phas es  in   the   se ns orl ess  c on t ro l   va rian t   do  no t   dif fe r  from   the   se ns or  ver si on  for  t he   sam e   s ource  da ta .  M il le r  T.   [ 9]  prese nted   re comme ndat io ns  o n  tun in g  this   se ns orl ess   co ntr ol  al go rithm.   Violati on  of  t he  a bove   c on diti on s   le ad s  to  dev ia ti on   of  t he   par a mete rs   of  t he  s witc hi ng  of  th e  SR M  f rom  the   set .   T he refor e ,  it   is   ve r y  im porta nt  to   est ablis h  acc ep ta ble  li mit s  for  c ha nges  i n  eac h  of  t hese  pa rameter s  of  t he  al gorithm   that  do  not  vio la te   the   nor mal  ope rati on  of  the   SRD.   We  s houl d  not e  an oth e r  im portant  feat ur e   of   the  pr act ic al   impleme ntati on  of  this  c ontrol   meth od.   T o   a vo i d  f a l s e   a l a r m s   of   t he   a l go r i t hm   f or   s m a l l   va l ue s   of   t he   p ha s e   c ur r e nt s   i n  t he   s w i t c hi ng   l i ne ,   a   “ de a d  zo ne ”   or   l i m i t a t i on   of   com   a t   a   c e r t a i n  m i ni m um   l e ve l     min ,   w a s   i nt r od uc e d,   a s   s ho w n  i n   F i g ur e   3.   I n  th e  reg i on  of  small   values  of  ph ase  c urre nt  I ph       fl ux   li nkag e  is  con sta nt,  i. e. c o m m i n c o n s t = = .  The  c orrect  cho ic e  of   the   value  of   min   is  of   fun dame ntal  importa nce  f or   the  c onside r ed  SRD  c ontr ol   al go rith m.  A s   can  yo u  see,  i n  the  con t ro l   al gorit hm  un der  c on s iderati on  t her e  are  a   lot   of v a riab le  p ara mete r s,  on  t he  c orrec t  ch oice o f  w hi ch  it s   work i ng  ca pac it y  de pe nd s ,  a nd  i n  case   of  er rors,  the   pro ba bili ty  of  occ urr ence  of  fail ur e s  an d  false   pos it ives  is  high  [ 18].   H ow e ve r,   the  s pe ci fic  causes  a nd   mecha nism s  of   de velo pme nt  of  these  processes  rem ai n  fu ll y   un e xplo red   a nd  not  co ver e d  in  the  li te rature.  To  ide ntif y  the  causes  of   su c h  phen ome na,   it   is  necess ary   to   cond uct  a  detai le d  analysis  of   the  featu res  of  the  w ork,   the  pract ic al   set ti ng s  of   this  al go rithm  a nd   to  de ve lop  un i ver sal  t oo ls   for  it s st ud y wit h  the  maxi mum ap pro ximati on to real  c ondi ti on s.   G i ve n  t he   n on - l i ne a r i t y  of   S R M,   t he   pr e s e nc e   of   c o nt i nu ou s   a n d  di s c r e t e   s i gn a l s ,   t he   m a t he m a t i c al   de s c r i pt i on   o f   t he   op e r a t i on   o f   t he   s e ns or l e s s   S R D   c on t r ol   s ys t e m   un de r   c on s i de r a t i on   i s   r a t he r   c um be r s om e ,   un i nf or m a t i ve ,   a nd   i nc o nv e n i e nt   f or   s uc h   s t ud i e s   [ 9 ] ,  [ 1 0] .   T her e fore,   w he n  de bugg ing  an d  tu ning  t his  al gorithm,   it   is  highly   desira bl e  to  hav e   a  si mu la ti on  m ode l  of  the  dri ve.  I n  order  to   re flect   the  real   feat ur es   of   the  co ns ide re d  par t  of   t he  SR D  c o ntr ol  s ys te m  in  t he  m od el ,  it   is  ad visable   to  ma ke  the   st ru ct ur e  of  the  model  as  cl os e  a s  po s sible  to  t he  str uctu re  of   a   real   de vice  with   imi ta ti on   of   t he   log ic   a nd  ti me   seq ue nce  of   w ork  of   it s  el ements.  T he  m os t  c onve nient  to ol  for  t his  is  the   MA TLAB  math em at ic al   pack a ge  with  the   SIM U LINK   env i ronme nt  [20 ] ,  [ 21] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       In vest ig atio n o f f au lt y be havi or   of the  senso rle ss control  s wi tc hed  rel uctan ce   …  ( Ale xa nd e r Kra so vs k y )   91         Figure  2.   F un ct ion al   sc heme   of the  roto r po si ti on   sign al - ge ner at i ng b l ock w it h s ens or le ss c ontr ol of  SRM     Figure  3. Re al  sh a pe of swit c hing li ne       3.   DESCRIPTI ON   OF THE   SRD SI M UL ATIO N MO D EL   The  ge ne ral  pr inciple s  f or   c onstr ucting  t he  SRD  sim ulati on   m od el   are  c on si der e d  in  a   fairly  la r ge   numb e r  of   wor ks ,  i n  pa rtic ula r,   their   de sc rip ti on   ca n  be  found  in  [ 22 ] - [ 25]  a nd  ot her s .  The  mai n  di ff e ren ce   betwee n  the   m od el   c re at ed  i n  the  pr ocess  of  perf or mi ng  thi s  w ork  a nd  the   know n  ones  is   in  the  desi gn   of   t he   SRM  phase  volt age  ge ner at in g  blo c k.   A  f ull  model  of  the  vo lt age - on - pha se  ge ner at io n  bl ock   with  sens or le s s   SRD  c on t ro l  is   show n  i n  Fig ur e  4.  T he  in puts  of  th e  bl oc k  recei ve  si gnal s:  about  s witc hing  po sit io n  of   t his   ph a se  ( port  In  1) ;  a bout  s witc hing  the   pre vio us  phase   ( bloc k  F rom  1) ;  a bout  the   insta nt aneous  value   of   t he   ph a se c urren t  ( blo c k  F r om   2) ;  abou t  volt age  powe r  s upply ( blo c k  F r om   3).             Figure  4.  Sim ul at ion  m odel  of  the  ph a se  vo lt age - ge ner at in g bloc k       The  ph a se  c urren t  li mit   is  se t  by   t he  blo c k  Gain  1.  Bl oc ks   Gain  1,  S um  1,  a nd   Re la y  prov i de  a n  imi ta ti on   of  th e  cu rr e nt - li mit ing  m od e   in  t he   mo t or   phase  [ 9].  T he  ph as e  tur ns   on  a nd  tur ns   off,   res pecti vely,   wh e n  t he  t rig ge rs  Fli p - Fl op  1  a nd  Fli p - Fl op  2  a re  tri gger ed.   The   re mainin g  blo c ks  in cl ud e d  i n  the   model,  perform   au xili ary  f unct ion s .   To   sim ulate   t he  se nsorless   con t ro l  m od e ,   this  model  prov i des  f or  a  s pecial   su bsyste m  f or  cal culat ing   t he   switc hi ng  pos it ion   CSP ,  wh i ch  repr oduces  the  mec ha nism   desc ribe d  a bo ve  for   ind irect   determ inati on   of   the  po sit io n  of  the  switc hing  of  th e  ph ase  SRM .  The  up per   par t   of   Fi gure  4  s hows  a   var ia nt  of  bu il ding  a  s ubs ys te m  CSP.   T he  log ic   of   it s  op erati on  re peats   the  op e rati on  of   a   real  de vice,  the  functi onal   diag ram  of  wh ic h  s how n  in  Fi gur e  2.   T his  bl ock  receives  ph as e   vo lt age ,  cu rr e nt,  an d  pu lse   si gn al s   to  reset  the  in te gr at or,  wh ic h  is  par t  of   it .  The  s witc hing  li ne  c om ( ph , c om )   is  set   in  the  f orm  of  the   corres pondin g t able of the  L ook - U p Table  el ement sett in gs .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   88   –   98   92   The  i nteg rato r   pe rforms   the   cal culat ion  of  the   c urren t   value   of  t he  f lux  li nk a ge   of   the   phase  cal c ( ph , co m )   acco rd i ng  to  e xpressi on s   ( 2)  or  ( 3).  T he  val ues  of  the   tu ni ng  coe ff ic ie nts  of  the   al gorith m  K U ,  ,  K R   are   set   by  the   tra ns mis sion  coe ff ic ie nt s  of  the  el em ents  Gain  1,  Gain  2,  an d  Gain  3.  T he  phase   switc hing   sig na l  is  ge ne rated   by  the   Re la ti onal   Op e rato r  bl ock  a nd  is  t ransmi tt ed  to   the   ou t pu t   of  O ut  1  at   the  tim e  of  e qu al i ty  co m ( ph , co m )   an d  cal c ( ph , co m ) .  T o  el imi nate  the  accum ulati on  of  er rors  i n  posit ion   determi nation  as  well   a s  i n  a  real   de vice,   it   is  neces sar y  to   reset   the   integ rator  at   t he   en d  of  eac h  phase   switc hing  c ycl e.  T he  trig ge r   Fli p - Flo p  2  gen e rates  th e  reset  sig nal  at   the  ti me  of  switc hing  t he  blo c k   Re la ti on al  Ope rator.   To  e nsure  a  unif or m   scal e  of  cha nge  of   pa rameters  a nd  va riables  in  sim ulati on   models   of   SRD ,  as  well   as  t o  giv e   ge ner al it y  to   the  sim ulati on  r esults,  we  us e d  the  t ran sit io n  to  relat ive   val ue s.  T he  basic   va lue   of   the  mag neti c  cond uctivit y  of   ph a se  is  eq ual  to  it s  value   in  the  co ordin at ed  posit ion   of  the  te et h  of  s ta tor  and   ro t or,  i.e.,   bas e = ma x .  The  basic  va lues  of  the  a ngula r  inter vals   of   m oveme nt  of   th e  r otor,  e xcep t  of  int erv al   of  s witc hin g  on  phas e   on ,  e qu al   t o  the   an gu la r  inter va l  of   pa rtia l  overlap  of  the  i nteracti ng  te et h  of   the  sta to r  a nd  ro t or ,   i.e. , bas e = over lap .  The   base   val ue  of  the  inter val  of  switc hing  on  t he  phase  on  base ,  is   equ al   t o  the  a ngular  i nter val  betwee n  the  a ng le   of   t he  be ginnin g  of  ov e rlap ping  of  the   te et h  u na l   an d  the   ang le   0 wh e re  0   i s  the   a ng le   of  i ntersecti on   of  t he  c onti nuat io n  of  t he  gro wing  sect io n  of  t he  de pende nce   ( )   with   the    - a xi s,  i.e.   at   ( ) =0 .  The   base   volt age   value  is   eq ual   to  t he  r at ed  volt age  of  the   mo to r   bas e = r at ed . Th e  base  valu es o f  c urre nt,  tor que, a nd  s pe ed  are  ta ken  as  their v al ues  at  the point of tra ns it ion   of   t he  mag netic   sy ste m   of  t he   SRM   f rom  l inear  mode  t o  local   sat urat ion  of  i nteracti ng  te et h  bas e = sa t ,  wh e re  sa t   is  the  c urren t  at   wh ic h  is  be gi ns   loc al   sat ur at io n   of  te et h.   T hus,  t he  base  value  of   t he  inter val  of   switc hing  on  t he  phase   on  base ,  ens ur es  t he  co ns t ancy   of   t he  phase  cu rr e nt  with  the  am plit ud e  I sat   in  t he   ov e rlap ping  z one  of   t he  sta to r  an d  r oto r   te et h  at   the  rated  vo lt age   r at ed   and  the  c orrespo nd i ng  sp ee d  valu e   r at ed . A ll   relat ive val ues of   pa ram et ers  an d va riables are  s ub se quently  ma rk e d wit h  a n  ast eris k (*).       4.   EXPERI MEN TAL EQ UIP MENT  FO R VERIF IC ATI ON OF  SIMU LATION  R E S ULTS   To  ver if y  the  simulat ion   res ults  an d  co ncl us io ns   ma de  on  their  basis,  we  use d  e xper imenta l  SRD   samples.   The s e  samples  a re  an  inte gr al   par t   of   a  co mputer iz ed  te st  com pl ex  f or  ex pe rim ental   stud ie s  of   SRD  with  a  capaci ty   of  up  to  15  kW.  The   co mpu te r - ai de d  te st  c omplex  al lows  to  m easu re  up   to  16  a nalo g  s ign al s;   a uto mati cal ly  instal l  and   ma intai n  a  giv e n  load;  aut om at ic al ly  reg ist er  fast  an d  slo w  dynamic  proce sses,  choose   the   values   neces sar y  for  rec ordin g,  save   the   res ults  of  ex pe rimen ts  in   va rio us  da ta   f ormat s.  I nverte r   with  powe r   m odules   BS M75GB1 201  has  t he   f oll owin g  pa r amet ers:  powe r  up  t o  15  kW,   su ppl y  volt age   -   380  V,  f re que ncy  -   50  Hz , pow e r  -   up  t o  15 k W , rat ed  c urren t  -   50A . U ni ver s al  micro c ontrolle r  I ntel 8Х C 196MH .  The   ex per i me ntal  f our - phas e  SR M   with   a  rate d  powe r   of  5  kW   ha s  the   f ollo wing  main   co ns tr ucti ve  par a mete rs:  t he   num be r  of  st at or  pole s  8,  th e  num be r  of  r ot or   pole s  6,  the   oute r   dia mete r   of  t he  act i ve  pa rt  of  the stat or is  206  m m,  t he ou te r diame te r of t he rot or  is  11 6 mm, a nd th e ai r gap  is 0.4  m m.   To  obta in  c urr ent  sig nals  us e d  in  the  SRD  con t ro l   al gorit hm   a nd   duri ng  te st  reg ist rati on,  the  te st   com plex  is  prov i ded   with  c urren t  se nsors  include d  in  ea ch  phase  of   t he   conve rter,  in   the  DC  li nk   a nd   t he   capaci ti ve  filt er  ci rcu it   of  the   conve rter.  C urren t  se nsors  a r e  base d  on  LE M   ty pe  LT 100 - P  Hall   se ns or s.  The   sign al s  f r om   t he  sen sors  e nter  the  cu rrent / vo lt age  c onve r sion   bo a r d,   a nd  the n  to  the  analo g  in pu ts  of   th e  microc ontrolle r  a nd  i nto  a   com pu te rized   measu reme nt  recordi ng  s ys t em.   The re,   a   sign al   is  tr ans mit te d  pro portion al  t o t he vo lt ag e in   the D C  li nk , o btained  em ployin g  a  volt age  sens or .       5.   RESU LT S   A ND  DI SCUS S ION     We  co nducte d  the  main  stu di es  on   SRD  si mu la ti on   mode ls,  and   t hen   w e  com par e d  s ome   modeli ng  resu lt s   with   e xperime ntal  res ults.  Give n  a  s uffici ently  la rge  va riet y  of  po ssible  c ombina ti on s   of  de viati on s   of  the  pa ramete rs   of  the   co ns id ered  al gorith m   from   the  c al culat ed  values   in  this   arti cl e,  at   the  fi rst  sta ge,   we   consi der  the   i nf l uen ce   of  only   de viati ons   the  t unin g  c oeffici ents  of  the   sens orl es s  co ntr ol  al gorithm.   M ore ov e r,   due   to  the  wide  va riet y  of  po s sibl e  com bin at io ns  of   t he  c oeffici ents   , ,   we   will   consi der  f or   a  sim pler   case   -   we   will   c onsider   on l y  de viati on s   of  the   c oe ff ic ie nt   ,  w hic h  c orres ponds   to  t he  us e   of  t he  sign al   directl y  by E M F  unde r t he  ex pressi on  (3).   Be sides,  for  de finite ness ,  we   co nd it io nally  assume d  t hat  the  ide ntit y  of  the  SR M   c on t r ol   m od el   i n  the  prese nce  of  a  posit ion  se ns or  a nd  a   m ode  with ou t  a   s ens or   occ ur s   a t  a  coe ff ic ie nt   = 1 .  T he n,  by  changin g  the val ues  of    in  bo t h  di recti on s r el at ive  to  this  va lue,  we  ca n  e va luate   it s  eff ect   on   t he  co ndit ion s   of   s witc hing  S RM.  T he  er ror  in  the  cal culat ion   c alc   by  the  sig na l  of   the  E M F  sens or   ma y  be  du e  t o  er rors  i n  the  co rr e spo nding   s ens ors  a nd  inte rme diate   conve rters  at   t he  in put  of  t he   co ntr ol  micr opr ocess or  syst em.  As   fo ll ows  from  ( 3),  the  value  of  the  c oeffici en t    aff ect s  the  ra te   of   inc rease  i n  ti me  of  the  c alc   value,  w hich   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       In vest ig atio n o f f au lt y be havi or   of the  senso rle ss control  s wi tc hed  rel uctan ce   …  ( Ale xa nd e r Kra so vs k y )   93   accor dingly  a f fects  the  po sit i on   of  the  phas e  switc hing   c om .  As  a n  exa mp l e,   in  Fi gure  5 ( a)  with  t he  s olid  li nes  s how n  t he   cu r ves  c alc ∗ ( ∗ ) an d  c om ∗ ( ∗ )   are  obta ined   by  modeli ng   pr ocesses   in   the   SRM   at   = 1   and   ∗ = 2 .  I n  this ca se, the  posit ion  ∗ c om   is  determi ned w it hout e rro r.     Fr om  relat ion  ( 2)  it   f ollow s   th at   with  a n  i ncrea se  in  t he  v al ue  of    ( > 1 ),   the   ra te   of  inc rease  of   c alc ∗ ( ∗ )   increase s .  Th e  eq ualit y  between  c alc ∗ ( ∗ ) and   c om ∗ ( ∗ ) co mes  earli er ,  as   a  res ult  of   w hich  t he   work i ng  phase   of   the   SR M  a nd  t he  subse quent  phase   are   s witc hed  on  with   ad va nce .   A n  earli er   i nclusi on  of   the  phase  le ads   to  an  inc rease  in  the  cu rr e nt  in  it   and ,  acc or dingly,  with  th e  same  sh a pe  of  the  switc hi ng   li ne,   it   increases  t he   flu x  li nka ge c om ∗ .  As  a   res ult,  a  c ertai n  new  sta bl e  sta te   of  the  mode  of  switc hing  of  the  SR M  occurs  c al c ∗ = c om ∗ w hen   t he  po sit io n  ∗ c om   is  sh ifte d  by  a   c ertai n  phase   a ng le   ∗ adv   in  the   di recti on   of  adv a nce.  This  is  confirme d  by  the  flu x  li nkage  cu r ves  c alc ∗ ( ∗ )   and c om ∗ ( ∗ )   at   = 1 , 2 ,  sho wn   i n  dashed   li nes  in  Fig ur e   5  (a).   We  fou nd  that  a n  over est imat ion   of  the    valu e  by  20%  le d  to   an   a ppr ox imat el y  60 %   increase i n  a m plit ud e  of the  phase c urre nt  ph ∗ ( ∗ ) .   On  the   co ntra r y,   it   ca n  al so  be  seen   f rom r el at ion  ( 2)  t hat, w it h  a   dec reas e  in  t he  value   of  ,  the   rate   of   i ncr ease   of  c al c ∗ ( ∗ ) decr ease s.  T he   eq ualit y  betw een  c alc ∗ ( ∗ )   and  c om ∗ ( ∗ )   com es  with  a  delay   an d  the   work i ng  phase   is  switc he d  off  an d  t he  s ub se qu e nt  ph ase   is  tur ned   on  a nd   al so   la gs   c once rn i ng   t he  po sit i on  of   ∗ co m   by   the   ph a se   an gle   ∗ l a g .   Fi gur e  5( b)  by  das hed  li nes   s ho ws   the   cu r ves   cal c ∗ ( ∗ )   an d  co m ∗ ( ∗ )   corres pondin g  to  this  switc hi ng   mode  wh e n  = 0 , 8 .  In   t he  same  place,  f or   c omparis on,  by  a na logy  with   Figure   5  (a) ,   s olid  li nes  sho w  simi la r  c urv es  at   = 1 .   I n  t his  case,  t he  dec re as e  in   the   a mpl it ud e  of  t he   ph a se c urren t  ph ∗ ( ∗ )   is ab out 2 0%.         (a)     (b)     Figure  5.  Dis placement  of the  switc hing  posit ion   ∗ c om   at   (a )   in cre asi ng      an d  (b)   decr easi ng          A  se ries  of   ad diti on al   e xperi ments  on  the   S RD  sim ulati on  model  made   it   possible  t o  de te rmin e  t he   bounda r y  valu es  of   the   coe f fici ent  and  to   cl arify  the   be hav i or  of  the   dr i ve  w hen  going  be yond   th ese  bounda ries.    As  a n  exa mp l e,  Fig ur e  6  s hows   the  famil y  o f  me cha nic al   char act erist i cs  in  the  for m  of  a   dep e ndence   of  the  ave rag e   val ue  of   t he  to rqu e  on  sp e ed   av ∗ ( ∗ )   f or  dif fer e nt  val ue s  of  the    coe ffi ci ent  for  a  view  with  a  config ur at io n  of   8/6   with  t ypic al   par amet er s.  The se  cha ra ct erist ic s  ref le ct   the  b asi c  prop e rtie s   of the  SRD  w he n  the     changes .   An al ys is Fig ur e 6  all ows u s t o  co nclu de  th at  the S RD  w ork ing  a rea for  a ny ch a racteri sti c  av ∗ ( ∗ )   (at  any   value  of  )  in  the  zo ne  of  relat ively  hi gh   s pee ds   is  l imi te d  by   a  c ertai n  ma ximum  value  of  spe e d  corres pondin g  to  this   c har act e risti c,  w hic h  i nc reases   with   in creasin g  of  val ue  .   W he n  < 1   a nd  > 1 ,  the  wor king  a r ea  of   the   dri ve   ha s  a   li mit at ion  in   the   z one   of   lo w  s pee ds.  Wh e n  we   go  be yond   the   w orkin g  area  of  eac h  of  the  c har act e r ist ic s,  abno r m al   SRD  ope rati on   m od es   occ ur,  w hich   are  manifeste d  ei ther  i n  a   fail ur e   of  the   s witc hing   m od e   or   in   a   sh a r p  su r ge   of   the   phase   cu rr e nt  of  t he  SRM .  N ext,  we   c on si de r  t he   causes  of   t he  a bove  li mit at ions  of   t he  w orki ng   a rea  of   the  SRD  on  it s  me chan ic al   c har a ct erist ic s  in  the  fiel d  of   high  an d  lo w  sp ee ds   a nd   analyze  the  po ssible  de velo pme nt  of  an  a bnormal   sit uation  i n  the  dri ve   wh e n  le aving  t he  w orkin g  area .  F igure  7  (a )  shows  a n  enla rged  scal e  of  th e  hi gh - s pee d  zon e   of  mec ha nical   char act e risti cs  sh ow n  i n  Fi gure  6.   Y ou  can   see  that  for  a ny  of  the  c ha ra ct erist ic s  pr ese nted,  the   mini mu m   value  of   t he  to rque  do es   not  r emai n  c on sta nt,  but  cha nges  r el at ively  li tt le .   The  sim ulati on  made  it   possi bl e  t o  est ablish  that  t he  rea son  for  t he  li mit at ion s  of   t he  SR D  work i ng   a rea  i n  th e  high - sp ee d  re gion  is  the   li mit at ion  of   the  switc hi ng  li ne  c om ( ph , c om )   at   the  l evel  of  c om = min = co nst   as  sho wn   i n  Fig ur e  3.  As  s oon  as   th e  am plit ud e   of   t he  ph ase   curre nt,  dec r easi ng   with  i ncr easi ng  sp e ed,   reache s  a   value  at   whic h  it s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   88   –   98   94   corres pondin g  value   ∗ c om   om   be comes   eq ual  to  ∗ min   as  show n  in  Fig ure  8,  t he  po sit io n  of  ∗ c o m   is  determi ned   wi th  an  e rro r  in  the  directi on  of  the  la g  of  t he   switc hing  po sit ion   of  eac h  ph a se  by  a bout   the  switc hing  posit ion   of  the  pr e vi ou s  phase.  As  a  res ult,  the  phase  an gle  bet w een  tw o  a djace nt  phases  switc hing   ∗ c om   increase s  with  each ne w  s witc hing c ycle  ∗ c om ,1 <   ∗ c om ,2 ,  .. .  .           Figure  6. The   mecha n ic al  cha racteri sti cs  ** av ( ω) T of   the SR D  at  c ha ng i ng the  val ue  of  c oeffici ent E K           (a)       (b)     Figure  7. Fr a gme nts  of mec ha nical  ch a racteri sti cs  av ∗ ( ∗ )   of the  S RD in  the z one  of  high ( a )  a nd lo w ( b)   sp ee ds   wh e n  c hangin g  t he va lue of  c oeffici ent           The  a ngular  d i sp la ceme nt of t he  s witc hing  posit ion   of the  phase  windin gs   of   SRM  in  the   directi on  of   delay  with  e a ch  new  switc hi ng   c ycle  al s o  increase s.  As   a  res ult,  the   po sit io n  of  th e  phase  s witc hing  is  gr a dual ly  sh i fted  to wards  th e  gen e rato r  m od e  of   operati on   of   t he  SR M .  In   the  firs t  of   the  ph ase s,  the   switc hing   cycl e  of   w hich   (f a ll s  into   the   ge ner at or  m ode,   we  obser ve   a   sh ar p  s urge   of   cu rr e nt,   as   s how n   in  Figure  9  (a ).   T he  ex pe riment al   curves  of  th e  ph a se  cu rr e nt s  of   the  SRM ,   sh ow n  in  Fig ure  9  (b),   c onfir m  the   above - desc ribe d  mec han is m  f or   th e  de velo pme nt  of  the  a nomalo us   sit uati on   i n  the  dr ive  in  the  re gion  of  hig h  sp ee ds . A s can   be  seen ,  the   na ture  of   the   ch ang e   in phase cu r ren ts   obta in ed  by  m od el i ng  as   sho wn  in Fig ure  9  (a)   a nd  the   ex per ime ntal  de pe nd e nce  a s  s how n  i n  Fi gure   9  (b)  a re  quit e  simi la r  in   ap pear a nce.   T o  e xclu de   su c h  an   ab nor mal  mode  of  operati on  of  the   SRD,   an  a ppr opriat e  ch oice  of   t he  val ue  ∗ min .   Thro ughout  t he   entire  op e rati ng  ra nge  of   sh a ft  loa ds   of   SRM,   t he  al go rith m  of  se nsorles s  switc hi ng  of  the  SR M   s houl d  not   fall   into  t he  “ de ad  z one” of  th e  switc hi ng  li ne .  T he  m os t rel ia ble  up per  esti mate   of   ∗ min ,  ca n  be   su c h  a   va lue  that  ens ur e s  st able  switc hi ng  of   t he  vie w  in   real  idle  mod e  of   t he  dri ve  (the  loa d  is  ca us e d  only  by  the  tota l   losses i n  the  dr ive).   The  lo w - s pee d  zon e o f  c ha rac te risti c  av ∗ ( ∗ )   on  an  enlar ged   scal e is  sh ow n  in  Fi gure  7  ( b) . Yo u  can  see  that  at     values  s uffici ently  cl os e   to  un it y,   t he  m od e   of   sta ble  switc hi ng  of  the  SRM   is  obser ve d  al mo s t   to  zer o  s pee d.  H owe ver,  as  th e  de viati on s of     value s  f rom unit y  inc rease  i n  both d irect io ns,  w he n  the sp e ed  reaches  a  ce rtai n  minim um   value,   s witc hi ng   fail ur e  occ ur s .  More over ,   the  mecha nis ms  of  de velo pme nt  of  abno rmal  sit ua ti on s   in   –   SR D   an d  their   ma ni festat ion   at   > 1   and  at   < 1   a re  dif fe ren t.   At  < 1 ,  the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       In vest ig atio n o f f au lt y be havi or   of the  senso rle ss control  s wi tc hed  rel uctan ce   …  ( Ale xa nd e r Kra so vs k y )   95   po sit io n  of   s wi tc hin g  t he  ph as e  of   t he  SR M   ph a se  sh i fts  to ward  the  delay   with  res pect  t o  the  posit ion   at   = 1 .  I f  t he  phase  does  not  hav e   ti me  to   tu rn  off  befor e   the   SR M   e nters   the   ge ner at or  m od e ,   this  ca us es   a  s harp  increase  i n  the   current  i n  it   and   a   switc hi ng  fail ur e  (eme rgency   m od e  SRD) .   The   mec ha nism  of   tra ns it ion   of   the SR D  int o  e mer gen c y mo de  at  = 0 , 7   s how n  in   Figure  10 ( a )  a nd Fig ure  10 (b ).           Figure  8.   Determinati on  of s witc hing  posit ion  ∗ c om   at  low   valu es Y com .         (a)     (b)     Figure  9. A no malous SR D  m od e  in  t he hig h - sp ee d  z one  (a) si mu la ti on, ( b) ex per ime nt       The  s olid  li nes   in  the  fig ur e s  sh ow, r es pecti vely,   t he  phase   current  c urves   in  Figure 1 0  ( a),  as  well   as   the  depen de nc ie s  co m ∗ ( ∗ )   an d  cal c ∗ ( ∗ )   in   Figure   10   ( b),   at   t he  boun da ry  of  the   em erg e nc y  mode   at     ∗ = 0 , 6 .  As  can  you  s ee,  the  e qual it y  betwee n  c om ∗ ( ∗ )   an d  cal c ∗ ( ∗ ) ,  on  the  basis  of  wh ic h  a  c omman d  i s   forme d  to   tu rn  off  t he  ph a se   cu rr e nt  ph ∗ ( ∗ )   ta kes   place  in   the   vi ci nity  of  the   agr ee d  posit ion   of   t he  te et h  (close t o  the   bounda ry of the  tran sit io n of t he  SRM f rom m ot or   mode t o  the  g e ner at or   o perat ing  m ode  [10 ]) .   Howe ver,  with   a  sli gh t   dec re ase  in   s peed  t o  * ω 0 , 5 8 = ,  t he  rate  of   inc rease  i n  cu rr e nt,  a s  well   as  co m ∗ ( ∗ ) and  cal c ∗ ( ∗ )   inc rease,   bu t   to   a   diff e re nt  e xtent.   In  t hi s  case,   the   nat ur e   of  the   c ha nge   in   the   c urve s   of  co m ∗ ( ∗ ) and   cal c ∗ ( ∗ )   (d a sh e d  li nes)   bec ome s  su c h  that  th e  conditi on   f or  disco nn e ct ing  the  phase  is  not   fu lfil le d  (t her e   is  no  i ntersect ion  point   of   th ese  dep e n den c ie s).   As   a   res ul t,  the   phase   s hu t dow n  c omman d  is   no t  receive d.   The  SR M   go e s   into  the  z one  of   t he  ge ne rato r  m od e  with  a  po sit ive  volt ag e  on  phase  a nd ,  as  a  resu lt ,   the re  is   a  sh a rp  i ncr e ase  in   the   c urr ent  ph ∗ ( ∗ )   in   it   as   s how n  i n  das he d  li ne   i n  Fig u r e  10   (a ).  T he   simulat ion   s ho wed   t hat  at   > 1 ,  a s  the  sp ee d  de creases  in  t he  sta ble  switc hi ng  m od e ,  the  rati o  of  the  SR D  par a mete rs   bec om es   s uch  tha t  the  cal c ∗ ( ∗ ) and  co m ∗ ( ∗ ) curv es  f or  eac h  ph ase  are   de f orm ed  t ow a rds  the ir  appr oach.  A  si tuati on   arises   i n  wh ic h  e ve n  a  sli gh t  e xter na l  disturba nce  le ads  to   a  pr e mature   interse ct ion   of   the  cal c ∗ ( ∗ ) and   co m ∗ ( ∗ )   c urve s  an d,  as  a  res ult,  to  false  ph ase  switc hi ng  of  the  SRM ,  i. e.,  to   eme rg e nc y  mode  SRD .   A s   an  exa mp le ,  by  anal ogy  with   the  pr e vi ou s  c ase,  we  c o nsi de r  the  op e rati on  of  the  SR D  on   t he  bor der   of   t he  e mer gen c y  m od e  at   1 , 4 E K =   as  show n  in  zo ne  I   in  F igure  11.  At  th e  sp ee d * ω4 = ,  as  can  be   seen  f r om   Fi gure  15,  t he  cal c ∗ ( ∗ ) and   co m ∗ ( ∗ )   curves  a re  cl ose st  to  each o th er  at   the  be ginnin g  of  the pha se   switc hing  c ycle  (in  the  vicini ty  of  the  po i nt   “a”  -   the  br ea kpoin t  of   t he  co m ∗ ( ∗ ) curve  at   the  le ve l   * m in ).  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch  20 21   :   88   –   98   96   Nev e rtheless ,  we  ha ve  the  m od e  of   sta ble  s witc hing  of  the   SRM   with  t he   correspo nd i ng  la w  of   t he  cha ng e  i n  ph a se  cu rr e nts.   This  m ode  co r respo nd s   to  the   tradit ion al   al te rn at io n  of   phas e  switc hing  of   a  four - ph as e  S RM   -   1,2,3, 4,1, ...  with the  same   current  sh a pe  ph ∗ ( ∗ ) , a s sho wn in Fi gure  12 in  zon e I.           (a)     (b)     Figure  10.  Illus trat ion   of the  possibili ty s witc hing the  SR M   from mot or m ode  (a)  t o gen e r at or   mode  (b)  i n  the   low - sp ee d  z on e             Figure  11. E xp la nation o f  the   dev el opment   mecha nism  of  the anomal ous  SRD mo de  i n  the lo w - s pee d zon e  at  = 1 , 4     Figure  12.  T he  calc ulate d p ha se cu rr e nt c urv es at  = 1 , 4       A  f ur t her   sli gh t  decr ease  in  s peed   f or   a ny   r easo n  (fo r  exa mp le ,  to  ∗ = 0 , 38 )  le a ds   to  a dd it io na l   deformat ion  of  the  c urves   c al c ∗ ( ∗ )   an d  c om ∗ ( ∗ ) ,  an d  their   in te rsecti on ,   acc ordin g  t o  wh ic h  the   s witc hing  mo me nt  is  det ermine d  by  the   ad op te d  al gorithm,  is   sh i fted  by  the  a ng ular  interval  adv ∗   to  t he   break point  of   the  c om ∗ ( ∗ ) cur ve   ( po i nt  “b”  i n  z on e   II   i n  Fig ure  11 .  T his  w ould  le ad  t o  a  premat ur e  switc hing  of   t he   currents  ph ∗ ( ∗ )   of  the   three  of   t he  ne arest  phases  wi th  a  hi gh   fr e qu ency.  A s  a  re s ult,  the  ph a se  duri ng   w hich  the  fir st  false  switc hing  of  the  al go rithm  oc curred   (“ phas e  2”  i n  Fi gure   12  is  s witc he d  on  agai n  befor e  t he   current  ph ∗ ( ∗ )   in it   ha s ti me to dr op t o  ze ro fro m the  previ ou s  s witc hing c ycle.   The  validit y  of  the  co ncl us io ns  made   re gardi ng  the  ca us es  a nd  mec han is m o f  t he  dev el opment o f  t he   anomal ous  SR M   m ode  un der  the  co ns ide re d  co ndit ion s  c an  be  c onfir me d  by  the  e xperi mental   phase  c urren t   ph ( )   curves  sho wn   in  Fig ur e   13.   As  you  ca n  see ,  the  natu re  of   the  cha nge  in  t he  ph ase   cu rr e nts  of  the   SR M  in  this  fig ur e   is   cl os e  t o  the   c urves   of  t he  c urren ts  ph ∗ ( ∗ )   in   zo ne  I I  in   Fig ure  12  ob ta ine d  by  m od el in g.  T he   com bin at io n  of  the  re su lt s  of   modeli ng  the  be hav i or  of  the   dr i ve  in  t he  lo w - s pee d  z on e   for  > 1 and  < 1   al lo ws  us  to  det ermine   the   lo wer bou nd a r y  of  sta ble  s witc hing   of  t he   SR M  in   the   f orm  o f   the  d e pende nce   of   the mini mum r eal iz able sp ee d  m in   on t he val ue of   ,  show n  i n  Fi gure  14.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       In vest ig atio n o f f au lt y be havi or   of the  senso rle ss control  s wi tc hed  rel uctan ce   …  ( Ale xa nd e r Kra so vs k y )   97         Figure  13. T he  experime ntal  ph a se c urren t c urves  at   = 1 , 4     Figure  14. L ower  bo undary  of the  mode  of  sta ble sw it chi ng  of SRM       6.   CONCL US I O N   In  the   m ode   of  se nsorless   c on t ro l   of   the   SRD   un der  c onside rati on,   ab normal   co ndit ion s   ca n  be   induced   by  de viati on s   in   t he   val ues   of   the   al gorith m   pa r amet ers - t un i ng  coe ff ic ie nts  a nd  th e  s ha pe   of  the   switc hing  li ne.   With  certai n  c ombinati ons  of  par a mete rs  of  the  sen sorle ss   con t ro l  a lg ori thm  of   t he  SR D,   the   cycle  of  it s  s w it ching   sh i fts  towa r d  the   zo ne   of  cre at ion  of  the   braki ng  t orq ue  in   the  m od e   of  t he  generator   with a s harp inc rease in  t he  phase c urren t.  T his wo uld   happ en  due to t he  a ccum ulati on   of an  er ror  in t he  an gle   of  s witc hin g  on  t he   phase   of  the   SR M .   T he   reas on   f or  th e  s hift  of  t he  SRM   s witc hing  c ycle   to   the   zon e   of   br a king  to r qu e   in  the  reg ime s  cl os e  to  i dle  (no  loa d)  ma y  be  the  presen ce  of   a   “dea d  zon e"  i ntr oduc ed  f or   sta ble  op e rati on  of  the  al gori thm  in  the  fiel d  of  small   sig nals.  With  a n  i ncr ease  i n  the  load  of   the  SRD,  the   main  reas on  f or  the   tran sit ion   of  the   SR M  to  t he  ge ner at or  m od e   is  a n  unfa vora ble  c ombinati on  of  scal e   factors i n ca lc ul at ing  the  curre nt v al ue of  pha se  flu x  li nka ge.       REFERE NCE S   [1]   A.V.  Isae v ,   at   al . ,   “A utomat ed   Sys te m  for  Di agnosti cs  of  E me rge n cy  Oper at ion  Modes  of   El e ct r ic   Motor ”   Inte rnational   Co nfe renc e  on   Indu strial  Engi n ee rin g,   App li ca ti ons a nd  Manufacturin g,   2019 .   [2]   We i zhe   Ma ,   M asa yuki  Mori mo to,   “E m erg en cy   drive  method  f or  EV  a t  th e  in ver te r   fau l t,”  2 0 10  Inte rnati onal  Confe renc e  on   E le c tric al   Mac h in es  and  Syst ems ,   2010.   [3]   Georgy  I .   Odno kopylov,  A.   D.   Bragi n,   “Algor ithms   of   fau lt  tolera nt   cont rol   of   induc ti on   mot or   e le c tric  dr ive - in   phase   loss  oper a te   mod e,”  2015  Inte rnational   Si berian  Confe ren ce   on  Control  a nd  Comm unic ations   (SIB CON) ,  2015,   DO I:  10 . 1 109/SIBCON . 2015. 7147009.   [4]   P.H.  Me ll or ,  a t  al. ,   “Faul t ed   beh avi our   of   per m a nent  ma gn et  e lectr i c  v ehicle  tra c ti on   drive s” ,   IE EE  Inte rnat iona l   El e ct ric   Ma chines  and   Dr ive s  Confe ren ce ,   2003.   IEMD C'03.,  Madison ,   WI ,   US A,  200 3,   p p.   554 - 558 ,    DO I:  10. 1109/I E MD C. 2003. 1211317.   [5]   Mou nir  Ze r aoul i a   and   Demb a  D ia ll o ,   “ Elec tri c   Motor  Drive   Se le c ti on  Iss ues  f or  HEV  Propulsion  Sys te ms:  A   Compa ra ti ve   Stu dy, ”   I EEE  Tr ansacti ons on   V ehi c ular Te chnol og y ,   vol .   55 ,   no .   6 ,  p p.   1756 - 1764 ,   2 006.     [6]   Zhi  Yang,  a t   al . ,   “Co mpa r at iv e   study   of   in te ri or  pe rma n ent  m agne t ,   induction ,   and   sw it ch ed   rel uc ta nc e   moto r  drive s for   EV,”  I EE E   Tr ansacti o ns on  Tr anspor t ati on  El e ct rif ic at ion,   vo l. 1, no. 3, pp. 245 - 254,   20 15.   [7]   R.   Pindor iya ,  a t  a l.,   “ Comp ar at iv e  analysis  of  per ma n ent  ma gne t  mot ors   and   sw itched   rel uc ta nc e   mot o rs  ca pab il i ti es  for   elec tr ic  and   hybrid  e le c tric   vehicle s ”  IE E MA  Eng ine er   Infi nite  Con fe re nce   ( eTec hN xT) ,     pp.   1 – 5 ,   2018 .   [8]   Yass er   Alam oud i,   at  a l.,   “St ate - of - the   Art  El e ct r ic a l  Mac hin es  f or  Modern  Elec t ric   Vehi cles,”   2 019  Adv anc es  in   Sci en ce and  Eng ine ering   Technology  Int ernati ona l  Conf ere nc es   (A SET) ,   2019 ,   pp .   1 –   8.   [9]   Mill er   T. J . E., “Electronic c on trol of  sw it ch ed  r el u ct an ce m a chi nes “,   O xf ord: Ne wn es ,   pp .   272 ,   200 1 .   [10]   Krishnan  R. ,   “ Sw it che d  re luc t anc e  mot or  dri ves:  modeling,   simul ation,   ana l ysis,  design,   an d  appl i ca t ions, ”   Cambr idge :  CR C  Press ,   pp .   432 ,   2001 .   [11]   Berke r  Bi lgi n,   at  al.,   “ Sw itched  Re luc t ance  Motor  Drive s,  Fundame nt als   to  Applic a ti o n ,”  CRC  Press ,    pp.   824 ,   2018 .   [12]   Alai n  Glumi n eau,  Jesús   de  León  Morale s,  “S ensorle ss   AC  El e ct ri c  Motor   Control , ”  Spri nger  Inte rnatio n  p ubli shing ,   pp.   2 44,   2015 .   [13]   Gana pat hy   Ra m  A,  Santh a  K   R. ,   “Re vi ew  of   Slidi ng  Mode  Obs erv ers  for   Sensorles s  Control  of  Per ma nen t  Magn e t   Synchronous  Motor  Drive s , ”   Int ernati onal   Journ al  of   Pow er  E le c tronic s  and   Dr ive  Syst em  (I JP ED S),   vol .   9,   no.   1,   pp.   46 - 54 ,   2018 .   [14]   J.  Zha ng ,   at  a l.,   “A  Simpl e   Flu x  Model  Based  Obs erv er  for  Se nsorless  Control  of  Sw it che d  R e luc t anc e   Motor, ”   AP EC   07  - Tw enty - Sec ond   Annua l   IEEE Applied  P ower  Elec troni cs  Confe ren ce and   Ex posi ti on ,   pp.   587 - 592.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.