I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   1 6 2 ~ 1 7 4   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / ijp ed s . v 1 6 .i 1 . p p 1 6 2 - 174       162     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Pos t - faul v o ltag e limit  a ss ess men for six - pha se ind u ction  ma chines a   sy nc hro no us a nd slip  frequen cy  appro a ch       No o ra dzia nie Mu ha m m a d Z in 1 ,   Wa n No ra is ha h Wa n Ab du l M un im 1 ,   Ahm a d F a rid A bid i n 2 ,     H a ng   Seng   Che 3 ,   M o ha m a F a t hi  M o ha m a d E lia s 3 ,   Ra him i Ba ha ro m 1   1 S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   Te k n o l o g i   M A R A   ( U i T M ) ,   S h a h   A l a m ,   M a l a y s i a   2 C e n t r e   o f   F o u n d a t i o n   S t u d i e s ,   U n i v e r si t i   Te k n o l o g i   M A R A ,   D e n g k i l ,   M a l a y si a     3 U M   P o w e r   E n e r g y   D e d i c a t e d   A d v a n c e d   C e n t e r   ( U M P ED A C ) ,   U n i v e r si t y   o f   M a l a y a ,   K u a l a   L u mp u r ,   M a l a y s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   4 ,   2 0 2 4   R ev is ed   No v   2 0 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   No v   2 8 ,   2 0 2 4       S ix - p h a se   m a c h in e   re se a rc h   h a a tt ra c ted   a   lo o a tt e n ti o n   late l y ,   a se e n   b y   th e   larg e   n u m b e o a rti c les   a n d   c a se   stu d ies   th a h a v e   b e e n   writ ten   a b o u it .   S ix - p h a se   in d u c ti o n   m a c h i n e a re   p re v a len d u e   to   th e ir  sim p li c it y   i n   c o n stru c ti o n .   A   fa u lt - t o lera n c e   s y ste m   is  e ss e n ti a to   g u a ra n tee in g   m a c h in e   o p e ra ti o n   t h a is   b o th   a v a il a b le  a n d   c o n ti n u o u i n   t h e   e v e n o a   d is ru p ti o n   o r   fa il u re   in   th e   sy ste m .   Th e   o p e ra ti o n a to p o lo g ies   o d u a t h re e - p h a s e   (D3 - IM a n d   sy m m e tri c a six - p h a se   (S 6 - I M in d u c ti o n   m a c h in e we re   stu d ied   in   th is  re se a rc h .   On e   o p e n - p h a se   fa u lt   (1 OPF is  c o v e re d   in   th e   stu d y ,   a n d   d iffere n t   sc e n a rio in c l u d i n g   th e   d e ra ti n g   f a c to r,   n e u tral  c o n fi g u ra ti o n ,   a n d   m a x imu m   to rq u e   (M T)  o p e ra ti o n a stra teg y   a re   tak e n   in to   a c c o u n t.   U s i n g   M A T L A B   s o f t w a re ,   m a c h i n e   c h a ra c te r i s ti c s ,   m a c h i n e   e q u a t i o n s ,   a n d   C l a r k e ' t r a n s f o r m a t i o n   s h o w   t h e   fa u l t - t o l e r a n t   c a p a b i l i t y   o f   e a c h   t y p e   o m a c h i n e .   M o r e o v e r ,   a   M A T L A B   p r o g r a m   i s   d e v e l o p e d   t o   a s s e ss   p o s t - f a u l t   v o l t a g e   c o n t r o l   l i m i t s ,   a l l o w i n g   f o r   a   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   c o n t r o l   l i m i t s .   S i m u l a te d   g r a p h   r e s u l t d e p i c t i n g   l i n e - to - l i n e   v o l t a g e s   a g a i n s s y n c h r o n o u s   a n d   s l i p   f r e q u e n c i e s   a c r o ss   a l l   p o s s i b l e   f a u l t   s c e n a ri o s   r e v e a d i s t i n c t   f a u l t - t o l e r a n t   c a p a b i l i t ies   b e t w e e n   t h e   t w o   m a c h i n e   t y p e s .   T h e   c o m p a r a t i v e   s t u d y   s h o w s   t h a t   S 6 - IM   o f f e r b e t t e f a u l t - t o l e ra n t   c a p a b i l i t y   t h a n   D3 - I M   b a s e d   o n   b o t h   v a r i o u s   s y n c h r o n o u s   a n d   s l i p   f r e q u e n c i e s   a p p r o a c h e s .   K ey w o r d s :   C u r r en t lim it   Fau lt - to ler an t c ap ab ilit y   Six - p h ase  m ac h in e   Sli p   f r eq u en c y     Sy n ch r o n o u s   f r e q u en c y     Vo ltag lim it   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   W an   No r aish ah   W an   Ab d u l M u n im   Sch o o l o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   C o lleg o f   E n g i n ee r in g ,   U n iv er s iti T ek n o lo g i M AR ( UiT M)   Sh ah   Alam ,   Selan g o r ,   Ma lay s ia   E m ail: a is h ah m u n im @ u itm . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Ov e r   t h e   p ast   30   y e a r s ,   r es ea r ch   i n t o   m u lti - p h ase   m o t o r   d r i v es   h as   s t ea d i ly   ad v an ce d .   A   r e ce n t   a n d   p r o m i n e n t   d e v el o p m e n in v o l v es   c o n f ig u r i n g   t h es d r i v es   as  i n t er co n n e cte d   t h r ee - p h ase   u n i ts ,   al o p e r at in g   wit h i n   a   s i n g le   m ag n eti c ir c u i [ 1 ] .   M u lt i - p h as d r i v es o f f e r   s ev er al  a d v an ta g es   o v er   c o n v e n ti o n al   t h r ee - p h ase   d r iv es,   i n cl u d in g   t h e   ca p a cit y   t o   m an ag e   h ig h er   p o we r   b y   d is t r i b u ti n g   i t   ac r o s s   m u lt ip le   p h as es,   r e d u ce d   t o r q u e   r i p p le ,   an d   im p r o v ed   r el ia b il it y .   N o ta b l y ,   in   c o n t r ast   t o   t h r ee - p h as s y s t em ,   th lo s s   o f   a   s in g l s tat o r   p h as d o es   n o t   h in d e r   t h e   m a c h i n e' s   s tar tu p   o r   o p e r a ti o n .   A d d iti o n all y ,   m u lti - p h ase   s y s t em s   co n t r i b u te   b e n e f i ts   s u ch   as  h ig h e r   to r q u p e r   a m p e r f o r   m ac h i n es  o f   t h s am s i ze ,   lo w er   s ta to r   co p p e r   l o s s es ,   a n d   d im in is h ed   r o t o r   h a r m o n i c u r r e n ts   [ 2 ] .   I f   t h e   s ets   o f   wi n d i n g s   co n s is t   o f   t h r e e - p h ase   co n f i g u r ati o n s ,   t h en   t h an al y z ed   m a ch i n e   is   c ate g o r iz ed   as  m u lti p l th r e e - p h as w in d i n g   m ac h i n es .   Pre s en tl y ,   t h is   c o n f ig u r at io n   i s   wi d e ly   f a v o r ed   i n   v a r i o u s   ap p l ica ti o n s   d u to   its   r ese m b la n c t o   we ll - es t ab lis h e d   th r e e - p h ase  m a c h i n e   t o p o l o g i es  [ 3 ] .   C o n s eq u en tl y ,   ele ct r ic al   v e h i cles   ( E Vs )   [ 4 ] ,   a er o s p a ce   s y s tem s   [ 5 ] ,   r e n ew a b le   en e r g y   g e n e r a ti o n   [ 6 ] ,   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P o s t - fa u lt v o lta g limit a s s ess men t fo r   s ix - p h a s in d u ctio n   ma ch in es:   …  ( N o o r a d z ia n ie  Mu h a mma d   Zin )   163   in d u s tr ial   h i g h - p o we r   d r i v es   [ 7 ]   a r e   o p tim al  f o r   t h e   i m p le m e n t ati o n   o f   t h ese  m u lt i - p h ase   d r i v es.   T h e   ad v a n ce m e n o f   t h e   m u l ti - p h as d o m a in   is   p r o p e lle d   b y   th ese  p a r ti c u la r   i n d u s t r ia a p p li ca t io n s .   T h e   m u lt i - p h as e   co n c e p t,   in   tu r n ,   f ac il ita tes   a   d e cr ea s e   in   th e   c o u n t   o f   s em i c o n d u ct o r   s wit c h es   a n d   o t h e r   c o m p o n en ts ,   p o te n t ial ly   en h a n ci n g   o v er all   r eli ab ilit y .   Nev er t h el ess ,   i n   t h es ap p l ic at io n s ,   e n s u r in g   c o n ti n u o u s   o p e r ati o n   is   c r u cia l,   e v e n   in   t h e   f a ce   o f   p o t e n ti al   f ail u r e s   i n   t h e   in v er t e r ,   m o to r / g en er a to r ,   an d   co n t r o l   s y s te m   [ 8 ] .   T h h i g h e r   n u m b e r   o f   p h ases   i n   m u lti - p h ase  m o t o r s   p r o v i d es  a d d it io n al  d e g r e es  o f   f r e e d o m ,   e n a b l i n g   m o r s o p h is tic at ed   c o n tr o l   s tr a te g ies   a n d   p o te n ti all y   en h a n ci n g   p e r f o r m a n c i n   v a r i o u s   a s p e cts  co m p a r e d   t o   tr ad iti o n al   th r e e - p h as m o t o r s .   I n   v ar io u s   ar ticles,  p r o b lem s   co n n ec ted   with   th f au lted   o p er atio n   o f   th s y s tem   with   m ec h an ical  f au lts   o f   th d r iv ar p r esen ted   an d   d escr ib ed .   T h m ain   p r o b lem   i n   th s y s tem   is   r o to r   an d   s tato r   f au lt  id en tific atio n   an d   co m p en s atio n   [ 9 ] .   W h ile,   i n   m u lti - p h ase  in d u ctio n   m ac h i n es  an d   ev e n   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m ac h in d r iv e   s y s tem s ,   s o m r ec en r esear c h   ef f o r ts   h av e   b ee n   f o c u s ed   o n   th f au lt - to ler a n m ac h in d esig n   [ 1 0 ] - [ 1 3 ] ,   f a u lt  d etec tio n   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] ,   an d   f a u lt - to ler an t c o n tr o l sy s tem   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   I n   r ec e n t y ea r s ,   f au lt - to ler an t c o n tr o l sy s tem s   h av em e r g ed   as  a   h ig h l y   ac ti v ar ea   o f   r esear ch   f o r   n u m er o u s   in v esti g ato r s   [ 1 8 ] - [ 2 0 ] .   T h p r im a r y   o b jectiv e   o f   f a u lt - to ler an t   co n tr o is   to   g u ar an tee   th c o n tin u o u s   f u n c tio n ality   o f   s y s tem ,   ev en   in   th ev en t   o f   f au lt.   T h r ee - p h ase  d r iv es  r em ain   p o p u lar   in   elec tr ical  d r i v ap p licatio n s   d u t o   th eir   p r ac ticality   [ 2 1 ] .   Ho wev er ,   th ese   s y s tem s   f ac ce r tain   l im itatio n s ,   s u ch   as  h ig h   to r q u r ip p le   d u r in g   s ix - s tep   s witch in g   an d   r estricte d   cu r r en t   h an d lin g   ca p ac ity   o f   p o we r   s witch es  [ 2 2 ] .   I n   co m p a r is o n ,   m u lti - p h ase  d r iv es  o f f er   n o tab le  ad v a n tag es,   in clu d in g   r ed u ce d   cu r r en p e r   p h ase  with o u r aisi n g   v o ltag e,   m in im ized   DC   h ar m o n ics,  an d   en h an c ed   o v er all  r eliab ilit y .   Desp ite  th ese  b en ef its ,   o p er atin g   in d u ctio n   m ac h in es  is   m o r e   co m p lex   th an   DC   m o to r s ,   lack in g   p r ec is io n   co n tr o d u to   c o u p l ed   f lu x   a n d   to r q u co m p o n en t s   in   th eir   in p u cu r r en t.  Nev er t h eless ,   th in tr icate   n o n lin ea r   d y n a m ic  p er f o r m a n ce   o f   in d u ctio n   m ac h in es  ca n   b s ig n if ican tly   en h an ce d   u s in g   th in d ir ec f ield - o r ie n ted   co n tr o ( I R FOC )   th eo r y ,   en a b lin g   s ep ar ate  c o n tr o o f   to r q u an d   f lu x .   An o th er   c r u cial  c o n s id er atio n   f o r   m u lti - p h ase   m ac h in es  is   t h im p ac o f   DC - b u s   v o lta g li m itatio n s   o n   th e   m ax im u m   ac h iev ab le  o u tp u to r q u e   u n d er   o p tim al  cu r r en co n tr o with   s o m p h ases   o p en   [ 2 3 ] .   W h ile   p r ev io u s   s tu d ies  h av an aly ze d   th DC - b u s   u tili za tio n   o f   m u lti - p h ase   v o ltag e   s o u r ce   in v er ter   ( VSI )   u n d er   b alan ce d   co n d itio n s   [ 2 4 ] ,   f a u lt  s ce n ar io s   o f ten   in v o lv o p ti m al  cu r r en co n tr o l.  Ad d itio n ally ,   ass u m p tio n s   o f   co m p lete  d ec o u p lin g   b etwe en   d if f er en s u b s p ac es  m ay   n o h o ld ,   esp ec ially   co n s id er in g   th in f lu en ce   o f   n eu tr al   co n f ig u r atio n   o n   lo w - o r d er   c u r r en t/v o ltag h ar m o n ics  [ 2 5 ] .   T o   ad d r ess   th ese  co m p lex ities ,   s im p le  clo s ed - f o r m   ex p r ess io n s   ar p r o p o s ed   to   esti m ate  th m ax im u m   lin v o lt ag d eter m in in g   th m a x im u m   ac h iev ab le  to r q u un d er   v ar i o u s   p o s t - f au lt  co n tr o s tr ateg ies  an d   n eu tr al   co n f ig u r atio n s .   T h s am e   ex p r ess io n s   ar u tili ze d   to   esti m ate  th m in im u m   r eq u ir e d   DC - lin k   v o ltag m ag n itu d b ased   o n   th e   ad o p ted   p o s t - f au lt  s ce n ar io   f o r   t h m u lti - p h ase  in d u ctio n   m ac h in e.   B ey o n d   cu r r e n lim its ,   v o ltag co n s tr ain ts   ar cr itical  in   d ef in in g   m ac h in p e r f o r m an ce ,   p ar ticu lar ly   co n ce r n in g   th m a x im u m   ac h iev ab le  s p ee d   an d   p o wer .   Desp ite  th is ,   d is cu s s io n s   o n   v o ltag co n s tr ain ts   in   m u lti - p h ase  m ac h in es  d u r in g   o p en - p h ase  f au lt   ( OPF )   r em ain   lim ited .   Un lik cu r r en lim its ,   v o ltag co n s tr ain ts   in   in d u ctio n   m ac h in es  ar in f lu en ce d   b y   s p ec if ic  m ac h in p ar am eter s ,   n ec ess itatin g   an   ac cu r ate  m eth o d   f o r   p ar am eter   esti m atio n   to   d eter m in p o s t - f a u lt  v o ltag lim i ts   ef f ec tiv ely .   T h is   s tu d y   ai m s   t o   an aly ze   th e   p er f o r m an ce   o f   m u lti - p h ase  in d u ctio n   m ac h in d r iv s y s tem s ,   with   f o cu s   o n   estab lis h in g   th b est  ap p r o ac h   f o r   in co r p o r atin g   f au lt - to ler an f ea tu r es  in   m u lti - p h ase  d r iv es.  T h u n iq u co n tr ib u tio n   o f   th is   r esear ch   is   in   id en tify in g   p o s t - f a u lt  c u r r e n an d   v o ltag co n s tr ain ts   f o r   s y m m etr ical  s ix - p h ase  in d u ctio n   m ac h in es  ( S6 - I M   an d   D3 - I M)   with   co n f ig u r atio n s   o f   s in g le  an d   d u al  is o lated   n eu tr als  u n d er   1 OPF.  Ad d itio n ally ,   th e   im p ac o f   s lip   f r eq u en cy   ( ω slip )   an d   s y n c h r o n o u s   f r eq u e n cy   ( ω s )   is   ass e s s ed .   R e s u lts   r ev ea th at,   f o r   th S6 - I co n s id er ed   h er e,   th e   cu r r e n co n s tr ain is   g en er ally   r ea c h ed   b e f o r e   th v o l tag co n s tr ain in   m o s f au lt  ca s es,  in d icatin g   th at   cu r r en t lim its   p r im ar ily   r estrict  p o s t - f au lt o p e r atio n .   C o n v er s ely ,   in   th D3 - I M,   v o ltag c o n s tr ain ts   ar u s u ally   en co u n ter e d   f ir s t.  Un d er s tan d i n g   th ese  lim its   aid s   en g in ee r s   in   d ev elo p in g   r o b u s co n tr o s y s tem s ,   p r ev en tin g   m ac h in f ailu r es,  a n d   p r o lo n g i n g   m ac h i n life   wh ile  en s u r in g   s af an d   e f f icien t o p er atio n .         2.   SI X - P H AS E   I NDU CT I O M ACH I N E S D RIV E   SY ST E M     Ov er   tim e,   n u m e r o u s   f a u lt - to l er an co n tr o s tr ateg ies  h a v e m er g ed   f o r   m u lti - p h ase   m ac h in es  [ 2 6 ] ,   in clu d in g   th o s e   with   s ix   p h ase s   [ 2 7 ] - [ 3 0 ] .   Ad d itio n ally ,   v a r i o u s   co n tr o ller s   h a v b ee n   d ev elo p ed   s p ec i f ically   f o r   h a n d lin g   o p en - p h ase  f a u lts   ( OPF),   s u ch   as scalar   V/F [ 3 1 ] ,   [ 3 2 ]   d ir ec t to r q u c o n tr o l ( D T C )   [ 3 3 ] ,   [ 3 4 ]   an d   m o d el - b ased   p r ed ictiv co n tr o ( MPC )   [ 3 5 ] .   Desp ite  th d iv er s ity   o f   ap p r o ac h es,  th m ajo r ity   o f   th ese  m eth o d s   r ely   o n   f ield - o r ien ted   c o n tr o l   ( FOC )   [ 3 6 ] ,   [ 3 7 ]   wh er m ac h in p h ase  v a r iab les  u n d e r g o   tr an s f o r m atio n   in to   eith er   s tatio n ar y   o r   r o tatin g   r ef er e n ce   f r am e.   T h is   tr an s f o r m atio n ,   f ac ilit ated   b y   s u ita b le  m atr ix ,   is   th en   r eg u lated   u s in g   c o n tr o ller s   lik e   p r o p o r tio n al - in teg r al   ( PI) ,   p r o p o r tio n al - r eso n an t   ( PR ) ,   o r   p r e d ictiv co n tr o ller s .   T h er e   ar e   two   m ain   a p p r o a ch e s   to   FOC d ir ec r o to r   FOC   an d   in d ir ec t   r o t o r   FOC .   T h ese  tw o   ap p r o ac h es  d if f er   in   h o w   th ey   d eter m i n th e   r o t o r   an g le.   So ,   th is   p ap er   will  u s in d ir ec r o to r   FOC   ( I R FOC )   as  th e   co n tr o llin g   m ec h an is m   f o r   th s ix - p h ase  m ac h in es.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   162 - 174   164   2 . 1 .   Six - ph a s m a chines   win din g s   T h s i x - p h ase   d r i v co n s is ts   o f   s i x - p h ase  in d u c ti o n   m o to r   e q u i p p e d   w it h   two   i n d e p e n d e n t   t h r ee - p h ase   win d i n g   s ets   ( a 1 b 1 c 1   a n d   a 2 b 2 c 2 ) ,   e ac h   p o w er e d   s e p a r at el y   b y   t wo   i n s u lat e d - g a te   b i p o la r   tr an s is to r   ( I GB T ) - b ase d   two - l ev el   v o l ta g e   s o u r c co n v er t er s   ( VSC 1   a n d   VSC 2 ) .   W i n d i n g s   1   an d   2   a r e   c o n n ec te d   in   s t ar   c o n f ig u r at io n ,   as  s h o w n   i n   Fi g u r 1 ( a ) ,   wit h   t h e   n e u t r a ls ,   n 1   an d   n 2 ,   eit h er   k ep t   is o lat ed   f o r   a   tw o - n e u tr al   ( 2 N )   s et u p   o r   j o i n e d   in   a   s i n g le - n e u t r a ( 1 N )   c o n f i g u r ati o n .   T y p i ca l ly ,   t h e   t h r ee - p h ase   w in d i n g s   1   an d   2   ar e   v ie we d   as   s p ati all y   d is p la ce d   b y   a n   an g l e,   d e n o te d   as  ,   ill u s t r ate d   in   Fi g u r 1 ( b )   f o r   t h e   S6 - I a n d   Fi g u r 1 ( c )   f o r   t h e   D 3 - I M .   T h e   m ai n   t y p es  o f   s ix - p h ase   m ac h i n es   a r e   d e f i n e d   b y     v a lu es:     =   6 0 º   f o r   S 6 - I a n d     =   0 º   f o r   D3 - I M.       ( a)     ( b )     ( c)       Fig u r 1 .   Six - p h ase  m ac h in e   win d in g s :   ( a)   s in g le  a n d   two   n eu tr als co n n ec tio n ,   ( b )   S6 - IM ,   an d     ( c)   D3 - I t h at  s p atially   d is p lace d   b y   a n   ar b itra r y   an g le,   γ   b e twee n   th r ee - p h ase  win d in g s       2 . 2 .   T he  lim it s   o f   curr ent   Fo r   h ea lth y   d r iv e,   th cu r r en t   lim it  is   estab lis h ed   b ased   o n   t h r ated   p h ase  cu r r e n t,  wh ich   is   o b s er v ed   wh en   th m ac h in o p er ates  at  its   r ated   s y n ch r o n o u s   f r eq u en cy   ( ω s )   an d   r ated   s lip   f r e q u en cy   ( ω slip ) .   Un d e r   n o r m al  co n d itio n s ,   th m ac h i n e’ s   o p er atio n   is   co n tr o lled   b y   m an a g in g   th α - β   cu r r en t   co m p o n en ts   wh ile  en s u r in g   th at  t h x - y   a n d   ze r o - s eq u en ce   co m p o n en ts   r em ain   at  ze r o .   T o   ev al u ate  m a ch in p er f o r m a n ce   f o llo win g   a   f a u lt,  th e   d er atin g   f ac to r ,   d e n o ted   as  a ,   is   ap p lie d .   T h is   f ac to r   r ep r esen ts   t h p er - u n it  v alu o f   th e   m o d u lu s   o f   th p o s t - f au lt  α - β   cu r r en p h aso r ,   with   co n s tr ain th at  th m a x im u m   p h ase  cu r r en p o s t - f au lt  d o es   n o t su r p ass   th r ated   p h ase  cu r r en t [ 3 4 ] ,   f o r m u lated   as   ( 1 ) .     = |  |  |  |   ( 1 )     T h d er atin g   f ac t o r ,   d en o ted   a s   a ,   is   u s ed   t o   ev al u ate  th p o s t - f au lt  to r q u ca p ac ity   o f   a   m ac h in with   a   s p ec if ic  f au lt  wh ile  en s u r in g   it  r em ai n s   with in   th s tan d ar d   cu r r en li m it.  lar g er   d er atin g   f ac to r   in d icate s   th at  h ig h er   m ax im u m   to r q u ca n   b attain ed   wh ile  s till   r esp ec tin g   th cu r r en t lim it r estrictio n .     2 . 3 .   T he  lim it s   o f   v o lt a g e   R ec en s tu d ies,  s u ch   as   ar ticle   [ 3 8 ] ,   h av e x am in ed   th f a u lt - to ler an co n tr o p er f o r m a n ce   o f   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   d r iv es  with   r esp ec to   cu r r en an d   v o ltag co n s tr ain ts .   Fo r   f au lt - t o ler an m u lti - p h ase   m ac h in es,  r esear ch   h as  ex p lo r ed   DC - lin k   v o ltag e   lim itatio n s   u n d er   ce r tain   o p en - p h ase  co n d itio n s   to   ac h ie v o p tim al  cu r r e n in   th r e m ain i n g   o p e r atio n al  p h ases   [ 2 4 ] .   Fu r th er m o r e ,   th m a x im u m   u tili z atio n   o f   th DC - b u s   v o ltag with in   th e   lin ea r   m o d u latio n   r a n g f o r   n o r m al  o p er ati o n   is   d ef in ed   wh en   th e   p ea k   li n v o ltag m atc h es   th DC - b u s   v o ltag e.   I n   s tar - co n n ec ted   s ix - p h ase  m ac h in e,   th v o ltag lim it  ca n   v ar y   d e p en d in g   o n   wh eth er   th n eu tr als ar co n n ec ted   in   a   1 o r   2 co n f i g u r atio n .       3.   M AT H E M AT I CA L   M O D E L L I NG   O F   SI X - P H AS E   I N DUCT I O M ACH I NE S   3 . 1 .   Vec t o s pa ce   deco m po s it io m o del   Usi n g   th v ec to r   s p ac d ec o m p o s itio n   ( VSD)   m eth o d   a n d   th g en er alize d   C lar k tr an s f o r m atio n   m atr ix ,   th p h ase  cu r r e n ts   ca n   b b r o k en   d o wn   in t o   α ,   β ,   x ,   y ,   0 + ,   an d   0 -   co m p o n en ts ,   as r ep r esen ted   b y   ( 2 ) .     [ 0 + 0 ] = [ 6 ] [ 1 1 1 2 2 2 ]   ( 2 )     I n   th is   p ap er ,   th e   co m m o n l y   u tili ze d   s ix - p h ase   d ec o u p lin g   tr an s f o r m atio n   m atr ices  f o r   S6 - I an d   D 3 - I M   m ac h in es a r em p l o y ed ,   as p r o v id ed   i n   ( 3 )   [ 3 9 ] wh e r   =   ar b itra r y   a n g le  an d   = 2 3 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P o s t - fa u lt v o lta g limit a s s ess men t fo r   s ix - p h a s in d u ctio n   ma ch in es:   …  ( N o o r a d z ia n ie  Mu h a mma d   Zin )   165   [ 6 ] = 1 3   [             1 c os ( ) c os ( 2 ) c os ( ) c os ( + ) c os ( 2 + ) 0 s in ( ) s in ( 2 ) s in ( ) s in ( + ) s in ( 2 + ) 1 c os ( 2 ) c os ( ) c os ( ) c os ( + )   c os ( 2 + ) 0 s in ( 2 ) s in ( ) s in ( ) s in ( + ) s in ( 2 + ) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 ]                 ( 3 )     Ap p ly in g   th estab lis h ed   VSD  f r am ewo r k ,   th v o ltag eq u ati o n s   in   th α - β   s u b s p ac ca n   b ex p r ess ed   as  f u n ctio n s   o f   m ac h in e   p ar a m eter s ,   alo n g   with   s tato r   an d   r o to r   f lu x ,   a n d   s tato r ,   an d   r o t o r   cu r r en ts .   I n   ( 4 ) - ( 7 ) ,   th p ar am eter s   R r ,   R s L r ,   L s ,   an d   L m   r ep r esen t h r o t o r   r es is tan ce ,   s tato r   r esis tan ce ,   r o to r   in d u ctan ce ,   s tato r   in d u ctan ce ,   an d   m ag n etizin g   in d u cta n ce   r esp ec tiv ely ,   wit h   th e   s y m b o l   in d icatin g   t h eo r etica v alu es  o f   v o ltag es  an d   f lu x .   W ith in   th I R FO C   s tr ateg y ,   r o to r   q u an titi e s   ca n n o b d ir ec tly   m ea s u r ed   an d   th er ef o r m u s t   b esti m ated   u s in g   th m ac h in p ar am eter s ,   n ec ess itatin g   th eir   r em o v al  f r o m   th v o lt ag eq u atio n s .   B y   lev er ag in g   ( 8 )   a n d   ( 9 ) ,   th e   α - β   v o ltag es   f o r   th e   in d u ctio n   m a ch in ar e   d e f in ed   in   ter m s   o f   m ac h in p ar am eter s ,   s tato r   cu r r en ts ,   an d   o p e r atin g   co n d itio n s .     ̂  =    +  ̂    ̂  =  +    ( 4 )     ̂  =    +  ̂    ̂  =  +    ( 5 )     0 =    +  ̂  + ̂    ̂  =  +    ( 6 )     0 =    +  ̂  ̂    ̂  =  +    ( 7 )     ̂  = ( + 2  ( 1 + 2  2 2 ) )  ( + 2 ( 1 + 2  2 2 ) )    ;   = 1 2   ( 8 )     ̂  = ( + 2 ( 1 + 2  2 2 ) )  + ( + 2  ( 1 + 2  2 2 ) )    ;     =   ( 9 )     T h v o ltag es  in   th x - y   an d   0 -   s u b s p ac es  ca n   b ca lcu lated   u s in g   cu r r en ts   an d   m ac h in p ar a m eter s .   I n   co n tr ast  to   th α - β   s u b s p ac e,   th eq u atio n s   f o r   th e   x - y   an d   0 -   v o ltag es  ar m u ch   s im p ler ,   as   th ey   d o   n o in v o lv e   an y   r o t o r   co m p o n en ts ,   as sh o wn   in   ( 1 0 ) - ( 1 2 ) :     ̂  =    +         ( 1 0 )     ̂  =    +         ( 1 1 )     ̂ 0 _ =   0 +    0  0   ( 1 2 )     T h m ac h in p ar am eter s   L ls0 -   an d   L lsxy   ar th s tato r   leak a g in d u ctan ce   f o r   0 -   an d   x - y.     3 . 2 .   P ro ce s s   o f   pa ra m e t er   estim a t io n   Fig u r 2   p r esen ts   th co m p r eh en s iv m eth o d   f o r   esti m atin g   m ac h in p a r am eter s .   T h e   p ar am eter   esti m atio n   ap p r o ac h   b eg in s   w ith   th x - s u b s p ac es,  p r o ce ed s   with   th 0 -   s u b s p ac e   esti m atio n   f o r   s ix - p h ase   in d u ctio n   m ac h in in   1 co n f ig u r atio n ,   an d   c o n clu d es  with   th α - β   s u b s p ac es.  Acc o r d i n g   to   ( 1 0 ) - ( 1 2 ) ,   t h p ar am eter s   L ls0 - L lsxy ,   an d   ω s   r ep r esen t th s tato r   leak a g in d u ctan ce   f o r   th 0 -   s u b s p ac e,   x - y   s u b s p ac e,   an d   th e   s y n ch r o n o u s   f r eq u en cy ,   r esp ec tiv ely .   Du r in g   p o s t - f au lt  o p er a tio n ,   x - y   an d   0 -   cu r r e n ts   ca n   b e   ex p r ess ed   in   ter m s   o f   α - β  cu r r en ts ,   u s in g   c o ef f ici en ts   K1 - K8   as o u tlin ed   i n   ( 1 3 ) - ( 1 5 ) :     ̂  =    +    ( 1 3 )     ̂  =    +    ( 1 4 )     ̂ 0 =    +    ( 1 5 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   162 - 174   166   B ased   o n   α - β   cu r r e n ts   f o r   th e   in d u ctio n   m o to r ,   it will  b s im p lifie d   th x - y   a n d   0 -   v o ltag a s   in   ( 1 6 ) - ( 2 1 ) .     = 1 +     2   ( 1 6 )     = 2     1   ( 1 7 )     = 3 +     4   ( 1 8 )     = 4     3   ( 1 9 )     = 7 +    0 8   ( 2 0 )     = 8    0 7   ( 2 1 )     T h m ac h in is   in itially   o p er ated   in   p s eu d o - o p tim al  p o wer   f ac to r   m o d at  1 4 0 0   r p m ,   u s in g   r ated   co n tr o v o ltag e,   ω slip ,   a n d   ω s .   T h lo ad   is   in cr ea s ed   g r ad u ally   u n til  th p h ase  cu r r e n r ea ch es  its   r ated   th r esh o ld   wh ile  m ain tain in g   th e   f lu x   cu r r en at   1 . 3   A.   Me asu r em en ts   f o r   co n tr o c u r r e n ts ,   v o ltag es ,   an d   s y n ch r o n o u s   f r eq u e n cy   a r g ath er ed   o v er   o n f u n d am e n tal  cy cle,   an d   th e n   ex p o r ted   to   ex ce l   f o r   p a r am e ter   o p tim izatio n .   I n   E x ce l,  So lv er   is   em p l o y ed   to   f in e - tu n m ac h in p ar am eter s   ( R s L ls0 ,   an d   L lsxy )   b y   r ed u cin g   d is cr ep a n cies  b etwe en   o b s er v ed   a n d   th eo r et ical  v o ltag es  in   th 0 -   an d   x - y   s u b s p ac es.  Su b s eq u en tly ,   p ar am eter s   in   th α - β   p lan ( L m ,   R r L lr αβ ,   an d   L ls αβ )   ar d eter m in ed ,   ass u m in g   th at   th s tato r   r esis tan ce   ( R s )   is   c o n s is ten with   th at   d er iv ed   f r o m   th x - y   s u b s p ac e.   I n itial  esti m ate s   ar u s ed   t o   co m p u te  th eo r etica α - β   v o ltag es,  an d   f u r th er   o p tim izatio n   is   c o n d u cted   u s in g   e x ce s o lv er .   Un lik e   in   th e   x - y   s u b s p ac e,   α - β   p a r am eter s   ar s en s itiv t o   th e   m ac h in e' s   o p er atin g   c o n d itio n s ,   p ar ticu lar ly   s y n ch r o n o u s   a n d   s lip   f r eq u en cies.  W h en   ω s   a n d   ω slip   ar e   h ig h ,   th e   m ag n etizin g   b r an c h   b ec o m es  d o m in an t,   wh ile  at  lo wer   ω s   an d   ω slip   v al u es,  th r o to r   b r a n ch   ex e r ts   m o r e   s ig n if ican in f lu en ce .   T o   a d d r ess   th ese  v ar iatio n s ,   o p tim iza tio n   is   p er f o r m ed   u n d e r   two   d is tin ct  co n d itio n s :   Hig h   ω s   an d   ω slip   ( 1 4 0 0   r p m   with   r ated   i q   =   3 . 3   A)   a n d   L o ω s   an d   ω slip   ( 3 5 0   r p m   at   n o   lo ad ,   i q   =   0 . 5   A) ,   a k in   to   lo ck ed - r o to r   an d   n o - l o ad   t ests .   Fin ally ,   m ac h in p ar am eter s   f r o m   all  s u b s p ac es  ar u tili ze d   to   ca lcu late   th eo r etica l v o ltag es .     3 . 3 .   F a ult - t o lera nt   s t ra t eg y   ba s e d o n m a x i m um   t o rque  ( M T )   Ma in tain in g   th n o m in al  cu r r en lim it  is   e s s en tial   f o r   th in v er ter ,   wh ich   is   g en er ally   s et  to   o p er ate   with   ca p p ed   c u r r e n t v al u to   p r o tect   th d r iv e,   ev e n   in   f au lt   co n d itio n s .   W h en   ap p ly i n g   t h m ax im u m   to r q u e   ( MT )   s tr ateg y   d u r in g   p o s t - f a u lt,  th o b jecti v is   to   m in im ize  th p ea k   p h ase  cu r r en in   th r e m ain in g   f u n ctio n al   p h ases .   Sev er al  m eth o d s   ar a v ailab le  to   o p tim ize  p o s t - f a u lt  cu r r e n ts h er e,   we  a d o p t   th a p p r o ac h   o u tlin ed   i n   [ 1 6 ] ,   wh ich   r elies  o n   d ec o u p l ed   v ar iab les.  T h co ef f icien t   ' K'   is   u s ed   to   d e f in th r elatio n s h ip   b etwe en   n o n - en er g y - co n v er tin g   cu r r en ts   an d   th e   α - β   r ef er en ce s .   Fo r   s ix - p h ase  m ac h in e,   o p tim izatio n   is   r eq u ir ed   o n ly   f o r   th x - y   cu r r e n ts   an d   th ze r o - s eq u en ce   cu r r e n t,  0 -   as  s h o wn   in   ( 2 2 ) - ( 2 5 ) ,   with   ze r o - s eq u e n ce   0+   s et  to   ze r o ,   lead in g   to   K5   an d   K6   b ein g   eq u al  to   0 .     =   1 + 2   ( 2 2 )     =   3 + 4   ( 2 3 )     0 + =   5 + 6   ( 2 4 )     0 =   7 + 8   ( 2 5 )     n o n - lin ea r   o p tim izatio n   tech n iq u e,   s p ec if ically   th e   g e n er alize d   r ed u ce d   g r ad ien t   ( GR G)   m eth o d   av ailab le  in   th “So lv e r ”  to o l   in   MS  Of f ice  E x ce l,  is   ap p lied   to   o p tim ize  p o s t - f au lt  c u r r en ts .   Fo r   m ax im u m   to r q u ( MT )   m o d es,  th o p tim izatio n   o b jectiv es  ar d r awn   f r o m   ( 26 )   an d   s er v as  th co s f u n ctio n ,    ,   with   th g o al   o f   m ax im izin g   to r q u e.   T h is   in v o lv es  m a x im izin g   th α - β   p h aso r   a m p litu d e   wh i le  ad h er in g   to   th e   co n s tr ain ts   lis ted   in   ( 2 7 ).      =  |  |     ( 2 6 )        = 0   {     }     0 + =   0 m in   the   m a x   p h a s e   cu rre nt   ϵ   { h e a l t h y   p h a s e s }   (2 7 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P o s t - fa u lt v o lta g limit a s s ess men t fo r   s ix - p h a s in d u ctio n   ma ch in es:   …  ( N o o r a d z ia n ie  Mu h a mma d   Zin )   167   T ab le s   1   an d   2   illu s tr ate  th c o n n ec tio n   b etwe en   α - β x - y 0 - ,   an d   0+   cu r r en ts   ac r o s s   all  f au lt  s ce n ar io s   an d   n eu tr al  c o n f ig u r atio n s   f o r   th e   S6 - I an d   D 3 - I M,   r esp ec tiv e ly .   T h e   im p lem e n tatio n   o f   co ef f icien ts   K1 - K8   in   th eq u atio n   s ig n if ies th in f lu en ce   o f   ze r o   s eq u e n ce   cu r r en an d   x - y   c o m p o n en ts   o n   p o s t - f a u lt e x ec u tio n .           Fig u r 2 .   Par am eter   esti m atio n   f lo wch ar t       T ab le   1 .   Po s t - f au lt st r ateg y   b a s ed   o n   x - y ,   0 - ,   a n d   0 cu r r en co m p o n en ts   r ec o n f ig u r atio n   o v er   1 OPF s ce n ar io   d u r in g   2 an d   1 f o r   S6 - IM   C a se   C o e f f i c i e n t s,   K     K1   K2   K3   K4   K5   K6   K7   K8     H e a l t h y   0   0   0   0   0   0   0   0   1   F a u l t y   p h a se   ( 1 N )   1 O P F   - 0 . 6 4 8   0   0   - 0 . 3 6 8   0   0   - 0 . 4 9 7   0   0 . 7 7 1   F a u l t y   p h a se   ( 2 N )   1 O P F   - 1   0   0   - 0 . 3 3 3   0   0   0   0   0 . 5 0 0       T ab le  2 .   Po s t - f au lt st r ateg y   b a s ed   o n   x - y ,   0 - ,   an d   0 c u r r e n t   co m p o n en ts   r ec o n f ig u r atio n   o v er   1 OPF s ce n ar io   d u r in g   2 an d   1 f o r   D3 - IM   C a se   C o e f f i c i e n t s,   K     K1   K2   K3   K4   K5   K6   K7   K8     H e a l t h y   0   0   0   0   0   0   0   0   1   F a u l t y   p h a se   ( 1 N )   1 O P F   - 0 . 6 6 7   0 . 5 7 7   1 . 7 3 2   0   0   0   - 0 . 4 7 1   - 0 . 8 1 7   0 . 5 0 0   F a u l t y   p h a se   ( 2 N )   1 O P F   - 1   0   0   - 0 . 3 3 3   0   0   0   0   0 . 5 0 0       4.   P O ST - F AUL T   P E RF O R M ANCE  F O SI X - P H AS E   I M   UND E DIFF E RE N T   O P E RAT I NG   P O I NT   It   is   im p o r tan to   k ee p   in   m in d   th at  b ased   o n   o p er atin g   p o in ts   th m ax im u m   lin e - to - lin v o ltag ca n   v ar y ,   p ar tic u lar ly   ω s   an d   ω sl ip .   Un d er s tan d in g   h o lin e - to - lin v o ltag v a r ies  with   t h ese  p ar am eter s   is   im p o r tan t.  T h ω s   is   d ef in e d   a s   s h o wn   in   ( 2 8 ).     = 2    (2 8 )     W h en   o p er atin g   u p   to   th b ase  s p ee d ,   th e   f r e q u en c y   ( f )   m atc h es th r ated   f r eq u en c y   wh en   t h m ax im u m   v al u o f   ω s   is   r ea ch ed .   Fo r   5 0   Hz  in d u ctio n   m ac h in e,   t h p ea k   ω s   eq u als  3 1 4   r ad /s .   C o n v e r s ely ,   ω slip   d ep e n d s   o n   f ac to r s   s u ch   as th r o t o r   tim c o n s tan t,  i qs  an d   i ds   as d etailed   in   ( 2 9 ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   162 - 174   168    = 1 .     =   (2 9 )     T h m ax im u m   s lip   f r eq u en cy   ca n   b d ete r m in ed   as  f u n c tio n   o f   i qs i ds   u p   t o   th e   r ated   co n d itio n ,   an d   th e   d er atin g   f ac t o r ,   a   as sp ec if ied   in   ( 30 )   an d   ( 3 1 ).     |  | |  |      2 +  2 |  |     ;     = |  |   ( 3 0 )      2 + ( .  .  ) 2         2  2 2 .  2                             = 2 |  |  2 2 .  2 = 2 (  2 +  2 )  2 2 .  2                              = (  ) 2 ( 1 2 2 )   ( 3 1 )     Yet,   th m ax im u m   s lip   f r eq u e n cy ,    ,   is   o n ly   v alid   u n d e r   th c o n d itio n   s p ec if ie d   in   ( 3 2 ).     >   (3 2 )       5.   RE SU L T   AND   DI SCUS SI O NS   T h p er f o r m an ce   o f   an   elec tr ical  m ac h in is   in f lu en ce d   n o ju s b y   cu r r en lim its   b u b y   v o ltag e   co n s tr ain ts   also .   T h ese  v o ltag e   lim its   ar co n n ec ted   to   th e   in v er ter s   ab ilit y   to   p r o v id th e   r eq u ir ed   v o ltag es to   th m ac h in e,   wh ich   ar p r im a r ily   d eter m in ed   b y   th d esig n   o f   th in v er ter ,   th win d in g   c o n f ig u r atio n   o f   th e   m ac h in e,   a n d   th DC - lin k   v o ltag e.   On ce   t h p o s t - f au lt  c u r r en ts   ar e   d eter m in e d ,   th e   v o ltag n ec ess ar y   to   p r o d u ce   th ese  cu r r en ts   is   af f ec ted   b y   b o th   th d e r atin g   f ac to r   an d   th m ac h in e' s   p ar am et er s ,   as  s h o wn   ea r lier   in   T ab les  1   an d   2 .   T a b le  3 ,   o n   th o th er   h an d ,   s u m m ar izes  th m ac h in p ar am ete r s   u s ed   f o r   t h S6 - I an d   D3 - I m o d els.  W ith   th g iv en   v o ltag eq u atio n s   an d   m ac h i n p ar am eter s ,   th v o ltag es  f o r   th e   m ac h in e s   d ec o u p le d   s u b s p ac es  ca n   b c o m p u ted   b ased   o n   th p o s t - f au lt   cu r r en ts   an d   o p er atin g   co n d itio n s .   T h p o s t - f au lt   p h ase  v o ltag es  ca n   b e   d er iv e d   b y   ap p ly in g   th in v er s C lar k e   tr an s f o r m atio n   to   th co m p o n en ts   v α - β,   x - y,   0+ 0 - .   T h p o s t - f au lt  lin e - to - lin v o ltag es  ar ca lcu lated   b y   f in d in g   th d if f er en ce s   b etwe en   th ese  p h ase  v o ltag es,  en ab lin g   th d eter m in atio n   o f   th m a x i m u m   lin e - to - lin e   v o ltag u n d e r   d if f er e n f au lt  o p e r atin g   s ce n ar io s .   T h er ef o r e,   th e   r esu lts   will b p r esen ted   in   two   s ec tio n s ,   b ased   o n   th v o ltag lim it r elativ to   ω s   an d   ω slip  a p p r o ac h .       T ab le  3 .   Ma ch i n p ar am ete r s   f o r   S6 - I a n d   D3 - IM   M a c h i n e   p a r a m e t e r s   C o n v e r t e r   p a r a m e t e r s   = 12 . 532     = 5 . 776      = 78      = 420            = 6          = 3 . 634      0 = 6      _  = 29 . 04    /    = 280     = 50          5 . 1 .   Vo lt a g lim it s   in re la t io t o   s y nchro no us   f re q uency ,   ω s   Un d er   h ea lth y   o p e r atin g   co n d itio n s ,   b o th   m ac h in ty p es  o p er ate  at  1   p er   u n it  ( p . u . ) ,   in d i ca tin g   th at  n o n o f   th p h ases   ar ex p er i en cin g   f au lts .   T h lin e - to - lin e   v o ltag es  ar n o r m alize d   ag ai n s th m ax im u m   h ea lth y   lin e - to - lin v o ltag f o r   ea ch   s ix - p h ase  m a ch in ty p e.   As a  r esu lt,  th v o ltag lim its   d if f er   ac co r d in g   t o   th n eu tr al  c o n f ig u r atio n :   S6 - IM - 1 h as  lim it  o f   1   p . u . ,   w h ile  S6 - IM - 2 is   lim ited   to   0 . 8 6 6   p . u . b o th   D3 - IM - 1 an d   D3 - IM - 2 h av a   v o ltag lim it  o f   1   p . u .   I t   r em ain s   u n clea r   wh eth e r   th e   v o l tag e   lim it  will  b r ea ch e d   p r io r   to   t h c u r r en t   lim it,  as   th latter   c o u ld   b ec o m a   lim i tin g   f ac to r   d u r in g   p o s t - f au lt   o p er atio n s .   T o   f u lly   u n d er s tan d   th p o s t - f au lt  ca p a b ilit ies  o f   th S6 - I an d   D3 - I M,   it  is   cr u cial  t o   co n s id er   b o th   th e   cu r r e n an d   v o ltag e   lim its .   C o n s eq u en tly ,   t h is   s tu d y   ex p l o r es  th p o s t - f au lt  v o ltag lim its   f o r   ea ch   in d u c tio n   m ac h in e   ty p e.   Fig u r e s   3 ( a) - 3 ( c )   illu s tr ates  th v o ltag lim its   in   ter m s   o f   lin e - to - lin v o ltag es  at  d if f er en t v alu es  o f   s   f o r   th e   S6 - I m ac h in e ,   wh ile  Fig u r e s   4 (a ) - 4 ( c)   d o es  th s am f o r   th D3 - I m ac h in e,   b o th   ass u m in g   r ated   cu r r en t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P o s t - fa u lt v o lta g limit a s s ess men t fo r   s ix - p h a s in d u ctio n   ma ch in es:   …  ( N o o r a d z ia n ie  Mu h a mma d   Zin )   169   an d   ω slip .   T h v er tical  d ash ed   l in in   th g r ap h s   m ar k s   th r at ed   s p ee d ,   an d   th h o r izo n tal  d ash ed   lin in d icate s   th v o ltag lim it.  All r esu lts   ar b ased   o n   t h p o s t - f a u lt st r ateg y   d escr ib e d   in   T ab les 1   an d   2 .           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r 3 .   Vo ltag e   lim it u n d e r   d if f er en ω s   at  r ated   ω slip   a n d   r ated   cu r r e n t f o r   S6 - I M:    ( a)   h ea lth y   co n d itio n ,   1 OPF u n d er   ( b )   1 N,   an d   ( c)   2 c o n f ig u r atio n s           (a )   (b )     (c )     Fig u r 4 .   Vo ltag e   lim it u n d e r   d if f er en ω s   at  r ated   ω slip   a n d   r ated   cu r r e n t f o r   D3 - I M:    ( a)   h ea lth y   co n d itio n ,   1 OPF u n d er   ( b )   1 N,   an d   ( c)   2 c o n f ig u r atio n s       Fig u r 3 ( a )   illu s tr ates  th r esu l ts   f o r   h ea lth y   o p er atio n   u n d er   d if f er en ω s   at  r ate d   ω slip   an d   r a ted   cu r r e n t   o f   th e   S6 - I M,   wh ile  Fig u r es  3 ( b )   a n d   3 ( c)   illu s tr ate  th lin e - to - lin v o ltag es  f o r   1 OPF  with   o n n e u tr al   ( 1 N)   an d   two   n e u tr als  ( 2 N) ,   r esp ec tiv ely .   As  s h o wn   in   Fig u r 3 ,   it  i s   clea r   th at  in   1 OPF  s ce n ar io s ,   wh eth er   u n d er   1 o r   2 c o n f ig u r atio n s ,   th e   cu r r en t lim it is   r ea ch ed   b e f o r e   th v o ltag lim it.  Sp ec ial  atten tio n   s h o u ld   b g iv e n   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   162 - 174   170   th 1 OPF  with   1 N,   wh er th m ax im u m   lin e - to - lin v o ltag e s   alm o s h it  th v o ltag lim it,  p o ten tially   d u to   th e   im p ac t o f   th 0 -   s u b s p ac e .   Fig u r 4 ( a)   d is p lay s   th r esu lt s   f o r   h ea lth y - o p er ated   D3 - I M,   wh ile  Fig u r es  4 ( b )   an d   4 ( c )   illu s tr ate   th lin e - to - lin e   v o ltag es  u n d er   1 OPF  with   1 an d   2 co n f ig u r atio n s ,   r esp ec tiv ely .   T h r esu lts   s h o wn   in   Fig u r es   4   d em o n s tr ate  t h at  th e   v o ltag e   lim it  o f   D3 - I is   r ea ch ed   b e f o r t h c u r r en t   lim it.  T h is   in d icate s   th at  th e   D3 - I is   p r im ar ily   d eter m in e d   b y   v o ltag lim itatio n s   at  d if f er e n ω s   wh en   o p e r atin g   at  r ated   ω sli p   an d   r ated   c u r r en t.   I n   s u m m ar y ,   t h S6 - I M   g en e r a lly   o p er ates  with in   th cu r r en t   lim it  d u r in g   m o s f a u lt  s ce n ar i o s .   On   th o th er   h a n d ,   th e   D3 - I is   en ti r ely   co n tr o lled   b y   th lim itatio n   o f   v o ltag ac r o s s   all  f au lt  s ce n ar io s .   On ca n   ag r ee   th at   D3 - I M   is   less   ag g r e s s iv to   th m ac h in win d in g s   f o r   n o t w o r k in g   at  th e   cu r r en lim its ; d esp ite  th is ,   D3 - I s ee m s   to   b n o t a b le  to   wo r k   at  h ig h e r   s p ee d s .   T h S 6 - I M,   h o wev er ,   ca n   m ain tain   h ig h er   s p ee d s   u n d er   OPF  co n d itio n s ,   m ak in g   it  ad v an tag eo u s   in   v ar i o u s   s itu atio n s .   C o m p ar ativ ely ,   th S6 - I is   co n s id er ed   to   h a v e   th b est  f au lt - to ler an ca p ab ili ty   b ased   o n   its   v o ltag lim it  ac r o s s   d if f er en ω s   at  r ated   ω sli p   an d   cu r r e n t.  T h is   in d icate s   th at  th p o s t - f au lt  b e h av io r   o f   th S6 - I is   lar g ely   g o v er n ed   b y   th c u r r en t lim it.     5 . 2 .   Vo lt a g lim it s   in re la t io t o   s lip   f re qu e ncy ,   ω slip   Fro m   th α - β   v o ltag eq u atio n s   d is cu s s ed   in   s ec tio n   3 ,   it  is   ev id en th at  v o ltag d ep en d s   o n   cu r r e n t,  o p er atin g   co n d itio n s ,   an d   m ac h in p ar am eter s   wh ich   ar p r i m ar ily   in f lu en ce d   b y   ω slip   an d   ω at  r ated   cu r r en t.   T o   co m p r eh en s iv ely   an aly ze   th p o s t - f a u lt  p er f o r m an ce   o f   e ac h   in d u ctio n   m ac h in e,   it  is   es s en tial  to   ev alu ate  th v o ltag lim its   ac r o s s   v ar io u s   o p er atin g   co n d itio n s .   T ab le s   4   an d   5   p r o v id th m ax im u m   s lip   f r eq u en cies  f o r   th S6 - I an d   D3 - I M,   r esp ec tiv ely ,   co n s id er in g   2 an d   1 co n f ig u r atio n s   u n d er   1 OPF s ce n ar io .       T ab le  4 .   Ma x im u m   s lip   f r e q u e n cy ,   ω slip   o f   S6 - I b ased   o n   n eu tr al  co n n ec tio n s   f o r   1 OPF s ce n ar io   C a se   Ma x   ω s l i p   ( r a d / s)   H e a l t h y     2 9 . 4   F a u l t y   p h a se  ( 1 N )   1 O P F   2 1 . 4 3   F a u l t y   p h a se  ( 2 N )   1 O P F   1 0 . 7 3     T ab le  5 .   Ma x im u m   s lip   f r e q u e n cy ,   ω slip   o f   D3 - I b ased   o n   n eu tr al  co n n ec tio n s   f o r   1 OPF s ce n ar io   C a se   Ma x   ω s l i p   ( r a d / s)   H e a l t h y     2 9 . 0 4   1 4 . 5 2   1 4 . 5 2   F a u l t y   p h a se  ( 1 N )   1 O P F   F a u l t y   p h a se  ( 2 N )   1 O P F         I n   p o s t - f au lt  co n tr o l,  th f lu x   cu r r en t ,   i ds   is   m ain tain ed   at  its   r ated   v alu o f   1 . 3   f o r   b o th   S6 - I an d   D3 - I m ac h i n es.  T h s y n ch r o n o u s   f r eq u e n cy ,   ω s   is   s et  to   3 1 4   r ad /s   as  d ef in e d   in   ( 2 8 ) ,   with   i qs   r ef lectin g   th e   to r q u as  d escr ib e d   in   ( 2 9 ) .   T h s lip   f r eq u e n cy   lim it,  ω slip   r ep r esen ts   th cu r r en c o n s tr ai n f o r   th p o s t - f au lt   m ac h in e,   en s u r i n g   th m a x im u m   p h ase  cu r r en d o es  n o ex ce ed   th r ated   p h ase  cu r r en t.  C o n s eq u en tly ,   th e   m ax im u m   s lip   f r e q u en c y ,   ω slip max   ca lcu lated   u s in g   ( 3 1 ) ,   d ete r m in es  th cu r r e n lim it  f o r   1 OPF  co n d itio n s .   On   th o th er   h an d ,   t h v o ltag li m it  is   in f lu en ce d   b y   th n eu tr al  co n f ig u r atio n s .   No tab ly ,   in   s ce n ar io s   an aly zin g   v o ltag ag ai n s ω slip ,   m e d iu m   lin e - to - lin v o ltag es  o f te n   s u r p ass   lar g lin e - to - lin v o ltag e s .   T h is   p h en o m en o n   is   m ain ly   attr ib u ted   to   th im p ac o f   th x - y   a n d   0 -   co m p o n e n ts ,   lead in g   to   u n ev en   ω slip   ef f ec ts   o n   lin e - to - lin e   v o ltag es.  Fig u r es  5   an d   6   illu s tr ate  th ese  v o ltag co n s tr ain ts   as  lin e - to - lin v o ltag es  ac r o s s   d if f er en ω slip   s ce n ar io s   at  r ated   ω s   an d   cu r r e n f o r   S6 - I an d   D3 - I M,   r esp ec tiv ely .   I n   th ese  f ig u r es,  th v er tical  d ash ed   lin in d icate s   th r ated   v alu es  f o r   v ar io u s   f au lt  c o n d itio n s ,   with   th d er atin g   f ac to r ,   a   r ep r esen tin g   th c u r r e n lim it,  wh ile  th h o r izo n tal  d ash ed   li n d en o tes th v o ltag lim it.   Fig u r 5 ( a)   illu s tr ates  th e   o u t co m es  o f   h ea lth y   o p er atio n   f o r   S6 - I M,   wh er ea s   Fig u r es  5 ( b )   an d   5 ( c)   d is p lay   th lin e - to - lin v o ltag e s   u n d er   1 OPF  s ce n ar io   with   1 an d   2 co n f ig u r atio n s ,   r esp ec tiv ely .   Un d er   r ated   ω s ,   it  is   o b s er v ed   th at,   th cu r r en lim it  o f   m ax im u m   lin v o ltag es  is   r ea ch ed   b ef o r th v o lt ag lim it.  No tab ly ,   f o r   1 OPF  u n d e r   1 f o r   S6 - I M,   th m ax im u m   lin e - to - lin v o ltag es  n ea r ly   r ea c h   th v o ltag lim it  d u to   th e   in f lu en ce   o f   t h 0 -   s u b s p ac s am as  r esu lts   in   s ec tio n   5 . 1 .   Fig u r 6 ( a)   illu s tr ate s   th r esu lts   f o r   h ea lth y - o p er ated   D3 - I M ,   wh ile  Fig u r es  6 ( b )   an d   6 ( c)   d ep ict  th lin e - to - lin v o ltag es  u n d er   1 O PF   with   1 N   an d   2 co n f ig u r atio n s ,   r esp ec tiv ely .   Up o n   an aly s is   o f   th e   r esu lts   f o r   t h D3 - I M,   it   is   o b s er v e d   t h at  u n d er   f au lt  s ce n a r io s   with   2 N,   th e   m ax im u m   lin e - to - lin v o ltag es  r ea ch   t h cu r r en t lim it f ir s t.  C o n v er s ely ,   f o r   f a u lt scen ar io s   wh er e   D3 - I is   co n f i g u r ed   with   1 N ,   th m ax im u m   lin e - to - lin v o ltag es  h it  th v o ltag lim it  b ef o r r ea ch in g   th e   cu r r en lim it.  I n   c o n clu s io n ,   D 3 - I with   2 is   p r im ar ily   in f l u en ce d   b y   th lim itatio n   o f   c u r r en t,  wh ile  with   1 N,   v o ltag b ec o m es th lim itin g   f ac to r .   I n   s u m m ar y ,   S6 - I p r e d o m i n an tly   o p e r ates  with in   th cu r r en lim it  d u r in g   m o s f au lt  s ce n ar io s .   C o n v er s ely ,   D3 - I is   co n s is t en tly   co n tr o lled   b y   th d em o n s tr ates  s u p er io r   f au lt - to ler a n ca p ab ilit y   b ased   o n   its   v o ltag lim it  u n d er   d if f er en ω slip   at  r ated   ω s   an d   cu r r en t.  Ov er all,   v o ltag lim itatio n   h elp s   to   co n tr o th e   d am ag d u to   o v er c u r r en [ 3 9 ] .   B y   u s in g   t h is   co n tr o m eth o d   in s tead   o f   th cu r r en c o n tr o l,  s y n ch r o n izatio n   in s tab ilit y   ca n   b av o id e d .   T h is   in s tab ilit y   is   ty p ically   ca u s ed   b y   th lim itatio n s   o n   h o l o n g   th c u r r en ca n   r em ain   at  s atu r ated   lev el.   I n   co n tr ast,  v o ltag c o n tr o l d o es n o im p o s s u ch   c o n s tr ain ts   in   v ar io u s   s itu atio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P o s t - fa u lt v o lta g limit a s s ess men t fo r   s ix - p h a s in d u ctio n   ma ch in es:   …  ( N o o r a d z ia n ie  Mu h a mma d   Zin )   171   So ,   it  ca n   b s aid   th at  S6 - I M   is   th b est  f au lt - to ler a n ca p ab ilit y   b ased   o n   p o s t - f au lt  p e r f o r m a n ce   f o r   b o th   ap p r o ac h es wh ich   ar b y   u s in g   r ated   ω slip   as e x p lain ed   in   s e ctio n   5 . 1   an d   r ated   ω s .           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r 5 .   S6 - I v o ltag e   lim it u n d er   d if f er e n ω slip   at  r ated   c u r r en t a n d   ω s   d u r in g     ( a)   h ea lth y   co n d itio n ,   1 OPF u n d er   ( b )   1 N,   an d   ( c)   2 c o n f ig u r atio n s           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r 6 .   D3 - I v o ltag lim it  u n d er   d if f er e n ω slip   at  r ated   c u r r en t a n d   ω s   d u r in g     ( a)   h ea lth y   co n d itio n ,   1 OPF u n d er   ( b )   1 N ,   an d   ( c)   2 c o n f ig u r atio n s       6.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   i n v esti g ated   h o p o s t - f au lt  co n d itio n s   af f ec th e   m ax im u m   lin e - to - lin e   v o ltag e   in   S6 - I an d   D3 - I at   v ar io u s   s y n ch r o n o u s   a n d   s lip   f r eq u en cy   o p e r atin g   p o in ts .   s im u lated   lin g r ap h   was  u s ed   to   s h o th e   m ax im u m   lin e   v o ltag v e r s u s   s y n ch r o n o u s   f r e q u en cy   u n d er   d if f er en f au lt  s ce n ar io s ,   h elp in g   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.