Search
Department of Power Electronics and Electrical Machines
Publications
Filters
total: 359
Catalog Publications
Year 2018
-
Optimal Components Design for Modified Z-Source Based IPT Approach
PublicationThis paper describes components estimation process for IPT approach based on Z-source network. Proposed model covers main parameters of the system and gives efficient way to evaluate optimal parameters for fixed switching frequency and distance.
-
Optimal Multivariable Control for Modified Z-source Based IPT
PublicationThis paper describes Z-source based inductive power transfer topologies control approaches. The goal of this work is a multi-variable control approach which involves a constant voltage/constant current control along with an optimal frequency control to obtain maximum efficiency. This control is applied to the wireless power transfer system based on a modified Z-source topology. The description of the control method along with simulation...
-
Power Hardware-in-the-Loop Approach In Power System Development
PublicationThe main objective of the research is the verification of the Power Hardware-In-The-Loop (PHIL) approach in power system analysis and design. The premise of the article is that using PHIL approach the performance of the power system in steady and transient state conditions can be analysed in real power system conditions. Models of induction machine were developed and real time simulations were performed. Simulation variables were...
-
Selection of AHI + SC Hybrid Storage Based on Mathematical Models and Load Variation Characteristics
PublicationThe article deals with the design of a hybrid storage consisting of Aqueous Hybrid Ion battery (AHI) and supercapacitor (SC) modules. The selection of components is based on the knowledge of the load profile of the storage and the AHI battery and supercapacitor models. The paper presents the method of selecting components of the storage made of AHI batteries and supercapacitor modules The article includes an example of the hybrid...
-
Solving the Problem of Dynamic Adaptability of Artificial Intelligence Systems that Control Dynamic Technical Objects
PublicationThis paper investigates the increase in the response speed and stability of artificial intelligence systems that control dynamic technical objects. The problem of calculating the optimal time of switching an artificial intelligence system between software classes by the criterion of the rigidity degree of the model of a control object is considered. The solution of this problem is proposed for the general case of the control object...
-
Szybkie ładowanie samochodu elektrycznego z elektrowni słonecznej
PublicationW artykule przedstawiono stanowisko badawcze umożliwiające realizację procesu szybkiego ładowania samochodu elektrycznego. Wymagana energia jest wyprodukowana przez elektrownię słoneczną i przechowana w stacjonarnej baterii. Rozpatrzono trzy podstawowe sposoby ładowania samochodu elektrycznego: 1) ze stacjonarnej baterii ładowanej z elektrowni słonecznej, 2) ładowarką zasilaną ze stacjonarnej baterii i 3) ładowarką zasilaną ze...
-
The conducted EMI in DC-DC converters
PublicationThis book presents the phenomena of conducted electromagnetic interference (EMI) generation in DC-DC converters. The measurement and simulation are used to analyze the impact of the most important parameters on the character, level and propagation path of interference. In this book, the analysis of the interference generation and propagation is presented on the example of three basic converters. The wide banded behavior of all...
Year 2017
-
Bezczujnikowa identyfikacja uszkodzeń w układzie napędowym z pięciofazowym silnikiem indukcyjnym klatkowym
PublicationW artykule przedstawiono zakres prac prowadzonych na Politechnice Gdańskiej w zakresie wielofazowych napędów elektrycznych. Pokazano jeden z realizowanych etapów prac - metodę identyfikacji zaburzeń w bezczujnikowym układzie napędowym z pięciofazowym silnikiem indukcyjnym. Do identyfikacji uszkodzeń wykorzystano analizę estymowanego momentu obciążenia. W metodzie nie jest potrzebne instalowanie, żadnych dodatkowych czujników poza...
-
Design of a SiC based triple active bridge ceil for a multi-megawatt DC-DC converter
PublicationThe paper describes the design methodology of a novel Triple Active Bridge cell used as the building block for modular DC-DC converters. The intended application is for Medium Voltage Direct Current grids, such as the DC collector for offshore wind farms. The latest generation of SiC MOSFET semiconductors is utilized to operate in the medium frequency range while optimizing the efficiency. The dimensioning of the main cell components,...
-
Detection of inter-turn faults in transformer winding using the capacitor discharge method
PublicationThe paper presents results of an analysis of inter-turn fault effects on the voltage and current waveforms of a capacitor discharge through transformer windings. The research was conducted in the frame of the Facility of Antiproton and Ion Research project which goal is to build a new international accelerator facility that utilizes superconducting magnets. For the sake of electrical quality assurance of the superconducting magnet...
-
Działanie napędu z pięciofazowym silnikiem indukcyjnym przy uszkodzeniu faz stojana
PublicationW artykule przedstawiono najważniejsze zalety wielofazowych napędów elektrycznych. Zaprezentowano budowę pięciofazowego silnika indukcyjnego klatkowego wraz z możliwymi rozwiązaniami uzwojenia stojana, które wpływają na właściwości takiego silnika. Wskazano na zwiększoną niezawodność napędów pięcio-fazowych. Właściwości napędowe potwierdzono wynikami badań eksperymentalnych.
-
Five-phase Induction Motor Drive Operation During Stator Phase Fault
PublicationThe article presents the most important advantages of multi-phase electric drives. The construction of a five-phase squirrel cage induction motor together with possible stator winding distribution cases is presented, which affect the properties of such motor. Increased reliability of five-phase drives was indicated. The drive operation properties were confirmed by experimental results.
-
Induction machine behavioral modeling for prediction of EMI propagation.
PublicationThis paper presents the results of wideband behavioral modeling of an induction machine (IM). The proposed solution enables modeling the IM differential- and common-mode impedance for a frequency range from 1 kHz to 10 MHz. Methods of parameter extraction are derived from the measured IM impedances. The developed models of 1.5 kW and 7.5 kW induction machines are designed using the Saber Sketch scheme editor and simulated in the...
-
Jednofazowy falownik napięcia z aktywnym obwodem odsprzęgającym
PublicationZnanym zagadnieniem w jednofazowych falownikach napięcia jest pobieranie ze źródła napięcia stałego składowej przemiennej o częstotliwości dwukrotnie większej od częstotliwości generowanej przez falownik. Jednym z rozwiązań problemu jest stosowanie dużej baterii kondensatorów elektrolitycznych, lecz lepszym sposobem z punktu widzenia niezawodności i gęstości mocy przekształtnika jest stosowanie aktywnych układów odsprzęgania mocy....
-
Low speed permanent magnet synchronous generator for vertical axis wind turbine
PublicationThe paper presents design process and tests of a prototype low speed permanent magnet synchronous generator (PMSG) dedicated for the innovative vertical-axis wind turbine. The rated data of the designed generator are following: power - 15 kVA, voltage - 400 V (Y), rotation speed - 93.75 rpm. The design assumptions, chosen results of the design process and experimental tests of the prototype PMSG are presented. The considered PMSG...
-
Modelling of steady state and transient performance of the synchronous generator considering harmonic distortions caused by non-uniform saturation of the pole shoe
PublicationIn this paper a synchronous generator model is described. This model is developed on the assumption that in loaded and no load conditions the saturation effect affects the pole shoe in a different way. The developed model is based on the multiple saliency model and is formulated using winding function approach in machine variables. The influence of the non-uniform saturation of the pole shoe in load conditions on the performance...
-
Modular power converter topologies for energy storage and electric power distribution systems
PublicationThis paper describes selected issues concerning realization of energy storage system (ESS) designed to operate in power distribution system. In order to achieve scalability of the system a modular approach is proposed. In addition to this different configuration of the system are analyzed, where depending on requirements and application a scalability in power, in energy capacity of energy storage resource and both in power and...
-
Modular power converter with superconducting magnetic energy storage for electric power distribution system — Analysis and simulation
PublicationThis paper describes selected issues concerning realization of energy storage system (ESS) designed to operate in power distribution system. This paper presents a modular approach of 300 kVA power converter operating with superconducting magnetic energy storage (SMES), which gives high dynamics together with high power and suitable capability for instantaneous energy storage. Analysis and simulation studies of selected power converter...
-
Multilevel Converters
PublicationThe newest Special Section is intended to focus on recent research and trends in application of multilevel converters. Multilevel converters have been extensively developed over the last two decades and show several important advantages of power electronic circuits, such as: operation at high voltages, harmonics reduction, higher efficiency, modularity, smaller size and lower cost. Also, thanks to increasing interest in renewable...
-
Neutral point balancing technique for 3-level neutral point clamped converter with servo system
PublicationNeutral point voltage drift compensation technique in 3-level NPC multilevel converter and servo system is described in the paper. Analytical expressions are obtained for power subsystem elements parameters of servo drive system. Simulation of servo system, based on PMSM motor with 3-level NPC converter is considered.
-
Novel single-stage buck-boost inverter with unfolding circuit
PublicationA novel solution of a single-stage buck-boost inverter with unfolding circuit at the output stage is presented. The inverter has a wide range of input voltage regulation, minimum passive components and a very flexible control structure. It can be applied for renewable energy systems where high power density is required. Our simulation results confirmed all theoretical statements
-
Nowoczesny system sterowania układem samoczynnego załączania rezerwy zasilania
PublicationW artykule, dla przykładu układu samoczynnego załączania rezerwy (SZR) zasilania o zadanej strukturze i diagramie łączeń, przedstawiono nowoczesny system sterowania tym układem SZR. Omówiono algorytm i program sterowania oraz wizualizację działania układu. Program sterowania i wizualizację opracowano w oprogramowaniu narzędziowym easy Soft CoDeSys ver.2.3.5.8. Przejrzystą strukturę programu sterowania osiągnięto dzięki opracowaniu...
-
Piezoelectric Transducer for Mechanical Assessment of Soft Tissues. Concept, Implementation and Analysis
PublicationThe main goal of this work was following: preparation of a new concept, implementation and analysis of the piezoelectric resonant sensor/actuator for measuring the aging process of human skin. The research work has been carried out in the framework of cooperation between the INP-ENSEEIHT-LAPLACE, Toulouse, France, and at the Gdansk University of Technology, Faculty of Electrical and Control Engineering, Research Group of...
-
Przegląd systemów ładowania elektrycznych osobowych pojazdów i koncepcja dwukierunkowej ładowarki pokładowej
PublicationAktualnie trwa intensywny rozwój pojazdów elektrycznych (EV) i hybrydowych typu plug-in (PHEV) z pokładowymi bateriami akumulatorów. Badania w tej dziedzinie skupiają się na maksymalizowaniu sprawności oraz minimalizowaniu masy i objętości systemów ładowania baterii. W artykule przedstawiono podział systemów ładowania osobowych pojazdów typu EV/PHEV. Opisano systemy ładowania przewodowego z podziałem na ładowarki pokładowe i zewnętrzne, systemy...
-
Quasi-resonant DC-link voltage inverter with enhanced zero-voltage switching control
PublicationA new topology modification of the parallel quasi-resonant circuit for a dc-link voltage inverter enables regulation of the zero voltage dc-link subperiods and the dc-link voltage gradient settings. The proposed circuit is based on four MOSFET switches with free-wheeling diodes for controlled quasi-resonant recharging between L-C tank in order to assure inverter zero voltage switching (ZVS) conditions. Design optimization of the...
-
Sensorless Multiscalar Control of Five-Phase Induction Machine with Inverter Output Filter
PublicationThe paper presents a complete solution for speed sensorless control system for five-phase induction motor with voltage inverter, LC filter and nonlinear control of combined fundamental and third harmonic flux distribution. The control principle, also known as multiscalar control, nonlinear control or natural variables control, is based on a use of properly selected scalar variables in control feedback to linearize controlled system....
-
SiC-based T-type modules for multi-pulse inverter with coupled inductors
PublicationThe paper presents SiC-based three-level T-type modules designed for a high-performance 30kVA DC/AC inverter operating at high frequency 85 kHz with low THD of the output voltage. This inverter system consists of two integrated parts. The first part is active and contains three parallelconnected three-phase T-type modules built with fast-switching SiC power transistors. The second, passive part of the system is a set of inductors...
-
Simulation of the remanence influence on the transient states in a single-phase multiwinding transformer
PublicationThis paper presents the mathematical model of a single-phase multi-winding core type transformer taking into account magnetic hysteresis phenomenon based on the feedback Preisach model (FPM). The set of loop differential equations was developed for a K-th winding transformer model where the flux linkages of each winding includes flux Φ common to all windings as a function of magneto motive force Θ of all windings. The first purpose...
-
Space vector modulation in multilevel inverters of the servo drives of the trajectory measurements telescopes
PublicationUsing the MatLab/Simulink mathematical model of a three-phase three-level voltage inverter, the influence of the space-vector modulation (SVM) algorithm on the pulsations of the current (torque) of an AC motor in the range of low rotation speeds is considered. It is shown that the SVM of the second kind does not provide a pulsations level comparable to the pulsations of a sinusoidal pulse-width modulation (SPWM), both in the static...
-
Structure and electrical properties of Y, Fe-based perovskite mixed conducting composites fabricated by a modified polymer precursor method
PublicationIn this work, samples of Y0.07Sr0.93Ti1-xFexO3-d with 20, 40, 60 and 80 mol% of iron amount were prepared by a low-temperature polymer precursor method. The SEM-EDS analysis proved that analyzed Y0.07Sr0.93Ti1-xFexO3-d samples were composites of two Ti- and Fe-rich perovskite samples. This kind of composite consists of two phases in which one has a good ionic and the other electronic conductivity, which makes such a composite a...
-
Właściwości napędowe pięciofazowego silnika indukcyjnego klatkowego
PublicationPracę poświęcono prezentacji najważniejszych właściwości elektrycznego układu napędowego z pięciofazowym silnikiem indukcyjnym klatkowym. Wskazano na zalety takiego napędu potwierdzając je wynikami symulacji i eksperymentów. Zaprezentowano pokazano prototyp pięciofazowego silnika indukcyjnego, przedstawiono jego charakterystyki statyczne w stanach pracy bezawaryjnej jak też przy uszkodzeniach faz uzwojenia stojana. Wykorzystując...
-
Wyznaczenie parametrów modelu matematycznego transformatora średniej częstotliwości
PublicationW artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych transformatora średniej częstotliwości. Obiektem badań był prototyp transformator jednofazowego z rdzeniem wykonanym z prostopadłościennych elementów ferrytowych i uzwojeniami wykonanymi z przewodów Litz’a. Badania przeprowadzono w celu wyznaczenia parametrów modelu matematycznego transformatora. Zakres badań obejmował wyznaczenie pętli histerezy magnetycznej oraz pomiar impedancji...
-
Zastosowanie modułu symulacji dynamicznej programu CAD w analizie układu napędowego elektronarzędzia
PublicationW referacie przedstawiono analizę mechanicznego układu przeniesienia napędu elektronarzędzia (wyrzynarki elektrycznej) przy zastosowaniu Modułu Symulacji Dynamicznej (MSD) programu Autodesk Inventor (AI). Opracowano modele 3D poszczególnych części elektronarzędzia i połączono je przy zachowaniu tzw. kinematyki odwrotnej. Przeprowadzono analizę wpływu poszczególnych węzłów kinetycznych na przebieg momentu na wale silnika elektrycznego....
-
Zastosowanie tranzystorów GaN w wysokoczęstotliwościowych przekształtnikach DC/DC
PublicationW artykule przedstawiono tranzystory mocy z azotku galu (GaN) jako przyrządy, umożliwiające budowanie wysokoczęstotliwościowych przekształtników energoelektronicznych. Opisano tranzystory GaN HEMT SSFET, przedstawiono sposób ich sterowania i czasy przełączeń. Podano wyniki badań eksperymentalnych przekształtnika obniżającego napięcie o sprawności 96,5%, pracującego z częstotliwością przełączeń 500 kHz. Zaprezentowano metodę doboru...
Year 2016
-
A simplified behavioral MOSFET model based on parameters extraction for circuit simulations.
PublicationThe paper presents results on behavior modeling of general purpose Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET) for simulation of power electronics systems requiring accuracy both in steady-state and in switching conditions. Methods of parameters extraction including nonlinearity of parasitic capacitances and steady-state characteristics are based on manufacturer data sheet and externally measurable characteristics....
-
Adaptive estimation of the transformer stray capacitances for DC–DC converter modelling
PublicationNew low cost and accurate estimation method of transformer stray capacitances for wide band DC–DC converter modelling and design is proposed. The Wiener filter (WF) method is applied to estimate the transformer impedance – referred to the selected transformer winding configurations. Laboratory tests are used to adapt the filter, that is to find optimal impedance which minimises mean square error between measured, noise perturbed...
-
Analiza drgań przewodów jezdnych sieci trakcyjnej w aspekcie oceny jej stanu technicznego
PublicationW pracy przedstawiono możliwości wykorzystania analizy drgań przewodów jezdnych sieci trakcyjnej do oceny jej stanu technicznego. Zaprezentowano wyniki badań laboratoryjnych, w których rejestrowano drgania odcinka przewodu jezdnego o zróżnicowanym stopniu zużycia i przy różnych warunkach jego zawieszenia. Na bazie przeprowadzonych analiz w dziedzinie czasu i częstotliwości, wskazano zależności między stanem sieci a wybranymi parametrami...
-
Analiza drgań przewodu jezdnego dla potrzeb walidacji modelu matematycznego sieci trakcyjnej
PublicationNieprawidłowa współpraca odbieraka z siecią jezdną, w niekorzystnych warunkach lokalnych, prowadzi do uszkodzeń sieci lub odbieraka. Najczęściej spowodowane to jest niewłaściwą regulacją tych elementów układu zasilania. Awarie te wywołują z reguły duże opóźnienia w ruchu pociągów i generują olbrzymie koszty. Sieć trakcyjna nie posiada rezerwy, stąd wysokie wymagania jakościowe i niezawodnościowe określa się szczególnie dla niej....
-
Analiza impedancji sieci prądu stałego w instalacjach fotowoltaicznych
PublicationDokonano analizy impedancji sieci prądu stałego w instalacji fotowoltaicznej. Analizę tę przeprowadzono pod względem predykcji charakterystyki zaburzeń elektromagnetycznych generowanych przez instalacje PV. Badania przeprowadzono zarówno dla zaburzeń różnicowych, jak i wspólnych. Zastosowano podejście analityczne - wykorzystując teorię linii długiej oraz pomiary wykonane na stanowisku laboratoryjnym.
-
Badania dynamiki ruchu odbieraków prądu z wykorzystaniem programu Autodesk Inventor
PublicationRozwój kolei dużych prędkości stawia coraz wyższe wymagania w zakresie konstrukcji i utrzymania sieci trakcyjnych oraz odbieraków prądu. Głównym problemem technicznym jest konieczność zapewnienia ciągłości styku pomiędzy przewodem jezdnym a nakładkami stykowymi ślizgacza. Współpraca pomiędzy elementami zestyku ślizgowego zależy w istotnym stopniu od zastosowanej konstrukcji odbieraka i wartości parametrów, zwłaszcza tych, które...
-
Badania eksperymentalne prostownika osiemnastopulsowego o mocy 150 kVA z opcjonalnym szeregowym energetycznym filtrem aktywnym
PublicationW artykule przedstawiono system sterowania oraz wybrane wyniki badań eksperymentalnych przekształtnika AC / DC składającego się z osiemnastopulsowego diodowego prostownika na bazie dławików sprzężonych i szeregowego energetycznego filtra aktywnego. Przebadano i porównano trzy konfiguracje przekształtnika o mocy 150kVA: (1) osiemnastopulsowy prostownik bez dodatkowych elementów, (2) prostownik z dodatkowym dławikiem sieciowym oraz...
-
Experimental test results of the 150kVA 18-pulse diode rectifier with series active power filter
PublicationThe paper presents the control system and selected results of experimental tests of the ac/dc power converter consisting of 18-pulse diode rectifier on the basis of coupled reactors and a serial active power filter. Three configurations of the 150kVA converter were tested experimentally and compared: 18-pulse diode rectifier with and without additional grid reactor and the rectifier integrated with the active power filter. The...
-
Five-phase squirrel-cage motor. Construction and drive properties
PublicationThis paper presents the simulation and experimental results of a five-phase squirrel-cage induction motor. The new machine has been designed to operate in a drive system with third harmonic rotor flux injection in order to improve the motor torque utilization. The motor structure, the mathematical model as well as the laboratory prototype have been described. The motor speed-torque characteristics and transients are elaborated...
-
Mathematical modelling of the overhead contact line for the purpose of diagnostics of pantographs
PublicationThe overhead contact line (OCL) is the most effective way for supplying railway electric vehicles. The increase of the speed of the vehicles increases power consumption and requires ensuring proper cooperation of pantographs with OCL. The paper describes the novel mathematical model of the OCL system and the simulation results. The primary objective is a more accurate analysis to increase the reliability of the evaluation of monitoring...
-
Model of the double-rotor induction motor in terms of electromagnetic differential
PublicationThe paper presents a concept, a construction, a circuit model and experimental results of the double-rotor induction motor. This type of a motor is to be implemented in the concept of the electromagnetic differential. At the same time it should fulfill the function of differential mechanism and the vehicle drive. One of the motor shafts is coupled to the direction changing mechanical transmission. The windings of the external rotor...
-
Modelowanie i symulacja dynamiki ruchu trakcyjnego odbieraka prądu
PublicationW artykule przedstawiono dwa modele matematyczne kolejowych odbieraków prądu. Model podstawowy opracowano na podstawie analizy konstrukcji odbieraka ze stopniami swobody w ruchu obrotowym i postępowym. Drugi tzw. model zastępczy ma obydwa stopnie swobody w ruchu postępowym. Przedstawiono prosty sposób wyznaczenia wartości parametrów modelu zastępczego na podstawie wyników symulacji modelu odbieraka podstawowego. Model zastępczy,...
-
Multi-Transformer Flyback Converter for Supplying Isolated IGBT and MOSFET Drivers
PublicationA multi transformer flyback converter topology for supplying transistor drivers is presented. The topology presents some advantages over typical multi output single transformer, as reduction of effective leakage inductance, equal magnetic coupling between primary and secondary circuits and better isolation between outputs. Simulation study carried out in the LTSpice IV program and preliminary experimental results indicate high...
-
Performance Comparison of a 650 V GaN SSFET and CoolMOS
PublicationThe new technology of wide band gap semiconductors is said to outperform up-to-date silicon devices. High voltage Gallium Nitride (GaN) transistors, now emerging in the market, have even three times shorter switching times and even four times smaller energy losses compared to the best in-class Si devices. In this paper the performance of a 650 V GaN SSFET is evaluated and compared with the newest silicon family of CoolMOS™ technology....
-
Prediction of ringing frequencies in DC-DC boost converter
PublicationIn the paper ringing phenomena in a DC-DC boost converter is presented. The ringing frequency is calculated using an analytical formula. The necessary wide band models of MOSFET transistor, passive and parasitics are described. The calculation results are verified in simulation and laboratory tests.
-
Predykcja częstotliwości oscylacji komutacyjnych w wielotransformatorowej przetwornicy typu Flyback
PublicationW artykule przedstawiono koncepcję analitycznej predykcji częstotliwości zaburzeń elektromagnetycznych generowanych w przekształtnikach energoelektronicznych. Analizę zaburzeń przeprowadzono na przykładzie wielotransformatorowej przetwornicy w topologii Flyback. Wyniki obliczeń zostały zweryfikowane z pomiarami laboratoryjnymi prototypu przetwornicy.