Search
dr hab. inż. Leszek Jarzębowicz
Employment
- Associate professor at Department of Electrical Engineering of Transport
Publications
Filters
total: 94
Catalog Publications
-
Errors of a Linear Current Approximation in High-Speed PMSM Drives
PublicationCurrent sampling techniques and predictive algorithms used in the digital control of electric drives rely on a simple mathematical model that assumes linear current changes upon constant supplying voltages. This paper identifies rotor movement as a factor that makes this assumption invalid when the rotor covers an angular distance of a few tens of degrees during the control interval duration. The errors of the linear current approximation...
-
3D Machine Vision System for Inspection of Contact Strips in Railway Vehicle Current Collectors
PublicationConstruction and technical condition of current collectors is crucial to reliability and safety of railway transportation. According to the Technical Specifications for Interoperability railway vehicles in the European Union should be equipped with carbon contact strips. Excessive wear or defects of contact strips degrade the capability of undisturbed power transmission, cause faster wear of contact wire, and can even result in...
-
Sensorless algorithm for sustaining controllability of IPMSM drive in electric vehicle after resolver fault
PublicationThis paper presents a sensorless algorithm designated for the emergency control of an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drive in electric or hybrid vehicle. The algorithm is based on analysing the derivatives of motor phase currents measured over the duration of particular inverter states. The method is computationally simple and does not require additional hardware since the derivatives are measured indirectly....
-
Algorithm for Automatic Wear Estimation of Railway Contact Strips Based on 3D Scanning Results
PublicationElectric rail vehicles use current collection system which consists of overhead contact line and a current collector (pantograph) mounted on the roof of a vehicle. A pantograph is equipped with contact strips, which slide along the contact wire, ensuring steady electric contact. Contact strips are made of carbon layer, fixed to an aluminum carrier. The carbon layer wears down due to friction. Using overly worn contact strips increases...
-
Improving Control Dynamics of PMSM Drive by Estimating Zero-Delay Current Value
PublicationDynamic performance of current control loop still remains crucial for position-, speed-, and torque-controlled drives. In the study, a current loop solution has been designed for field oriented control of permanent magnet synchronous motors (PMSM). It enhances typical PI controller with an estimator of zero-delay current (ZDC) value. The ZDC estimation allows for selecting substantially higher controller gain. It reduces control...
-
Error analysis of calculating average d-q current components using Regular Sampling and Park transformation in FOC drives
PublicationIn electric drives using voltage source inverters, motor currents contain ripple component resulting from pulse-width modulated (PWM) voltage. The frequency range of the ripples is much higher than the bandwidth of current control. Therefore the control is performed on the basis of a fundamental current component, i.e. average value with the averaging time being the PWM period. In majority of cases the average current is measured...
-
Impact of Low Switching-to-Fundamental Frequency Ratio on Predictive Current Control of PMSM: A simulation study
PublicationPredictive current control algorithms for permanent magnet synchronous (PMSM) drives rely on an assumption that within short intervals motor currents can be approximated with linear functions. This approximation may result either from discretizing the motor model or from simplifications applied to the continuous-time model. As the linear current approximation has been recognized as inaccurate in case when the drive operates with...
-
Application of Traction Supply System for Charging Electric Cars
PublicationThe development of electromobility involves the development of electric cars charging infrastructure. The increase of the number of chargers poses new demands for the AC power grid, especially in regard to its capacity of delivering high peak power. As an alternative for the public AC power grid, urban electrified transportation systems (trams, trolleybuses, and metro) can be used for supplying electric cars chargers. The article...
-
Wavelet transform-based approach to defect identification in railway carbon contact strips.
PublicationPantographs of electric rail vehicles are fitted with carbon contact strips, which slide along the contact wire of catenary to provide constant electrical contact. Contact strips are exposed to wear and damages. Using damaged contact strips significantly increases the risk of catenary rupture. Therefore, their technical condition has to be inspected frequently. In previous work a 3D laser scanning system was proposed for recording...
-
How to choose drive’s rated power in electrified urban transport?
PublicationSelection of drive's rated power influences not only vehicle's dynamics, but also its energy efficiency. Mentioned above approach requires a multiphysical model, which covers both mechanical and electrical phenomena. This paper discusses how selection of traction drive's rated power influences vehicle energy consumption on example of a trolleybus. A complex mathematical model was developed in Matlab/Simulink to describe the multiphisical...
-
Modeling the impact of rotor movement on non-linearity of motor currents waveforms in high-speed PMSM drives
PublicationMotor current measurement techniques as well as predictive control algorithms for electric drives rely on an assumption of linear motor currents changes resulting from constant inverter output voltages. Recent research has reported that this assumption does not hold in motors with short electrical time constant, and in drives whose rotor position advances substantially during a control period. This paper proposes a simulation model...
-
Modeling of Electrified Transportation Systems Featuring Multiple Vehicles and Complex Power Supply Layout
PublicationThe paper proposes a novel approach to modeling electrified transportation systems. The proposed solution reflects the mechanical dynamics of vehicles as well as the distribution and losses of electric supply. Moreover, energy conversion losses between the mechanical and electrical subsystems and their bilateral influences are included. Such a complete model makes it possible to replicate, e.g., the impact of voltage drops on vehicle...
-
Compensation of Voltage Drops in Trolleybus Supply System Using Battery-Based Buffer Station
PublicationThis paper analyzes the results of a trial operation of a battery-based buffer station supporting a selected section of trolleybus power supply systems in Pilsen, Czech Republic. The buffer station aims to prevent the catenary from excessive voltage drops in a part of the route that is most remote from the traction substation. Compensation of voltage drops is carried out by continuously measuring the catenary voltage and injecting...
-
Constant vs. Variable Efficiency of Electric Drive in Train Run Simulations
PublicationTrain run simulations, which focus on various power- and energy-oriented aspects, should reflect the losses in the electric powertrain. In general, the powertrain efficiency varies with respect to load and speed. Including this relation in simulation requires knowledge about detailed drivetrain parameters, which are often unavailable. This paper verifies the possibility to approximate the drivetrain efficiency in train run simulations...
-
Analysis of Measurement Errors in Rail Vehicles’ Pantograph Inspection System
PublicationThe paper presents an approach to evaluation of height measurement errors in laser scanning inspection system. The system, consisting of a laser line generator and a specialized camera, is dedicated to diagnosing carbon contact strips of railway vehicles’ pantographs. While height measurement resolution is easily computable based on system parameters, determining the measurement error is troublesome due to numerous impacts. As...
-
Quasi-discrete modelling of PMSM phase currents in drives with low switching-to-fundamental frequency ratio
PublicationThis study proposes a new quasi-discrete approach to modelling the permanent magnet synchronous motor (PMSM). The quasi-discrete modelling reflects the impact of continuous rotor movement, which takes place during a control cycle, on the shape of motor current waveforms. This provides much improvement in current modelling accuracy under inverter low switching-to-fundamental frequency operation. The proposed approach may be used...
-
Utility analysis and rating of energy storages in trolleybus power supply system
PublicationThe article discusses two energy storage applications in power supply system of public electrified transport. The first application aims at reducing the peak power of the traction substation. The second application increases effectiveness of using solar power plant to cover partial power demand of traction supply system. These two applications were discussed and analyzed based on trolleybus supply system in Gdynia, where most measurements...
-
Frequency and time domain characteristics of digital control of electric vehicle in-wheel drives
PublicationIn-wheel electric drives are promising as actuators in active safety systems of electric and hybrid vehicles. This new function requires dedicated control algorithms, making it essential to deliver models that reflect better the wheel-torque control dynamics of electric drives. The timing of digital control events, whose importance is stressed in current research, still lacks an analytical description allowing for modeling its...
-
Modeling the impact of discretizing rotor angular position on computation of field-oriented current components in high speed electric drives
PublicationModern drives consist of alternating current electric motors, and the field-oriented control (FOC) of such motors enables fast, precise, and robust regulation of a drive's mechanical variables such as torque, speed, and position. The control algorithm, implemented in a microprocessor, requires feedback from motor currents, and the quality of this feedback is essential to a drive's control properties. Motor phase currents are sampled...
-
Synchronized six-step voltage generation in high-speed PMSM drive
PublicationSynchronized voltage generation has already been considered in the context of pulse width modulation (PWM). References prove that synchronized PWM substantially decreases subharmonics in inverter output voltage when operating with low switching-to-fundamental frequency ratio. This paper identifies problems of unsynchronized voltage generation in electric drives under six-step inverter operation. Guidelines for the synchronization...
-
Impact of digital signal processing on FOC current feedback in high-speed PMSM drive
PublicationIn applications where size and weight of the electric motor are among major design concerns, Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs) with wide operational speed-range are commonly preferred. Due to limited inverter switching frequency, high-speed operation of a drive results in a low ratio between the switching frequency and the fundamental frequency of motor voltage. Such operating conditions have been recently identified...
-
Angle Tracking Observer for Filtering Rotor Position Estimates in Sensorless Electric Drives
PublicationSensorless electric drives use measurements of electrical quantities to estimate rotor position and speed. Measurement errors deteriorate the estimation accuracy, thus additional means are necessary to remove high-frequency components from estimated signals. This paper proposes to use an Angle Tracking Observer (ATO) for reducing noise in rotor position estimates, which is related to random errors in the measurements. A simplified,...
-
Porównanie algorytmów sterowania silnikiem IPMSM przy ograniczonym napięciu zasilania pod kątem zastosowania w samochodach elektrycznych
PublicationW referacie porównano trzy algorytmy sterowania momentem silnika IPMSM (ang. Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) dostosowane do pracy w strefie ograniczonego napięcia wyjściowego falownika, w tym algorytm zaproponowany przez autorów. Rozważane algorytmy zamodelowano w programie Simulink i wyznaczono dla nich wybrane parametry statyczne i dynamiczne napędu. Kryteria porównawcze wybrano mając na uwadze zastosowanie algorytmów...
-
Analytical modeling of electric drives for vehicle traction control systems
PublicationWheel-torque control bandwidth in vehicle dynamics model is crucial in evaluating optimal tracking ability of tire slip and in analysis of control system stability. Electric drives’ control dynamics are influenced by timing of digital control events, e.g. by sampling instant of motor currents. Reflecting this timing in drive analytical models is therefore important for analysis of vehicle traction systems. The paper considers five...
-
Practical Eco-Driving Strategy for Suburban Electric Multiple Unit
PublicationIn this paper, a practical approach to velocity profile optimization for electric multiple unit was presented. The study focuses on a case of fast urban railway, which is a popular mean of transport across Tricity, Poland. Based on observations and measurements, a potential for improvement of energy efficiency by modifying the speed profile was recognized. In order to conduct necessary calculations, simulation model of railway...
-
Frequency Diagnostics of Transformer Insulating Parameters
PublicationIn the article is presented experimental analysis and diagnostics of insulating system oil-paper for power transformers, mainly by progressive frequency method – dielectric spectroscopy. In the 1-st part of the article is described base theory about measurement and diagnostics insulating part (oil and paper) of power transformers. In the 2-nd part of article is described measuring method of insulating frequency diagnostics - frequency...
-
Derivation of motor mean phase currents in PMSM drives operating with low switching-to-fundamental frequency ratio
PublicationPulse width modulation (PWM) of inverter output voltage causes the waveforms of motor phase cur-rents to consist of distinctive ripples. In order to provide suitable feedback for the motor current con-trollers, the mean value must be extracted from the currents’ waveforms in every PWM cycle. A com-mon solution to derive the mean phase currents is to sample their value at the midpoint of a symmetrical PWM cycle. Using an assumption...
-
Modelowanie zmienności prądów szybkoobrotowego silnika PMSM oparte na dyskretnych danych pomiarowych
PublicationW napędach szybkoobrotowych położenie kątowe wirnika może znacząco się zmieniać w trakcie pojedynczego cyklu modulacji napięcia wyjściowego falownika. W konsekwencji zastosowanie typowych, prostych modeli matematycznych aproksymujących przebiegi prądów silnika odcinkami liniowymi prowadzi do znaczących błędów. Rozwiązanie dokładnego modelu silnika, opartego na równaniach różniczkowych, wymaga znajomości wielkości wejściowych zmieniających...
-
Analiza ruchowa pojazdów szynowych z uwzględnieniem zmian napięcia na odbieraku prądu
PublicationW artykule zaproponowano metodykę wykonywania analizy ruchowej pojazdów szynowych, która uwzględnia wpływ zmieniającego się napięcia zasilającego pojazd a jego właściwości ruchowe. Wykorzystując model opracowany w programie Simulink wskazano na istotne różnice w czasie przejazdu oraz w wartościach napięcia zasilającego pomiędzy proponowanym sposobem analizy a powszechnie stosowanym podejściem uproszczonym.
-
Analiza energochłonności pojazdu szybkiej kolei miejskiej z uwzględnieniem zmiennej sprawności napędu trakcyjnego
PublicationWzrost popularności miejskiego szynowego transportu zelektryfikowanego skłania do poszukiwania możliwości zwiększenia jego efektywności energetycznej. W pracy przedstawiono wyniki symulacji jazdy pociągu szybkiej kolei miejskiej (SKM) przy różnych profilach prędkości oraz obciążeniu, dla zmiennej oraz stałej sprawności energetycznej napędu pojazdu. Zmienną sprawność napędu pojazdu uwzględniono na podstawie m.in. sporządzonej mapy...
-
Efektywność energetyczna pojazdu szynowego w różnych warunkach obciążenia
PublicationW artykule zaprezentowano wyniki analizy dotyczącej wpływu obciążenia na efektywność energetyczną miejskiego pojazdu szynowego. Obciążenie zależy od liczby pasażerów i od profilu prędkości – wyższa masa, prędkość i przyspieszenie wymagają większej siły pociągowej, a w konsekwencji wzrostu momentu obrotowego na wale silnika. Ponieważ liczba pasażerów zależy od pory dnia, a prędkość zależy od sytuacji online, uwzględniono odpowiednie...
-
Synchronizacja komutacji tranzystorów z położeniem kątowym wirnika silnika w napędzie IPMSM z blokowym sterowaniem falownikiem
PublicationPraca dotyczy napędu elektrycznego z silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi, pracującego w strefie osłabiania strumienia, wykorzystującego blokowe sterowanie falownikiem tranzystorowym (ang. six-step). Dla rozważanego napędu zaproponowano zsynchronizowanie chwil przełączeń tranzystorów z osiągnięciem przez wirnik silnika charakterystycznych położeń kątowych. Zaproponowane rozwiązanie przebadano symulacyjnie w programie Simulink...
-
ENERGY SAVINGS BY APPLICATION OF SUPERCAPACITOR STORAGE IN TROLLEYBUS SUPPLYING STATION – ANALYSIS OF EXPERIMENTAL RESULTS
PublicationIn 2011–2013, stationary supercapacitor storage developed by the Electrotechnical Institute in Warsaw was put into trial operation in the trolleybus substation “Północna” (North) located in Gdynia. The article presents the results recorded during supercapacitor storage operation and discusses the impact of the storage on energy consumption savings. Guidelines for selecting a location for stationary supercapacitor storage...
-
Zastosowanie obserwatora ATO do filtracji wyników estymacji położenia w napędzie z silnikiem PMSM
Publicationreferacie zaproponowano zastosowanie obserwatora ATO (ang. Angle Tracking Observer) do poprawy dokładności odtwarzania położenia kątowego wirnika silnika PMSM (ang. Permanent Magnet Synchronous Motor) za pomocą estymatora fizykalnego. Opracowano dedykowaną, uproszczoną strukturę ATO. Zaproponowano procedurę doboru nastaw wzmocnień obserwatora w oparciu o model symulacyjny. Skuteczność działania ATO potwierdzono badaniami eksperymentalnymi.
-
IPMSM rotor position estimator based on analysis of phase current derivatives
PublicationThis paper describes an algorithm for estimation of IPMSM angular rotor position. The algorithm uses derivatives of motor phase currents resulting from PWM modulation to obtain the rotor position. The presented method is designed for medium- and high-speed range, since it is based on determination of the EMF vector. Algorithm is characterised by a very simple formulae. The calculation of rotor position is performed in every PWM...
-
Estimation of interior-permanent-magnet-synchronous-motor rotor position by analysis of phase-current derivatives
PublicationThis paper describes an algorithm for estimation of IPMSM rotor angular position. The algorithm uses derivatives of motor phase currents resulting from PWM modulation to obtain the rotor position. The presented method is designed for medium- and high-speed range, since it is based on determination of the EMF vector. Calculation of the motor position is performed in every PWM cycle. The standard SV-PWM method is used to determine...
-
Sterowanie trakcyjnym silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi zagłębionymi w wirniku bez pomiaru wielkości mechanicznych
PublicationPraca dotyczy zastosowania bezczujnikowej metody sterowania silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi zagłębionymi w wirniku (IPMSM) w trakcyjnym układzie napędowym małej mocy zawierającym sterownik mikroprocesorowy oraz falownik tranzystorowy. Regulacja momentu elektromagnetycznego silnika IPMSM wymaga pomiaru położenia kątowego wirnika. Proponowana metoda jest tzw. metodą bezczujnikową - bez sprzężeń zwrotnych od wielkości...
-
Simulation model of IPMSM drive with rotor position estimator
PublicationThe paper presents a simulation model of electric drive consisting of: IPMSM motor, inverter and digital controller. The model was designed in Mathlab/Simulink. By modelling of the controller its discrete operation was taken into account in order to simulate precisely a specific sensorless control algorithm. A method for estimation of angular rotor position was proposed. Its mathematical algorithm was explained and errors were...
-
Nowe metody diagnostyki technicznej taboru kolejowego
PublicationSystemy sterowania pojazdów trakcyjnych można podzielić na następujące dwie główne generacje:- systemy stykowo-przekaźnikowe, w których realizacja programu sterowania wynika z uzależnień elektromechanicznych i sposobu połączenia elementów między sobą,- systemy mikrokomputerowe, w których wzajemne uzależnienia urządzeń wykonawczych i realizacja funkcji sterujących są przejmowane przez program mikrokomputera.Pojazdy obu generacji...
-
LOKTEST - automatyczna stacja diagnostyczna lokomotyw
PublicationW referacie omówiono strukturę zmodernizowanej automatycznej stacji diagnostycznej lokomotyw. Stacja, wdrożona w Zakładzie Taboru w Gdyni, służy badaniu, regulacji i ocenie stanu wybranych urządzeń lokomotyw elektrycznych oraz spalinowych. Do budowy stacji wykorzystano nowoczesne techniki pomiarowe, mikrokomputerowe oraz telekomunikacyjne. W artykule zawarto opis zastosowanych rozwiązań, przedstawiono zakres prowadzonej diagnostyki...
-
Zintegrowany system monitoringu oddziaływań transportu kolejowego na środowisko
PublicationW artykule przedstawiono działania podejmowane w ramach realizacji projektu badawczego Wspólnego Przedsięwzięcia NCBR i PKP PLK pn. „Badania i Rozwój w Infrastrukturze Kolejowej – BRIK2”. Projekt dotyczy monitoringu szeregu parametrów opisujących oddziaływania transportu kolejowego na środowisko naturalne oraz tereny zurbanizowane. Założono, że na podstawie pomiarów określonych wielkości fizycznych oraz na podstawie szeregu danych...
-
Monitorowanie oddziaływania ruchu kolejowego na środowisko - koncepcje i metody realizacji.
PublicationW artykule przedstawiono podstawowe założenia projektu badawczego, realizowanego w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia NCBR i PKP PLK pn. „Badania i Rozwój w Infrastrukturze Kolejowej – BRIK 2”, dotyczącego opracowania systemu monitorującego, integrującego i przetwarzającego gromadzone dane związane z hałasem i drganiami na potrzeby zarządzania procesami utrzymaniowymi i inwestycyjnymi zarządcy infrastruktury kolejowej. W efekcie...
-
Analysis of the Usefulness of Cheap Audio Recorders for Spectral Measurement of Environmental Noise
PublicationEnvironmental noise pollution is nowadays one of the most serious health threats. The impact of noise on the human body depends not only on the sound level but also on its spectral distribution. Reliable measurements of the environmental noise spectrum are often hampered by the very high price of top quality measuring devices. This paper explores the possibility of using much cheaper audio recorders for the frequency analysis....
-
Układ komputerowy do rejestracji parametrów autonomicznego pojazdu elektrycznego
PublicationW artykule przedstawiono układ rejestrujący parametry wózka elektrycznego, wykorzystujący komputer przemysłowy wyposażony w kartę akwizycji danych. Opisano budowę układu oraz funkcjonalność jego oprogramowania. Przedstawiono przykładowe wyniki rejestracji oraz podkreślono istotne cechy dydaktyczne układu
-
Komputerowa rejestracja oraz analiza parametrów autonomicznego pojazdu elektrycznego
PublicationW referacie przedstawiono układ rejestrujący elektryczne oraz mechaniczne parametry auto-nomicznego pojazdu elektrycznego małej mocy, tj. wózka Melex 745. Pojazd wyposażony jest fabrycznie w przekształtnik energoelektroniczny realizujący płynny rozruch, jazdę oraz hamowanie odzyskowe. Układ rejestrujący oparty jest na przemysłowym komputerze PC wy-posażonym w kartę pomiarową. Zasilacz UPS daje możliwość rejestracji podczas jazdy...
-
Modelowanie trakcyjnego układu napędowego z silnikiem ipm ze sterownikiem cyfrowym w środowisku matlab/simulink
PublicationReferat przedstawia model symulacyjny trakcyjnego układu napędowego z silnikiem IPM. Omówiono strukturę układu oraz algorytm sterowania momentem silnika. Opisano model symulacyjny uwzględniający technikę modulacji napięć wyjściowych falownika typu SVM oraz dyskretne działanie sterownika cyfrowego. Przedstawiono wybrane wyniki symulacyjne i skonfrontowano je z otrzymanymi z rzeczywistego układu napędowego. Opisano przyczyny różnic...
-
Stanowisko monitoringu odbieraków prądu w warunkach ruchowych
PublicationKonserwacja i regulacja odbieraków prądu odbywa się podczas okresowych przeglądów technicznych lokomotyw i zespołów trakcyjnych. Stany rozregulowania lub nawet uszkodzenia odbieraków prądu, zagrażające ich poprawnej współpracy z siecią jezdną, mogą wystąpić pomiędzy przeglądami. Wskazane jest zatem częstsze kontrolowanie stanu technicznego odbieraków. Powyższy cel można osiągnąć bez zmniejszania dostępności pojazdów, poprzez kontrolę...
-
Stanowisko monitoringu odbieraków prądu w warunkach ruchowych
PublicationW referacie przedstawiono strukturę i zasadę działania opracowanego i wdrożonego na linii kolejowej PKP stanowiska monitoringu stanu technicznego odbieraków prądu w warunkach ruchowych. Funkcjonowanie systemu nie stwarza ograniczeń prędkości pociągów ani natężenia ruchu. Działanie systemu opiera się na kontroli dynamicznego oddziaływania ślizgacza na sieć trakcyjną, w celu wykrycia odbieraków o niewłaściwej sile nacisku. Omówiono...
-
Wizyjny system monitoringu stanu nakładek ślizgowych odbieraków prądu
PublicationEksploatowane do niedawna w Polsce nakładki kolejowych odbieraków prądu były wykonywane w postaci styków miedzianych. Na początku 2011 r. przeprowadzono kompleksową zmianę typu nakładek stykowych z miedzianych na metalizowane węglowe.Wraz z wprowadzeniem nakładek węglowych istnieje potrzeba opracowania nowych metod diagnostyki tego istotnego elementu toru zasilania pojazdu. Celem diagnostyki jest wykrycie uszkodzonych i nadmiernie...
-
Analiza właściwości mikrokontrolerów do zastosowania w układach sterowania napędami elektrycznymi
PublicationPrzedstawiono wymagania stawiane mikrokontrolerom stosowanym w sterownikach napędu elektrycznego. Dokonano przeglądu najpopularniejszych układów. Omówiono szerzej trzy przykładowe typy mikrokontrolerów o różnym stopniu złożoności, pochodzące od różnych producentów. Zwrócono uwagę na funkcjonalność i parametry warunkujące możliwość wykorzystania ich w założonym zastosowaniu. Rozważono wydajność wbudowanych jednostek arytmetyczno-logicznych....
seen 3526 times