Detection and isolation of current-sensor and open-switch faults in electric traction drives

Authors

  • Luis Esteban Venghi Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET). https://orcid.org/0000-0003-3185-0975
  • Facundo Aguilera Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET). https://orcid.org/0000-0002-8858-2222
  • Pablo Martín de la Barrera Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET) https://orcid.org/0000-0003-4944-9522
  • Cristian Hernán De Angelo Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados https://orcid.org/0000-0001-8080-927X

Keywords:

Electric vehicle, electric drive, fault detection, fault isolation, current estimator.

Abstract

In this work, a strategy for detection and isolation of current-sensors and open-switch faults in electric traction drives is proposed. An induction motor drive with only two current sensors is considered for the design of the proposed strategy. The current estimations from a simple open-loop observer are used to perform the fault detection and isolation. In addition, the same observer estimates the rotor flux angle required in a vector control strategy. Simulation results analyze the sensitivity to parametric and operating point variations. Moreover, the performance of the proposed approach is validated in the event of different types of faults, considering the dynamic behavior of an electric vehicle. Performed tests include gain and disconnection sensor faults and open-switch faults in the inverter.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Luis Esteban Venghi, Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET).

Luis E. Venghi naci´o en Santa Fe, Argentina, en 1987. Recibi´o su t´ıtulo de Ingeniero Electr´onico en 2016, en la Universidad Nacional de San Luis (UNSL). Actualmente es becario del CONICET e integrante del Grupo de Electr´onica Aplicada y se encuentra cursando el doctorado en Ciencias de la Ingenier´ıa en la Universidad Nacional de R´ıo Cuarto (UNRC), C´ordoba, Argentina. Sus temas de inter´es son: sistemas de control, observadores, accionamientos el´ectricos, veh´ıculos el´ectricos y tolerancia a fallas.

Facundo Aguilera, Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET).

(S'05 - M'14) nació en San Luis, Argentina, en 1985. Recibió el título de Ingeniero Electrónico con Orientación en Sistemas Digitales en la Universidad Nacional de San Luis, en 2009, y el de doctor en Ciencias de la Ingeniería en la Universidad Nacional de Río Cuarto, Argentina, en 2015. Es miembro del Grupo de Electrónica Aplicada de la Universidad Nacional de Río Cuarto desde el 2010. También es miembro del CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina). Fue secretario (2015), vice-presidente (2016) y presidente (2017) del grupo de afinidad IEEE YP - Argentina y actualmente es tesorero del Capítulo Conjunto #1 Argentina (IE13/CS23/RA24/IA34/PEL35/VT06).

Pablo Martín de la Barrera, Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA), Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET)

(S'99 - GS'08 - M'09 - SM'15) nació en Río Cuarto, Argentina, en 1978. Recibió el título de Ingeniero Electricista y de Maestría en la Universidad Nacional de Río Cuarto, Argentina, en 2003 y 2006, respectivamente, y el título de Doctor en sistemas de control por la Universidad Nacional del Sur, Argentina, en 2009. En 1998, se incorporó al Grupo de Electrónica Aplicada, de la Universidad Nacional de Río Cuarto. También es miembro del CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina). Dentro del IEEE, fue Secretario (de 2012 a 2016), Vicepresidente (2017) y Presidente (2018) del Capítulo Conjunto #1 de la Sección Argentina (IE13/CS23/RA24/IA34/PEL35/VT06).

Cristian Hernán De Angelo, Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados

S'96 - M'05 - SM'10) recibió su título de Ingeniero Electricista en la Universidad Nacional de Río Cuarto, Argentina, en 1999, y el grado de Dr. en Ingeniería en la Universidad Nacional de La Plata, Argentina, en 2004. Desde 1994, se encuentra trabajando en el Grupo de Electrónica Aplicada, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Río Cuarto. Actualmente es Profesor Adjunto en la Universidad Nacional de Río Cuarto e Investigador Principal del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina. Sus temas de interés en investigación incluyen diagnóstico de fallas en máquinas eléctricas, accionamientos eléctricos, vehículos eléctricos, eficiencia energética y energías renovables.

Published

2021-03-19

How to Cite

Venghi, L. E., Aguilera, F., de la Barrera, P. M., & De Angelo, C. H. (2021). Detection and isolation of current-sensor and open-switch faults in electric traction drives. IEEE Latin America Transactions, 19(8), 1335–1346. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/4495

Most read articles by the same author(s)