Study of three phase symmetrical short circuit for test analysis and demagnetization impact in IPMSM: Analysis of pre-fault short circuit conditions, demagnetization effects and impact of a second short circuit in IPMSM
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Studie av trefas symmetrisk kortslutning för testanalys och demagnetiseringens påverkan i IPMSM (Swedish)
Abstract [en]
Symmetric three phase short (3PS) circuit is a common safety procedure used in three-phase permanent magnet synchronous machine-drives for battery-electric and hybrid vehicles to meet strict automotive safety standards. Thus, understanding SC currents is crucial for ensuring the reliability and safety of these systems. This thesis investigates the impact of pre faults operating conditions on the magnitude of short circuit (SC) current in a three-phase interior permanent magnet synchronous machine. Using the finite-element method software Altair Flux-2D™, this study simulates SC events under various conditions and identifies the key factor that have a major influence on SC peak current. One practical test method is then suggested to Scania to find the worst-case SC current. Additionally, high SC currents can even lead to demagnetization and thus the thesis explores the machine’s magnetic behavior after SC fault conditions, focusing on demagnetization effects. By analyzing different operating conditions and corresponding variations in back electromotive force and torque, the study assesses how demagnetization impacts machine performance, particularly near base speed. The thesis also extends initial findings of first SC to explore the effects of second SC on demagnetization.
Abstract [sv]
Symmetrisk trefas kortslutning (3PS) är en vanlig säkerhetsprocedur som används i hybrid- och elektriska fordon för att uppfylla strikta säkerhetsstandarder inom fordonsindustrin. Att förstå kortslutningsströmmar och dess påverkan på elmaskinen är därför avgörande för att säkerställa tillförlitligheten och säkerheten hos fordonet. Denna avhandling undersöker hur olika driftsförhållanden före fel påverkar storleken på kortslutningsströmmen i en trefas inre permanentmagnet synkronmaskin (IPMSM). Genom att använda finit elementmetod-programvaran Altair Flux- 2D™ simulerar studien kortslutningshändelser under olika förhållanden och identifierar de nyckelfaktorer som har störst inverkan på toppströmmen vid kortslutning. En praktisk testmetod föreslås sedan till Scania för att identifiera den värsta tänkbara kortslutningsströmmen. Dessutom kan höga kortslutningsströmmar leda till demagnetisering, och avhandlingen utforskar därför maskinens magnetiska beteende efter en kortslutning, med fokus på demagnetiseringseffekter. Genom att analysera olika driftförhållanden samt motsvarande variationer i vridmoment och elmaskinens elektromotoriska spänning, bedömer studien hur demagnetisering påverkar maskinens prestanda, särskilt nära basvarvtal. Avhandlingen utvidgar också de initiala fynden från den första kortslutningen för att undersöka effekterna av en andra kortslutning på demagnetisering.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 47
Series
TRITA-EECS-EX ; 2024:851
Keywords [en]
Automotive, Demagnetization, Interior Permanent Magnet Synchronous Machine, Symmetric three-phase short circuit, Safe state
Keywords [sv]
Fordonsindustrin, Demagnetisering, Inre Permanentmagnet Synkronmaskin, Symmetrisk trefas kortslutning, Säkerhetsläge
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-360630OAI: oai:DiVA.org:kth-360630DiVA, id: diva2:1941300
External cooperation
Scania AB
Supervisors
Examiners
2025-03-062025-02-282025-03-06Bibliographically approved