Research on harmonic wave suppression model of underground mine local fan output using permanent magnet synchronous motor

- Authors: Tran Huu Phuc 1*, Tran Thanh Tuyen 2,3, Tran Huu Phan 1
Affiliations:
1 East Asia University of Technology, Trinh Van Bo, Ha Noi, Viet Nam
2 Quang Ninh University of Inductry, Yen Tho, Quang Ninh, Viet Nam
3 Central South University, 932 Lushan nan Road, Hunan, China
- *Corresponding:
- Keywords: permanent magnet synchronous motor, harmonics, multi reference frame (MRF), low pass filter (LPF). basin
- Received: 5th-May-2024
- Revised: 26th-July-2024
- Accepted: 10th-Aug-2024
- Online: 10th-Apr-2025
Abstract:
Permanent magnet synchronous motors (PMSM) have been widely used in the field of industrial servo control, especially in high-precision applications, and have begun to be put into use in the local mine fan system in our country in recent years. Harmonics can cause operational problems in the control system's associated electrical and electronic equipment. This article presents an algorithm to eliminate output harmonics of the PMSM motor controller based on multi reference frame (MRF) theory combined with low pass filter (LPF) and gives simulation results on Matlab/ Simulink when using that algorithm. From there, improve the efficiency of electricity use of local ventilation fans in underground mines.

1]. Trần Hữu Phúc, Trần Thanh Tuyền, Trần Hữu Phan (2023). Nghiên cứu khả năng cải tạo động cơ quạt cục bộ YBT-52-2 thành động cơ đồng bộ nam chầm vĩnh cửu khởi động trực tiếp. Tạp chí Khoa học và Công nghệ QUI. Tập 1 số 02-2023 tr 63-69
[2]. Trần Hữu Phúc, Trần Thanh Tuyền, Trần Hữu Phan, Nguyễn Trọng Các (2023). Nghiên cứu hiệu quả thay thế động cơ phòng nổ không đồng bộ ba pha bằng động cơ đồng bộ nam chầm vĩnh cửu khởi động trực tiếp. Tạp chí Nghiên cứu Khoa học- Trường Đại học Sao Đỏ, số 2 (81) 2023 tr 24-28
[3]. Đỗ Như Ý, Đỗ Anh Tuấn, Lê Anh Tuấn (2022) . Thiết kế động cơ phòng nổ hiệu suất cao tốc độ 3000 vg/phút sử dụng cho quạt gió cục bộ trong khai thác hầm mỏ lò. Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam, tập 64 số 10 ĐB tr 43-45.
[4]. Đỗ Như Ý, Trịnh Biên Thùy (2023). Tối ưu hóa thiết kế động cơ điện phòng nổ hiệu suất cao ứng dụng cho quạt cục bộ trong mỏ than hầm lò. Tạp chí Công nghiệp Mỏ, số 01-2023 tr 39
[5]. Đỗ Như Ý (2023). Báo cáo đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hoàn thiện hệ thống điện - điều khiển tự động quạt thông gió cục bộ phục vụ khai thác mỏ hầm lò. Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp quốc gia phục vụ đổi mới, hiện đại hóa công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản đến năm 2025.
[6]. S. A. Q. Mohammed, A. T. Nguyen, H. H. Choi, and J. W. Jung (2020). Improved iterative learning control strategy for surface-mounted permanent magnet synchronous motor drives. IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 67, no. 12, pp. 10134-10144, 2020.
[7]. Q. Fei, Y. Deng, H. Li, J. Liu, and M. Shao (2019). Speed Ripple Minimization of Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Model Predictive and Iterative Learning Controls. IEEE Access, vol. 7, pp. 31791-31800, 2019.
[8]. P. Cui, S. Li, G. Zhao, and C. Peng (2016). Suppression of Harmonic Current in Active-Passive Magnetically Suspended CMG Using Improved Repetitive Controller. IEEE/ASME Trans. Mechatronics, vol. 21, no. 4, pp. 2132-2141, 2016.
[9]. M. Wu, L. Zhou, and and J. She (2011). Design of Observer-Based H« Robust Repetitive-Control System. IEEE Trans. Automat. Contr., vol. 56, no. 6, pp. 1452-1457, 2011.
[10]. Z. Bai, H. Ma, D. Xu, B. Wu, Y. Fang, and Y. Yao (2014). Resonance damping and harmonic suppression for grid-connected current-source converter. IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 61, no. 7, pp. 3146-3154, 2014.
[11]. Y. Ge, L. Yang, and X. Ma (2021). A Harmonic Compensation Method for SPMSM Sensorless Control Based on the Orthogonal Master-Slave Adaptive Notch Filter. IEEE Trans. Power Electron., vol. 36, no.10,pp. 11701-11711, 2021.
[12]. G. Wang et al. (2014). Enhanced position observer using second-order generalized integrator for sensorless interior permanent magnet synchronous motor drives. IEEE Trans. Energy Convers., vol. 29, no. 2, pp. 486-495, 2014.
[13]. H. Cheng, S. Sun, X. Zhou, D. Shao, S. Mi, and Y. Hu (2022). Sensorless DPCC of PMLSM Using SOGI-PLL-Based High-Order SMO with Cogging Force Feedforward Compensation. IEEE Trans. Transp. Electrif., vol. 8, no. 1, pp. 1094-1104, 2022.
[14]. G. Zhang, G. Wang, D. Xu, and N. Zhao (2016), “ADALINE-network-based PLL for position sensorless interior permanent magnet synchronous motor drives,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 31, no. 2, pp.1450-1460, 2016.
[15]. G. Feng, C. Lai, J. Tian, and N. C. Kar (2019). Multiple Reference Frame Based Torque Ripple Minimization for PMSM Drive under Both Steady-State and Transient Conditions. IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, no. 7, pp. 6685-6696, 2019.
[16]. Pan, Z., Dong, F., Zhao, J., Wang, L., Wang, H., & Feng, Y. (2018). Combined resonant controller and two-degree-of-freedom PID controller for PMSLM current harmonics suppression. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65(9), 7558-7568.
[17]. Mu, S., Kang, J., Zhong, Z., & Ma, Z. (2020). Improved detecting method for multiple rotating reference frames based harmonic control of PMSMs”. In 2020 Chinese Automation Congress (CAC) (pp. 5458-5463). IEEE.
Other articles