Program “Electromechanical Automation Systems, Electric Drive and Electromobility”,faculty of Electric Power Engineering and Automatics of “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

IEEE webinar – Online Loss Minimization for EM

Online Loss Minimization for Electrical Machines

Wednesday 21 April 2021 at 2:00 PM CET (15:00 Kiev time)

Presenter: Christoph Hackl
Munich University of Applied Sciences (MUAS)
Germany

Abstract: Electrical machines consume more than 50% of the globally generated electricity. Hence, advances in research on the loss minimization of electrical drives (machine+inverter) have been made; in particular for synchronous machines (SMs) with non-negligible saliency and machine nonlinearities. The online computation of the optimal reference currents for the different operation strategies such as Maximum Torque per Current (MTPC), Field Weakening (FW), Maximum Current (MC) and Maximum Torque per Voltage (MTPV) or Maximum Torque per Flux (MTPF), is usually done numerically or analytically imposing simplifying assumptions (e.g. neglecting stator resistance and/or cross-coupling inductance and/or iron losses) on the machine model or the physical constraints (e.g. voltage ellipse).

Numerical solutions, in general, increase the computational load on the real-time system. Analytical solutions are more attractive, since they are easier to implement, more accurate, faster to compute and make large look-up tables (LUTs) with more than two or three dimensions obsolete. However, to the best knowledge of the author, a unified theory providing analytical solutions while explicitly considering copper _and_ iron losses and arbitrary machine nonlinearities for all operation modes is not yet available. In this webinar, a unified theory for generic loss minimization by optimal feedforward torque control (OFTC) of electrical machines is presented which allows to analytically compute (i) the optimal direct and quadrature reference currents for all operating strategies, such as MTPC, MC, FW, MTPV or MTPF, and, in particular, Maximum Torque per Losses (MTPL, which considers copper & iron losses) (ii) the transition points indicating when to switch between the operating strategies due to speed, voltage and/or current constraints. The analytical solutions allow for an (almost) instantaneous selection of the actual operation strategy and the computation of its corresponding optimal reference currents.

Numerical methods (approximating these solutions only) are no longer required. The unified theory is based on one simple idea: All optimization problems, their respective constraints and the computation of the intersection point(s) of voltage ellipse, current circle, or torque, MTPL, MTPC, MTPV, MTPF hyperbolas are reformulated implicitly as quadrics (quadratic surfaces). This allows to invoke the Lagrangian formalism and to find the roots of fourth-order polynomials analytically. The proposed theory is suitable for any electrical machine (e.g. synchronous machines with constant excitation but also induction machines). Simulation and measurement results illustrate effectiveness and applicability of the proposed solution.

REGISTER HERE

UPD. Review also other IEEE IES (Industrial electronics society) webinars on this link

https://iten.ieee-ies.org/tutorials-webinars/

Similar posts
  • Старт міжнародного співробітництва мі... Старт міжнародного співробітництва між кафедрою автоматизації електромеханічних систем та електроприводу КПІ ім. Ігоря Сікорського КПІ та Clausthal University of Technology за підтримки DAAD 🔌11-5 грудня2025 року завідувач кафедри АЕМС-ЕП КПІ ім. Ігоря Сікорського Сергій КОВБАСА та професор Сергій ПЕРЕСАДА відвідали Clausthal University of Technology (Німеччина) де провели переговори щодо початку реалізації міжнародного освітнього проєкту за [...]
  • Cooperation between AEMS EP FEA Igor ... Cooperation between AEMS EP FEA Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute and Leibniz Universität Hannover Lecturers of the Department of Automation of Electromechanical Systems and Electric Drives (AEMS EP) of the Faculty of Electrical Power Engineering and Automation (FEA) Serhiy KOVBASA, Serhiy PERESADA and Roman VOLIANSKY, together with the Dean of the FEA Vasyl BUDKO, made [...]
  • 2nd International Workshop “Com... Second International Workshop “Computer Methods in System Engineering (CMSE)” 💡12 червня 2025 року на кафедрі АЕМСЕП ФЕА відбувся воркшоп CMSE 2025 присвячений розвитку обчислювальних та інформаційних технологій у сфері системної інженерії в широкому спектрі застосувань. У воркшопі прийняли участь науковці з більш ніж 10 наукових та освітніх закладів Греції, Індонезії, Канади, Малайзії, Німечини та України. [...]
  • Відкриття віртуальної лабораторії мод... Відкриття віртуальної лабораторії моделювання енергетичних систем 23 квітня 2024 року о 12:00 на факультеті електроенерготехніки та автоматики КПІ ім. Ігоря Сікорського відбудеться відкриття віртуальної лабораторії моделювання енергетичних систем. Лабораторія створена в рамках міжнародного проєкту Ukraine Sustainable Energy Systems за участі Swedish Institute, IVL Swedish Environmental Research Institute, компанії DMCC engineering та КПІ ім. Ігоря Сікорського. [...]
  • Український бойовий робот D-21-12R Український бойовий робот D-21-12R Міноборони України кодифікувало та допустило до використання в армії наземний бойовий роботизований комплекс D-21-12R, оснащений великокаліберним кулеметом. Про це інформує Цензор.НЕТ із посиланням на Міноборони. Комплекс оснащений великокаліберним кулеметом і може виконувати широкий спектр бойових завдань: від спостереження і патрулювання до вогневої підтримки підрозділів, ураження живої сили та легкоброньованої техніки противника. [...]

Announcement




Main partners

Center for International Education