본 논문에서는 음성 신호의 디지털 데이타 변환을 위한 인버터와 1.5비트 비교기를 이용한 CMOS 3차 델타-시그마 변조기를 설계하였다. 제안하는 3차 델타-시그마 변환기는 연산증폭기 대신에 1.5비트 비교기를 이용한 멀티비트 구조로 낮은 OSR에서 단일비트 4차 델타-시그마 변조기 대비 높은 신호대 잡음비를 확보하고 인버터 기반 적분기를 사용하여 소모 전력을 최소화 시키며 인버터 기반 적분기 회로를 아날로그 덧셈기로 이용함으로써 전력소모를 감소시키고 회로구조를 단순화 시켰다. 제안한 델타-시그마 변조기는 0.18um CMOS 표준 공정을 통해 제작되었으며, 전체 칩면적은 $0.36mm^2$으로 설계되었다. 제작된 칩의 측정 결과 아날로그 회로는 공급전압 0.8V에서 $28.8{\mu}W$, 디지털 회로는 공급전압 1.8V에서 $66.6{\mu}W$로 총 $95.4{\mu}W$의 전력소모가 측정되었다. 델타-시그마 변조기의 동작주파수 2.56MHz, OSR 64배의 조건에서 2.5kHz의 입력 정현파 신호를 인가하였을 때 SNDR은 80.7 dB, 유효비트수는 13.1 비트, 동적범위는 86.1 dB로 측정되었다. 측정결과로부터 FOM(Walden)은 269 fJ/step, FOM(Schreier)는 169.3 dB로 계산되었다.
본 논문에서는 고압 대용량 전동기 구동용 멀티레벨 인버터의 종류 및 특징을 간략히 살펴보고, 특히 입출력 전력품질이 우수하고 전압별 시리즈화가 용이한 H-브릿지 멀티레벨 인버터의 구조적 특징 및 장점을 기술하였다. 연구 개발된 3,300V lMVA 용량의 Cascaded H-브릿지 멀티레벨 인버터의 구체적인 전력회로 구조 및 설계방법, 제어기 구성 그리고 PWM 기법을 제시하였다. 또한, 실용량의 시험을 통해 H-브릿지 멀티레벨 인버터는 출력 전압 Step이 여러 단계이고 dv/dt가 적으며 입력단 THD를 크게 낮출 수 있어 성능 면에서도 여타 방식보다 우수함을 입증하였다. 또한 생산적인 측면에서도 저압 소자를 사용하여 설계하므로 기존의 생산/시험 기술과 설비를 이용할 수 있어 매우 경제적이며 Power Cell 단위 결합 구조이므로 신뢰성 측면이나 보수/유지 측면에서도 유리하다는 결론을 얻었다.
This paper describes a new approach to control the two-phase servomotor driven with microprocessor based inverter. Conventional 6-step driving system has some shortcomings such as vibration and loss caused by the harmonic voltage. An attempt has been made to eliminate the harmonic content of output waveform by PWM technique and to simplify the control system by phase control method. In realizing the phase control by PWM technique proposed by this paper, control circuit and algorithm has been suggested. The proposed method has been applied to the speed control system with PI controller to confirm the adaptation of the servo system and experimental results has been compared with the computer simulation.
Current source inverter drives of auto sequentially commutated type are very popular in high power applications, because of simple power circuit configuration with four quadrant operation. But the six-step current output create harmonic problems and the input power factor of such a drive is not always good. In this respect pulse width modulated drives using gate turn off thyristors ( GTO ) are finding application, especially in traction drives. However the switching and snubber loses of a GTO do not permit the inverter switching frequency go beyond a few hundred hertz.This will again introduce low frequency harmonic problems. Multi level inverters of the 3-level and 5-level can be considered as an alternative to overcome the low switching frequency harmonic problem of the 2-level GTO inverters. But with multi level inverters the complexity of the power circuit increases. In this paper a combination of multi level ( 2-level and 3-level ) inverters and multi phase induction motor ( 3-phase and 6-phase) configurations are presented for high power VSI drives for traction applications with reduced inverter switching frequency requirements coupled with reduced voltage rating for the power switch.
This paper proposes a torque control method for surface mounted permanent magnetic synchronous motor (PMSM) driven by a 2-level voltage source driven inverter, which has fast torque response and small torque ripple. The proposed torque control method follows the finite control set model predictive control (FCS-MPC) strategy. A reference state is derived at each time step for the given time varying torque reference and the cost index is defined so that the tracking error for this reference state should be penalized. The choice of an optimal output voltage vector is made first from the 6 possible active voltage vectors of the 2-level voltage source inverter. Then a modulation factor for the chosen optimal voltage vector is obtained so that the torque ripple can be reduced further. It is shown that the proposed FCS-MPC control method yields fast torque tracking response and small torque ripple through simulation and experiments.
For the accurate analysis of induction motors driven by PWM-type inverter, a time-stepping finite element method is presented in this paper. Since the PWM-type source voltage is not sinusoidal, the time harmonic method can not be used. Therefore, we used a time-stepping method, where the space harmonics due to the slot structure can be analyzed and each time-step size is determined from each increase of rotor position. As a numerical example, an induction motor of 20 Hp, 3 phase and 6 pole is analyzed. First, numerical results of the time-stepping finite element analysis are compared to those of conventional equivated circuit analysts. Next, the stator current characteristic obtained from PWM voltage source is compared to that from sinusoidal voltage source.
부스트-인버터 시스템에서 6-스텝 시 토크 리플을 줄이기 위한 방법을 제시한다. 모델 기반의 전압 방정식을 통해 필요한 직류단 전압의 크기 및 위상을 구하고 전류 전향 보상을 통해 전압을 합성한다. 이를 통해 직류단 캐패시턴스를 수 ${\mu}F$까지 낮출 수 있어 캐패시터의 부피 및 비용을 절감할 수 있다. 이러한 최적 해 운전 시 생기는 입력 파워 리플의 문제점을 해결하기 위한 일정 파워 공급 방법을 제시하며 이를 통해 운전영역에 따른 적절한 운전 방법의 선택을 제시한다.
최근에 높은 전력과 전압의 적용을 위한 방법으로써 PWM 방법보다는 스텝 펄스파를 이용해 출력 전압 레벨을 조합하는 멀티레벨 인버터가 폭 넓게 사용되어지고 있다. 이 방식은 도통각을 통해 한주기에 한번만 온, 오프 하기 때문에 스위칭 손실 측면에서 유리한 특성을 갖는다. 본 논문에서는 도통각을 얻는 간단한 방법을 제안하며 이 방법은 출력 전압 레벨에 의해 나누어진 기준 전압 파형의 전압-시간 면적들을 통해 인버터의 출력 스텝 펄스파를 구성한다. 또한 제안한 방법은 근사법에 의한 연립방정식의 해를 구할 필요가 없기 때문에 기존의 방법과는 달리 계산량을 줄일 수 있고 온 라인에 의해 도통각을 얻을 수 있는 장점이 있다.
This paper presents the dynamic characteristics of a linear brushless dc (BLDC) motor with permanent magnet excitation for the precision conveyor according to the load condition. Dynamic performance of the linear BLDC motor driven with 6 step inverter such as thrust force and speed is simulated by finite element method coupling with external circuit and measured for the prototype motor. The results of finite element analysis are compared to the experimental results and verify reliability.
In induction motor, The harmonics would be produced, and that cause the torque ripple and vibration of motor. So, it is necessary to analyze exactly the torque ripple components and the vibration of motor by harmonics. In this paper, By using the sinusoidal waveform, 6 step waveform, PWM(Pulse Width Modulation) waveform, analyzed induction motor characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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