The output of the controller is said to exceed the input limits of the plant being controlled when a control system operates in a non-linear region. This process is called the windup phenomenon. The windup phenomenon is not preferable in the control system because it leads to performance degradation, such as overshoot and system instability. Many anti-windup strategies involve switching, where the integral component differently operates between the linear and the non-linear states. The range of state for the non-overshoot performance is better illustrated by the boundary integral error plane than the proportional-integral (PI) plane in windup inspection. This study proposes a PI controller with a separate closed-loop integral controller and reference value set with respect to the input command and external torque. The PI controller is compared with existing conventional proportional integral, conditional integration, tracking back calculation, and integral state prediction schemes by using ScicosLab simulations. The controller is also experimentally verified on a direct current motor under no-load and loading conditions. The proposed controller shows a promising potential with its ability to eliminate overshoot with short settling time using the decoupling mode in both conditions.
The use of internal-model-based linear controller, such as resonant controller, is a well-established technique for the current control of grid-connected systems. Attractive properties for resonant controllers include their two-sequence tracking ability, the simple control structure, and the reduced computational burden. However, in the case of continuous-designed resonant controller, the transient performance is inevitably degraded at a low switching frequency. Moreover, available design methods for resonant controller is not able to realize the direct design of transient performances, and the anticipated transient performance is mainly achieved through trial and error. To address these problems, the zero-order-hold (ZOH) characteristic and inherent time delay in digital control systems are considered comprehensively in the design, and a corresponding hold-equivalent discrete model of the grid-connected converter is then established. The relationship between the placement of closed-loop poles and the corresponding transient performance is comprehensively investigated to realize the direct mapping relationship between the control gain and the transient response time. For the benefit of automatic tuning and real-time adaption, analytical expressions for controller gains are derived in detail using the required transient response time and system parameters. Simulation and experimental results demonstrate the validity of the proposed method.
The plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) are specialized hybrid electric vehicles that have the potential to obtain enough energy for average daily commuting from batteries. The PHEV battery would be recharged from the power grid at home or at work and would thus allow for a reduction in the overall fuel consumption. This paper proposes an integrated power electronics interface for PHEVs, which consists of a novel Eight-Switch Inverter (ESI) and an interleaved DC/DC converter, in order to reduce the cost, the mass and the size of the power electronics unit (PEU) with high performance at any operating mode. In the proposed configuration, a novel Eight-Switch Inverter (ESI) is able to function as a bidirectional single-phase AC/DC battery charger/ vehicle to grid (V2G) and to transfer electrical energy between the DC-link (connected to the battery) and the electric traction system as DC/AC inverter. In addition, a bidirectional-interleaved DC/DC converter with dual-loop controller is proposed for interfacing the ESI to a low-voltage battery pack in order to minimize the ripple of the battery current and to improve the efficiency of the DC system with lower inductor size. To validate the performance of the proposed configuration, the indirect field-oriented control (IFOC) based on particle swarm optimization (PSO) is proposed to optimize the efficiency of the AC drive system in PHEVs. The maximum efficiency of the motor is obtained by the evaluation of optimal rotor flux at any operating point, where the PSO is applied to evaluate the optimal flux. Moreover, an improved AC/DC controller based Proportional-Resonant Control (PRC) is proposed in order to reduce the THD of the input current in charger/V2G modes. The proposed configuration is analyzed and its performance is validated using simulated results obtained in MATLAB/ SIMULINK. Furthermore, it is experimentally validated with results obtained from the prototypes that have been developed and built in the laboratory based on TMS320F2808 DSP.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.12
no.1
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pp.26-34
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1998
In this paper, we confirm that the instanteneous phase current of the bifilar-wound hybrid stepping motor is dependent of lead angle by the experimental results. The variation of phase current with lead angle gives informations about the rotor position at the moment when phase winding coil is excited. We show that the rotor position of the bifilar-wound hybrid stepping motor for the closed-loop drives can be detected by using the instantaneous phase current measurement. We propose an instantaneous phase current equation as the function of electrical lead angle by the modeling of the bifilar-wound hybrid stepping motor. We also analyze the relationship between instantaneous phase current and rotor position by the computer simulation results. By the experimental results, we also confirm that the information about the rotor position can be obtained from the instantaneous phase current values at the instance of $\pi/2$ electrical angle of excitation pulse. pulse.
Menacer, Arezki;Champenois, Gerard;Nait Said, Mohamed Said;Benakcha, Abdelhamid;Moreau, Sandrine;Hassaine, Said
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.4
no.2
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pp.219-228
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2009
The growing application and the numerous qualities of induction motors (1M) in industrial processes that require high security and reliability levels has led to the development of multiple methods for early fault detection. However, various faults can occur, such as stator short-circuits and rotor failures. Traditionally the diagnosis machine is done through a sinusoidal power supply, in the present paper we study experimentally the effects of the rotor failures, such as broken rotor bars in function of the ac supplying, the load and show the impact of the converter from diagnosis of the machine. The technique diagnosis used is based on the spectral analysis of stator currents or stator voltages respectively according to the types of induction motor ac supplying. So, four different ac supplying are considered: ${\odot}$ the IM is directly by the balanced three-phase network voltage source, ${\odot}$ the IM is fed by a sinusoidal current source given the controlled by hysteresis, ${\odot}$ the IM is fed (in open loop) by a scalar control imposing through ratio V/f=constant, ${\odot}$ the IM is controlled through a vector control using space vector pulse width modulation (SVPWM) technique inverter with an outer speed loop.
In this paper, a new sag and peak voltage detector is proposed for a single-phase inverter using delta square operation. The conventional sag detector is from a single-phase digital phase-locked loop (DPLL) that is based on d-q transformations using an all-pass filter (APF). The d-q transformation is typically used in the three-phase coordinate system. The APF generates a virtual q-axis voltage component with a 90° phase delay, but this virtual phase cannot reflect a sudden change in the grid voltage at the instant the voltage sag occurs. As a result, the peak value is drastically distorted, and it settles down slowly. A modified APF generates the virtual q-axis voltage component from the difference between the current and the previous values of the d-axis voltage component in the stationary reference frame. However, the modified APF cannot detect the voltage sag and peak value when the sag occurs around the zero crossing points such as 0° and 180°, because the difference voltage is not sufficient to detect the voltage sag. The proposed algorithm detects the sag voltage through all regions including the zero crossing voltage. Moreover, the exact voltage drop can be acquired by calculating the q-axis component that is proportional to the d-axis component. To verify the feasibility of the proposed system, the conventional and proposed methods are compared using simulations and experimental results.
Kim, Jong-Bum;Jeong, Ji-Young;Lee, Tae-Ho;Kim, Sungkyun;Euh, Dong-Jin;Joo, Hyung-Kook
Nuclear Engineering and Technology
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v.48
no.5
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pp.1083-1095
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2016
The design of Prototype Gen-IV Sodium-Cooled Fast Reactor (PGSFR) has been developed and the validation and verification (V&V) activities to demonstrate the system performance and safety are in progress. In this paper, the current status of test activities is described briefly and significant results are discussed. The large-scale sodium thermal-hydraulic test program, Sodium Test Loop for Safety Simulation and Assessment-1 (STELLA-1), produced satisfactory results, which were used for the computer codes V&V, and the performance test results of the model pump in sodiumshowed good agreement with those in water. The second phase of the STELLA program with the integral effect tests facility, STELLA-2, is in the detailed design stage of the design process. The sodium thermal-hydraulic experiment loop for finned-tube sodium-to-air heat exchanger performance test, the intermediate heat exchanger test facility, and the test facility for the reactor flow distribution are underway. Flow characteristics test in subchannels of a wire-wrapped rod bundle has been carried out for safety analysis in the core and the dynamic characteristic test of upper internal structure has been performed for the seismic analysis model for the PGSFR. The performance tests for control rod assemblies (CRAs) have been conducted for control rod drive mechanism driving parts and drop tests of the CRA under scram condition were performed. Finally, three types of inspection sensors under development for the safe operation of the PGSFR were explained with significant results.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.29
no.8A
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pp.918-927
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2004
WCDMA system is 3rd generation wireless mobile system specified by 3GPP. In WCDMA downlink, two power control schemes are operated. One is inner loop power control operated in every slot. Another is outer loop power control based on one frame time. Base station (BS) can estimate proper transmission power by these two power control schemes. However, because each MS's transmission power makes a severe effect on BS's performance, BS cannot give excessive transmission power to the specific user. 3GPP defined Power Control Dynamic Range (PCDR) to guarantee proper BS's performance. In this paper, we propose Adaptive PCDR algorithm. By APCDR algorithm, Radio Network Controller (RNC) can estimate each MS's current state using received signal to interference ratio (SIR). APCDR algorithm changes MS's maximum code channel power based on frame. By proposed scheme, each MS can reduce wireless channel effect and endure outages in cell edge. Therefore, each MS can obtain better QoS. Simulation result indicate that APCDR algorithm show more attractive output than fixed PCDR algorithm.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.17
no.4
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pp.291-297
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2012
Recently, Switching devices become cheaper, depending on the multi-level inverters are considered as the power-conversion systems for high-power and power-quality demanding applications. The multi-level inverters can reduce the THD(Total Harmonic Distortion) as the output which is similar sinusoidal waveform by synthesizing several capacitor DC voltages. However it has some disadvantages such as increased number of components, complex PWM control method. Therefore, this paper is proposed the new multi-level inverter topology using an new H-bridge output stage with a bidirectional auxiliary switch. The proposed topology is the 4-level 3-phase PWM inverter with less switching part than conventional multi-level inverters and reactive power control possible. In order to understand the new multi-level inverter, topology analysis and switching patterns and modes according to the current loop are described in this paper. The proposed multi-level inverter topology is validated through PSIM simulation and the experimental results are provided from a prototype.
High voltage direct current(HVDC) transmission system uses the phase controlled rectifier triggered by means of IPC(individual phase control) or EPC(equidistant pulse control). Most HVDC system has adopted EPC method that can solve the harmonic instability problem of IPC method in weak power system. But EPC has inherent indirect synchronizing problem requiring the closed loop control. This paper presents the new gate pulse generating method for 12-pulse HVDC converter, which combines IPC with EPC. Simulation and test results are presented. The basic concept is that it generates the gating pulse for 12-pulse converter by synthesizing the internal phase reference using the frequency and phase information of a sin91e phase voltage. To ensure the reliability of the external phase input, Potential transformer that detects the phase voltage has redundancy. Using fault detecting algorithm the healthy input is always guaranteed. And the frequency compensation function was reinforced.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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