Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제1권4호
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pp.440-447
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2012
This paper provides essential information on research completed with the aim to develop a 'dc motor test and analysis platform' which can be used to provide dc motor characteristics, calculate losses and efficiency, and also work as a dc motor speed controller. A user can test a given dc motor for these analyses by practicing different conventional methods, but, the concept discussed in this paper, reveals how intelligent integration of all these analyses can be done with a single user friendly automated setup. Integration has been accomplished by a technique that can accommodate all types of dc motors with different ratings at various loading conditions. However, experimentally measured results of a 0.5HP separately excited dc motor using the discussed scheme are presented in the paper. Also, a comparison of the methodology of this system with conventional techniques has also been elaborated on to show the effectiveness of the system.
As a brush DC motor, the brushless DC motor is also operated by DC power supply but has no mechanical contacts occurred by a brush or a commutator. Though the performance of BLDC motor is almost similar with that of DC motor, the BLDC motor has the advantage of the high speed responsibility, the high controllability, and the high effectiveness. The control valve using the BLDC motor, which excludes the burnout effect provoked possibly by the vacuum condition during the flight, is employed for the upper stage of a launch vehicle. For the component level analysis, the dynamic response characteristics of BLDC and DC motors to the same design input sources have been studied in using AMEsim.
Although the structure of brushless dc motor is similar to that of a Permanent magnet synchronous motor, its torque-speed characteristcis are the same as those of a permanent magmet dc motor. The brushless dc motor drive systemcomposed of power converter including inverter, rotor positioning sensor and controller has been investigated for the purpose of position control when the motor is fed by a current controlled voltage source inverter. The equivalent transformation of a brushless dc motor into an separately exited dc motor has been possible with the vector control (field oriented control) technique. It is shown in this paper that the position control of a brushless dc mitor can be done fairly accurately only using q-axis current.
Generally, motor controller design is based on its motor dynamics. Therefore, it requires precise information of its motor dynamics. However, most of the low cost DC motors, which are widely used in industries and academia, are provided without such precise information. Even if it is given, the information is mostly imprecise. Following circumstances require one to calculate the motor dynamics information for oneself. This paper presents a simple method to readily apprehend the DC motor dynamics. First, how to establish the model of DC motor dynamics along with the model parameter identification is presented. Then, the parameter values are finetuned until the simulation response based on the dynamics model is close to the experimental response of the motor. Finally, the controller is designed with the established dynamics model. The validity of the designed controller is confirmed by the comparison of the experiment and simulation.
본 논문에서는 DC모터의 출력특성을 개선할 수 있는 새로운 구조의 DC모터 구동회로를 설계하였고 이 회로를 이용한 콘트롤러를 개발하였다. 설계된 구동 회로에 의하여 콘트롤러는 자체발진회로의 스위칭 신호를 갖는 트랜스포머를 이용하여 연속적으로 DC모터를 구동할 수 있다. 또한 최대속도시, 제어회로의 기준전압 값을 삼각파보다 높게 유지할 수 있고 모터 구동 FET를 항상 온 값을 가지도록 하여 최대출력을 얻을 수 있도록 한다. 제안된 구동회로를 활용하여 24V-500W급 DC모터속도 컨트롤러를 개발하였고 소형전동차를 제작하고 구동시험을 실시하였다. 구동테스트 및 특성 측정결과, 구동전류 12A로써 DC모터의 전진 및 후진 속도를 연속 가변 할 수 있음을 보였다. 그 밖에 과전류 감시기능, 모터과열 감시기능의 정상동작을 확인하였으며, 배터리 잔량이 20~100%까지 6단계로 표시할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 하나의 FPGA 내에 DC 모터 제어와 TFT LCD 인터페이스가 내장되어, 제어와 결과 데이터의 실시간 분석이 용이하고 컴팩트한 전(full)-FPGA 기반 모터 제어 시스템을 보인다. PID 속도 제어 모듈과 TFT LCD 상에 실험 결과를 실시간 보여주기 위한 모니터링 모듈을 하나의 FPGA내에 설계하고, 시뮬레이션과 실험을 통하여 유용성을 보인다. FPGA로는 xc3s400를 사용하였고, AD (Aaltium Designer)를 이용하여 전체 시스템을 설계하였다. DC 모터 4상한 운전을 위해 MOSFET를 이용한 PWM 모터 드라이버를 제작하였다.
As the capacity of DC motor is increased, we should recheck several encountered problems like volume increase. Particularly, when a large DC motor should be installed within the limited space, it is necessary to minimize the volume of motor for the effective utilization of the limited space. This paper describes the procedure and the method of finding optimum design of a large DC motor. The result of the optimization will decide the basic dimensions of a large DC motor. The flexible tolerance method and polyhedron searching method are used in this optimization. This result of simulation of the existing large DC motors is compared with the data of the existing large DC motors to confirm the validity of this optimum design.
본 논문은 직류전동기(DC motor)와 전기적인 특성은 유사하지만, 수명과 신뢰성이 향상된 BLDC 모터의 제어기법에 대해 언급하고 있다. BLDC모터는 회전자의 위치 정보를 사용하여 직류전동기의 기계적인 접촉에 의한 정류 장치를 제거함으로써 내구성과 속도 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 BLDC모터의 권선에 흐르는 전류가 직류전동기의 전기자에 흐르는 구형파 형태의 전류인 것에 착안하여 직류전동기에 대한 제어기를 설계하고, 설계된 제어기를 3상 BLDC모터에 적용하여 제어기의 유효성을 확인하였다. 이를 위해 3상 BLDC모터의 전기적인 파라미터 값을 가지는 단상 직류전동기의 모델링을 실시하였고, 도출된 시스템에 대해 근궤적법을 적용하여 전동기의 속도제어를 위한 PI 제어기를 설계하였다. DC 전동기의 속도제어 시뮬레이션을 시행하여 제어기의 성능을 확인하였고, 동일한 제어기를 MATLAB으로 구현한 3상 BLDC모터의 속도제어에 적용하였다. DC 전동기와 유사한 제어 결과를 3상 BLDC모터에서 얻을 수 있었고, 이를 통해 연구에서 제안한 제어기법의 유용성을 확인할 수 있었다.
The DC motor in a vehicle may cause noise and vibration because of high speed revolution, which can make a driver feel uncomfortable. There have been various studies attempting to solve these problems, focusing mostly on the causes of and ways to reduce noise and vibration. It is suggested that the noise in a DC motor may be primarily due to interaction between a brush and a commutator. Brush noise, the most common noise in a DC motor, results from a brush bounced from the surface of the commutator, fluctuation of the friction between the brush and the commutator, and the impact on the brush when passing over slots of the commutator. Based on the noise test, one of the most important design parameters was shown to be the roundness of the commutator. As the DC motor is used, the roundness of the commutator gets bigger with subsequent increase of the level of brush noise and vibration. There must be a threshold in order to prevent the brush noise from getting worse. Using the method of CAE is more efficient than the real test for purposes of looking for various design parameters to maintain the roundness of the commutator. In this study, the design process to reduce the brush noise is presented with the use of a computer model. The design parameters to reduce the brush noise and vibration are proposed by using FEM. The design parameters are used to reduce the noise and vibration of a DC motor and it is verified with the test results on a fan DC motor in a vehicle. This method may be applicable to various DC motor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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