Multiphase machines are characterized by high power density, enhanced fault-tolerant capacity, and low torque pulsation. For a voltage source inverter supplied multiphase machine, the probability of load imbalances becomes greater and unwanted low-order stator voltage harmonics occur. This paper deals with the PWM control of multiphase inverters under unbalanced load conditions and it proposes a novel near-five-vector SVPWM algorithm based on the five-phase six-leg inverter. The proposed algorithm can output symmetrical phase voltages under unbalanced load conditions, which is not possible for the conventional SVPWM algorithms based on the five-phase five-leg inverters. The cause of extra harmonics in the phase voltages is analyzed, and an xy coordinate system orthogonal to the ${\alpha}{\beta}z$ coordinate system is introduced to eliminate low-order harmonics in the output phase voltages. Moreover, the digital implementation of the near-five-vector SVPWM algorithm is discussed, and the optimal approach with reduced complexity and low execution time is elaborated. A comparison of the proposed algorithm and other existing PWM algorithms is provided, and the pros and cons of the proposed algorithm are concluded. Simulation and experimental results are also given. It is shown that the proposed algorithm works well under unbalanced load conditions. However, its maximum modulation index is reduced by 5.15% in the linear modulation region, and its algorithm complexity and memory requirement increase. The basic principle in this paper can be easily extended to other inverters with different phase numbers.
This paper deals with fault-tolerant control of five-phase induction motor (IM) drives under single-phase open. By exploiting a decoupled model for five-phase IM under fault, the indirect field-oriented control ensures that electromagnetic torque oscillations are reduced by particular magnitude ratio currents. The control techniques are developed by the third harmonic current injection, in order to improve electromagnetic torque density. Furthermore, Proportional Resonant (PR) regulator is adopted to realize excellent current tracking performance in the phase frame, compared with Proportional Integral (PI) and hysteresis regulators. The analysis and experimental results confirm the validity of fault-tolerant control under single-phase open.
일반적으로 4지 또는 3지의 교차로가 설계·운영되고 있으나 적지 않게 5지 또는 그 이상 의 원형 신호교차로가 실질적으로 이용되고 있다. 접근로 수에 따른 교차로 형태별 분류에 의하면 5지 이상의 교차로에서의 상충지 점의 수는 4지 교차로의 그것보다 월등히 높아 설계지침에서도 4지 이하의 교차로를 설계할 것을 권하고 있으며 마찬가지로 5지 원형 신호교차로에서도 그 상충지점 수가 많다. 이러한 이유로 5지 신호 교차로의 신호 설계는 교통소통이 아닌 교통안전측면에서 신호현시 순서 및 길이가 결정되어야 할 필요가 있으며 또 그러한 현시순서는 교차로 내 원활한 교통의 흐름을 심각한 수준으로 방해하지 않을 필요가 있다. 본 연구에서는 5지 신호교차로의 안전을 고려한 현시순서설계 방안을 제시한다. 울산광역시에서 운영중인 공업탑 5지 신호교차로를 대상으로 현장자료를 수집하였으며, 신호시간 설계모형은 TRANSYT-7F를 적용했다. TRANSYT-7F에서의 최적 신호현시의 길이를 토대로 기본적으로 "한 현시에 2개 교통류의 이동" 원칙에 따라 재배열하였다. 제안된 방법으로 보정된 신호현시 순서 및 길이를 사용하여 모의실험한 결과 TRANSYT-7F에서 제시한 최적 신호현시 순서 및 길이를 적용한 것에 비하여 평균 6.2%지체도 증가가 있었으나 교차로 내 상충수를 61.5% 줄이는 결과를 도출하였다.
This paper proposes a fault diagnosis method for an open-fault in inverter driving five-phase induction motor. The five-phase induction motor has a high output torque and small torque ripple in comparison to three-phase. The best advantage of the five-phase induction motor is fault diagnosis and tolerant control using redundancy of phases. This paper uses an inverter as a power converter for driving a five-phase induction motor. If a switch of inverter occurs to the open-fault, this problem is the influence on the output current and output torque. To solve this problem, there is need of an accurate diagnosis and fault switch distinction. Therefore, this paper propose a fault detection method of the open-fault switches for the fault diagnosis. First, analyzing the pattern for the open-circuit fault of one phase. next, analyzing the pattern for the open-circuit fault of each inverter switches. Through the pattern analysis, It defines the scope of each of the failure switch. Thereafter, By using an algorithm that proposes to perform a fault diagnosis method. The proposed algorithm is verified from the experiment with the 1.5 kW five-phase induction motor.
Multi-phase machines can be used in variable speed drives. Their applications include electric ship propulsion, 'more-electric aircraft' and traction applications, electric vehicles, and hybrid electric vehicles. Multi-phase machines enable independent control of a few numbers of machines that are connected in series in a particular manner with their supply being fed from a single voltage source inverter(VSI). The idea was first implemented for a five-phase series-connected two-motor drive system, but is now applicable to any number of phases more than or equal to five-phase. The number of series-connected machines is a function of the phase number of VSI. Theoretical and simulation studies have already been reported for number of multi-phase multi-motor drive configurations of series-connection type. Variable speed induction motor drives without mechanical speed sensors at the motor shaft have the attractions of low cost and high reliability. To replace the sensor, information concerning the rotor speed is extracted from measured stator currents and voltages at motor terminals. Open-loop estimators or closed-loop observers are used for this purpose. They differ with respect to accuracy, robustness, and sensitivity against model parameter variations. This paper analyses operation of an MRAS estimator based sensorless control of a vector controlled series-connected two-motor five-phase drive system with current control in the stationary reference frame. Results, obtained with fixed-voltage, fixed-frequency supply, and hysteresis current control are presented for various operating conditions on the basis of simulation results. The purpose of this paper is to report the first ever simulation results on a sensorless control of a five-phase two-motor series-connected drive system. The operating principle is given followed by a description of the sensorless technique.
Objectives: This study is to analyze Acupuncture Methods(鍼法) using Five Transport Points(五輸穴) and to consider the direction of development. Methods: This study focuses on Acupuncture Methods(鍼法) using Five Transport Points(五輸穴) that Five Phase Theory(五行學說) has been applied as a compound and it is designated Five Phase-Five Transport Points-Acupuncture Method(FPT Acupuncture Method, 五行五輸穴鍼法). Principles, Acupuncture Points(經穴), standards of diagnosis and treatment subjects of FPT Acupuncture Methods used in practices of Korean Medicine (韓醫學) were analyzed through updated literature. Next, the theoretical issues of FPT Acupuncture Methods regarding the composition of selecting exclusively on Five Transport Points(五輸穴) and targeted treatment subjects were investigated. Based upon the investigation, the future direction of development was studied. Results & Conclusions: Firstly, pattern identification and treatment of FPT Acupuncture Methods targeted mostly on Viscera and Bowels(臟腑). However, some showed the tendency to Five Phases Reductionism(五行 還元主義) which attempts to apply Five Phase Theory(五行學說) to symptoms that were not related to Viscera and Bowels(臟腑). Secondly, Five Transport Points(五輸穴) are theoretically related to 'Viscera and Bowels in Concept of Visceral Manifestation(臟象臟腑)'. Thirdly, when the cause of the symptoms exceeds the main therapeutic range of FPT Acupuncture Methods, it is effective to add Acupuncture Points(經穴) excluding Five Transport Points(五輸穴). And also, it is efficient to use Acupuncture Methods(鍼法) that is not based on principles of Five Phase Theory(五行學說). For the accomplishment, further researches on the approaches to apply basic Korean Medical principles such as Three Yin and Three Yang(三陰三陽) into Acupuncture Methods(鍼法) and Acupuncture Points(經穴) are necessary.
In order to enhance torque density of five-phase permanent magnetic synchronous motor with third harmonic injection for electric vehicles (EVs) applications, optimum seeking method for injection ratio of third harmonic was proposed adopting theoretical derivation and finite element analysis method, under the constraint of same amplitude for current and air-gap flux. By five-dimension space vector decomposition, the mathematic model in two orthogonal space plane, $d_1-q_1$ and $d_3-q_3$, was deduced. And the corresponding dual-plane vector control method was accomplished to independently control fundamental and third harmonic currents in each vector plane. A five-phase PMSM prototype with quasi-trapezoidal flux pattern and its fivephase voltage source inverter were designed. Also, the dual-plane vector control was digitized in a single XC3S1200E FPGA. Simulation and experimental results prove that using the proposed optimum seeking method, the torque density of five-phase PMSM is enhanced by 20%, without any increase of power converter capacity, machine size and iron core saturation.
Sayed, Mahmoud A.;Ahmed, Mahrous;Elsheikh, Maha G.;Orabi, Mohamed
Journal of Power Electronics
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제16권2호
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pp.498-511
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2016
This paper presents a single-phase five-level inverter controlled by two novel pulse width modulation (PWM) switching techniques. The proposed PWM techniques are designed based on minimum switching power loss and minimum total harmonic distortion (THD). In a single-phase five-level inverter employing six switches, the first proposed PWM technique requires four switches to operate at switching frequency and two other switches to operate at line frequency. The second proposed PWM technique requires only two switches to operate at switching frequency and the rest of the switches to operate at line frequency. Compared with conventional PWM techniques for single-phase five-level inverters, the proposed PWM techniques offer high efficiency and low harmonic components in the output voltage. The validity of the proposed PWM switching techniques in controlling single-phase five-level inverters to regulate load voltage is verified experimentally using a 100 V, 500 W laboratory prototype controlled by dspace 1103.
A single-phase step-up five-level inverter topology with a new phase-shifted pulse width modulation (PS-PWM) strategy is proposed in this paper. When compared with conventional single-phase five-level inverter topologies, the proposed topology can realize multilevel inversion with a double step-up ratio, a reduced number of switching devices and self-balanced capacitor voltages. When compared with the conventional PS-PWM strategy, the new PS-PWM strategy can be implemented with one carrier reduced, which makes it much easier to implement in a digital signal processor (DSP) system. Experimental results have been presented to verify the effectiveness of the proposed inverter and the PS-PWM strategy.
This paper presents an improved switching selection method for the direct torque control (DTC) of five-phase induction motors (IMs). The proposed method is conducted using optimal switching selection. A five-phase inverter has 32 voltage vectors which are divided into 30 nonzero voltage vectors and two zero voltage vectors. The magnitudes of the voltage vectors consist of large, medium, and small voltage vectors. In addition, these vectors are related to the torque response and torque ripple. When a large voltage vector is selected in a drive system, the torque response time decreases with an increased torque ripple. On the other hand, when a small voltage vector is selected, the torque response time and torque ripple increase. As a result, this paper proposes an optimal voltage vector selection method for improved DTC of a five-phase induction machine depending on the situation. Simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed control algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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