The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.51
no.1
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pp.18-27
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2002
This paper presents an implementation of digital high-performance speed sensorless control system of an induction motor drives with Direct Torque Control(DTC). The system consists of closed loop stator flux and torque observer, speed and torque estimators, two hysteresis controllers, an optimal switching look-up table, IGBT voltage source inverter, and TMS320C31 DSP controller board. The stator flux observer is based on the combined current and voltage model with stator flux feedback adaptive control for wide speed range. The speed estimator is using the model reference adaptive system(MRAS) with rotor flux linkages for speed turning signal estimation. In order to prove the suggested speed sensorless control algorithm, and to obtain a high-dynamic robust adaptive performance, we have some simulations and actual experiments at low(20rpm) and high(1000rpm) speed areas. The developed speed sensorless system are shown a good speed control response characteristic, and high performance features using 2.2[kW] general purposed induction motor.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.7
no.1
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pp.81-90
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2002
This paper presents an Implementation of digital high-performance position sensorless control system of Reluctance Synchronous Motor(RSM) drives with Direct Torque Control(DTC). The system consists of stator flux observer, speed and torque estimator, two digital hysteresis controllers, an optimal switching look-up table, Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT) voltage source inverter, and TMS320C31 DSP board. The stator flux observer Is based on the combined voltage and current model with stator flux feedback adaptive control of which inputs are current and voltage sensed on motor terminal for wide speed range. In order to prove the suggested sensorless control algorithm for industrial field application, we have some simulation and actual experiment at low and high speed range. The developed high-performance speed control by fully digital system are shown a good response characteristic of control results and high performance features using 1.0[kW] RSM having 2.57 reluctance ratio of $L_d/L_q$.
Elimination of rotor position sensors mechanically coupled with the rotor shaft is attractive to variable speed drives primarily due to increased system reliability and cost reduction. In this regard, search for a simple and robust position sensorless control has been intensified in past few years specifically for low-cost, high-volume applications such as home appliances. This paper describes a new parameter insensitive position sensorless control for switched reluctance motor (SRM) drives satisfying such a need in this market segment. Two consecutive switch-on times of the controllable switch in hysteresis current control are compared to estimate the rotor position and speed. The proposed sensorless control algorithm is very simple to implement since it does not depend on extensive computation or any additional hardware. In addition, the proposed method is robust in that its dynamic performance is least affected by system parameter variations. The proposed approach is demonstrated on a single-controllable-switch-converter-driven SRM with two-phases that lends itself to a system with low cost and compact packaging which comes close to the intended applications. Analysis and simulation results followed by experimental verification are presented to demonstrate the feasibility of the proposed sensorless control method.
This research article presents a novel approach based on an instantaneous active and reactive power component (p-q) theory for generating reference currents for shunt active filter (SHAF). Three-phase reference current waveforms generated by proposed scheme are tracked by the three-phase voltage source converter in a hysteresis band control scheme. The performance of the SHAF using the p-q control strategy has been evaluated under various source conditions. The performance of the proposed control strategy has been evaluated in terms of harmonic mitigation and DC link voltage regulation. In order to maintain DC link voltage constant and to generate the compensating reference currents, we have developed Fuzzy logic controller with different (Trapezoidal, Triangular and Gaussian) fuzzy M.F.s. The proposed SHAF with different fuzzy M.F.s is able to eliminate the uncertainty in the system and SHAF gains outstanding compensation abilities. The detailed simulation results using MATLAB/SIMULINK software are presented to support the feasibility of proposed control strategy. To validate the proposed approach, the system is also implemented on a real time digital simulator and adequate results are reported for its verifications.
An electro hydraulic poppet valve (EHPV) and a variable orifice poppet are assembled in a single block, which is referred to as a RHINO but is also generally called a pilot-operated flow control valve. In this study, we analyzed the structure and the operating principle for a RHINO applied in a 21-ton electric excavator system. The RHINO was experimentally tested to measure the dynamic responses and the pressure energy loss. In this test, we investigated the variation in the conductance coefficient according to the increase in the supply pressure under a constant current and a variation in the flow rate according to the increase in the current. Then, the geometrical shapes and the spring stiffness of the RHINO were considered to develop an analysis model. The characteristics (current-force and hysteresis) for the solenoid based on the experimental data were reflected in the analysis model that was developed, and the reliability of the analysis model was also verified by comparing the experimental and analytical results. The developed model is thus considered to be reliable for use in a wide range of applications, including optimum design, sensitivity analysis, parameter tuning, etc.
Advantages of switched reluctance motor(SRM) drives make it an attractive candidate for replacing adjustable speed ac and dc drives in both industrial and consumer applications. Furthermore, a simple, low cost and robust SRM drive can be efficiently operated in the hostile environment of an automobile. Generally, the speed control of SRM has a large step change or large torque reference, the output of its PI controller is often saturated. When this happens, the integral state is not consistent with the SRM input, while may give rise to the windup phenomenon. This paper proposes anti-windup control method for SRM speed control system by hysteresis current controlled asymmetry bridge converter. The experimental results show that the speed response has much improved performance, such as a small overshoot and fast settling time at the acceleration and particulary deceleration period with braking mode.
Kim, Nam-Hun;Kim, Min-Ho;Kim, Min-Huei;Kim, Dong-Hee;Hwang, Don-Ha
Proceedings of the KIEE Conference
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2001.07b
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pp.986-988
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2001
This paper presents a digitally speed sensorless control system for induction motor with direct torque control (DTC). Some drawbacks of the classical DTC are the relatively large torque ripple in a low speed range and notable current pulsation during steady state. They are reflected speed response and increased acoustical noise. In this paper, the DTC quick response are preserved at transient state, while better qualify steady state performance is produced by space vector modulation (SVM). The system are closed loop stator flux and torque observer for wide speed range that inputs are currents and voltages sensing of motor terminal, model reference adaptive control (MRAC) with rotor flux linkages for the speed fuming signal at low speed range, two hysteresis controllers and optimal switching look-up table. Simulation results of the suggest system for the 2.2 [kW] general purposed induction motor are presented and discussed.
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.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.6
no.2
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pp.191-201
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2001
Recently, the demand of motor for industrial, household machinery is increasing. As Switching devices and control technology are progressing, so the use of BLDC Motor is increasing. But 3-Phase BLDC Motor generally used has pulsating torque and speed variation in commutation, so the range of its application is limited to high speed operation. Especially, to solve these problems, it is necessary to increase phase of Motor, so study of Poly-Phase BLDC Motor is progressing. However, when hysteresis current controller is used, switching frequency is highly increasing. In this paper, 7-Phase BLDC Motor drive system is designed. Also MSTC(Minimum Switching Time Controller) is proposed and with simulation and experiment, there validities are verified.
Friction pendulums typically suffer from poor uplift-restraining. To improve the uplift-restraining and enhance the energy dissipation capacity, this article proposed a composite isolation device based on electromagnetic forces. The device was constructed based on a remote control system to achieve semi-active control of the composite isolation device. This article introduces the theory and design of an electromagnetic chuck-friction pendulum system (ECFPS) and derives the theoretical equation for the ECFPS based on Maxwell's electromagnetic attraction equation to construct the proposed model. By conducting 1:3 scale tests on the electromagnetic device, the gaps between the practical, theoretical, and simulation results were analyzed, and the accuracy and effectiveness of the theoretical equation for the ECFPS were investigated. The hysteresis and uplift-restraining performance of ECFPS were analyzed by adjusting the displacement amplitude, vertical load, and input current of the simulation model. The data obtained from the scale test were consistent with the theoretical and simulated data. Notably, the hysteresis area of the ECFPS was 35.11% larger than that of a conventional friction pendulum. Lastly, a six-story planar frame structure was established through SAP2000 for a time history analysis. The isolation performances of ECFPS and FPS were compared. The results revealed that, under horizontal seismic action, the horizontal seismic response of the bottom layer of the ECFPS isolation structure is greater than that of the FPS, the horizontal vibration response of the top layer of the ECFPS isolation structure is smaller than that of the FPS, and the axial force at the bottom of the columns of the ECFPS isolation structure is smaller than that of the FPS isolation structure. Therefore, the reliable uplift-restraining performance is facilitated by the electromagnetic force generated by the device.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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