Kim, Min-Seok;Park, Ji-Seong;Kim, Dae-Kwang;Kim, Jung-Chul;Jung, Sang-Yong
Journal of the Korean Society for Railway
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v.11
no.4
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pp.398-403
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2008
The propulsion for locomotive application has changed from the DC motor system to the induction motor system. Although the induction motor system has almost reached the stage of maturity, this system also needs to be changed to the PM motor system for the direct drive without using reduction gear. Thus, the IPMSM (Interior buried Permanent Magnet Synchronous Motor) has been adopted to meet the locomotive driving specification. Where the wheel is directly dirven by the traction motor. In this paper, the investigation on IPMSM satisfying driving specifications for the direct drive has been performed using the advanced FEM.
Jang, Ik-Sang;Lee, Hyung-Woo;Kim, Won-Ho;Cho, Su-Yeon;Kim, Mi-Jung;Lee, Ki-Doek;Lee, Ju
Journal of Magnetics
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v.16
no.1
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pp.74-76
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2011
Interior permanent-magnet synchronous motors (IPMSMs) produce both magnetic and reluctance torques. The reluctance torque is due to the difference between the d- and q-axis inductances based on the geometric rotor structure. The steady-state performance analysis and precise control of the IPMSMs greatly depend on the accurate determination of the parameters. The three essential parameters of the IPMSMs are the armature flux linkage of the permanent magnet, the d-axis inductance, and the q-axis inductance. In the basic design step of an IPMSM, the inductance parameters are very important for determining the motor characteristics, such as the input voltage, torque, and efficiency. Thus, it is very important to accurately estimate the values of the motor inductances. The inductance parameters of IPMSMs have nonlinear characteristics along the magnet size because the iron core is saturated by the magnet and armature reaction fluxes. In this study, the inductance parameters were calculated using both the magnetic-equivalent-circuit method and the finite-element method (FEM). Then the calculated parameters were compensated by the saturation coefficient function, which was also calculated via the magnetic-equivalent-circuit method and FEM.
In case of a difference exist between the experimental value and estimated value of back-emf, there can be a difference of turn number or residual flux density of permanent maget of the motor. In order to presume the turn number, the average length for each coil is used to calculate the resistance. However in producing the motor, doc to the tension of coil, the outer diameter of coil becomes smaller, and then the resistance estimated by average length for each coil is not correct. Therefore in this paper, through the comparison of experiment value and estimated value of inductance, a method of presuming the turn number and PM's residual flux density of an IPM motor is presented. The inductance of IPM motor changes with the rotor position, therefore the rotor part is taken out and then the inductance in open circuit condition is measured. In the analytical calculation, 3D FEM(Finite Element Method) is used, which can consider the leakage flux of end turns in frinzing effect.
This paper presents a Maximum Torque per Ampere (MTPA) control algorithm for an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drive considering the permanent magnet (PM) flux linkage variations due to PM temperature variation. PM flux linkage are estimated in real time via a Gopinath style stator flux linkage observer and a torque error correction factor is calculated from the estimated PM flux linkage. A 2-dimensional (2D) MTPA look-up table (LUT) is developed to achieve the MTPA trajectory reflecting PM flux linkage variation for compensating torque error occurred by parameter variation. The proposed IPMSM control algorithm is verified through simulations.
The performance of direct torque controlled (DTC) interior permanent magnet (IPM) machines is poor at low speeds due to a few reasons, namely limited accuracy of stator voltage acquisition and the presence of offset and drift components in the acquired signals. Due to factors such as forward voltage drop across switching devices in the three phase inverter and dead-time of the devices, the voltage across the machine terminals differ from the reference voltage vector used to estimate stator flux and electromagnetic torque. This can lead to instability of the IPM drive during low speed operation. Compensation schemes for forward voltage drops and dead-time are proposed and implemented in real-time control, resulting in improved performance of the space vector modulated DTC IPM drive, especially at low speeds. No additional hardware is required for these compensators.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.24
no.6
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pp.123-130
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2010
In general, a design method based on the equivalent magnetic circuit has been used for basic design of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM). However, the equivalent magnetic circuit method has difficulty in considering the arrangement of PM. IPMSM has high degree of freedom for PM rotor design. In this paper, we proposed the multiobjective optimal design method considering the arrangement of PM for the double-layer PM rotor structure that minimizes the torque ripple as well as maximizes the torque of IPMSM. The design variables of double-layer PM rotor structure are obtained from the Response Surface Method. Torque and torque ripple were calculated by Finite Element Method.
Interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM) has higher power density than other PM(permanent Magnet) machines due to reluctance torque in addition to magnetic torque, and the ratio of magnetic and reluctance torque has influences on motor characteristics such as input current, efficiency, power factor, etc. Therefore, this paper presents the output characteristics of IPMSM according to the ratio magnetic and reluctance torque of IPMSM and discuss the design strategy of IPMSM.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.3
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pp.531-537
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2011
This paper proposes a finite element method (FEM)-based model of an interior permanent magnet (IPM) type BLDC motor having stator inter-turn faults. For more realistic simulation studies, the magnetic non-linearity is also considered in proposed model. And the simulation data are verified through experiment. By integrating the developed model with a current-controlled voltage source inverter (CCVSI) model, the characteristics of an inter-turn fault operated by six-switched inverter are investigated considering the speed control. And the circulating current, which is induced by magnetic linkage flux originated from PM, was analyzed from the view point of distortion of air-gap magnetic flux distribution caused deterioration of their torque.
This paper introduces major potential faults of IPMSM and their simulation realization methods. The faults of IPMSM, generally, contain single-phase open circuit, single-phase or 3-phase short circuit, and uncontrolled generation. When different fault occurs, the circuit of total system including motor and inverter also will be changed. Therefore, it is necessary to analyze and establish independent model for each kind of fault. In this paper, first, the drive circuit is analyzed as different fault type. Then, the corresponding simulation results solved in Simulink@MATLAB are given. The absence of experiment results leads that the veracity of simulation results can not be verified, but the tendency will be explained by theory analysis.
Kim, Kwang-Duck;Lee, Dong-Su;Jung, Sang-Yong;Kim, Jong-Wook;Lee, Cheol-Gyun
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.61
no.2
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pp.216-222
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2012
Newly proposed RG-MADS (Randomly Guided Mesh Adaptive Direct Search) has been applied to the optimal design of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM) which has the distinctive features of magnetic saturation. RG-MADS, advanced from classical MADS algorithm, has the superiority in computational time and reliable convergence accuracy to the optimal solution, thus it is appropriate to the optimal design of IPMSM coupled with time-consuming Finite Element Analysis (FEA), necessary to the nonlinear magnetic application for better accuracy. Effectiveness of RG-MADS has been verified through the well-known benchmark-functions beforehand. In addition, the proposed RG-MADS has been applied to the optimal design of IPMSM aiming at maximizing the Maximum Torque Per Ampere (MTPA), which is regarded as representative design goal of IPMSM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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