본 논문은 PWM 인버터로 구동되는 유도전동기에서 시변의 파라미터 변동에 강인한 속도제어 및 모타토크의 제어기법을 제안하였다. 제어계는 적응알고리즘을 이용한 슬립주파수형 벡터제어에 기초를 두고 있으며, 제어기내에서 슬립주파수연산, 모타토크연산 및 비간섭제어에 사용되는 파라미터가 운선조건에 따라 변함으로써 발생되는 제어기 성능저하를 파라미터 적응동정에 의하여 개선함으로써 제어의 정밀도를 향상시키고자 하였다.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제2권2호
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pp.159-164
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2013
Difficulty of torque measurements in high-speed permanent magnet (HSPM) motors has necessitated the development of improved torque calculations. Hence, this paper presents an analytical torque calculation of a high speed permanent magnet (HSPM) motor based on the power factor angle. On the basis of analytical magnetic field solutions, the equations for circuit parameters such as back-emf and synchronous inductance are derived analytically. All analytical results are validated extensively by non-linear finite element (FE) calculations and measurements. The internal angle (${\delta}$) between the back-emf and the phase current is calculated according to the rotor speed by using analytical circuit parameters and the measured power factor because this angle is not measured but estimated in case of sensorless drive of the HSPM motor, significantly affecting torque calculation. Finally, the validity of the torque analysis method proposed in this paper is confirmed, by showing that the torque calculated on the basis of the internal angle is in better agreement with the measurements.
In this study, we describe the design method of a Brush-less DC (BLDC) motor with delta winding connection. After designing delta winding connection model with the $60^{\circ}$ flat-top region of the Back Electro-Motive Force (BEMF), an ideal current source analysis and a voltage source analysis, with a 6-step control, were conducted primarily employing Finite Element Method. In addition, as a current controller, we considered the Current Regulator with PI controller using Simulink for the comparison of torque characteristics. When the input current is controlled, the switching regions and reference signals are determined by means of the phase BEMF zero-crossing point. In reality, the input current variation depends on the inductance as well as input voltage, and it causes a torque ripple after all. Therefore, each control method considered in this research showed different torque ripple results. Based on the comparison, the causes of the torque ripple have been verified in detail.
This paper analyzes fault tolerance under a stator turn fault, according to the winding configuration. Improvement of torque characteristics and fault tolerance can be achieved by winding configuration without additional methods. And, torque characteristics and fault tolerance according to the winding configuration can be usually analyzed by analytical method. But, when the stator turn fault generates, compare to the steady-state, analysis of torque characteristics and fault tolerance using the analytical method is not accurate because it does not reflect influence in mutual inductance and magnetic non-linearity. Therefore, analysis of torque characteristics and fault tolerance has to be performed by using the numerical method under fault condition. This paper develops fault characteristics according to the winding configuration using the FEM-base model considered magnetic non-linearity. And, this paper suggests fault tolerance improvement according to the winding configuration, by the comparison of 8/12 and 10/12 models, under fault condition.
The EWB(electronic wedge brake) is one in which the braking force is developed in a wedge and caliper system and applied to a disk and wedge mechanism. The advantage of the wedge structure is that it produces self-reinforcing effect and hence, utilizes minimal motor power, resulting in reduced gear and current. The extent of use of clamping force sensors and protection from failure of the EWB system directly depends on the level of vehicle mass production. This study investigated the mathematical equations, simulation modeling, and failsafe control algorithm for the clamping force sensor of the EWB and validated the simulations. As this EWB system modeling can be applied to motor inductance, resistance, screw inertia, stiffness, and wedge mass and angle, this study could improve the accuracy of simulation of the EWB. The simulation results demonstrated the braking force, motor speed, and current of the EWB system when the driver desired to the step and pulse the brake force inputs. Moreover, this paper demonstrated that the proposed failsafe control algorithm accurately detects faults in the clamping force sensor, if any.
Sensorless brushless DC (BLDC) motor drive systems are often subjected to inaccurate commutation signals and can produce high current peaks and conduction consumption. To achieve accurate commutation, a fast commutation shift regulation method for sensorless BLDC motor drive systems considering the influence of the inductance freewheeling process is presented to compensate inaccurate commutation signals. The regulation method is effective in both steady speed and variable speed operations. In the proposed method, the commutation error is gained from the line-voltage difference integral in a 60 electrical-degree conduction period and the outgoing phase current before commutation. In addition, the detection precision of the commutation error is improved due to the consideration of the freewheeling period. The commutation error is directly obtained, which avoids successive optimization and accelerates the convergence rate of the proposed method. Moreover, the commutation error features a positive or negative sign, which can be utilized as an indicator of advanced or delayed commutation. Finally, experiments are conducted to validate the effectiveness and feasibility of the proposed method. The results obtained show that the proposed method can accurately regulate commutation signals.
Korea Electrotechnology Research Institute(KERI) has successfully developed a 100hp-1800rpm-class high temperature superconducting(HTS) motor with high efficiency under partnership with Doosan Heavy Industries & Construction Co. Ltd. This motor has a HTS field winding and an air-cooled stator. The advantages of HTS motor can be represented by a reduction of 50% in both losses and size compared to conventional motors of the same rating. The cooling system is based on the heat transfer mechanism of the thermosyphon by using GM cryocooler as cooling source. The cold head is in contact with the condenser of a Ne-filled thermosyphon. Independently, the rotor assembly was tested at the stationary state and combined with stator. The HTS field winding could be cooled into below 30K. Test of open-circuit characteristics(OCC) and short-circuit characteristics(SCC) and load test with resistive load bank were conducted in generator mode. Also, load tests in motor mode driven by inverter were finished at KERI. Maximum operating current of field winding at 30K was 120A. From OCC and SCC test results synchronous inductance and synchronous reactance were 2.4mH, 0.49pu, respectively. Efficiency of this HTS machine was 93.3% in full load(100hp) test. This paper will present design, construction. and experimental test results of the 100hp HTS machine.
This paper describes current controlled PWM technique of IPM synchronous motors for a wide variety of speed control applications. The IPM synchronous motors have a saliency, in which the q-axis inductance is larger than the d-axis inductance. As a consequence, there exists a reluctance torque component Thus when this component is added to the torque component produced by the stator currents and the air-gap flux, IPM motor drives are readily applicable where full torque Is required up to full or base speed. They are however limited in their ability to operate in the power limited regime where the available torque is reduced as the speed is increased above its base value. This paper reviews the operation of the IPMSM drives when they are constrained to be within the permissible envelope of maximum inverter voltage and current to produce the rated power and to provide this with the highest attainable rotor speed. The wide variety of speed control strategy is analyzed and the performance is investigated by the computer simulation using actual parameters of a drive system. Simulation results are given and discussed.
Kim, Jun-Ho;Lee, Eun-Woong;Cho, Hyun-Kil;Lee, Jong-Han;Lee, Chung-Won
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제4B권2호
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pp.47-53
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2004
The salient pole rotor type single phase SRM (switched reluctance motor) uses radial and axial direction magnetic flux simultaneously. Therefore, the output power per unit volume is very high and the shaft length is shorter than other types of SRMs with the same output. Furthermore, it can be manufactured with low cost owing to its simple structure and driving circuit. The prototype was designed using the theory of the traditional rotating machine and 3D FEM analysis. On this paper, the experiment apparatus, which includes the fabricated prototype in previous researches, was fabricated to measure the current and voltage of the prototype. Then the flux linkage, inductance and magnetic co-energy were calculated using the experimental results. Finally, the measured magnetic co-energy was compared with the simulated magnetic co-energy.
The FEM(Finite Element Method) can be used to analysis SRM(Switched Reluctance Motor) as it can account for the salient pole geometry of the stator and rotor and the nonlinear properties of the magnetic materials. However, FEM requirers a lot of computer memory and computing time because, the kind of SRM drivers is verity and the switching strategies are various for one SRM driver. In this paper we proposed the method of analysis of a SRM which results are similar to FEM and has very short computing time. The Inductance and torque for each phase current at each rotor position are calculated by using two-dimensional nonlinear FEM analysis. Using the look-up table of inductance and torque and the voltage equations of SRM we obtained the phase current and torque. To verify proposed algorithm, 3 phase 6/4 SRM is analysed and found a good agreement with FEM results. And computing time is about 1/1600 of the FEM analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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