Switched reluctance motors have the advantage a high torque/weight ratio, as the large reluctance torque is made by salient poles of both stator and rotor, and a high reliability. On the other hand, the switched reluctance motors have the disadvantage of a large ripple torque which is made by salient poles. So the application for the industrial fields have been limited to special cases. This paper describes the design of a 12/8 switched reluctance motor using a enemy layer method of the asymmetry rotor. The design is focussed to reduce the torque ripple and radial force in the demanded value. The three dimension finite element analysis method(3D-FEM) was used for decides a enemy layer angle of the asymmetry rotor. This paper presents modifications of the rotor pole shape which reduces the torque ripple.
현재 차량에 사용되는 전동기는 대부분 직류전동기로, 12V또는 24V 밧데리 전원으로 구동되는 엔진 냉각 팬, 오일 펌프 및 공조시스템 등에 적용되고 있다 그러나 직류전동기의 경우 효율, 수명, 내구성에 취약한 단점을 지니고 있다. 따라서, 자동차용 전동기로써 구조가 간단하고 내구성이 우수한 SRM(Switched Reluctance Motor)의 관심이 매우 높아지고 있다. SRM을 차량용으로 사용하기 위해서는 고성능 제어와 12V 전윈 구동에 모두 우수한 성능을 갖는 구동 컨버터의 선정이 매우 중요하다. 여러 종류의 구동 컨버터는 각각의 장단점을 갖고 있어, 차량에 적용시 여러 가지 제약 조건이 따른다. 일반적으로 많이 사용되고 있는 비대칭 컨버터는 제어성능이 우수하지만, 각 상당 스위치가 가장 많이 필요하고, 상당 2개의 스위치에 의한 전압강하가 발생하는 단점을 지니고 있어, 차량의 12V 전원에는 부적절하다 구조가 간단하고, 스위치 수가 적은 컨버터로 차량의 환경과 여러 요구조건을 충족시킬 수 있는 컨버터로써 Modified C-dump 컨버터와 Energy efficient C-dump 컨버터를 선정하였다. 제안된 두 컨버터를 시뮬레이션과 실험을 통해 비교 검토하여, 차량용 SRM 구동 컨버터로써 Energy efficient C-dump 컨버터의 우수한 제어성능을 증명하였다.
In this paper, a four-phase 8/6-pole 4-kW SR motor drive model is presented. Based on experimental data, the model allows an accurate simulation of a drive in dynamic operation. Simulations are performed and a laboratory type set-up is built based on a TI TMS320F2812 platform to experimentally verify the theoretical results obtained for a SR motor. To reduce acoustic noise and to correct the power factor of this drive, a two-stage power converter is proposed that uses a current source rectifier (CSR) as the input stage for the asymmetrical converter of the studied SRM. Employing the space-vector modulation (SVM) method in matrix converters, the CSR switching allows the dc link's capacitors to be eliminated and the power factor of the SRM drive to be improved. As the electrical motive force (emf) is directly proportional to the rotor speed, the input voltage to the machine can be programmed to be a function of the speed with the modulation index of the CSR, leading to a reduction in the acoustic noise of the SRM drive. Simulation of the whole SRM drive system is performed using MATLAB-Simulink. The results fully comply with the required conditions such as power factor correction with an improvement in the THD.
In this paper, a zero torque control scheme adopting current sharing function (CSF) used in integrated Switched Reluctance Motor (SRM) drive with DC battery charger is proposed. The proposed control scheme is able to achieve the keeping position (KP), zero torque (ZT) and power factor correction (PFC) at the same time with a simple novel current sharing function algorithm. The proposed CSF makes the proper reference for each phase windings of SRM to satisfy the total charging current of the battery with zero torque output to hold still position with power factor correction, and the copper loss minimization during of battery charging is also achieved during this process. Based on these, CSFs can be used without any recalculation of the optimal current at every sampling time. In this proposed integrated battery charger system, the cost effective, volume and weight reduction and power enlargement is realized by function multiplexing of the motor winding and asymmetric SR converter. By using the phase winding as large inductors for charging process, and taking the asymmetric SR converter as an interleaved converter with boost mode operation, the EV can be charged effectively and successfully with minimum integral system. In this integral system, there is a position sliding mode controller used to overcome any uncertainty such as mutual inductance or DC offset current sensor. Power factor correction and voltage adaption are obtained with three-phase buck type converter (or current source rectifier) that is cascaded with conventional SRM, one for wide input and output voltage range. The practicability is validated by the simulation and experimental results by using a laboratory 3-hp SRM setup based on TI TMS320F28335 platform.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제40권4호
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pp.348-352
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2016
본 논문은 적정 전압 여자를 적용한 스위치드 릴럭턴스 전동기의 효율 개선에 대하여 기술한다. 세탁기와 같이 적용 속도에 큰 차이가 있는 부하의 경우 일정한 직류링크전압으로는 효율 개선에 어려움이 있다. 저속운전영역에서 과도한 직류전압의 영향을 줄이기 위해 보통 사용되고 있는 구동회로내의 다이오드 정류기 대신 SCR을 사용한 AC-DC 컨버터가 SRM 드라이버에 포함된다. AC-DC 컨버터는 저속에 알맞은 적정한 여자전압을 공급한다. 실험결과를 통하여 저속영역에서 효율이 개선됨을 확인하였다.
SRM(Switched Reluctance Motor)의 토크는 인덕턴스의 기울기에 비례하여 발생하기 때문에 비선형 토크 특성을 가지며 토크 맥동이 크고 소음이 심한 단점을 가지고 있다. 특히 SRM의 상용화에 가장 큰 장해 요인으로 작용하고 있는 것은 회전축에서 발생하는 맥동 토크로 이에 의해 기기자체는 물론이고 주변장치에까지 여러 가지 악영향을 미친다. 따라서 맥동 토크를 저감시키는 방법으로 다양한 방안이 국내외 연구자들에 의하여 발표되었고 히스테리시스 제어기의 경우 초핑 제어에 비해 평활한 전류를 흘려줄 수 있다는 장점이 있다는 연구결과가 있다. 그러나 히스테리시스 밴드를 결정함에 있어서 밴드가 너무 작을 경우 많은 스위칭으로 인한 스위칭 손실과 엔코더의 사용 시 불안정한 초기 기동을 야기할 수 있는 둥의 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 속도오차에 따른 히스테리시스 밴드의 변화를 통하여 보다 안정적이고 빠른 속도응답을 가지면서 정상상태에서 토크 리플을 줄일 수 있는 가변 히스테리시스 제어기에 대하여 연구하였다.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제4B권1호
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pp.1-5
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2004
This paper deals with the design and analysis of a 2-phase Switched Reluctance Motor (SRM) used for the cooling fan motor of a refrigerator. To reduce the dead zone and improve the efficiency, the snail-earn type rotor pole and the asymmetric stator pole are investigated. For the optimal shape design, the performances of each model are obtained from numerical calculation results by 2D time-stepping finite element method (FEM) coupled with circuit equations. The accuracy of analysis is verified by comparing the analysis results with experimental data. According to the investigation results, improved shapes of stator and rotor poles are proposed.
This paper presents a new design method for improving the torque performance of a switched reluctance motor (SRM) for high speed applications. The drawback of the conventional design method based on the overall static average torque maximization is that the torque control performance is degraded at high speed. On the other hand, the proposed method optimizes the torque profile by diving it into several regions so that it is suitable for high speed operation. This multi-objective optimization problem is solved by using a fuzzy optimization algorithm which incorporates a finite element method. The torque performance of the motor for various speed ranges is investigated and the optimally designed motor show a better performance at high speed.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제3권4호
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pp.367-373
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2014
The most common current controller for the Switched Reluctance Motor (SRM) is the hysteresis controller. This method, however, suffers from such drawbacks as variable switching frequency, consequent audible noise and high current ripple. These disadvantages make this controlling method undesirable for many applications. The alternative solution is the PI controller. Since the fixed gain PI current controller can only be optimized for one operating point, and on the other hand, SR motor is highly nonlinear, PI controller gain should be adjusted according to incremental inductance. This paper presents a novel method for PI current controller gain adaptation which is simple and yields a good performance. The proposed controller has been implemented on a test bench using a eZdsp F28335 board. The performance of the current controller has been investigated in both simulation and experimental tests using a four-phase 8/6 4KW SRM drive system.
This paper presents a design of a high speed 2-phase 6/5 switched reluctance motor (SRM) for an air-blower application. This type of motor is suitable for the applications that require high speed and only one directional rotation as air-blower. The desired air-blower is unidirectional application, and requires a wide positive torque region without torque dead-zone. In order to get a wide positive torque region without torque dead-zone during phase commutation, asymmetric inductance characteristic with non-uniform air-gap is considered. The proposed motor can be operated at any rotor position. The proposed 6/5 SRM uses short flux path technique that achieved by means of winding configuration and lamination geometry. The purpose of short flux path is to reduce the core loss and the absorption MMF in the stator. The proposed 2-phase 6/5 SRM is verified by finite element method (FEM) analysis and Matlab-Simulink. In order to verify the design, a prototype of the proposed motor was manufactured for practical system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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