Kim, Min-Huei;Kim, Nam-Hun;Baik, Won-Sik;Park, Hong-Il;Kim, Dong-Hee
Proceedings of the KIEE Conference
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2002.04a
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pp.151-154
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2002
This paper presents an implementation of high-dynamic performance control system of Reluctance Synchronous Motor(RSM) drives for an industrial servo drive system with direct torque control(DTC). The estimation of the stator flux and torque are obtained by using flux observer which a saturated inductance Ld and Lq of d-q axises can be compensated by using the neural network from measuring the modulus and angle of the stator current space vector. To obtain fast torque response and maximum torque/current, the reference command flux is ensured by imposing Ids=Iqs. The control strategy is proposed to fast response and optimal efficiency for RSM drive. The developed digitally high-performance control system are shown a good response characteristic of control results and high performance features using 1.0kW RSM.
This paper presents a robust and speed-sensorless stator flux estimation for induction motor direct torque control. The proposed observer is based on sliding mode approach. Stator electrical equations are used in the rotor orientation reference frame to eliminate the observer dependence on rotor speed. Lyapunov's concept for systems stability is adopted to confine the observer gain. Furthermore, the sensitivity of the observer to parameter mismatch is recovered with an adaptation technique. The nonlinearities of the pulse width modulation voltage source inverter are estimated and compensated to enhance stability at low speeds. Therefore, a new method based on the model reference adaptive system is proposed. Simulation and experimental results are shown to verify the feasibility and effectiveness of the proposed algorithms.
Kim, Nam-Hun;Kim, Min-Ho;Kim, Min-Huei;Kim, Dong-Hee;Choi, Kyung-Ho
Proceedings of the KIEE Conference
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2001.04a
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pp.281-284
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2001
This paper presents implementation of digitally speed sensorless control system for induction motor with a direct torque control(DTC) using 32bit DSP TMS320C31. The system are closed loop stator flux and torque observer for wide speed range that inputs are currents and voltages sensing of motor terminal, MRAS with rotor flux linkages for the speed turning signal, two hysteresis controllers, optimal switching look-up table and IGBT voltage source inverter. There are suggested a control algorithm and system, and given simulation and implementation results on the 2.2Kw general purposed induction motor.
Kim Nam-Hun;Kim Min-Ho;Kim Min-Huei;Kim Dong-Hee;Hwang Don-Ha
Proceedings of the KIPE Conference
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2001.07a
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pp.276-279
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2001
Direct torque control(DTC) is known to produce quick response in ac drives. 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). It is able to reduce the acoustical noise, torque ripple and current pulsation during steady state. The system presented are closed loop stator flux and torque observer for wide speed range that inputs are currents and voltages sensing of motor terminal. Simulation results for the 2.2kw general purposed induction motor are presented and discussed.
A direct torque control(DTC) based sensorless speed control system which employs a new closed loop flux observer is proposed. The flux observer is an adaptive gain scheduling observer where motor speed is used as the scheduling variable. Adaptive nature comes from the fact that the estimates of stator resistance and speed are included as observer parameters. Simulation results show that the proposed flux observer gives better control and estimation results than conventional flux estimator specially in low speed region.
A novel inverter fault-tolerant control scheme is proposed to drive brushless DC motor. A fault-tolerant inverter and its three fault-tolerant schemes (i.e., phase A fault-tolerant, phase B fault-tolerant, and phase C fault-tolerant) are analyzed. Eight voltage vectors are summarized and a voltage vector selection table is used in the control scheme to improve the midpoint current of the split capacitors. A stator flux observer is proposed. The observer can improve flux estimation, which does not require any speed adaptation mechanism and is immune to speed estimation error. Global stability of the flux observer is guaranteed by the Lyapunov stability analysis. A novel stator resistance estimator is incorporated into the sensorless drive to compensate for the effects of stator resistance variation. DC offset effects are mitigated by introducing an integral component in the observer gains. Finally, a control system based on the control scheme is established. Simulation and experiment results show that the method is correct and feasible.
This paper presents an implementation of digital position control system for an induction motor vector drives by a direct torque control(DTC) using the 16bit DSP TMS320 F240. The DSP controller enable enhanced real time algorithm and cost-effective design of intelligent controller for motors which can be yield enhanced operation, fewer system components, lower system cost, increased efficiency and high performance. The system presented are stator flux and torque observer using current model that inputs are current sensing of motor terminal and rotor angle for a low speed operating area, two hysteresis controller, optimal switching look-up table, and IGBT voltage source inverter by fully integrated control software. The developed control system are shown a good motion control response characteristic results and high performance features using 2.2Kw general purposed induction motor.
Direct torque control (DTC) of induction machines (IM) is a well-known strategy of these drives control which has a fast dynamic and a good tracking response. In this paper a nonlinear DTC of speed sensorless IM drives is presented which is based on input-output feedback linearization control theory. The IM model includes iron losses using a speed dependent shunt resistance which is determined through some effective experiments. A stator flux vector is estimated through a simple integrator based on stator voltage equations in the stationary frame. A novel method is introduced for DC offset compensation which is a major problem of AC machines, especially at low speeds. Rotor speed is also determined using a rotor flux sliding-mode (SM) observer which is capable of rotor flux space vector and rotor speed simultaneous estimation. In addition, stator and rotor resistances are estimated using a simple but effective recursive least squares (RLS) method combined with the so-called SM observer. The proposed control idea is experimentally implemented in real time using a FPGA board synchronized with a personal computer (PC). Simulation and experimental results are presented to show the capability and validity of the proposed control method.
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 $L_d/L_q$.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.4
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pp.414-427
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2006
This paper presents an adaptive feedback linearization control scheme for induction motors with simultaneous variation of rotor and stator resistances. Two typical modeling techniques, rotor flux model and stator flux model, have been developed and successfully applied to the controller design and adaptive observer design, respectively. By using stator fluxes as states, over-parametrization in adaptive control can be prevented and control strategy can be developed without the need of nonlinear transformation. It also decrease the relative degree for the flux modulus by one, thereby, yielding, a simple control algorithm. However, when this method is used for flux observer, it cannot guarantee the convergence of flux. Similarly, the rotor flux model may be appropriate for observers, but it is not so for adaptive controllers. In addition, if these two existing methods are merged into overall adaptive control system, it brings about structural complexies. In this paper, we did not use these two modeling methods, and opted for the airgap flux model which takes on only the positive aspects of the existing rotor flux model and stator flux model and prevents structural complexity from occuring. Through theoretical analysis by using Lyapunov's direct method, simulations, and actual experiments, it is shown that stator and rotor resistances converge to their actual values, flux is well estimated, and torque and flux are controlled independently with the measurements of rotor speed, stator currents, and stator voltages. These results were achieved under the persistent excitation condition, which is shown to hold in the simulation.
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