본 논문은 엘리베이터용 표면부착형 영구자석형 동기전동기의 속도제어를 기술하였다. 엘리베이터 전동기는 컴팩트하고 슬립형이 되어야 한다. 제안된 기법은 속도 및 토크제어를 위해 벡터제어 알고리즘을 사용하였으며, 속도제어기와 전류제어기에 windup 현상을 방지하기 위해 Anti-windup 기법을 적용하였다. 이 시스템은 컴팩트하고 저렴하게 설계하기 위하여 고속 32비트 DSP(TMS320C31-50), 고직접 논리소자 FPGA(EPF10K10TI144-3)로 수행되었다. 제안된 기법은 기계실 없는 엘리베이터용 3상 13.3[kW] 표면부착형 동기전동기로 시뮬레이션 및 실험을 통하여 결과를 확인하였다.
This study proposes an AC servo motor control program structure and its implementation method to efficiently integrate 13 types of additional compensation algorithms into the basic FOC (field-oriented control) algorithm program. Various compensation algorithms are necessary to enhance the stability and performance of machine tools by compensating for interference from disturbances and vibrations. Each compensation algorithm is implemented as a separate, independent function and called from a switch-case statement in the ISR (interrupt service routine) of the PWM (pulse-width modulation) device. The advantages of this approach include facilitating not only debugging and testing but also reducing the possibility of errors during the program development phase. Thus, it is easy to add and activate each specific compensation algorithm for the program update during the program operation phase. The implemented motor control program was experimented with a single-axis feed shaft testbed driven by a commercial AC servo motor control drive board and a 750 Watts SPMSM (surface-mounted permanent magnet synchronous motor), and the results verified its normal operation and performance improvement.
A new implementation strategy for the flux weakening control of a Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor (SPMSM) is proposed. It is implemented based on the output of the synchronous PI current regulator-reference voltage to PWM inverter. The onset of flux weakening and the level of the d-axis current are adjusted by the outer voltage regulation loop to prevent the saturation of the current regulator. The characteristics of this flux weakening scheme include no dependency on the machine parameters, the guarantee of current regulation on any operating condition, and fast transition into and out of the flux weakening mode. Experimental results at various operating conditions including 4-quadrant operation are presented to verify the feasibility of the proposed control scheme.
This paper presents the new simulation model for the performance analysis of Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor(SMPMSM) Drive System which is integrated with a controller and a power converter. To enhance reusability and compatibility, the system model is expressed by the association of independent sub-modules reflecting the real physical construction. This concept allows another independent sub-module to be effectively inserted in the model for the comprehensive analysis of larger systems such as a Machine Tool and HEV. The developed model which is composed of MATLAB/Simulink's basic blocks can rapidly analyze not only the entire behavior of system, but also the functional relationship between each components for the effective development of controller.
The rotor overhang is used to enhance the air-gap flux and improve the power density. Due to the asymmetry in the axial direction caused by the overhang, a time consuming 3D analysis is necessary when designing a motor with overhang. To solve this problem, this paper proposes an equivalent magnetic circuit model (EMCM) which takes account overhang effects without a 3D analysis by using effective air-gap length. The analysis time can be reduced significantly via the proposed EMCM. A reduction in the analysis time is essential for a preliminary design of a motor. In order to verify the proposed model, a 3-D finite-element method (FEM) analysis is adopted. 3-D FEM results confirm the validity of the proposed EMCM.
This paper presents the speed control of the surface-mounted permanent-magnet synchronous motors (SMPMSM) for the elevator drive. The elevator motor needs to be a compact and slim type. Essentially, the proposed scheme uses a vector control algorithm for a speed and torque control. This system is implemented using a high speed 32-bit DSP (TMS320C31-50), a high-integrated logic device FPGA (EPF10K10-Tl144-3) to design compactly and Inexpensively The proposed scheme is verified through digital simulation and experiments for a three-phase 13.3kW SMPMSM as a MRL(MachineRoomless) elevator motor ill the laboratory. Finally, experiment of the test tower was performed with a 48kW PWM converter-inverter system for a high- speed elevator .
To decouple the secondary saliencies in sensorless permanent magnet synchronous machine (PMSM) drives, a repetitive control (RC) in the angle domain is proposed. In this paper, the inductance model of a concentrated windings surface-mounted PMSM (cwSPMSM) with strong secondary saliencies is developed. Due to the secondary saliencies, the estimated position contains harmonic disturbances that are periodic relative to the angular position. Through a transformation from the time domain to the angle domain, these varying frequency disturbances can be treated as constant periodic disturbances. The proposed angle-domain RC is plugged into an existing phase-locked loop (PLL) and utilizes the error of the PLL to generate signals to suppress these periodic disturbances. A stability analysis and parameter design guidelines of the RC are addressed in detail. Finally, the proposed method is carried out on a cwSPMSM drive test-bench. The effectiveness and accuracy are verified by experimental results.
본 연구는 하이브리드 자동차의 리니어 오실레이팅 전기기기의 비교 연구를 위해 수행하였으며, 다섯 가지(직각좌표형, 영구자석 매입 원통형, 자속역전식, 릴럭턴스 원통형, 횡자속 형태.)의 제안된 형태의 비교를 통해 리니어 오실레이팅 전기기기의 연구결과를 제시하였다. 모든 형태는 초기 모델링으로서 누설을 고려한 등가자기회로법을 통해 수행되었다. 영구자석 형태의 이동자로 구성된 직각좌표형은 구속조건 아래에서 설계변수들의 파라미터 분석을 통한 최적화 과정이 수행되었고, 영구자석 매입 원통형은 이동자에 영구자석과 Back-iron이 결합된 구조를 제시하였다. 자속역전식은 영구자석형 이동자의 매입형태에 따른 분석과 향상된 모델을 제시하며, 릴럭턴스 원통형은 유효 자속의 증가와 리플을 저감하기 위한 이동자 치의 형태를 비교·분석하였다. 횡자속 형태에서는 2차원 분석기법과 3차원 분석을 통한 비교를 수행하였다. 본 연구는 설계 규칙과 리니어 오실레이팅 전기기기의 특성을 제공한다는 측면에서 의미가 있다.
최근 급속도로 발전된 산업분야에서 요구되는 서보 시스템에서의 빠른 응답특성과 고도의 정밀성을 구현하기 위하여 고속의 연산을 수행할 수 있는 DSP(Digital Signal Processor)의 사용이 필수적이다. 그러나 기존의 DSP는 고속의 연산을 주력으로 전동기 제어에 필요한 PWM 게이팅 발생 장치와 엔코더 입력 장치, ADC(Analog to Digital Converter)등의 주변 장치를 포함하지 않았다. 이러한 추가적인 주변회로로 인한 제어 회로의 복잡성과 보드의 대형화 및 생산단가 상승의 요인으로 작용하였다. 따라서 본 논문에서는 연산 능력이 기존의 DSP에 뒤지지 않으며 전동기 제어 주변회로를 포함하고 있는 TMS320F2812 DSP를 사용하여 현재 산업 현장에서 사용되고 있는 SPMSM 서보 시스템을 제어하여 기존 제어기의 주변회로로 인한 문제점을 해결하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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