Kim, Deok-Ki;Kim, Jong-Su;Kim, Sung-Hwan;Kim, Hyun-Soo;Kim, Won-Ouk;Yoon, Kyoung-Kuk;Oh, Sae-Gin
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권7호
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pp.1061-1067
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2008
Direct Torque Control[DTC] and Vector Control are the two schemes developed for high performance induction motor drives. DTC based induction motors are being increasingly used in various industrial applications. DTC offers fast torque response and better speed control with lesser hardware and processing costs as compared to vector controlled drives. However, conventional DTC suffers from high torque ripple, current harmonics and low performance during torque transients. In this paper a new Direct Torque Control[DTC] method of induction motor is presented. In comparison with the conventional DTC method, the PWM technique is applied to proposed control method. In this method, decoupling mechanism is not required and the torque, the flux magnitude are under control using PI controllers and generating the voltage command for inverter control. Therefore torque and speed ripple could be reduced in comparison with the conventional switching table DTC.
Recently, a switched reluctance motor is widely used in various industries because it has many advantages such as a simple structure, robustness, less maintenance, high torque/weight ratio, and easy speed control over other types of motors. However, a switched reluctance motor inherently produces acoustic noise and vibration caused by torque ripple. Applications of these motors where silent operation is desirable have thus been limited. In this paper, a new stator pole face having a non-uniform air-gap and a pole shoe attached to the lateral face of the rotor pole are suggested in order to minimize torque ripple. The effects of each design parameter are validated using a time-stepping finite element method. The parameters are optimized by utilizing response surface method (RSM) combined with (1+1) evolution strategy. The result shows that the optimized shape gives higher average torque and drastically reduced torque ripple.
This paper proposes a torque control method for surface mounted permanent magnetic synchronous motor (PMSM) driven by a 2-level voltage source driven inverter, which has fast torque response and small torque ripple. The proposed torque control method follows the finite control set model predictive control (FCS-MPC) strategy. A reference state is derived at each time step for the given time varying torque reference and the cost index is defined so that the tracking error for this reference state should be penalized. The choice of an optimal output voltage vector is made first from the 6 possible active voltage vectors of the 2-level voltage source inverter. Then a modulation factor for the chosen optimal voltage vector is obtained so that the torque ripple can be reduced further. It is shown that the proposed FCS-MPC control method yields fast torque tracking response and small torque ripple through simulation and experiments.
소형 BLDC(Brushless DC) 전동기는 높은 운전효율과 고토크 특성으로 인하여, 산업용 기계와 가전기기 및 특히 의료용 장비에 널리 사용되고 있다. 일반적인 BLDC 전동기의 경우에 전류(commutation) 구간에서의 토크 리플 억제에 대한 다양한 연구가 이루어져 왔다. 하지만, 초고속 BLDC 전동기의 경우 설계 특성상 전기적 시정수가 매우 짧아서 전류 구간에서의 토크 리플 보다 통전 구간에서의 토크 리플이 더 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 40000rpm급 초고속 소형 BLDC 전동기의 전기적 시상수에 따른 통전구간에서의 토크리플을 해석하고, 토크 리플 억제를 위하여, 순시 전압 제어기와 고속 히스테리시스 전류 제어기를 제안한다. 제안된 순시 전압제어기는 통전구간에서의 토크 리플 억제를 위하여 운전속도와 부하전류에 적합한 전압을 순시적으로 제어하여 BLDC 전동기에 공급하고, 고속 히스테리시스 전류 제어기는 DSP의 지령전류에 따라, 제어 주기의 샘플링 지연없이 부하전류를 제어하는 시스템이다. 제안된 초고속 소형 BLDC 전동기의 토크 리플 억제를 위한 제어 시스템은 시뮬레이션 및 실험을 통하여 그 타당성을 증명하였다.
CMG의 발생 토크는 김블의 각속도에 비례하고 위성의 자세제어에 직접적인 영향을 미치기 때문에 김블의 토크 리플 저감이 필요하다. 본 논문에서는 토크 리플의 발생 원인을 베어링에 의한 마찰 불균형, 모터의 자기장과 상전류 불균형으로 가정하여 이를 수학적으로 모델링한다. 김블의 정속 구동 데이터를 통해 모델링의 파라미터를 추정하고 이를 이용하여 피드포워드 제어로 적용할 경우 영향성을 분석한다. 시뮬레이션을 통해 토크 리플과 각속도 변동이 저감되는 것을 확인하여 외란 모델링을 이용한 외란 저감 기법을 제시한다.
This paper presents an improved switching selection method for the direct torque control (DTC) of five-phase induction motors (IMs). The proposed method is conducted using optimal switching selection. A five-phase inverter has 32 voltage vectors which are divided into 30 nonzero voltage vectors and two zero voltage vectors. The magnitudes of the voltage vectors consist of large, medium, and small voltage vectors. In addition, these vectors are related to the torque response and torque ripple. When a large voltage vector is selected in a drive system, the torque response time decreases with an increased torque ripple. On the other hand, when a small voltage vector is selected, the torque response time and torque ripple increase. As a result, this paper proposes an optimal voltage vector selection method for improved DTC of a five-phase induction machine depending on the situation. Simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed control algorithm.
본 연구에서는 Brushless DC Motor의 전환구간에서 토크리플 저감을 위한 전류제어 기법을 제안하였다. 전환구간에서 토크리플은 증가하는 전류의 변화율과 감소하는 전류의 변화율이 같지 않음에 주원인이 있고, 실제 역기전력의 모양에 의해서도 영향을 받는다. 이에 제안된 제어기법은 전환하는 전류들의 변화율을 같게 하는 실제 역기전력이 고려된 보상전압을 추하고, 전환구간동안에만 보상전압을 인가함으로써 토크리플을 줄이는 것이다. 시뮬레이션과 실험 결과는 제안된 방법이 토크와 전류의 리플을 현저히 줄일 수 있음을 보여준다.
This paper presents an improved predictive control of an induction machine fed by a matrix converter using N-switching vectors as the control action during a complete sampling period of the controller. The conventional model predictive control scheme based matrix converter uses a single switching vector over the same period which introduces high torque ripple. The proposed switching scheme for a matrix converter based model predictive control of an induction machine drive selects the appropriate switching vectors for control of electromagnetic torque with small variations of the stator flux. The proposed method can reduce the ripple of the electrical variables by selecting the switching state as well as the method used in the space vector modulation techniques. Simulation results are presented to verify the effectiveness of the improved predictive control strategy for induction machine fed by a matrix converter.
In this paper, a novel Bearingless Switched Reluctance Motor(BLSRM) with the shoe rotor pole in order to minimize the torque ripple and the suspension force ripple at an overlap position is proposed. For reduction the torque ripple and the suspension force ripple at an overlap position, the fringing flux is used for the main flux. This configuration of the rotor pole results in more average torque with high suspension force. In addition, this paper is compared the transient characteristics using the inductance look-up table. The torque, radial force and flux density are analyzed by finite element method.
In this paper, we study the problem of torque ripple minimization in Brushless DC Motors (BLDC) and proposes a disturbance observer (DOB) based controller in order to efficiently reduce the torque ripple. In the DOB based control system, an equivalent disturbance (plant disturbance and effect of modelling error) is cancelled by its estimate. When the DOB controller is applied to BLDC motors, the effect of inverter switching is considered as an equivalent disturbance and to be cancelled by the DOB controller. Through computer simulations, it is shown that the performance of the proposed DOB controller is superior to that of the conventional PI controller. In the case where the numerical values of resistance and inductance are not known exactly, it is shown that the proposed DOB controller achieves better performance than the PI controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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