In this paper, a matrix converter with improved low frequency output performance is proposed by achieving a one-step commutation owing to a general commutation circuit applicable to n-phase to m-phase matrix converters. The commutation circuit consists of simple resister and capacitor components, leading to a very stable, reliable and robust operation. Also, it requires no extra sensing information to achieve commutation, allowing for a one-step commutation like a conventional dead time commutation. With the dead time commutation strategy applied, the distortion caused by commutation delay is analyzed and compensated, therefore leading to better output linear behavior. In this paper, detailed commutation procedures of the R-C commutation circuit are analyzed. A selection of specific semiconductor switches and commutation circuit components is also provided. Finally, the effectiveness of the proposed commutation method is verified through a two-phase to single-phase matrix converter and the feasibility of the compensation approach is shown by an open loop space vector modulated three-phase matrix converter with a passive load.
A BLDC motor has a serious drawback that torque pulsation is generated in every commutation period though it has many advatages compared to the conventional DC Motor. In this paper, the influence of commutation time on torque pulsation is studied. Generally in calculating the torque of BLDC motor, it is assumed that the decaying phase back EMF is constant, but the torque model considering decaying phase back EMF is introduced here. Through it, the torque in commutation period has torque pulsation component caused by commutation itself and it cannot be removed perfectly even if there is no current pulsation. To reduce the torque pulsation, a new method is proposed, which controls a point of commutation and the optimal point of commutation is found. Simulation shows that proposed method reduces the torque pulsation considerately.
Because of high torque and easiness of speed control, Direct Current(DC) motors have been used for a long time. But, its applications are limited in circumstance and performance, since they contained brush and commutator. The commutation characteristic gives effect to life and performance of the DC motor. Naturally, the commutation characteristic analysis is strongly required. In this paper, With the result of finite element analysis, The inductance is calculated each rotor position and applied to the voltage equations coupled with commutation equation. Also, contact resistances of brush/commutator assembly are considered using contact area and brush width converted with commutator segments. The time derivative term in the differential equation is solved in time difference method. This algorithm was applied to 2-pole shunt DC motor. We considered commutation characteristic by changing contact resistance between brush and commutator segment.
Torque pulsation generated in every commutation period is the main drawback of BLDC motor which deteriorates the precision of BLDC motor. Many methods to solve this problem have been proposed. In this paper a new torque model considered with decaying phase back EMF is introduced and from it the cause of torque pulsation in commutation period is analyzed. Form this analysis new algorithms to reduce the torque pulsation by commutation time are proposed and with simulation the validity is verified.
Detailed analysis of the commutation circuit of the proposed wide-frequency current source inverter is given. In this inverter a spike-limit circuit and a precommutation circuit are used. The spike-limit circuit is intended to limit spike voltage which is arising during commutation time in a current source inverter, and the precommutation circuit to reuse the energy which flows from main inverter to spike-limit circuit during commutation time to aid commutation. Thus voltage stress of main thyristor is minimized. Since this inverter can be made up of thyristors for phase control, it has some advantage in high voltage and high power application.
Because of high torque and easiness of speed control, Direct Current(DC) motors are used long time. But, its applications are limited in circumstance and performance, since they contained brush and commutator. The commutation characteristic gives effect to life and performance of DC motor. Naturally, the commutation characteristic analysis is strongly required. In this paper, With the result of finite element analysis. The inductance is calculated each rotor position and applied to the voltage equations coupled with commutation equation. The time derivative term in the differential equation is solved in time difference method. This algorithm was applied to 2-pole shunt DC motor. We considered commutation characteristic by changing contact resistance between brush and commutator segment.
본 연구에서는 감쇠상 역기전력을 고려한 토크모델이 도통 및 전환구간에서 다름을 보였으며 이를 통해 전환구간에서 나타나는 토크맥동을 수학적으로 해석하였다. 본 논문에서는 전환시간에 의해 나타나는 토크맥동을 저감할 수 있는 새로운 방식을 제안하였다. 첫째, 전환시간을 조절하여 상승상 및 감쇠상의 전류의 기울기를 일정하게 조정하는 절환지연시간제어를 제안하였다. 이를 통하여 비전환상에서의 전류맥동을 저감하였으며 직류단전압과 4배의 역기전력전압의 크기가 같아지는 임계속도 이하에서 토크맥동을 저감할 수 있다. 그러나, 역기전력 및 전환하는 전류의 관계에 의해 토크맥동이 여전히 존재한다. 특히 임계속도 이상에서는 토크맥동율이 크게 증가한다. 둘째, 역기전력과 전류의 관계에 따라 나타나는 토크맥동을 고려한 전환시점제어를 제안하였다. 제안한 방식에 의하여 BLDC 전동기의 토크맥동을 임계속도 이상에서 뿐 만 아니라 전 속도영역에서도 최소화 할 수 있다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제9권3호
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pp.250-256
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1985
With the advant of thryistors having large peak inverse voltages, current-source inverters are becoming very popular to feed induction motors. But it is very difficult to analysis the commutation. Since the actual variation of current during commutation is neither instantaneous nor linear and is effected by many parameters. Minimized bias-time of reverse voltages during commutation is expressed in term of machine parameters, capacitor voltage, load current and so on. The minimized bias-time is computed with y and z and also the commuation mechanism is tested on 2.2 kw induction motor. The computed results are compared with the experimental results, and the results give a good information for designing the commutation mechanism.
The conversive limitation of electric energy for the thyristor inverter is analysed under the boundary conditions which the term of a negative inverse voltage is longer than that of the turn off time of the thyristor under commutation. It is clear that the maximum electric energy conversion is affected by the turn off time of the thyristor, the reactance of a commutation reactor, the capacity of a commutation condenser and the voltage of Direct current source. It is useful for design the thyrister invertor and the motor speed control to apply the above conclusion.
본 논문은 CTDP 기법을 이용한 다양한 역기전력을 갖는 BLDCM(Brushless DC Motor)의 토크특성에 대하여 연구하였다. 상전환 및 상전환 시점에 의한 토크맥동을 개선하기 위한 CDTP 기법을 제안하였다. 이를 위하여 Hague의 해석방법에 따른 실제 역기전력을 갖는 BLDCM의 제어에 적용하였으며 이때 실제 역기전력은 착자의 가장자리 지수와 평탄구간에 의해 발생된다. 이의 검증을 위하여 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제안한 방식을 이용한 토크맥동 저감방법의 타당성을 살펴보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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