A direct stator flux vector control scheme in discrete-time domain is proposed in this paper for the interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drive to remove the proportional-integral (PI) controller from the direct torque control (DTC) scheme applied to IPMSM and to obtain faster dynamic response and lower torque ripple output. The output of speed outer loop is used as the desired torque angle instead of the desired torque in the proposed scheme. The desired stator flux vector in dq coordinate is calculated with a given amplitude. The state-space equations in discrete-time for IPMSM are established, the actual stator flux vector is estimated in deadbeat manner by a full-order state observer, and then the closed-loop control is achieved by the pole placement. The stator flux error vector is utilized to calculate the reference stator voltage vector. Extracting the angle position and amplitude from the estimated stator flux vector and estimating the output torque are eliminated for the direct feedback control of the stator flux vector. The proposed scheme is comparatively investigated with a PI-SVM DTC scheme by experiment results. Experimental results show the feasibility and advantages of the proposed control scheme.
Instantaneous thrust control of linear induction motor(LIM) is needed to control its speed and position more accurately. In the vector control of LIM, it is hard to calculate flux angle exactly because of end effects of LIM. So in this paper direct vector control method is utilized to control speed of LIM. The airgap magnetic flux angle measured by hall sensors is transferred directly into coordinate transformer. As a result, some experimental values of direct vector control using DSP are shown.
고속 엘리베이터는 높은 안정성과 제어성이 필요하므로 기동, 정지시에 영 속도를 포함한 정밀 구동이 필요하다. 유도전동기의 정밀 구동을 위하여 사용되어온 벡터 제어 기법은 슬립 주파수 제어에 의한 간접 벡터 제어와 계자편향에 의한 직접벡터 제어의 두가지 종류로 분류할 수 있으며, 직접벡터제어의 경우 전동기 제어 변수의 변화에 강건한 반면에 직접 벡터 제어의 경우 비교적 넓은 속도구간에서 제어가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서 토크는 직접 벡터기반으로 제어하고, 지속은 간접 벡터 기반으로 제어함으로써 유도전동기의 과도상태 동작과 시동시 영 속도 부근 및 저속 영역에서의 동작이 보다 강건하도록 개선된 직접토크-간접자속(DTIF, Direct Torque Indirect Flux)제어기를 제시하였다. 3상 유도전동기의 구동을 위하여 제안된 시스템의 수행결과는 시뮬레이션과 실험을 통하여 입증하였으며, 영 속도부근과 저속에서 고속으로의 변환과정은 속도응답에 대한 상전압, 상전류 그리고 DC링크 전류를 비교 측정하여 안정하고 강건한 속도변화가 이루어짐을 확인 할 수 있었다.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제1권2호
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pp.23-29
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2012
The control of stator flux, torque angle, excitation torque, reluctance torque and total torque of the direct torque control (DTC) for a permanent magnet synchronous motor (PMSM) are studied in this paper. Simplified expressions to represent the changes of these variables due to the application of a voltage vector are given. Finally, a voltage vector selection area and the implementation of a voltage vector selection strategy are proposed.
In this paper, the compensation algorithm of the stator resistance which is essential to improving the performance of the direct vector control system is proposed. This paper focuses on the improvement in the torque response of the direct vector control in a constant speed region. The conventional compensation algorithms are analyzed and a new method is developed to compensate the stator resistance in the direct vector control system. In addition, the effect of the variation of the stator resistance on the drive performance is analyzed for the vector control. The proposed algorithm is very simple to implement that does not require the modifications on the motor model or additional interrupts of the controller. Also, the value of the stator resistance can be obtained in real-time through the measurement of the terminal voltage and current. From the simulation and experimental results, the validity of the proposed scheme is confirmed.
In Conventional Combined Vector and Direct Controls (VC-DTC) of induction motor, stator current is very rich in harmonic components. It leads to high torque ripple of induction motor in high and low speed region. To solve this problem, a control method based on the concept of fuzzy logic approach is used. The control scheme proposed uses stator current error as variable. Through the fuzzy logic controller rules, the choice of voltage space vector is optimized and then torque and speed are controlled successfully with a less ripple level in torque response, which improve the system's performance. Simulation results trough MATLAB/SIMULINK${(R)}$ software gave results that justify the claims.
This paper proposed a new direct vector control scheme using high frequency current injection. This scheme has some attractive features such as using no flux sensor or speed sensor, robustness of parameter variation, capability of accurate vector control at very low speed. Compared to other direct vector control scheme, this scheme doesn't depends on phase delay and difference of magnitude of estimated flux, rotor resistance and all inductances except stator resistance. These features are proved by computer simulation and experimental results.
고피나스 모델 자속관측기를 사용한 유도전동기 직접벡터제어 시스템에서 회전자 시정수에 오차가 있을 경우 시스템의 동특성이 저하되는 현상을 살펴보았으며, 이를 해결하기 위한 방안으로 MRAC를 이용한 회전자 시정수 실시간 추정 알고리즘을 제안하였다. 제안한 방식의 타당성을 검증하기 위해서 자속관측기에 사용되는 전동기 상수들의 오차가 회전자 시정수 추정에 미치는 영향을 실험적으로 분석한 결과 전동기 상수에 다소 오차가 있더라도 회전자 시정수의 추정오차는 5% 이내로 수렴됨을 보였다. 따라서 본 연구에서 제안한 회전자 시정수 추정 알고리즘을 고피나스 모델 자속관측기에 적용하게 되면 전동기 상수 변동에 강인한 유도전동기 직접벡터제어 시스템을 구현할 수 있다.
This paper presents a new vector control scheme for induction motor. An exact knowledge of the rotor flux position is essential for a high-performance vector control. The position of the rotor flux is measured in the direct schemes and estimated in the indirect schemes. Since the estimation of the flux position requires a priori knowledge of the induction motor parameters, the indirect schemes are machine parameter dependent. The rotor and stator resistance among the parameters change with temperature. Variations in the parameters of induction machine cause deterioration of both the steady state and dynamic operation of the induction motor drive. Several methods have presented to minimize the consequences of parameter sensitivity in indirect scheme. In this paper, new estimation scheme of rotor flux position is presented to eliminate sensitivity due to variation in the resistance. The simulation is executed to verify the proposed vector control performance and to compare its performance with that of indirect and direct vector control.
This paper proposes a simple compensation scheme for the time delay caused by measurement, calculation and selection of voltage vector in Direct Torque Control (DTC) of an induction motor. In general scheme, it is difficult to know the exact delay time, furthermore the delay time can be varied by program routines for calculation and processing of measured data. In this proposed scheme, by applying voltage vector at the beginning of next sampling period, a fixed delay time is achieved and its compensation becomes much simpler. Furthermore, with the simple compensation algorithm, an improved performance can be achieved by shortening sampling period. Experimental results prove the feasibility of the proposed scheme in induction motor control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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