This paper proposes a control method of induction machine at a low speed range. When an encoder is used for speed detection, we usually obtain speed information from the increased pulse number. At low speed range, however, we can get only average speed between encoder pulses and it makes speed controller unstable. By using a disturbance observer and torque current, it is possible to estimate accurate speed information. The simulation and experiment show that the stable speed control is performed at a low speed with proposed algorithm.
The low speed control of a servo motor using instantaneous speed detection method is described. To estimate the instantaneous speed from the average speed, the speed estimator of the first or second order is used. We confirm that these estimatorsimprove the speed control performance of a servo system with experiments.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.5B
no.4
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pp.358-365
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2005
In induction machine drive without a speed sensor, the estimation of the motor flux and speed often becomes deteriorated at low speeds with low back EMF. Our analysis shows that, in addition to the state resistance variation, the estimated value of field orientation angle is often corrupted by accumulative errors from the integration of voltage variables at motor terminals that have low signal/noise ratio at low frequencies. A repetitive loop path of integration in the feedback can amplify this type of error, thus speeding up the degradation process. The control system runs into information starvation due to the loss of correct field orientation. The machine's spiral vectors are controlled only in a reduced dimension in this situation. A novel control scheme is developed to improve the control performance of motor's current, torque and speed at low frequencies. The scheme gains a full-dimensional vector control and is less sensitive to the combined effect of the error sources at the low frequencies. Experimental tests demonstrate promising performances are achievable even below 0.5 Hz.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.1
no.1
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pp.12-19
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1996
The purpose of this paper is the improvement of the speed control characteristics of induction machines suited the low resolution incremental-type encoder in a low speed region. In order to improve the control characteristics in a low speed range, we propose that the instantaneous speed control method by the instantaneous speed detection which is implemented by the disturbance torque observer. Also, in case of the speed control by the instantaneous speed detection, the simple estimation method of the mechanical inertia moment is proposed. We will the carry out the mathematical verification of the proposed theory by the theoretic advisement connected with the convergence relationship of the estimated inertia moment to the real mechanical inertia moment. Computer simulations and experiments by the IGBT inverter adopting DSP is performed to verify the proposed method.
In this paper, a totem pole PFC was structured in two methods with FET and diode for low-speed switch while GaN FET was used for high-speed switch. Internal power loss, power conversion efficiency and steady-state characteristics of the two methods were compared in the totem pole bridgeless PFC circuit which is widely applied in large-capacity and high-efficiency switching rectifier of 500W or more. In order to compare and confirm the steady-state characteristics under equal conditions, a 2kW class totem pole bridgeless PFC was constructed and the experimental results were analyzed. From the experimental results, it was confirmed that the low-speed switch operation has a large difference in efficiency due to the internal conduction loss of the low-speed switch at a low input voltage. Especially, input power factor and load characteristic showed no difference regardless of the low-speed switch operation.
This study configuration Vector Control System which is stable and has outstanding Dynamic Characteristics in Very Low Speed Region and Low Speed Region, and proposes Instantaneous Speed Observer and Very Low Speed Control method and vector control system of the speed estimation a using Reduced-Dimensional State Observer. The Observer proposed in this system, by appling Reduced-Dimensional State Observer to Load-Torque estimation and using for speed estimation, implements system composition simply and is capable of accurate Instantaneous Speed estimation in Very Low Speed Region. Also, this study reduces influence by System Noise and suggests an induction motor speed control system which is effective in Load Disturbance, modeling error, estimation noise and so on without changing pole of an Observer.
This paper presents a novel filtering method for speed measurements to improve the low-speed performance of the direct-drive permanent magnet traction machines for elevators. Based on the theory of nonlinear tracking differentiator (NTD), this method, which can act as a high performance filter of a raw speed signal, obtains a more accurate speed feedback signal when applying a low-resolution encoder. In addition, it can relieve the interference caused by the position derivative for speed sampling. By analyzing the frequency response of the NTD, the influence of its parameters on the performance of the speed filtering is investigated. Compared with different types of low-pass filters, the proposed method shows a shorter time delay and a stronger ability in terms of noise suppression when the parameters are selected carefully. In addition, when using the measured speed signal through a nonlinear tracking differentiator as the feedback of the system, the motor runs more steadily at low speeds. As a result, the riding comfort of a direct-drive elevator can be improved. The feasibility of the proposed strategy was verified on an 11.7kW elevator traction machine using a commercial inverter.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.49
no.10
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pp.693-700
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2000
A direct torque control algorithm for 3-level inverter-fed induction motors is presented. Conventional voltage selection methods provoke some problems such as stator flux drooping phenomenon and undersirable torque control appeared especially at the low speed operation. To overcome these problems, a proposed method uses intermediate voltage vectors, which are inherently generated in 3-level inverters. In the proposed algorithm, both subdivision of the basic switching sectors and applications of tntermediated voltages improve the low speed operation characteristics. This algorithm basically considers applications in which direct torque controlled induction motors are fed by 3-level inverters with low switching frequency around 500Hz. An adaptive observer is also employed to bring better responses at the low speed operation, by estimating some state-variables, motor speed and motor parameters which take a deep effect on the performance of the low speed operation. Simulation and experiment results verify effectiveness of the proposed algorithm.
Seo, Ki-Won;Kang, Hyun-Jae;Lee, Choong-Woo;Chung, Chung-Choo
Proceedings of the KIEE Conference
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2007.04a
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pp.140-142
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2007
This paper presents an effective method of precise velocity control at low speed with a low resolution encoder. Multirate observer to estimate the velocity at every DSP control period is used except a constant velocity mode. The observer corrects the estimation error when detects pulse signal. Unlike the conventional methods, the multirate estimator is stable at a low speed. However, the multirate estimator shows ripples at a constant velocity. Thus, in this paper we use a velocity prediction method which uses the present velocity from the previous average velocity to reject the ripple. In a summary, at a constant speed mode, the predicted velocity is used. Otherwise, the estimated velocity by the multirate obvserver is used. The effectiveness of the multirate observer and ripple rejection at low speed is verified through various simulations.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.49
no.8
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pp.451-458
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2000
The precise speed and position control technique for Brushless DC Motor demands accurate position and speed feedback information. Generally, resolver or absolute encoders are used as speed and positiion sensor. But they increase cost and more problem happens at low speed than high speed specially. Therefore, in this paper, optimal speed observer is proposed for decreasing size and cost of whole system. And also, we consider the error problem about the system modeling and measurement at low speed range as well as high speed. The overall system consists of two parts, a drive and a speed observer. We make use of Least square curve fitting algorithm as speed observer and can overcome low resolution by proposed observer. Also, because of using the signal of hall sensor, robust control is possible in low speed as well as high speed for the change of the parameters of the system and disturbance. To construct observer using the signal of hall sensor, we design the pulse multiplier circuit and the software of microprocessor, AT89CC2051. Finally, the performance of the proposed observer is exemplified by some simulations and experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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