This paper describes the OPTIMAL PWM strategy to reduce harmonic losses for a variaboe-speed drive of an induction motor. This OPTIMAL theory is the strategy which can reduce motor losses by defining harmonic losses as a performance index and achieving it's minimization. This PWM strategy is compared with the conventional NATURAL PWM technique by a numerical method, and verified the validity of numerical method by a result of implementing in a practical 1 Hp-3 Phase induction motor drive system. Also, we could achieve a maximum efficiency to drive an induction motor by selecting appropriately one alternative between OPTIMAL and NATURAL PWM techniques, and employing it in a full driving range.
As a drive system for next generation train, we have been making research and development of a direct drive traction motor system without the conventional reduction gear. This traction motor is expected to have many advantages such as low noise, reduced maintenance, and energy saving. Due to the demand for high-output motors in the limited space between the wheels, open-ventilating traction motors with gear box have been widely used for many years. However, a conventional open-ventilating traction motor is necessary periodical disassembly to remove the accumulated dust from open-air ventilation. Reducing this burden, as well as increasing energy efficiency and reducing noise, would benefit the next generation of traction motors. To address these needs, KRRI have been developing a fully enclosed type direct drive motor(DDM) with high-efficiency permanent magnet for the next generation train.
The direct drive motor used in a precision motion rotate at about 1/10 speed and high torque comparing with general rotary motor. Excessive heating of the coils cause an exacerbating the heat problems and reducing the performance of motor. Because the rotation speed of the rotor and surrounding air is low, the motor can not be inefficiently cooled, the thermal analysis in the motor is very important. As the variations of rotation speed and torque, the temperature of several parts is measured and the features of the heat transfer is analyzed and improved.
A hgih efficiency and good dynamic performance drive system of an induction motor is presented in this paper using vector control technique. If the induction motor is driven under light loads with rated flux, the iron loss is excessively large compared with the copper loss, resulting in poor motor efficiency. High efficiency drive of an induction motor can be achieved by adjusting the flux level which leads the total motor loss to be a minimum value. Generally reducing the flux degrades the dynamic performance, but the dynamic performance of the proposed system is also maintained high. If the d-axis is coincident with rotor flux phasor in synchronous rotating reference frame, the stator current can be decoupled as flux component and torque component. At steady state, the developed motor torque is proportional to the product of the flux and torque component. The combination of the two components minimizing the motor loss could be found with numerical method. As the procedure to obtain the optimal combination is too hard, it is found experimentally. The system block diagram is suggested for maximum efficiency control. The proposed system is studied through digital simulation and verified with experiment. The experimental results show the possiblity of a high efficiency drive with good dynamic performance of maximum efficiency control.
In this paper, a modified microstep drive of PM step motor is presented. The open-loop drive of a step motor is attractive and widely accepted in applications of speed and position controls. However, the performance of the step motor is limited under the open-loop drive. The closed-loop control is advantages over the open-loop control not only in that step failure never occurs but that the motion is much quicker and smoother. However, a high resolution sensor is needed for detecting position and speed. The modified microstep drive is constructed as a microstep drive with speed feedback. The advantages of the proposed method is that the controller can be designed by a low resolution sensor and is simpler than other closed-loop controller. A concept of vector control is used for verifying the proposed scheme. Simulations show the performance of the proposed method and a comparison with a classic drive method.
Recently the demand of motor for industrial household machinery is increasing. As Switching devices and control technology are progressing so the use of BLDC Motor is increasing But 3-Phase BLDC Motor generally used has pulsating torque and speed variation in commutation so the range of it's application is limited high speed application Especially to solve these problems it is necessary to increase phase to Motor so study of Poly-Phase BLDC Motor is progressing. In this paper we designed 7-Phase BLDC Motor drive system and MSTC(Minimum Switching Time Controller)
본 논문에서는 일정 토크영역에서 승압형 PFC 컨버터와 직접토크제어(DTC) 방법을 사용하여 BLDC 모터의 구동 시스템을 DSP(TMS320F2812)로 구현하였다. 기존의 6단계 PWM 전류제어와 달리 미리 정한 샘플시간 마다 간단한 look-up 표로부터 2상 도통 모드에 대한 인버터의 전압 상태 벡터를 설정함으로써 원하는 전류파형을 만들었으며 이로부터 기존의 전류제어기보다 훨씬 빠른 토크 응답특성을 얻을 수 있었다. 또한 BLDC 모터의 비 이상적인 사다리형 역기전력에 의해 발생되는 저주파 토크변동을 저감하기 위하여 위치 loop-up 표를 사용하였다. 아울러 역률을 보정하기 위해 승압형 PFC 컨버터를 구성하였고 이 때 전파 정류된 입력전압과 출력전압, 인덕터의 전류에 의해 평균전류모드 제어 방식으로 80 kHz마다 PWM 듀티(duty)가 조절 되도록 하였다. 이와 같이 복잡한 제어 알고리즘은 초고속 DSP의 출현으로 PFC와 DTC 알고리즘이 동시에 제어가 가능하며, 본 논문에서는 DTC 알고리즘을 구현할 때 DSP의 일반 범용의 출력포트를 사용하여 구현하였고 단지 PFC에서만 1개의 PWM을 사용하여 디지털 제어기를 구현하였다. 실험을 통해 DTC 알고리즘과 PFC 컨버터를 이용한 BLDC 모터 구동 시스템의 타당성과 효용성을 보였고, 실험결과로부터 PFC 컨버터를 사용하지 않았을 때는 역률이 약 0.77이었으나 PFC 컨버터를 사용하였을 때는 부하변동에 관계없이 약 0.9997로 크게 향상됨을 확인하였다.
This paper describes a control for the high performance induction motor drive system with a wide speed operating range and proposes a robust control method independent of motor parameter variation. For the operation below the rated speed, the high performance control is achieved by using the indirect field-oriented control with a speed sensor. In the high speed regain, the field weakening region with a large variation in motor parameters, the motor drive system can obtain the robustness to motor parameter variation by switchover to the direct field-oriented control. Also, the sensorless speed control using estimated speed is achieved in very high speed region that the utilization of speed sensor pulses is limited. And from experiments using high performance 32bit DSP for 2.2[kW] and 22[kW] laboratory induction motor drive systems, it is verified that the proposed opration algorithm provided a good performance.
This paper presents a simulation model and a parameter identification scheme of an induction motor drive for electric vehicle. The induction motor in automotive applications should operate in very high efficiency and achieve the maximum-torque-per-ampere (MTPA) feature even with saturated magnetic flux under very high torque. The indirect vector control which is typically adopted in traction drive system requires precise information of motor parameters, particularly rotor time constants. This work models an induction motor considering magnetic saturation and proposes an empirical identification method using the current controller in the synchronous reference frame. The proposed method is applied to a 22kW-rated induction motor for electric vehicle.
This paper proposes the control algorithm for maximum efficiency drive of PWM inverter - induction motor system with high dynamic performance. If the induction motor is driven under light load with rated magnetizing current, the Iron loss is excessively large compared with the codder loss which results in doer motor efficiency. Maximum efficiency drive of an induction motor can be achieved by controlling the magnetizing current to satisfy the optimal ratio that leads the total motor loss to be a minimum value at a given speed. The proposed control algorithm essentially uses vector control technique and adopts voltage decoupling control strategy to prevent the degradation of dynamic performance due to reduced magnetizing current. To verify the proposed method, digital simulations and experiments are carried out for a squirrel-cage induction motor with the rating of 2.2[kW].
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[게시일 2004년 10월 1일]
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