Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.3
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pp.286-293
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2004
This paper presents the result of a study on the starter control for a turbo generator. Because a starter in gear box type turbo-generator system is composed of gearbox and brush DC motor, it should be replaced with High Speed Generator(HSG)) in HSG type Turbo-generator. There-ore, it is necessary to design a new starting algorithm and starter. In gearbox type system, brush DC motor is rotated to the designed speed using low voltage-high current battery power. After brush DC motor speed is increased to several times by gearbox, gas turbine engine can be rotated to designed starting speed. If we implement a starter with High Speed Generator(HSG), it is necessary to drive high-speed generator to high-speed motor. High-speed generator with permanent magnet on rotor has a low leakage inductance fur driving high-speed rotation, and it is necessary high DC link voltage for inverter when High-speed generator is driven to high speed. This paper presents result of development of the boost converter for converting high voltage DC from low battery voltage and design of the inverter for controlling a high frequency current to be injected to motor winding. Also, we show performance of the designed starter by driving the turbo generator.
An inverter output power control based power factor correction (PFC) strategy is being extensively used for permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives in appliances because such a strategy can considerably reduce the cost and size of the inverter. In this strategy, PFC circuits are removed and large electrolytic DC-link capacitors are replaced with small film capacitors. In this application, the PMSM d-q axes currents are controlled to produce ripples, the frequency of which is twice that of the AC main voltage, to obtain a high power factor at the AC mains. This process indicates that the PMSM operates under periodic magnetic saturation conditions. This paper proposes a back electromotive-force (back-EMF) estimator for the high-speed sensorless control of PMSM operating under periodic magnetic saturation conditions. The transfer function of the back-EMF estimator is analyzed to examine the effect of the periodic magnetic saturation on the accuracy of the estimated rotor position. A simple compensation method for the estimated position errors caused by the periodic magnetic saturation is also proposed in this paper. The effectiveness of the proposed method is experimentally verified with the use of a PMSM drive for a vacuum cleaner centrifugal fan, wherein the maximum operating speed reaches 30,000 rpm.
Kim, Sang-Hoon;Yoon, Kwang-Ho;Ko, Bong-Woon;Kim, Won-Tae;Kim, Gi-Nam;Nam, Moon-Hyon;Kim, Lark-Kyo
Proceedings of the KIEE Conference
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2004.11c
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pp.726-728
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2004
In this paper, the gain of the observer is properly set up using the fuzzy control and Fuzzy-Sliding observer(FSQ) that have a superior transient characteristic and is easy to implement compared to the existing method is designed. It estimate the differentiation of the armature current directly using the armature current measured in the AC motor. It estimate the speed of the rotor using the differentiation. It is proposed speed sensorless control method using the estimated speed. Optimal gain of speed observer(Luenberger observer) was set up using the fuzzy control and adapted speed control of AC servo motor. To verify the performance of designed Fuzzy-Sliding observer, simulation compared with fixed speed observer gain of G.B Wang and S.S Peng's sliding observer is performed. Also, it was proved the excellence and feasibility of the proposed observer from the comparison test with a speed sensor and without a speed sensor which used a highly efficient drive and 400W AC servo motor starting system.
In a small centrifugal compressor system, a high-speed motor needs to be developed to drive impellers directly. Heat is generated by both electrical heating due to copper coil resistance and aerodynamic heating in the gap between the rotor and stator in a high-speed motor. Removal of the heat is essential to the design of such motors since most magnetic materials are brittle and can be easily fractured by the heat. In the present study the cooling flow fields and temperature distributions are analyzed by using computational fluid dynamics simulation for a high-speed motor which has air cooling system as well as water cooling system. In the analysis, a conjugate heat transfer problem is solved by considering both convective heat transfer in the cooling system and conduction heat transfer in solid parts. Based on design drawings of a motor, air cooling system and water cooling system are analyzed to obtain temperature field and thus to check the coiling system performance. Also the cooling performance are studied for various flow rates of cooling air and water at the inlets.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.11a
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pp.128-135
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2006
This paper presents a finite element method to analyze the free vibration of a flexible HDD composed of the spinning disk-spindle system with fluid dynamic bearings(FDBs), the head-suspension-actuator with pivot bearings, and the base plate with complicated geometry. Experimental modal testing shows that the proposed method well predicts tue vibration characteristics of a HDD. This research also shows that even the vibration motion of the spinning disk corresponding to half-speed whirl and the pure disk mode are transferred to a head-suspension-actuator and base plate through the air bearing and the pivot bearing consecutively. The proposed method can be effectively extended to investigate the forced vibration of a HDD and to design a robust HDD against shock.
Jeong, Tae-Chul;Kim, Won-Ho;Jang, Ik-Sang;Kim, Mi-Jung;Lee, Ki-Deok;Lee, Jae-June;Lee, Ju
Proceedings of the KIEE Conference
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2011.07a
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pp.991-992
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2011
This study was designed to satisfy induced voltage limits considering drive's specifications and optimize design reducing usage of permanent magnet, by increasing salient poles ratio, when designing 150kW IPMSM. In order to achieve these objectives, design plans were determined, based on Ld and Lq parameters of a basic design model, according to changes in salient poles ratio and flux linkage using IPMSM's voltage equation and torque equation and then, required torque and induced voltage were analyzed using Sensitivity Analysis. Based on analysis data, the optimum design was performed and basic model's characteristics were compared to final model's through Gradient-Based Optimization Technique.
This paper describes current controlled PWM technique of IPM synchronous motors for a wide variety of speed control applications. The IPM synchronous motors have a saliency, in which the q-axis inductance is larger than the d-axis inductance. As a consequence, there exists a reluctance torque component Thus when this component is added to the torque component produced by the stator currents and the air-gap flux, IPM motor drives are readily applicable where full torque Is required up to full or base speed. They are however limited in their ability to operate in the power limited regime where the available torque is reduced as the speed is increased above its base value. This paper reviews the operation of the IPMSM drives when they are constrained to be within the permissible envelope of maximum inverter voltage and current to produce the rated power and to provide this with the highest attainable rotor speed. The wide variety of speed control strategy is analyzed and the performance is investigated by the computer simulation using actual parameters of a drive system. Simulation results are given and discussed.
Kim, Tae-Hyoung;Wang, Huijun;Lee, Dong-Hee;Ahn, Jin-Woo
Proceedings of the KIPE Conference
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2007.11a
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pp.148-150
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2007
A novel torque sharing function (TSF) is presented. To improve efficiency and to reduce torque ripple in commutation region, only a phase torque under commutation is regulated to produce a uniform torque. And the torque developed by the other phase remains with the previous state under a current limit of the motor and drive. If the minimum change of a phase torque reference can not satisfy the total reference torque, two-phase changing mode is used. Since a phase torque is constant and the other phase torque is changed at each rotor position, total torque error can be reduced within a phase torque error limit. And the total torque error is dependent on the change of phase torque. To consider non-linear torque characteristics and to suppress a tail current at the end of commutation region, the incoming phase current is changed to torque increasing direction, but the outgoing phase current is changed to torque decreasing direction. So, the torque sharing of the outgoing phase and incoming phase can be smoothly changed with a minimum current cross over. The proposed control scheme is verified by some computer simulations and experimental results.
This paper presents an implementation of a direct active and reactive power control for a doubly fed induction generator (DFIG), which is applied to a wind generation system as an alternative to the classical field-oriented control (FOC). The FOC has a complex control structure that consists of a current controller, a power controller and frame transformations. The performance of the FOC depends highly on parameter variations of the rotor and stator resistances and the inductances. The proposed direct power control (DPC) method produces a fast and robust power response without the need of complex structure and algorithms. One drawback, however, is its high power ripple during a steady state. In this paper, active and reactive power controllers and space-vector modulation (SVM) are combined to replace hysteresis controllers used in the original DPC drive, resulting in a fixed switching frequency of the power converter. Simulation results with the FOC and DPC for a 3kW DFIG are given and discussed, and the experimental results of a test involving identical machines are presented to illustrate the feasibility of the proposed control strategy.
일반적으로 BLDC 모터는 고효율 고토크의 특성을 가지고, 넓은 속도 범위에 걸쳐 높은 효율을 유지 하고 제어가 용이하므로 널리 사용 되고 있다. 이러한 BLDC 모터는 구동 원리에 의해서 역기전력의 파형이 구형파를 가지는 것이 유리하다. 또한 BLAC 모터는 효율, 역률, 전력밀도 및 토크 밀도가 높은 장점을 가지고 정현파 역기전력을 요구한다. 매입형 영구자석형 동기전동기 중 할박 구조로 인해서 자속을 집중 시키는 Spoke type 모터의 회전자 표면은 철심으로 이루어져 있기 때문에 회전자 표면의 형상을 Arc설계를 통해서 형상 최적화가 가능하다. 회전자 표면의 Arc 설계를 통해서 공극의 자속밀도 분포의 변화를 줄 수 있어 BLDC 구동 시 요구하는 구형파 역기저력 파형과 BLAC 구동 시 요구되는 정현파 역기저력 파형을 Arc 설계 각도에 따라 다르게 발생 시킬 수 있다. 이를 통해서 역기전력을 형태를 구형파와 정현파 형태를 가지도록 설계하여 BLDC와 BLAC 구동 시에 성능을 FEA를 통해서 비교 평가 하여, 구동 방식에 따른 Spoke type IPM 모터의 형상 설계방법을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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