This paper presents analysis, design and simulation for the indirect field orientation control (IFOC) of induction machine drive system. The dynamic performance of the IFOC under nominal and detuned parameters of the induction machine is established. A conventional proportional plus integral-derivative (PI-D) two-degree-of-freedom controller (2DOFC) is designed and analysed for an ideal IFOC induction machine drive at nominal parameters with the desired dynamic response. Varying the induction machine parameters causes a degredation in the dynamic response for disturbance rejection and tracking performance with PI-D 2DOF speed controller. Therefore, conventional controllers can nut meet a wide range of speed tracking performance under parameter variations. To achieve high- dynamic performance, a proposed robust fuzzy logic controllers (RFLC) for d-axis rotor flux, d-q axis stator currents and rotor speed have been designed and analysed. These controllers provide robust tracking and disturbance rejection performance when detuning occurres and improve the dynamic behavior. The proposed REL controllers provide a fast and accurate dynamic response in tracking and disturbance rejection characteristics under parameter variations. Computer simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed REL controllers and a robust performance is obtained fur IFOC induction machine drive system.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.5B
no.1
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pp.34-38
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2005
The finite element method is very flexible for new shapes and provides flux distribution, magnetomotive force, eddy currents, and torques. However, it requires lengthy computational time in order to achieve desired accuracy. The magnetic equivalent circuit method takes less computation time than the finite element method. Therefore, the finite element method is mainly used to confirm the completed design. The magnetic equivalent circuit method is convenient for complicated analysis of the transient state of the induction motor. The magnetic equivalent circuit method is restricted to only one direction of magnetic flux. In this paper, the construction elements (that is, stator iron, rotor iron, yoke, air gap, etc.) of the squirrel cage induction motor were represented by a flux tube and the air gap magnetomotive force was calculated by the magnetic equivalent circuit method. Starting transient torque and phase current of the squirrel cage induction motor were verified by the theoretical calculation and the experiment.
Park, Sang-Jin;Jang, Jeong-Hwan;Jang, Geon-Hui;Lee, Yong-Bok;Kim, Chang-Ho
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.51
no.8
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pp.425-433
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2002
This research investigates the electromechanical characteristics of a sing1e-phase squirrel cage induction motor due to broken rotor bars and rotor eccentricity. Numerical analysis is performed by solving the nonlinear time-stepping finite element equation coupled with the magnetic field equation, circuit equation and mechanical equation of motion. It shows that the asymmetry of magnetic flux due to the broken rotor bars and rotor eccentricity introduce a change in the stator current, torque, speed, magnetic force and vibration of a rotor at the same time. However, even in the existence of rotor eccentricity, 3 broken rotor bar introduces a dominant change in the magnetic force and rotor displacement, i.e., beating phenomenon in time domain and sideband frequencies in frequency spectra, respectively.
Kim, Nam-Hun;Kim, Min-Ho;Kim, Min-Huei;Kim, Dong-Hee;Hwang, Don-Ha
Proceedings of the KIEE Conference
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2001.07b
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pp.986-988
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2001
This paper presents a digitally speed sensorless control system for induction motor with direct torque control (DTC). Some drawbacks of the classical DTC are the relatively large torque ripple in a low speed range and notable current pulsation during steady state. They are reflected speed response and increased acoustical noise. In this paper, the DTC quick response are preserved at transient state, while better qualify steady state performance is produced by space vector modulation (SVM). The system are closed loop stator flux and torque observer for wide speed range that inputs are currents and voltages sensing of motor terminal, model reference adaptive control (MRAC) with rotor flux linkages for the speed fuming signal at low speed range, two hysteresis controllers and optimal switching look-up table. Simulation results of the suggest system for the 2.2 [kW] general purposed induction motor are presented and discussed.
A new flux observer based vector control system of an induction motor is constructed by using an observer in which the commanded stator currents are used to estimate the rotor flux. In this system, the flux observer is formulated by using a model of induction motor in a stationary coordinate system. By considering an observer of induction motor in a fixed co-ordinate system located on its secondary flux, a slip frequency controlled type of vector control system is also proposed. From these control schemes, the relation between the conventional slip frequency controlled type system and the observer based one is clarified. The steady-state error of the developed torque which is caused by the parameter change of induction motor is analyzed and discussed for the selection of observer gains. The poles of the observer error dynamics and those of the observer based vector control system are calculated analytically by neglecting the machine parameter change. In order to analyze the robust stability, a linear model of the observer based vector control system is proposed taking into account the machine parameter change. By using this model, the trajectories of the poles and zeros of the torque transfer function are computed and discussed. To test validity of the theoretical analysis, experiments are conducted by using a digital signal processor (TMS320C30) and a current controlled voltage source PWM inverter.
A hydrogen cooling method is used in a power generator for removing the unnecessary heat due to the windage loss of a rotor and the joule heat of a stator. A MEA (Membrane Electrolyte Assembly) hydrogen generator has been developed and applied as a hydrogen supplying system for the cooling of a 350MW power generator. As a field application result, the average potential of eleven cells and the voltage efficiency were measured 2.26V/cell and 65.4% (Higher Heating Value) respectively at the hydrogen pressure of 6 Bar, the hydrogen flow rate of 9.1L/min, and the current of 150A.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.4
no.2
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pp.487-492
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2000
This paper presents a novel method of slip-compensation for rotor time constant variation in indirect field orientation control of induction motor drives. In field oriented control due to variation of rotor time constant, decoupling between the flux and torque components of stator current is lost and hence, the performance of operation of the machine deteriorates. To solve the problem, the q-axis is aligned to reference frame without phase difference by comparing the real flux component with the reference flux component. Then to compensate the slip, PI controller is used. The proposed method keeps a constant slip by compensating the gain of direct slip frequency when the rotor resistance of induction motor varies. To prove the validations of the proposed algorithm in the paper, computer simulations and experiments are executed.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.8
no.3
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pp.239-246
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2003
Brushless D.C. Motor is widely used for industrial application because of high efficiency and high power density. Especially, in home appliance, BLDCM is very useful due to high control performance and low acoustic noise. In this paper, BLDCM and its controller are designed and developed for tread mill application. With the restricted stator structure, permanent magnet rotor is designed for manufacturing and cost effectiveness using CAD and FEM analysis. A ferrite magnetic material is used as a rotor magnet for the cost and temperature advantages. For a stable operation of tread mill, over current and temperature can be detected and protected. The designed BLDCM and its controller was verified by the experimental results.
Zhao, Hongyan;Zheng, Trillion Q.;Li, Yan;Du, Jifei;Shi, Pu
Journal of Power Electronics
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v.17
no.1
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pp.212-221
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2017
Permanent-Magnet Synchronous Generators (PMSGs) are used widely in Wind Power Generation Systems (WPGSs), and the Vienna rectifier was recently proposed to be used as the generator-side converter to rectify the AC output voltage in PMSG-based WPGS. Compared to conventional six-switch two-level PWM (2L-PWM) converters, the Vienna rectifier has several advantages, such as higher efficiency, improved total harmonic distortion, etc. The motivation behind this paper is to verify the performance of direct-driven PMSG wind turbine system based-Vienna rectifier by using a simulated direct-driven PMSG WPGS. In addition, for the purpose of reducing the reactive power loss of PMSGs, this paper proposes an induced voltage sensing scheme which can make the stator current maintain accurate synchronization with the induced voltage. Meanwhile, considering the Neutral-Point Voltage (NPV) variation in the DC-side of the Vienna rectifier, a NPV balancing control strategy is added to the control system. In addition, both the effectiveness of the proposed method and the performance of the direct-driven PMSG based-Vienna rectifier are verified by simulation and experimental results.
Park, Min-Ho;Kim, Young-Real;Won, Chung-Yuen;Kim, Tae-Hoon;Kim, Yuen-Jun
Proceedings of the KIEE Conference
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1989.11a
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pp.20-24
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1989
The time optimal position control scheme can be repeatedly taken from the initial state of a dynamic system to a desired one as fast as possible at the industrial drives. In this case, the machine parameters will vary due to temperature, frequency, and saturation effects. In particular, the rotor resistance value changes dramatically with temperature and frequency. These changes affect the command values of the stator current components and slip speed. There is a mismatch between the commanded variables and actual variables of the induction motor drive, and this situation leads to decoupling of the vector controller from the plant, i.e the induction motor. Consequences of such decoupling include the initiation of oscillations of the rotor flux and unsuitable switching of electromagnetic torque of the induction motor servo drive. Therefore, a rotor resistance parameter compensating method for the induction motor is described.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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