This paper proposed an analytical model for the distributed magnetic field analysis of interior permanent magnet-type blush-less direct current motors under the stator-turn fault condition using the winding function theory. Stator-turn faults cause significant changes in electric and magnetic characteristic. Therefore, many studies on stator-turn faults have been performed by simulation of the finite element method because of its non-linear characteristic. However, this is difficult to apply to on-line fault detection systems because the processing time of the finite element method is very long. Fault-tolerant control systems require diagnostic methods that have simple processing systems and can produce accurate information. Thus analytical modeling of a stator-turn fault has been performed using the winding function theory, and the distributed magnetic characteristics have been analyzed under the fault condition. The proposed analytical model was verified using the finite element method.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.24
no.2
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pp.92-98
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2019
Accurate estimation of motor parameters is required in some motor control applications. For example, the value of stator resistance is required for stator flux-oriented control mostly used in doubly fed induction generator systems. Stator resistance is not a constant value and continuously changes due to the rise in temperature during motor operation. Estimation errors degrade the control performance. Hence, this study proposes a simple stator resistance estimation method. In this scheme, the differential components of voltage and current values are used to eliminate the dead-time effect, and Kalman filter algorithm is applied to reduce the error according to measurement noise. Simulation and experimental results obtained with a permanent magnet motor show the validity of the proposed algorithm.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.51
no.3
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pp.150-157
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2002
This paper presents preliminarily an implementation of digital high-performance motion control system of Reluctance Synchronous Motor (RSM) drives with direct torque control (DTC). The system consist of stator flux observer, torque estimator, two hysteresis band controllers, an optimal switching look-up table, IGBT voltage source inverter, and TMS320F240 DSP controller made by Texas Instruments. The stator fluff observer is based on the combined voltage and current model with stator flux feedback adaptive control, and the input of the observer are the stator voltage and current of motor terminal for wide speed range. The rotor position and speed sensor used 6000 pulse/rev encoder. In order to prove rightness of the suggested control algorithm, we have some simulation and actual experimental system at $\pm$20 and $\pm$2000 rpm. The developed digitally high-performance motion control system+ are shown a good response characteristic of control results and high performance features using 1.0kW RSM which has 2.57 Ld/Lq salient ratio.
Im, Jong-Bin;Kim, Seung-Joo;Kim, Kwang-Soo;Lee, Hyung-Woo;Kim, Sol;Lee, Ju
Proceedings of the KSR Conference
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2009.05a
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pp.1649-1654
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2009
Induction motors widely use in industry because structure is simple and hard and cost is generally cheap and they are easy to control. In recently, because of saving steel, ventilation and benefit of frame fixing, rectangular core type induction motors use in industry more and more. This paper presents current characteristic according to stator core cutting degree in three-phase induction motor (IM) with rectangular stator core. According to stator cutting degree, magnetic saturation and paths of flux are changed. Because of these situations, phase currents are unbalance and are produced harmonic components and they cause decrease of efficiency. We analyze each $10^{\circ}$ from $0^{\circ}$ to $30^{\circ}$ using 2-D finite element analysis (FEA). Optimal stator cutting core degree selection supplies stable currents and efficiency improvement. In this paper, loss separation test was executed by IEEE Std. 112-98 Method B and we compare with the result of loss separation by Simulation using FEM and by Experiment.
The electrically excited synchronous generator (EESG) is applied in wind turbine systems recently. In an EESG control system, electrical torque is affected by stator flux and rotor current. So the control system is more complicated than that of the permanent-magnet synchronous generator (PMSG). Thus, the higher demanding of the control system is required especially in case of wind turbine mechanical resonance. In this paper, the mechanism of rotor speed resonant phenomenon is introduced from the viewpoint of mechanics firstly, and the characteristics of an effective damping torque are illustrated through system eigenvalues analysis. Considering the variables are tightly coupled, the four-order small signal equation for torque is derived considering stator and rotor control systems with regulators, and the bode plot of the closed loop transfer function is analyzed. According to the four-order mathematical equation, the stator flux, stator current, and electrical torque responses are derived by torque reference step and ramp in MATLAB from a pure mathematical deduction, which is identical with the responses in PSCAD/EMTDC simulation results. At last, the simulation studies are carried out in PSCAD software package to verify the resonant damping control strategy used in the EESG wind turbine system.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.11
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pp.1584-1590
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2017
This paper presents a implementation method of reliable speed limitation controller considering motor parameter variation in high speed operation. In spinning process of drum washing machine, speed increase has to be limited when unallowable imbalance mass is detected. Otherwise, severe noise and vibration can happen because noise and vibration are proportional to imbalance mass. To detect imbalance mass, d-axis current magnitude is used. However, we have to compensate for back-emf and power supply variation by means of detecting them because d-axis current is affected by both of them. On the other hand, we have to carefully estimate back-emf because back-emf is affected by stator resistance variation and inverter voltage error. Stator resistance variation can happen by manufacturing process for mass production or temperature variation in running. And there are inverter voltage errors between command voltage from micro-computer to inverter and real voltage from inverter to motor because of rising and falling time delay and turn-on resistance of power semiconductor switch. To solve this problem, we propose 2-step align current injection method which is to inject step-wise current right before starting. By this method, we can simply obtain stator resistance by ratio of voltage without inverter voltage error and current, and we can measure inverter voltage error. So we can obtain more exact model current, and then by simple calculation with compensation gain, we can estimate more accurate motor back-emf. We show that this method works well. It is verified through experiments.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.3
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pp.378-386
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2012
For reduction of the amount of CO2 emitted from ships, power generation characteristics of two power generation systems consisting of a high-efficiency permanent magnet synchronous generator and diode bridge rictifiers are discussed in this paper. One of the discussed systems has three-phase stator windings, and the other has two sets of three-phase (six-phase) stator windings to reduce pulsation in the electromagnetic torque and DC current. Experimental results reveal that the power generation efficiency of the system having six-phase stator windings is higher than that of the system having three-phase stator windings for a light load. The maximum power generation efficiency of the system having six-phase stator windings is almost the same as that of the system having three-phase stator windings. For the electromagnetic torque of the system having six-phase stator windings, the width of pulsation is about one-fifth compared to the system having three-phase stator windings.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.54
no.4
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pp.201-207
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2005
This paper has investigated the sensorless vector control method of induction motor based on the stator flux oriented voltage equation and the digital low pass filter (LPF) with compensator of phase/gain. The Proposed vector control method is easy to decide the stator reference voltages and control of motor, since it is based on stator flux vector But this method has sensitive structure to excessive sensor noise and PWM pulsating components of stator currents because the measured stator currents are directly used to compensate the internal resistive voltage drop at the determination of stator reference voltages. To eliminate the noise sensitive of proposed vector drive, this paper propose the digital LPF with compensator of phase/gain base on orthogonal property of stator current vector in stationary $\alpha$, $\beta$ reference frame. The proposed methods have been simulated and implemented on a sensorless vector drive for 750W three-phase induction motor. The simulation and experimental results demonstrate effectiveness of the proposed methods.
According to a research that is based on a previous study, But in a different way, This study shows fault diagnosis of Induction motor bearing which runs in coal-fired power plant industries on Desulfurization absorber agitator using Spectrum analysis of Stator Current and visual inspection. As a result of harmonic content analysis of stator current spectrum, It was possible to detect ball and outer race fault frequency. The comparison in the context of this experiment proves that the amplitude of faulty frequency is increased in three times at a fault in ball and in outer race. Spectrum analysis of stator current can be used to detect the presence of a fault condition as well as experiment in faulty bearings, besides early fault detection in bearings can prevent unexpected power generation loss and emergency maintenance cost.
Direct Torque Control method for an Induction Motor is presented which is quite different from field-oriented control. It carries out a precise and quick control of the stator flux and electromagnetic torque of an IM without calling for coordinate transformation, speed measurement, and stator current control. In principle, moreover, DTC operation requires only the knowledge of the stator resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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