Uddin, Muslem;Mekhilef, Saad;Rivera, Marco;Rodriguez, Jose
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.1
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pp.227-242
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2015
This paper proposes a weighting factor optimization method in predictive control algorithm for torque ripple reduction in an induction motor fed by an indirect matrix converter (IMC). In this paper, the torque ripple behavior is analyzed to validate the proposed weighting factor optimization method in the predictive control platform and shows the effectiveness of the system. Therefore, an optimization method is adopted here to calculate the optimum weighting factor corresponds to minimum torque ripple and is compared with the results of conventional weighting factor based predictive control algorithm. The predictive control algorithm selects the optimum switching state that minimizes a cost function based on optimized weighting factor to actuate the indirect matrix converter. The conventional and introduced weighting factor optimization method in predictive control algorithm are validated through simulations and experimental validation in DS1104 R&D controller platform and show the potential control, tracking of variables with their respective references and consequently reduces the torque ripple.
Efficient operation of induction motor at light loads has been getting wide attention recently because the operating of induction motor at light loads occupies big portion of its operating regions in many applications such as environment friendly vehicle. As one of approaches to improve efficiency, Adaptive Maximum Torque Per Amp (Adaptive MTPA) control for induction motor drives has been proposed to achieve a desired torque with the minimum possible stator current. However, the Adaptive MTPA control was validated only at heavy load where, in general, control scheme tends to perform better than at light loads since the error in measurement of sensors is lower and signal to noise is better. Thus, although the performance of a control scheme is good at rated operating point, its performance at light load is somewhat in doubt in practice. This has led to considerable interest in efficiency of Adaptive MTPA control at light loads. This work experimentally demonstrates performance of Adaptive MTPA control at light loads regardless of rotor resistance variation, thus showing its good performance over all operating conditions.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.51
no.7
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pp.399-405
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2002
This paper presents an implementation of digital high-performance Position sensorless motion control system of an induction motor drives with Direct Torque Control(DTC). The system consist of closed loop stator flux and torque observer, speed and torque estimators, two hysteresis controller, optimal switching look-up table, IGBT voltage source inverter, and TMS320C31 DSP board. The stator flux observer is based on the combined current and voltage model with stator flux feedback adaptive control of which inputs are current and voltage sensed on motor terminal for wide speed range. The speed observer is using the model reference adaptive system(MRAS) with rotor flux linkages for speed turning signal. The simulation and experimental results are provided to evacuate the consistency and the performance of the suggested position sensorless control algorithm. The developed position sensorless system are shown a good motion control response characteristic and high performance features using 2.2[kw] general purposed induction motor.
Sekour, M'hamed;Hartani, Kada;Draou, Azeddine;Allali, Ahmed
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.8
no.3
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pp.530-543
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2013
This paper describes a control scheme of speed sensorless fuzzy direct torque control (FDTC) of permanent magnet synchronous motor for electric vehicle (EV). Electric vehicle requires fast torque response and high efficiency of the drive. Speed sensorless FDTC In-wheel PMSM drives without mechanical speed sensors at the motor shaft have the attractions of low cost, quick response and high reliability in electric vehicle application. This paper presents a new approach to estimate the speed of in-wheel electrical vehicles based on Model Reference Adaptive System (MRAS). The direct torque control suffers in low speeds due to the effect of changes in stator resistance on the flux measurements. To improve the system performance at low speeds, a PI-fuzzy resistance estimator is proposed to eliminate the error due to changes in stator resistance. High performance sensorless drive of the in-wheel motor based on MRAS with on line stator resistance tuning is established for four motorized wheels electric vehicle and the whole system is simulated by matalb/simulink. The simulation results show the effectiveness of the new control strategy. This proposed control strategy is extensively used in electric vehicle application.
In view of the speed control characteristics of induction traction motors and the problems of direct torque control (DTC) algorithms in current applications, this paper presents a DTC algorithm characterized by a symmetrical polygon flux control and a closed loop power control in the constant-torque base speed region and constant-power field-weakening region of induction traction motors. This algorithm only needs to add a stator flux control algorithm to the traditional DTC structures. This has the benefit of simplicity, while maintaining the features of traditional algorithms such as a rapid dynamic response, uncomplicated control circuit, reduced dependence on motor parameters, etc. In addition, it obtains a smoother flux trajectory that is conducive to improvement of the harmonic elimination capability, the switching frequency utilization as well as the torque and power performance in the field-weakening region. The effectiveness and feasibility of this DTC algorithm are demonstrated by both theoretical analysis and experimental results.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.20
no.10
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pp.47-57
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2006
The paper is proposed maximum torque control of SynRM drive using adaptive teaming mechanism-fuzzy neural network(ALM-FNN) controller and artificial neural network(ANN). The control method is applicable over the entire speed range and considered the limits of the inverter's current and voltage rated value. For each control mode, a condition that determines the optimal d-axis current $^i{_d}$ for maximum torque operation is derived. The proposed control algorithm is applied to SynRM drive system controlled ALM-FNN and ANN controller, the operating characteristics controlled by maximum torque control are examined in detail. Also, this paper is proposed the analysis results to verify the effectiveness of the ALM-FNN and ANN controller.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.12
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pp.2189-2196
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2016
This paper proposes a new finite control set-model predictive control (FCS-MPC) method for induction motors. In the method, the reference state that satisfies the given torque and rotor flux requirements is derived. Cost indices for the FCS-MPC are defined using the state tracking error, and a linear matrix inequality is formulated to obtain a proper weighting matrix for the state tracking error. The on-line procedure of the proposed FCS-MPC comprises of two steps: select the output voltage vector of the two level inverter minimizing the cost index and compute the optimal modulation factor of the minimizing output voltage vector in order to reduce the state tracking error and torque ripple. The steady state tracking error is removed by using an integrator to adjust the reference state. The simulation and experimental results demonstrated that the proposed FCS-MPC shows good torque, rotor flux control performances at different rotating speeds.
This paper presents an implementation of high-dynamic performance of position sensorless motion control system of Reluctance Synchronous Motor(RSM) drives for an industrial servo system with direct torque control(DTC), The problems of DTC for high-dynamic performance and maximum efficiency RSM drive due to a saturated stator linkage flux and nonlinear inductance curve with various load currents, The accurate estimation of the stator flux and torque are obtained using stator flux observer of which a saturated inductance Ld and Lq can be compensated by adapting from measurable the modulus and angle of the stator current space vector. To obtain fast torque response and maximum torque/current with varying load current, the reference command flux is ensured by imposing Ids=Iqs. This control strategy is proposed to fast response and optimal efficiency for RSM drive. In order to prove rightness of the suggested control algorithm, the actual experiment carried out at ${\pm}$20 and ${\pm}$1500 rpm. The developed digitally high-performance control system are shown some good response characteristic of control results and high performance features using 1.0kW RSM of which has 2.57 Ld/Lq salient ratio.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.24
no.12
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pp.184-192
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2010
This paper proposes a new fuzzy speed controller to precisely regulate the speed of a surface-mounted permanent magnet synchronous motor(SPMSM). The proposed fuzzy controller needs the knowledge of the load torque to realize its robust and accurate control, thus the first-order load torque observer is adopted to estimate it. It is analytically confirmed that the overall control system containing the fuzzy speed controller and the load torque observer is exponentially stable. To prove the validity of the proposed fuzzy speed controller, the simulation and experimental results are shown. It is concluded that the proposed control scheme can be employed to accurately control the speed of a SPMSM motor.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.8
no.3
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pp.211-220
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2003
This paper presents an implementation of direct torque control (DTC) of Reluctance Synchronous Motor (RSM) with an efficiency optimization. The equipment circuit in Reluctance Synchronous Motor which consider with iron losses is theoretically analyzed and the optimal current ration between torque current and exiting current analytically derived to drive RSM at maximum efficiency. For RSM, torque dynamics can be maintained even with controlling the flux level because a torque is directly proportional to the stator current unlike induction motor. The experimental results are presented to validate the applicability of the proposed method. The developed control system show high efficiency features with 1.0 Kw RSM having 2.57 ratio of d/q reluctance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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