• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.3
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• pp.584-593
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• 2018

The highly efficient operation of induction motors has been studied in the past years. Among the many attempts made to obtain highly efficient operation, Maximum Torque Per Amp (MTPA) controls in induction motor drives were proposed. This method enables induction motor drives to operate very efficiently since it achieves the desired torque with the minimal stator current. This is because the alternate qd induction motor model (AQDM) is a highly accurate mathematical model to represent the dynamic characteristics of induction motors. However, it has been shown that the variation of the rotor resistance degrades the performance of the MTPA control significantly, thus leading to its failure to satisfy the maximum torque per amp condition. To take into consideration the mismatch between the actual value of the rotor resistance and its parameter value in the design of the control strategy, an adaptive MTPA control was proposed. In this work, this adaptive MTPA control is investigated in order to achieve the desired torque with the minimum stator current at multiple operating points. The experimental study showed that (i) the desired torque was accurately achieved even though there was a deviation of the order of 5% from the commanded torque value at a torque reference of 25 Nm (tracking performance), and (ii) the minimum stator current for the desired torque (maximum torque per amp condition) was consistently satisfied at multiple operating points, as the rotor temperature increased.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.11
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• pp.3110-3114
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• 2009

Rotor temperature variation is a significant issue in the design of induction motor controls. In the literature, numerous studies have mentioned significant performance degradation due to rotor temperature variation unless it is taken into account. However, those studies have mainly focused on field-oriented control in terms of tracking performance. There was little research about the influence of rotor temperature variation on performance particularly in the case of optimal controls such as maximum torque per amp (MTPA) control strategy. This work investigates how to affect the performance of maximum torque per amp (MTPA) control strategy as rotor temperature varies in time. To this end, investigation was carried out in two ways to see whether the objective of MTPA control strategy is achieved regardless of rotor temperature variation. It is to produce a desired torque with the minimum possible stator current at the same time. Laboratory experiment shows that tracking performance and maximum torque per amp condition is significantly affected by rotor temperature variation as rotor temperature varies, thus ending up with performance degradation of MTPA control.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.82-83
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• 2013

친환경 차량에 대한 관심이 급증함에 따라 고효율 운전이 가능한 하이브리드 전기자동차(이하 HEV)에 대한 관심이 급증하고 있다. HEV에는 효율이 높고 단위 체적당 토크가 큰 고성능 전동기가 적용되고 있으며 자동차에 적용되는 특수성으로 인해 고속영역에서의 안정된 출력 특성이 요구되고 있다. 회전계자부에 권선을 적용한 계자권선형 동기전동기는 영구자석형 전동기에 비해 효율이 다소 감소하는 단점이 있으나, 공극 자속을 임의로 제어할 수 있기 때문에 저속영역부터 10,000rpm 이상의 고속영역까지 탁월한 가변속 능력을 발휘하는 장점이 있으며, 저용량 HEV에 매우 적합한 특성을 지니고 있다. 그러나, 일반적인 영구자석형 동기전동기와는 다르게 d,q축 전류 뿐만 아니라 자속성분 전류까지 제어 대상에 포함되므로 제어계가 복잡해지는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 HEV용 계자 권선형 동기전동기의 단위 전류당 최대토크 제어(MTPA)에 대하여 연구를 진행하였으며, 전압-전압제한 하에서 이론적으로 발생 가능한 최대토크 능력 커브를 기반으로 실제 시스템에서 쉽게 구현할 수 있는 약계자 제어 알고리즘을 제안한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2009.11a
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• pp.102-104
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• 2009

매입형 영구자석 동기 전동기는 높은 효율과 빠른 동특성, 넓은 정출력 운전 영역 등의 장점 때문에 다양한 산업 분야에서 각광을 받고 있다. 특히 최대 효율 운전을 위해서 매입형 영구자석 동기기의 단위전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere, MTPA) 운전 방법에 대한 많은 연구들이 수행되어져 왔다. 이론적인 MTPA 운전점은 전동기의 제 정수에 의해 결정되는데, 매입형 영구자석 동기 전동기는 온도와 운전 영역에 따라 전동기제 정수의 변화가 극심하여 정확한 MTPA 운전을 하기 위해서는 전동기의 전 운전 영역에 대한 전동기 제정수를 미리 알고 있어야 한다. 실시간으로 전동기 제 정수를 추정하여 MTPA 운전점을 알아내는 방법도 제안되었으나 대부분 복잡한 비선형 방법이 적용되고 있다. 본 논문에서는 신호 주입 개념을 도입한 새로운 MTPA 운전 방법을 제안한다. 전류에 높은 주파수의 신호를 주입하여 그 주입된 신호에 의한 반응을 확인함으로 MTPA 운전점을 판별하게 된다. 이 방법은 전동기 제 정수 변동에 강인하며, 간단한 신호처리 과정만으로 MTPA 운전을 할 수 있다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.14 no.3
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• pp.204-210
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• 2009

This paper proposes a novel current-sensorless maximum torque per ampere control for a surface mounted permanent magnet synchronous motor with low-resolution position sensor. A direct axis current is estimated from the mathematical model of the permanent magnet synchronous motor and the phase angle between direct and quadrature axis voltage commands is controlled to adjust the estimated direct axis current to zero, thus a maximum torque per ampere control can be achieved. The proposed method is suitable for low cost applications with slow dynamic response characteristics.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.7 no.1
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• pp.91-100
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• 2002

This paper deals with the ripple reduction of the electromagnetic torque developed in IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor). Generally, torque ripple is an important causes of vibration and noise of motor. For reducing torque ripple in IPM with nonsinusoidal EMF, the optimal current which is able to control maximum torque/ampere is considered to be introduced In the proposed method. The fact of torque ripple being reduced when the optimal current Is used in motor is verified through simulation and experiment.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.52-54
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• 2020

다상 BLDC 모니터는 높은 효율, 단위 전류당 높은 토크 밀도 및 비교적 쉬운 제어 특성으로 인해 동일 크기, 동일 무게에서 더 높은 출력을 요구하는 대형 트랙션 또는 선박 추진 응용 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있다. 선박 등의 대용량 추진 시스템은 안정적인 운전 성능을 위해 모터의 일부 상 고장의 경우에도 시스템의 안정적인 동작이 중요한 이슈가 되고 있다. 본 논문에서는 모터의 한 상에서 고장이 발생한 경우 BLDC 모터의 정상인 상 전류의 위상각을 제어하여 토크 리플을 저감하는 제어 방법을 제안한다. 제안된 방법은 토크 리플에 큰 영향을 미치는 출력 토크의 2차 고조파 성분의 합이 영이 되도록 정상인 상 전류의 위상각을 제어하여 가능한 범위 내에서 최대 출력 토크를 얻음과 동시에 토크 리플 성분을 최소화한다. 본 논문에서 제안한 방법은 12상 BLDC 모터의 HILs 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.13 no.5
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• pp.493-499
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• 2010

The next generation domestic high speed railway system is a power dispersed type and uses vector control method for motor speed control. Nowadays, inverter driven induction motor system is widely used. However, recently PMSM drives are deeply considered as a alternative candidate instead of an induction motor driven system due to their advantages in efficiency, noise reduction and maintenance. In this paper, the maximum torque control approach is presented for the IPMSM drives with reluctance torque. The applied control method uses maximum torque control per ampere technique. Simulation programs based on Matlab/Simulink are developed. Finally the designed system is verified by simulation and their characteristics are analyzed by the simulation results.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.11a
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• pp.189-190
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• 2017

본 논문에서는 PMSM에서 단위 전류당 최대 토크를 발생시키는 MTPA(Maximum Torque Per Ampere)제어에 기반한 센서리스 V/f 운전 기법을 제안한다. 기존의 센서리스 V/f 운전에서는 MTPA 제어가 고려되지 않아 구동 효율이 감소하는데 본 논문에서는 d축 전류를 기반으로 비례적분기 제어기를 사용하여 개선하였다. 또한 부하 변동에 대한 우수한 동특성과 안정성을 갖도록 하였다. 250W 블로워용 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)에 대한 실험을 통해 그 효용성을 확인하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.156-157
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• 2017

본 논문은 전차원 자속 관측기를 이용한 대용량 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 센서리스 제어 기법을 제안한다. 기존의 전차원 자속 관측기를 사용한 제어 방식은 IPMSM의 자속 모델을 표면 부착형 영구자석 동기전동기(SPMSM)의 자속 모델처럼 해석하기 때문에 추정되는 회전각의 오차가 발생한다. 특히 릴럭턴스 토크가 큰 대용량 IPMSM 구동 시에는 회전각 오차가 크게 나타나므로 단위 전류당 발생하는 최대토크를 감소시켜 정밀한 MTPA 제어가 불가능하다. 제안하는 알고리즘은 전차원 자속 관측기를 통해 추정된 회전각의 오차를 보상하여 대용량 IPMSM의 정밀한 센서리스 제어를 가능하게 한다. 제안하는 기법의 타당성은 시뮬레이션을 통해 확인하였으며, 기존의 알고리즘과 비교하였다.