This paper proposes a new fuzzy speed control method based on Takagi-Sugeno fuzzy method of permanent magnet synchronous generators(PMSM) for variable-speed wind turbine systems. The proposed fuzzy speed controller consists of the control terms that compensate for the nonlinearity of PMSG and the control terms that stabilize the error dynamics. The conditions are derived for the existence of the proposed speed controller, and the gain matrices of the controller are given. The proposed control method can guarantee that the PMSG can effectively track the speed reference which is calculated through the MPPT control and can reduce the fluctuations of the generated power under even fast random wind conditions. To verify the performance of the proposed fuzzy speed controller, the simulation results are demonstrated.
This paper describes a control for the high performance induction motor drive system with a wide speed operating range and proposes a robust control method independent of motor parameter variation. For the operation below the rated speed, the high performance control is achieved by using the indirect field-oriented control with a speed sensor. In the high speed regain, the field weakening region with a large variation in motor parameters, the motor drive system can obtain the robustness to motor parameter variation by switchover to the direct field-oriented control. Also, the sensorless speed control using estimated speed is achieved in very high speed region that the utilization of speed sensor pulses is limited. And from experiments using high performance 32bit DSP for 2.2[kW] and 22[kW] laboratory induction motor drive systems, it is verified that the proposed opration algorithm provided a good performance.
For the variable speed in automatic control, this paper describes, at first, performance equations of an induction motor which has the free rotating stator. This motor with rotating stator has a speed control factor itself by equivalent variable frequency in stator side. Secondly, an additional invertor source on the rotor slip ring serves the purpose of improving the speed control factor. The advantages decribed above permit to control the speed continuosly from zero to maximum allowable speed with low energy of thyristor a feed-back device may be used for speed stabilization under variable load.
This paper presents a new fuzzy speed controller based on a fuzzy angular acceleration observer to realize a robust speed control of permanent magnet synchronous motors(PMSM). The proposed speed controller needs the information of the angular acceleration, thus the first-order fuzzy acceleration observer is designed. The LMI existence condition is given for the proposed fuzzy speed controller, and the gain matrices of the controller are calculated. It is verified that the augmented control system consisting of the fuzzy speed controller and the fuzzy acceleration observer is mathematically stable. To validate the effectiveness of the proposed acceleration observer-based fuzzy speed controller, the simulation and experimental results are shown under motor parameter variations. It is definitely proven that the proposed control scheme can precisely track the speed of a permanent magnet synchronous motor.
영구자석 동기 전동기는 출력 밀도가 높고 효율이 높다는 장점 때문에 적용 범위가 넓어지고 있다. 자동차나 로봇과 같은 고전력밀도, 고성능 전동기 구동 시스템뿐만 아니라 세탁기, 에어컨, 냉장고와 같은 비용 절감이 매우 중요한 시스템에도 영구자석 동기 전동기가 사용되고 있다. 비용 절감을 위해 회전자 위치 센서를 제거하는 센서리스 제어가 필요한데, 일반적으로 센서리스 제어는 전동기를 기동하는 조건에서는 사용하기 어렵다. 따라서 초기 기동에서는 전류 벡터를 임의의 속도로 회전시키는 I-F 속도 제어를 사용하고, 특정 속도 이상이 되면 센서리스 속도 제어로 절환해야 한다. I-F 속도 제어와 센서리스 속도 제어에서의 속도 제어 성능도 중요하지만 두 제어 기법이 절환되는 과도 상태에서도 속도 제어 성능을 유지해야 한다. 본 논문에서는 영구자석 동기 전동기의 센서리스 속도 제어를 위해 I-F 속도 제어에서 센서리스 속도 제어로의 절환 기법을 제안한다. 제안된 기법의 성능을 확인하기 위해 세탁기 구동 시스템에서 실험을 수행하였다.
International journal of advanced smart convergence
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제10권2호
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pp.175-186
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2021
We have studied the speed regulation of the permanent magnet synchronous motor (PMSM) servo system in this paper. To optimize the PMSM servo system's speed-control performance with disturbances, a non-linear speed-control technique using a back-propagation neural network (BP-NN) algorithm forthe controller design of the PMSM speed loop is introduced. To solve the slow convergence speed and easy to fall into the local minimum problem of BP-NN, we develope an improved BP-NN control algorithm by limiting the range of neural network outputs of the proportional coefficient Kp, integral coefficient Ki of the controller, and add adaptive gain factor β, that is the internal gain correction ratio. Compared with the conventional PI control method, our improved BP-NN control algorithm makes the settling time faster without static error, overshoot or oscillation. Simulation comparisons have been made for our improved BP-NN control method and the conventional PI control method to verify the proposed method's effectiveness.
The paper describes a robust adaptive control algorithm for induction motor drive without speed sensor at low speed range. The control algorithm use only current sensors in a space vector pulse width modulation within loop control with rotor speed estimation and voltage source inverter. On-line rotor speed estimation is based on utilizing parallel model reference adaptive control system. MRAC of the modified flux model for flux and rotor speed estimator uses dual-adaptation mechanism, ${\omega}_r$ and ${\omega}_e$ scheme. The estimated flux components in the model can be compensated from the effects of offset errors on pure integrals. It can be compensated to the parameter variations and torque fluctuation with speed estimation in less then 10 rad/sec. In a simulation, the proposed induction motor control algorithm without speed sensor at very low speed range are shown to operate very well in spite of variable rotor time constant and fluctuating load without change the controller parameters. The suggested control strategy and estimation method have been validated by simulation study, and it proposed the designed system for the implementation using TI320C31 DSP/ASIC controller.
This paper proposes a new fuzzy speed controller for the precise speed control of a permanent magnet synchronous motor(PMSM). The proposed control system needs the information of the angular acceleration instead of the load torque, so the third-order fuzzy acceleration observer estimates it. Moreover, the LMI conditions are derived for the existence of the fuzzy acceleration observer and fuzzy speed controller, and the gain matrices of the observer and controller are obtained. It is analytically proven that the proposed observer-based fuzzy speed regulator is exponentially stable. To evaluate the performance of the proposed control algorithm, experimental results as well as simulation results are provided under the conditions of motor parameter and load torque variations. Finally, it is clearly confirmed that the proposed control method can accurately control the speed of a PMSM.
This paper presents an implementation of digital high-performance speed sensorless control system of an induction motor drives with Direct Torque Control(DTC). The system consists of closed loop stator flux and torque observer, speed and torque estimators, two hysteresis controllers, an optimal switching look-up table, IGBT voltage source inverter, and TMS320C31 DSP controller board. The stator flux observer is based on the combined current and voltage model with stator flux feedback adaptive control for wide speed range. The speed estimator is using the model reference adaptive system(MRAS) with rotor flux linkages for speed turning signal estimation. In order to prove the suggested speed sensorless control algorithm, and to obtain a high-dynamic robust adaptive performance, we have some simulations and actual experiments at low(20rpm) and high(1000rpm) speed areas. The developed speed sensorless system are shown a good speed control response characteristic, and high performance features using 2.2[kW] general purposed induction motor.
this paper presents an implementation of digital control system of speed sensorless for Reluctance Synchronous Motor (RSM) drives with direct torque control (DTC). The problem of DTC for high-dynamic performance RSM drive is generating a nonlinear torque due to a saturated nonlinear inductance curve with various load currents. The control system consists of stator flux observer, compensating inductance look-up table, rotor position/speed/torque estimator, two hysteresis band controllers, an optimal switching look-up table, IGBT voltage source unverter, and TMS320C31 DSP controller. The stator flux observer is based on the combined voltage and current model with stator flux feedback adapitve control that inputs are the compensated inductances, current and voltage sensing of motor terminal with estimated rotor angle for wide speed range. The rotor position is estimated rotor speed is determined by differentiation of the rotor position used only in the current model part of the flux observer for a low speed operation area. It does not requrie the knowledge of any montor paramenters, nor particular care for moter starting, In order to prove the suggested control algorithm, we have simulation and testing at actual experimental system. The developed sensorless control system is showing a good speed control response characterisitic result and high performance features in 20/1500 rpm with 1.0Kw RSM having 2.57 ratio of d/q reluctance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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