JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제16권1호
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pp.58-69
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2016
This paper describes the design and implementation of a new diode clamped multilevel inverter for variable frequency drive. The diode clamp multilevel inverter has been widely used for low power, high voltage applications due to its superior performance. However, it has some limitations such as increased number of switching devices and complex PWM control. In this paper, a new topology is proposed. New topology requires only (N-1) switching devices and (N-3) clamping diodes compared to existing topology. A modified APO-PWM control method is used to generate gate pulses for inverter. The proposed inverter topology is coupled with single phase induction motor and its performance is tested by MATLAB simulation. Finally, a prototype model has built and its performance is tested with single phase variable frequency drive.
Pulse Width Modulation (PWM) is a widely adopted technique to drive the motor using the voltage source inverters. Since they generate high frequency Common Mode (CM) Voltage, a high shaft voltage in induction motor is induced which leads to parasitic capacitive currents causing adverse effects such as premature deterioration of ball bearings and high levels of electromagnetic emissions. This paper presents an Active Cancellation Circuit (ACC) which can significantly reduce the CM voltage hence the common mode current in the three phase induction motor drives. In the proposed method the CM voltage is detected by the capacitors and applied to the frame of the motor to cancel the CM voltage hence the CM current. Unlike the conventional methods the proposed method does not insert the transformer in between the inverter and motor, a high power rating three phase transformer is not required and no losses associated with it. In addition the proposed method is applicable to any kind of PWM motor drives regardless of their PWM methods. The effectiveness of the proposed method is proved by the experiments with a three phase induction motor (1.1kW 415V/60Hz) combined with a three phase voltage source inverter modulated by the Space Vector Modulation (SVM).
High-speed electrical motor has been studied for several applications, i.e. for direct-drive systems of centrifugal compressors and turbo blowers. This paper deals with a design consideration of electromagnetic, mechanical and thermal limits of high-speed induction motor for turbo blower. Basic design concept of high-speed motor was proposed. As the motor is to be operated at high speed, the losses are quite different from conventional low-speed machines. Especially, the increases of rotor eddy current and friction losses could lead to an overheated motor. So, we suggested a special cooling system to reduce temperature rise. And, based upon this design concept, the prototype induction motor(37[kW], 45,000[rpm]) for high-speed turbo blower was designed and 2-D electromagnetic field analysis was implemented. Finally, criteria to evaluate the characteristics of high-speed induction motor have been proposed and tested.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제9권1호
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pp.61-73
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1985
The induction motor is widely used in the power equipments of the ship and the various industrial drive applications because it is robust and relatively simple and cheap to manufacture, but it has a disadvantage that the speed of induction motor is not controlled in wide range such as d.c motor. In this paper, the characteristics relating to the Kramer system that the speed of three phase wound type induction motor is controlled by changing the exciting e.m.f. of the secondary circuit is described. In order to analyze the characteristics, a new simplified and approximated T-type equivalent circuit from the Kramer circuit with three phase graetz connection and d.c machine is proposed. The stator current, motor torque and mechanical output power are computed by the current, torque and power equations derived by its equivalent circuit. Through the experiments, the $I_f-N$, torque-slip and current-slip characteristic curves of the tested motor are obtained and the various needed constants are determined. The numerical values obtained from the above method are compared with experimental values under the same conditions. As a result of the above investigation, it is found that the induction motor speed by the Kramer system is controlled by 28 per cent under the rated speed by changing the field current of d.c motor and the values computed by the current and torque equations derived by the simplified and approximated T-type equivalent circuit generally come to approach the experimental values.
This paper proposes a hybrid-boost Modular Multilevel Converter (MMC) for the Medium-Voltage (MV) Variable Speed Drives (VSDs) employed in subsea applications, such as oil and gas recovery. In the presented architecture, a hybrid-boost MMC with a reduced number of semiconductor devices driving a multiphase Induction Machine (IM) is investigated. The stepped output voltage generated by the MMC reduces or eliminates the filtering requirements. Moreover, the boosting capability of the proposed architecture eliminates the need for bulky low-frequency transformers at the converter output terminals. A detailed illustration of the hybrid-boost MMC operation, the expected limitations/constraints, and the voltage balancing technique are presented. A simulation model of the proposed MV hybrid-boost MMC-based five-phase IM drive has been built to investigate the system performance. Finally, a downscaled prototype has been constructed for experimental verification.
고속 엘리베이터는 높은 안정성과 제어성이 필요하므로 기동, 정지시에 영 속도를 포함한 정밀 구동이 필요하다. 유도전동기의 정밀 구동을 위하여 사용되어온 벡터 제어 기법은 슬립 주파수 제어에 의한 간접 벡터 제어와 계자편향에 의한 직접벡터 제어의 두가지 종류로 분류할 수 있으며, 직접벡터제어의 경우 전동기 제어 변수의 변화에 강건한 반면에 직접 벡터 제어의 경우 비교적 넓은 속도구간에서 제어가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서 토크는 직접 벡터기반으로 제어하고, 지속은 간접 벡터 기반으로 제어함으로써 유도전동기의 과도상태 동작과 시동시 영 속도 부근 및 저속 영역에서의 동작이 보다 강건하도록 개선된 직접토크-간접자속(DTIF, Direct Torque Indirect Flux)제어기를 제시하였다. 3상 유도전동기의 구동을 위하여 제안된 시스템의 수행결과는 시뮬레이션과 실험을 통하여 입증하였으며, 영 속도부근과 저속에서 고속으로의 변환과정은 속도응답에 대한 상전압, 상전류 그리고 DC링크 전류를 비교 측정하여 안정하고 강건한 속도변화가 이루어짐을 확인 할 수 있었다.
In general, motor parameters can be divided into mechanical/electrical parameters and harmonic parameters. Mechanical/electrical parameters identification of motor have been studying systematically for a long time. But, systematical study on harmonic parameters analysis for efficient motor drive system are very poor. The goal of this paper is to propose analyzing method of harmonic parameters for motor drive system with various experimental graphic screens and numerical results and to develope harmonic parameters analyzer. A developed analyzer is made up 586-PC and DSP (digital signal processor) board, motor drive system, power and harmonic parameters analyzing software for windows. Harmonic parameters are analyzed using correlation signal processing techniques based on the correlation between voltage and current waveforms. Analysis results are visualized by 3-D current coordinates, and it is compared and evaluated with conventional time/frequency domain. To verify the validity of the proposed system, 1/4HP capacitor run type single phase induction motor and thyristor speed controller is used for analyzing. Harmonic parameters of motor drive system is analyzed and verified, with varying fire angle of thyristor speed controller, and the proposed approach is to confirm validity.
This paper concerns to drive Induction Motor with open delta winding, and improve general performance, speed response, operation region and flexibility of control, etc. And a control algorithm, which reduces large zero-phase current at this operation, is presented.
The aim of study in this paper is that in a system drive of the converter-inverter fed induction motor, the minimum input power can be maintained by control the voltage and frequency of the motor. In theoretical and experiment results describtion motor efficiency is improved by properly varying the ratio v/f. At lightly load condition, for example its efficiency was improved from 44% to 66% as the ratio of v/f varied from 1 to 0.57.
This paper describes the Optimal PWM strategy to reduce a pulsating harmonic torque for a variable-speed drive of 3 phase induction motor. This paper suggests the new Optimal control theory which consists of 1) defining a performance index related to the unwanted effects of the voltage harmonics, (i.e., the components of pulsating harmonic torques) 2) achieving its minimization by a suitable choice of the switching patterns. (i.e., of the commutation angles) This PWM strategy is compared with the conventional SPWM strategy by numerical method. It is believed that this proposed strategy can reduce more harmonic components and pulsating harmonic torques than SPWM strategy. Also, We could verify the validety of the numerical method by a result of simulation analysis of a variable speed 3phase induction motor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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