This paper proposes a coordinated control for an independent multi-phase transverse flux linear synchronous motor (IM-TFLSM) based on magnetic levitation. The stator structures of the IM-TFLSM are composed of a two set, which has independent three-phase windings and a double-sided air-gap as opposed to the conventional Y-connected three-phase linear motors. A suitable control algorithm is necessary to operate the applied linear machine. This study proposes a coordinated control algorithm for adjusting the mover air-gap and thrust force of the IM-TFLSM in order to maintain air-gap and phase shifted current control of the independent 3-phase modules. In addition, the principle of operation and its special structures are described in detail and the validity and effectiveness of the control algorithm is verified through multiple experimental results.
Park, Sang Uk;Zun, Chan Yong;Park, Doh-Young;Lim, Jaewon;Mok, Hyung Soo
International Journal of Railway
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제9권2호
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pp.41-45
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2016
In this paper, a study on the efficiency improvement of the magnetic levitation train using the LIM (Linear Induction Motor) was presented. The maglev train has the advantage of being environmentally friendly since much less noise and dust is produced. However, due to structural limitation, compared to a rotating induction motor, linear induction motor, the main propulsion engine of the maglev train has a relatively greater air gap and hence has the lower operation efficiency. In this paper, the relationship between the operating condition of the train and the slip frequency has been investigated to find out the optimum slip frequency that might improve the efficiency of the magnetic levitation train with linear induction motor. The slip frequency is variable during the operation by this relationship only within a range that does not affect the levitation system of the train. After that, the comparison of the efficiency between the conventional control method with the slip frequency fixed at 13.5[Hz] and the proposed method with the slip frequency variable from 9.5[Hz] to 6.5[Hz] has been conducted by simulation using Simplorer. Experiments of 19.5[ton] magnetic levitation trains owned by Korea Institute of Machinery and Materials were carried out to verify the simulation results.
도시형 자기부상열차는 U 자형 전자석만을 사용하여 부상공극을 일정하게 유지하며 주행한다. U자형 전자석은 그 형상 특성으로 인하여 전자석 위치에 따라 안내력을 동시에 갖기 때문에 능동적 횡공극 제어가 없이도 차량을 레일에 따라 안내할 수 있는 장점을 갖는다. 그러나 횡공극을 제어하기 않기 때문에 횡진동이 증가하여 승차감 및 주행안정성에 악영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 능동제어가 없이도 횡진동을 저감시키기 위한 방법으로 횡댐퍼 적용 효과에 대한 분석이 이루어진다. 이를 위하여 자기부상열차의 횡방향 고유진동특성을 우선 해석하고, 횡방향 댐퍼를 설치했을 때의 진동저감 효과 분석이 이루어진다. 정확한 횡진동 예측을 위하여 자기부상열차의 3 차원 다물체 동역학 모델을 사용하였다. 본 논문의 결과를 통해서 자기부상열차의 횡진동 저감을 위한 횡댐퍼 채택 제안에 활용하고자 한다.
This paper proposes a wide air-gap control method for the multi-module permanent magnet linear synchronous motor (MM-PMLSM) based on independent vector control. In particular, the MM-PMLSM consists of symmetrical multi-module and multi-phase structures, which are basically three-phase configurations without a neutral point, unlike conventional three-phase machines. In addition, there are no additional magnetic levitation windings to control the normal force of the air-gap between each stator and mover. Hence, in this paper, a dq-axis current control applying a d-q transformation and an independent vector control are proposed for the air-gap control between the two symmetric stators and mover of the MM-PMLSM. The characteristics and control performance of the MM-PMLSM are analyzed under the concept of vector control. As a result, the proposed method is easily implemented without additional windings to control the air-gap and the mover position. The effectiveness of the proposed independent vector control algorithm is verified through experimental results.
In this work, a magnetic levitation (maglev) system is developed to transport a wafer between semiconductor fabrication process modules in clean rooms to take advantages of eliminating particle and oil contamination that normally exist in conventional transport systems due to contact motion of mechanical components. A main feature of the maglev system developed in this work is that a controller and power supplying part are not mounted on the moving carrier but on the stationary track, which is defined a controller-free carrier, to reduce carrier's weight. Iron-core electromagnets and irons are used for levitation, and air-core electromagnets and permanent magnets are used for stabilization. Analysis, design, and modeling of the magnetically levitated transport system are presented. The performance of the maglev system is experimentally demonstrated.
This paper deals with the combined levitation and guidance EDS(Electrodynamic Suspension) Maglev system. Levitation and guidance forces generated in figured-of-eight coil are examined. End effect of Superconducting magnets is considered in that the air gap flux has been calculated using the finite number of magnets. Induced emfs and currents of ground coils are given as results. Eletromagnetic forces vary according to the built-in position of magnets. Levitation forces of the first magnet pair are the smellest and those of the second one are the largest. This result shows that the end effect of SCMs should be considered in a concentrated magnet system.
In this paper, hybrid electromagnets using NdFeB permenant magnet are designed by 3-dimensional finite element analysis. Four hybrid magnets levitate the carrier of which total weight including control circuits and battery is 14[kg]. The nominal air gap length of the hybrid magnet is 3[mm]. The control circuit consists of DSP, 4-quadrant chopper, and gap sensor as feedback sensors. As a result, some experimental results for the magnetic levitation control by PI feedback control theory are shown.
The recent trains are almost being operated by the mechanical propulsion force to drive the gear and wheel with the traction motor. However Magnetic Levitation Vehicle is differently operated. Magnetic Levitation Vehicle is applied with Linear Induction Motor(LIM) that has many advantage like to high capability of going up to slope, low noise, easy to control of speed. So domestic and many advanced countries are interested in Magnetic Levitation Vehicle and they have been studying about it continuously. Thus this paper is studied the LIM test method of static states and guess the optimum driving point by characteristic of static states for LIM. The test items are measurement of thrust force by changed air gap, measurement of thrust force and normal force by changed slip frequency etc.
선형동기전동기(이하 LSM)를 기반으로 하는 자기부상열차의 경우 부상전자석의 대응면이 LSM의 고정자로 요철 형상을 가지고 있기 때문에 주행 시 부상력이 급변동하는 특징이 있다. 특히, LSM을 이용하는 초고속 자기부상열차의 경우, 고속주행을 위해 부상전자석을 대차에 직접 채결하는 방식을 채택하는데 이러한 체결방식 때문에 인접한 부상전자석들간의 운동 간섭이 심하여 대차에 피치운동이 심하게 발생한다. 이러한 문제들을 해소하기 위해 본 논문에서는 피치운동을 반영한 자기부상제어를 소개한다. 제안하는 부상제어는 개별 부상 전자석의 부상공극을 일정하게 유지시켜 줄 뿐만 아니라 인접한 부상전자석들간의 상대운동을 저감하는데 큰 효과가 있다. 제안한 개념을 시험용 자기부상열차에 적용하여 그 효용성을 검증한다.
Actuator (chopper) and sensors failures resulting from electric shock and mechanical vibration generating by rail irregularities are the serious problem deteriorating the performance in the electromagnetic suspension systems. Thus, this paper proposes the reliable output feedback controller for the electromagnetic levitation systems against actuator, air-gap sensor and acceleration sensor failures. The designed controller is an extend version of a novel design technique which has the design method of the output feedback controller using dynamic compensator. The benefits of this scheme are demonstrated through the experimental results for the proposed controller against chopper, air-gap sensor and acceleration sensor failures of electromagnetic levitation system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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