An improved stationary frame-based digital current control technique for a permanent magnet(PM) synchronous motor is presented. Generally, the stationary frame current controller is known to provide the advantage of a simple implementation. However, there are some unavoidable limitations such as a steady-state error and a phase delay in the steady-state. On the other hand, in the synchronous frame current regulator the regulated currents are dc quantities and a zero steady-state error can be obtained through the integral control. However, the need to transform the signals between the stationary and synchronous frames makes the implementation of a synchronous frame regulator complex. Although the PI controller in the stationary frame gives a steady-state error and a phase delay, the control performance can be greatly improved by employing the exact decoupling control inputs for the back EMF., resulting in an ideal steady-state control characteristics irrespective of an operating condition as in the synchronous PI decoupling controller. However, its steady-state response may be degraded due to the inexact cancellation inputs under the parameter variations. To improve the control performance in the stationary frame, the disturbance is estimated using the time delay control. The proposed scheme is implemented on a PM synchronous motor using DSP TMS320C31 and the effectiveness is verified through the comparative simulations and experiments.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.3
no.1
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pp.36-45
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1998
A simple source voltage clamped resonant link (SVCRL) inverter is proposed to clamp the DC link voltage to the input source voltage and reduce the current rating of resonant inductor. The current control of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) using a predictive current control technique (PCCT) employing the SVCRL inverter is also investigated to overcome the disadvantage of the current regulated delta modulation (CRDM) control technique. By using the PCCT based on the discrete model of a PMSM and estimation of back EMF, the minimized current ripple with small number of switchings can be obtained. Finally, the comparative computer simulation and experimental results are given to show the usefulness of the proposed technique.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.53
no.4
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pp.247-254
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2004
The mechanical informations such as the rotor speed and angle are required to operate the Cylindrical Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM). A resolver or encoder is typically used to supply the mechanical informations. This position sensor adds length to the machine, raises system cost, increases rotor inertia and requires additional devices. As the result, there has been a significant interest in the development of sensorless strategies to eliminate the position sensor. This paper presents an implementation of the new sensorless speed comtrol scheme for a PMSM. In the proposed algorithm, the line currents are estimated by a observer and the estimated speed can be yielded from the voltage equation because the information of speed is included in back emf. But the speed estimation error between the estimated and the real speeds is occured by errors due to measuring the motor parameters and sensing the line current and the input voltage. To minimize the speed estimations error, the estimated speeds are compensated by using an instantaneous reactive power in synchronously rotating reference frame. In this paper, the proposed algorithm is not affected by mechanical motor parameters because the mechanical equation is not used. The effectiveness of algorithm is confirmed by the experiments.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.1
no.1
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pp.91-98
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2012
Climate change and other pollutions make a huge demand of environment friendly and high efficient motors especially Brushless DC (BLDC) motors. Generally, bidirectional energized BLDC motors are used widely; however, inverter devices used in the driver put fear of being effected by noise. This paper proposes unidirectional energized BLDC motor which utilizes asymmetrical H-bridge circuit as the driver circuit. The Minato motor is one of the pioneers in unidirectional energized system. The use of bar magnets in the rotor is one of the biggest disadvantages of the motor. We proposed using tabular magnets. The paper compares the power consumption and efficiency of the Minato motor and the proposed motor. During high speed rotation, undesirable armature current is generated that has a deceleration characteristic. This current lowers the motor's efficiency. In this paper, we propose the solutions and show comparison through equations of the copper loss ratio for the Minato and our proposed motors. The third motor, which has the highest efficiency, was discovered during examination of the equations.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.1
no.1
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pp.54-60
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2012
In this paper, a new permanent-magnet (PM) linear motor is proposed, in which both the magnets and armature windings are placed in the short mover, while the long stator consists of iron core only. Hence, this new PM linear motor can be called a primary permanent-magnet linear motor. It exhibits the advantages of robustness, low cost, high efficiency, high power factor, and high thrust force density. It is especially suitable for long stator applications such as urban rail transit. In this paper, the topology and operation principle of this motor are discussed in detail. The steady-state characteristics including field distributions, flux-linkage, back-EMF, phase inductance and thrust force are investigated. In addition, the technique of skewing stator teeth is adopted to improve the electromagnetic performance. Results from finite element method (FEM) verified the theoretical analysis results.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.3B
no.4
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pp.179-187
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2003
In the machine tool industry, direct drive linear motor technology is of increasing interest as a means to achieve high acceleration and to increase reliability. This paper analyzes and compares the characteristics of the tubular linear actuator with the cylindrical Halbach and radial array, respectively. A tubular linear actuator with cylindrical Halbach array, consisting of parallel magnetized arc segments instead of ideal radial and axial magnetized rings, is manufactured. The magnetic field solutions due to the PMs and to the currents are established analytically in terms of vector potential, using the 2-D cylindrical coordinate system. Motor thrust, flux linkage and back emf are then derived. Thrust characteristics according to such design parameters as magnet height and air gap length are also given. The results are validated extensively by comparison with finite element analysis (FEA). Test results such as thrust measurements are also given to confirm the analysis.
Lee, Hyung-Woo;Cho, Su-Yeon;Bae, Jae-Nam;Son, Byoung-Ook;Park, Kyoung-Jin;Lee, Ju
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.10
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pp.1942-1946
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2009
This paper presents a shape design process of Claw-Poles Stepping Motor(CPSM) using Modified Magnetic Equivalent Circuit Method(MMEC). Because this motor is adopted on low power devices, the motor size is a very small type. But it have a very strong permanent magnet. So magnetic saturation effect happens on yoke teeth of CPSM. Also this magnetic saturation effect causes more leakage flux component between yoke tooth have another pole. In this motor type, it is essential to design a shape of yoke teeth for avoiding the magnetic saturation effect and the leakage flux. In this paper, MMEC including the magnetic saturation effect and the leakage flux component was used for design process. Comparing with data calculated by using the MMEC and results analyzed by 3-D FEM, it could be stated that the design process with MMEC was reasonable. Finally, the model has the optimized shape of yoke teeth was compared with a conventional model for no-load Back EMF and torque at steady-state operation.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.10
no.4
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pp.323-330
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2005
In order to increase reliability and reduce system cost, this paper studies particularly applicable method for sensorless PM BLDCM drive system. The waveform of the motor internal voltages(or back emf) contains a fundamental and higher order frequency harmonics. Therefore the third harmonic component is extracted from the stator phase voltage. The resulting third harmonic signal keeps a constant phase relationship with the rotor flux for any motor speed and load condition, and is practically free of noise that can be introduced by the inverter switching, making this a robust sensing method. In addition, a simple starting method and a speed estimation approach are also proposed. Some experimental results are Provided to demonstrate the validity of the proposed control method.
Kim, Kyung-Min;Lee, Jung-Hyo;Hwang, Chun-Hwan;Won, Chung-Yuen
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.14
no.1
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pp.82-88
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2009
Low costed position sensor or sensorless control method is generally used in the motor control for home appliance because of the material cost and manufacture standard restriction. In conventional sensorless method, the stator resistance and back-EMF coefficient are varied by the motor speed and load torque variation. Therefore, position error occurred when the motor is operated by sensorless control method because of these variations. In this paper, the compensation method is proposed for sensorless position error using 2 hall sensors.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.14
no.1
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pp.15-22
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2009
In this paper, a sensorless control of PMSG(Permanent Magnet Synchronous Generator) for small wind turbine systems, which is based on stator flux and back-emf estimation. Also, a cost-effective AE/DC/AC converter that consists of a two-leg three-phase PWM converter and a half-bridge PWM converter is used for vector control of PMSG, which is impossible with the conventional diode-rectifier type converter. A sensorless control algorithm can eliminate pulse encoders for speed measurement, which reduces the system cost. Using PSIM simulation, the validity of the converter control performance and MPPT control of PMSG have been verified.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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