This paper presents a method to design the waveform of a back electromotive force (back EMF) of an axial flux permanent magnet (AFPM) motor using printed circuit board (PCB) windings. When the magnetization distribution of permanent magnet (PM) is given, the magnetic field in the air gap region is calculated by the quasi three dimensional (3D) space harmonic analysis (SHA) method. Once the flux density distribution in the winding region is determined, the required shape of the back EMF can be obtained by adjusting the winding distribution. This can be done by modifying the distance between patterns of PCB to control the harmonics in the winding distribution. The proposed method is verified by finite element analysis (FEA) results and it shows the usefulness of the method in eliminating a specific harmonic component in the back EMF waveform of a motor.
This paper presents the sensorless control method that employs the adaptive back-EMF(Electromotive Force) and current model observer of interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM). The estimated back EMF considering a saliency is obtained by using the adaptive control method. The estimated EMF is inputted to the current model observer which is connected in series with adaptive back EMF estimator and is used to estimate the position and speed of the rotor. In order to improve the shortcomings of conventional method using the current error components multiplied in the compensation constant, the modified instantaneous reactive power compensator is applied. The validity of the control system presented is verified by the simulation.
산업용 기기 및 가정용 기기 분야에서 서보 전동기 이용의 급부상으로 인하여 PMSM의 센서리스 제어에 대한 연구가 활발히 연구되고 있다. 센서리스 제어시 그 기초가 되는 것은 역기전력 항이다. 일반적인 센서리스 제어는 역기전력을 추정하고 그 역기전력을 적분하는 형태를 취하여 회전자의 위치를 추정하고 있다. 이 방식에서 두 좌표축의 역기전력 항을 구하기 위해서는 역기전력의 크기와 회전자 위치가 서로 직접적으로 연관되어 있어 두 파라미터를 동시에 정확하게 추정하기는 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 PMSM의 구동을 위해 필수적인 회전자의 위치 각을 역기전력의 크기의 변수를 사용하지 않는 정규화한 역기전력 항으로 구하는 방법을 제안한다. 또한 실험을 통하여 그 타당성을 입증하였다.
구형파 BLDC (Brushless DC) 전동기를 구동시키기 위해서는 전동기의 회전자 위치에 대한 정보를 아는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 회전자 위치를 검출하기 위해 일반적으로 사용되는 홀센서나 엔코더를 이용하지 않고 각상을 저항으로 Y결선하여 만들어지는 단자의 전압에 포함되어 있는 역기전력을 클램프 회로를 통한 필터회로를 이용하여 전동기의 회전자 위치를 검출하는 구형파 BLDC 전동기를 위한 센서리스 드라이브 시스템을 제안한다. 특히 본 논문에서 제안한 새로운 역기전력 증폭 제한 회로를 통한 필터회로를 구성하여 저속영역에서 센서리스를 특성을 개선하였다. 그리고 이를 실제로 100[W]급 BLDC 구동용 프로토 타입 드라이브를 제작하여 제안된 역기전력 증폭 제한 회로의 타당성 검증하였다.
This paper investigates a high-performance strategy for speed sensorless control of a permanent magnet synchronous motor. Two speed sensorless controls using back-EMF and reactive power are analyzed in this paper, and these two speed estimations are appropriately applied according to the steady and transient states for a high-performance sensorless control. The proposed sensorless control algorithm has a better performance compared to the conventional control algorithms.
This paper presents a method to reduce the back-emf THD(Total Harmonic Distortion) for the Concentric winding type Interior Permanent Magnet Synchronous Motor(CIPMSM). In the CIPMSM, many design variables and their complicated combinations must be considered to reduce the back-emf THD, but it requires a lot of time and efforts. Therefore, this paper suggests the optimized solution with two simple design parameters using MINITAB software.
This paper presents a novel scheme to estimate the rotor position of a single-phase hybrid switched reluctance motor (HSRM). The back-EMF generated by the permanent magnet (PM) field whose performance is motor parameter independent is adopted as an index to achieve the sensorless control. The differential value of back-EMF is calculated by hardware and processed by DSP to capture a fixed rotor position four times for every mechanical cycle. In addition, to accomplish the normal starting of HSRM, the determination method of the turn-off time position at the first electrical cycle is also proposed. In this way, a sensorless operation scheme with adjustable turn on/off angle can be achieved without substantial computation. The experimental verification using a prototype drive system is provided to demonstrate the viability of the proposed position estimation scheme.
This paper presents a novel scheme to estimate the rotor position of a single-phase hybrid switched reluctance motor (HSRM). The proposed method uses the differential of back-EMF within a position region to estimate rotor position. By detecting the crossing-zero signal of back-EMF differential value, the minimum position of back-EMF corresponding to an absolute rotor position can be captured and used for position estimation four times in every mechanical rotation. In this way, a sensorless operation with adjustable turn on/off angle can be achieved without substantial computation. For the starting, two current comparators are adopted. The experimental verification using a prototype drive system is provided to demonstrate the viability of the proposed sensorless scheme.
본 논문은 CTDP 기법을 이용한 다양한 역기전력을 갖는 BLDCM(Brushless DC Motor)의 토크특성에 대하여 연구하였다. 상전환 및 상전환 시점에 의한 토크맥동을 개선하기 위한 CDTP 기법을 제안하였다. 이를 위하여 Hague의 해석방법에 따른 실제 역기전력을 갖는 BLDCM의 제어에 적용하였으며 이때 실제 역기전력은 착자의 가장자리 지수와 평탄구간에 의해 발생된다. 이의 검증을 위하여 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제안한 방식을 이용한 토크맥동 저감방법의 타당성을 살펴보았다.
This paper presents a method for reducing the Total Harmonic Distortion(THD) of line-line back_EMF of the IPMSM with distributed winding under the no-load condition. Firstly, the specific harmonic components of line-line back EMF are reduced considering with winding factor. Secondly, THD of line-line back EMF is minimized according to change of pole angle using by Space harmonic Analysis. Finally, the optimal design for minimizing the THD is conducted using response surface methodology with finite element analysis. The validity of the design method dealt with in this paper is demonstrated by comparison between the THD of optimal model and initial model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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