This paper mainly proposes a direct torque control strategy to minimize torque ripple in brushless DC (BLDC) motor. BLDC motor has large current and torque ripple when one voltage vector applied in one cycle due to its low inductance. Hence, this paper proposed a hysteresis torque control with PWM mode to control the resultant torque. Moreover, when the direct torque control system is operating during the two-phase half-bridge $120^{\circ}$ conduction mode, large torque ripple in commutation area appears every 120 electrical degree. Based on analyzing the root of torque ripple in detail, lookup tables of switching devices states for new half-bridge modulation mode in the positive and negative reference torque put forwarded. Finally, simulations by MATLAB software and experiment results from DSP are presented to verify the feasibility and effectiveness of the proposed strategy operating in four-quadrant operation.
Slotless brushless dc motor with 돗 characteristics of high speed and power density has been more widely used in industrial and factory machine. This paper deals with the dymanic simulation and test results of slotless type high-speed brushless DC(BLDC) motor. The mathmatical model of the BLDC motor is presented with the analytical solution of back EMF constant. And, the controller is implemented using a TMS320F2812 DSP-based system with power conversion circuit.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.15
no.5
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pp.899-906
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2020
Motor control requires robust and precise control performance even in the presence of errors in the mathematical model of the motor and disturbances acting on the motor. For robust and precise control, a disturbance observer was designed to estimate the load fluctuation and applied to a back-stepping controller designed as a nominal system. The control performance of the designed system was verified by applying it to the 120 [W] Brushless Direct Current Motor. As a result of the position control and speed control, the disturbance is overcome from the steady state error converges to zero, and asymptotically stable results can be confirmed.
In this work, the characteristics of a six step inverter fed brushless DC motor are analyzed and the control of amplitude of inverter input voltage and phase shift of a six step inverter is discussed. The effects of the motor performance, efficiency and power factor, are studied.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.37
no.6
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pp.361-367
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1988
In this study new design method with auxiliary slot on salient pole is proposed for the reduction of cogging torque which is the problem of corm type DC Brushless motor. And FEM(Finite element method) is adapted in trial motor which is designed by the method proposed in this paper. and learn the quantative characteristics of cogging torque. Comparing results of analysis with measurement it is porved that the proposed design has a propriety.
The brushless DC motor's commutation torque ripple is caused by inconsistency in the rate of phase current change. Thus, a method that considers armature resistance is proposed to modulate phase current. The three-phase control strategy, which involves the "open-phase conduction, off-phase pulse width modulation, and maintained non-commutation phase" technique, is applied during commutation at full-speed segments of the motor. Changes in each phase current are analyzed theoretically by establishing mathematical model based on phase current to determine the relative difference among shutdown phase, duty, and motor operating parameters. The turn-on and turn-off phase current change rates are made to be consistent to ensure less non-commutation phase current ripple, then the torque ripple is inhibited. The simulation results show that the phase commutation current and torque ripple coefficient of the proposed method are reduced from 56.9% and 55.5% to 6.8% and 6.1%, respectively. In the experiment system, the pulsation coefficient of the motor phase current is reduced from 40.0% to 16.7% at low speed and 50.0% to 18.8% at high speed. The simulation and experimental results show that the proposed control method significantly inhibits commutation current and torque in the full section.
This paper reports an investigation of pulse width modulation (PWM) techniques for two-phase brushless DC (BLDC) motors fed by a two-phase eight-switch inverter in a fan application. The three-phase BLDC motor is widely applied in industry; however, a lower-cost two-phase BLDC motor and drive circuit has been greatly in demand in recent years. In this paper, we introduce a mathematical model of the two-phase BLDC motor with sinusoidal back electromotive forces (EMFs) based on traditional three-phase BLDC motors. To simplify the drive algorithm and speed up its application, we analyze the principle of block commutation for a two-phase BLDC motor drive in the 180-electrical-degree conduction mode, and we further propose five PWM schemes to improve the commutation performance of the two-phase BLDC drive. The effectiveness of the proposed PWM methods is verified through experiments.
This paper presents an optimal design of a brushless DC motor considering an advanced $165^{\circ}$ 12 step control for a cost reduction. The advanced 12 step control that extends the conduction angle $150^{\circ}$ can improve the output of the motor. The optimal design considering the improved output power of the motor is proposed by reducing the volume of rotor, stator and permanent magnet using response surface method. The proposed design satisfied the performance requirements and efficiency improvement of the conventional motor and reduced the volume about 3.5%. The feasibility of the optimal design is proved by the electromagnetic field analysis using the finite element method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.10
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pp.1038-1044
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2009
In this study, vibrations of an electric motor are analyzed when the motor has the interaction between mechanical and electromagnetic behaviors. For this vibration analysis a 3-phase 8-pole brushless DC motor is selected. Vibrations of the motor are influenced by coupled electromechanical characteristics. The variation of air-gap induced by vibration has an influence on the inductance of the motor coil. To analyze dynamic characteristics of the rotor, we studied inductance by the variation of an air-gap. After obtaining the kinetic, potential and magnetic energies for the motor, the equations of motion are derived by using Lagrange's equation. By applying the Newmark time integration method to the equations, the dynamic responses for the displacements and currents are computed.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2001.11a
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pp.465-470
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2001
Two-phase BLDC(brushless DC) motor has larger torque ripple than three-phase BLDC motor because of its unique skeleton-type structure. An electronic switching mechanism to change the current-direction of the BLDC motor can be a source of vibration as well as unbalanced rotor weight. A proper switching timing which makes less vibrations was considered by changing the position of sensing element around the center of rotation. Also, the current of the motor was measured for the calculation of the motor efficiency. From the vibration test results and with the consideration of the motor efficiency, an optimal switching position of the Hall sensor was found.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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