Switched reluctance motor (SRM) is suitable for electric vehicle (EV) applications with the advantages of simple structure, good overload capability, and inherent fault-tolerance performance. The SRM dynamic simulation model is built based on torque, voltage, and flux linkage equations. The EV model is built on the basis of the analysis of forces acting on a vehicle. The entire speed range of the SRM drive is then divided into constant torque and constant power areas. The command torque of the motor drive system is given according to the accelerator pedal coefficient and motor operation areas. A novel adaptive variable angle control is proposed to avoid the switching chattering between the current chopping control and angle position control modes in SRM drives for EV applications. Finally, simulation analysis and experimental results are conducted to verify the accuracy of the proposed simulation model and control strategy.
Dowlatshahi, Milad;Saghaiannejad, Sayed Morteza;Ahn, Jin-Woo;Moallem, Mehdi
Journal of Power Electronics
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제14권2호
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pp.351-361
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2014
The discrete torque generation mechanism and inherently nonlinear magnetic characterization of switched reluctance motors lead to unacceptable torque ripples and limit the application of these motors. In this study, a phase current profiling technique and torque sharing function are proposed in consideration of magnetic saturation effects and by minimizing power loss in the commutation area between the adjacent phases. Constant torque trajectories are considered in incoming and outgoing phase current planes based on nonlinear T-i-theta curves obtained from experimental measurements. Optimum points on constant torque trajectories are selected by improving drive efficiency and minimizing copper loss in each rotor position. A novel analytic invertible function is introduced to express phase torque based on rotor position and its corresponding phase current. The optimization problem is solved by the proposed torque function, and optimum torque sharing functions are derived. A modification method is also introduced to enhance the torque ripple-free region based on simple logic rules. Compared with conventional torque sharing functions, the resultant reference current from the proposed method has less peak and effective values and exhibits lower copper loss. Experimental and simulation results from a four-phase 4 KW 8/6 SRM validate the effectiveness of the proposed method.
When actual IPMSM is driving, it is difficult to figure out the correct current during the current control period due to the operation speed limit of digital signal processing. Therefore, in order to control IPMSM for electric vehicle efficiently, we should design 2D Look-up Table to find out optimal current reference corresponding to speed and torque of IPMSM. This paper explains the design method of 2D Look-up Table for optimal current control of constant torque area and constant output area of IPMSM for electric vehicle. Finally, experimental results are presented to verify the reliability of 2D Look-up Table.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제1권3호
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pp.266-273
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2012
In conventional direct torque control (DTC) using space-vector modulation (SVM) of induction machine (IM) drives, at least three current sensors are needed. In this paper, a low-cost SVM-DTC strategy is proposed, in which only a single current sensor is used. The position of the voltage space vector is divided into two areas: effective and non-effective area. If it is located in the non-effective area, the voltage space vector will be shifted into the effective area with minimum distortion. Further, the switching frequency remains constant. The simulation is carried out on a MATLAB/Simulink platform and the simulated results verify the effectiveness of the proposed strategy.
효율 및 제어성이 우수한 영구자석 전동기는 최근 자동차 조향장치 시스템용으로 많이 응용되고 있으며, 인버터 고장 발생 시에도 일정시간 운전이 가능하여 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있도록 다양한 형태의 이중 3상 구조의 고정자 권선방법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 진상 및 지상의 전류위상 변화 시 각각의 권선방법이 전동기 특성에 미치는 영향을 유한요소해석을 통해 분석하고, 그 결과 이중 3상 고정자 권선을 갖는 동기전동기 설계 시 특성 측면에서 가장 적절한 권선방법을 선정할 수 있도록 설계전략을 제시한다. 구체적으로 토크 및 효율 측면과 약계자 제어를 통한 정출력 영역 확대 측면, 그리고 저진동 및 저소음을 위한 토크 리플 저감 측면에서 각각 유리한 권선방법을 제시한다.
The Reynolds equation, incorporating Elrods cavitation algorithm, is discretized on a rectangular grid in computational space through coordinate mapping in order to accurately analyze a herringbone grooved journal bearing of a spindle motor in a computer hard disk drive. The pressure distribution and cavitation area are determined by using the finite volume method. Predicted results are compared to experimental data of previous researchers. It was found that positive pressure is developed within the converging section of the bearing and that a cavity occurs in the diverging section. Cavitation has been neglected in the previous analysis of the herringbone grooved bearing. Load capacity and bearing torque are increased due to the increased of eccentricity and L/D and the decrease of the grooved width ratio. The maximum load capacity was found to occur at a groove angle of 30 degrees while bearing torque remains constant due to the variation of the groove angle. The cavitation region is significantly decreased with the inclusion of herringbone grooves. However, the region increases with the increase of the eccentricity, L/D, groove angle and the rotational speed and the decrease of the grooved width ratio.
Power system stabilizer act efficiently to damp the electromechanical oscillations in interconnected power systems. This paper presents an algorithm for the optimal parameter selection of a power system stabilizer in two-area power systems with a series HVDC link. This method is one of the classical techniques by allocating properly pole-zero positions to fit as closely as desired the ideal phase lead between the voltage reference and the generator electrical power and by changing the gain to produce a necessary damping torque over the matched frequency range. Control of HVDC converter and inverter are used a constant current loop. Proper parameters of PI controllers are obtain based on the Root-locus technique in other to have sufficient speed and stability margin to cope with charging reference values and disturbance. The small signal stability arid transient stability studies using the PSS parameters obtained from this method show that a natural oscillation frequency of the studycase system is adequately damped. Also the simulation results using the HVDC converter and inverter parameters obtained from this proposed method show proper current control characteristics. The simulation used in the paper was performed by the Power System Toolbox software program based on MATLAB.
An agricultural unmanned helicopter was suggested for an alternative to current pesticide application methods to solve such problems as high cost, low efficiency, shirking task and unsafe work. To pursuit this trend, researches on the development of unmanned helicopters have been accelerated in Korea as well. In this research, a guide type centrifugal clutch that plays an important role in the unmanned helicopter was studied. Theoretical analyses and experimental tests were conducted for designing an optimal clutches. Main design factors of the guide type centrifugal clutch were found to be spring constant, free length of spring, mass of friction sector, contact area, allowable pressure, number of friction sector, friction coefficient, radius of drum, and clutch arrangement. And these design factors could be the functions of engaging engine speed and desired power transfer capacity. The result of the single clutch test showed the power transfer capacity of 14.1 PS at 5,800 rpm and the result of the dual clutch test showed that the capacity of 17.7 PS at 5,600 rpm. These experimental results agreed well the theoretical simulations.
The stability problem of steady motion of a rigid body with multi-elastic appendages and multi-liquid-filled cavities, in the presence of no external forces or torque, is considered in this paper. The flexible appendages are modeled as the clamped -free-free-free rectangular plates, or/and as the discrete mass- spring sub-system. The motion of liquid in every single ellipsoidal cavity is modeled as the uniform vortex motion with a finite number of degrees of freedom. Assuming that stationary holonomic constraints imposed on the body allow its rotation about a spatially fixed axis, the equation of motion for such a systematic configuration can be very complex. It consists of a set of ordinary differential equations for the motion of the rigid body, the uniform rotation of the contained liquids, the motion of discrete elastic parts, and a set of partial differential equations for the elastic appendages supplemented by appropriate initial and boundary conditions. In addition, for such a hybrid system, under suitable assumptions, their equations of motion have four types of first integrals, i.e., energy and area, Helmholtz' constancy of liquid - vortexes, and the constant of the Poisson equation of motion. Chetaev's effective method for constructing Liapunov functions in the form of a set of first integrals of the equations of the perturbed motion is employed to investigate the sufficient stability conditions of steady motions of the complete system in the sense of Liapunov, i.e., with respect to the variables determining the motion of the solid body and to some quantities which define integrally the motion of flexible appendages. These sufficient conditions take into account the vortexes of the contained liquids, the vibration of the flexible components, and coupling among the liquid-elasticity solid.
본 연구에서는 숏브라스트한 후 무기징크 페인트로 도장한 무기징크면, 연마면, 흑피면에 대하여 정적 및 피로시험을 수행하여 기존의 연구결과와 비교평가함으로써 마찰면의 표면상태에 따른 고장력볼트 마찰이음부의 정적 및 피로거동을 규명하고자 하였다. 본 연구의 목적을 달성하기 위하여 일련의 정적 및 피로시험을 실시하고 토크관리법의 타당성 평가, 미끄러짐계수의 도출, 도입축력의 감소률 규명, 피로강도의 평가, 마찰면의 압축력 분포 조사 등을 수행하였다. 본 실험결과와 기존 연구자들의 연구결과를 종합적으로 검토한 결과 볼트의 설계축력 도입을 위한 토크관리법은 타당하며, 시간경과 및 반복하중의 작용에 따른 축력감소율을 고려할 때 설계축력의 110%로 초기축력을 도입하도록 규정한 시방서 기준은 적합한 것으로 평가되었다. 시간경과에 따른 도입축력의 초기감소율은 경과시간의 상용로그에 비례하는 것으로 나타났으며, 도입직후 약 20시간이 경과하면 일정한 값으로 수렴되고 있음을 알 수 있었고 이들은 마찰면의 표면조도와는 상관관계가 없는 것으로 평가되었다. 미끄러짐계수는 연마면, 무기징크프라이머 도포면, 흑피면 순으로 크게 나타났으며 미끄러짐하중은 도입축력에 크게 좌우되나 도입축력이 크면 마찰면의 표면조도의 손상으로 인하여 미끄러짐계수가 작아져 도입축력과 미끄러짐하중 사이에는 선형적 비례관계가 성립되지 않음을 알 수 있었다. 마찰면의 압축력 분포를 조사한 결과 내측볼트 주변의 마찰면적이 외측볼트 주변보다 응력방향에 있어서 더 넓게 분포하고 있는 것을 알 수 있었으며, 이는 외측볼트로부터 마찰접합에서 지압접합으로 천이되고 있는 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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