This paper demonstrates the performance of a metal-substrate power module with multiple fabricated chips for a high current electrical application, and evaluates the proposed module using a 1.5-kW sinusoidal brushless direct current (BLDC) motor. Specifically, the power module has a hybrid structure employing a single-layer heat-sink extensible metal board (Al board). A fabricated motor driver IC and trench gate DMOSFET (TDMOSFET) are implemented on the Al board, and the proper heat-sink size was designed under the operating conditions. The fabricated motor driver IC mainly operates as a speed controller under various load conditions, and as a multi-phase gate driver using an N-ch silicon MOSFET high-side drive scheme. A fabricated power TDMOSFET is also included in the fabricated power module for three-phase inverter operation. Using this proposed module, a BLDC motor is operated and evaluated under various pulse load tests, and our module is compared with a commercial MOSFET module in terms of the system efficiency and input current.
Purpose: Recently, neurostimulation studies involving manipulation of cortical excitability of the human brain have been increasingly attempted. We investigated whether transcranial direct current stimulation (tDCS) applied to the underlying cerebral cortex, directly induces cortical activation during fMRI scanning. Methods: We recently recruited five healthy subjects without a neurological or psychiatric history and who were right-handed, as verified by the modified Edinburg Handedness Inventory. fMRI was done while constant anodal tDCS was delivered to the underlying SM1 area?? immediately after the pre-stimulation for eighteen minutes. Results: Group analysis yielded an averaged map that showed that the SM1 area and the superior parietal cortex in the ipsilateral hemisphere were activated. The voxel size and peak intensity were, respectively, 82 and 5.22 in the SM1, and 85 and 5.77 in the superior parietal cortex. Conclusion: Cortical activation can be induced by constant anodal tDCS of the underlying motor cortex. This suggests that tDCS may be an effective therapeutic device for enhancing? physical motor function by modulating neural excitability of the motor cortex.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.9
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pp.935-939
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2015
This paper describes sensorless speed control of brushless DC motors by using direct torque control. Direct torque control offers fast torque response, robust specification of parameter changes, and lower hardware and processing costs compared to vector-controlled drives. In this paper, the current error compensation method is applied to the sensorless speed control of a brushless DC motor. Through this control technique, the controlled stator voltage is applied to the brushless DC motor such that the error between the stator currents in the mathematical model and the actual motor can be forced to decay to zero as time proceeds, and therefore, the motor speed approaches the setting value. This paper discusses the composition of the controller, which can carry out robust speed control without any proportional-integral (PI) controllers. The simulation results show that the control system has good dynamic speed and load responses at wide ranges of speed.
Kumsuwan, Yuttana;Premrudeepreechacharn, Suttichai;Toliyat, Hamid A.
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.3
no.1
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pp.79-87
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2008
This paper proposes the design and implementation of a direct torque controlled induction motor drive system. The method is based on control of decoupling between amplitude and angle of reference stator flux for determining reference stator voltage vector in generating PWM output voltage for induction motors. The objective is to reduce electromagnetic torque ripple and stator flux droop which result in a decrease in current distortion in steady state condition. In addition, the proposed technique provides simplicity of a control system. The direct torque control is based on the relationship between instantaneous slip angular frequency and rotor angular frequency in adjustment of the reference stator flux angle. The amplitude of the reference stator flux is always kept constant at rated value. Experimental results are illustrated in this paper confirming the capability of the proposed system in regards to such issues as torque and stator flux response, stator phase current distortion both in dynamic and steady state with load variation, and low speed operation.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.23
no.2
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pp.138-147
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2009
In this paper, improved direct torque control(DTC) system for five-phase squirrel-cage induction motor(IM) is proposed. Due to the additional degrees of freedom, five-phase 1M drives present unique characteristics. Also five-phase motor drives possess many other advantages compared with the traditional three-phase motor drive system, such as reducing an amplitude of torque pulsation and increasing the reliability. The DTC method is advantageous when it is applied to the five-phase IM, because the five-phase inverter provides 32 space vectors in comparison to 8 space voltage vectors into the three-phase inverter. However, five-phase motor has structural drawback of 3rd space-harmonics current component, it is necessary to controlled 3rd harmonic current. So to control 3rd harmonic current and enhance dynamic characteristics of five-phase squirrel-cage IM drive, modified DTC method should be demanded. The characteristics and dynamic performance of traditional five-phase DTC are analyzed and new DTC for five-phase IM is presented. A more precise flux and torque control algorithm for the drives can be suggested and explained For presenting the superior performance of the proposed direct torque control, experimental results are presented using a 32-[bit] fixed point TMS320F2812 digital signal processor with 2.2[kW] induction motor.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.48
no.10
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pp.555-561
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1999
This paper proposes a new compensation algorithm for stator resistance that is crucial for improving the direct vector control performance of an induction motor. This algorithm is based on the flux estimator that is derived from the stator voltage equation. Since a flux estimator is dependent on the stator resistance, a flux error originates from the variation of the stator resistance. This parameter mismatch in the estimator thereafter affects the flux and torque response. Accordingly, a new compensator has been designed to offset this degradation in the responses. The proposed compensator is very simple to implement and does not require any modifications to the motor model or any special interruptions of the controller. The value of the stator resistance is attained in real time through measuring the terminal voltage and current. The effectiveness of the proposed scheme has been confirmed through both simulation and experimentation.
Parallel three-phase voltage source inverters in a direct connection configuration are widely used to increase system power ratings. A zero-sequence circulating current can be generated according to the switching method; however, the zero-sequence circulating current not only distorts current, but also reduces the system reliability and efficiency. In this paper, a model predictive control scheme is proposed for parallel inverters to drive an interior permanent magnet synchronous motor with zero-sequence circulating current suppression. The voltage vector of the parallel inverters is derived to predict and control the torque and stator flux components. In addition, the zero-sequence circulating current is suppressed by designing the cost function without an additional current sensor and high-impedance inductor. Simulation and experimental results are presented to verify the proposed control scheme.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.7
no.2
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pp.137-148
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2002
Direct Torque Control(DTC) is considered to be an useful control scheme of high performance induction motor drives because the scheme provides a quick torque response without requiring the complex field-orientation block and inner current regulation loop. Among a few drawbacks of the conventional DTC scheme, large current harmonics due to flux drooping phenomenon in a low speed range may be the major difficulty In order to remove the difficulty, a fuzzy variable switching sector scheme and its real-time implementation algorithm are proposed in this paper. A DSP based control board is designed for the Induction motor drives with the DTC scheme including the fuzzy switching sector algorithm. Simulation and experimental results show the effectiveness of the proposed scheme.
Kim Nam-Hun;Kim Min-Ho;Kim Min-Huei;Kim Dong-Hee;Hwang Don-Ha
Proceedings of the KIPE Conference
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2001.07a
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pp.276-279
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2001
Direct torque control(DTC) is known to produce quick response in ac drives. Some drawbacks of the classical DTC are the relatively large torque ripple in a low speed range and notable current pulsation during steady state. They are reflected speed response and increased acoustical noise. In this paper, The DTC quick response are preserved at transient state, while better qualify steady state performance is produced by Space Vector Modulation(SVM). It is able to reduce the acoustical noise, torque ripple and current pulsation during steady state. The system presented are closed loop stator flux and torque observer for wide speed range that inputs are currents and voltages sensing of motor terminal. Simulation results for the 2.2kw general purposed induction motor are presented and discussed.
This paper introduces a virtual signal injected maximum torque per ampere (MTPA) control strategy for direct-torque-controlled five-phase interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drives. The key of the proposed method is that a high frequency signal is injected virtually into the stator flux linkage. Then the responding stator current is calculated and regulated to compensate the amplitude of the flux linkage. This is done according to the relationship between the stator current and the stator flux linkage. Since the proposed method does not inject any real signals into the motor, it does not cause any of the problems associated with high-frequency signals, such as additional copper loss and extra torque ripple. Simulation and experimental results are offered to verify the effectiveness of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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