This paper presents a discrete-time version of voltage and current limited operation using an enhanced direct torque and flux control method for interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drives. A command voltage vector for airgap torque and stator flux regulation can be uniquely determined by the finite-settling-step direct torque and flux control (FSS-DTFC) algorithm under physical constraints. The proposed command voltage vector trajectories can be developed to achieve the maximum inverter voltage utilization for the discrete-time current limit (DTCL)-based FSS-DTFC. The algorithm can produce adequate results over a number of the potential secondary upsets found in the steady-state current limit (SSCL)-based DTFC. The fast changes in the torque and stator flux linkage improve the dynamic responses significantly over a wide constant-power operating region. The control strategy was evaluated on a 900W IPMSM in both simulations and experiments.
Soreshjani, Mohsen Hosseinzadeh;Heidari, Reza;Ghafari, Ahmad
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.9
no.6
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pp.1954-1959
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2014
This paper attempts to design and present a comparison of classical Direct Torque Flux Control (DTFC) for Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor (LSPMSM) and its equal Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM). In order to present an in-depth analysis, both motors for DTFC Voltage Source Inverter (VSI)-fed in the same situations of different conditions are simulated and tested. The advantages of the proposed method for LSPMSM over the PMSM are discussed and analyzed.
In this paper the hardware implementation of the direct torque control based on the fuzzy logic technique of induction motor on the Field-Programmable Gate Array (FPGA) is presented. Due to its complexity, the fuzzy logic technique implemented on a digital system like the DSP (Digital Signal Processor) and microcontroller is characterized by a calculating delay. This delay is due to the processing speed which depends on the system complexity. The limitation of these solutions is inevitable. To solve this problem, an alternative digital solution is used, based on the FPGA, which is characterized by a fast processing speed, to take the advantage of the performances of the fuzzy logic technique in spite of its complex computation. The Conventional Direct Torque Control (CDTC) of the induction machine faces problems, like the high stator flux, electromagnetic torque ripples, and stator current distortions. To overcome the CDTC problems many methods are used such as the space vector modulation which is sensitive to the parameters variations of the machine, the increase in the switches inverter number which increases the cost of the inverter, and the artificial intelligence. In this paper an intelligent technique based on the fuzzy logic is used because it is allows controlling the systems without knowing the mathematical model. Also, we use a new method based on the Xilinx system generator for the hardware implementation of Direct Torque Fuzzy Control (DTFC) on the FPGA. The simulation results of the DTFC are compared to those of the CDTC. The comparison results illustrate the reduction in the torque and stator flux ripples of the DTFC and show the Xilinx Virtex V FPGA performances in terms of execution time.
This paper proposes a new speed sensorless direct torque and flux controlled interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drive. Closed-loop control of both the torque and stator flux linkage are achieved by using two proportional-integral (PI) controllers. The reference voltage vectors are generated by a SVM unit. The drive uses an adaptive sliding mode observer for joint stator flux and rotor speed estimation. Global asymptotic stability of the observer is achieved via Lyapunov analysis. At low speeds, the observer is combined with the high frequency signal injection technique for stable operation down to standstill. Hence, the sensorless drive is capable of exhibiting high dynamic and steady-state performances over a wide speed range. The operating range of the direct torque and flux controlled (DTFC) drive is extended into the high speed region by incorporating field weakening. Experimental results confirm the effectiveness of the proposed method.
This paper presents performance evaluation of an Integrated Starter-Alternator (ISA) prototype with an Interior Permanent Magnet (IPM) synchronous machine under sensor-less operation. To attain a high starting torque at zero speed and in subsequent extremely low speed range, a hybrid signal injection method is proposed. At higher speed, an improved stator flux observer is used for the stator flux estimation. This observer is able to produce accurately-estimated stator flux linkage for high performance Direct Torque and Flux Control (DTFC) implementation. The sensor-less DTFC IPM synchronous machine drive takes full advantage of the capacity of the power converter and fulfills the control specifications for the ISA. The trajectory control algorithm responds rapidly and in a well behaved manner over a wide range of operating conditions. The experimental results verify the feasibility and advantages of the system.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.17
no.2
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pp.57-68
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2016
In this study, we present the modern hybrid system based power generation for electric vehicle applications. We describe the hybrid structure of modified current source based DC - DC converters used to extract the maximum power from Photovoltaic (PV) and Fuel Cell system. Due to reduced dc-link capacitor requirement and higher reliability, the current source inverters (CSI) better compared to the voltage source based inverter. The novel control strategy includes Distributed Maximum Power Point Tracking (DMPPT) for photovoltaic (PV) and fuel cell power generation system. The proposed DC - DC converters have been analyzed in both buck and boost mode of operation under duty cycle 0.5>d, 0.5<d<1 and 0.5<d for capable electric vehicle applications. The proposed topology benefits include one common DC-AC inverter that interposes the generated power to supply the charge for the sharing of load in a system of hybrid supply with photovoltaic panels and fuel cell PEM. An improved control of Direct Torque and Flux Control (DTFC) based induction motor fed by current source converters for electric vehicle.In order to achieve better performance in terms of speed, power and miles per gallon for the expert, to accepting high regenerative braking current as well as persistent high dynamics driving performance is required. A simulation model for the hybrid power generation system based electric vehicle has been developed by using MATLAB/Simulink. The Direct Torque and Flux Control (DTFC) is planned using Xilinx ISE software tool in addition to a Modelsim 6.3 software tool that is used for simulation purposes. The FPGA based pulse generation is used to control the induction motor for electric vehicle applications. FPGA has been implemented, in order to verify the minimal error between the simulation results of MATLAB/Simulink and experimental results.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.28
no.8
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pp.54-61
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2014
This paper proposes a boost/flux-weakening controller (BFWC) for wide speed operation range having engine and interior permanent magnet synchronous generator (IPMSG) for special equipment vehicle. The proposed BFWC exploits direct torque/flux control (DTFC) scheme based on space vector modulation method to control the constant DC voltage output within the entire speed operation range of engine. And, to improve the response characteristics of maximum torque per ampere (MTPA) operation and flux-weakening operation, the MTPA and flux-weakening feed-forward controllers are applied. To estimate feasibility and usefulness of the proposed controller, the simulation and experimental results are compared.
Ramesh, Tejavathu;Panda, Anup Kumar;Kumar, S. Shiva
Journal of Power Electronics
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v.15
no.3
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pp.730-740
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2015
This paper presents model reference adaptive system speed estimators based on Type-1 and Type-2 fuzzy logic controllers for the speed sensorless direct torque and flux control of an induction motor drive (IMD) using space vector pulse width modulation. A Type-1 fuzzy logic controller (T1FLC) based adaptation mechanism scheme is initially presented to achieve high performance sensorless drive in both transient as well as in steady-state conditions. However, the Type-1 fuzzy sets are certain and cannot work effectively when a higher degree of uncertainties occurs in the system, which can be caused by sudden changes in speed or different load disturbances and, process noise. Therefore, a new Type-2 FLC (T2FLC) - based adaptation mechanism scheme is proposed to better handle the higher degree of uncertainties, improve the performance, and is also robust to different load torque and sudden changes in speed conditions. The detailed performance of different adaptation mechanism schemes are performed in a MATLAB/Simulink environment with a speed sensor and sensorless modes of operation when an IMD is operates under different operating conditions, such as no-load, load, and sudden changes in speed. To validate the different control approaches, the system is also implemented on a real-time system, and adequate results are reported for its validation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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