The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.10
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pp.1308-1316
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2018
Accurate tuning of parameter is very important in vector-controlled induction motor. Among the parameters of induction motor, detuning of rotor resistance used in controller design deteriorates drive performance. This paper presents a novel rotor resistance estimation strategy using slip angular velocity in vector-controlled induction motor drives. The slip angular velocity can be calculated by two methods. Firstly, it can be induced from the rotor voltage equation. Secondly, it can be induced from the difference between synchronous angular velocity and rotor angular velocity. The first method includes the rotor resistance, while the second method dose not include this parameter. From this fact, the rotor resistance can be identified by comparing the slip angular velocities in the two methods. In the tuned states of the rotor resistance, performances of flux estimator and speed drive are discussed. The simulation and experimental results are given to verify the validity of the proposed method in various situations.
An optimized space vector pulse width modulation (SVPWM) method with common mode voltage elimination and neutral point potential balancing is proposed for an open-end winding induction motor. The motor is fed from both of the ends with two neutral point clamped (NPC) three-level inverters. In order to eliminate the common mode voltage of the motor ends and balance the neutral point potential of the DC link, only zero common mode voltage vectors are used and a balancing control factor is gained from calculation in the strategy. In order to improve the harmonic characteristics of the output voltages and currents, the balancing control factor is regulated properly and the theoretical analysis is provided. Simulation and experimental results show that by adopting the proposed method, the common mode voltage can be completely eliminated, the neutral point potential can be accurately balanced and the harmonic performance for the output voltages and currents can be effectively improved.
The paper proposes a well structured, component count waned single phase multilevel inverter (MLI) topology, which drives three different modules viz. Stipulation Based Sources Insertion (SBSI) module, Level Count Increasing (LCI) module and Inter-Linking H-Bridge (ILHB) module. The SBSI module confronts the number of basic sources needed in series/parallel to achieve required magnitude for any particular level. The LCI possesses an offsetting dc source and opuses to increase the number of levels and the ILHB module links the SBSI and LCI modules. A developed Hybrid Pulse Width Modulation (HPWM) strategy has PWM pulses for the switches of LCI module while the switches of the remaining two modules function at fundamental switching frequency. A fifteen level version of the proposed stipulation based sources insertion MLI (SBSIMLI) topology is simulated in MATLAB R2010a and a prototype of the similar specifications is constructed to validate the performance by experimental results. The comparison between the developed SBSIMLI topology and the competent topologies shows many interesting facts.
This paper presents a capacitor voltage balancing topology using a three-level boost converter (TLBC) for a neutral point clamped (NPC) three-level inverter fed surface permanent magnet synchronous motor drive (SPMSM). It enhanced the performance of the drive in terms of its voltage THD and torque pulsation. The main attracting feature of the proposed control is the boosting of the input voltage and at the same time the balancing of the capacitor voltages. This control also reduces the computational complexity. For the purpose of close loop vector control, a software based cost effective resolver to digital converter RDC-less estimation is implemented to calculate the speed and position. The proposed drive is simulated in the MATLAB/SIMULINK environment and an experimental investigation using dSPACE DS1104 validates the proposed drive system at different operating condition.
To reduce common-mode voltage (CMV), various reduced CMV pulse width modulation (RCMV-PWM) algorithms have been proposed, including active zero state PWM (AZSPWM) algorithms, remote state PWM (RSPWM) algorithms, and near state PWM (NSPWM) algorithms. Among these algorithms, AZSPWM algorithms can reduce CMV, but they increase the number of switchings compared to the conventional space vector PWM (CSVPWM). This paper presents a new AZSPWM algorithm for reductions in both the CMV and total number of switchings in BLAC motor drives. Since the proposed AZSPWM algorithm uses only active voltage vectors for motor control, it reduces CMV by 1/3 compared to CSVPWM. The proposed AZSPWM algorithm also reduces the total number of switchings compared to existing AZSPWM algorithms by eliminating the switchings required from one sector to the next. The performance of the proposed algorithm is verified by analyses, simulations, and experimental results.
Kim, Wonhee;Shin, Donghoon;Lee, Youngwoo;Chung, Chung Choo
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.3
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pp.323-332
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2014
Stepper motor is widely used in positioning applications due to its durability and high torque to inertia ratio as well as low cost and ability to be easily controlled with open-loop. Due to increased resolution of position control and improved stability of motion control, microstepping has drawn attention in industry since it was introduced in 1970s. With the increase in computational power and decrease in cost of embedded processors in recent years, drives and control systems for stepper motors have become more sophisticate than ever. Thus, closed-loop control methods have been developed to improve the performance of the stepper motors. In this paper, we review not only basic principles of conventional control methods used for stepper motors but also that of microstepping control. In addition, we surveyed recent development in nonlinear control methods applied to stepper motors. The nonlinear control methods are presented in the view of Lyapunov stability. Nonlinear torque disturbance observer, sliding mode control, and nonlinear phase compensation are also presented.
For the speed control of motors, the position or speed sensors are necessary to obtain the position information of the rotor. Specially, SRM(Switched Reluctance Motor) needs an accurate rotor position data because both the rotor and the stator have a salient pole structure. High functional sensors like resolver or encoder are expensive and have complex connecting lines to the controller so the pure signals are apt to be mixed with noised. In the sight of SRM drives, the high temperature, heavy dust, and the EMI surroundings reduce the reliability of speed and position sensors. Therefore, the speed and position sensorless control algorithms using observer have been accepted widely. In this paper An adaptive sliding observer is described to control the SRM without speed or position sensors. The adaptive sliding observer is set on the basis of variable structure control theory. The sliding surface is constructed by current error terms and this surface guarantees the errors converge to "zero". The stability of observer is affirmed by Lyapunov stability analysis and popov's hyper stability theory.ty theory.
In this paper, a four-phase 8/6-pole 4-kW SR motor drive model is presented. Based on experimental data, the model allows an accurate simulation of a drive in dynamic operation. Simulations are performed and a laboratory type set-up is built based on a TI TMS320F2812 platform to experimentally verify the theoretical results obtained for a SR motor. To reduce acoustic noise and to correct the power factor of this drive, a two-stage power converter is proposed that uses a current source rectifier (CSR) as the input stage for the asymmetrical converter of the studied SRM. Employing the space-vector modulation (SVM) method in matrix converters, the CSR switching allows the dc link's capacitors to be eliminated and the power factor of the SRM drive to be improved. As the electrical motive force (emf) is directly proportional to the rotor speed, the input voltage to the machine can be programmed to be a function of the speed with the modulation index of the CSR, leading to a reduction in the acoustic noise of the SRM drive. Simulation of the whole SRM drive system is performed using MATLAB-Simulink. The results fully comply with the required conditions such as power factor correction with an improvement in the THD.
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.
To obtain phase currents information in AC drives, shunt sensing technology is known to show great performance in cost-effectiveness and therefore it is widely used in low cost applications. However, shunt sensing methods are unable to acquire phase currents in certain operation conditions. This paper deals with the derivation of the boundary conditions for phase current reconstruction in three-shunt sensing inverters and proposes a voltage injection method to expand the measurable areas. As the boundary conditions are deeply dependent on the switching patterns, they are typically analyzed on the voltage vector plane for space vector pulse width modulation (SVPWM) and discontinuous pulse width modulation (DPWM). In the proposed method, the voltage injection and its compensation are conducted within one sampling period. This guarantees fast current reconstruction and the injected voltage is decided so as to minimize the current ripple. In addition to the voltage injection method, a sampling point shifting method is also introduced to improve the boundary conditions. Simulation and experimental results are presented to verify the boundary condition derivation and the effectiveness of the proposed voltage injection method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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