In this paper, we propose a method for suppressing shaft voltage by modifying the rotor shape and the permanent magnets in interior permanent magnet type high voltage motors. The shaft voltage, which adversely affects the bearing by occurring bearing current, is induced by parasitic components and the leakage flux in motor-driven systems as well as inherent linkage flux between main magnetic flux and shaft according to rotor configuration. Thus, shaft voltage should be analyzed and considered under inverter-driven and non-inverter-driven conditions because inherent linkage flux can analyze under non-inverter-driven condition. In this study, we designed re-arrangement magnet and re-structuring rotor to minimize the shaft voltage. In addition, we optimized the proposed models. The shaft voltage suppression effect of the designed model was validated experimentally and by comparative finite element analysis.
This paper presents the efficient 2-D linear brake analysis model which can compensate the lateral leakage flux by changingng the airgap length and magneto-motive force(MMF). The linkage flux of the 2-D analysis is larger than that of 3-D analysis. This is caused by the assumption in 2-D analysis that geometric and physical values are constant along the perpendicular direction(z) to the analysis region. The equivalent MMF have been calculated from the linkage flux difference between the 2-D and 3-D analyses which are performed at zero velocity. The performances of the linear brake have been analyzed effectively by using the compensated 2-D models without using 3-D FEM.
In the evaluation of performance for the algorithm of sensorless speed control, the ability of speed control in low speed range and starting is important points. First of all, stability of low speed control is highly required in the application which needs high performance in speed control. For this requirement, this paper represents simple method to estimate the rotor position by comparing reference linkage flux with it's estimation. In the estimation of linkage flux, this paper uses voltage-current model for increasing the performance of speed control in low speed range.
In this paper, a mathematical model of permanent magnet synchronous motor (PMSM) fed by inverter with Direct Torque Control (DTC) Dynamic and steady state characteristics of PMSM is simulated and analyzed: electro-magnetic torque response, speed response, locus of the stator flux linkage. It is mathematically proven that the increase of electromagnetic torque in a permanent magnet motor is proportional the increase of the angle between the stator and rotor flux linkages, and, therefore, the fast torque response can be obtained by adjusting the rotating speed of the stator flux linkage as fast as possible. The simulation results verify the proposed control and also show that the torque response under DTC is much faster than the PWM current controlled drive.
A torque trajectory control of the IPM synchronous motor using an adaptive input-output linearization technique is proposed. The input-output linearization is performed using the estimated torque output with the knowledge of machine parameters. The linearized model gives the output torque error under the variation of the flux linkage. To give a good torque tracking in the presence of the flux linkage variation, the flux linkage will be estimated where the adaptation law h derived by the Popov's hyperstability theory and the positivity concept. This estimated value is also used for the generation of the d-axis current command for the maximum torque control. Thus, a good torque tracking and the exact maximum torque-per-current operation will be obtained.
This paper presents an effective method to improve efficiency of switched reluctance motor by optimizing energy conversion loop. A nonlinear analytical model which takes saturation account is developed to calculate inductance and flux-linkage. The flux-linkage curve is studied to calculate the co-energy increment to obtain the optimum exciting current. For a given cross-section, the exciting current at which co-energy increment is maximum was found to be constant while stack length varies. Then the energy conversion loop was optimized by varying the stack length and turns of windings. The constraints during optimization were that motor was excited by the maximum increment co-energy current and the energy in the loop was determined by rated power of motor. Dynamic finite element analysis was used to evaluate the efficiency of various models and the comparison of results shows promising effects of the proposed method. Experiment was also conducted to validate the simulation result.
We propose an online parameter estimation method for surface-mounted permanent-magnet synchronous motor (SPMSM) using an affine projection algorithm (APA). The proposed method estimates parameters with two APAs based on the discrete-time model equation of SPMSM during motor operation. The first APA is designed to estimate inductance, and the second APA is designed to estimate resistance and flux linkage. However, in case when the d-axis current is controlled to 0A, the second APA cannot estimate resistance and flux linkage simultaneously because the matrix rank in APA becomes deficient. To overcome this problem, we temporarily inject a negative reference current input to the d-axis control loop, and the matrix in the APA then becomes full rank, which enables the simultaneous estimation of resistance and flux linkage. The proposed method is verified by PSIM simulation and an actual experiment, and the results reveal that SPMSM parameters can be estimated online during motor operation.
Seo, Myung-Ki;Lee, Tae-Yong;Park, Kyungsoo;Kim, Yong-Jae;Jung, Sang-Yong
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제11권4호
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pp.898-904
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2016
In this study, we have dealt with a design characteristic of outer-rotor type permanent magnet (PM) motor applied for Engine Cooling Fan (ECF). When we design a motor with structure like this type, it is required as a requisite to consider 3-Dimensional (3-D) effect by implementing a non-linear Finite Element Analysis (FEA) due to a yoke-ceiling, which is perpendicular to the axis of rotation. We have analyzed identical models under three different conditions. The analysis has been performed through a non-linear 2-Dimensional (2-D) and 3-D FEA. Finally, the results have been compared with Back Electro-Motive Force (BEMF) value of actual motor model. As a result, a yoke-ceiling function as an additional flux path and the operating point on B-H curve of rotor material is shifted to non-saturation region relatively. Accordingly, magnetic flux linkage can be increased and motor size can be decreased under same input condition to satisfy ECF specification, such as torque.
In this paper, we calculated permanent magnetic linkage flux ${\psi}_{\alpha}$ and Ld, Lq parameters of IPMSM and compared two model which has different barrier width. IPMSM has two kinds of torque that reluctance torque and magnetic torque. In constant torque region, using the Maxwell stress tensor method, we calculated the torque and current phase angle ${\beta}$ which has appeared maximum torque. In weakening flux region, we calculated the current phase angle ${\beta}$ which flux ${\psi}_o$ lower than limited flux ${\psi}_{omax}$. From the current phase angle ${\beta}$, we calculated torque by torque equation and compared two model characteristic.
Kim, Kyeoug-Hwa;Baik, In-Cheol;Chung, Se-Kyo;Youn, Myung-Joong
전력전자학회:학술대회논문집
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전력전자학회 1996년도 창립기념 전력전자학술발표회 논문집
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pp.17-20
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1996
An adaptive current control scheme of a permanent magnet (PM) synchronous motor with the simultaneous estimation of the magnitude of the flux linkage and stator resistance is proposed. The adaptive parameter estimation is achieved by a model reference adaptive system (MRAS) technique. The adaptive laws are derived by the Popov's hyperstability theory and the positivity concept. The predictive control scheme is employed for the current controller with the estimated parameters. The robustness of the proposed current control scheme is compared with the conventional one through the computer simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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