In case of field weakening region, the dynamic behavior of the speed controller depends on the rotor flux level. In this region, the flux is decreased inversely proportional to the rotor speed. As the rotor flux is decreased, as the magnetizing inductance is increased. In this paper, the effect of this increased magnetizing inductance to the performance of vector control is illustrated. The stationary reference frame torque not including the magnetizing inductance is calculated by stationary stator flux, and the rotating reference frame torque including the magnetizing inductance is calculated by rotating rotor flux. If the magnetizing inductance value is constant, two torque values are same regardless of the flux-component current. However, if the magnetizing inductance is varied, those two values are different. The paper presents the new tuning scheme of the magnetizing inductance using the difference between the stationary and rotating torque. Computer simulation demonstrates the efficacy of the proposed scheme.
본 논문에서는 산업체 CNC(Computer Numerical Control) 분야에서 사용되는 빌트인 타입 스핀들 모터를 구동하기 위한 기법을 제시하였다. 저속 영역에서 유리한 전류 모델과 고속 영역에서 유리한 전압 모델을 혼합해서 사용하는 고피나스 모델 자속추정기는 회전자 자속추정을 위하여 이용하였다. 그리고 약계자 제어를 사용하여 스핀들 모터를 고속 운전하였다. 시뮬레이션과 실험을 통해 약계자 영역에서의 스핀들 모터 고속운전을 확인하였다.
In the paper the authors deal with inverter fed induction motors design criteria for having a wide constant power range. In particular, the flux weakening operation is the main feature considered. The design target concerns the possibility of having a wide flux weakening region avoiding or limiting, at the same time, to oversize the motor and the inverter.
Jo, Won-Young;Lee, In-Jae;Cho, Yun-Hyun;Koo, Dae-Hyun;Chun, Yon-Do
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제2권1호
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pp.61-67
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2007
In this article, a special kind of axial flux permanent magnet machine has proved to be suitable for high torque and low speed applications. An innovative design of the machine has been proposed in order to make the machine suitable for traction applications by means of field-weakening. The aim of this paper is to analyze, in general terms, the basic equations that describe the operating conditions of such machines. Optimal sizes for design can be obtained by calculating the power density and the air-gap flux density, etc.
영구자석 매립형 동기전동기는 고효율, 소형화 및 넓은 가변속운전 등의 특성으로 인해 전기자동차에 적용되고 있다. 본 논문에서는 유기전압이 고조파를 함유하고 있는 영구자석 동기전동기에 대하여 고속운전 시 약자속 운전 영역의 해석에 대해 제안한다. 유기전압의 고조파가 전동기 속도와 최대토크에 미치는 영향을 해석하고 전압제한 및 전류제한 조건에서 최대토크 운전을 위한 dq 전류에 대해 분석한다. 약자속 운전영역에 대한 기존 및 제안된 해석결과를 비교하고 최대토크-속도 특성의 실험을 통하여 해석결과를 검증한다.
An induction machine can be operated in the constant power region over an extended high speed range by means of field weakening. A conventional field weakening method is to set the flux reference inversely proportional to the rotor speed. With this method, however, the machines can't yield the maximum torque over the entire high speed range. In this paper, a new field weakening method for the field oriented induction machine drive by the voltage control strategy is presented. The proposed scheme ensures not only producting the maximum torque over the entire field weakening region but also the robust control independent on machine parameters. Also the smooth transition into the field weakening operation and fast dynamic response during transient operation can be obtained. Simulation and experimental results from a 3hp laboratory induction motor drive system are done to confirm the proposed control algorithm.
본 논문에서는 IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 약계자 제어에 따른 전자기적특성을 다룬다. IPMSM의 운전 속도 영역을 확장하기 위해 약계자 전류제어가 일반적으로 사용되며 약계자 운전 중에는 전기강판의 자기적 포화에 의해 쇄교자속의 왜형이 발생하게 된다. 따라서 정현파 전류 입력을 위한 전압 파형은 왜형을 갖게 된다. 약계자 전류 증가에 따라 이러한 전압 왜형은 더욱 크게 발생되며 기본파 전압에 비해 상당한 크기의 고조파 전압을 필요로 하게 된다. 이러한 현상을 2차원 유한요소 해석을 이용하여 확인하였으며 시험을 통해 검증하였다. 본 연구 결과를 통해 IPMSM의 특성 분석에 사용되는 d-q축 등가회로 파라미터 즉, 영구자석에 의한 쇄교자속, d-q축 인덕턴스는 산정 단계에서 기본파 물리량으로 계산되므로 약계자 운전시 발생하는 전압 왜형을 예측할 수 없음을 알 수 있다. 결국 주어진 전압에서 얻을 수 있는 속도 예측에 오차를 수반하게 되며 전압고조파에 대한 대책이 필요하다.
A permanent magnet synchronous motor(PMSM) differs from an ordinary synchronous motor in that the former has no field winding and the field flux can not be controlled by field current. A field-weakening control of PMSM utilizing the demagnetization due to d-axis armature reaction is equivalent to reducing the field current. In this paper, the armature resistance is considered for the optimum field-weakening control.
The purpose of this treatise is to estimate speed of an induction motor and realize a robust speed control system with estimated speed in field-weakening region. A speed estimation is based on Model Reference Adaptive System(MRAS) technique and two flux estimator are designed to be robust against parameter variation. The MRAS-based overall control scheme has been implemented on 7.5kW Spindle induction motor control system. And it is verified that the proposed control scheme is very stable and robust in field-weakening region.
This paper investigates the problem of the speed estimation of conventional speed sensorless stator flux-oriented induction machine drive in the field weakening region and proposes a new speed estimation scheme to estimate speed exactly in transients in the field weakening region. The error included in the estimated rotor speed is removed by not a low pass filter but Kalman filter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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