Given that elastic connection is often used between motor drives and load devices in industrial applications, vibration often occurs at the load side. Vibration suppression is a crucial problem that needs to be addressed to achieve a high-performance servo-control system. Scholars have presented many strategies to suppress vibration. In this study, we propose a method to diminish vibration by using a torque feed-forward and disturbance torque observer. We analyze the system performance and explain the principle of the proposed vibration suppression method based on the transfer functions of the system. The design of controller parameters is another important issue in practical applications. We accordingly provide a succinct outline of the design specifications based on the coefficient diagram method. Furthermore, we build a model under the Simulink environment and conduct experiments to validate the proposed method. Results show that speed and position vibrations are successfully suppressed by the proposed method.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.2
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pp.175-180
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2017
The measurement of three-phase current is important to control the instantaneous torque of a interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM) using a three-phase inverter. Therefore, shunt resistors are used in low-cost motor-driving systems to measure three-phase current instead of additional current sensors that are too expensive for these systems. However, in certain regions of a space vector plane, shunt resistors cannot reconstruct three-phase current in high-speed driving mode. In this paper, predictive current control is used to compensate for the three-phase current in those regions, which results in a reduction of current ripple in a three-shunt sensing inverter(TSSI) and torque ripple in IPMSM.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.23
no.8
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pp.33-40
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2009
This paper presents the high performance control of interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM) using space vector(SV) PWM method based on hybrid artificial intelligent(HAI) controller. The HAI controller combines the advantages between adaptive fuzzy control and neural network The SV PWM method is applied to a speed control system of motor in the industry field until now and is feasible to improve harmonic rate of output current, switching frequency and response characteristics. This HAI controller is used instead of conventional PI controller in order to solve problems happening when calculating a reference voltage. The HAI controller improves speed performance by hybrid combination of reference model-based adaptive mechanism method, fuzzy control and neural network. This paper analyzes response characteristics of parameter variation, steady-state and transient-state using proposed HAI controller and this controller compares with conventional fuzzy neural network(FNN) and PI controller. Also, this paper proves validity of HAI controller.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.8
no.2
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pp.107-115
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2003
PMSM(permanent magnet synchronous motor) are widely used in industrial and home appliance because of their high torque to inertia ratio, superior power density, and high efficiency For the high control performance, accurate information of rotor position Is essential. In recent, sensorless algorithms are much studied due to high cost problem of position sensor and low reliability in harsh environment. In the proposed method, a differential linkage flux is used for the estimation of rotor position. The differential magnetic field flux is calculated by the voltage equations and measured phase current without any integration and differential calculus. Instead of linkage flux calculation with differential operation, a new mathematical differential method is introduced by a-$\beta$ transformation. The proposed novel position sensorless speed control scheme is verified through experimental results.
A high-performance robust hybrid speed controller for a permanent-magnet synchronous motor (PMSM) drive with an on-line trained neural-network model-following controller (NNMFC) is proposed. The robust hybrid controller is a two-degrees-of-freedom (2DOF) integral plus proportional & rate feedback (I-PD) with neural-network model-following (NNMF) speed controller (2DOF I-PD NNMFC). The robust controller combines the merits of the 2DOF I-PD controller and the NNMF controller to regulate the speed of a PMSM drive. First, a systematic mathematical procedure is derived to calculate the parameters of the synchronous d-q axes PI current controllers and the 2DOF I-PD speed controller according to the required specifications for the PMSM drive system. Then, the resulting closed loop transfer function of the PMSM drive system including the current control loop is used as the reference model. In addition to the 200F I-PD controller, a neural-network model-following controller whose weights are trained on-line is designed to realize high dynamic performance in disturbance rejection and tracking characteristics. According to the model-following error between the outputs of the reference model and the PMSM drive system, the NNMFC generates an adaptive control signal which is added to the 2DOF I-PD speed controller output to attain robust model-following characteristics under different operating conditions regardless of parameter variations and load disturbances. A computer simulation is developed to demonstrate the effectiveness of the proposed 200F I-PD NNMF controller. The results confirm that the proposed 2DOF I-PO NNMF speed controller produces rapid, robust performance and accurate response to the reference model regardless of load disturbances or PMSM parameter variations.
This paper is proposed new fuzzy controller for high performance of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drive New fuzzy controller take out appropriate amounts of accumulated control input according to fuzzy described situations in addition to the incremental control input calculated by conventional direct fuzzy controller. The structures of the proposed controller is motivated by the problems of direct fuzzy controller. The direct controller generally give inevitable overshoot when one tries to reduce rise time of response especially when a system of order higher than one is under consideration. The undesirable characteristics of the direct fuzzy controller are caused by integrating operation of the controller, even though the integrator itself is introduced to overcome steady state error in response. Proposed controller fuzzy clear out integrated quantities according to situation. This paper attempts to provide a thorough comparative insight into the behavior of IPMSM drive with direct and new fuzzy speed controller. The validity of the comparative results is confirmed by simulation results for IPMSM drive system.
Kim, Kyeong-Su;Lee, Ki-Ho;Park, Ki-Cheol;Lee, Si-Woo;Kim, Seung-Woo
유체기계공업학회:학술대회논문집
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2006.08a
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pp.331-334
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2006
Air foil bearings have been attempted for application to industrial turbo machines, since they have several advantages over oil bearings in terms of endurance, simplicity, environment-friendliness, efficiency, sound and vibration, and small turbo machines with air foil bearings are in the market as the result. Recently, researches on widening the application spectrum of air foil bearings are in progress worldwide. In this paper, a 300 HP class turbo blower using air foil bearings is introduced. The turbo blower has a high speed PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) driving a compressor, and air flow rate is designed to be $180\;m^3/min$ at pressure ratio of 1.6. The maximum rotational speed is set to 17,000 RPM to maximize the total efficiency with the result that the weight of rotor assembly is 26kg, which is expected to be the largest turbo machine with air foil bearings ever developed in the world.
In this paper, interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) design for sensorless drive, considering magnetic neutral point shift according to magnetic saturation, has been proposed. Sensorless control was divided into a method based on inductance and a method based on back induced voltage. Because induced voltage is very small at zero or low speed, error in rotor initial position estimation may occur. Using the ratio of saliency addresses this problem. When using high-frequency injections at low speed, the rotor's initial position is estimated at the smallest portion of the inductance. IPMSM has the minimum inductance at the d-axis. However, if magnetic saturation leads to magnetic neutral point variation, following the load current change, there is a change in the minimum point of inductance. In this case, it can lead to failure of initial rotor position estimation. As a result, it is essential that the blocking design has an inductance minimum point shift. As such, in this study, an IPMSM design method, by blocking magnetic neutral point change, has been proposed. After determining the inductance profile based on the finite element analysis (FEA), the results of proposed method were verified.
Permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM) is suitable for use in cleanroom environments and have advantages such as high speed, high thrust, and high precision. If the stators are arranged in the entire moving path of the mover, there is a problem in that the installation cost increases. To solve this problem, discontinuous armature arrangement PMLSM has been proposed. In this case, the mover receives a greater detent force in the section where the stator is not arranged. When a large detent force occurs, it appears as a ripple component of the thrust during PMLSM operation. If the shape of the stator is changed to reduce the detent force, the characteristics of the back EMF are changed. Therefore, in this paper, the detent force and the harmonic components of back EMF were reduced through multi-purpose shape optimization. To this end, the FEA model was constructed and main effect analysis was performed on the major shape variables affecting each objective function. Then, the optimal shape that minimizes the objective function was derived through the response surface analysis method.
Kim Min-Heui;Lim Tae-Hoon;Jeong Jang-Sik;Kim Seong-Ho
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.10
no.2
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pp.138-147
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2005
This paper presents a SPMSM(Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Motor) servo drive system using high performance TMS320F2812 DSP for the industrial application. The DSP(Digital Signal Processor) Controller enables an enhanced real time algorithm and cost-effective design intelligent for only exclusively motor drives which can be yield enhanced operation, fewer system components, lower control system cost, increased efficiency and high performance. The suggested system contain speed and current sensing circuits, SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation) and I/O interface circuit. The developed servo drive control system showns a good response characteristics results and high performance features in general purposed 400[w] machine. This system can achieve cost reduction and size minimization of controllers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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