The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.4
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pp.240-246
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2018
In this paper, a sensorless V/f control based on maximum torque per ampere (MTPA) operation for PMSMs is proposed. Given that the MTPA operation is not considered in the conventional sensorless V/f control, efficient PMSM drives cannot be achieved. Therefore, this paper proposes an improved technique based on the d-axis current control to enable the MTPA operation in the V/f control for PMSMs. A stabilization technique is also proposed to improve the dynamic characteristics and stability against load variation. The effectiveness of the proposed technique is verified by conducting experiments with a 250 W SPMSM for driving a blower.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.1
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pp.65-71
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2016
This study investigates a high-accuracy alternate QD model to estimate the characteristics of induction motor under light loads. To demonstrate the usefulness of the alternate QD model, a maximum torque per amp (MTPA) control based on the alternate model is shown to outperform MTPA control based on the standard QD model. The experimental study conducted in this work exhibits that the MTPA control based on the alternate QD model tracks torque commands between 20 Nm and 30 Nm with 5% error, whereas the MTPA control based on the standard QD model generates torques lower by over 23% compared with the aforementioned torque commands. This result indicates that the alternate QD model is a highly accurate model for induction motors under light loads.
This paper presents a Maximum Torque per Ampere (MTPA) control algorithm for an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drive considering the permanent magnet (PM) flux linkage variations due to PM temperature variation. PM flux linkage are estimated in real time via a Gopinath style stator flux linkage observer and a torque error correction factor is calculated from the estimated PM flux linkage. A 2-dimensional (2D) MTPA look-up table (LUT) is developed to achieve the MTPA trajectory reflecting PM flux linkage variation for compensating torque error occurred by parameter variation. The proposed IPMSM control algorithm is verified through simulations.
Efficient operation of induction motor at light loads has been getting wide attention recently because the operating of induction motor at light loads occupies big portion of its operating regions in many applications such as environment friendly vehicle. As one of approaches to improve efficiency, Adaptive Maximum Torque Per Amp (Adaptive MTPA) control for induction motor drives has been proposed to achieve a desired torque with the minimum possible stator current. However, the Adaptive MTPA control was validated only at heavy load where, in general, control scheme tends to perform better than at light loads since the error in measurement of sensors is lower and signal to noise is better. Thus, although the performance of a control scheme is good at rated operating point, its performance at light load is somewhat in doubt in practice. This has led to considerable interest in efficiency of Adaptive MTPA control at light loads. This work experimentally demonstrates performance of Adaptive MTPA control at light loads regardless of rotor resistance variation, thus showing its good performance over all operating conditions.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.15
no.2
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pp.142-149
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2010
Interior Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM) have gained an increasing popularity in recent years for a variety of industrial applications, because of their high power density, high efficiency and possibility of flux weakening operation. Because the efficiency of IPMSM is one of the important performance characteristic, the Maximum Torque Per Ampere(MTPA) operating method has been indispensible. In theory, MTPA operating point can be calculated using the exact values of the machine parameters. However, the values of the IPMSM parameters are known to vary widely according to the operating condition. Therefore, to operate the IPMSM in the MTPA operating point, the machine parameters should be estimated in real-time. In this paper, the new MTPA operating method based on the signal injection is presented. By injecting the high frequency current signal, the MTPA operating criteria can be calculated by measuring the input power to IPMSM. The proposed method can find the MTPA operating point with simple signal processing regardless of the parameter variation.
본 논문에서는 철손을 고려한 SPMSM(Surface mounted Permanent Magnet Synchronous Motor)의 모델로부터 출력 토크를 향상시킬 수 있도록 하는 개선된 MTPA(Maximum Torque Per Ampere) 제어 기법을 제안하였다. d축 전류를 0으로 사용하는 SPMSM의 기존 MTPA 제어 방식보다 철손을 고려한 MTPA 전류로 운전하는 제안된 방식이 더 큰 출력 토크를 얻을 수 있음을 800W PMSM에 대한 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
Maximum Torque Per Amp (MTPA) control for induction motor drives seeks to achieve a desired torque with the minimum possible stator current. This is favorable in terms of inverter operation and nearly optimal in terms of motor efficiency. However, rotor resistance variation can cause significant performance degradation. This work demonstrates that existing MTPA controls perform sub-optimally as temperature varies. An adaptive MTPA control strategy is proposed that always achieves optimal performance without exhibiting hunting phenomenon regardless of rotor temperature. The proposed control is experimentally shown to accurately achieve the desired torque.
매입형 영구자석 동기 전동기는 높은 효율과 빠른 동특성, 넓은 정출력 운전 영역 등의 장점 때문에 다양한 산업 분야에서 각광을 받고 있다. 특히 최대 효율 운전을 위해서 매입형 영구자석 동기기의 단위전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere, MTPA) 운전 방법에 대한 많은 연구들이 수행되어져 왔다. 이론적인 MTPA 운전점은 전동기의 제 정수에 의해 결정되는데, 매입형 영구자석 동기 전동기는 온도와 운전 영역에 따라 전동기제 정수의 변화가 극심하여 정확한 MTPA 운전을 하기 위해서는 전동기의 전 운전 영역에 대한 전동기 제정수를 미리 알고 있어야 한다. 실시간으로 전동기 제 정수를 추정하여 MTPA 운전점을 알아내는 방법도 제안되었으나 대부분 복잡한 비선형 방법이 적용되고 있다. 본 논문에서는 신호 주입 개념을 도입한 새로운 MTPA 운전 방법을 제안한다. 전류에 높은 주파수의 신호를 주입하여 그 주입된 신호에 의한 반응을 확인함으로 MTPA 운전점을 판별하게 된다. 이 방법은 전동기 제 정수 변동에 강인하며, 간단한 신호처리 과정만으로 MTPA 운전을 할 수 있다.
본 논문에서는 PMSM에서 단위 전류당 최대 토크를 발생시키는 MTPA(Maximum Torque Per Ampere)제어에 기반한 센서리스 V/f 운전 기법을 제안한다. 기존의 센서리스 V/f 운전에서는 MTPA 제어가 고려되지 않아 구동 효율이 감소하는데 본 논문에서는 d축 전류를 기반으로 비례적분기 제어기를 사용하여 개선하였다. 또한 부하 변동에 대한 우수한 동특성과 안정성을 갖도록 하였다. 250W 블로워용 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)에 대한 실험을 통해 그 효용성을 확인하였다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.11
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pp.5128-5134
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2011
This paper investigates the dq current trajectory for maximum torque per ampere(MTPA) operation of an interior PM synchronous motor for HEV(Hybrid Electric Vehicle). Based on the dq current trajectory for the MTPA operation derived from the motor parameters, the change of the MTPA operating point for the variation of the motor parameters including the magnet flux and the dq inductances is considered. The dq current trajectory for MTPA operation is verified through the experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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