A sensorless control for an IPM (Interior Permanent Magnet) synchronous motor in a single piston rotary compressor is presented in this study. The rotor position is estimated from the d-axis and q-axis current errors between the real system and a motor model of the position estimator. The torque pulsation of the single piston rotary compressor is compensated to reduce speed ripples, as well as, mechanical noise and vibration. The proposed sensorless drive enables the compressor to operate at a lower speed which increases energy savings and reduces mechanical noise. It also gives high speed operations by a flux weakening control for rapid air-cooling and heating of the heat pump air-conditioners.
This paper is proposed a ANN-based rotor position and speed estimation method for IPMSM by measuring the currents. Because the proposed estimator treats the estimated motor speed as the weights, it is possible to estimate motor speed to adapt back propagation algorithm with 2 layered neural network. The proposed control algorithm is applied to IPMSM drive system. The operating characteristics controlled by neural networks control are examined in detail.
Dead-time element must be set into space vector pulsed width modulation signals to avoid short circuits of the inverter. However, the dead-time element distorts the output voltage vector, which deteriorates the performance of electrical machine drive system. In this paper, dead-time effect and its compensation control strategy are analyzed. Based on the analysis, the voltage distortion caused by dead-time is regarded as two disturbances imposed on dq axes in the rotor reference frame, which degenerates the current tracking performance. To inhibit the adverse effect caused by the dead-time, a control scheme using two linear extended state observers is proposed. This method provides a strong ability to suppress dead-time effects. Simulations and experiments are conducted on a permanent magnet synchronous motor drive system to demonstrate the effectiveness of the proposed method.
A permanent magnet synchronous motor motor for high-speed drive was developed based on an analytical method. Especially. rated speed and torque according to switching scheme are offered. A prototype machine was also fabricated and tested to confirm the design. Preliminarily obtained experimental data using the prototype machine shows the validity of the design.
최근 전력전자 기술의 발달로 전동기의 초고속 운전이 가능해졌고, 여러 가지 장점으로 인해 다양한 산업 분야에서 초고속 전동기가 활용되고 있다. 본 논문에서는 DSP와 IGBT 인버터로 제어되는 영구 자석 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor)를 118,000r/min으로 운전하는 제어 알고리즘을 제시하였다. 운전시 회전자의 위치와 속도를 얻기 위해 홀(hall) 센서를 사용하였으며, 홀 센서의 작은 분해능으로 인한 성능 저하를 줄이기 위해 속도 관측기를 사용하여 회전자의 각과 속도를 추정하여 이를 제어에 이용하였다. 고속 영역에서는 전동기의 출력을 높이기 위해 안티 와인드 업(anti-wind up)과 약자속 제어를 통합하여 수행하는 약자속 제어기를 사용하여 운전 영역을 확대하였다. 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 제안한 방법의 타당성을 검증하였다.
This paper presents the design of a switched reluctance motor (SRM) for electric air conditioning compressors which are applied to hybrid electric vehicles (EVs). The motor for driving air conditioning compressor which is recently used on EV(electric vehicle) / HEV (hybrid electric vehicle) is PMSM(permanent magnet synchronous motor) or BLDCM(brushless DC motor). However disadvantage of motors that uses permanent magnets are vulnerable to high temperatures because of the demagnetization by the high temperature and the permanent magnet is expensive because of the high price of rare earth materials from China's monopoly. Therefore, in the automotive insustry is interested in the non-rare-earth motors. SRM has many advantages. it's resistant to high temperatures, price is cheaper, because there are no permanent magnets and winding in the rotor. Also it's high relability and efficiency, suitable for high-speed operation because of structure is simple. In this paper, the SRM, non-rare-earth motor, are designed, analyzed and experimented drive to replace an existing electric compressor drive motor.
This paper proposes the dead time effect compensation algorithm using proportional resonant controller in pulse width modulation inverter of motor drive. To avoid a short circuit in the dc link, the dead time of the switch device is surely required. However, the dead time effect causes the phase current distortions, torque pulsations, and degradations of control performance. To solve these problems, the output current including ripple components on the synchronous reference frame and stationary reference frame are analyzed in detail. As a results, the distorted synchronous d-and q-axis currents contain the 6th, 12th, and the higher harmonic components due to the influence of dead time effect. In this paper, a new dead time effect compensation algorithm using proportional resonant controller is also proposed to reduce the output current harmonics due to the dead time and nonlinear characteristics of the switching devices. The proposed compensation algorithm does not require any additional hardware and the offline experimental measurements. The experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed dead time effect compensation algorithm.
서보 드라이브의 성능 향상을 위해 AC 서보 전동기의 MRAC (Model Reference Adaptive Control) 기반 적응 전류 제어 기법이 제시된다. 인버터 구동 전류 제어 기법 중 예측형 전류 제어 기법은 이상적인 과도 응답 및 정상 상태 응답을 주지만, 전동기 파라미터 변화 시 정상상태 응답 성능이 저하된다. 이러한 제한 점을 극복하기 위해 파라미터 변화에 의한 외란이 MRAC 기법에 의해 추정되어 전향 제어에 의해 보상된다. 제안된 방식은 기존의 외란 추정 방식과 달리 관측기 구성을 위한 인버터의 상전압 측정을 필요로 하지 않는다. 제안된 적응 제어 방식의 점근안정성과 효과적으로 서보 드라이브에 적용될 수 있음이 입증된다. 제안된 방식이 DSP TMS320C31을 이용하여 구현되고 유용성이 시뮬레이션과 실험을 통해 입증된다.
전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.773-778
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2001
This paper describes the implementation of the vector control schemes for a variable-speed 131kW PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) in super-high speed application. The vector control with synchronous reference frame current regulator has been implemented with the challenging requirements such as the extremely low stator inductance$(28^{\mu}H)$, the high dc link voltage(600V) and the high excitation frequency(1.2kHz). Because the conventional position sensor is not reliable in super-high speed, a vector control scheme without any position sensor has been proposed. The proposed sensorless algorithm is implemented by processing the output voltage of the PI current regulator, and hence the structure is simple and the estimated speed is robust to the measurement noise. The experimental system has been built and the proposed control has been implemented and evaluated. The test result, up to the speed of 60,000 r/min, shows the validity of the proposed control.
본 논문에서는 공기제동의 문제점을 보완하기 위한 유지보수와 환경문제, 효율성, 경제성 등을 개선하기 위하여 정지에서 고속영역까지의 전 영역에서 전기제동을 사용하는 방법이 제시되었다. 전기적으로 완전제동을 위한 2가지 방법으로 인버터 출력전압의 증대에 의한 방법과 전동기와 인버터 사이에 직렬저항을 삽입하는 방법을 통하여 경제적이며 실제 적용이 가능한 제어방법인 직렬저항을 삽입하는 방법을 적용하기로 하였다. 직렬저항에 의한 전력손실을 감소시키기 위한 직렬저항을 단락 하는 방법을 사용하여 효율을 개선하고 전 영역에서의 제동력확보는 실험환경 내에서 우수한 인버터의 단자전압을 상승시키는 방법과 동일한 특성을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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