This paper presents parameter measurement for permanent magnet synchronous motors based on the P-Q circle diagram. Three electrical parameters of permanent magnet synchronous motors, i.e., the equivalent iron loss resistance, armature inductance, and electrical motive force (emf) coefficient are simultaneously measured. The advantages of this method are that it can be implemented under constant excitation and it dispenses with the generating test for the emf coefficient. The proposed method is applied to a 160w permanent magnet synchronous motor, and then the measurement results are analyzed.
The permanent magnet synchronous motor has high efficiency driving performance and high power density output characteristics compared with other motors. In addition, it has good regenerative operation characteristics during braking and deceleration driving condition. For this reason, permanent magnet synchronous motor is generally applied as a power train motor for electrical vehicle. In permanent magnet synchronous motor, the most probable causes of fault are demagnetization of rotor's permanent magnet and short of stator winding turn. Therefore, the demagnetization fault of permanent magnet and turn fault of stator winding should be detected quickly to reduce the risk of accident and to prevent the progress of breakdown of power train system. In this paper, the fault diagnosis method using high frequency low voltage injection was suggested to diagnose the demagnetization fault of rotor permanent magnet and the turn fault of stator winding. The proposed fault diagnosis method can be used to check the faults of permanent magnet synchronous motor during system check-up process at vehicle starting and idling stop mode. The feasibility and usefulness of the proposed method were verified by the finite element analysis.
This study explores the use of a bulk type high-temperature superconductors (HTS) as trapped field magnets in synchronous motors. A HTS bulk is examined for its ability to generate powerful magnetic fields over a permanent magnet and to eliminate the need for a direct power supply connection compared to a tape form of HTS. A 150 kW interior-mounted bulk-type superconducting synchronous motor is designed and analyzed. The A-H formulation is used to numerical analysis. The results show superior electrical performance and weight reduction when comparing the designed model with the conventional permanent magnet synchronous motor of the same topology. This study presents HTS bulk synchronous motor's overall design process and highlights its potential in achieving relatively high power density than conventional permanent magnet synchronous motor.
Soreshjani, Mohsen Hosseinzadeh;Heidari, Reza;Ghafari, Ahmad
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.9
no.6
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pp.1954-1959
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2014
This paper attempts to design and present a comparison of classical Direct Torque Flux Control (DTFC) for Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor (LSPMSM) and its equal Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM). In order to present an in-depth analysis, both motors for DTFC Voltage Source Inverter (VSI)-fed in the same situations of different conditions are simulated and tested. The advantages of the proposed method for LSPMSM over the PMSM are discussed and analyzed.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.45
no.3
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pp.352-357
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1996
Recently, Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM) drives are widely used for industrial applications due to its high efficiency and high power factor control strategy. PMSM generally have two classifications such as the SPMSM(Surface Permanent Magnet Synchronous Motors) and IPMSM(Inter Permanent Magnet Synchronous Motors). IPMSA has economical merits over SPMSM in higher speed range, mechanical robustness, and higher power rate by the geometric difference. The maximum torque operation in IPMSM is realized by the current angle control which is to utilize additional reluctance torque due to a rotor saliency. In traction, spindle and compressor drives, constant power operation with higher speed range are desirable. This is simply achieved in the DC motor drives by the reduction of the field current as the speed is increased. However, in the PMSM, direct control of the magnet flux is not available. The airgap flux can be weakened by the appropriate current angle control to demagnetize. In this paper, the control method of optimal current vector in IPMSM is described in order to obtain the maximum torque or maximum output with the speed and load variations. The applied algorithm is realized by the proto system with torque and speed control Experimental results show this approach is satisfied for the high performance servo applications. (author). 6 refs., 9 figs., 1 tab.
Cogging torque has a negative impact on the operation of permanent magnet machines by increasing torque ripple, speed ripple, acoustic noise and vibration. In this paper Magnet Shifting Method has been used as a tool to reduce the cogging torque in inset Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor (LSPMSM). It has been shown that Magnet Shifting Method can effectively eliminate several lower-order harmonics of cogging torque. In order to implement the method, first the expression of cogging torque is studied based on the Fourier analysis. An analytical expression is then introduced based on Permanent Magnet Shifting to reduce cogging torque of LSPMS motors. The method is applied to some existing machine designs and their performances are obtained using Finite Element Analysis (FEA). The effect of magnet shifting on pole mmf (magneto motive force) distribution in air gap is discussed. The side effects of magnet shifting on back-EMF, core losses and torque profile distortion are taken into account in this investigation. Finally the experimental results on two prototypes 24 slot 4 pole inset LSPMS motors have been used to validate the theoretical analysis.
This paper presents the self-commissioning for surface-mounted permanent magnet synchronous motor. The proposed strategy executes three tests with a vector controlled inverter drive system. To do this, synchronous d-q axes currents are appropriately controlled for each test. From the three tests, armature resistance, armature inductance, equivalent iron loss resistance, and emf coefficient are identified automatically. The validity of the proposed strategy is confirmed by experimental results.
This paper presents a comparative study of position sensorless control schemes based on back-electromotive force (back-EMF) estimation in permanent magnet synchronous motors (PMSM). The characteristics of the estimated back-EMF signals are analyzed using various mathematical models of a PMSM. The transfer functions of the estimators, based on the extended EMF model in the rotor reference frame, are derived to show their similarity. They are then used for the analysis of the effects of both the motor parameter variations and the voltage errors due to inverter nonlinearity on the accuracy of the back-EMF estimation. The differences between a phase-locked-loop (PLL) type estimator and a Luenberger observer type estimator, generally used for extracting rotor speed and position information from estimated back-EMF signals, are also examined. An experimental study with a 250-W interior-permanent-magnet machine has been performed to validate the analyses.
The main objective of this a paper is to improve the efficiency of permanent magnet synchronous motors (PMSMs) by using an improved direct torque control (DTC) strategy. The basic idea behind the proposed strategy is to predict the impact of a small change in the stator flux amplitude at each sampling period to decrease electrical loss before the change is applied. Accordingly, at every sampling time, a voltage vector is predicted and applied to the machine to fulfill the flux change. The motor drive simulations confirm a significant improvement in efficiency as well as a very fast and smooth response under the proposed strategy.
In this study, automatic detection of stator winding inter-turn short circuit fault (SWISCFs) in surface-mounted permanent magnet synchronous motors (SPMSMs) and automatic classification of fault severity via a pattern recognition system (PRS) are presented. In the case of a stator short circuit fault, performance losses become an important issue for SPMSMs. To detect stator winding short circuit faults automatically and to estimate the severity of the fault, an artificial neural network (ANN)-based PRS was used. It was found that the amplitude of the third harmonic of the current was the most distinctive characteristic for detecting the short circuit fault ratio of the SPMSM. To validate the proposed method, both simulation results and experimental results are presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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