The applications of SRM(Switched Reluctance motor) are dramatically increasing due to a simple mechanical structure, a high efficiency and a high speed drive characteristics. Energy recovery in the regenerative region is very important when SRM is used in traction drive. This is to reduce energy loss during mechanical braking and/or to have a high efficiency drive. To control excitation voltage during motoring and regenerating voltage in the generator operation in the SRM, multi-level voltage control is effective. This paper suggests multi-level inverter which is useful for motoring and regenerative operation. The proposed method is verified through simulations and experiments.
SRM Drives generate large vibration and acoustic noise because it is rotated by step pulse mmf and switching commutation mechanism. The main vibration source of SRM Drive is generated by rapidly variation of radial force when phase winding current is extinguished for commutation action. So the rapidly variation of radial force is repressed firstly to reduce vibrating force of SRM Drive. This paper suggests the vibration reduction method that SRM Drive with unidirect-short compensation winding is excited by a two stage commutation method at commutation period. This reduction effect of vibration is verified with the result obtained in the test of prototype machine.
The applications of SRM(Switched Reluctance motor) are dramatically increasing due to a simple mechanical structure, a high efficiency and a high speed drive characteristics. Energy recovery in the regenerative region is very important when SRM is used in traction drive. This is to reduce energy loss during mechanical braking and/or to have a high efficiency drive. To control excitation voltage during motoring and regenerating voltage in the generator operation in the SRM, multi-level voltage control is effective. This paper suggests multi-level inverter which is useful for motoring and regenerative operation. The proposed method is verified through simulations and experiments.
The switched reluctance motor(SRM) drive system provides a good adjustable speed and torque characteristics. SRM has the possibility of maintaining full power over a wide speed range. So, many attempts are being done from home appliances to industrial machinery and tools. Especially, a traction drive of an SRM is one of a good application for it's DC-series characteristic. However, because of the switching mechanism, it has some disadvantage of noise and vibration. It is difficult to adopt to an appliance demanding silency. A noise simulation of 6/4 and 12/8 SRM was done in order to compare each other, and the design was done carefully.
본 논문에서는 1 단구조방식의 PFC 회로를 갖는 단상 SRM 구동시스템의 특성해석에 대해 다룬다. 단상 SRM은 기계적 및 전기적 구조가 단순하고, 견고하며, 고속운전특성이 우수하다. 다이오드 브릿지 정류기와 직류링크회로의 커패시터로 구성된 종래의 단상 SRM 구동방식은 커패시터의 짧은 시간의 충 방전 전류에 의해 역률이 크게 저하되는 문제가 발생한다. 따라서, 본 논문에서는 우선 부가적인 능동회로가 없는 1 단방식의 PFC 회로에 대한 분석을 통하여 역률개선 및 토크리플 억제를 위한 스위칭 토플로지를 새로 제안한다. 제안한 스위칭 토플로지로 작동하는 PFC 회로를 갖는 단상 SRM 구동시스템을 구축하고 시스템에 대한 수치해석을 통해 운전속도, 부하토크 및 커패시터 용량에 따른 토크리플, 역률 및 효율 등 시스템의 특성을 얻으며, 이를 실제 실험결과와 비교한다.
본 논문에서는 SRM의 가변속 구동을 위한 퍼지 논리제어기를 제안한다. SRM은 높은 비선형 특성을 갖으며 토크 출력을 극대화하기 위해 포화영역에서 동작한다. 거시적 제어와 미시적 제어를 갖는 퍼지 제어기를 포함하는 높은 비선형 SRM 구동 시스템을 모델링 하기 위한 체계적인 접근이 제시되었다. 속도변화와 외란의 동적 특성을 통해 폭넓은 동작 범위조건에 대한 SRM의 성능해석이 제시되었다. 퍼지제어기에 의해 구동되는 SRM 시스템은 그 장점을 나타내기 위해 종래의 제어기와 비교되었다. 제안된 퍼지제어기의 속도변화와 외란에 대한 동작을 확인하기 위해서 실험결과가 제시되었다.
The Theory of operation of switched reluctance motors (SRM) depends on the reluctance torque, where energy is transferred to stator winding only. Although its construction is simple, the electrical design is complex, due to the switching configuration needed to deliver power to stator coils. However, because of the nonlinearly of magnetic circuit, SRM has torque ripple. This paper proposes a new strategy to drive SRM from a single-phase AC supply. Each stator winding is connected to AC-DC or AC-AC converters, which is called branch. All branches are connected in parallel to a single-phase AC supply. A shaft encoder allows current production in stator winding during the positive torque production region and terminates it during the negative torque production region. A magnetic flux is produced between stator poles when current is supplied from AC supply to stator coil and repeats many cycles as long as the rate of change of stator inductance is positive. Different possibilities for the configurations of AC-AC or AC-DC converters are introduced to drive SRM from the single-phase AC supply. A case study is presented for a SRM fed from AC supply through semi-controlled AC-DC converter is presented. A simulation model is introduced and verified by experimental rig for two-phase SRM.
In SRM drive, the ON OFF angles of each phase switch should be accurately controlled in order to control the torque and speed stably. The accuracy of the switching angles is dependent upon the resolution of the encoder and the sampling period of the microprocessor, that are used to provide the information of the rotor position and to control the SRM power circuit, respectively. However, as the speed increases, the amount of the switching angle deviation from the preset values is also increased. Therefore, the low cost encoder suitable for the practical and stable SRM drive is proposed and the control algorithm to provide the switching signals using the simple digital logic circuit is also presented in this paper. As a result, a stable high speed SRM drive can be achieved by the high resolution switching angle control and it is verified from the experiments that the proposed encoder and logic controller can be a powerful candidate for the practical low cost SRM drive.
본 논문에서는 TMS320F240 DSP를 통해 제어되는 디지털 히스테리시스 제어기를 사용한 Switched Reluctance Motor(SRM)의 위치제어시스템을 제안하였다. SRM은 구조가 간단하고 효율이 놀지만 전동기 구동 특성상 전력용 반도체 소자를 이용한 구동 시스템이 필수적이기 때문에 일반 전동기 제어시스템에 비해 전체 시스템의 제작비용이 증가하게 된다. 이러한 단점을 극복하고 SRM의 활용성을 높이기 위해서는 제어용 드라이브가 필수적으로 요구되는 서보시스템으로서와 SRM 제어시스템을 개발하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 시스템 개발과 구현에 있어 아날로그 히스테리시스 제어기를 사용할 경우 하드웨어적인 방법에 의한 파라메타 수정 및 제작의 문제점을 해결하고 전체적인 시스템의 개발단가를 낮추기 위해 DSP내에서의 연산을 통해 제어되는 디지털 히스테리시스 제어기를 설계하여 SRM의 위치제어 시스템을 구현하였으며, 실헐을 통해 제어 및 응답특성을 고찰함으초써 서보 구동 시스템으로서의 SRM의 이용 가능성을 확인하였다.
Switched Reluctance Motor has doubly salient poles in stator and rotor, windings are wound in just stator and no magnet or windings on the rotor. This configuration is robust mechanically and thermally. The inverter of SRM is more robust than that of induction or brushless DC(BLDC) motor, but still its drive is comparatively expensive for home appliance. To drive the conventional three or four-phase SRM, 6 to 8 power switches are required when asymmetric bridge inverter is employed. Generally, more than 50% of the cost for the SRM drive is allocated to power devices and gate drives. This paper proposed single phase SRM that have both radial and axial air gaps. The stator and rotor were stacked with two types of stampings that have different diameters. This configuration is very effective to increase align inductance(Lmax). The high value of Lmax increases the motor efficiency and power density. The proposed single phase SRM(Claw SRM) can be driven by only two power switches. To show the validity of the proposed idea, the analysis using finite element method(FEM) and experimental works are carried out. The proposed SPSRM can be driven with high efficiency and can be made compactly and inexpensively because of high value of align inductance and less number of switches. For the comparison, we used same stator for three-phase and single phase, and slightly different stator and rotor for proposed single phase SRM(Claw SRM)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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