• 전력전자학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.225-231
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• 2013

This paper presents an improved signal processing technique in the square-wave-type voltage injection method for IPMSM sensorless drives. Since the sensorless method based on the square-wave voltage injection does not use low-pass filters to get an error signal for estimating rotor position and allows the frequency of the injected voltage signal to be high, the sensorless drive system may achieve an enhanced control bandwidth and reduced acoustic noise. However, this sensorless method still requires low-pass and band-pass filters to extract the fundamental component current and the injected frequency component current from the motor current, respectively. In this paper, these filters are replaced by simple arithmetic operations so that the time delay for estimating the rotor position can be effectively reduced to only one current sampling. Hence, the proposed technique can simplify its whole signal process for the IPMSM sensorless control using the square-wave-type voltage injection. The proposed technique is verified by the experiment on the 800W IPMSM drive system.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권4호
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• pp.1515-1527
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• 2018

This paper presents a sensorless speed control of IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) using the high-frequency (HF) square wave injection method. In the proposed HF pulsating square wave injection method, injection voltage is applied into the estimated d-axis of rotor and high-frequency induced q-axis current is considered to estimate the rotor position. Conventional square wave injection methods may need complex demodulation process to find rotor position, while in the proposed method, an easy demodulation process based on the rising-falling edge of the injected voltage and carrier induced q-axis current is implemented, which needs less processing time and improves control bandwidth. Unlike some saliency-based sensorless methods, the proposed method uses maximum torque per ampere (MTPA) strategy, instead of zero d-axis command current strategy, to improve control performance. Furthermore, this paper directly uses resultant d-axis current to detect the magnet polarity and eliminates the need to add an extra pulse injection for magnet polarity detection. As experimental results show, the proposed method can quickly find initial rotor position and MTPA strategy helps to improve the control performance. The effectiveness of the proposed method and all theoretical concepts are verified by mathematical equations, simulation, and experimental tests.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권3호
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• pp.93-98
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• 2022

본 논문에서는 풀 브릿지 인버터의 비선형성을 고려한 단상 영구자석 동기 전동기의 오픈 루프 기동성을 개선하기 위한 구형파 전압 주입 기법을 제안한다. 일반적으로 단상 영구자석 동기 전동기는 3상 교류기와 달리 풀 브릿지 인버터를 채택하고 있으며 대칭 공극으로 자기 회로를 설계할 경우, 영토크 지점의 특정 위치에서 기동이 불가능할 수 있기에 비대칭 공극 설계가 요구된다. 이러한 단상 영구자석 동기 전동기의 구동 특성상 센서리스 운전 모드의 오픈 루프 제어시 기동 실패의 가능성이 상당히 높다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 인버터의 비선형성을 고려한 구형파 전압을 인가하여 기동 성능을 개선하는 기법을 제안하고자 한다. 제안한 알고리즘은 다수의 실험을 통해 타당성을 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.95-103
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• 2022

본 논문에서는 저가격 인버터에서의 사각파 주입에 의한 센서리스 기법의 제어 성능을 보인다. 저가격 인버터는 소위 말하는 B4 인버터이다. 이 인버터는 저가격화를 위하여 스위칭 소자를 4개를 사용한 형태이다. 고주파 주입을 통한 센서리스 기법을 B4 인버터에 적용하였으며, 주입 고주파의 주파수는 1kH이다. 본 논문에서는 Matlab/ Simulink를 이용한 B4 인버터를 이용한 영구자석 전동기의 센서리스 시스템 모델을 설명한다. 한편, 본 연구에서는 회전자의 위치 추정을 위한 고주파 전류 성분 검출에 노치 필터를 사용하였으며, 추정된 속도의 리플 저감을 위하여 이차 저역 통과 필터를 사용하였다. 노치 필터에 의해 추출된 전류 파형에 고주파 전압을 곱하여 영구 자석 동기 전동기의 회전자 각도를 추정한다. Simulink 시뮬레이션의 통해 제안하는 기법의 타당성을 보인다.

• 전력전자학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.215-223
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• 2016

In this study, a novel rotor position sensorless estimation method of an interior permanent-magnet synchronous motor is proposed. A square-wave pulsating voltage signal is injected in the estimated synchronous reference frame. This signal is interpreted in the stationary reference frame regardless of the estimated rotor position. Thus, assuming that the position error is nearly zero is unnecessary because the variables in the estimated synchronous reference frame are not used. The rotor position can be exactly calculated from two voltage references and three sampled current feedbacks in the stationary reference frame. The proposed method is easy to implement and helps enhance the bandwidth of the current controller. The validity of the proposed method is verified by simulations and experiments.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.386-392
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• 2020

In this study, the drift current characteristics of charged particles are analyzed for panels fabricated by varying the waveform biasing of the active particle loading method (APLM), which is a method driven by the electrophoretic principle of loading charged particles into a cell of a barrier rib-type electronic paper. We prepare 3 panels using APLM and 1 panel without APLM. The waveform of APLM uses square wave and ramp wave, and the step voltage wave is applied to the driving voltage. The drift currents measured from the square wave and ramp wave with the same period applied by APLM are 4.872 µC and 5.464 µC, respectively, and the ramp wave is shown to be relatively advantageous for loading charged particles that have a large q/m. The time-current curve results confirm that the abrupt movement of charged particles is occurring. When the step form wave signal with a short time of 1s is first applied, initial large movement of the charged particles is confirmed to occur in all samples, which is understood as the effect of applying the voltage necessary to remove the imaging force. The results of this study are expected to improve the loading of charged particles into the electronic paper cell, driven by the electrophoretic principle and optimization of the driving conditions.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.15-16
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• 2012

본 논문에서는 스위칭 주파수의 구형파 전압 주입을 이용한 IPMSM의 센서리스 제어 기법에서 개선된 신호처리 방법을 제안하였다. 제안된 기법에서는 기본파 전류와 고주파 성분 전류추출에 필요한 필터를 간단히 구현함으로써 신호처리에서 발생하는 시지연을 줄일 수 있으며, 그 결과 센서리스 제어의 동특성을 개선할 수 있다. 800[W]급 IPMSM에 대한 실험을 통해 제안된 방법의 타당성을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.119-120
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• 2016

회전자 자속기준 벡터제어(FOC)의 센서리스의 기법은 다양하지만, 크게 역기전력을 이용하는 방식과 인덕턴스를 기반으로 하는 방식으로 나눌 수 있다. 역기전력을 기반으로 하는 기법은 중속이상의 영역에서는 뛰어난 성능을 보이지만, 저속영역에서 역기전력이 작기 때문에 저속에서 불리함이 있다. 반면, 인덕턴스를 기반으로 하는 기법 중 캐리어 신호를 주입하는 기법은 전동기의 자기적 돌극성(Magnetic saliency)을 이용하므로 저속에서도 사용가능하지만, 고속에서는 전압제한으로 인하여 전압주입에 불리함이 있으며, 고주파잡음의 문제가 있다. 따라서 본 논문은 저속영역에서 사각파 형태의 고주파 주입 센서리스기법을 사용하고, 중속이상의 영역에서 역기전력 센서리스기법으로 절환(Crossover)하는 방식을 제안한다. 기존의 속도추정 기법과 제안하는 기법을 시뮬레이션을 통해 비교한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권3호
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• pp.261-264
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• 2009

We present a three-dimensional (3D) particle focusing channel using the positive dielectrophoresis (pDEP) guided by a dielectric structure between two planar electrodes. The dielectric structure between two planar electrodes induces the maximum electric field at the center of the microchannel, and particles are focused to the center of the microchannel by pDEP as they flow from the single sample injection port. Compared to the previous 3D particle focusing methods, the present device achieves the simple and effective particle focusing function without any additional fluidic ports and top electrodes. In the experimental study, approximately 90 % focusing efficiency were achieved within the focusing length of 2mm, on both x-z plane (top-view) and y-z plane (side-view) for $2{\mu}m$-diameter polystyrene (PS) bead at the applied voltage over 15 Vp-p (square wave) and at the flow rate below 0.01 ${\mu}l$/min. The present 3D particle focusing channel results in a simple particle focusing method suitable for use in integrated microbiochemical analysis system.