A digital simulation method for Hysteresis motor using Preisach model is proposed. From this, the instantaneous torque, hysteresis loss of rotor can be calculated, considering slot and winding distribution and current harmonics.
Kim, Deok-Ki;Kim, Jong-Su;Kim, Sung-Hwan;Kim, Hyun-Soo;Kim, Won-Ouk;Yoon, Kyoung-Kuk;Oh, Sae-Gin
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권7호
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pp.1061-1067
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2008
Direct Torque Control[DTC] and Vector Control are the two schemes developed for high performance induction motor drives. DTC based induction motors are being increasingly used in various industrial applications. DTC offers fast torque response and better speed control with lesser hardware and processing costs as compared to vector controlled drives. However, conventional DTC suffers from high torque ripple, current harmonics and low performance during torque transients. In this paper a new Direct Torque Control[DTC] method of induction motor is presented. In comparison with the conventional DTC method, the PWM technique is applied to proposed control method. In this method, decoupling mechanism is not required and the torque, the flux magnitude are under control using PI controllers and generating the voltage command for inverter control. Therefore torque and speed ripple could be reduced in comparison with the conventional switching table DTC.
전기추진선박의 추진시스템에서 중요하게 고려해야 할 사항이 전력변환장치에 의해 전동기에 공급되는 전압 및 전류에 포함되는 고조파 성분을 억제하는 것이다. 근래에 특수선박의 전기추진시스템에서 속도 및 토크제어기법으로 많이 사용하고 있는 벡터제어방식이 많은 제어기와 복잡한 연산을 요구하고 토크의 동적 특성이 전동기의 정수변화에 영향이 큰 단점을 가지고 있어서 대안으로 제시되고 있는 제어기법 중에 하나가 직접토크제어방식이다. 하지만 직접토크제어방식은 영벡터를 인가하지 않으므로 토크리플이 심하여 공급 전류파형에 고조파 성분이 포함되는 단점을 가지고 있으므로 이를 해결해야 한다. 본 논문에서는 유도전동기를 추진기로 채용하고 있는 LNG 선박의 전기추진시스템에서 직접토크제어방식을 사용하는 경우에 고조파 발생을 저감하기 위한 제어방식을 제시한다. 새로운 직접토크제어방식은 샘플링 주파수의 변화없이 복잡한 제어기를 사용하지 않고 인버터 스위칭 주파수를 일정하게 유지한 채 개선된 공간벡터 변조법에 의해 인버터를 제어하는 방식이다. 제안된 방식의 유효성은 추진기에 공급되는 전류파형에 포함된 고조파 성분의 분석과 속도제어 특성을 통해 입증한다.
With the equivalent series circuit analyzed aby revolving field theory and drawn by using the equivalent circuit constant ratios in capacitor motor with windings not in quadrature having space harmonics in its magnetic field (the above ratios are the equivalent circuit constants for the fundamental flux to the magnetizing reactance of the circuit), the equation for the alternating torque with twice line freequency in the motor is directly derived, and the alternating torque is measured with the self-made stator vibration angle amplitude measuring apparatus that is composed of a pickup, filter, photoelectric pickoff etc. The measured values satisfactorily compared with computed values. The properties of the alternating torque characteristics for respective harmonic fluxes and the r5esultant alternating torque characteristic, the effects of the alternating torque characteristics for respective harmonic fluxes on the resultant alternating torque characteristic, the effects of the variation in the motor constants and the equivalent circuit constant ratios for the fundamental flux on the alternating torque characteristics for respective harmonic fluxes and the resultant alternating torque characteristic, are made clear, applying the equation. There exist the optimum values of the motor constants and the equivalent circuit constant ratios for the fundamental flux for decreasing the alternating torque, and the value could be determined in design by the method presented in this paper.
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.
Traction Motor is being transferred to the squirrel cage induction motor from D.C motor, by the improved power semiconductors like GTO, IGBT, etc. In the Induction Motor, inverter system must be used for delivering variable voltage variable frequency. But, by pulsating in the system the harmonics would be produced, and that cause the torque ripple and enfeeble the dynamic characteristics of the motor. So, to use the inverter system, we should take the torque ripple into consideration. To minimize the torque ripple in the VSI fed Traction Motor, the optimal pulsating was presented in this paper. By using the SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation) method, feeding the appropriate pulse, we can minimize the torque ripple and improve the transient response.
In the variable speed driving system of a three phase induction motor controlled by a PWM inverter, the output terminal contains considerable amount of harmonic components of the voltage waveform due to the switching action of semiconductor devices, causing torque ripples, acoustic noise and oscillation of the motor. This paper describes a new algorithm which eliminates the harmonics and controls the fundamental voltage in three phase PWM inverter output waveform. The new algorithm utilizes the technique of particular harmonics elimination (PHE) by walsh series in three phase PWM inverter output waveform. A microprocessor (8086 CPU)-controlled three phase induction motor system is described to realize this algorithm. The system is designed for 3 phase output voltage in the 1-60Hz interval where 5th and 7th harmonics, and 5th, 7th, 11th, and 13th harmonics are eliminated. Also, the fundamental wave amplitude is designed to be proportional to the output frequency. The performance of the proposed method shows sufficient elimination of the harmonics and also reduction of computation time which determines switching pattern. The proposed PWM pattern by Walsh series, is effective not only to induction motors but also to other electromagetic equipments such as voltage regulators and UPS.
In case of operating at Variable speed the induction motor by a frequency transformer, it will cause ripples in motor torque and considerably bad effects on the machines because the output side of the frequency transformer involves a great number of harmonics. This paper Presents the methods of decreasing torque ripples in induction motor and of improving current waveform, by means of forming the waveforms of output current into multi-step waveforms similiar to sinusoid, and also by means of eliminating the harmonic components maximally, in case of operating a 18-phase multi-inverter combining 3-step current source inverter.
MDPS (motor driven power steering) systems have been widely used in vehicles due to their improved fuel efficiency and steering performance when compared to conventional hydraulic steering. However, the reduction of torque ripples and material cost are important issues. A low resolution position sensor for MDPS is one of the candidates for reducing the material costs. However, it may increases the torque ripple due to the current harmonics caused by low resolution encoder signals. In this paper, the torque ripple caused by the quantized rotor position of the low resolution encoder is analyzed. To reduce the torque ripples caused by the quantization of the encoder signals, the rotor position and the speed are estimated by measuring the frequency of the encoder signals. In addition, the compensating q-axis current is added to the current command so that the 6th order torque harmonic is attenuated. The reduction of torque ripples by applying the estimated rotor position and the compensated q-axis current is verified through experimental results.
This paper presents a novel method for cogging torque reduction of interior type permanent magnet motor. For calculation position and width of notch, energy formulation and cogging torque function in air gap are analyzed by analytical method(space harmonics method) and numerical method. The optimal shape of notchs is decided by using finite element method. The validity of the proposed method is confirmed with experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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