The brushless DC motor's commutation torque ripple is caused by inconsistency in the rate of phase current change. Thus, a method that considers armature resistance is proposed to modulate phase current. The three-phase control strategy, which involves the "open-phase conduction, off-phase pulse width modulation, and maintained non-commutation phase" technique, is applied during commutation at full-speed segments of the motor. Changes in each phase current are analyzed theoretically by establishing mathematical model based on phase current to determine the relative difference among shutdown phase, duty, and motor operating parameters. The turn-on and turn-off phase current change rates are made to be consistent to ensure less non-commutation phase current ripple, then the torque ripple is inhibited. The simulation results show that the phase commutation current and torque ripple coefficient of the proposed method are reduced from 56.9% and 55.5% to 6.8% and 6.1%, respectively. In the experiment system, the pulsation coefficient of the motor phase current is reduced from 40.0% to 16.7% at low speed and 50.0% to 18.8% at high speed. The simulation and experimental results show that the proposed control method significantly inhibits commutation current and torque in the full section.
로봇 머니퓰레이터의 정밀한 제어를 위하여 하모닉 드라이브와 조인트 토크센서가 널리 사용되고 있다. 하모닉 드라이브는 구조적 특징으로 인하여 토크리플을 발생시키는데, 토크센서와 하모닉 드라이브가 직결된 경우에 토크리플은 토크센서에 전달되어 토크센서를 사용하는 제어기나 관측기의 성능을 저해한다. 본 논문에서는 토크리플과 하모닉 드라이브 속도의 관계를 도출하고, 이를 토대로 토크리플을 효과적으로 감쇄시키는 스위칭 노치필터를 제안한다. 제안된 스위칭 노치필터는 기존에 제시되었던 이론에 비하여 직관적이고, 추가적인 회로부나 기구부 구성이 필요 없으며, 연산량이 적은 장점이 있다. 또한 다양한 실험을 통하여 스위칭 노치필터의 필터링 성능, 빠른 응답속도와 스위칭 안정성을 검증하였다.
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.
This paper presents an advanced torque ripple minimization method of a switched reluctance motor (SRM) using torque sharing function (TSF). Generally, TSF is applied into the torque control. However, the conventional TSF cannot follow the expected torque well because of the nonlinear characteristics of the SRM. Moreover, the tail current that is generated at a high speed motor drive makes unexpected torque ripples. The proposed method combined TSF with fuzzy logic control (FLC). The advantage of this method is that the torque can be controlled unity at any conditions. In addition, the controller can track the torque under the condition of the wrong TSF. The effectiveness of the proposed algorithm is verified by the simulations and experiments.
This paper introduces the new Direct Torque Control(DTC) method based on the estimated torque in Switched Reluctance Motor(SRM) and applies the proposed DTC to SRM for the instantaneous torque ripple reduction. The nonlinear characteristics of SRM is considered in the calculation of the estimated torque and the theory is described in this paper. Current control is one of the kernel elements of torque controller and the performance of the current control should be high for this work. But the conventional PI current control has a weak point in SRM application because of motional EMF. Consequently, this paper makes up for the weakness of PI controller through present of new current controller, that is termed the non-interference current control. The ability of proposed torque and current controller is verified through simulation and experiment.
The conventional hysterysis band DTC(Direct Torque Control) strategy have relatively high torque ripple at low speed and variable switching frequency according to motor speed even though it provides a fast torque response with very simple scheme consisted with only two hysteresis band comparators and a switching table for torque and flux control. In this paper, author proposed a new DTC scheme based on the torque slope and reference voltage control. The new scheme can maintain the minimized torque ripple and constant switching frequency. Experimental tests carried out with an 1.5kW induction motor drive system show improved dynamic characteristics and prove the feasibility of proposed strategy.
SRM의 토오크는 상전류의 제곱과 인덕턴스 기울기에 비례한다. 그러나 SRM의 인덕턴스는 자기회로의 포화현상을 회전자위치각과 상전류에 따라 비선형적으로 변화하여 순시적으로 원하는 토오크를 제어하기 어렵다. 본 논문에서는 비선형 해석에 우수한 성능을 보이는 신경회로망을 이용하여 인덕턴스를 모델링하는 방법을 도입하여 인덕턴스의 변화를 관측하였다. 그리고 이를 이용하여 맥동토오크를 해석하였으며 맥동토오크를 저감하는 전압, 전류조건을 시뮬레이션하였다.
This study proposes a method for compensating for the commutation torque ripple of delta-connected brushless DC motors with low inductance based on a current predictions. At the commutation instant, a phase current at the next sampling period is predicted and compared with the reference phase current to determine whether torque ripples will occur or not. If the predicted current cannot reach the reference phase current, the reference current is modified and the relevant voltage reference is produced to reduce the torque ripple. The validity of the proposed method has been verified by simulation and experimental results. The commutation torque ripple has been decreased by 17.7% at 1,000 rpm and 80% load conditions.
Switched reluctance motors have the advantage a high torque/weight ratio, as the large reluctance torque is made by salient poles of both stator and rotor, and a high reliability. On the other hand, the switched reluctance motors have the disadvantage of a large ripple torque which is made by salient poles. So the application for the industrial fields have been limited to special cases. This paper describes the design of a 12/8 switched reluctance motor using a enemy layer method of the asymmetry rotor. The design is focussed to reduce the torque ripple and radial force in the demanded value. The three dimension finite element analysis method(3D-FEM) was used for decides a enemy layer angle of the asymmetry rotor. This paper presents modifications of the rotor pole shape which reduces the torque ripple.
PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) has periodic torque ripple from the cogging torque and load conditions. This paper proposes the modified PID speed controller to reduce the speed ripple of the PMSM. The proposed modified PID controller uses a selective D(Differential) control term according to the speed error and the differential of the speed error. The proposed speed controller produces an additional torque reference such as torque compensator based on PI controller according to the speed error and the differential of the speed error, and it can reduce the vibration of the conventional D-control term with reduced speed ripple. Since the additional torque reference of the proposed speed controller is changed by the sign of the speed error and the differential of the speed error, a simple function to determine the sign of the error is used to produce the compensated torque. The proposed control scheme is verified by the computer simulation and the experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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