Lee Jong-Kun;Seok Jul-Ki;Lee Dong-Choon;Kim Heung-Geun
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.53
no.11
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pp.664-670
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2004
This paper presents a new velocity estimation strategy of a non-salient permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive without high frequency signal injection or special PWM pattern. This approach is based on the d-axis current regulator output voltage of the drive system that has the information of rotor position error. The rotor velocity can be estimated through a rotor position tracking PI controller that controls the position error to zero. For zero and low speed operation, PI controller gains of rotor position tracking controller have a variable structure according to the estimated rotor velocity. In order to boost the bandwidth of PI controller around zero speed, a loop recovery technique is applied to the control system. The proposed method only requires the flux linkage of permanent magnet and is insensitive to the parameter estimation error and variation. The designers can easily determine the possible operating range with a desired bandwidth and perform the vector control even at low speeds. The experimental results show the satisfactory operation of the proposed sensorless algorithm under rated load conditions.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.5
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pp.437-442
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2013
For open-end permanent magnet synchronous machine(PMSM) with dual inverter system, where one inverter is connected to the source and the other is flying, the dc link voltage of the flying inverter can be boosted through the machine. For this reason, when compared with single inverter drive system, higher voltage can be applied to PMSM, and higher torque can be generated in the flux weakening region. In this case, however, active and reactive powers are separately supplied by each inverter to maintain the dc link voltage of flying inverter. Therefore, the required flux weakening control is different from the conventional method for a single inverter drive system. This paper proposes the novel flux weakening control method which maximizes the active voltage component in a dual inverter PMSM drive system. The proposed method was demonstrated and verified through experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.3
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pp.249-255
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2017
This paper presents air-gap control according to Y and Delta connections of a double-sided air-gap permanent magnet synchronous motor (DA-PMSM) with independent three-phase structure. In particular, the DA-PMSM used in this study can be applied to low-speed and high-torque applications, such as wind turbines, tidal power generations, and electric propulsion ships, because of its modular stators and a rotor with numerous permanent magnets. Unlike conventional three-phase machines, the DA-PMSM has a symmetrical configuration with double-sided air-gap. Therefore, Y/Delta winding connections and serial/parallel configurations between stator modules are possible. To identify the DA-PMSM operating characteristics, mathematical modeling is analyzed according to the Y/Delta connections. Moreover, air-gap control performances by applying the winding connection methods are verified through experimental results.
The purpose of this paper is to study a high-performance control scheme for neutral-point-clamping three-level (NPC-3L) inverter fed dual three-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives by considering some asymmetric factors such as the non-identical parameters in phase windings. To implement this, the system model is analyzed for dual three-phase PMSM drives with asymmetric factors based on the vector space decomposition (VSD) principle. Based on the equivalent circuits, PI controllers with feedforward compensation are used in the d-q subspace for regulating torque, where the cut-off frequency of the PI controllers are set at the twice the fundamental frequency for compensating both the additional DC component and the second order component caused by asymmetry. Meanwhile, proportional resonant (PR) controllers are proposed in the x-y subspace for suppressing the possible unbalanced currents in the phase windings. A dual three-phase space vector modulation (DT-SVM) is designed for the drive, and the balancing factor is designed based on the numerical fitting surface for balancing the DC link capacitor voltages. Experimental results are given to demonstrate the validity of the theoretical analysis and the proposed control scheme.
This paper presents an improved torque predictive control (TPC) for permanent magnet synchronous motors (PMSMs) using an indirect matrix converter (IMC). The IMC has characteristics such as a high power density and sinusoidal waveforms of the input-output currents. Additionally, this configuration does not have any DC-link capacitors. Due to these advantages of the IMC, it is used in various application field such as electric vehicles and railway cars. Recently, research on various torque control methods for PMSM drives using an IMC is being actively pursued. In this paper, an improved TPC method for PMSM drives using an IMC is proposed. In the improved TPC method, the magnitudes of the voltage vectors applied to control the torque and flux of the PMSM are adjusted depending on the PMSM torque control such as the steady state and transient response. Therefore, it is able to reduce the ripples of the output current and torque in the low-speed and high-speed load ranges. Additionally, the improved TPC can improve the dynamic torque response when compared with the conventional TPC. The effectiveness of the improved TPC method is verified by experimental results.
This study proposed a fault tolerant control algorithm for electro-hydraulic brake systems where permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive is adopted to boost the braking pressure. To cope with motor position sensor faults in the PMSM drive, a braking pressure controller based on an open-loop speed control method for the PMSM was proposed. The magnitude of the current vector was determined from the target braking pressure, and motor rotational speed was derived from the pressure control error to build up the braking pressure. The position offset of the pump piston resulting from a leak in the hydraulic system is also compensated for using the open-loop speed control by moving the piston backward until it is blocked at the end of stroke position. The performance and stability of the proposed controller were experimentally verified. According to the results, the control algorithm can be utilized as an effective means of degraded control for electro-hydraulic brake systems in the case that a motor position sensor fault occurs.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.21
no.1
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pp.115-120
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2021
In this paper, an operating algorithm for single-phase permanent magnet synchronous motor based on PR current controller is proposed. In general, an asymmetric gap may occur depending on the shape of the rotor of single-phase PMSM, and this causes noise and vibration during high-speed operation. Therefore, in this paper, an operating algorithm for a single-phase PMSM usihng a proportional resonant current conrtoller with excellent control stability was proposed. Proportional resonant current controller has on steady state error is relatevly robust against distortion. Also, steady state error of AC input can be eleminated without complicated calculation process. The validity and availability of the proposed algorithm are verified through the experiment.
This paper proposes a velocity control method for a permanent magnet synchronous motor (PMSM) based on the Koopman operator that does not require model parameter information except for pole-pair of the motor and external load. First, the Koopman operator is derived using observable functions and observation data. Then, the desired q-axis current corresponding to the desired velocity is generated using the relationship between the continuous-time Koopman operator and the dynamics of PMSM. Also, the dynamic equation of PMSM is expressed as a linear form in observable space using the discrete-time Koopman operator. Finally, it is applied to the linear quadratic regulator (LQR) to derive the final form of control input. To verify the proposed method, the conventional cascade PI controller and the LQR controller configured with the existing technique are compared with the proposed method in the viewpoint of q-axis current generation and velocity tracking performance in an environment with noise and external load.
Park, Cheol-Hoon;Son, Young-Su;Ham, Sang-Yong;Kim, Byung-In;Yun, Dong-Won
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.5
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pp.79-86
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2009
Recently PMSM(Permanent magnet synchronous motor) are used for the various direct drive applications such as index table, telescope system and so on. Because the position/speed control performance of direct drive PMSM is directly affected by the torque ripple, there are lots of studies to reduce the cogging torque in the motor design stage. In order to verify the motor design, the reliable cogging torque measurement system is essentially required. The measured motor must be rotated in the constant speed under 1deg/sec so that the cogging torque profile is measured correctly. In this study, the cogging torque measurement system which uses the direct drive PMSM and the speed controller to rotate the measured motor in 0.1rpm(0.6deg/sec) has been developed. Simulink/xPC target was used for the controller and data acquisition system. Based on PI controller, DOB and AFC have been applied to eliminate the low frequency disturbances and the periodic speed ripple. The experimental results show the good performance of the speed regulation for the reference speed 0.1rpm and the reliable profile of the measured cogging torque by the developed speed controller.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.16
no.2
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pp.130-136
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2011
This paper presents the torque control algorithm of a permanent magnet synchronous motor(PMSM) for an electric scooter. The volume of the in-wheel type motor is restricted due to the complicated mechanical structure in wheel of an electric scooter, so the hall sensors instead of resolver and encoder for the rotor position sensors are installed. In this paper, the rotor speed and position are estimated from the speed estimator for vector control of a PMSM with hall sensors. The motor starts to rotate at standstill in BLDC mode with 120 degree conduction. After start up, the operating mode is changed to the vector control with maximum torque per ampere(MTPA) operation at low speeds and flux weakening control at high speeds. The performance of the proposed control algorithm is verified through the experiment in the electric scooter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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