• Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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• 제3권1호
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• pp.40-47
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• 2014

Sinusoidal back-EMF waveform of vernier Permanent Magnet (PM) machines is analyzed in this paper. An analytical expression of Electromotive Force (EMF) of electric machines including vernier machines is developed to analyze EMF harmonics, and the effect of vernier PM machine pole ratio, the ratio of number of rotor poles to stator poles, on the EMF waveform. Moreover, this paper represents several Finite Element Analysis (FEA) models to verify the analysis based on the proposed expression, and the effect of tooth width ratio, which is the ratio of tooth width to tooth pitch, on back-EMF of vernier PM machines, and optimal tooth width ratio is obtained and verified by FEA. Finally, this paper makes comparisons between EMF waveform of vernier PM machines and that of traditional PM machines from the point of view of analytical EMF expression.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2001년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.142-145
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• 2001

In this paper the electromagnetic torque developed in IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) is analyzed. If flux distributions in the motor are not sinusoidal, a sinusoidal current produces important torque ripple. Torque ripple causes vibration and noise of motors. The optimized current waveforms for ripple free is able to be obtained by analysis of Back-EMF and torque equation. The method to find the optimal current is based on numerical predetermination. In this paper proposes current waveform which can eliminate the torque ripple, and the validity is verified through the simulation.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제53권12호
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• pp.718-724
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• 2004

This study investigates the design factors of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM) which is applied to Hybrid electric vehicle as a driving power. Recently, there are many studies of IPMSM for application to Hybrid Electric Vehicle, because IPMSM has characteristics of high torque, high power density and high efficiency which come from reluctance torque due to difference of inductance as well as magnet torque. This study analyzes the inductance and design characteristics of IPMSM by using finite element method and focuses on design and analysis of IPMSM which can operates with high efficiency at low speed range. For this embodiment, magnet shape is changed from conventional block type to arc type without any change of outline dimension of motor and this change of magnet shape makes it possible to increase back EMF and sinusoidal waveform. Analysis results are verified by test of improved and embodied motor. As a test result , increased back EMF and sharply decrease of harmonics are secured and through this contribution of reduced fuel consumption of Hybrid electric vehicle is expected.

• 전자공학회논문지SC
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• 제44권5호
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• pp.62-70
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• 2007

본 논문에서는 일정 토크영역에서 승압형 PFC 컨버터와 직접토크제어(DTC) 방법을 사용하여 BLDC 모터의 구동 시스템을 DSP(TMS320F2812)로 구현하였다. 기존의 6단계 PWM 전류제어와 달리 미리 정한 샘플시간 마다 간단한 look-up 표로부터 2상 도통 모드에 대한 인버터의 전압 상태 벡터를 설정함으로써 원하는 전류파형을 만들었으며 이로부터 기존의 전류제어기보다 훨씬 빠른 토크 응답특성을 얻을 수 있었다. 또한 BLDC 모터의 비 이상적인 사다리형 역기전력에 의해 발생되는 저주파 토크변동을 저감하기 위하여 위치 loop-up 표를 사용하였다. 아울러 역률을 보정하기 위해 승압형 PFC 컨버터를 구성하였고 이 때 전파 정류된 입력전압과 출력전압, 인덕터의 전류에 의해 평균전류모드 제어 방식으로 80 kHz마다 PWM 듀티(duty)가 조절 되도록 하였다. 이와 같이 복잡한 제어 알고리즘은 초고속 DSP의 출현으로 PFC와 DTC 알고리즘이 동시에 제어가 가능하며, 본 논문에서는 DTC 알고리즘을 구현할 때 DSP의 일반 범용의 출력포트를 사용하여 구현하였고 단지 PFC에서만 1개의 PWM을 사용하여 디지털 제어기를 구현하였다. 실험을 통해 DTC 알고리즘과 PFC 컨버터를 이용한 BLDC 모터 구동 시스템의 타당성과 효용성을 보였고, 실험결과로부터 PFC 컨버터를 사용하지 않았을 때는 역률이 약 0.77이었으나 PFC 컨버터를 사용하였을 때는 부하변동에 관계없이 약 0.9997로 크게 향상됨을 확인하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권1호
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• pp.254-260
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• 2013

본 논문에서는 IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 약계자 제어에 따른 전자기적특성을 다룬다. IPMSM의 운전 속도 영역을 확장하기 위해 약계자 전류제어가 일반적으로 사용되며 약계자 운전 중에는 전기강판의 자기적 포화에 의해 쇄교자속의 왜형이 발생하게 된다. 따라서 정현파 전류 입력을 위한 전압 파형은 왜형을 갖게 된다. 약계자 전류 증가에 따라 이러한 전압 왜형은 더욱 크게 발생되며 기본파 전압에 비해 상당한 크기의 고조파 전압을 필요로 하게 된다. 이러한 현상을 ２차원 유한요소 해석을 이용하여 확인하였으며 시험을 통해 검증하였다. 본 연구 결과를 통해 IPMSM의 특성 분석에 사용되는 d-q축 등가회로 파라미터 즉, 영구자석에 의한 쇄교자속, d－q축 인덕턴스는 산정 단계에서 기본파 물리량으로 계산되므로 약계자 운전시 발생하는 전압 왜형을 예측할 수 없음을 알 수 있다. 결국 주어진 전압에서 얻을 수 있는 속도 예측에 오차를 수반하게 되며 전압고조파에 대한 대책이 필요하다.

• Journal of Power Electronics
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• 제11권3호
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• pp.294-303
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• 2011

In this paper an effective five-phase induction motor (IM) and its drive methods are proposed. Due to the additional degrees of freedom, the five-phase IM drive presents unique characteristics for enhancing the torque producing capability of the motor. Also the five-phase motor drives possess many other advantages when compared to traditional three-phase motor drives. Some of these advantages include, reducing the amplitude and increasing the frequency of the torque pulsation, reducing the amplitude of the current without increasing the voltage per phase and increasing the reliability. In order to maximize the torque per ampere, the proposed motor has concentrated winding, the produced back electromotive force (EMF) is almost trapezoidal, and the motor is supplied with the combined sinusoidal plus the third harmonic of the currents. For demonstrating the superior performance of the proposed five-phase IM, the motors are also analyzed on the synchronously rotating reference frame. To supply trapezoidal current waveform and to exclude the effect of the $3^{rd}$ harmonic current, a new control stratagem is proposed. The proposed control method is based on direct torque control (DTC) and rotor flux oriented control (RFOC) of the five-phase IM drives. It is able to reduce the acoustical noise, the torque, the flux, the current, and the speed pulsations during the steady state. The DTC transient merits are preserved, while a better quality steady-state performance is produced in the five phase motor drive for a wide speed range. Experimental results clearly demonstrated a more dynamic steady state performance with the proposed control system.