철도차량에 탑재된 전장품 중 가장 큰 하중을 차지하는 것은 주변압기로 낮은 운전 주파수(60Hz)로 인해 전력밀도가 0.2~0.4 MVA/ton 정도로 낮아 경량화에 중요한 요소로 작용하고 있다. 따라서 철도차량용 주변압기를 개선하기 위해 몰드 변압기, 반도체 변압기 등에 관한 연구가 국내외적으로 활발히 진행 중이다. 한편 국내외 철도차량에 대부분 적용되는 견인전동기로 최근에는 유도전동기를 대체하여 영구자석 동기전동기(PMSM)를 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 영구자석 동기전동기(PMSM)는 유도전동기에 비해 높은 출력밀도와 효율 확보가 가능하지만 제작에 필요한 재료의 가격이 비싸고 설계가 유도전동기 대비 다소 어렵다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 고려하여 본 논문에서는 소형 경량화가 가능한 반도체 변압기를 적용하고, 철도차량의 경량화, 고효율화 등의 요구사항에 맞춰 구조가 간단하면서 회전수가 높고 고토크, 저비용인 SRM을 적용할 수 있는 연구내용을 제안하고자 한다.
Seo Jong-yun;Yang Hyong-yeol;Kim Kwang-Heon;Lim Young-Cheol;Cha Hyun-Rok;Jang Do-Hyun
전력전자학회:학술대회논문집
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전력전자학회 2001년도 Proceedings ICPE 01 2001 International Conference on Power Electronics
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pp.351-354
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2001
In this paper, we present self-tuning control of switched reluctance motor for maximum torque with phase current and shaft position sensor. Determination method of turn-on/off angle is realized by using self-tuning control method. During the sampling time, micro-controller checks the number of pulse from encoder and compare with the number of pre-checked pulse. After micro-controller calculates between two data, it moves forward or backward turn-off angle. When the turn-off angle is fixed optimal turn-off angle, the turn-on angle automatically moves forward or backward by a step using self-tuning control method. And then, optimal turn-off angle is searched once again. As such a repeating process, turn-on/off angle is moved automatically to obtain the maximum torque. The experimental results are presented to validate the self-tuning algorithm.
In switched reluctance motor(SRM) drive, it is necessary to synchronize the stator phase excitation with the rotor position. Therefore the rotor position information is an essential. Usually optical encoders or resolvers are used to provide the rotor position information. These sensors are expensive and are not suitable for high speed operation. In general, the accuracy of the switching angle is dependent upon the resolution of the encoder and the sampling period of the microprocessor. But the region of high speed, switching angles are fluctuated back and forth from the preset values, which are cause by the sampling period of the microprocessor. Therefore, the low cost linear encoder suitable for the practical and stable SRM drive is proposed and the control algorithm to provide the switching signals using the simple digital logic circuit is also presented in this paper. It is verified from the experiments that the proposed encoder and logic controller can be a powerful candidate for the practical low cost SRM drive.
This paper presents the switching angle and voltage for maximizing the torque or efficiency and minimizing torque ripple of an 8/6, SRM. The approximate analysis and computer simulation determine the switching angle and voltage by using SIMULINK$^\textregistered$. This is performed as a function of the speed and torque required by the load. From the results, new three facts can be known: First, the maximum torque depends on voltage and speed depends on switching angle. The others, the maximum efficiency and minimum torque ripple relay on switching angle. We control the switching angle and voltage of and asymmetrical inverter for the SRM with one-chip micro controller.
The speed at which the SRM (Switched Reluctance Motor) makes a transition from chopping control to single pulse operation. (i.e., low speed to high speed operation). It is unsatisfied with performance at all operational regimes. In this paper, the operational performance of SRM can be improved by using current hysteresis control method. This method maintains a generally flat current waveform. At the high speed, the current chopping capability is lost due to the development of the back-EMF. Therefore SRM operates in single pulse mode. By using zero-current switching and zero-voltage switching technique, the stress of power switches can be reduce in chopping mode. When the commutation from one phase winding to another phase winding, the current can be zero as fast as possible in this period because several times negative voltage of DC-source voltage produce in phase winding. This paper is compared to performance based on energy efficient C-dump converter topology and the proposed resonant C-dump converter topology. Simulation and experimental results are presented to verify the effectiveness of the proposed circuit.
자속 역전식 전동기(Flux Reversal Motor: FRM)는 고정자 치 표면에 영구자석을 갖는 구조이며 회전자가 돌극 형태이므로 관성이 적고 기계적으로 강인한 특성을 지녀서 고속기로의 적용이 가능하다. 그러나 단상 FRM은 구조적 특징으로 인하여 영구자석의 감자가 쉽게 일어나며, 고속 구동시 스위칭 주파수가 커짐에 따라 철손이 크게 상승하게 된다는 한계점을 지닌다. 본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 단상 FRM의 설계 파라미터가 전동기의 감자특성에 주는 영향을 고찰해보았고 그 해결 방안을 제시하였으며 철손 특성을 분석하였다.
Switched Reluctance Motor (SRM) has been not commonly used because of the severe noise and vibration, although it has many advantages as solidity and economical efficiency. The origin of the acoustic noise and vibration in SRM's can be broadly classified into two types, mechanical and magnetic. Therefore this paper verifies the origin of vibration induced by radial magnetic forces from various experiments, and then studies the relationship between the output and vibration characteristics of SRM according to switch-on and off angles. Acceleration, torque and efficiency is measured by changing switching angles. From the comparison and analysis of the experimental results, a proper switching angle is presented for both satisfying electric performance and reducing vibration.
Kim, Jun-Ho;Lee, Eun-Woong;Cho, Hyun-Kil;Lee, Jong-Han;Lee, Chung-Won
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제4B권2호
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pp.47-53
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2004
The salient pole rotor type single phase SRM (switched reluctance motor) uses radial and axial direction magnetic flux simultaneously. Therefore, the output power per unit volume is very high and the shaft length is shorter than other types of SRMs with the same output. Furthermore, it can be manufactured with low cost owing to its simple structure and driving circuit. The prototype was designed using the theory of the traditional rotating machine and 3D FEM analysis. On this paper, the experiment apparatus, which includes the fabricated prototype in previous researches, was fabricated to measure the current and voltage of the prototype. Then the flux linkage, inductance and magnetic co-energy were calculated using the experimental results. Finally, the measured magnetic co-energy was compared with the simulated magnetic co-energy.
본 논문에서는 SRM의 토크리플 억제를 위하여 PWM(Pulse width modulation)과 직접토크제어(DITC, Direct Instantaneous Torque Control) 방식의 결합에 의한 제어방식을 제안하였다. 기존의 직접토크제어와 달리, 제안된 방식은 한 샘플링 구간 내에서 하나 또는 두 개의 스위칭 모드로 동작하며, 스위칭 패턴의 폭은 토크 오차와 직접 토크제어 방식의 제어규칙에 따라 제어된다. 또한 실제 스위치의 제어폭이 토크 오차에 따라 가변적으로 제어됨으로써, 같은 샘플링 주기에서 기존의 직접토크제어 방식에 비하여 토크리플을 크게 억제할 수 있으며, 토크 연산의 샘플링 주기를 크게 할 수도 있는 장점이 있다. 간단한 제어규칙과 PWM 듀티비의 계산으로 복잡한 연산이 요구되지 않으므로 저가의 마이크로 프로세서에 의해 구현이 가능하다. 제안된 방식은 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.
SRM(Switched Reluctance Motor) drives require the accurate position information of the rotor. These informations are generally provided by a tacho generator or digital shaft-position encoder These speed sensors lower the system reliability and require special attention to noise. This paper describes a new approach to estimating SRM speed from measured terminal voltages and currents for speed sensorless control. The described method is based on the sliding mode observer. The rotor speed and position observers are estimated by the adaptation law using the real and estimated currents. However, the conventional adaptive sliding mode observer based on the variable structure control theory has some disadvantages that the estimated values including the high-frequency chattering and the steady state error generated due to the infinite feedback gain chosen and the discontinuous control input. To reduce the chattering and steady state error, an integrator is also inserted in the sliding mode observer strategy. The described adaptive sliding mode observer decreases the vibration to the switching hyper-plane of the sliding mode by adding integrator. The described methodology incorporates the Lyapunov algorithm to drive the rotor speed and the stator resistance such that it can overcome the problem of sensitivity in the face of SRM parameter variation. Also, without any mechanical information. The rotor speed of SRM is obtained form adaptive scheme. The described method is verified through the simulation and experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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