Dowlatshahi, Milad;Saghaiannejad, Sayed Morteza;Ahn, Jin-Woo;Moallem, Mehdi
Journal of Power Electronics
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v.14
no.2
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pp.351-361
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2014
The discrete torque generation mechanism and inherently nonlinear magnetic characterization of switched reluctance motors lead to unacceptable torque ripples and limit the application of these motors. In this study, a phase current profiling technique and torque sharing function are proposed in consideration of magnetic saturation effects and by minimizing power loss in the commutation area between the adjacent phases. Constant torque trajectories are considered in incoming and outgoing phase current planes based on nonlinear T-i-theta curves obtained from experimental measurements. Optimum points on constant torque trajectories are selected by improving drive efficiency and minimizing copper loss in each rotor position. A novel analytic invertible function is introduced to express phase torque based on rotor position and its corresponding phase current. The optimization problem is solved by the proposed torque function, and optimum torque sharing functions are derived. A modification method is also introduced to enhance the torque ripple-free region based on simple logic rules. Compared with conventional torque sharing functions, the resultant reference current from the proposed method has less peak and effective values and exhibits lower copper loss. Experimental and simulation results from a four-phase 4 KW 8/6 SRM validate the effectiveness of the proposed method.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.11
no.6
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pp.551-557
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2006
The electrical frequency synchronized periodic torque ripple exits in the AC motor. There are various sources of torque ripple in AC motor such as current measurement error, dead time, etc. This paper proposes a compensation algorithm which suppresses undesired side effect known as the periodic torque ripple of AC motor. The torque ripple compensation classified as the speed ripple detector and torque ripple compensator. This paper proves a speed ripple minimization at steady state by analysis of torque ripple compensator. A new speed ripple detector improves the performance of torque ripple compensation algorithm. The simulation and experimental results show that the compensation algorithm is effective and the torque ripple compensation method improves the performance of speed ripple detector by eliminating torque ripples effectively.
PMSM drives are widely used in the industrial and residential applications because of high efficiency, high power density and high performance. For better performance of PMSM, however, torque ripples should be reduced. This paper investigates a reduction of torque ripple due to the unsinusoidal flux linkage produced by the shapes of stator slot and magnetic pole. To minimize torque ripple, a simple flux estimator is proposed. This method interatively compensates the distributed flux linkage from an error between the measured and estimated currents. The proposed algorithm is verified through simulation.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.2B
no.4
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pp.174-182
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2002
This paper presents a comprehensive study on reducing commutation torque ripples generated in brushless DC motor drives with only a single do-link current sensor provided. In such drives, commutation torque ripple suppression techniques that are practically effective in low speed as well as high speed regions are scarcely found. The commutation compensation technique proposed here is based on a strategy that the current slopes of the incoming and the outgoing phases during the commutation interval can be equalized by a proper duty-ratio control. Being directly linked with deadbeat current control scheme, the proposed control method accomplishes suppression of the spikes and dips superimposed on the current and torque responses during the commutation intervals of the inverter. Effectiveness of the proposed control method is verified through simulations and experiments.
Most of all, DTC drive is very simple in its implementation because it needs only two hysteresis comparator and switching vector table for both flux and torque control. The amplitude of hysteresis band greatly influences on the drive performance such as flux and torque ripple and inverter switching frequency. In this paper the influence of the amplitudes of flux and torque hysteresis bands and sampling time of control program on the torque and flux ripples are investigated. Simulation results confirm the superiority of the DTC under the proposed method over the conventional DTC.
Recently, applications of the reluctance torque motor have been quite limited due to their inherent limitation of noise and vibration and thus, researches on the reluctance motor have been limited as well. However, with the tremendous increase in the cost of rare earth material magnets, studies of the reluctance torque motor are being conducted more and more. In principle, reluctance torque is generated when the inductance is changed. Therefore, in order to generate continuous torque in the switched reluctance motor, it is necessary to figure out the exact inductance level corresponding to the rotor position and the current level to be applied in that rotor position, respectively. If the current level or the rotor position is not accurately determined, then the generated reluctance torque becomes unstable and undesirable torque ripples prevail to eventually cause noise and vibrations. In this research, a flux switched reluctance motor (FSRM), which is classified into the switched reluctance motor (SRM), was studied. A methodology using the current shaping control according to the rotor position was proposed. Based on the proposed methodology, the optimal current waveform and the torque distribution function for the FSRM to minimize torque ripple was established and demonstrated in this paper.
Nam, Myung Joon;Kim, Jong Hyun;Cho, Kwan-Yuhl;Kim, Hag-Wone;Cho, Younghoon
Journal of Power Electronics
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v.17
no.5
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pp.1223-1230
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2017
The back emf harmonics of a permanent magnet (PM) synchronous motor is a major source of torque ripple. For torque control applications including column fitted MDPS (motor driven power steering) systems, it is essential to reduce the mechanical vibrations due to torque ripples at low speeds. In this paper, a torque ripple reduction algorithm for interior PM synchronous motors is proposed. The harmonic currents that cancel the $6^{th}$ order torque harmonic are added to the nominal dq currents for MTPA (maximum torque per ampere) operation. The compensated harmonic currents are derived from flux linkage harmonics based on a FFT analysis of the back emf harmonics. Simulation and experimental results verify that the $6^{th}$ order torque harmonic and THD of the torque ripple are reduced by compensating the dq harmonic currents.
Shin, Hye-Ung;Jou, Sung Tak;Lee, Kyo-Beum;Han, Man Yop
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.5
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pp.694-700
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2015
This paper deals with the design of 1-kW troidal type gyro. In general, gyro can be used as magnet bearing or flywheel energy storage device. The proposed troidal type gyro is used as a flywheel energy storage device. The gyro is capable of high-speed rotation in the air. The coriolis effect is taken into account when designing the rotor of the proposed gyro. Also the repulsive power of the permanent magnet is considered while selecting the shape and the thickness of the magnet. The neodymium is used as material of the magnets in this paper. The number of magnets are selected accordingly to reduce these torque ripples because torque ripples is an important factor while designing the gyro. The designed troidal type gyro is verified through the Finite Element Method (FEM).
The SRM is more robust and lower cost than other type motors. The inverter for SRM cannot have shoot through fault, since a phase winding of SRM is independent of other phase windings. The SRM has high starting torque and high power density. But it has torque ripples due to nonlinear magnetic characteristics. Therefore, SRM has highly non-linear torque producing characteristics. Because fuzzy logic is a flexible and general-purposed method for implementing non-linear dynamic functions, it is effective for the control of high current SRM. We design the fuzzy controller and demonstrate the fuzzy control system by MATLAB.
PMSM drives are widely used in industrial and residential applications because of high efficiency, high power density and high performance. For better performance of PMSM, however, torque ripples should be reduced. This paper investigates a reduction of torque ripple due to the unsinusoidal flux linkage produced by the shapes of stator slot and magnetic pole. To minimize torque ripple, a simple flux estimator is proposed. This method iteratively compensates the distributed flux linkage from an error between the measured and estimated currents. The proposed algorithm is verified through simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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