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New optimal current control methods for energy-efficient and wide speed-range operation of hybrid-field synchronous motor / Shinnaka, Shinji in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 54 N°5 (Octobre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°5 (Octobre 2007) . - 2443-2450 p. Titre : New optimal current control methods for energy-efficient and wide speed-range operation of hybrid-field synchronous motor Type de document : texte imprimé Auteurs : Shinnaka, Shinji, Auteur ; Sagawa, Takayuki, Auteur Article en page(s) : 2443-2450 p. Note générale : Electronique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Current  command  Efficient  operation  Hybrid  field  Synchronous  motor  Wide  speed-range  operation  Commande  courante  Opération  efficace  Champ  hybride  Moteur  synchrone  Opération  large  de  gamme  de  vitesse Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : This paper proposes new practical optimal current control methods for a newly emerging class of synchronous motors with hybrid rotor fields by both permanent magnet and winding. In a practical situation with limited voltage, the extensively used permanent-magnet synchronous motor hardly achieves an ideal performance in an energy-efficient manner due to its constant magnet field, which simultaneously allows both low-speed high-torque and wide speed-range operations. The hybrid-field synchronous motors (HFSMs) are potential candidates that can achieve the ideal performance as practical motors with controllable hybrid rotor field. HFSMs can dynamically control the rotor flux according to the operation requirements by the low-speed, high-torque, and wide speed-range operations, etc. For the HFSMs, the same torque can be produced by a variety of stator and rotor currents due to the nonlinearity between the torque and the currents. Produced losses and required voltages depend upon the associated currents. Consequently, in the situation that current control systems are well constructed, appropriate determination of a set of stator and rotor current commands plays a key role to achieve the ideal performance in an energy-efficient manner. The proposed methods determine the current commands corresponding to a given torque command such that the total winding copper losses due to the stator and rotor currents can be minimized if the exact currents associated with the torque command exist; the best approximate torque can be produced if no exact associated currents exist, which is, of course, under the circumstance of a voltage limitation. The determined current commands are optimal in the sense of energy efficiency or degree of approximation under voltage limitation. New recursive algorithms searching the optimal current solution in real-time are also given as parts of the methods. The proposed methods are analytical but practical, whose usefulness is verified through experiments. Cet article propose de nouvelles méthodes de contrôle courantes optimales pratiques pour une classe nouvellement naissante des moteurs synchrones avec les gisements hybrides de rotor par l'aimant permanent et l'enroulement. Dans une situation pratique avec la tension limitée, le moteur synchrone intensivement utilisé d'aimant permanent réalise à peine une exécution idéale d'une façon efficace d'énergie due à son gisement constant d'aimant, qui permet simultanément le haut-couple à vitesse réduite et les opérations larges de vitesse-gamme. Les moteurs synchrones de champ hybride (HFSMs) sont des candidats potentiels qui peuvent réaliser l'exécution idéale en tant que moteurs pratiques avec le gisement hybride contrôlable de rotor. HFSMs peut dynamiquement commander le flux de rotor selon les conditions d'opération par l'à vitesse réduite, le haut-couple, et les opérations de vitesse-gamme, etc.. larges. Pour le HFSMs, le même couple peut être produit par une variété de courants de redresseur et de rotor dus à la non-linéarité entre le couple et les courants. Les pertes produites et les tensions exigées dépendent des courants associés. En conséquence, dans la situation que des systèmes de commande courants sont bien construits, la détermination appropriée d'un ensemble de redresseur et les commandes courantes de rotor joue un rôle principal pour réaliser l'exécution idéale d'une façon de rendement optimum. Les méthodes proposées déterminent les commandes courantes correspondant à une instruction donnée de couple tels que toutes les pertes de en cuivre d'enroulement dues aux courants de redresseur et de rotor peuvent être réduites au minimum si les courants exacts liés à la commande de couple existent ; le meilleur couple approximatif peut être produit si courant associé exact n'existe pas, qui est, naturellement, dans la circonstance d'une limitation de tension. Les commandes courantes déterminées sont optimales dans le sens de l'efficacité énergétique ou du degré d'approximation sous la limitation de tension. De nouveaux algorithmes récursifs recherchant la solution courante optimale en temps réel sont également donnés comme parties des méthodes. Les méthodes proposées sont analytiques mais pratiques, dont l'utilité est vérifiée par l'expériences. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Moteurs synchrones-- Rotors En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?isnumber=4282101&arnumber=4282110 [...] [article] New optimal current control methods for energy-efficient and wide speed-range operation of hybrid-field synchronous motor [texte imprimé] / Shinnaka, Shinji, Auteur ; Sagawa, Takayuki, Auteur . - 2443-2450 p. Electronique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°5 (Octobre 2007) . - 2443-2450 p. Mots-clés : Current  command  Efficient  operation  Hybrid  field  Synchronous  motor  Wide  speed-range  operation  Commande  courante  Opération  efficace  Champ  hybride  Moteur  synchrone  Opération  large  de  gamme  de  vitesse Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : This paper proposes new practical optimal current control methods for a newly emerging class of synchronous motors with hybrid rotor fields by both permanent magnet and winding. In a practical situation with limited voltage, the extensively used permanent-magnet synchronous motor hardly achieves an ideal performance in an energy-efficient manner due to its constant magnet field, which simultaneously allows both low-speed high-torque and wide speed-range operations. The hybrid-field synchronous motors (HFSMs) are potential candidates that can achieve the ideal performance as practical motors with controllable hybrid rotor field. HFSMs can dynamically control the rotor flux according to the operation requirements by the low-speed, high-torque, and wide speed-range operations, etc. For the HFSMs, the same torque can be produced by a variety of stator and rotor currents due to the nonlinearity between the torque and the currents. Produced losses and required voltages depend upon the associated currents. Consequently, in the situation that current control systems are well constructed, appropriate determination of a set of stator and rotor current commands plays a key role to achieve the ideal performance in an energy-efficient manner. The proposed methods determine the current commands corresponding to a given torque command such that the total winding copper losses due to the stator and rotor currents can be minimized if the exact currents associated with the torque command exist; the best approximate torque can be produced if no exact associated currents exist, which is, of course, under the circumstance of a voltage limitation. The determined current commands are optimal in the sense of energy efficiency or degree of approximation under voltage limitation. New recursive algorithms searching the optimal current solution in real-time are also given as parts of the methods. The proposed methods are analytical but practical, whose usefulness is verified through experiments. Cet article propose de nouvelles méthodes de contrôle courantes optimales pratiques pour une classe nouvellement naissante des moteurs synchrones avec les gisements hybrides de rotor par l'aimant permanent et l'enroulement. Dans une situation pratique avec la tension limitée, le moteur synchrone intensivement utilisé d'aimant permanent réalise à peine une exécution idéale d'une façon efficace d'énergie due à son gisement constant d'aimant, qui permet simultanément le haut-couple à vitesse réduite et les opérations larges de vitesse-gamme. Les moteurs synchrones de champ hybride (HFSMs) sont des candidats potentiels qui peuvent réaliser l'exécution idéale en tant que moteurs pratiques avec le gisement hybride contrôlable de rotor. HFSMs peut dynamiquement commander le flux de rotor selon les conditions d'opération par l'à vitesse réduite, le haut-couple, et les opérations de vitesse-gamme, etc.. larges. Pour le HFSMs, le même couple peut être produit par une variété de courants de redresseur et de rotor dus à la non-linéarité entre le couple et les courants. Les pertes produites et les tensions exigées dépendent des courants associés. En conséquence, dans la situation que des systèmes de commande courants sont bien construits, la détermination appropriée d'un ensemble de redresseur et les commandes courantes de rotor joue un rôle principal pour réaliser l'exécution idéale d'une façon de rendement optimum. Les méthodes proposées déterminent les commandes courantes correspondant à une instruction donnée de couple tels que toutes les pertes de en cuivre d'enroulement dues aux courants de redresseur et de rotor peuvent être réduites au minimum si les courants exacts liés à la commande de couple existent ; le meilleur couple approximatif peut être produit si courant associé exact n'existe pas, qui est, naturellement, dans la circonstance d'une limitation de tension. Les commandes courantes déterminées sont optimales dans le sens de l'efficacité énergétique ou du degré d'approximation sous la limitation de tension. De nouveaux algorithmes récursifs recherchant la solution courante optimale en temps réel sont également donnés comme parties des méthodes. Les méthodes proposées sont analytiques mais pratiques, dont l'utilité est vérifiée par l'expériences. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Moteurs synchrones-- Rotors En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?isnumber=4282101&arnumber=4282110 [...]