Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation

Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation

Introduction. In the typical field-oriented control (FOC) method, the variation of machine resistance is not considered when calculating the rotor flux angle. This omission affects the accuracy of the control method during motor operation, leading to potential performance degradation. Problem. Negle...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2025
Hauptverfasser: Tran, C. D., Kuchar, M., Nguyen, P. D.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2025
Schlagworte:
induction motor drive
field-oriented control
model reference adaptive system
stator resistance
Online Zugang:http://eie.khpi.edu.ua/article/view/323045
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Electrical Engineering & Electromechanics

Institution

Electrical Engineering & Electromechanics
id eiekhpieduua-article-323045
record_format ojs
institution Electrical Engineering & Electromechanics
baseUrl_str
datestamp_date 2025-11-01T22:19:02Z
collection OJS
language English
topic induction motor drive
field-oriented control
model reference adaptive system
stator resistance
spellingShingle induction motor drive
field-oriented control
model reference adaptive system
stator resistance
Tran, C. D.
Kuchar, M.
Nguyen, P. D.
Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation
topic_facet induction motor drive
field-oriented control
model reference adaptive system
stator resistance
привод асинхронного двигуна
полеорієнтоване управління
адаптивна система еталонної моделі
опір статора
format Article
author Tran, C. D.
Kuchar, M.
Nguyen, P. D.
author_facet Tran, C. D.
Kuchar, M.
Nguyen, P. D.
author_sort Tran, C. D.
title Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation
title_short Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation
title_full Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation
title_fullStr Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation
title_full_unstemmed Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation
title_sort improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation
title_alt Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation
description Introduction. In the typical field-oriented control (FOC) method, the variation of machine resistance is not considered when calculating the rotor flux angle. This omission affects the accuracy of the control method during motor operation, leading to potential performance degradation. Problem. Neglecting stator resistance variations in the voltage model-based FOC technique can cause rotor flux angle estimation deviation. This inaccuracy impacts motor speed control, especially under varying operating conditions where resistance changes due to temperature fluctuations. Goal. This paper aims to improve the accuracy of rotor flux angle estimation in the voltage model-based FOC technique by incorporating a real-time stator resistance estimation process. Methodology. The proposed research integrates a model reference adaptive system to estimate the stator resistance and replaces the rated resistance value in the rotor flux angle calculation algorithm of the FOC technique. The effectiveness of the method is evaluated by using MATLAB/Simulink simulations, where the estimated resistance value is compared with the actual resistance value, and the motor speed control performance is analyzed. Simulation results demonstrate that the proposed method significantly enhances the accuracy of rotor flux angle estimation by adapting to changes in stator resistance. This improvement ensures better motor speed control performance, reducing deviations between the actual and reference speeds under different operating conditions. Scientific novelty of this research lies in integrating real-time stator resistance estimation into the rotor flux angle calculation process of the voltage model-based FOC technique, addressing a key limitation in typical FOC approaches. Practical value. By improving the accuracy of rotor flux angle estimation, the proposed method enhances the stability and efficiency of motor speed control. This ensures better performance in industrial applications where precise motor control is essential under varying operating conditions. References 27, figures 11.
publisher National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
publishDate 2025
url http://eie.khpi.edu.ua/article/view/323045
work_keys_str_mv AT trancd improvedspeedsensorlesscontrolforinductionmotordrivesusingrotorfluxangleestimation
AT kucharm improvedspeedsensorlesscontrolforinductionmotordrivesusingrotorfluxangleestimation
AT nguyenpd improvedspeedsensorlesscontrolforinductionmotordrivesusingrotorfluxangleestimation
first_indexed 2025-11-02T02:08:54Z
last_indexed 2025-11-02T02:08:54Z
_version_ 1848097716907802624
spelling eiekhpieduua-article-3230452025-11-01T22:19:02Z Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation Improved speed sensorless control for induction motor drives using rotor flux angle estimation Tran, C. D. Kuchar, M. Nguyen, P. D. induction motor drive field-oriented control model reference adaptive system stator resistance привод асинхронного двигуна полеорієнтоване управління адаптивна система еталонної моделі опір статора Introduction. In the typical field-oriented control (FOC) method, the variation of machine resistance is not considered when calculating the rotor flux angle. This omission affects the accuracy of the control method during motor operation, leading to potential performance degradation. Problem. Neglecting stator resistance variations in the voltage model-based FOC technique can cause rotor flux angle estimation deviation. This inaccuracy impacts motor speed control, especially under varying operating conditions where resistance changes due to temperature fluctuations. Goal. This paper aims to improve the accuracy of rotor flux angle estimation in the voltage model-based FOC technique by incorporating a real-time stator resistance estimation process. Methodology. The proposed research integrates a model reference adaptive system to estimate the stator resistance and replaces the rated resistance value in the rotor flux angle calculation algorithm of the FOC technique. The effectiveness of the method is evaluated by using MATLAB/Simulink simulations, where the estimated resistance value is compared with the actual resistance value, and the motor speed control performance is analyzed. Simulation results demonstrate that the proposed method significantly enhances the accuracy of rotor flux angle estimation by adapting to changes in stator resistance. This improvement ensures better motor speed control performance, reducing deviations between the actual and reference speeds under different operating conditions. Scientific novelty of this research lies in integrating real-time stator resistance estimation into the rotor flux angle calculation process of the voltage model-based FOC technique, addressing a key limitation in typical FOC approaches. Practical value. By improving the accuracy of rotor flux angle estimation, the proposed method enhances the stability and efficiency of motor speed control. This ensures better performance in industrial applications where precise motor control is essential under varying operating conditions. References 27, figures 11. Вступ. У типовому методі управління з орієнтацією по полю (FOC) зміна опору машини не враховується під час розрахунку кута потоку ротора. Цей недолік впливає на точність методу керування під час роботи двигуна, що призводить до потенційного зниження продуктивності. Проблема. Нехтування змінами опору статора у методі FOC на основі моделі напруги може призвести до відхилення оцінки кута потоку ротора. Ця неточність впливає на керування швидкістю двигуна, особливо в умовах експлуатації, коли опір змінюється через коливання температури. Метою даної роботи є підвищення точності оцінки кута потоку ротора в методі FOC на основі моделі напруги шляхом включення процесу оцінки опору статора в реальному часі. Методика. Пропоноване дослідження інтегрує адаптивну систему з еталонною моделлю для оцінки опору статора та замінює номінальне значення опору в алгоритмі розрахунку кута потоку ротора методом FOC. Ефективність методу оцінюється за допомогою моделювання MATLAB/Simulink, де розрахункове значення опору порівнюється з фактичним значенням опору, а потім аналізується характеристика керування швидкістю двигуна. Результати моделювання показують, що запропонований метод значно підвищує точність оцінки кута потоку ротора за рахунок адаптації змін опору статора. Це покращення забезпечує більш ефективне управління швидкістю двигуна, зменшуючи відхилення між фактичною та заданою швидкостями у різних робочих умовах. Наукова новизна даного дослідження полягає в інтеграції оцінки опору статора в реальному часі в процес розрахунку кута потоку ротора методом FOC на основі моделі напруги, що усуває ключове обмеження типових підходів FOC. Практична значимість. Підвищуючи точність оцінки кута потоку ротора, запропонований метод підвищує стабільність та ефективність управління швидкістю двигуна. Це забезпечує більш високу продуктивність у промислових застосуваннях, де точність управління двигуном необхідна в змінних робочих умовах. Бібл. 27, рис.11. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2025-11-02 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/323045 10.20998/2074-272X.2025.6.12 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 6 (2025); 93-97 Электротехника и Электромеханика; № 6 (2025); 93-97 Електротехніка і Електромеханіка; № 6 (2025); 93-97 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/323045/330072 Copyright (c) 2025 C. D. Tran, M. Kuchar, P. D. Nguyen http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0

Ähnliche Einträge