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

Abstract

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.

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.