In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  11, N o.  1, Mar ch 20 20,  p p.  220~ 2 2 7   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 2 20- 22 7           220     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i j p eds.i a esco re .com  Structural correction of nonli n e ar dynamics of frequency- contr o lled induction motor drives       Vl a d i m i r   L .   Ko d k i n ,   Al ek sandr  S .   A n ik i n ,   Al ek sa n d r  A. Bal d e n k ov   D e partem en t of th e oret ical f und am ent a ls  o f   e l ectrical  eng in eeri n g ,   Sou t h Ura l   S ta te  Unive rs ity , Ru s sia       Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Jul 7,  2019  Re vise d A ug  1 2 ,   201 9   Ac ce p t ed  No v   1 8 ,  2 019      F r equ e ncy  anal y s is   o f   p r oces ses  i n   t h e   f req u ency -con trol led   i n d u c t i on   m oto r   dri v e  s,   a s  in   a uto m a t i c   c o n t r ol  s ys tems   w it h  dyn a m i c   n o n -li n e a ri ties ,  are   pres ent e d   i n   t h i s  paper.   F or  t he  f irst   t im e,   t he  d y n am ic  t ransf er  f un cti o n   in  term s   of   e l ectro mag n et ic  t o r qu e  (m )  f r om  a bs olute  s l ip   d eterm i n ed   b y  th e   lo ad  a nd  f r equen c y  of   t he  s up pl y  vol tag e   a re  p rop o s ed .   T o   s tu dy  t h e  d y n a m i c   chara c t e ri stics ,   a   m eth od  for  con s t r ucti ng  a  f a mily   o f  f r eq uenc y  charact e ri stics   for  fixed  val u es   o f  abs o l u te  s li pss   and  frequen cies  o f   th e   su pp ly   v o ltage  a re  d escri b ed .  T h e  f r equ e ncy  char act eristics   co r resp ond in g  to  th ese  tran s f er  f u n ctio ns   a re  c o n st ruct ed  i n   the  Si muli nk   a pplic at io n  o f   t h e   M a tL ab  s o f t w are.  B a s ed  o n   r e su lts  o f   t h e  analy s i s   t h e   s t r uct u ra l  correcti o n   me tho d s   t ha t  i m pro v e   t h e   d yn amic s  o f   s u c h  no nlin e a r   s ys te ms  a re  p r o p o s e d .   T h i s   p a p e r  i s   a n  e x a m p l e  o f   h o w  t h e  i n i t i a l  c o m p l i c a t e d  ( b u t   m o re   accu rate)   in terp re t a ti on   o f  no nl in earity   a llo w ed  u s   t o   f i nd  a  new  bes t   s o lut i on  t o  the  probl e m  o f  cont r olling   a  compl e x   dynamic ob ject . K eyw ord s :   D ynam i c p o s i t i ve  fe e d b ac k   F r equenc y   ana l ys is   F r equenc y   re spons e   Ind u ct i on m o to r   drive  No nl i n ea r d yna mi c  Structur al correction   Th is  is a n  o p en acces s a r ti cle u n d e r t h e  CC  B Y -S A  li cens e .    Corres pon d i n g  Au th or:   Al e k sand r S . A n i ki n ,    D e pa rtem ent o f   T heor e t i c a l  f unda me n t a l s  of  e lectric a l  e ngi nee r i ng,   S out h U r al S tate U nive rsity,     7 6 ,  Le n i n  p rosp e k t ,  Ch e ly a b in s k , Ru ssi a. 4 54 080  Em ail:  ani k i n a s @ s u s u. ru       1.   I N TR OD U C TI O N   Th e  wi d e sp re ad   u se   o f  fre qu en cy  c on v e rt e r s   f o r  co nt roll i n g   a s yn chr o n o u s  motors in  r e c e n t   year s has  cre a ted  t h e  im pressi o n   t ha t   t h er e  ar e  no  pr ob lem s   i n  t h e  fie l d  of  i n d u ct i on  mo t o r  drive   ( I MD ).   H ow e v er ,  the   r e s u l t s   o f  s t u d i e s  [ 1 - 5 ]  s h o w   t h a t  t h e  d y n a m i c  c h a r a c t e r i s t i c s   o f   t h e se   s yste ms   r e q u i re   a   m o r e   i n -d e p th   s t udy  from   t he   p oi n t   o f  v i ew   o f  t h e   the o r y   o f  c o ntr o l   o f   non l i near   s y s t em s.  F re quenc y   co n t rol l ed  I MDs   a r e  a  hi g h l y   no n-l i ne ar  s ys te m.   T he   “ ma i n ”   pa ram e ter   de t e rm ini n g  th e  n on- li n ear it y   of   t hese   s yste ms  i s  the   v a riab l e   fre que nc y  of  t he  s up ply   v o l t a ge.  U n l i k e  t h e   sta tio nar y   n o n -l ine a r it ies  o f   t he  r eg u l at ory   sys t e m s  co ns i d ere d   i n  the 8 0 s  an d 9 0 s  of the  2 0 th  c e n t u ry,   the  var i a b le  f re q u e n cy  i n  th e   I M D  cha n g e s its  f re q u e n cy  r esp o n s e.   V a riable  freq u e ncy,  s tric tl y  s p ea ki ng,   d oes  no t   a llow   t h e   use  o f  a   m a t h e m atica l   a ppa ra tu s  des i gne d   for  IMD s ,   ba s e d  on   v e c t o r  ana l ys is,  s i nce   t h e  vec t or   r e p re se n t a t i on   o f  var i a b les   ov e r   t i m e  im p l ie s  t h e   con s ta nc y  o f   t he  f re que ncy  o f   t he   s up p l y  v o lta ge,   or   t he  f r e que nc y  o f   r o t ati o n  o f   t hese  v ec tor s .  H o w e ve r,  due   to  t he  a bse n c e   of  a no the r ,  vec t or  m et ho ds  a re  u sed  in   m o s t  rese arc h   o r   educ a t io n a l  w o r k s  on  I M D s   [ 6- 8],   des p i t e   t h e  fac t  that t h e  au t hor s qu ite o ft e n  re c og n i ze  th e  il l e g al i t y o f   s u c h a n  appr oa ch.       2.   PROBL E M   ST AT EM E N T  The   m o st  e ffe c ti v e   e n g i nee r i ng  me t hod  for  a s se ssi ng  t h e  dy na mic s  of  e l e c t ric  dri v e s   i s   the  me t h o d   of  fre que nc y  anal ys is  [ 9-1 1 ].   D irec t   a p p lic atio n  o f   t h i s  m e tho d   t o   IM D s   i s  ha mpe r ed  b y  t h e  pr ese n c e   o f  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       S t ru ctu r a l   c o rre c t ion  o f  nonl in e a r d y n a m i c s  o f  fre q u e n c y …   (Vl a d i m i r L. Ko d k in )  22 1 significa n t  non-linear ities  in  t he m .   T he  c ons t r u ction  of  t he  f r eque nc y  c h ara c ter i s t ics  o f   s uch sys t e m s  i nvo l v es   a  numbe r  o f   i nev i tab l e  ass u m p ti ons  [ 1 2 -1 5].   A f t e r  cons ide r i ng  t he  d i f ferent  v er sions  of  t hese  a ssum p tions,   t h e   cal cu l a ti on  o f   t h e   dyn a m ic   m ec h a n i c a l   ch ara c t e ri st i c   s et   f o rth  in  t h e   U sol t se v’s  mono gra p h  [12]   t urne d  o u t   t o  b e   t h e   m o s t   a c c e p t a b l e .  T h e  c a l c u l a t i o n  i s   r e p e l l e d   b y  e qu a t i o n   1.36  o n   p .23  [12] .  It  e sta b l i shes  a   con n ec tio n  be t w een  t he c urre nt   m om ent  ( m )  and sl ip ( β )   at t he  n om ina l  fr e que nc y  ω 1n o m :              ( 1 )     Where,    –   t he   t ra nsie nt   t ime   c onsta n t   o f  t h e   rot o r,    –  t h e  r e l a t i v e   s l i p ,   M k  –  t h e  c r i t i c a l   mom e nt,   S k  –  t he  c ritic al s lip  a t the   n o mi na l   fre que nc y  ω 1н о м .  A t   t he  b e g i n ni ng  of  t he   w ork i ng  c h ara c teris tic  (for   М   ≈  0 ,  β   ≥  0 ) ,  t h e  t r a n s f e r   f u n c t i o n  i s   s i m p l i f i e d   and  red u ce s to  a  dynam i c  li n k   of the  1 s t  or d e r :                        To  d e t erm i ne  t he  t ra nsfer  fu nct i on  b y   t he   e lec t r o ma gne t i c   t orqu e  ( )   from   a bsol ute  sl ip  ( Δ  ) ,   w e   tr ansform   it to t he  form :               2     H o w e ver,   t he  r e s ul ts  o f  ex p e r i m e nts  g i ven   in  [ 1,   16]  s how ed  t ha t  it  is  i nc orrec t   t o  e x t e n d   t his   form ula  to  a l l  oper a tin g  mod e s.       3.   SOLUT I ON  The   e xpress i o n   ( 1)  a l l ow e d   u s  to  p r o pos e   a n o t he r  vari ant  o f   l i n ea riz a t i o n,  i n  w h i c h  t h e  i n i tial   equa t i o n  ta k e s  the  f orm :      ′ 2  1 к   1    ( 3 )     I n   t h i s  c a se,   expr ess i on  (1),  t he   b in d i n g   t or que   ( ),  r elati v e   sli p   ( ),  a nd  qu ant i t i e s  de term ine d   b y   the  par a m e ters   o f  the  e l e c tric   m otor  ( ′   -   t ra nsiti o n   t im e  c o n s ta nt ;  M k , s k   -   c ritic al  m om en t  and  c r i t i c a l   s l i p ,   depe n d i n g on  the   freque nc y ω 1 ) wi ll be tra nsform ed to:            ( 4 )     and  the   tra n s f e r   f unct i on (2)  w i l l   b e  repre s ente d a s  fo l l o w s :            ( 5 )    wher e      –  the  s ta t o r   su pp ly  v o lta ge freq u e n c y .  Th e   wo rkin g  se ct ion   (a t   0 2 ,  w h er e     i s  t h e  ra t e d  t o rq ue)   of  t he   m ec han i ca l  cha r ac t e ris tics  of t he  I MD   w i l l be  desc r i b ed  by  the   struc t ura l   dia g ra m  sho w n  in F ig ure   1.   Eq ua ti on  ( 3 )  appe ars  t o   b e   su bs tan t ial l y  no n line a r,   s i n ce   i t  w i ll  transfor m  w h en  t he  f r e q u e nc y  o f   t h e   sup p l y   v o l t a ge   a nd  sli p   o f  t h e  motor  cha n g e .  F o rm u l a   ( 4 )   c a n  be   called   the  dyna mic   K l oss  f o rmula   (  ∙ кр кр ). The form u las be com e  i de n tica l  w he n   subs t i t u te d i n t o  the  f orm ula (4)   0 ,   i.e. for  a  stat i c   state.   F or   0 ,   i. e .  w ith o u t lo a d , form u l a  ( 4) c oi nc ide s  w it h   the form ul a gi v en i n t h e U s oltse v  mono gra p h [1 2] . These  cha n g i n g   p ro p e rties  of  t he  t r a nsfe r  fu nct i o n   d eter mi ne  t he   c han ge   i n  t h e   dy nam i c s   o f  I M D   w ith  f re q u enc y   c o n t r o l ,  n o t e d  e a r l i e r  i n   e x p e r i m e n t s .  T h u s ,  t h e  " f r e e z i n g "  o f   t h e  tra n sfe r   f unc t i o n s  is  e ffe c tive   en o u gh  to   int e rpret   t h e dynam ic  c har acter is tics  o f IMD.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    220  –   22 7  22 2     F i gure  1. Block diagr am  of   I M D w i t h  t h e  wo r ki ng  sec ti on  o f   th e  m echa n ic al c hara cteris t i cs       F i gures  2 a   a n d   2b  bel o w   sho w   t he  freq u e n c y   c hara cter ist i c s   o f  I M D  b a s e d  o n   a   l o w - p o w e r   m o t o r   (0.37  k W )   w i t h   a   s qu irre l-ca ge  r otor .  To  bui l d   freq u enc y   c hara c t e ri st i c s,  h e r ei n a ft e r ,  t h e  sof t ware   p ack a g e  Sim u l i nk  M a t Lab  w a s  used.   Th e   given  am plitude  a nd  phase-freque n cy   c hara cter i s t i cs  o f   t h e  m o t o r  for   t h e   fre que nc ies  of   t he   s ta tor   v o l t age   of  10  H z   ( F i gure  2a )  a nd  5 0   H z  ( F igure   2b)   c orre spo n d   t o  sl ips  a t   l o w   ( 0.2 )  -  W1 a nd ra te d loa d   ( ) - W2.         (a)     (b)    F i gure   2.  T he  a m p l i t ude  a nd p h ase   c h a r ac teri st i c s of  t he  IM D   a t  a frequenc y of  t he sta tor  supp l y  vo l tage   o f  10 ( a) 50  (b ) Hz :   W1  -  sli p at  a  loa d t o rq ue  o f  0.2 ,   W2 -  s l i p a t  a  l oa d t o rq ue  of        The   g i ve n  fre q u e nc y  re sp o n s e s  w e ll   e x p l a i n  som e   p r oble m s  of  A C  dr ive.   F igure   2a  s h o w s  t h a t   a t  a   st a t or  s u p p l y  v o l t a g e fre que n c y of 1 0  H z   a nd  a  sma ll  l o a d ,  the   pha se   s h i ft s  of  t he   f r e q u e n c y   r e s pon se   ( W1) in   the   rang e  fr o m   10  t o   1 0 0   r a d   /   s   v ar y  fr om  40  t o   - 9 0   de gree s.   C o m pariso n  of  f r e que nc y  re s p on s e s  a t   fre que nc ies  of sta tor  vo lta ge  of 1 0  a nd  5 0 H z  sh o w s  tha t  in  t h e   r a n g e  f ro m  10  t o 100   r ad  /  s  t h e  ph a se  s hif t s of   fre que nc y  r e sp onse s   h ave   si g n if i c an t l y   d i ffe r e n t  v a lues   -   f r o m  25  t o   - 4 5   elec tric  d e g re e.   T hi s   m e a n s  t h a t   dur in g  a c c e l era t i o n  an d  dec e l era tio n,  t he  p hase   s hi ft s  cha nge   i n   s u c h  a   w a y  t h a t   a   s y s t e m  w i t h  a   s t a b i l i t y   ma rgin  a t  a   fre que nc y  o f   50  H z   c a n   b e c o m e   unsta b l e.   T he   f re qu e n c y   o f  the   s t at or  v olta g e   w ill  b e   10  H z .   Thi s   ma y  be   t he re a s on for   the d i f f er ent osci l l a tio n o f  the  dri ve a t   d i f f e re nt   f requ e n c i es  o f   th e   st at o r   vol t a g e ,  wh i c h   w e r e   note d   i n  [1 7,  1 8] .  Thus,   the  n o n l i n ear itie s  of  t he  t ra n s fe r  fu nct i o n s   o f  t h e  li nk  of  t he  t orq u e   gen e r a tor  Fi g u r e  1   req u i r e   l i n ea ri zati o n   t o  in c rea s e   t h e ef fi c i en c y   o f   t h e   e l ectr i c dri v e   and t h e sam e  beha v ior a t  d iffere nt   fre que nc ies.   Mo st   o ften,  “ t rans vec t or ”  con t ro l  is  u se d  t o   l i n ear i z e  the  IMD.   W it h  t h is   c on trol,  d yna m i c  links  a r e   form ed  i n  the   con t ro l  de vi ce   t ha t  a r e  i n ver s e,  m ainl y,  t o   t h e  i nertia   o f  t h e  r o tor   c i rcu its ,  w i t h   t he   r o t or   s pe e d   ada p t i n g   t o  t h e   freque nc y  o f   t he   s ta tor  v o lta ge,   how e v er ,  thi s   do es   n ot   t ak e   int o   a c c ount   t h e   p u l se d   n a t u re   o f  the   fr eq ue nc y   con v er t e r  a n d   t h e   pre s e n ce   o f  o t her  harm o n ic   c omp o n en t s   i n  the   r o tor  and   st at or  c urre nts  (exc ep t fu nd a m e n tal h a r m on ic)   [19- 24 ] .   An ot h e r  fa c t o r   t ha t   sign if i c a n t l y   w o rse n s  t h e   o p e rat i on   o f  vec t or  c on tro l   s ho u l d   be   r ec og nize d  t h at  a   numbe r  o f   p ara m e t ers  ( f or  e xam p le,   st a t or   a nd  ro tor  re si s t anc e s )  c a n  c h ange  s i g n i fica ntl y   d ur ing  o p e rati on,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       S t ru ctu r a l   c o rre c t ion  o f  nonl in e a r d y n a m i c s  o f  fre q u e n c y …   (Vl a d i m i r L. Ko d k in )  22 3 and  i t   i s  alm o st  i mp oss i b l e   t o   t ra ck  t he se  c han g es.   A ll  t h i s   c o ntri bu tes  to  t he  n o n l inea r ity  o f  the   ro t o r  and   st a t or c urrents  dur i n g  vec t or  c on tro l  a nd  lead s  t o   a   s ig ni fica n t  decr ease   i n  i ts effic i enc y   [ 1 ,   4 ,  16].  C ons ide r   a n  alterna t i v e   l i nea r i zati o n  of  t he   t r a nsfer   fu nct i on     w it h  re spect  t o  the  e l e c trom agne t i c   tor que  ( 5).  F o r   this,   i n   t he   s truct u ral  di a g ram   [25],  we  i ntro d uc e  lo c a l  fe e dbac k   ( F i gure  3  )  on  t h e   elec tr oma gne t i c   torq ue  w it h   t h e tra n s f er  fun c t i o n    (the   in trod uce d   d es ig na tio n  w ill be  e xpla i ne d be l o w ) .          F i g u r e   3 .   I n t r o d uc tio n  of feed ba ck          We  dete r mi ne  t he tra nsfer   fu n c ti o n     by  th e e l e c trom ag net i c  tor que :                                 U nder   the  f o llowi ng   c ond i tio n :      2  1       Th at  i s, i f   t h e  c o rr ect iv e  ele me nt  w ill  h a ve  t he  fol l o w i ng tra n sfe r  funct i o n :                  ( 6 )     The n   t he  tra n s f e r  funct i on    by  t h e   ele c trom ag net i c  torq ue  lo oks  like :                  Whe n   t his  c o ndi ti o n   i s  fu lfil le d,  t he  t r a ns fer   func tio n     w i t h   res p ec t   to   t h e   e l ect roma g n e tic  tor que  w ill c o mplete l y   c o i nc ide  w ith  e x p res s i on (2)   gi ven i n   [ 1 2].   Expr ession  (6) f o r  t h e link     h a s   t he  for m  of a n a p erio d i c li n k  of  the firs t   kind,  the  g ai n  of w hic h   in   t he   f ina l   f orm  de pe n d s  on  the   fre que nc y  of   t he   s ta t o r  su pp l y  v o l t a g e  a n d   o n   a b s o l u t e  s l i p .  A  n e g a t i v e   s i g n   in  f r o n t   o f  the   fra c ti o n   i nd ic a t es  t hat  the  prop ose d   c orr ect ive   r ela t ions hi p  sh ou ld  b e  p o s i t i v e.   B ase d   o n  t h is,   the  des i gna t i o n   D P F   –  dy nam i c   p o si ti ve  f ee dbac k   w a s   i n t rod u ce d  abov e .   I n   mo d e rn   d ri ve s,  i t   is  qui t e   s imp l e  t o  rea li z e   t h e nec e ssa ry  d e p e n d e n c e of  t h e  coe f f i c i e nt  on   t h e f re quenc y  o f  t he  v o lta g e  o f t h e e l ec tric  m otor.   The   se le c t i o n  of  f ee dba ck   c oeffic i e n ts  a c c o rd in g  t o   c on dit i o n   ( 6 )   m a k e s   i t   po s s i b l e   t o  obt a i n  a  line a rize d  t r an sfer   f unc t i o n   o f  an   a s ync hro n o u s  e l e c t ric  m o tor  a t   a ny   f re q u e n c y  of  t he   s up ply   v o lt ag e   and  loa d .  S u ch  a   t r a n s fer  fu nc tio n ,   on  the   o n e   h a nd,   b ecom e s  ide n t i ca l   to  t he   p rev i o u s l y  k n o w n   f orm u la  f or  t he  trans f e r  func t i o n of an as ync hro n o u s  dr ive   a t  ze r o  sl ip  ( i . e. ,  w i t h ou t  l o a d ) ,  and, on  the   ot her han d , to  t h e  w ell- kn ow n K l oss for m ula  for  st a tic  m odes of  o p e ra tion  o f  a n async h r o n ous  m ot or.   The   ne x t   s te p  s how s  a n   e x a mple   o f  de t e rm ini n g  the   c o eff i c i e n t s   o f   t he  c orr ecti v e  lin k  a t   f re q u e n c i es  of  t he  s upp ly  v o l tage  o f  10  a nd  5 0   H z   for  tw o  ty pes  o f   l oa ds  0.2   a nd  .  Th e   ca lcula t i o n  resu lts  o f  th e   trans f e r   f unc t i ons  o f  t h e  t o r q ue  d ri ver  o f   t he   i ni t i a l   I M D   a nd   t h e  c o rr ect i v e  lin k  ar e  presen te d  i n   T a b l e   1 .  T h e  resul t i ng  a m p l itu de   a nd   p has e   c ha rac t eri s ti c s   a re  c omb i n e d  w i t h   t h e   c orres p o ndi ng   c ha ra c t eri s ti c s   w i t ho ut  in t r od uc in g  the   c o rrec t i v e   l i n k   (F ig ur e  2 a  a nd  2b)  a nd a r e  pres e n t e d i n  F igu r e 4  and F i gure  5, respec tive l y .    In   w i d ely   u s ed   I M D s,  i t   i s   v ery   d i ffi cul t   t o   re a l i z e  t h e  lin k   b y  me cha n i c al  t orq u e .   G i v en   t ha t   the   tor que  i s  e qua l   to  ∙   a nd  in  a lm ost  all  ca lc ul ati ons  it  is  a ssum ed  t ha t   t h e   rot o r  fl ux   l in ka g e   i s  c o n s t a nt,  yo u  c a n   r e p lac e   t he   o r i gi na l  s i g n a l   i n   t h is  l o c a l   c on ne c t i o n  w i th  t he   e ffec t i v e  val u e  o f   t he   s ta t o r  cur r ent,  o r  i t s   a c t i v e  c o m pone n t , wh i c h   i s  ca l c u l a t e d   i n  a ll  f re q u e n c y   c o nv ert e rs.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    220  –   22 7  22 4     F i gure   4.  T he  a m p l i t ude  a nd p h ase   c h a r ac teri st i c s of  t he  IM D   a t  a fr e quenc y of  t he sta tor  supp l y  vo l tage   o f  10 H z :  W1 and W 2   -  slip at   a  l o a d  m oment   of   0.2  and   w ith ou t   corr ecti on,  W 3   a nd W4   -   s li p a t   a   l o a d  mo me n t   o f   0. 2  a nd  w i t h  the  i n t ro duc tio n o f          Tab l e  1 .  The  tra nsfer  fu nc ti o n s   o f  t h e   t o rq ue  d ri ver  of the  i n i ti al  IM D  a n d   th e co rrec t i v e el emen t    *      10H z    0 , 038 0 ,226 0 , 00 02 0 , 0 2 2 9 1 , 3 8   0 , 707 0,003 8 0 ,226     0 , 038 0 ,226 0 , 00 02 0 , 0 22 9 4 ,52   3,8 4 0,003 8 0 ,226   50H z    0 , 027 1 ,548 0, 0 06 0 , 6 2 8 2 0 , 5 6   0 , 141 0 , 27 1,54 8     0 , 027 1 ,548 0, 0 0 6 0 , 6 2 8 2 1 , 1 9   0,7 7 0 , 27 1,54 8   *    –  a bsol u t e   sli p  at  0. 2 ,    –  absol u t e sli p  at        For   stator c urre nt   f ee d b ack,   t h e  line a riza tio n  con d i t i on wi l l  v ar y sl i g h t ly :     2  1         F r om  t h i s  eq u a li t y   i t   fol l ow s  th a t   t he  h ig h  a ccur acy  o f  t h e  IMD   c an  b e   ob ta ine d   b y  regu la ti n g   t he   fl ow  of t h e  rot o r , w hile  cor rec t i n g the   line a riz a t i on  c o n d iti on s.   H o w e ver,  if  th ere   is a   p er missible  des i gn er ror  i n   d e t er min i ng  the param e ters of   the    link,  i. e .         ∙ 0 Δ      the  am pli t u d e  and  pha se  c har acte r ist i cs  o f  the   I M D   wi l l   b e  simi lar  t o   t he   c hara cteris t i c s   o f  a   l i n ear   l i n k  o f   t h e   fir s t  ki n d .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       S t ru ctu r a l   c o rre c t ion  o f  nonl in e a r d y n a m i c s  o f  fre q u e n c y …   (Vl a d i m i r L. Ko d k in )  22 5     F i gure   5.  T he  a m p l i t ude  a nd p h ase   c h a r ac teri st i c s of  t he  IM D   a t  a fr e quenc y of  t he sta tor  supp l y  vo l tage   o f  50 H z :  W1 and W 2   -  slip at   a  l o a d  m oment   of   0.2  and   w ith ou t   corr ecti on,  W 3   a nd W4   -   s li p a t   a   l o a d  mo me n t   o f   0. 2  a nd  w i t h  the  i n t ro duc tio n o f          I n   t he   l a s t  par t   o f  t h e   a r tic le,   the   in flue nc e  o f   t h e   a ccura cy  o f  t h e  s e l e c t i o n  o f      l i nk  para me ters  on   t he  o pera ti o n  o f   t h e   IMD   is in v e s t i g a t ed.   F o r  th is, a t r an sm issi o n  c oe ffi c ie nt  err or  o f   ±   5%  w as i n t ro d u ce d.   A c c o rdi n g   t o   t he  o bta i ned  fre que ncy  c h ara c teris t i c s,  t he   d rive  re ma i n s  sta b le  b ot h  at  a   s u p p ly  v ol t a ge  fre que nc y  of 1 0  H z   ( F i gure   6)   a nd  at 50  H z  ( F i gure   7).          1 ,  ,  ,       2 ,  ,      F i gure   6.  T he  a m p l i t ude  a nd p h ase   c h a r ac teri st i c s of  t he  IM D   a t  a frequenc y of  t he sta tor  supp l y  vo l tage   o f  10  H z : W 1  -  a c c urate , W2 -  when  t he  tra nsm i ssio n   c oe ffic i e n t o f   t h e  c orre ctio n  lin k  de via t es by  5%   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202 0  :    220  –  22 7  22 6  3 , ,  ,       4 , ,  ,        F i gur e 7.  The  am p li tude  a nd  p h ase  char acte r i s t i cs  o f t h e  IM D a t   a   f r e quenc y  of  t he   s ta tor   sup p l y  vo l t age  of  50 Hz :   W1 -  accur a te,   W2  -  when t h e  transm i s s i o n  c oe ffic i e nt   o f   t he   c or r e c t i o n  l i n k   d e v i a te s  by  5%       4.   CONCLUSIONS  I n   t h e  p r e s e n t e d  a r t i c l e ,   t h e   t r a n s f e r  f u n c t i o n   o f  t h e  t o r q u e  f or m e r   in  f r e qu enc y - c on tr o l le d  I M D   s  w a s   fi r s t   p r op o s ed .   Th is  t ra nsf e r  f u n c t i on   t ak es  i nto   ac c oun t   t h e   f re qu e n c y   o f   st at o r   vol t a g e   a nd   s l i p .   Su ch   a   fo rmu l a,  o n  t h e  on e   h a nd ,   bec o me s  id en ti c a l   t o   t h e   p re viou sl y  k n o w n   f o r m u la  f or   t he   t r a nsfe r   f u nct i o n  of   a n   asy n c h r ono us  d r i v e   a t   z e r o  sli p   ( i . e . ,  wi t hout   l o a d ) ,  a n d ,   o n   t he  o t h er   h a n d,   t o  t h e   w e ll - k n o w n   K loss   f or m u la   f o r   sta tic  m ode s  of  o pe r a ti o n   o f   an  a sy nc hr o n o u s  mot o r .   Th e  frequ en c y   c h a racteris tics  o f  th e  I M D,  b ui lt  o n   th i s  tran s f e r   f u nct i on,   g a v e an a de qua t e   e xp la na t i o n   of   t he  c ha ng i n g  dy nam i cs  o f   the  dr ive,   n o t e d   i n  e x per i m e n t s  c o n d u c t e d  e arlier.   Th e  p r opo se d  t r a n sf e r   f un c t ion   ma d e   it  p o s s i bl e   t o   j usti fy   t h e   st ru ct u r e   of   e f f ect i v e  co rre c t i on  ( dyna mic   pos it ive  fee d back  o n  the  s t a t or   c ur r e nt)   for   sensor les s el ect ri c   d r iv e s .      REFERE NC E S   [1]   V.L .   K o d k i n ,   A .S.  An i k i n ,  A. A .   B alde nk ov ,  “Th e   d y n amics  id entif icati o n   of   a s y n c hron ou s  el ectric  driv es  v ia   f r eq uency   re s p o n s e”,  I n te rn a t io na l  J o u r na l o f  Po we r  Ele c t ro nic s  an d Driv e  Sy ste m s  ( IJP E DS ).   V o l .  10   N o.   1 ,   p p .  6 6 -7 3,   2 01 9.    [2]   N.  A .  Su kh enk o ,   G .  Ya .   P y at i b r a t o v,  A .  A .   D a n sh i n a,  L .  L.  “ Altu ny an  P ros p ecti v e  El ectro mechani cal  C on tro l   S y st e m s  o f   I ndus tri a l   M a n i pulat or  E ff ort s ”,  I n te rn at io na l J o urna l  o f  Powe r  Ele c t ron i c s  an d Driv e  Sy ste m   ( I JPEDS) ,   Vo l .   7 ,   No . 2 , p p . 41 6 ~ 4 2 1 ,  Ju ne 2 01 6 .     [3]   K o zy aru k   А .Е.,  Rud a ko v  V. V.,  "M od ern  an d   p e rs pect iv e  algo rithm i c   m a i n t e nance  is  f req u en c y - r egu l ated   e lect ric   drive s ,"   SPEC . S a int  P e tersburg ,  20 0 4 .  [4]   V . L.   K o dkin ,   A .S .  Anik in,  A . A.  B ald e nk ov ,  “ P erf o rman ce  i d en tifi c a t io n  o f   t he   a sy nc h r on o u s  e l e c tric   d rive s  b y   t h e   s p ect ru m   o f   r otor  c u rrent s, ”  Int e rn at ion a l  Jo ur na l  of  P o wer  Electron i cs  a n d  D r ive  S y stem s   ( I J PED S) ,  Vo l .   1 0   N o .   1 . –  P. 21 1-21 8,   2 0 1 9 .    [5]   V . L.   K o dkin,   A .S .  A n ik in,  М.А.  M al cher, “P ro b l em s  o f   I m p l e m e nta tio n of   F req u ency   C o n tro l  in  M i ning   I n dustry”,   B u lleti n  o f  th e S o ut h Ural Sta t e  U n i v er si ty S e ri es: E n er gy .   Vo l .   1 8 , No . 3 7 , Pp .  6 7-7 1 , 2 01 2.     [6]   P o zdeev,   A.  D .,  " E l ectro m a gnet i c  an d  el ectro me ch ani cal  p roc e ss e s  i n   f req u ency - c on trolled   asy n c h ro no us   e lect ric   drive s ,"   Ch e b o k sa ry :   Pu b lishing   ho use  Chu v ash  Univ e rsity ,  p p .  172 ,   1 998 .  [7]    Fi g aro   B.   I .   Pav l y achi k   L .  B.,   " R eg ulat in g  elect rical   d riv e s  o f  al ternat ing-current,”  M i sn k: T echno per s p ectiva ,   pp .  3 6 3 ,   20 06 .   [8]   S o ko lov s k y   G .  G .,  "El ectrical   d ri ves   o f   a ltern a ti ng-cu rrent   w it h  frequency  c ont r olling ,   “   M :  A c adem i a ,   pp .  2 6 7 ,   20 06 .   [9]   L o u i s  J.   P .,   " Co nt ro l  of   n o n -co nven t i o n a l  sy nch r on ous   m o t ors , "   Great Brita i n  and the United Stat es by ISTE L t d  an d J o hn   W i le y  &  S o n s ,  In c ,   pp.  4 28 ,   2 0 1 2 .   [10]   Ch iass on   J o hn. ,  "M od eli n g   and   hi gh  perf orman ce  con t rol   of  e lect ri c  m achines, "   Jo hn  W i ley  &  S o n s , In c ,    pp .  7 0 9 ,   20 05 .   [11]   D o n c ker  R.  D ,  P u lle  D .  W.  J ,  Veltm an  A .,  " A dv anced  E lect ri cal  D r i v e s:  A na ly sis ,   M od e l in g,  C o n tro l ,”   Ad van ced  E l ectrica l Dri ves: A nalysis,   M o d e l i ng , Co n t rol. Spr in ger ,  pp .  4 7 4 ,   2 011 .  [12]   U s o l ts ev  A .  A. ,  " V ector  c ont rol   of   a syn c hro n o u s  m o to rs, "   T u torial . - S pb . :  ITMO , pp .   1 2 0 , 20 0 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       S t ru ctu r a l   c o rre c t ion  o f  nonl in e a r d y n a m i c s  o f  fre q u e n c y …   (Vl a d i m i r L. Ko d k in )  22 7 [13]   Us oltsev   A .   A,   V oro byo v  N.   V ,  F e shi n   B .   N. ,   "M eth o d o l ogy   f or  t h e  an alys is   o f  elect rom a gn ets   o f   p ro cesses   i n   su bs ystem s  of   a n  aut om a t ed  elect ric d r ive, "   Au to ma tio n an d   Infor m atics ,  Vol.   2 ,  No .   35.   p p .   50-53,   2 0 14.   [14]   Us oltsev   A .   A.,   "Det erm i natio n   of  t he  p aram ete r s   o f   t he  a sy nc hr o n o u s   m o tor  m o d e l  accordi n g   t o   t h e   r ef erence   dat a , "   News of uni versiti es.  Instr u ment m a k i ng ,   Vo l.  51,   N o  10 , p p.   35-4 1 ,   2 0 0 8 .   [15]   Ily i n a   A .   G,   &   U s o ltsev   A .   A. ,  "Opt im al   m otion  con t ro l  duri ng  p os iti onin g   a nd   i ts  m od eli ng  in  t he  M ath L ab, "   Si mulin k enviro n m ent, Izves ti ya VUZ o v,  In s t r u ment m a k i ng ,   Vo l. 5 1, No . 6 . pp .   6 3 - 68 ,  2 0 0 8 .   [16]   V. L .  K od k i n ,  A.S .   A n i k i n ,   A .A .   B a l d enk o v ,  “ Anal y s i s  o f   st abi l i t y of  el ectric drives a s   n o n - l i n ear sy s t e ms  accord in g  to   P op ov   c ri terio n   a dj ust e d  to   a m p lit u d e   a nd   p h a se  f requ ency  c h aracteri s t i cs  o f  it s  el e m ents ”,  2nd Internation a l  Con f eren ce on  Ap pl ied   M a th ema tics ,  S i mu lati on ,  a nd  M o d e li ng AM S M   201 7   –  P r o ceedin gs . – 2 01 7.  [17]   V . L .  K o d k i n ,  A . S .   A n i k i n ,   A . A .  B a l d e n k o v .  “ T h e   a n a l y s i s  o f   t h e   q u ali t y   of   t h e   f requen c y  con t rol   of   i nd uctio n   m o t o r  carried   out   o n   th e   b a si s  o f   t he  p rocess e s  i n   t he  r ot or  c i rcu i t ”   X I  I n te r n a t i o na l S c ie n t i f ic  a n d  T e c h ni c a l   Con f eren ce Dyn a m i cs  o f  Sys t ems,  M echan is ms  and M a chin e s    –   Pr oceed in gs   –   2 0 1 7. О m sk,   1 4 - 16 .11 . 20 17 .  [18]   K o d k i n .   V . L .  “ M e t h o d s  o f   o p t i m i z i n g  t h e  s p e e d  a n d  a c c u r a c y  o f   o p tical   c o m pl ex  g u i d a nce  sy st ems  b a s e d  on   equ i v a lence  of   a ut om ati c   c o n t r ol  s yst e m   d o m a in   o f   attract ion  an d  unconditional   stabil ity  o f   t h ei r  equiva lent  circuits,”  P r o cee d i n g s of SP IE - T h e In tern a t io nal S o cie t y f o r Op tica l  E ngin eerin g .   –   20 16   [19]   M d .  Rash edu l   I s l am ,  M d .  M a rufu l  Is l a m,  M d.  K am al   H ossai n .,  " P i n tu   k u m ar  s ad hu   p erf o rm ance  anal ys is  o f   a  dtc   a n d  sv m  ba se d  fie l d - orie n t a t io n   c o n t rol  ind u c ti on   m otor  d r i v e ,"   In te rn atio na l J o urna l  o f  Po w e r  Ele c t ro n i c s   a n d   Dr ive S y s t e m   ( I JPEDS) ,   Vo l.  5 , No .  3 ,   p p . 3 36 -3 4 3 , 20 1 5 .     [20]   Ho ang   Le-H uy . ,   " M o d e li ng   a nd   s im ul a t i o n   of  e lect rical  d ri ves  us ing  M A T L A B / S imu link  and  Power  Syste m   Blockset ,”  IE CON'01 .  27th   An nual  Confer ence o f  t h e IE EE Ind u stri a l   El ectr o n i cs So c i ety,   20 01 .     [21]   M a r c  P e r r o n ,  &   H o a n g  L e - H u y ,  " F u l l  l o a d   r a n g e   n e u r a l  n e t w o r k  e f ficien cy opt im izati on of   a n   in du cti on m o t o r  w i t h   vect or  c o n tro l   u si ng   d i s co ntin uous  P WM, "   IEE E  In ter natio nal S y mp osi u m  on Indus trial  Elect ron i cs ,   2 006 .   [22]   Ho ang   L e -H uy ;  G.  S yb ille  M A T LAB,  “ Sim u link   a n d   P S P i ce  as   m o d ell in g   tool s  f o r  power  s y s tems   a n d   p o w er  elect roni cs”,   2000  P o wer  Engin eering   S o ci e t y   S u m m e r M eeti ng.  [23]   Lo uis-A.   D essaint ,   &   R og e r   C ham p agne,   "Real-ti m e  sim u l a ti on   o f  elect ric  driv es,"  Mat h em atics a n d Comput ers  in   Si mulation ,   V ol.  6 3 ,   No .  3-5 ,   p p.  1 7 3 -18 1 ,   20 03.   [24]   Louis-A.   D essai n t,  &   K ama l   A l - Ha ddad,  "M odelling  and  Si mula ti on   o f   Electri c  M achin es,  Co nv erters  a n d   Sy ste m s , "   M a t h em atics  and Compu t er s  i n  S i m u l a ti on ,  Vo l. 6 3 ,   N o .   3 -5 , p p.  13 5 - 14 3, 20 0 3 .     [25]   Po po v V . M ., "H y p e rst a b i l ity o f  dy namic sy st e m s, "   Sp ring e r -Ve r la g ,   Berl i n  1973 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.