I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv e  Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   4 ,  Dec em b er   201 7 ,   p p .   1 6 9 3 ~ 1 7 0 4   I SS N:  2088 - 8 694 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 8 i 4 . pp 1 6 9 3 - 1 704           1693       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Si m ula tion o f  a n  Indirect  Roto r  Fl ux  O rien ted  Indu ction M o tor  Driv e  U sing  Ma tl a b/Si m uli n k       Viv ek   V.   P ura ni k 1 ,   Vij a y   N.   G o ho k a r 2   1 S S G B A ,   Am ra v a ti   Un iv e rsit y ,   Am r a v a ti ,   M a h a ra sh tra ,   In d ia    2 De p a rte m e n t  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   A IS S M S   COE,   P u n e ,   M a h a ra sh tra ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   2 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   A u g   2 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A u g   20 ,   2 0 1 7       In d irec t  F ield   Orie n ted   Co n tro l  (IF OC)  is  v e r y   p o p u lar  tec h n i q u e   in   in d u stries   d u e   t o   it s  sim p le  d e sig n in g   a n d   stru c t u re ,   in   c o m p a ri so n   to   th e   d irec t  m e th o d   sin c e   it   re q u ires   f lu x   a n d   to rq u e   e stim a to rs.  Th is  p a p e r   p re se n ts  d e tail  c a lcu lati o n   o f   a ll   v a lu e s  n e e d e d   f o r  th e   d e v e lo p m e n t  o f   a n   in d irec t  ro t o r  f lu x   o rien ted   in d u c t io n   m o to r  m o d e l  f e d   b y   a   c u rre n t - c o n tro ll e d   v o lt a g e   so u rc e   in v e rter.   W it h   th e   c a lcu late d   v a lu e s   f o r  1   h p   5 0   H z   3   p h a se   in d u c ti o n   m o to r;  a n   in d irec t  ro t o r  f lu x   o rien ted   m o d e l  is  d e v e lo p e d   u sin g   M AT LAB/S im u li n k .   T h e   si m u latio n   re su lt s are   o u tl in e d   a n d   d isc u ss e d .   K ey w o r d :   C u r r en t c o n tr o lled   v o ltag e  s o u r ce   in v er ter   MA T L A B /SIM U L I NK   Field   o r ien ted   co n tr o l    I n d ir ec t r o to r   f ield   o r ien ted   co n tr o l   I n d u ctio n     m o to r   Co p y rig h t  ©   201 7 I n s t it u te o f   Ad v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   P r o f . Dr . Vij ay   N.   Go h o k ar ,     Dep ar te m en t o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   A I S SMS  C o lleg e  o f   E n g in ee r i n g ,   1   Ken n ed y   R o ad ,   P u n e  –   4 1 1   0 0 1   Ma h ar ash tr a I n d ia   E m ail:  v n g o h o k ar @ r ed i f f m ail . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     I n d u ctio n   m o to r s   f in d s   t h eir   w id e  u s e  i n   in d u s tr ie s   an d   h o m e m ad e  ap p licatio n s   a s   it   p o s s ess es   s ev er al  ad v an ta g es.   Desp ite  o f   v ar io u s   ad v a n ta g es,  co n tr o l  o f   a n   i n d u ctio n   m o to r   is   d i f f icu lt  in   co m p ar is o n   to   th e  DC   m ac h i n es  b ec au s e  in   DC   m ac h i n e,   f ield   an d   ar m at u r e  f l u x e s   ar e  9 0 0   a p ar t,  th ey   d o   n o t  in ter ac t  w it h   ea ch   o th er   an d   h en ce   f lu x   o f   t h e  DC   m o to r   ca n   b e  co n tr o lled   b y   f ield   cu r r en t  an d   to r q u e  b y   ar m a tu r e  cu r r en t.  Ho w e v er ,   in   ca s e  o f   i n d u ctio n   m o to r ,   s tato r   an d   r o to r   f l u x es  in ter ac t  w i th   ea c h   o t h er   d u e  to   n o n   o r th o g o n al   an d   v ar y i n g   o r ien tat io n s .   He n ce   in d ep en d en t  co n tr o l  o f   f lu x   an d   to r q u e  is   d if f icu lt.  Ho w e v er   th e  d if f icu lt y   i n   co n tr o l  o f   I n d u ctio n   m o to r   h as  b ee n   r e m o v ed   b y   th e   i n tr o d u ctio n   o f   s ev er al   co n tr o l  tec h n iq u es   v iz.   Scala r   Co n tr o l,  Vec to r   o r   Field   Or ie n ted   C o n tr o l,  Dir ec t  to r q u e  co n tr o l  etc. [ 1 ] - [6 ] .   T h e  Vec to r   o r   Field   Or ien ted   C o n tr o l  ( FO C )   w as  in tr o d u ce d   b y   B lasc h k e  i n   1 9 7 2 .   W ith   th i s   s tr ate g y ,   I Ms  ca n   b e  co n tr o lled   lik e  a   D C   m ac h in e  b y   m ai n tai n i n g   a  f i x e d   o r th o g o n al  o r ien ta tio n   b et wee n   t w o   f ield s .   Field   Or ien ted   C o n tr o l  ca n   b e   i m p le m e n ted   in   t h r ee   f ield   o r   f lu x   o r ien tatio n s   as  t h er e  ar e  th r ee   f l u x   lin k ag e s   av ailab le  i n   an   I n d u ctio n   m o to r .   T h ey   ar e -   s ta to r ,   air   g ap   &   r o to r   f lu x   li n k a g e .   R o to r   Flu x   Or ien tatio n   is   a  tech n iq u e  t h at   p r o v id es  a  m eth o d   o f   d ec o u p lin g   th e  s tato r   cu r r en t s   o f   s q u i r r el - ca g e  in d u ctio n   m o to r   in   to   t w o   co m p o n e n ts   i n   th e  s y n c h r o n o u s l y   r o tati n g   r ef er en ce   f r a m e  ( d - q   f r a m e) : -   o n e,   th e  m a g n e tizi n g   cu r r en t  id s * ,   w h ich   is   to   e x ci te  th e   m o to r   f l u x   a n d   t h e  o t h er   to r q u e  cu r r en t  iq s * ,   w h ic h   is   to   g e n er ate  th e   elec tr o m ag n etic  to r q u e  r esp ec tiv el y .   T h er ef o r e,   it  p r o v id es  in d ep en d en t  co n tr o l  o f   to r q u e   an d   f l u x ,   w h ic h   is   s i m ilar   to   a  s ep ar a tel y   ex c ited   DC   m ac h i n e .   B asicall y ,   th er e   ar e  t w o   m et h o d s   o f   F ield   Or ien ted   co n tr o l  b ased   o n   th e  w a y   o f   d eter m in i n g   t h e  r o to r   an g le   -   Dir ec t  m et h o d   p r o p o s ed   b y   B lasch k e  i n   wh ich   r o to r   an g le  is   o b tain ed   b y   t h e  ter m i n al  v o lta g es a n d   c u r r en ts   an d   I n d ir ec t  m et h o d   p r o p o s ed   b y   Has s e  i n   w h ic h   r o to r   an g le  i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 9 3   –   1 7 0 4   1694   o b tain ed   b y   r o to r   p o s itio n   m e asu r e m en t   an d   m ac h in e   p ar am eter s   [ 7 ] , [ 8 ] .   R o to r   f lu x   o r ie n tatio n   ( R F O)   is   t h e   o r ig in al  a n d   u s u al  c h o ice  f o r   th e  in d ir ec t  f ield   o r ien ted   co n tr o l  .  Hen ce   t h e  n a m e  I n d ir ec t  R o to r   Flu x   o r ien tatio n .     T h e  Field   Or ien ted   C o n tr o l  tech n iq u e  n ee d s   m o r e  ca lc u lati o n s   t h an   th e  o t h er   co n tr o l  m e t h o d s .   T h e  m ai n   co n tr ib u tio n   o f   t h i s   p ap er   is   to   co m p u te  al l  t h e  v alu e s   n ee d ed   f o r   th e  i m p le m e n tati o n   o f   i n d ir ec t  r o to r   f ield   o r ien ted   co n tr o l,  v iz.   p ar a m eter s   o f   t h e  m o to r ,   th e  r ated   r o to r   f lu x ,   t h e  r ated   s tato r   d - ax is   a n d   q - ax i s   r m s   an d   p e ak   v alu e s   o f   cu r r en ts   a n d   th e  v al u e  o f   t h e  s lip   s p ee d   f o r   r ated   to r q u e  o p er atio n ,   s elec tio n   o f   th e  D C   v o ltag e  etc  [ 9 ] , [ 1 0 ] , [ 1 1 ] .   I t is  also   n ec es s ar y   to   d eter m i n e  th e  p ar am eter s   o f   th e  s p ee d   P I   c o n tr o ller - Kp   &   Ki.     T h is   p ap er   is   o r g a n ized   a s   f o l lo w s :  Sec ti o n   2   p r esen t s   t h e   c alcu latio n s   f o r   p ar a m e ter   d ete r m in a tio n   o f   th e  I n d u ctio n   m o to r   u n d er   test ,   Sectio n   3   d escr ib es  t h e  c alcu latio n s   r eq u ir ed   f o r   d esig n   o f   I n d ir ec t  R o to r   Flu x   o r ien tatio n   co n tr o l  s c h e m e.   Sectio n   4   p r esen t  th e  SIM UL I NK  m o d el  d ev elo p m e n t  f o r   I n d ir ec t  R o to r   Flu x   o r ie n ted   I n d u ctio n   m o to r   u s in g   M A T L A B .     I n   s ec tio n   5   s i m u la tio n   r e s u l ts   &   d is c u s s io n s   ar e   p r esen ted   an d   th e  p ap er   en d s   w ith   t h e  co n clu s io n .       2 .    CALCU L A T I O NS F O R  P A R AM E T E R  D E T E RM I NA T I O N   Dete r m i n i n g   th e   p ar a m eter s   o f   I n d u ctio n   Ma c h i n es  is   v er y   i m p o r tan t  s tep   w h ile   co n s id er in g   Fie ld   C o n tr o l  T ec h n iq u e.   T h e  p ar a m eter s   o f   th e  i n d u ct io n   m o to r   ar e  d eter m in ed   b y   p er f o r m in g   n o - lo ad   an d   b lo ck ed   r o to r   test   [ 1 2 ] .   T h e  n am e  p late  d ata  o f   th e  i n d u ctio n   m o to r   u n d er   test   i s   m e n tio n ed   in   T ab le  1 .       T ab le   1   Nam e  p late  d ata  o f   I n d u ctio n   Mo to r   u n d er   test   N o mi n a l   P o w e r   ( W a t t s)   V o l t a g e   ( l i n e - to - l i n e )   ( V o l t s)   F r e q u e n c y   ( H e r t z )   I n e r t i a   ( K g . m^ 2 )   F r i c t i o n   f a c t o r   ( N . m.s)   N o . o f   p o l e   p a i r s   S p e e d   ( r p m)   R a t e d   C u r r e n t   ( A mp )   Pn   Vn   fn   J   F   p   Nn   I sn   7 5 0   4 1 5   50   0 . 0 0 5 7 7 6   0 . 0 0 3 2 8   2   1 4 9 0   2       T h e  r esu lts   o f   t h e  n o - lo ad   an d   b lo ck ed   r o to r   test s   o n   1   h p ,   th r ee - p h ase,   4 1 5 V,   f o u r - p o le,   5 0   Hz,   Sq u ir r el - ca g e  i n d u ctio n   m o to r   ar e  g iv e n   in   T ab le  2   an d   T ab l e  3       T ab le   2   No - lo ad   T est d ata   L i n e   t o   l i n e   V o l t a g e   ( V o l t s)   L i n e   C u r r e n t   ( A mp )   I n p u t   P o w e r   ( w a t t s)   S p e e d   ( r p m)   F r e q u e n c y   ( H e r t z )   V n l   I n l   P n l   N n l   F n l   4 1 2   1 . 4   1 4 4   1 4 9 7   50       T ab le  3   B l o ck ed   R o to r   test   d ata   L i n e   t o   l i n e   V o l t a g e   ( V o l t s)   L i n e   C u r r e n t   ( A mp )   I n p u t   P o w e r   ( w a t t s)   S p e e d   ( r p m)   F r e q u e n c y   ( H e r t z )   V b r   I b r   P b r   N b r   F n l   1 4 0   2 . 5 8   3 8 6   0   50       Stato r   r esis ta n ce   9 . 3 9 5     p er   p h ase .  Fro m   No - lo ad   test   d ata,   f o llo w i n g   p ar a m eter s   ar e  co m p u ted .  No   lo ad   Vo ltag e  p er   p h ase:      3 V n l V p h     ( 1 )   No   lo ad   P o w er   p er   p h ase :     3 P nl P ph   ( 2 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       S imu la tio n   o f  a n   I n d ir ec t R o to r   F lu x  Ori en ted   I n d u ctio n   Mo t o r   Dri ve …   ( V ivek   V .   P u r a n ik )   1695   No - lo ad   p o w er   f ac to r :       I nl V ph P ph nl * . c os   ( 3 )     Ma g n e tis i n g   cu r r en t :     ) s i n ( * Im nl I n l   ( 4 )     C o r e  lo s s   cu r r en t:     ) c o s ( * nl I n l Ic   ( 5 )     Ma g n e tis i n g   o r   Mu tu al  I n d u ct an ce :     Im * * 2 f nl pi V ph Lm     ( 6 )     Fro m   B lo ck ed   r o to r   test   d ata,   f o llo w in g   p ar a m eter s   ar e  ca lc u lated -   Sh o r t c ir cu it  v o ltag e  p er   p h ase :     3 V b r V s c p h   ( 7 )     Sh o r t c ir cu it p o w er   p er   p h ase:     3 P b r P s c p h   ( 8 )     Sh o r t c ir cu it p o w er   f ac to r :     I br V s c ph P s c ph sc * . c os   ( 9 )     Sh o r t c ir cu it i m p ed an ce :     I br V s c ph Z s c   ( 1 0 )     R o to r   r esis tan ce :     Rs sc Z s c Rr ) c o s ( *   ( 1 1 )     E q u iv ale n t r ea ctan ce :     ' ) s i n ( * Xl r Xl s sc Z s c Xe q   ( 1 2 )     W h er e  Xls =  Stato r   leak a g e  r ea ctan ce   Xlr ’ =  R o to r   leak a g e  r ea ctan ce   as r ef er r ed   to   s tato r   T h e  co n n ec tio n   b et w ee n   Xls   a n d   Xlr ’   f o r   th e  m o s t c o m m o n   t y p e s   o f   i n d u s tr ial  I n d u ct io n   m o to r s   g r o u p ed   b y   t h e  Natio n al  E lect r ical  Ma n u f ac t u r er ’ s   A s s o ciat i o n   ( NE MA )   is   s h o w n   i n   T ab le   4 . [ 1 1 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 9 3   –   1 7 0 4   1696     T ab le  4 .   NE MA   C las s   m o to r   class i f icatio n s   NE MA   C las s   C o n n ec tio n   C las s   A   an d   D   Xls =X lr ’   C las s   B   Xls =( 2 /3 ) Xlr ’   C las s   C   Xls =( 3 /7 ) Xlr ’       Sin ce   m o s t o f   t h e  g e n er al  p u r p o s e  m o to r s   ar e  Ne m a  clas s   B ,   f o r   Ne m a  C lass   B   I n d u c tio n   m o to r s ,   Stato r   L ea k a g e  R ea ctan ce :     X e q X l s * 4 . 0   ( 1 3 )     R o to r   L ea k a g e  R ea cta n ce   as r ef er r ed   to   s tato r :     X e q X l r * 6 . 0 '   ( 1 4 )     A   . m   f ile  is   cr ea ted   co n tai n i n g   all  t h e  d ata  m e n tio n ed   i n   T ab le  1   to   T ab le  3   an d   all  th e   f o r m u las   r ep r esen ted   b y   ( 1 )   to   ( 1 4 )   to   c alcu late  th e  p ar a m eter s   o f   th e  I n d u ctio n   m o to r .     T h u s   th e  ca l cu lated   p ar am e ter s   o f   th e  i n d u ctio n   m o to r   u n d er   test   ar e  tab u lated   in   T ab le  5 .       T ab le  5 . P ar am eter s   o f   T h r ee   Ph ase  I n d u ctio n   Mo to r   Stato r   R esi s tan ce   ( Oh m )   Stato r   L ea k a g e  in d u cta n ce   ( Hen r y )   R o to r   R esis ta n ce   ( Oh m )   R o to r   L ea k a g e  in d u cta n ce   ( Hen r y )   Mu t u al  I n d u cta n ce   ( Hen r y )   Rs   L ls   R r ’   L lr ’   Lm   9 . 3 9 5   0 . 0 3 5 0   1 0 . 4 4 4   0 . 0 5 2 5   0 . 5 4 9 2       3.     P RO P O SE D  M E T H O DO L O G Y  AND  I T S D E S I G N    T h e  v ec to r   co n tr o l  tech n iq u e  ch o s en   h er e  is   an   i n d ir ec t  r o to r   f lu x   o r ien tatio n .   T h e  b asic  p r in cip le  o f   th e  i n d ir ec t  r o to r   f ield   o r ien te d   co n tr o l  s ch e m e  o f   an   in d u cti o n   m o to r   is   to   lo ck   t h e  r o to r   f l u x   v ec to r   w it h   d - q  co - o r d in ate  r ef er e n ce   f r a m e.   T h ese  r esu lt s   i n   d ec o u p li n g   o f   s ta to r   cu r r en t s   w h ich   co n tr o ls   t h e  f lu x   a n d   th e   to r q u e  s ep ar atel y   b y   co n tr o l lin g   s tato r   d ir ec t  ax is   c u r r en t  id s   an d   s tato r   q u ad r atu r e  ax is   c u r r en t,  iq s   r esp ec tiv el y   lik e  a  s ep ar atel y   ex cited   DC   m ac h i n e.   L o c k i n g   o f   d - q   co - o r d in ate  r ef er en ce   f r a m e  r ev o l v i n g   w it h   r o to r   f l u x   n ee d s   t h e  in f o r m atio n   ab o u t  th e  m a g n itu d e  a n d   th e  p o s itio n   o f   t h e  r o to r   f lu x .   Fi g . 1   s h o w s   th e   b lo ck   d iag r a m   o f   t h e  I n d ir ec t   R o to r   Field   o r ien ted   co n tr o l  s ch e m e.   T h e  to r q u e  p r o d u ci n g   co m p o n en t   o f   th e   s tato r   cu r r en t,  iq s *   is :     e s t r Te Lm Lr P i qs | | * 2 3 2 *     ( 1 5 )     w h er e  L r   i s   th e  r o to r   in d u cta n ce ,   L m   i s   th e  m u t u al  in d u cta n ce ,   an d   | ψr | e s t is t h e  esti m ated   r o to r   f lu x   li n k ag e  g iv e n   b y :     id s r Lm e s t r . . 1 | |     ( 1 6 )     w h er e  τ r   =  L r   / Rr  is   t h e  r o to r   t i m e  co n s tan t.   T h e  f lu x   p r o d u cin g   co m p o n en t o f   s tato r   cu r r en t id s *   is :     . * | | * Lm r i ds     ( 1 7 )         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       S imu la tio n   o f  a n   I n d ir ec t R o to r   F lu x  Ori en ted   I n d u ctio n   Mo t o r   Dri ve …   ( V ivek   V .   P u r a n ik )   1697   T h e  r o to r   f lu x   p o s it io n   θ  r eq u i r ed   f o r   co o r d in ates tr an s f o r m a tio n   is     . ) ( dt sl e   ( 1 8 )     T h e  s lip   f r eq u en c y   ω s l i s :     iq s Lr Rr e s t r Lm W s l . | |     ( 1 9 )         Fig u r e  1   B lo ck   d iag r a m   o f   I n d ir ec t Ro to r   Field   Or ien ted   C o n tr o l Sch e m e       T h e  q   an d   d - ax is   v o lta g es i n   s y n c h r o n o u s   r ef er e n ce   f r a m e  ar e  [ 3 ]   g iv en   b y :     3 2 * Vn v qs     ( 2 0 )     0 v ds   ( 2 1 )     T h e  in d u ctio n   m o to r   m o d el  in   elec tr ical  s y n c h r o n o u s   r e f er en ce   f r a m e  i s   g i v e n   b y :     i i i i v dr m s qr m ds s s qs qs L p L L L s p Rs ) (     ( 2 2 )     i i i i v dr m qr m s ds qs s s ds p L L L s p Rs L ) (     ( 2 3 )     i i i i v dr r s qr ds r s qs m qr Lr L r p Rr Lm p L ) ( ) ( ) (     ( 2 4 )     r L r p Rr L p L L i i i v qr r r s ds m qs m r s dr ) ( ) ) ( (     (2 5 )                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 9 3   –   1 7 0 4   1698   T h e  s tead y   s tate  cu r r e n ts   ar e  t h u s   ev al u ated   b y   u s i n g   s y n c h r o n o u s   r ef er e n ce   f r a m e  eq u atio n s   w it h   t h e  s u b s t itu t io n   o f   p =0   an d   th e  s li p   s p ee d   b ein g   ze r o .   T h e  s tato r   an d   r o to r   f lu x   li n k ag e s   in   elec t r ical  s y n ch r o n o u s   r ef er en ce   f r a m e  ar e  g i v e n   b y :      =  +    ( 2 6 )      =  +    ( 2 7 )      =  +    ( 2 8 )      =  +    ( 29 )     Su b s ti tu t in g   t h e  co r r esp o n d in g   v alu e s ,   th e  r es u lta n t sta to r   &   r o to r   f lu x e s   ar e  g iv e n   b y :     2 2 ds qs s     ( 3 0 )     2 2 dr qr r a te d     ( 3 1 )     3 . 1     Ca lcula t io n  o f   Ra t ed  T o rque   Un d er   n o - lo ad   &   r ated   co n d iti o n ,   r ated   to r q u e  is   g iv e n   b y :     T L =T e= T s h =  P n /ω n ≈ 5   N - m .   ( 3 2 )     A ll t h e  ab o v e  f o r m u las  f r o m   ( 1 5 )   to   ( 3 2 )   ar e  in clu d ed   in   th e  ea r lier   cr ea ted   . m   f i le  an d   th e  co m m a n d ed   v al u es  o f   v o lta g es,  cu r r en ts   a n d   f l u x e s   ar e  co m p u ted .     3 . 2   Sp ee d Co ntr o ller     T h e  m o s t c o m m o n l y   u s ed   co n tr o ller   f o r   th e  s p ee d   co n tr o l o f   in d u ctio n   m o to r s   is   co n v e n ti o n al  P I   co n tr o ller .   T h e  tr an s f er   f u n ctio n   o f   P I   co n tr o ller   is   g i v e n   b y :     s K s K s G i p c ) (     ( 3 3 )     P r o p o r tio n al  g ai n   a n d   t h e  i n te g r al  g ain ,   Kp   &   K i,  ar e  t h e  p ar a m eter s   o f   P I   co n tr o ller .   T h ese  p ar a m eter s   ar e   d eter m in ed   u s in g   m an u al  tu n i n g   tec h n iq u e.   I n   m a n u al  tu n i n g   p r o ce s s ,   in itiall y   Kp   w a s   k e p t  eq u al  to   1   &   Ki  eq u al  to   0 . 0 0 0 1 .   T h en ,   Kp   w as  in cr ea s ed   til l  th e  o u tp u t  s h o w s   s o m e  o s ci llatio n s .   T h en   K i  w a s   c h an g ed   to   r e m o v e  s tead y   s tate  er r o r .       3 . 3     S elec t io n  o f   Dc  Vo lt a g e   (V DC ):     T h e  in d u ctio n   m o to r   is   f ed   b y   a  cu r r en t - co n tr o lled   P W M  in v er ter   w h ic h   h a s   2 -   v o ltag e  le v els.    Fo r   a  2 - lev e l  v o ltag e,   li n e - to - l in e  v o ltag e  i s :   V d c m V i n d e x L L * * 612 . 0   Sin ce   m o d u latio n   in d e x   ≤   1 ,   DC   lin k   v o ltag e  i s :     612 . 0 L L DC V V     ( 3 4 )     So   th e  in v er ter   is   b u i lt  w it h   V d c=   7 0 0 V o lts .       4 .     DE V E L O P M E NT   O F   SI M UL I NK   M O DE L   B ased   o n   th e  eq u atio n s   p r esen ted   in   th e  s ec tio n   3   an d   u s i n g   v ar io u s   to o l  b o x es  av aila b le  in   th e  SIM UL I NK  l ib r ar y ,   m o d el  is   d ev elo p ed   f o r   ea ch   b lo ck .   Step   b y   s tep   d ev elo p m e n t o f   m o d el  is   p r esen ted   h er e.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       S imu la tio n   o f  a n   I n d ir ec t R o to r   F lu x  Ori en ted   I n d u ctio n   Mo t o r   Dri ve …   ( V ivek   V .   P u r a n ik )   1699   4 . 1     Sp ee d Re g ula t o r  B lo ck   As  m e n tio n ed   in   s ec tio n   3 . 2 ,   th e  co m m o n l y   u s ed   s p ee d   r eg u lato r   is   co n v e n tio n al  P I   co n tr o ller .   T h e  s i m u l in k   m o d el  o f   it is   i m p le m en ted   as  s h o w n   Fi g u r e . 2 .         Fig u r e  2   Si m u li n k   m o d el  o f   S p ee d   PI  co n tr o ller       4 . 2     I F O C  B lo ck   T h is   b lo ck   is   i m p le m e n ted   as  s h o w n   in   F ig u r e   3 .   I t c o n s is t s   o f   7   m ain   s u b - b lo ck s : I d s *   co m p u tat io n ,   I q s *                 Fig u r e  3   Si m u li n k   m o d el  o f   I F OC     Fig u r e  4   Si m u li n k   m o d el  o f   T h eta  C o m p u tatio n         co m p u tatio n ,   A B C - to - d q   tr an s f o r m atio n ,   d q - to - A B C   tr a n s f o r m atio n ,   Fl u x   co m p u tatio n ,   Sl ip   co m p u tatio n   a n d   T h eta  co m p u tatio n   b lo ck s .   Si m u lin k   m o d el  o f   s o m e  o f   th e s e  b lo ck s   ar e  p r esen ted   in   th e  f o llo w i n g   s u b s ec tio n .   B ased   o n   ( 1 8 ) ,   Si m u l in k   m o d e l o f   th i s   b lo ck   is   i m p le m en ted   as sh o w n   i n   Fi g u r e  4 .     4 . 2 . 1     AB C - TO - DQ   T ra n s f o r m a t io n       T h is   tr an s f o r m atio n   is   ca lled   a s   P ar k ’ s   tr a n s f o r m atio n .   A   Si m u lin k   m o d el  i s   d ev elo p ed   b ased   o n   th e   ( 3 5 ) .     c b a q d I I I I I ) s i n( ) s i n( ) s i n( ) c os ( ) c os ( ) c os ( 3 2         ( 3 5 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 9 3   –   1 7 0 4   1700         Fig u r e  6   Si m u li n k   m o d el  o f   A B C - to - d q   tr an s f o r m atio n       4 . 2 . 2     DQ - TO - AB C  T ra n s f o r m a t io n   T h is   tr an s f o r m a tio n   is   ca lled   as  I n v er s e  C lar k e ’ s   tr a n s f o r m atio n .   A   Si m u l in k   m o d el  i s   d ev elo p ed   b ased   o n   ( 3 6 ) .     * * * * * ) s i n ( ) c o s ( ) s i n ( ) c o s ( ) s i n ( ) c o s ( 3 2 q I I I I I d c b a   w h er e  γ =2 π/3     (3 6 )         Fig u r e  7   Si m u li n k   m o d el  o f   d q - to -   A B C   tr a n s f o r m atio n       4 . 3     Curre nt  Reg ula t io n   C u r r en t  r eg u lato r   u s ed   i n   t h is   f ield   o r ien ted   co n tr o l  is   h y s ter esis   b an d   c u r r en t  co n tr o ller .   I t   is   o n e  o f   th e  s ev er al   t y p e s   o f   P W M  tech n iq u es.   I t  is   b asicall y   a   f ee d b ac k   cu r r e n t  co n tr o l  m e th o d   o f   P W M  w h er e  th e   ac tu al  c u r r en t s   ar e  co m p ar ed   w it h   th e   r ef er e n ce   c u r r en t s   w i th i n   t h e  s p ec if ied   h y s ter esis   b an d .   T h u s   t h e  i n p u t s   to   th e  H y s ter esi s   co n tr o ller   a r e  th r ee   p h a s e  c u r r en t  er r o r s   an d   th e   o u tp u ts   ar e  th e  s w itc h in g   p u ls e s   to   t h e   in v er ter .   Fig . 8   b elo w   s h o w s   t h e  Si m u li n k   m o d el   o f   H y s ter esis   c u r r en t   co n tr o ller .   Si m u li n k   m o d el  f o r   o th er   b lo ck s   v iz.   I q s *   C o m p u tatio n ,   Fl u x   co m p u tatio n   an d   I d s *   c o m p u tatio n   a r e  i m p le m en ted   as  p er   ( 1 5 )   to   ( 3 6 ) .   Fig . 9   s h o w s   t h e  co m p lete   s i m u li n k   m o d el  o f   t h e  i n d ir ec t  r o to r   f ield   o r ien ted   I n d u ctio n   m o to r   w h ich   is   n o w  r ea d y   f o r   s i m u latio n .         5 .     SI M UL AT I O N  R E S UL T S  A ND  DIS CUSS I O N   B ef o r e  s tar tin g   t h e  s i m u lat io n ,   a   . m   f ile  p r ep ar ed   ea r lier   is   e x ec u ted   at  th e  Ma tlab   p r o m p t  s o   th at  all  th e  v al u es  o f   t h e  v ar iab les  i n   t h e  Si m u li n k   m o d el  w ill  b e  a s s ig n ed   to   th e m .   A  s w i tch i n g   f r eq u en c y   o f   in v er ter   is   tak e n   as 2 0 KHz   an d   a  DC   li n k   v o ltag e  i s   ta k en   as 7 0 0   V.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       S imu la tio n   o f  a n   I n d ir ec t R o to r   F lu x  Ori en ted   I n d u ctio n   Mo t o r   Dri ve …   ( V ivek   V .   P u r a n ik )   1701       Fig u r e  8   H y s ter e s is   B an d   cu r r en t r eg u lato r           Fig u r e  9   Si m u li n k   m o d el  o f   I n d ir ec t Ro to r   Field   Or ien ted   I n d u ctio n   Mo to r       I n itiall y   t h e  r ef er en ce   s p ee d   is   s et  to   a  co n s ta n t  v a lu e  o f   1 0 0   r ad /s   ( 9 5 5 r p m )   an d   t h e  lo ad   to r q u e  is   also   k ep t  co n s ta n t  at  0   N - m .   Settin g   t h e  co r r ec t  p ar a m eter s   o f   t h e  s p ee d   P I   co n tr o ller   an d   h y s ter esis   b an d   is   an   i m p o r tan t  tas k   i n   s i m u latin g   t h e  m o d el  f o r   g ett in g   t h e   ac cu r ate  r es u lt s .   T h e  v a lu e s   o f   K p ,   Ki  an d   h y s ter es i s   b an d   ar e  to   b e  ad j u s ted   n u m b er   o f   ti m es   an d   s i m u latio n   is   r u n   e v er y   ti m e  u n til   a c c u ra te  re sult s  a re   obtaine d.  T h er e  ar e  m an y   f r eq u en c y   d o m ai n   an d   ti m e  d o m a in   m et h o d s   av ailab le  f o r   d esig n i n g   o f   a  P I   co n tr o ller   in clu d i n g   t h e  m o s t  p o p u lar   Z ieg ler - Nic h o ls   m e th o d   o f   tu n i n g   P I D  co n tr o ller .   B u t  all  th e s e   m eth o d s   d o   n o t  g u ar an tee   th a t  t h e   co n tr o ller   p ar a m eter s   f o u n d   b y   t h e m   g i v es  y o u   ac cu r ate  p er f o r m a n ce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   4 ,  Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 9 3   –   1 7 0 4   1702   ch ar ac ter is tic s .   T h e y   j u s t  g iv e   th e  i n it ial  g u e s s   f o r   t h e  co n tr o ller   p ar am eter s   an d   f i n all y   y o u   h a v e  to   t u n e  t h e   co n tr o ller   m an u all y .     Her e  th e  s p ee d   P I   co n tr o ller   is   tu n ed   m a n u a ll y .   T h e  s i m u lat i o n   is   r u n   f o r   th e  3   s ec   an d   t h e  r esp o n s es   ar e  o b s er v ed   o n   th e  r esp ec ti v e  s co p es.  T h e  r esp o n s e  cu r v e s   o f   R o to r   s p ee d ,   elec tr o m ag n etic  to r q u e  ( T e* ) ,   f l u x ,   s tato r   cu r r en t  ( I ab c)   v s   ti m e  ar e  o b s er v ed   an d   ar e   s h o w n   in   Fi g u r e  1 0   to   Fig u r e 13 .  Fig u r es  o n   th e  le f t   h an d   s id e  ar e  f o r     Kp =1   ,   Ki=0 . 0 0 1   an d   h =1     w h er ea s   t h o s e  o n   r ig h t  h a n d   s id e  ar e  f o r   Kp =4   ,   Ki=0 . 1 5   an d   h =0 . 0 0 6 .   A f ter   co m p ar in g   t h e  f i g u r e s   o n   th e   lef t  h an d   s id e  w ith   r ig h t  h a n d   s id e,   it  is   clea r ed   th at  d u e   to   i m p r o p er   s elec tio n   o f   P I   co n t r o ller   p ar am eter s ,   s p ee d   i s   n o t  r ea ch i n g   to   t h e   s et   s p ee d   an d   h en ce   t h e  f l u x   i s   also   n o t  r ea ch in g   to   t h e  ca lc u l ated   v alu e  o f   1 . 0 1 2   W b .   Mo r e o v er   d u e  to   i m p r o p er   s elec tio n   o f   h y s ter esis   b a n d   w id t h   h ,   d is tu r b an ce   i n   t h e  to r q u e  an d   s tato r   c u r r en ts   ar e  c lear l y   o b s er v ed .   Si m u la tio n s   ar e  ca r r ied   o u t   f o r   v ar io u s   r e f er en ce   s p ee d s .             ( a)   ( b )   Fig u r e 1 0   R o to r   Sp ee d   v s   T im e           ( a)   ( b )   Fig u r e  1 1   E lectr o m a g n e tic  T o r q u e  v s   ti m e           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.