Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   1 2 ,  No.   1 ,  M a r   202 1 , p p.  20 ~ 28   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 2 .i 1 . pp 20 - 28           20       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Smart in tegrati on of  drive s ystem  for ind uction m oto r  appli ca ti ons in  elec t ric  vehicles       Moham ed  K. Met w aly 1 , Mo ha mm ad Alsh aref 2 ,  N e hmd oh   A. S ab ih a 3 ,  Eha b  E. El att ar 4 ,    Ibra him  B.  M . Ta h a 5 ,  A m r  M.   Abd - El h ady 6 , Nag y  I.  E lkalashy 7   1,2,3,4,5,7 El e ct ri ca l   Engi n ee ring   De par tment, Colleg e  of Engin ee ring ,   T ai f   Univer sity ,   T ai f ,   Saud i  Ara bia   6 El e ct ri ca l   Eng in ee ring   Depa r tm e nt,   Fa cul ty   of En gine er ing, Meno ufia   Univ ersit y ,   Shebin  E lkom ,   E gypt       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le   hist or y:   Re cei ved   Sep  22, 202 0   Re vised  Jan  15 , 202 1   Accepte d  Fe b   5,   202 1       In  thi s  pap er,   a  smart   driv e  sys t em   of  the   induc t ion  mot or   (IM)  is  proposed  and  ad apted  for   appl i ca t ions  in   e le c tri c   veh ic l es  ( EVs).  Obje ct iv ely,  th e  EV  drive   sys tems  ar e  robust  ov er  w ide   spe ed  and  t orque   ran g es.   T he  proposed   drive   sys tem  is  i ndepe nden t  of   e ncode r   (en cod erless )  and  concern ed  with   th e   torque  cont ro l   dr ive  (TCD)  and   i ndire c t  ro tor   fiel d - orie nt ed  cont r ol  (IRFO C)  using  the   sl idi n g  mode  observe r  (SM O).  Thi s  arr a nge me nt   of  moni tori ng   sys te m  and   con t rol  t ec hniqu es  ar e  smar tl y   integr at ed   for  the  IM  appl i ca t ions  in  EVs.   Th e  e ncode rl ess  tech nique   u ti l izes  SM O  to  est im a t e  th e  st at or   cur ren t ,   rotor   fl ux  ang le ,   and  ro tor  spe ed.  Th e  S MO   is  ver ifi ed   i n  mot or in g   mode   at  ver y   lo w  and  ze ro   spee d  conditions.   Th e  a ccel er at or   ped al   is  utilized   for  TCD   to   g enerat e   the  ref ere n c e  torque  r equi re d  to   acce l erate  t he  EV  by   the   drive r.  The  rot or  flux   angle  is  est im a te d   b ase d  on   IRFO C  m et hod.   The   la bora tory  wav e forms  illus tra t e  t he  robust ness  of   the  en code rl ess  cont ro l  of   the   IM - base d  tor que  cont ro l  driv e  sys te m  in  el e ctrical  vehicle  app li c at ions  a t   ver y  low  spe ed   using  SM O.  Th e   l abor at ory   wav efo rms  prov e   th e  v al id it y   of   SM O  with  en co der le ss   cont rol   of  a   smar t   dive  sys te m   of   the  IM  in   EV   a pplications und er  lo ad torque /sp ee d  v ariati ons.   Ke yw or d s :   Ele ct ric v e hicle   Enc od e rless c ontr ol   Ind uction m otor   Torq ue  c on t ro l  drive   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   M oha med  K.  M et wal y   Ele ct rical  En gi neer i ng D e par t ment, C ollege  of Enginee rin g   Tai f  U niv e rsity , 21974  Tai f,   S aud i  A rab ia   Emai l:   m.met wall y@ t u. e du. sa       1.   INTROD U CTION     Du e   to   th e  i ncrea sing dema nd  f or  s mart   ci ti es  a nd  s us ta ina bl e  el ect rificat ion s   us i ng r ene w able p owe r   gen e rati ons,  th e  recent  re sear ch  tre nd s  a re  pro po se d  to  i nc rease  the  penet rati on   of   el e ct ric  veh ic le s  (EV s ).   Howe ver,  t he  dr i ve  s ys te m   of  E V   nee ds  se ns ors   f or  t he  r otor  s pee d  me asur e ments .  T hese   sen sors   a re  not  adap te d  with  ha rsh  en vir onm ents  ch an ges  s uch  as  mec ha ni cal   vib rati ons,   te mp e ratur e   c hanges ,  an d  du st.  To   so lve   these   pro blems,   the   devel op me nts   of  e ncode rless  of  I nductio n  Moto r  (IM)  dr i ves  ha ve  bee n  i ncr e ased,   recently .  E ncoder le ss  s pee d  e sti mati on   te ch niques  a re  util iz ed  in  hosti le   env i ronme nts  and   al s o  for  a bnormal   conditi ons in  s afety - c riti cal  ap plica ti ons in  c ase o f dama ge of  sp ee d sens or [1 ],   [2].   The   I M s   ha ve   been  good   so l ut ion s   in   the   fiel d  of  E V   dr ive   sy ste ms ,  beca use   the y  ha ve   m any  me rits  su c h  as  r obus t ness,  ri gid it y,  s imple  co ns tr uc ti on ,  le ss   co st,  and  le ss  mai nt enan ce .  F urt he rm or e,   the  I M   dr i ves  hav e   be en   util iz ed  in   ma ny  po sit io n  t rack i ng  ap plica ti ons,  wh ic h  need  preci se  c on t r ol  act io n  f or  e xam ple   act uation,  r obot ic s,  automatio n  proce ss,  a nd   gu i ded   process .  These  merit s  make  the  I M s  a  very  go od   s ol utio n  for  i ndus tria l  app li cat io ns .   T hu s ,  preci se  posit ion  an d  spe ed  c ontrols   a re  ma ndat ory   in  E V  dr i ve  s ys te ms   durin g  l oad torqu e/ s pee d dist urba nc es  [1].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Smart i ntegr ation of  dr iv e sy ste m  fo r in duct io n mo t or   applic ations in  elec tri c  …   ( M ohame d  K.  Metw aly )   21   Sli din g  mode   ob se r ver  ( S M O )   is  one   of  the   models   c on ce rn i ng  e ncode rless  sp e ed  est imat ion  te chn iq ues   f or  the  m otor   dri ve   s ys te ms.   It   c an  r obus tl y  an d  e ff ic ie ntl y  es ti mate   the  mo t or  s peed,  r oto r   fl ux ,   ro t or  posit io n,  an d  m oto r   to rque,   w he re  only   one   obse r ver  gai n  is   ne eded  [ 3].   Als o,  a   go od,  sta ble,  a nd  rob us tness  performa nce  agai ns t  the  pa ram et ers’   se ns it ivit y  can  be  obta ined  ov e r  wi de  sp ee d  ra ng e  of   op e rati on,   as   well   as   ease   of  im plementa ti on  [ 4 ] - [ 5].  T o  kee p  the   dy namic   sta te s  of  operati ons   f or  th e  est imat ed  va ri ables,  ti me - va r ying  gains   f or  the  s witc hing   f un ct io ns  of  t he  obser ver  ar e  us e d  [6].  H oweve r,  chatt erin g  is  th e  main  disad va ntage  of  the  S M O   va riable  st ru ct ur e  s ys te m .  This   sy ste m  chatt erin g  is  r e du ce d  us in g  a  sigm oi d  f unct io n  a nd  the  ob s er v er   is  co ns tr ucted   ba sed  on  a  bac k  el ect ro - mo ti ve   force  (E M F )  model  for  im pro ving t he  e ff ect   of est imat ion   [7 ] - [ 9].    In   [10],  a  no nl inear  S M O  sc heme  is  pr opose d  f or   i nterio r  pe rma nen t  m agn et   s ynch ronous  m oto r   (I P M S M)  c on siderin g  ma ximu m   to r qu e   per  am per e   ( M TP A),  t he  SMO  is   util iz ed  as   s pee d  e sti mato r   te chn iq ue.   Lya punov  sta bili ty  analysis  is  ach ie ved   for  both  the  co ntr oller  and   obser ver.  A   second - ord er  S M O   is  us e d  to   est imat e  the  ro t or  sp ee d  based  on  a  super   twist ing   al gorithm   and  m od el   re fe ren ce   ada ptive   sy ste m   cal culat ing   pr i nciples  [ 11] .  A  co mp a rati ve   study  betwee n  f ull  orde r  S M O  an d  im pro ved   i nteg rati on  for  the   vo lt age   m odel   (VM)  is  pr ese nted  i n  [12].  I n  that  stu dy,  t he  dc  offset  is   est imat ed  a nd  ke pt  by  pro po rtion al   plu s   inte gr al   ( PI )   c ompe ns at or,  i n  w hi ch   al l  un wan te d  off set s  a nd  dr ifts   are  c ompe ns at ed   in   the   ac qu i sit ion  te rmin al s.  H oweve r,   due  to  t he  inc orrect  observ e r  var ia bles,  a  ph ase   sh i ft  is  obser ve d  in  qu a si - S M O   ( Q SMO)   or  discrete - ti m e  S M O   durin g  the   loa d  cha nges   [ 13].  T oward  s olv in g  thi s  pr ob le m ,   a n  adap ti ve   QSM O  is   pr ese nted   to   ca lc ulate   the  e xt end e d  E M F  c omp on e nts  f or   t he  IPMS M ,   in  wh ic h  a re  util iz ed  t o  determi ne  t he  ro t or  an gle  f or  the   I PMSM .  Fo r   rob us t  e nc od e rless   co ntr ol,  a n  Iterati ve   S M O   (I S MO)   is  pro po s ed   i n  [14 ].  The IS M O  e nhances t he  est i m at ed  s peed pe rformance  by mi nimizi ng the  bac k  E M F  er ror.   In   [15],  a  qua drat ur e  phase - l oc ked   l oop  ( QPLL) - base d  on  high  orde r  S MO  f or   IPMS M   with  MTP A  is  pr ese nted   to  e nh a nce  t he   enc od e rless  posit ion   c ontr ol  of  IPM SM.  The  QP LL   cal culat ion   meth od  has   immu nity   a gai ns t  noise   a nd  distor ti on  e ff e ct s.  Im pro ving   the  est imat ed   ro t or  flu x  a ng le   at   very  l ow  sp ee d  op e rati on  base d  on  S M O   is  pr ese nted   in  [ 16] .  T he  pro po s ed  te ch ni qu e   does  not  nee d  a ny  s peed  ada pt at ion  al gorithm   an d  has  i mm un it y  to  the   dev ia ti on  of  s pee d  es ti mati on .   A  pre dicti ve  S MO  of  th e  sta to r  flu x  at   a  wide  ra ng e   of  op e rati ng  s pee d,   t he  sal ie nc y  of  the  machi ne   due  t o  it   is  sat ur at io n  e ff ect   i s  util iz ed  in   [ 17] .  A  change ov e r  al gorithm   is  program med   to   com bin e   al l  modes  of  op e rati on s .  Sli ding  mode  reac hi ng   la w   (SMRL)  is   pro po s ed  i n  [18]  to  a dap t  t he  e nc od e rless  s pee d  c on t ro l  oper at ion   of   t he  IPMS M   unde r  diff e rent   disturba nces  a nd  un ce rtai nties.  T he  S M RL  ha s  a   feat ure  of  ad aptat ion  acc ordin g  to  the   c on tr ol   syst em   var ia ti ons,   as  resu lt s  i n  a   re du ct io n  of  t he   chatt eri ng  pr ob le m ,  a re  do ne  on  the   c ontrol  in put,  w hile  the   trackin g o per at ion   of the  contr oller is mai ntained  unc hange d.    Nonsing ular   te rmin al   sli ding   mode  ( NTSM )   is  integrated  with  hi gh   orde r  sli ding  mode  (HOS M )  for  est imat ing   the   IPMS M   s pee d  an d  it s  po si ti on   [ 19].   To  el imi nate  the  chatt erin g  an d  to  ens ur e  ob serv e r   sta bili ty,  t he  H OSM   co ntr ol  l aw  is   desig ne d.  In  [20],   a  sch eme  of  t he  e nc od e rless   s peed  est imat io n  at   a  very   low  ope rati ng  sp ee d  f or  the   I M PS M  util iz ing   S M O   is   in ve sti gated.  T he   de la y  ti me   du e   t o  t he   lo w   pas s   filt er  or   t he  chatt eri ng   pro blem  is  so lve d  us in g  a   sigm oid   f unct ion   for  the  si gn  or  sat urat io n  functi on.  T wo  SMOs  with  co mpo und  ma nifo l ds   f or  the  I M   s peed/ flux   obser vation  is  pr ese nted   in  [21].  Th e  encode rless  co nt ro l  o f   the IM - base d mo del   re fer e nc e ada ptive s ys t em (MR AS )  fo r  E V  a pp li cat io n  is  pr e sente d  i n [22].    In   [ 23 ] - [25 ],   a n  a dap ti ve   an d  rob us t  posit io n  co ntr ol  f or   t he   I M   is  propose d.   T he  switc hi ng  gai ns   a re   sel ect ed  co ns id erin g  the  s ys te m  uncertai ntie s.  Als o,   the  sli p  sp ee d  is  use d  to   est imat e  the  ro to r  fl ux   a ngle .  As   early  mentio ne d,   t he  mai n  disadv a ntage   of  S M O   is  the  c hat te ring  pe rform ance  because   t he  os ci ll at ion s  occur   with  high   f re quencies   wh e n  sli din g  m ode  t akes   place.   T he   s olu ti on  of  SMO  pro blem s  is  t o  el imi na te   the  chatt erin g  a nd  enh a nce  the  s pe ed  est imat ion  accurac y,   es pe ci al ly  in  low - sp ee d  re gion.  Howe ver,  the  EV  can   be  dr ive n  from   zero  sp ee d  up  to  it s  li mit   sp eed.  T o  fin d  a  s peed  co ntr ol  unive rsall y  ov e r   a  ve ry   wide   ra ng e   o f   sp ee d  a nd in de pende nt of spe ed  e ncode r  is a  ch al le n ge fo r  t he  E V  a ppli cat ion s .    In this  pap e r,  main c on t rib ution s  are  s um ma rized  by:   •   In te gr at in g  a  s mart  dr ive  s ys te m of  I M .    •   Util iz ing   t he  SMO  of  s pee d  est imat ion  for  t he  e nc od e rl ess  s pee d - c on t ro ll ed   I M  with  t orq ue  c ontr ol  dr i ves  s ys te ms   in E V  a pp li cat ion s .   •   Im plementin g  the  in direct  r oto r  fiel d - ori ente d  co ntr ol  ( IRF OC)  for  the  e n c o d e r l e s s   s p e e d   c o n t r o l   o f   t h e   I M   d r i v e   s y s t e m s   i n   E V s   i n   t h e   l a b o r a t o r y   u s i n g   a   d i g i t a l   s i g n a l   p r o c e s s i n g   D S p a c e - D S 1 1 0 3   c o n t r o l   boar d.    •   Evaluate t he  la borato ry w a ve f orms  unde r  e xtreme  distu rb a nc es of the  loa d t orqu e/ s peed.   •   Evaluate   the   e ff ect ive ness   of  the   pro po se d  smart   enc oderl ess  IM  dr i ve   s ys te m   at   very   low  a nd  ze ro  mecha nical  fre qu e nc y .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   20   –   28   22   2.   MO DEL DE S CR I PTIO N  O F IM   The  m odel   of  IM   i n  the   sta ti on a r y  re fer e nc e  fr a me  ta ki ng  the  sta tor   cu rrent  an d  ro t or   f lux   as  sta te   var ia ble is re pr esented  by   (1) [2 6 ]:      s s s r s s s r s s u B i A A A A i dt d + = 22 21 12 11   (1)     wh e re,   s s i is  the   sta tor  c urre nt,   s r is  the  r oto r   f lux ,   s s u is  the   sta tor   vo lt age ,  aI A = 11 ,  J cT cI A r r − = 12 ,  dI A = 21 ,  J I T A r r + − = 1 22 , T b B 0 = ;  + − = r r s m S S T L L L L R a 2 ,  s L b 1 = , r T c 1 = ,  r m T L d = ,  r s m L L L 2 1 − = ,  r r r R L T = ,  m r s L L L = ;  = 1 0 0 1 I , − = 0 1 1 0 J     R s   an d  R r   a re   the  sta to r  a nd  r otor  resist ances,  res pecti ve ly.  L s   a nd  L r   are  the   sta tor   an d  r otor   inducta nces ,  r especti vely .  L m   is  the  mag ne ti zi ng   in du ct a nce,  a nd  r   is   the  r otor  sp e ed.   is  the  le ak age   coeffic ie nt,  a nd  T r   is  the  r otor ti me c on sta nt .    The  e quat ion o f  el ect romec ha nical  torq ue  is  il lustrate d  by   ( 2) an d (3) :     r e r L d T J B T dt = + +   (2)     ( ) s qr s ds s dr s qs r m e I I L L P T − = 2 2 3   (3)     wh e re  P   is  t he  IM   pole   pair s,  s qs I ,  s ds I , s qr ,  an d  s dr are  qua dr at ur e - axis,   di rect - axis  sta tor   currents  a nd  r otor  flu xes   in stat ion a r y  re fer e nce  fr a me re sp ect ively .   T he  rotor an gle is  co m pute d  a s   ( 4) :       (4)       3.   SMO FO R  P OSITIO N AND SPEE D  ES TIMATI ONS   The mo del  pr e sent e d   i n   [ 2 6 ]   i s   u t i l i z e d   t o   d e t e r m i n e   t h e   r o t o r   s p e e d   a n d   p o s i t i o n   a s   d e s c r i b e d   a s   (5) .       (5)   wh e re   s ds i ,  s ds i ˆ , s qs i ,  s qs i ˆ   are   t he  act ual  a nd  e sti mate d  sta to r  currents   in   dire ct   an d  qua dr at ur e   a xes,  res pe ct ively.   s dr ˆ ,  s qr ˆ are  the  est imat ed  r otor  fl ux  in  di rect  an d  quad ratu re  a xes   resp e ct ively.  F  is  the  ta n - si gmoid  s witc hi ng  functi on  descr i bed by   ( 6) :       (6)     the  est imat ed r otor  po sit io n  is  d esc ribe d by   ( 7) :       (7)       4.   EV - I NCOR P ORATE D  E N CODERLE SS  SPEED  ESTI MA TI ON B A SED ON  SMO WIT H  TC D   The  sc hemati c   diag ram  of   th e  encode rless   sp ee d  est imat ion   util iz ing   S M O  f or   IRFOC   of   the  I M  base d  TC D  i n  EV  a ppli cat ions  is  s how n  i n  Figure   1.  T he  t orq ue  dema nd  sign al   is   inse rt ed  i nto  the  I M  dri ve   rr dt = ( ) ( )  = − − −  ˆˆ ˆˆ ˆ s s s s s s r d s d s q r q s q s d r F i i F i i d t 2 2 F ( s ) = ta n s ig ( S) 1 1 S e − =− + = ˆ ˆ rr dt Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Smart i ntegr ation of  dr iv e sy ste m  fo r in duct io n mo t or   applic ations in  elec tri c  …   ( M ohame d  K.  Metw aly )   23   sy ste m  us i ng  a ccel erator  pe da l - base d  to r que  co ntr ol  dri ve   te chn i que  in   EV  a ppli cat ions  by  t he  dr i v er .  T his  dr i ve  s ys te m  f or   t he  E V  is  s mart  as  it   is  in dep e ndent  of  the  e ncoders.  A s  de picte d  in  t he  fi gure,  t he  r efere nc e   q - a xis  c urren t   com pone nt  i n  s ynch ron ous   ref e re nce  fr a me  is  e valuat ed  from  t he  e le ct ro ma gn et ic   tor que  form ula as   (8)   [22] :     * 2 * * 5 . 1 d m r q i PL T L i =   (8)     Also ,   the  ref e r ence  d - a xis  cu rr e nt  co mpo ne nt  in  s yn c hro nous  re fer e nce  fr ame   is  de pe ndant  of   t he  ref e ren ce  roto r  f lu x  a mp li tu de   * r   an d mag netiz ing i nducta nce  as   ( 9) :     m r d L i * * =   (9)     The  d - a xis  an d  q - a xis  re fer e nc e  curre nts  co mpon e nts  in  c ombinati on  with  the  est imat e d  r otor  fl ux   ang le   us i ng  S M O   are   util iz e d  to   gen e rate  t he  ref e ren ce   th ree - ph a se  sta to r  c urren ts   * a b c i .  Tw o  vo lt a ge  a nd  t wo   current   tra ns du cers  a re   util iz ed   t o  s ense   the   two - phase   sta tor   volt ages   a nd  t wo - ph ase   st at or  cu rr e nts  sign al s .   The  thir d  ph a s e  vo lt age  a nd  current  is  e valuated  base d  on   the  three - phas e  balance  c on c ept.  T he  act ual   three - ph a se  m otor  c urren ts - ba sed   trans ducers   sig nals  are   co mpa red   with  t he  r efere nce  th ree - ph a se  m otor  c urren ts   and  the  dev ia t ion s  betwee n  t hese  si gn al s  a r e  fed  into  t he  hy ste resis  band  c urren t  c on t ro ll er  (H BC C) .  The   ou t pu ts  of  the   HBCC   are  t he   input  gate  pule s  of  t he  th r ee - phase  i nv e r te r  us i ng  I GB T  switc he s .   T h e   d r i v e   s y s t e m   i s   d r i v e n   w i t h   s p e e d   c o m m a n d   s i g n a l   o b t a i n e d   f r o m   p e r m a n e n t   m a g n e t   s y n c h r o n o u s   m o t o r   ( P M S M ) .   T h e   r e f e r e n c e   s p e e d   i s   t h e   o u t p u t   o f   V / F   s p e e d - c o n t r o l l e d   i n v e r t e r   a n d   t h e   I M   r o t o r   s p e e d   i s   s c a l e d   u p / d o w n   b a s e d   o n   t h e   g e a r b o x   t u r n s   r a t i o .   T h e   w h e e l   s p e e d   f o r   E V   d r i v e   a p p l i c a t i o n s   i s   t h e   o u t p u t   s p e e d   f r o m   t h e   gear b ox  dev ic e.           Figure   1. Sc he mati c d ia gram  of the  SMO  f or I RF OC of t he e ncode rless IM  b ase d  t orqu e  c on t ro l  dr i ve       5.   LABOR ATO RY S YS TE M   SET UP    The  sc hem at ic   diag ram   of  t he   pro posed   en c od e rless  I M   dri ve  usi ng  S MO  s pee d  est im at or   util iz ing   TDC  ba sed  on   IRFO C  st rategy   of  EV   ap pl ic at ion s  ha s  be en  im plemente d  in  t he  la bora tor y  us i ng  DSpace - DS110 3  c on tr ol   bo a r d  f or   5.5  kW  I M   as  sho wn  in  Fi gure   2.  The   m ac hin e  unde r  te st  was  op e rated  co nce rn i ng   encode rless  to rque - c ontr olled  dr ive   co ndit ion s .  T he  dr iv e  sp ee d  is  im po s ed  by  the   sp ee d - c on t ro ll ed  loa d  dynam om et e r  PM S M.  The  s pecifica ti ons  of  the  I M   t hat  are  us e d  in  al l  l abor at ory  te sts   are  gi ven   i n  T able  1.  The   I M  is  fed  from   a   3 - phase   V S - i nv e rter,   wh ic h  has   six   isolat ed  gate  bi po la r   tra ns ist ors  (IGBT ’s)  s witc he s   and  it s  pulse s   are   ob ta ine d  by  util iz ing   a   gate  dr i ver  board.  T he   D S1103   co ntr ol  boar d  is  m ou nted  i n  a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   20   –   28   24   per s onal   c omp uter  (P C ).  This   Di gital   Sig nal  Proc essi ng  ( D SP)  boa rd  ha s  a  set   of  on - boa rd  pe rip heral s  su c h  as  dig it al - to - a nalo g  ( D/A ),   analo g - to - dig it al   (A /D )  c onver te r s  an d  posit ion   e nc od e r  inter faces.  I t  al so   pro vid es   the   ne cessar y  dig it a l  in pu t/ outp ut   (I /O )   po rts,  ti mer   f unct ion  I /O  ca pture,   a nd  PWM   g at e  pu lse s  gen e rati on  port s.  O ver   PC,  al l  cal culat ion s  a re  do ne  an d  pe rformed  us in g  the  M at la b/Si mu li nk  en vir onme nt.   The  Sim ulin k  con t ro l  m odel s   are  c ompil ed  us in g  a  Te xas   In st ruments  Ma tl ab/Simuli nk   real - ti me  inte rf ace  env i ronme nt a nd do wn l oad e d t o  the  DS pace - DS1 103 b oard  u ti li zi ng   DSpa ce so ftwa re too ls.       Table  1.   T he  r a te d  val u es a nd  sp eci ficat io ns   of the  I M   Sp eciticatio n   Valu e   Rated  ou tp u t po we r   5 .5 k W   Rated  vo ltag e   1 8 6  V   F   5 0  Hz   P   2   R s   0 .29 4  Ω   R r   0 .14 3 2 5  Ω   L s   5 7 .3 m H   L r   5 7 .3 m H   L m   5 6 .43  m H   J   0 .12  kg .m 2   B   0 .01 8  N. m .s/rad       Fo r   the   e xp e ri mental   e xecu ti on,  a   real - ti me Simulin k  c ontr ol  m odel   is d one  a nd  th en   co mp il ed   to   the  DS P  bo a r d  util iz ing   softwa re  too ls.  T he  acce le rator   ped al   is   util iz ed  for  in serti ng   t he  refe ren ce  to r qu e  i n  EV   app li cat io n  by   the  dr i ver,  t he   ref e ren ce   c urre nts   ∗   an d    ∗   are   uti li zed  to   ge ner a te   the   re fer e nc e  ph ase   c urre nts    ∗ ,   ∗      ∗     us i ng  the   in ve rse  P ar k’ s   tra nsfo rmati on  f ormula.   The   m ot or  volt ages   an d  c urre nts  are   sense d  us in g  LA 25 - N P  Hall - e ff ect   c urren t   sen sors  and  L V25 - P  H al l - eff ect   volt age  se nsors ,  res pecti vely .  T he  mo to r   measu reme nts  are  se nt   bac k  to  t he  DSP  c on trol  boar d  via   the  A/D   ports.   The   dif fere nce s  betwee n  t he  sense d  ph a se  c urren ts   an d  t heir  c orr esp onding  ref e ren ce   phase   c ur ren t   are   fe d  as  an   in put  to   hyste rese s  ba nd s   to   gen e rate  pu lse s  f or   t he  th ree - phase  i nv e rter .  Th e  ge ne rated  pu lse s   trig ge r  the  I GBT  ga te s  of  the  i nv e rter  to   feed  the   I M  wi th  s uitable   volt ages  an d  fr e qu ency.  The   op ti cal   enc od e r   wi th  1024 - pu lse   reso l ution  is   ut il iz ed   to  se ns e  the   r ot or   s pee d/posit ion ,   this  se ns e d  sig nal  is  util iz ed  as   a  re fer e nce  si gn al   for  com par is on  pu rpose s   with the  esti ma te d  s peed sig na l. Th e  IM is c ouple d  to  a s pee d - c ontrolle d l oa d dynam ome te r  ( PMS M ).    To  ve rif y  a nd  pro ve  t he  e ff ic ie ncy  of   the   pr opos e d  TCD   a nd  e ncode rless   sp e ed   est imat ion  base d  on  the  S MO  obser ver  wit h  E V   a pp li cat io ns ,   the   la borat ory  wa veforms  are   ta ken  at   va rio us   op e rati ng  c ondi ti on s .   These  c onditi ons  incl ude  the  IM  dri ve  at   ve ry   l ow  an d  ze r o  s peeds  in   m ot or in g  a nd  re ge n erati ng  mod es  an d  with  sud den   l oa d  va riat ion s .  Also ,  t he  r unni ng   at   ze ro   el ec tric al   fr eq ue nc y  is  al so   e valu at ed.   T he  res ul ts  are   ta ken  un der  IR FO C  of  the   en cod e rless  I M   dri ve.  T he  IM  w as  r unni ng  un de r  TC D  c onditi on  wit h  sta nd a rd  dq   current   lo op s ,  and  the   est ima te d  fl ux  a ng le   is  us e d  f or  vec tor  t ran s f or m at ion  of  t he  ro t or - or ie nted   dq -   fr ame .   The dri ve  s ys te m w a s c onnect ed  to  a s pee d  c on t ro ll ed  P M S M   whose  sp e e d  is  monit or e d.            Figure   2. Sc he mati c d ia gram  of the la borato ry setu p fo r  S M O - based s pe ed  est imat io n o f  IRF OC e nc oderless   IM drive  u s i ng D S pace - D S11 03 contr ol  bo a r d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Smart i ntegr ation of  dr iv e sy ste m  fo r in duct io n mo t or   applic ations in  elec tri c  …   ( M ohame d  K.  Metw aly )   25   6.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION S     6.1.    Very l ow  an d   zero s peed  oper at i on     The   sta rtin g  pe rformance  of  the  enc oderles s  IM  with  TC D  us i ng  the  S M O  f or   s pee d  est imat ion   at   ver y  lo w  sp ee d  of  20  r pm   unde r  rate d  loa d  co ndit ion   is  sh ow n  in  Fi gure  3.   In   Fig ur e   3. a  the  uppe r   gr a ph  pr ese nts  t he  rot or   s pee d  ref e r ence  obta ined   from  t he  posit ion  enc oder   ( bl ack)  an d  t he  e sti mate d  s peed  us i ng  the  S MO  (gar y - dott ed),  w hile  the   er ror  betw een  t hese  t wo  s ign al s  is   dep ic t ed  i n  t he  mid dle  grap h  in   r pm.   It  is   no te d  that  t he   diff e re nce  bet ween  t hese   tw o  sp ee ds  is   ap pro ximate ly  13  r pm  du rin g  s ta rting  w hich   dies  out  after  0.5  sec .  T his  pr ov es   the  accurac y  of  est imat ed  s peed  s ign al   a nd  the  e ff ect ive nes s  of   the  S MO.  Thi s  can   be  sma rtly  ac hi eved   with ou t  any   e nc oder.  The  loa d  c urre nt  ( i q )  is  dep ic te d  in  the  l ower  grap h.  The   sta tor   currents  i n  αβ  fr ame s  are  sho wn   i n  the  uppe r  gra ph  of  Fig ur e  3( b ) .  In   or der,  to  pr es ent  the  ad va ntages   of   t he   SMO,  t he  r ot or  fl ux  an gles  a nd  the  dif fer e nc e  betwee n  t he   ref e rence   ( bla ck)   a nd  est ima te d  fl ux   ( gr a y - do tt ed )  ang le s  a re  depi ct ed  in  the  mi dd le   a nd  lo wer  gr a phs  in  Fig ur e  3( b ) .  T he  f igure  prese nts  the  r otor  flu x  ang le   smartly  obta in ed  from   the  e nc od e rless  c ontr ol  met hod  us i ng  the   S MO  te c hn i qu e   ( gr a y - dott ed)  an d  t he  flu x  ang le   f r om   the   sens or - base d  ( ref e ren ce )  cu rrent  model  ( black).  It  is  no te d  that  the  est imat ed  flu x  an gle  track s   the r e fer e nce  one sm artl y  a nd  smoothl y  wit h smal l flu x  a ng l e d e viati on  a s  s how n  in  the l ower  gra ph  of F igure  3( b ) .  T he  a ppli cat ion   of  S M O   pro vid es   bette r  matc hing  to   the  real  val ues  of   t he  ro t or  flu x  a ng le   with out  an y   encode r.   Fig ure .   4  sho ws   the   la borat ory   wa vefo rms  du rin g  t he  dy namic   sp ee d  r esp on ses   of  t he   enc oderless   IM  dri ve   usi ng  th e  S MO  te chn i q ue   at   rated  lo ad   an d  sp e ed  c ha ng e .  T he   I M   dr i ve  s yst em  was   ope ra te d  at   sp ee d  ref e re nc e  20   r pm  unde r  rated   loa d  c onditi on,   the n  a   su dde n  sp e ed   c hange   t o  ze ro  sp ee d  was   a pp l ie d  at   t= 18  s ec,   th en   bac k  to   20  r pm  at   t= 48  se c.  T he   e ncode rless  dr i ve   op erates  i n  t he   mo to rin g  m ode.  It  is   ob s er ved  t hat  t he   enc oderless  d ri ve  sho ws  a sign ific a nt p e rformance  w it h excel le nt sp ee d  est imat io n  acc ur ac y  with  a ppr oxim at el y  8  rpm   de viati on  wh ic h  dies   ou t   s oon  after   tra ns ie nts.  Also,  t he   de viati on  betwee n  t he   ref e ren ce  flu x  ang le   a nd  the  est imat ed  flu x  ang le   (b a sed  on   t he  S MO  te chn i qu e )  is  il lust rated  i n  th e  lowe r   gr a ph  of  Fi gur e  4( b ) .   As  it   i s  obse rv e d,  th e  an gle  de viati on  sta ys  withi n  a   fe w   de gre es  as   de pict ed   in   the  lowe r gr a ph of  Figure  4( b ) .         (a)       (b)     Figure  3.  Lab orat ory  e valu at ion o f fixe d  lo w  sp ee d  at   20 rp m du rin g  sta rti ng p e rio d  at  t he  r at ed  loa d; ( a )  the   su bfi gu res  a re  a compa rison  of act ual  (b la c k), esti mate d ( grey - dott ed)   sp ee ds , spee d  e sti mati on  e rror ( rpm),  and loa d  to r que cu rr e nt (p. u) ,  ( b)  t he  s ubfig u res  a re  -   c urren t ,  compa ris on of  ref e ren ce  (blac k) an d  est imat ed  ( gr e y - dott ed)   flu x ang le s , a nd f lu x  a ng le  e rro r         (a)     (b)     Figure  4.   Lab orat ory  e valu at ion at  step  sp ee d  c hanges  (20 r pm   →   0 rpm  →   20 rpm )  at  t he rat ed  l oad ;    (a)   sp ee d  c omp ariso n,   e rr or, a nd loa d  to r qu e   current,   ( b)  -   c urren t,  f lu x  ang le  c ompa ris on, a nd er ror   0 2 4 6 8 0 10 20 S p e e d s   [ r p m ] 0 2 4 6 8 0 . 9 1 1 . 1 t i m e   ( s e c ) I q   [ p . u ] 0 2 4 6 8 0 5 10 15 E r r o r   [ r p m ] 0 2 4 6 8 -4 -2 0 2 4 t i m e   ( s e c ) F l u x   e r r o r [ d e g . ] 0 2 4 6 8 - 2 0 0 0 200 F l u x   a n g l e s [ d e g . ] 0 2 4 6 8 -1 0 1 i   [ p . u ] 15 20 25 30 35 40 45 50 0 10 20 S p e e d s   [ r p m ] 15 20 25 30 35 40 45 50 - 1 0 0 10 E r r o r   [ r p m ] 15 20 25 30 35 40 45 50 0 . 9 1 1 . 1 t i m e   ( s e c ) i q   [ p . u ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   20   –   28   26   6.2.    Sudd e n lo ad d isturb an ces  at  v ery  lo w an d  zero s peeds   The  la borato ry  wa veforms  s howi ng  the  pe rformance   of  t he   enc od e rless   IM  ba sed   TC D  us in g  t he   SMO  with  s ud den  ap ply i ng  a nd  re movin g  t he  rated  l oad  t orq ue  f or  20  r pm   sp ee d  ref e r ence  at   t= 8  se c   an d  t= 41  sec ,  respec ti vely  in  the   mo to rin g  m ode  are  s how n  in  Fig ur e   5.   T he  La borato ry  wav e f or m s  showi ng   app l ying  a nd  rem ov i ng  the   rate d - l oad  to r que  for  refe re nc e  sp ee d  zer o  are   al so  pres ented   as  de picte d  in     Fig ure   6.  A  ra te d  loa d  to rqu e  ste p  is  a ppli ed  a t   t= 12  sec   an d  rem oved   at   t= 32  sec.   A s  it   is  no te d,  a   go od  matc hing   bet w een   the   meas ured   a nd  est im at ed  s pee ds  is   ac hieve d  sinc e  the   est imat e d  sp ee d  f ollo ws   the  measu red  one   an d  rec overs   qu ic kly   unde r  loa d  im pact.   The  est imat e d  sig nals  ca n  su ccess fu ll y  tr ack  the   measu red  on e s   duri ng  the   tra ns ie nt  an d  ste ady  sta te s.   A   c onside rab le   re duct ion  of  the   s peed  est imat io n  e rror  of   a ppr oximat el y  20  rpm  duri ng  tra ns ie nt  operati on  to  ze ro  rpm  i n  ste ad y  sta te   is  obser ve d.   It  is  e vid e nt   that   the  SMO  wor ks  pro per ly ,  es pe ci al ly  in  the  mo to rin g  m od e  at   very  low  and   ze r o  sp ee ds  unde r  sud de n  loa d  disturba nces.   It   can   be  see n  th at   the  s pee d,  th e  cu rr e nt,   the   r otor  flu x  a ngle   are   co rr e ct ly  obser ve d.  T he  a ct ual   ro t or   flu x  a ngle   tracks  the   e sti mate d  r otor   flu x  a ng le   of  the  S M O   te chn i qu e ,  with  only  li mit ed  e rror   as   dep ic te d  in  t he   mid dle  an d  l ower  grap hs   of  Figure  5( b )   an d  Fi gure  6( b )   r especti vely .  T he  dev ia ti on  be tween   the  act ual r ot or  flu x  a ng le   a nd   the  est imat ed  f lu x  a ng le   sta ys  within   a few d eg rees.   T his  a lso  in dicat es  th at   the   sp ee d  c on tr ol  of e ncoder le ss  IM  base d  TC D usin g  t he  S MO  works  well .          (a)     (b)     Figure  5. Lab orat ory  e valu at ion d uri ng s udde n  a pp li cat io n and re moval  of the  rated   l oad  tor qu e  at spee d o f  20 rpm;  (a) spe ed  c omparis on,   erro r,  a nd loa d t orq ue  c u r r e n t ,   ( b )   -   c u r r e n t ,   f l u x   a n g l e   c o m p a r i s o n ,   a n d   e rror         (a)     (b)     Figure  6. Lab orat ory  e valu at ion d uri ng s udde n  a pp li cat io n and re moval  of the  rated l oad  tor qu e  at zer o  s peed ;  (a)   sp ee d  c omp ariso n,   e rro r,  a nd loa d  to r qu e   current,   ( b)  -   c urren t,  f lu x  ang le  c ompa ris on, a nd er ror       6.3.    Speed re vers al  a t  v ery  l ow  s peed     The   la borat ory   wa ve forms   il lustrate   the   pe r forma nce   of   th e  e ncoder le ss   IM  base d  TCD  us i ng  the   SMO  duri ng  ve ry  lo w  s pee d  rev e rsals  a re   s how n  i n  Fig ure   7.  T he   I M  is  op e rated   at   rated  l oad  c onditi on.  T he   ref e ren ce  s pee d  is  sud den l y  c hange d  f rom  - 20   rpm   to  20   r pm   at   t  =  7  s e c,  then  bac k  to   - 20  r pm   at   t= 21   sec ,  and  c hange d  t o  20  rpm  at   t  =  34   sec.   T he  encode rless  dr i ve  operates   fir st  in  t he  re generati ng  m ode  ( t= 0 → 7  sec),  t hen  in  t he   mo t or i ng   m ode  (t  =   7  →   21   sec),   agai n  in   the  re ge ner at in g  m ode  (t= 21 → 34  s ec ),   a nd  finall y  in  the   m otorin g  mode   (t  =   34   →   40   sec)   as  il l us trat ed  in   F igure   7.  It  has   been  ob se r ved  that  the   enc od erless   5 10 15 20 25 30 35 40 45 - 2 0 0 20 40 60 S p e e d s   [ r p m ] 5 10 15 20 25 30 35 40 45 - 2 0 0 20 E r r o r   [ r p m ] 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 0 . 5 1 t i m e   ( s e c ) i q   [ p . u ] 10 15 20 25 30 35 - 2 0 0 20 E r r o r   [ r p m ] 10 15 20 25 30 35 0 0 . 5 1 t i m e   ( s e c ) i q   [ p . u ] 10 15 20 25 30 35 - 4 0 - 2 0 0 20 40 S p e e d s   [ r p m ] 10 15 20 25 30 35 -1 0 1 i   [ p . u ] 10 15 20 25 30 35 - 2 0 0 0 200 F l u x   a n g l e   [ d e g . ] 10 15 20 25 30 35 -5 0 5 t i m e   ( s e c ) F l u x   e r r o r   [ d e g . ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Smart i ntegr ation of  dr iv e sy ste m  fo r in duct io n mo t or   applic ations in  elec tri c  …   ( M ohame d  K.  Metw aly )   27   IM  ba sed   TC D  us in g  t he  S M O   s how  a   si gn i ficant  performa nce  with  e xcell ent  est im at ion   acc ur a cy   duri ng   very  lo w  s pee d  rev e rsals  in  t h e  mo to rin g  a nd  reg e nerat ing   modes  of   oper at ion .  Also,  th e  est imat ed  r oto r  flu x  ang le  t rack s  th e ref e re nce  on e  w it h smal l er r or as s how n  i n t he   mid dle a nd  low e r gr a phs  of Fig ur e  7( b ) .         (a)     (b)     Figure  7. Lab orat ory  e valu at ion at  v e r y  lo w spee d  re ve rsal  ±20 rp m at  rated loa d ;  (a)   sp ee d  c omparis on,  error, a nd loa d t orqu e  curre nt,  (b)  -   c urre nt,  fl ux angle c ompa rison, a nd  error       7.   CONCL US I O N    In  this   pap e r,  a   sma rt  i nteg rati on  of   dri ve   s yst em  base d  on  encode rless  I M ,   TC D,  an d  i nd i rect  ro t or  fiel d - or ie nted  con t ro l  IRFO C   us in g  th e  S MO  is  util iz ed  for  sp e ed  est imat ion   i n  E V  ap pl ic at ion s.  T he  S M O   is   util iz ed  to   est i mate   the   ro t or  sp ee d  from   sta tor   cu rr e nts/v ol ta ges  me asu re ments.   T he   ma themat ic al   m odel   of  SMO  is  presen te d,   a nd  la bora tor y  im plemen te d.   T he  TCD  is  us e d  as   acce le rati ng   t orq ue   w hich  ge ner at es  th e   ref e ren ce   tor que  c urren t  i n  EV  by  the  dri ver.  I n  t he  a bse nce  of  enc oder  sens or,  T CD  ba sed   on  IRFOC   requires   enc oderless   s peed  est imat or  f or   flu x  an gle  de te rmin at io n.  Lab or at or y  w avefor ms  c onf irm  the   eff ect ive ness   of  t he  pro posed   enc oderless   I M   base d  TCD   us i ng  t he  S MO  at   ve r y  l ow  and  ze ro  s peeds.  T he   ro t or   sp ee d/flux a ng le  e sti mati on  acc uracy  is  no te d u nd e r  l oa d  to r qu e/ s pee d variat io ns .       ACKN OWLE DGE MENTS     This  w ork  was   sup ported   in   par t  by  Scie nti fic  Re searc h  D eans hip ,   Tai f   Un i ver sit y  unde r  Re sea rch  Group 6 147 - 440 - 1.       REFERE NCE S   [1]   A.   Borisevich,   a nd  G  Schull eru s ,   “ En erg y  Eff ic i e nt  Control  of  an   Induc ti on  M ac hi ne  Under  Torqu e  Step  Ch ange s ,”   IEE E   Tr ansacti o ns on  Ene rg y  Co nve rs ion ,   vo l. 31 ,   no .   4 ,   pp .   1295 - 1303,   2016 .   [2]   M.  Pac as,   “ Sens orle ss   driv es  in  industri al  appl i c at ions, ”   IEEE   In dustrial  El e ct ro nic s  Magazin e ,   vol.  5,   no .   2 ,   pp .   16 - 23,   2011 .   [3]   S.  Xe papa s,  A.   Kale tsanos,   F .   Xepa pas  and  S.   Mania s,  “ Slidi ng - mode   observ er  for  spee d - sen sorless  induc ti o n  mot or  dr ive s, ”   I EE   Proceedi ngs - Control  Theory an d  Applications ,   vol .   150 ,   no .   6 ,   pp .   611 - 617 ,   20 03.   [4]   M.  S.  Z aky,   M .   M.  Kha te r ,   S.   S.  Shokralla ,   and  H.  A.   Yasi n,   “ Wi de - Spe ed - Range   Esti m at i on  with  Onlin e  Para meter   Id entificat ion   Schemes  of  Sensorles s  Induc ti on  Mo tor  Drive s, ”   IE EE   Tr ansacti on s  on  Industrial   El e ct ronics ,   vol .   56,   no.   5,   pp .   16 99 - 1707,   2009 .   [5]   Y.  Fan,   L .   Zha n g,   M.   Cheng ,   an d  K.  T.  Chau , ”   S ensorle ss   SV PWM - FA DTC  of  a  New  Flux - Modulated  Perm ane n t - Magne t   Wh ee l   Motor   Based   on  a   Wi de - Spe ed  Sl idi ng   Mode  Obs erv er, ”   I EE E   Tr ansacti o ns  on  Industrial   El e ct ronics ,   vol .   62,   no.   5,   pp .   31 43 - 3151,   2015 .   [6]   F.  Chen   and   M.   W .   Dunnigan ,   “ Compa r at iv e   st udy  of   a   sl idi ng - mode  observe r   and  Ka lman   filt ers  for   ful l   state  esti mation   in an induct ion   m a c h i n e , ”   I E E   P r o c e e d i n g s - E l e c t r i c   P o w e r   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 4 9 ,   n o .   1 ,   p p .   5 3 - 64 ,   2002.   [7]   Z.   Qiao ,   T .   Shi,   Y.  Wa ng ,   Y.  Yan,   C.   Xi a,   an d  X.  He,   “ New   Slidi ng - Mode  Obs erv er  fo r  Pos it ion  Sensorles s   Control   of  Per m ane nt - Magn et   S ynchr onous  Motor, ”   I EE E   Tr ansacti ons  on  Indus trial   E le c tronic s ,   vol .   60,   no.   2 ,   pp .   710 - 719 ,   20 13.   [8]   Y.  Zh ao,  W .   Qi ao,  and   L .   Wu ,   “ Improve d   Roto r  Pos it ion   and   S pee d   Estimat ors   for  Sensorless  C ontrol  of  In te r io r  Perma nen t - Mag net  Synchronous  Mac h ine s, ”   I EEE  Journal  o f  Eme rging  and   Se lec te d   Topics  in  Po wer  Elec tronic s ,  vol.   2 ,   no .   3 ,   pp .   627 - 639,   2014 .   [9]   H.  Kim ,   J.   Son,   and  J .   Lee,  “ A  High - Speed  Sl id ing - Mode  Obs er ver   fo r   the  Sens orle ss   Speed   Co ntrol  of   a   PM SM , ”   IEE E   Tr ansacti o ns on  Industrial Elect ronics ,   vol .   58,   no.   9,   pp .   40 69 - 4077,   2011   5 10 15 20 25 30 35 40 - 2 0 0 20 S p e e d s [ r p m ] 5 10 15 20 25 30 35 40 - 2 0 0 20 E r r o r   [ r p m ] 5 10 15 20 25 30 35 40 1 1 . 0 2 t i m e   ( s e c ) i q   [ p . u ] 5 10 15 20 25 30 35 40 -1 0 1 i   [ p . u ] 5 10 15 20 25 30 35 40 - 2 0 0 0 200 F l u x   a n g l e   [ d e g . ] 5 10 15 20 25 30 35 40 -5 0 5 t i m e   ( s e c ) F l u x   e r r o r [ d e g . ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   20   –   28   28   [10]   G.  Foo,  and   M. F .   Rahman,  “ Se nsorless Slidi ng - Mode  MTPA   Control   of   an  IPM   Synchronous Motor  Drive   Us ing  a   Slidi ng - Mode  O bserve r  and  HF   Signal   In je c ti on , ”   IE EE  Tr ansacti ons  on  Industri al  E le c tronic s ,   v ol.   57 ,   no .   4,   pp .   1270 - 1278,   201 0.   [11]   L.  Zha o ,   J.   Hua n g,   H.   Li u,   B .   Li   and   W .   Kon g,   “ Second - Ord er  Slid ing   Mode   Obs erv er   with   Online  Para m eter  Ide nti f ic a ti on   for   Sensorless  Indu ct ion   Motor   Dri ves, ”   IE EE  Tr ansacti ons  on   Indu strial  E lec tronics ,   vol .   61 ,   no.   10 ,   pp .   5280 - 5289 ,   2014.     [12]   C.   L asc u  and   G.  D.  Andree scu ,   s pp Slidi ng - Mode  Obs erv er  and  I m prove d  Int egr at o r  Wi th   DC - Offs et   Compe nsa ti on   for  Flux  Esti m ation  in  Sensorles s - Control le d  Ind uct ion  Motors, ”   IEE E  Tr ansacti o ns  on  Industrial  El e ct ronics ,   vol.   53,   no .   3 ,   pp .   78 5 - 794,   2006 .   [13]   Y.  Zha o,   W.  Q ia o,   and   L.  Wu ,   “ An   Adapti v e   Quasi   Slid ing - Mode  Rotor   Po siti on   Obs erv er - Based  Sensorl ess   Control   for  Int er ior  Perma n ent   Magne t  Synchro nous  Mac hine s, ”   IEE E  Tr ansactions   on  Industrial  Elec troni cs ,   vo l.  28,   no .   12 ,   pp .   5 618 - 5629,   2013 .   [14]   H.  L ee  and   J.   Lee,  “ Design   of   Iterat iv e  Slid ing  M ode  Obs erv er   fo r  Sensorless  PM SM   Control , ”   I E EE   Tr ansacti ons   on  Control  S ystem s Tec hnology ,   vol.   21 ,   no .   4 ,   pp .   1394 - 1399 ,   20 13.   [15]   G.  Wa ng ,   Z.  L i ,   G.   Zha ng,   Y .   Yu,  and   D.   Xu,   “ Qu adr at ur e   PLL - Based   High - Order  Slid ing - Mode  Obs erv er   for  IPM S M  Sensorless  Control  with   Online  MTPA   Control   Str at egy , ”   IEEE  Tr ansac ti ons  on   Ene rgy   Conve rs ion ,   vol.   28,   no .   1 ,   pp .   21 4 - 224,   2013 .   [16]   G.    Foo,  and   M.  F.  Rah ma n ,   “ Dire ct   Torque  Control   of  an  I PM - Sy nchr onou s  Motor  Drive   a t  Very  Low  Spe ed   Us ing  a  Slid ing - Mode  Stat or   F l u x   O b s e r v e r , ”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   2 5 ,   n o .   4 ,   p p .   9 3 3 - 942 ,   2010 .   [17]   R.   Moral es - Cap ora l,  E .   B .   Huer t a,   C .   Hern andez,  M.  A.   Arjona ,   a nd  M.  Pa ca s,   “ T ran sduce rl ess  Acquisit ion   of  the  Rotor  Pos it ion  for  Predic t ive   Torque   Contro lled  PM   Synchronous  Mac hine s  Based  on  a  DS P - FPGA  Digit al  Sys te m, ”   IE EE   Tr ansacti ons on Indus trial   Info r matic s ,   vo l. 9, n o.   2 ,   pp .   799 - 80 7,   2013 .     [18]   X.  Zha ng ,   L.  Sun,  K.  Zha o ,   and  L .   S u n ,   “ N o n l i n e a r   S p e e d   C o n t r o l   f o r   P M S M   S y s t e m   U s i n g   S l i d i n g - M o d e   C o n t r o l   a n d   D i s t u r b a n c e   C o m p e n s a t i o n   T e c h n i q u e s , ”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   2 8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 5 8 - 1365,   2013.   [19]   Y.  Feng ,   J.   Zheng,  X .   Yu ,   and   N.  V.   Truong ,   “ Hybrid  Te rm in al  Slidi ng - Mode   Obs erv er   Desi gn  Method   for   a  Perma nen t - Mag net  Synchronous  Motor   Control  Sys te m, ”   I EE E   Tr ansacti ons  on  Industrial  El e ct r onic s ,   vol .   56 ,   n o.   9,   pp .   3424 - 343 1,   2009 .   [20]   L.  Yu an,  F   Xiao ,   J   Shen ,   M   Che n,   Q .   Shi,   L .   Q.   f eng,  “ Sensorl ess  con trol  of   high - power  in te r ior   p erm an ent  m agnet   synchronous m o tor  driv es  a t  v ery   low  spee d , ”   IET   Elec tri c Powe r  Appl ic a ti ons ,   vo l.   7 ,   no .   3 ,   pp .   19 9 - 206,   2013 .     [21]   M.  Com ane scu ,   “ Single  and   dou ble   com pound   ma nifol d   slid ing   mode  observ ers  for  flux   and   spee d   estimation  o f   the   induc t ion mo tor  driv e, ”   I ET  E le c tric   Powe r  Ap pli cations ,   vo l. 8 ,   no   1,   pp.   29 - 38 ,   2014 .   [22]   E.  Aza d ,   S.   Ga doue,  D.   Atkins on,   H .   Slater,   P.   Barr ass,   and   F.   Bl aa bj erg ,   “ Se nsorless  Control  of   IM   Based   o n   Stat or - Volt age   MRA S  for  Li mp - Home  EV  Appl ic a ti ons ,”   IEEE  Tr ansacti ons  on  Powe r  Elec troni cs ,   vol .   33,   no .   3 ,   pp  1911 - 1921,   2 018.   [23]   M.  K.  Metwa l ly ,   “ Contro l  of  F our  Sw it ch  Thr ee   Phase  Inv erter  Fed  Induc t io n  Motor  Drive s  Based  Speed  a nd   Stat or  Resista n c e  Esti m ation ,”   I nte rnational   Jou rnal  of  Powe r  Elec troni cs  and  Dr iv e  S yste ms   (IJ P EDS) ,   vol.   4 ,   no .   2,   pp .   192 - 203 ,   2014.     [24]   M.  K.   Metwa ll y ,   “ Dire ct  Torqu e  Con trol  of   Four  Sw it ch   Th ree  Phase   Inve r te r   fed   Indu ct ion   Motor  Sensorles s   Spe ed  Drive ,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m s   ( I J P E D S ) ,   v o l .   5 ,   n o .   2 ,   p p .   1 5 3 - 165 ,   2014 .   [25]   O.  Bar am bon es  and   P.   Alkort a,  “ Pos it ion   Co ntrol   o f  the  Ind uct ion   Motor   Us ing  an   Adapt i ve  Slid ing - Mode   Control le r   and   O bserve rs, ”   IEEE T rans a ct ions o n  Industrial  E le c tronic s ,   vo l. 6 1,   n o.   12 ,   pp .   6556 - 6565,   2014 .   [26]   M.  S.  Za ky ,   M .   K.  M et waly ,   S ai d  A .   Der az,  a nd  H.  Z.  Az az i ,   “ A  New   Adapt ive   SM O  for   Speed  Esti m ation  of  Sensorless   Induc ti on   Motor  Dr ive s  a t  Ze ro   a nd  Very  Low  Freque ncies, ”   I EE E   Tr ansacti o ns  on  Industria l  El e ct ronics ,   vol .   65,   no.   9,   pp .   69 01 - 6911,   2018 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.