I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   41 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 26 ,   p p .   8 9 4 ~ 9 1 1   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 41. i 3 . p p   8 9 4 - 9 1 1          894       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Study o f  p erform a nce t he  3 - pha se i nduct i o n mo tor  t ha t  driv es  by  using  sca la r  a nd   v ector con trol  with  v a ria ble spe ed loa ding       O m ra n Ala beda lk ha m is ,  B a ra n K a ra ha n,  İ bra him   İ diz,   H üs ey in Alpte k in,  E nv er   E d iz  E ro l   EFG   El e c t r i c a l   C o mp a n y ,  AR - G E  C e n t e r ,  D i y a r b a k ı r ,  T ü r k i y e       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   3 0 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J an   1 6 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Feb   2 6 ,   2 0 2 6       In d u c ti o n   m o to r   p e rfo rm a n c e   a n d   e fficie n c y   g re a tl y   d e p e n d   o n   t h e   a p p li e d   c o n tro l  tec h n iq u e ,   p a rti c u larly   in   v a riab le -   a n d   fix e d - s p e e d   in d u strial   a p p li c a ti o n s.  Th is   p a p e r   a ims   t o   c o m p a ra ti v e ly   a ss e ss   sc a lar  c o n tr o l  a n d   v e c to r  c o n tro l   stra teg ies   fo r   th re e - ph a se   sq u irrel - c a g e   i n d u c ti o n   m o t o rs.   Us in g   a   sim u lati o n - b a se d   a p p ro a c h   in   M AT LAB/S imu li n k ,   sc a l a r  c o n tr o l   with   sin u so i d a l  p u lse   wid t h   m o d u lati o n   ( S P WM )   a n d   v e c to r  c o n tro l  wi th   sp a c e   v e c to r  m o d u lati o n   ( S VM )   a re   b u i lt   a n d   a n a l y z e d   u n d e r  c o n sta n t ,   v a riab le,  a n d   b id irec ti o n a l   sp e e d   lo a d i n g   situ a ti o n s   c h a ra c teristic  o f  a   d ri v e   sy ste m .   Th e   re su lt s  d e m o n stra te  th a t  v e c to r  c o n tro l  p r o v i d e s  g re a ter  sp e e d   re g u latio n   (a b o u t  9 3 %   c o m p a re d   to   sc a lar  c o n tro l),   re d u c e d   t o r q u e   ri p p le   (a b o u t   9 7 %   c o m p a re d   t o   sc a lar  c o n tro l),   lo we r  c u rre n t   stre ss   (a b o u t  9 4 %   c o m p a re d   to   sc a lar  c o n tro l) ,   a n d   imp ro v e d   d y n a m ic  re sp o n siv e n e ss   c o m p a re d   to   sc a lar  c o n tro l,   e sp e c ially   d u rin g   tran sie n t  o p e ra ti o n .   Th e   p a p e r  is  li m it e d   to   n u m e rica l  sim u lat io n s.  T h is  p a p e r ’ s  b i g g e st  c o n tri b u ti o n   is  a   c lea r,   p ra c ti c a l  c o m p a riso n   w h ich   p ro v id e s  p e rfo rm a n c e -   a n d   c o st - o rien ted   g u i d e li n e s  fo r  se lec ti n g   a p p r o p r iate   in d u c ti o n   m o to r  c o n tro l  str a teg ies   in   se v e re l  a p p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   I n d u ctio n   m o to r   Scalar   co n tr o l   Sin u s o id al  p u ls e  wid th   Sp ac e  v ec to r   m o d u latio n   Var iab le - s p ee d   d r i v e  s y s tem s   Vec to r   co n tr o l   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Om r an   Alab ed alk h am is     E FG E lectr ical  C o m p an y ,  AR - GE   C en ter   Diy ar b ak ır ,  T ü r k i y e   E m ail: o m r an . k h am is @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Asy n ch r o n o u s   m o to r s ,   p ar tic u lar ly   s q u ir r el  ca g e,   ar e   th o u g h t  to   b e   th e  m o s t  p r ev alen t   elec tr ical   d ev ices  in   in d u s tr ial  ap p licati o n s   in   r ec e n t  y ea r s ,   wh eth er   th ey   ar e   u s ed   as  g e n er ato r s   i n   win d   e n er g y   o r   m o to r s   in   p u m p s ,   elec tr ical  v eh icles,  f an s ,   elev ato r s   [ 1 ] - [ 8 ] ,   due   to   th eir   m an y   b en ef its   o v er   o th er   k in d s   o f   elec tr ical  d ev ices,  s u ch   as  s i m p le  s tr u ctu r e ,   lo w  f ab r icatio n ,   less   m ain ten an ce ,   r u g g e d n ess ,   lo w  co s t,  h ig h   ef f icien cy ,   r eliab ilit y   [ 9 ] - [ 1 2 ] ,   in   ad d itio n   t o   f aster   r esp o n s e  to   lo ad   d is co n n ec tio n   [ 1 3 ] .   Fu r th er m o r e,   I M   p r o d u ctio n   ca n   o p er ate   at  h ig h er   tem p er at u r es  an d   s p ee d s   th an   o th e r s   b ec a u s e  it  d o es  n o t  r eq u ir e  t h e  u s ag e  o f   r ar e  m ag n etic  m ater ials   [ 1 4 ] ,   [ 15] .   An   ef f ec tiv e  co n tr o ller   is   alwa y s   r eq u ir ed   to   m an a g e  th e  m o to r   p ar am eter s   an d   r eg u lat e  f lu x   an d  to r q u e  in   o r d e r   to   en h an ce   th e  p er f o r m an ce   o f   an   asy n ch r o n o u s   m o to r   d r iv e   [ 1 6 ] .   Sin ce   th e  r o to r   a n d   s tato r   cu r r en ts   ca n   ea s ily   co n t r o l  th e  m ag n etic  f lu x   an d   to r q u e  i n d ep en d en tly ,   DC   m ac h in es  wer e  cr u cial  in   th e   ea r ly   d ay s   o f   v ar iab le  s p ee d   d r iv e  ap p licat io n s .   In   ad d iti o n   to   lo w  ef f icien c y   o f   th e  I M  s p ee d   co n tr o l   tech n iq u es,  t h e  u s ag e  o f   asy n ch r o n o u s   m o to r   h as  b ee n   lim ited   to   th e  a p p licatio n s   t h at  h a v e  co n s tan t  s p ee d s   [ 1 7 ] - [ 1 9 ] .   T h e  s ca lar   co n tr o l,   also   ca lled   V/Hz,   an d   v ec to r   co n tr o l,  a ls o   ca lled   f ield - or ien ted   co n tr o l,  ar e  th e   two   m ain   co n tr o l  tech n iq u es  u s ed   to   r eg u late  asy n c h r o n o u s   m o to r   s p ee d .   T h e  f ir s t  s tr ateg y   is   s im p le   to   u s e,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         S tu d y  o f p erfo r ma n ce   th e  3 - p h a s e  in d u ctıo n   mo to r   th a t  d r ives b y  u s in g   s ca la r   … ( Omra n   A la b ed a lkh a mis )   895   in ex p en s iv e,   an d   p r o d u ce s   g o o d   s tead y   s tate  o u tco m es.  Nev er th eless ,   th is   s tr ateg y   p r o v id es  a  d elay ed   tr an s ien t  r ea ctio n ,   m ak in g   it  in ef f ec tiv e  wh en   d ea lin g   with   d y n am ic  s y s tem s   [ 2 0 ] .   C o n v er s ely ,   FOC   h as  a   q u ick   an d   s u p er i o r   tr an s ien t r e s p o n s e  d esp ite  b ein g   m o r e  c o m p licated   [ 2 1 ] - [ 2 3 ] .   Scalar   co n tr o l  in v o lv es  co n tr o llin g   th e  m ag n itu d e  o f   f r e q u e n cy   o r   v o ltag e  o f   s u p p ly   f ed   t o   m ac h in e.   T h e  V/f   co n tr o l  s tr ateg y   is   b ased   o n   th e  id ea   to   p r eser v e   a  co n s tan t  f lu x   o f   air   g ap   b y   ad ju s tin g   s tato r   f r eq u e n cy   an d   v o ltag e  in   o r d er   to   m ain tain   a  c o n s tan t  V/f   r atio   [ 2 4 ] .   T h e  o p en   lo o p   V/f   tech n iq u e  h as   in ad eq u ate  s p ee d   r eg u latio n .   Ho wev er ,   f lu x   in c r ea s es  an d   th e  g ap   b etwe en   th e  d esire d   an d   ac tu al  s p ee d s   d ec r ea s es  as  th e  V/f   r atio   r is es.  T h er ef o r e,   s p ee d   r eg u latio n   ca n   b e  en h an ce d   b y   alter in g   th e  V/f   r atio   [ 2 5 ] .   T h e  s q u ar e  o f   th e   ter m in al  v o ltag e  d eter m in es  th e   I M ’ s   o u tp u t  to r q u e.   I n   th e   v o ltag e   c o n tr o l  ap p r o ac h ,   an   in cr ea s e  in   v o ltag e  is   u s ed   to   e n h an ce   to r q u e.   A   r ed esig n ed   PI  co n tr o ller   with   V/F  s ca lar   co n tr o l e n h an ce   b o th   s p ee d   an d   to r q u e  p er f o r m an ce .   Ho wev er ,   th e  is s u e  i s   th at  ter m in al  v o ltag e  h as  a  lim it  th at,   if   ex ce ed e d ,   will  h av e  a  d etr im e n tal  im p ac t o n   i n s u latio n   [ 2 6 ] .   Scalar   co n tr o l  is   o n ly   u s ed   in   ap p licatio n s   lik e  p u m p s   wh er e  th e  s y s tem ’ s   d y n am ic  b eh av io r   p er f o r m an ce   r eq u i r em en ts   ar e   less   d em an d in g   [ 2 7 ] .   B ec au s e   t h e  s p ee d   o f   r o to r   will  b e   s o m ewh at  s lo wer   th a n   th e  s y n ch r o n o u s   s p ee d   an d   f r e q u en cy   is   o n ly   c o n tr o l   v ar ia b le  in   t h is   tech n iq u e,   t h e  m o to r ’ s   s p ee d   is   u n ab le  t o   ac cu r ately   c o n tr o lled   [ 2 8 ] .   v o ltag e  s o u r ce   ın v e r ter s   h a v e  b ee n   ty p ically   u s ed   to   co n t r o l  s p ee d   b y   a d ju s tin g   f r eq u e n cy   an d   v o ltag e   [ 2 9 ] - [ 3 1 ] .   Field   o r ien ted   c o n tr o l  ( FOC ) ,   also   k n o wn   as  v ec to r   co n tr o l,  is   an   e f f ec tiv e  way   to   r eg u late  asy n ch r o n o u s   m o to r ’ s   to r q u e,   s p ee d ,   o r   b o t h .   L i k e  to   DC   m ac h in es,   FOC   d iv id es  th e   co m p licated   s tato r   cu r r en ts   in to   two   o r th o g o n al   c o m p o n en ts ,   o n e  o f   wh ich   co n tr o ls   s p ee d   a n d   t h e  o t h er   elec tr o m ag n etic  t o r q u e .   FOC   h as  m o r e   s tab ilit y ,   q u ick   to r q u e  r esp o n s e,   a n d   p r ec is e  s p ee d   co n t r o l  [ 3 2 ] .   Acc u r ate  r o to r   f lu x   p lace m en t   m u s t  b e  o b tain ed   in   o r d e r   to   ca r r y   o u t  th e  f r am e  tr a n s f o r m atio n   [ 3 3 ] ,   [ 3 4 ] .   T h e  b est  p er f o r m an ce   o v er   th e   in v er ter   lo s s es is   o f f er ed   b y   a  h y s ter esis - b an d   p u ls e - wid th   m o d u latio n   ( PW M )   [ 3 5 ] .   Var io u s   co n tr o l  tec h n iq u es  h av e  b ee n   i n tr o d u ce d   in   th e  p ast  in   wh ich   th e  d ir ec t  to r q u e  co n tr o l  ( DT C )   h av e  p r o v e d   to   b e   m o s t  co m m o n ly   u s ed   tech n i q u e.   W ith   p r o m is in g   f ea tu r es  lik e  q u ick er   to r q u e  r esp o n s e  an d   en h an ce d   d y n a m ic  p er f o r m an ce ,   DT C   h as  b ec o m e  a  p o ten t  in s tr u m e n t  as  s h o wn   in   Fig u r e   1 .  Alth o u g h   t h e  ter m   DT C   o f ten   is   ass o ciate d   with   h y s ter esis   m eth o d s ,   we  ca n   class if y   also   in d ir ec t  s elf   co n tr o l   ( I SC )   as  a  DT C   m eth o d .   T h is   r o u te  is   f o llo wed   also   in   th e  s u r v ey   o n   DT C   s ch em es  g i v en   in   [ 3 6 ] .   T o r q u e   r ip p les  an d   s lo w  s tar tu p   wh en   lo ad   ch an g es   ar e  co m m o n   d r awb ac k s   o f   tr ad itio n al  DT C   [ 3 7 ] .   R ec en t  ad v an ce m e n ts   in   DT C   s y s tem s   in clu d e  th e  u s e  o f   u n if ied   f l u x   co n tr o l  s ch em e  [ 3 8 ] ,   s tato r   f lu x   v ec to r   co n tr o l   in   f ield   wea k en in g   r e g io n   [ 3 9 ] ,   [ 4 0 ] ,   f u zz y   lo g ic  [ 4 1 ] ,   FP GA  [ 4 2 ] ,   [ 4 3 ] .   An   ef f ec tiv e   co n tr o ller   f o r   th e   DT C   in d u ctio n   m o to r   d r i v e  m u s t  b e  c r ea ted   f o r   cr u cial   ap p licatio n s .   T h e  d if f icu lty   o f   an   ef f ec tiv e   PI  co n tr o ller   f o r   h ig h   p er f o r m an ce   in cr ea s es  s ig n if ican tly   s in ce   th e  I M  is   a   h ea v ily   c r o s s - co u p led   m ac h i n e.   C o n v e n tio n ally   th e  PI   c o n tr o ll er s   ar e   tu n e d   b y   Z ieg ler   Nich o ls   tu n i n g   m eth o d .   Ho wev e r ,   it  is   o b s er v ed   th at  th e  co n tr o ller   p er f o r m an ce   d eter io r ates  u n d er   v ar i ed   d r iv e  o p er atin g   co n d itio n s .   Stu d ies  o f   th e   liter atu r e  h a v e  r ev ea led   th at  t h e  a p p licatio n   o f   s to ch asti c  o p tim iz atio n   tech n iq u es   to   ac h iev e  th e  o p tim al  v alu es o f   PI  co n tr o ller s   is   b ec o m in g   m o r e  an d   m o r e  im p o r tan t   [ 4 4 ] - [ 4 9 ] .           Fig u r e   1 .   Sch em atic  d iag r am   o f   DT C   u s in g   VSI   f ed   I M       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  41 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 26 :  8 9 4 - 911   896   T h e  m o d if ied   DT C   co n tr o ller   u s ed   in   th e  p r o p o s ed   s tu d y   r ep lace s   th e  h y s ter esis   co n tr o ller s   f o r   to r q u e  a n d   f l u x   with   PI  c o n tr o ller s .   T h e  d r awb ac k   o f   co n v en tio n al  DT C   is   th at  th e  er r o r s   in   to r q ue ,   f lu x   ar e   with in   th e  d esig n ated   b an d   li m its ,   wh ich   r estricts   th e  r an g e  o f   s witch in g   s elec tio n   f o r   in v er ter   [ 5 0 ] ,   [ 5 1 ] .     I n   th e   m o d if ied   DT C   th e   d if f er en ce   b e twee n   th e   r ef er en ce   an d   ac tu al  s p ee d   is   p r o ce s s ed   b y   th e   s p ee d   PI  co n tr o ller   to   g en er ate   a  to r q u e   co m m an d   as sh o wn   in   Fig u r e   2   [ 5 2 ] ,   [ 5 3 ] .   Ab eb e  et  a l.   [ 5 4 ] ,   r esear ch er s   h av e  u s ed   s p ac e  v ec t o r   p u ls e  wid th   m o d u latio n   ( SVPW M)   m eth o d   t o   co n tr o l   th e  i n v e r ter   f ed   I M   u n d er   DT C   s tr ateg y   as  s h o w n   in   Fig u r e   3 .  Sh an k ar   [ 5 5 ] ,   b y   s ep ar atin g   th e   m o to r ’ s  f lu x   a n d   to r q u e  c o m p o n en ts ,   s ca lar   co n tr o l   an d   v ec to r   c o n tr o l   in cr ea s e  p er f o r m an ce ,   in clu d i n g   q u ick e r   r ea ctio n   tim es,  m o r e  ac c u r ate  s p ee d   an d   to r q u e,   a n d   less   h a r m o n ic  d is to r tio n .   B u t  th is   s tu d y   h as  n o t  a p p lied   u n d er   v ar io u s   lo a d   an d   s p ee d   co n d itio n s .   DT C   h as  h ig h e r   d y n am ic  r esp o n s e   th an   FOC ,   h o wev er   it  h as  is s u es  lik e   ex ce s s iv e  to r q u e  r ip p le   [ 5 6 ] - [ 5 8 ] .   T h e r e  ar e   s ev er al   way s   to   r e g u late  a n   asy n c h r o n o u s   m o to r ’ s   s p ee d ,  s u ch   as c o n tr o l  o f   r o to r   r esis tan ce   [ 5 9 ] .           Fig u r e  2 .   Sch em atic  d iag r am   o f   DT C   u s in g   PI  co n tr o ller s           Fig u r e   3 .   Sch em atic  d iag r am   o f   DT C   u s in g   PW M       I n d ir ec t v ec to r   co n tr o l f o r   asy n ch r o n o u s   m ac h in e  h as p r esen ted   in   [ 6 0 ] ,   wh ich   p r o v id e  h ig h   d y n am ic   r esp o n s es  f o r   an y   s p ee d   as  s h o wn   in   Fig u r e   4 .   m o d ellin g   an d   s im u latio n   o f   in d i r ec t  v ec to r   co n tr o l  f o r   asy n ch r o n o u s   m ac h in e  d r iv e   u s in g   two   a n d   f iv e  le v el  in v e r ter s   h as  b ee n   p r esen ted   in   [ 6 1 ] - [ 6 3 ] .   Hasan   et  a l.   [ 6 4 ] ,   p er f o r m an ce   o f   s p ee d   f o r   asy n ch r o n o u s   m ac h in e  u s in g   a  v ec to r   co n tr o l  h as  b ee n   p r esen ted .   T h e  m ai n   f o cu s   is   to   m o n ito r   th e   d y n a m ic  s p ee d   p e r f o r m an ce   o f   asy n ch r o n o u s   m ac h in e.   T h e   o u t co m e  d em o n s tr ates  th at  p r esen ted   tech n iq u e   h as  a   n eg lig ib le  elec tr o m ag n etic  t o r q u e  r i p p le.   Kh o u r y   et  a l.   [ 6 5 ] ,   cu r r e n t  co n t r o ller   an d   s p ee d   co n tr o ller   h av e  b ee n   d esig n ed   u s in g   PID   an d   f iel d   wea k en in g   tech n i q u es,  co n s eq u en tly ,   th e  s y s tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         S tu d y  o f p erfo r ma n ce   th e  3 - p h a s e  in d u ctıo n   mo to r   th a t  d r ives b y  u s in g   s ca la r   … ( Omra n   A la b ed a lkh a mis )   897   p r o d u ce d   g o o d   tr an s ien t  a n d   s tead y   s tate  r esp o n s es  a n d   r ea ch ed   t h e  in te n d ed   s p ee d .  Ma n y   ap p r o ac h es  h av e   b ee n   cr ea ted   an d   r esear ch ed   i n   r elatio n   t o   th e  l o w - s p ee d   o p er atio n   o f   s en s o r - less   v ec to r   c o n tr o l   [ 6 6 ] ,   [ 6 7 ] .   Fu k u m o to   et  a l.   [ 6 8 ] ,   Sev er al   o b s er v e r s   ar e  a d d ed   to   th e  s e n s o r - less   v ec to r   c o n tr o l  to   im p r o v e   p er f o r m a n ce .   As  a  r esu lt,  cir cu it  co m p le x ity   r is es  as  s h o wn   [ 6 9 ] .   T h e  p er f o r m i n g   o f   in d ir ec t   v ec to r - c o n tr o lled   asy n ch r o n o u s   m ac h in e   h as  b e en   p r o p o s ed   with   m an y   lev el  in v er ter s   at  [ 7 0 ] .   Sp ac e  v ec to r - b ased   m u lti - lev el   in v er ter   ( ML I )   s u p p lied   v ec t o r - co n t r o lled   asy n c h r o n o u s   m ac h in e   an aly s is   f o r   o p er atio n   o f   lo w - s p ee d ,   as   illu s tr ated   in   Fig u r e   5 ,   h as  b ee n   p r esen ted   in .   Mo t o r   p er f o r m an ce   is   n eg ativ ely   im p ac ted   b y   v ar iatio n s   in   lo a d   s p ee d .   T h is   cir cu m s tan ce   is   o n e  o f   th e  p r o b lem s   th at  h as  b ee n   s tu d ied   f r o m   th e  p ast  to   th e  p r esen t;   r ec o m m en d atio n s   an d   s o lu tio n s   h av e  b ee n   d ev elo p ed   [7 1 ].   J ain   et  a l.   [7 2 ] ,   it  is   o b s er v e d   th a t  it  im p r o v es  th e  p er f o r m an ce   o f   co n v en tio n al  co n tr o l  tech n iq u es  wh en   co m b i n ed   with   p r o p o r tio n al - in teg r al - d er iv ativ e  ( P - PIPI D)   co n tr o ller   [7 3 ].   Ma n y   s t u d ies  h av e  p r o p o s ed   co n tr o ls   lik e  f l u x   to   im p r o v e  th e  p er f o r m an ce   o f   s p ee d   co n tr o l  [7 4 ] .   T h er e  ar e   tech n i q u e s   s u ch   as  Kalm an   Fil ter ,   p lace m en t ,   ad ap tiv e ,   f in ite  elem en ts ,   o b s er v er   b ased ,   m atr ix   th eo r y ,   s en s o r - less   [ 7 5 ] - [ 84 ].           Fig u r e  4 .   Sch em atic  d iag r am   o f   in d ir ec t  v ec to r   c o n tr o l           Fig u r e  5 .   T h e  co n ce p t f o r   m u lt i - lev el  in v er ter ’ s   s ch em atic  d i ag r am       I n   s p ee d   co n tr o l,  s o m e  n u m e r ical  an aly tic  tech n iq u es  ar e  d ir ec tly   ap p lied   s u ch   as  tech n iq u es  o f   in ter p o latio n   [ 8 5 ] - [8 8 ] .   T h e   p er f o r m a n ce   o f   th e   PI  s p ee d   co n tr o ller ,   wh ic h   was  d e v elo p ed   f o r   in d ir ec t   v ec to r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  41 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 26 :  8 9 4 - 911   898   co n tr o l,  is   ex am i n ed   f o r   th e  c o n tr o l  s y s tem ’ s   o p tim al  r esp o n s e  in   [ 89 ].   T h e   f u zz y   lo g ic  c o n tr o ller ’ s  s ettlin g   tim e  an d   d y n a m ic  r esp o n s e  to   ab r u p t  lo a d   f l u ctu atio n s   a r e  co m p ar ed   with   th e   PI  c o n tr o ller ’ s  h as  b ee n   p r esen ted   in   [ 9 0 ] .   Ho lm es  et  a l.   [9 1 ]   a   c o m p ar is o n   o f   cu r r en t  co n tr o l  tech n iq u es  b ased   o n   h y s ter esis   an d   PI   h as  b ee n   p r esen ted .   Kh r is n a  an d   Mo h a n   [9 2 ] ,   an aly s is   o f   p er f o r m an ce   f o r   v ec to r   c o n tr o lled   asy n ch r o n o u s   m ac h in e  with   in d ir ec t   v ec to r - co n tr o lled   tech n iq u es  was  p r o p o s ed .   B ased   to   th e   v ar i ab les  o f   m ag n eti c   s atu r atio n   th at  h av e  b ee n   p r o v id ed   in   [ 9 3 ] ,   [ 9 4 ] ,   th e  c o n v en tio n al   cu r r e n t  d is tr ib u tio n   ap p r o ac h   u s u ally   p r o v id es  th e  id ea l  d - ax is   cu r r en t  to   b u ild   a  s tab le  f lu x   lin k ag e.   T h e  m ax im u m   to r q u e  p e r   am p er e  ( MT PA)   tech n iq u e   is   co n s id er   as  an   a d v an ce d   v ec to r   c o n tr o l   tec h n i q u e  h as  b ee n   p r esen te d   in   [ 9 5 ] ,   m a n y   n o n lin ea r   co n tr o l  tech n iq u es  av ailab le  s u ch   as  co n tr o l  o f   n e u r al  n etwo r k   [ 9 6 ] - [ 1 0 0 ] .   I n   Fig u r e  6 ,   T h e  g au s s ian   p r o ce s s - b ased   cu r r en t  d is tr ib u t io n   ap p r o ac h   was  p u t  o u t  in   [ 1 0 1 ] .   T h is   tech n iq u e  ca n   p r o d u ce   h ig h - p er f o r m a n ce   o u tp u t   to r q u e  a n d   in cr ea s e  th e   ac cu r ac y   o f   s y n ch r o n o u s   m ac h in e  cu r r en t   d is tr ib u tio n   [ 1 0 2 ] - [ 1 0 6 ] .   T ab le  1   h as  p r o v id e d   a  q u a litativ e  co m p ar i s o n   b etwe en   co n t r o l te ch n i q u e s   co m p ar ab le  s tu d ies in   th e  lit er atu r e,   in   a d d itio n   to   m en tio n in g   th e  a d v an tag es  an d   d is ad v a n tag es o f   ea c h   tec h n iq u e.           Fig u r e  6 .   C u r r e n t d is tr ib u tio n   m o d el - b ased   v ec to r   c o n tr o l       T ab le  1 .   A  b r ief   d escr ip tio n   o f   co n tr o l m et h o d s   R e se a r c h   C o n t r o l   a p p r o a c h   P o si t i v e s   D r a w b a c k s   B h a t i   a n d   Y a d a v   [ 1 6 ]   D i r e c t   t o r q u e   c o n t r o l   f a st e r   t o r q u e   r e sp o n se   P o o r   l o w - sp e e d   p e r f o r ma n c e ,   p a r a me t e r   sen s i t i v i t y ,   h i g h   t o r q u e ,   a n d   f l u x   r i p p l e s   S a l a h u d d i n   e t   a l .   [ 2 2 ]   FM - P I ,   o r   f i x e d - mo d e   p r o p o r t i o n a l   i n t e g r a l ,   s p e e d   c o n t r o l l e r   b e t t e r   p e r f o r ma c e   w h e n   t h e   t i m e   i s  r i si n g   N o t   s u i t a b l e   f o r   w i d e   sp e e d   r a n g e   c o n t r o l ,   s t e a d y - s t a t e   e r r o r   u n d e r   n o n l i n e a r i t i e s   S h a r ma   a n d   G a r g   [ 3 4 ]   F O C ,   V / f   S i mp l e   i m p l e me n t a t i o n ,   l o w   c o s t   P o o r   d y n a mi c   r e s p o n s e ,   l o w   a c c u r a c y   A l l i r a n i   a n d   Jag a n n a t h a n   [ 4 3 ]   D TC   f o r   v o l t a g e   i n v e r t e r   To r q u e   a n d   f l u x   c o n t r o l   i n d e p e n d e n c e ,   r o b u st n e ss   V a r i a b l e   sw i t c h i n g   f r e q u e n c y ,   S e n s i t i v i t y   t o   me a su r e me n t   e r r o r s   G o e l   e t   a l .   [ 5 3 ]   P I   c o n t r o l l e r ,   D TC   Jay a   o p t i m i z a t i o n   a l g o r i t h m  h a s   b e e n   u s e d   f o r   a d j u s t i n g   t h e   s p e e d   P I   c o n t r o l l e r ’ s  g a i n   p a r a me t e r s.   p o o r   d i v e r s i t y   c o n t r o l   A l e x a n d e r   e t   a l .   [ 6 1 ]   I n d i r e c t   v e c t o r   c o n t r o l   F a st   d y n a mi c   r e s p o n s e ,   s u i t a b l e   f o r   w i d e   sp e e d   r a n g e   sl i p   c a l c u l a t i o n   i s   n e e d e d ,   s e n so r   r e q u i r e m e n t   A n sa n i   a n d   D e sh p a n d e   [ 6 2 ]   I n d i r e c t   v e c t o r   c o n t r o l   u si n g   a n d   f i v e   l e v e l   i n v e r t e r s   Lo w e r   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n ,   b e t t e r   v o l t a g e   u t i l i z a t i o n   C o m p l e x   c o n t r o l   a n d   mo d u l a t i o n ,   b a l a n c i n g   D C   l i n k   v o l t a g e s   S i l v a   a n d   A r a y a   [ 6 6 ]   V a r i a b l e   s p e e d   v e c t o r   c o n t r o l   H i g h   e f f i c i e n c y ,   f l e x i b l e   o p e r a t i o n ,   p r e c i si o n   H i g h e r   c o m p l e x i t y ,   m o r e   d i f f i c u l t   t o   i mp l e m e n t   Jai n   e t   a l .   [7 2 ]   M u l t i - l e v e l   i n v e r t e r   o f   v e c t o r   c o n t r o l   R e d u c e d   m o t o r   s t r e ss,   l o w   h a r m o n i c   d i st o r t i o n   ( TH D )   P r o t e c t i o n   c h a l l e n g e s,   m o r e   h a r d w a r e   c o m p o n e n t s   A r u l m o z h i y a l   e t   a l .   [9 0 ]   S c a l a r   sp e e d   c o n t r o l   u s i n g   c u r v e - f i t t i n g   m e t h o d   F l e x i b i l i t y ,   sm o o t h e r   p e r f o r m a n c e ,   i mp r o v e d   a c c u r a c y   o v e r   l i n e a r   V / f   c o n t r o l   P a r a me t e r   d e p e n d e n c y ,   l i m i t e d   r o b u st n e s s,  n o t   s u i t a b l e   f o r   h i g h - p e r f o r m a n c e   d r i v e s   W a n g   e t   a l .   [9 4 ]   V e c t o r   c o n t r o l   w i t h   c o n st a n t   Dc - l i n k   v o l t a g e   B e t t e r   d y n a mi c   p e r f o r ma n c e ,   r e d u c e d   c o n t r o l   b u r d e n   R e d u c e d   e f f i c i e n c y ,   h i g h e r   sw i t c h i n g   h a r m o n i c s   a t   l o w   s p e e d s   P a n c h a l   e t   a l .   [ 1 0 3 ]   D i st r i b u t i o n   o f   c u r r e n t  t e c h n i q u e   b a s e d   o n   p r o c e ss   g a u ssi a n   To r q u e   o p t i m i z a t i o n ,   p r e d i c t i v e   c a p a b i l i t y ,   r e d u c e d   t h e r ma l   st r e ss   C o m p l e x   i m p l e m e n t a t i o n ,   c o m p u t a t i o n a l l y   e x p e n si v e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         S tu d y  o f p erfo r ma n ce   th e  3 - p h a s e  in d u ctıo n   mo to r   th a t  d r ives b y  u s in g   s ca la r   … ( Omra n   A la b ed a lkh a mis )   899   No wad ay s ,   u s in g   o f   elec tr ic  m o to r s   h as  b ec o m e  in d is p en s ab le  b ec au s e  th e y   ar e   u s ed   i n   s o   m an y   d if f er en t  in d u s tr ial  ap p licatio n s .   Un f o r tu n ately ,   th e  g r ea t  m ajo r ity   o f   th ese  m o to r s   ar e  m o d est,  with   p o wer   o u tp u ts   th at  d o n ’ t   g o   a b o v e   a  f ew  k ilo watts,  an d   th e y   u s u all y   h av e   lo w  ef f icien c y   ( o n ly   5 0 %).   T h is   in d icate s   th at  th e  m o to r   d o es  n o t  t u r n   h alf   o f   it s   p o wer   i n to   p r o d u ctiv e  wo r k .   Sin ce   m o to r   p e r f o r m a n ce   d e p en d s   p r im ar ily   o n   th e  co n tr o l  s tr ateg y   u s ed ,   n ew  th eo r ies  wer e  s u g g ested   to   co n tr o l  th ese  m o to r s ,   as  in   v ec to r   an d   s ca lar   co n tr o l.   T h is   s tu d y ’ s   s i g n if ican ce   s tem s   f r o m   b ein g   a b le  to   p r o v i d e  th e   in v es to r   with   a  m ea n s   to   s elec t  th e  p r ef er r ed   c o n tr o l m et h o d   t o   o p er ate  t h e  m o to r   with   th e  h ig h est p o s s ib le  ef f icien cy .   Acc o r d in g   to   ab o v e,   th e   g o al   o f   th is   s tu d y   is   to   im p r o v e  a  m o d el   u s es  s ca l ar   an d   v ec t o r   co n tr o l  m eth o d s   to   d r iv e   a  3 - p h ase  s q u ir r el  ca g e  in d u ctio n   m o to r .   ad d itio n ally   t o   co m p ar is o n   b etwe en   s ca lar   an d   v ec to r   co n tr o l  to   an al y ze   p er f o r m an ce   o f   ea ch   s y s tem   wh en   o p er atin g   t h e  m o to r   o n   a   lo ad   with   b o th   co n s tan t  an d   v ar ia b le  s p ee d s ,   f o r   u s in g   it in   p r ac tical  ap p licatio n s   wh i ch   d ep e n d in g   o n   t h is   k in d   o f   e lectr ic  m o to r .   T h e  r esu lts   ar e  s o   im p o r tan t  b ec au s e  th ey   o f f e r   a   u s ef u l  p r ac tical  co m p ar is o n   b etwe e n   v ec to r   a n d   s ca lar   co n tr o l  o f   an   asy n ch r o n o u s   m ac h in e  u n d er   ac t u al  v a r iab le - s p ee d   an d   b id ir ec tio n al   lo ad in g   s itu atio n s .   T h e  f in d in g s   s h o w  th at  th e  ch o ice  o f   co n t r o l  ap p r o ac h   h as   a  d ir ec t  im p ac t  o n   in v er ter   p er f o r m a n ce ,   to r q u e  r ip p le,   s p ee d   ac c u r ac y ,   an d   cu r r en t  s tr ess .   T h is   p r o v id es   en g in ee r s   an d   r esear ch er s   with   p r ec is e  g u id elin es  f o r   s elec tin g   s u itab le  m o to r   co n tr o l  m eth o d s   b ased   o n   co s t  an d   p er f o r m an ce   cr iter ia.   T h e  s im u latio n   f r a m ewo r k   th at  h as b ee n   g i v en   is   also   a  h elp f u l r eso u r ce   f o r   f u tu r e  s ch o lar ly   an d   b u s in ess   s tu d y .       2.   M E T H O D   I n   th is   r esear c h ,   th e   m eth o d   o f   d r iv i n g   a  th r ee - p h ase  v o ltag e  in v er ter   u s in g   th e  tec h n iq u e s   o f   s p ac e   v ec to r   m o d u latio n   ( SVM)   an d   s in u s o id al  p u ls e  wid th   m o d u latio n   ( SP W M)   h as   b ee n   ex p lain ed ,   wh ich   later   f o r m   th e  b asis   f o r   two   d r iv i n g   m o d els  b ased   o n   v ec t o r   co n tr o l  an d   s ca lar   co n tr o l  r esp e ctiv ely .   T h e  m o d els  h av e  b ee n   cr ea ted   u s in g   t h e  MA T L AB /S im u lin k   en v ir o n m en t.  I n   ad d itio n   to   c r ea tin g   a   m o d el  r ep r esen tin g   a   co n s tan t -   an d   v ar iab le - s p ee d   lo ad ,   wh ic h   h as   b ee n   ap p lie d   to   th e   d r iv en   m o to r   b y   u s in g   v ec to r   a n d   s c alar   co n tr o l m eth o d s ,   th e n   p er f o r m an ce   o f   s y s tem   h as b ee n   co m p ar ed   in   ea ch   ca s e.     2 . 1 .     P rinciple o f   s ca la r  c o nt ro l   W h en   a  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o t o r   is   s u p p lied   with   a   c o n s tan t  v o ltag e  a n d   f r eq u en c y ,   it  o f ten   o p er ates  as  a  co n s tan t - s p ee d   m ac h in e.   Ma n y   i n d u s tr ial,   s cien tific   r esear ch ,   an d   elec tr ic al  s y s tem s   r eq u ir e  co n tr o llab le  ( v ar iab le  s p ee d )   i n d u ctio n   m o to r s   th at  ca n   b e  d r iv en   b y   p r ec is ely   ad ju s tin g   th e ir   s p ee d s .   I n   r ec e n t  y ea r s ,   as  a  r esu lt  o f   th e  in cr ea s e  o f   h ar d war e  d ev ices  u s ed   in   ap p licatio n s ,   th e  n ee d   to   f in d   m ec h an is m s   to   d r iv e  in d u ctio n   m o to r s   ac co r d in g   to   th e  c o n tr o l  p ar am eter s   r eq u ir ed   in   th o s e  ap p licatio n s   h as in cr ea s ed .   Scalar   co n tr o l   is   th e   co n tr o l  o f   o n l y   th e   am p litu d es  o f   th e   c o n tr o l   v ar iab les,  n eg lectin g   th e  ef f ec ts   o f   th e  in ter co n n ec tio n   b etwe en   th ese  v ar iab les in   th e  in d u ctio n   m ac h in e.   Fo r   e x am p le,   b y   c o n tr o llin g   th e  v o ltag e   am p litu d e,   th e   f lu x   ca n   b e  c o n tr o lled ,   a n d   b y   c o n tr o llin g   th e  f r eq u en cy   o r   s lip ,   th e  to r q u e  ca n   b e   co n t r o lled .   T h er ef o r e,   th e  co n tr o l  alg o r ith m   ca n   b e  c o n s id er   as  co n t r o llin g   th e  m o t o r   b y   ch an g in g   th e  f r eq u en cy   a n d   v o ltag e  to g et h er   wh ile  m ain ta in in g   a  co n s tan t  r ate  o f   ch an g e  ( V/f   =  co n s tan t) ,   b y   s u p p ly i n g   th e  m o to r   with   a   v o ltag e  in v e r ter   th at  ad o p ts   th e  p r in cip le  o f   SP W M .   Fig u r e  7   h as  d em o n s tr ated   th e   clo s ed   lo o p   co n tr o l  u s ed   t o   d r iv e  a  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   u s in g   th e  co n tr o l  p r i n cip le  V/f .   T h e   o p er atin g   f r e q u en c y   h as  b ee n   d eter m in ed   b ased   o n   t h e  r eq u ir ed   s p ee d   an d   th e   r o tatio n al  s p ee d   m ea s u r e d   b y   th e  m o to r .   PI  c o n tr o ller   h as  u s ed   to   r eg u late   th e  s lip   in   o r d er   t o   m ain tain   th e   m o to r   s p ee d   at  th e  d esire d   v alu e.   W h er e  th e  ( 1 )   h as  u s ed   to   lin k   th e   co n tr o l  v ar ia b les  f lu x   Ф ,   v o ltag e   V,   an g u lar   f r eq u e n cy   ω.     ≈   = 1 2   ( 1)           Fig u r e  7 .   C lo s ed   lo o p   co n tr o l  u s in g   co n tr o l p r in ci p le  V/f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  41 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 26 :  8 9 4 - 911   900   T h e  r esu ltin g   f r eq u e n cy   is   u s ed   to   d eter m i n e  th e   am p litu d e  an d   a n g le  o f   th e  v o ltag e   u s ed   in   SP W M   th at  will  d r iv e  th e  in v e r ter .   Dr iv in g   s y s tem s   b ased   o n   s ca lar   co n tr o l  h a v e  s o m e  wea k n ess es  in   th eir   p er f o r m an ce ,   b u t th ey   ar e  ea s y   to   im p lem en t a n d   ar e  wid ely   u s ed   in   in d u s tr ial  ap p licatio n s .   B u t it  h as b ec o m e  less   im p o r tan t  n o wad ay s   d u e  t o   th e  s u p er io r   p er f o r m a n ce   o f   v ec to r   co n tr o l - b ased   d r iv in g   s y s tem s   r eq u ir ed   in   m o s t a p p licatio n s .     2.1.1.  Sin us o ida l  pu ls e  widt h m o du la t io n  ( SPWM )   T h e  ty p ical  cir cu it  o f   a  th r ee - p h ase  v o ltag e  i n v eter   th at  u s es  th e  p u ls e  wid th   m o d u lati o n   ( PW M)   p r in cip le  is   d e p icted   in   Fig u r e  8 .   T h e  o u tp u t   s ig n al  is   f o r m ed   b y   th e   s ix   elec tr o n ic   s witch es,  n u m b er ed   S 1   th r o u g h   S 6 .   W h er e  it  is   d r iv en   u s in g   s witch in g   v ar iab les  a,   a ’ ,   b ,   b ’ ,  c ,   c ’ .   W h en   th e  u p p er   tr an s is to r s   ar e  clo s ed   ( s wit ch ed   o n )   th e  v alu es  o f   a ,   b ,   c  a r e  all  eq u al  to   1 .   W h ile  th e  lo wer   tr a n s is to r s   ar e  o p e n   ( s witch ed   o f f )   wh ich   m ea n s   th e  v alu es  o f   a ’ ,   b ’ ,   c ’   a r e  all  eq u al  to   0 .   T h er ef o r e,   th e  o p e n   an d   clo s e   s tates  o f   th e  u p p er   tr an s is to r   ca n   b e  u s ed   to   d ete r m in e  th e  o u tp u t  v o ltag e.   W h e n   ap p ly i n g   th e   s ca lar   co n tr o l  s y s tem ,   in v er ter   h as  b ee n   d r i v en   b y   SP W M  m eth o d .     2 . 2 .     P rinciple o f   v ec t o r  c o nt ro l   T h e   d i s c o v e r y   o f   v e c t o r   c o n t r o l   d a t e s   b a c k   t o   e a r l y   1 9 7 0 ,   T h i s   m e t h o d   h a s   b e e n   u s e d   t o   d e m o n s t r a t e  t h a t   i n d u c t i o n   m o t o r s   c a n   b e   d r i v e n   a s   i f   t h e y   w e r e   DC   m o t o r s .   C o n s e q u e n tl y ,   i t   o f f e r s   g o o d   d r i v e   e f f i c i e n c y   f o r   i n d u c t i o n   m o t o r s .   V e ct o r   c o n tr o l   d e a ls   wi t h   t h e   a m p l i t u d e  a n d   p h a s e   a n g l e   o f   t h e   m o t o r ’ s   v e c t o r   v a r i a b l es .     I t   d e c o u p l e s   b o t h   v e c t o r   o f   s t a to r   a n d   r o t o r   c u r r e n t   s o   t h e y   c a n   b e   c o n t r o l l e d   s e p a r at e l y ,   g i v i n g   a   f a s t   r es p o n s e .     2 . 2 . 1 .   P rinciple o f   pu ls e  widt h m o du la t io n  ( P WM )   us ing   s pa ce   v ec t o r  mo du la t io n  ( SVM )   SVM   m eth o d   is   o n e  o f   th e  m o s t  co m m o n   SVM   m eth o d   u s ed   in   m o d er n   d r iv e  s y s tem   ap p licatio n s .   T h e  clo s ed   l o o p   co n tr o l  th at   u s es  SVM   to   d r iv e  a   th r ee - p h as e  in d u ctio n   m o to r   ca n   b e  s ee n   in   Fig u r e   8.   PW M   u s in g   a  s p ac e  v ec t o r   r e f er s   t o   a  s p ec if ic  s eq u e n ce   o f   s witch in g   th e   u p p er   tr an s is to r   s ta te  o f   a  th r e e - p h ase   v o ltag e  in v er te r .   T h ey   a r e  em p lo y ed   f o r   m o r e  d ep e n d ab le  u tili za tio n   o f   th e  v o ltag e  s o u r ce   an d   to   p r o d u ce   less   d is to r ted   h ar m o n ics in   th e  o u t p u t v o ltag es o r   in   th e   cu r r e n ts   d eliv er ed   to   t h e  p h ases   o f   an   AC   m o to r .           Fig u r e  8 .   C lo s ed   lo o p   co n tr o l  u s in g   SVM       I n   ( 2 )   an d   ( 3 )   h av e  s h o wn   th e  r elatio n s h ip   b etwe en   th e  v e cto r   o f   th e  s witch in g   v ar iab le   [   ,   , ]   an d   b o t h   th e  lin e  v o ltag e  v ec to r   [        ] an d   th e  p h ase  v o ltag e  v ec to r   [     ] r esp ec tiv ely :     [    ] =  [ 1 − 1 0 0 1 − 1 − 1 0 1 ] [ ]   ( 2 )     [    ] =  3 [ 2 − 1 − 1 − 1 2 − 1 − 1 − 1 2 ] [ ]   ( 3 )     As  s h o wn   in   Fig u r e  9 ,   th er e   a r e  eig h t  p o s s ib le  co n f i g u r atio n s   f o r   th e  o p en - clo s e  m atr i x   o f   th e  u p p er   elec tr o n ic  s witch es.  Sin ce   th e  o p en   an d   clo s e  s tates  o f   th e  lo wer   s witch es  ar e  ex ac tly   o p p o s ite  to   th o s e  o f   th e  u p p er   s witch es,  it  will  b e   ea s ier   to   d eter m in e   th em   af ter   d et er m in in g   th e   s tate  o f   th e  u p p e r   s witch es.  B ased   o n   ( 2 )   an d   ( 3 ) ,   we  ca n   f in d   th e   o ctal  s witch in g   v ec to r s ,   th e   r esu ltin g   p h ase  v o ltag es,  an d   th e  r esu lt in g   lin e   v o ltag es in   ter m s   o f   th e  DC   s u p p ly   v o ltag e  V dc .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         S tu d y  o f p erfo r ma n ce   th e  3 - p h a s e  in d u ctıo n   mo to r   th a t  d r ives b y  u s in g   s ca la r   … ( Omra n   A la b ed a lkh a mis )   901       Fig u r e  9 .   T h r ee - p h ase  v o ltag e  in v eter   u s es PW M  p r in cip le       w h er e  it is :      = [         ]       = 2 3 [ 1 − 1 2 ⁄ − 1 2 ⁄ 0 √ 3 2 ⁄ − √ 3 2 ⁄ 1 2 ⁄ 1 2 ⁄ 1 2 ⁄ ]       = [         ]       w h er e  f   r ef er s   to   th e  v o ltag e  o r   cu r r e n t v ar iab le.   T o   ap p l y   PW M  u s in g   s p ac e   v ec to r ,   th e  v o ltag e  eq u atio n s   in   th e  r e f er en ce   s y s tem   ab c  ca n   b e  co n v er ted   to   th e  r e f er en ce   s y s tem   o f   s tato r   d q ,   wh ich   co n s is ts   o f   th e  h o r izo n tal  d   an d   v er tical  q   ax es.     T h u s ,   th e  two   r e f er en tial statem en ts   h av e  th e  f o llo win g   r elatio n s h ip :      =   ( 4 )     T h e  s ix   n o n - ze r o   v ec to r s   a n d   th e  two   ze r o   v ec to r s   ca n   b e   id en tifie d .   W h er e   th e  s ix   n o n - ze r o   v ec t o r s   ( V 1 - V 6 )  f o r m   th e  h ex ag o n al  ax es  o f   th e  s h ap e  d escr ib ed   in   Fig u r e  1 0 ,   ele ctr ical  p o wer   th at  f ee d s   th e  lo ad .   T h e  a n g le   b etwe en   an y   two   ad jace n t  v ec to r s   is   n o n - ze r o   ( 6 0 °).   W h ile  ze r o   v ec to r s   ( V 0   an d   V 7 )   ar e  a t  co o r d in ate   o r ig in .   T h is   r esu lts   in   ap p ly in g   ze r o   v o ltag e  to   th e  l o ad .   T h e  eig h t   v ec to r s   ar e  ca lled   th e  p r im ar y   s p ac e  v ec t o r s   th at   in d icate d   as  f o llo ws  V 0 ,   V 1 ,   V 2 ,   V 3 ,   V 4 ,   V 5 ,   V 6 ,   an d   V 7.   T h e   s am e  tr an s f o r m atio n   ca n   b e  a p p lied   to   th e   o u t p u t  v o ltag e  f o r   o b tain in g   th e   r ef er en ce   v o ltag e  v ec to r   V ref   in   th e  d - q   ax es.           Fig u r e  1 0 .   B asic switch in g   v ec to r s       3.   RE SUL T S  AND  DI SCUS SI O N   T h e  r esear ch   s tep s   ca n   b e  s u m m ed   u p   b y   m o d eli n g   th e  l o ad   at  b o th   f ix e d   an d   v ar iab le  s p ee d s ,   d escr ib in g   th e  e x is tin g   co n tr o l  m o d els,  an d   ca r ef u lly   e x am i n in g   h o w  ea ch   s y s tem   p er f o r m s   wh en   th e  lo ad   is   d eliv er ed   to   t h e  m o to r .     3 . 1 .    M o delin g   o f   f i x ed  a nd   v a ria ble sp ee d lo a d   An   elec tr ic  elev ato r   d r i v e  s y s tem   h as  b ee n   u s ed   to   ev alu at e  th is   s tu d y   u n d e r   b o th   ascen t  ( u p )   a n d   d escen t( d o wn )   o p er ati n g   cir cu m s tan ce s .   T h e  o p er atin g   s y s te m   ca n   b e  d iv id ed   in to   two   s tag es:   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  41 ,   No .   3 ,  Ma r ch   20 26 :  8 9 4 - 911   902   3 . 1 . 1 .   Ascent   ( up )   s t a g e   Ascen t  ( u p )   s tag e  h as  r ep r ese n ted   m o t o r   o p er atin g   co n d itio n   in   t h e  f ir s t  q u ad r an t  ( p o s itiv e  r o tatio n   d ir ec tio n )   wh ich   h as  b ee n   d i v id ed   in to   th r ee   s tates  ac co r d i n g   to   ( 5 )   to   ac h ie v e  co n s tan t  ac ce ler atio n   d u r i n g   tak e - o f f   an d   s to p .   Fig u r e  1 1   h a s   s h o wn   th e  r ef er e n ce   s p ee d   ( N1 )   d iag r a m   f o r   th e  ascen t ( 1 )   d iag r am .     1 = { 2400 ∗ 0 < ≤ 0 . 5 1200 0 . 5 < ≤ 1 . 5 − 2400 ∗ ( − 2 ) 1 . 5 < ≤ 2   ( 5 )     W h er e  N1   is   r ef er en ce   s p ee d   i n   th e  ascen t  ( u p )   s tag e,   t r e p r e s en ts   tim e.     3 . 1 . 2 .   Descent   ( do wn)   s t a g e   Descen t  ( d o wn )   s tag e  h as  r e p r esen ted   m o to r   o p e r atin g   co n d itio n   i n   th e   th ir d   q u ad r a n t   ( n e g ativ e  r o tatio n   d ir ec tio n )   wh ich   h as  b ee n   d iv id e d   in to   th r ee   s tates  ac co r d in g   to   ( 6 ) .   Fig u r e   1 2   h as   s h o wn   t h e   r ef er en ce   s p ee d   ( N2 )   d iag r am   f o r   th e  d escen t ( d o wn )   s tag e.     2 = { − 2400 ∗ 0 < ≤ 0 . 5 − 1200 0 . 5 < ≤ 1 . 5 2400 ∗ ( − 2 ) 1 . 5 < ≤ 2   ( 6 )           Fig u r e  1 1 .   R ef er en ce   s p ee d   ( N1 )   d iag r am   f o r   th e  ascen t ( u p )   s tag e           Fig u r e  1 2 .   R ef er en ce   s p ee d   ( N2 )   d iag r am   f o r   th e  d escen t ( d o wn )   s tag e       T h e  f in d in g s   d em o n s tr ate  t h a t  th e  s u g g ested   lo ad   m o d elin g   ef f ec tiv el y   r e p r esen ts   m o to r   b eh a v io r   d u r in g   ascen t  an d   d escen t  in   o p er atin g   at  b o th   f ix ed   a n d   v ar iab le  s p ee d s .   Stab le  f u n ctio n in g   u n d er   v ar io u s   lo ad   lev els  is   m ad e  p o s s ib le   b y   th e  p r escr ib ed   s p ee d   p r o f iles ,   wh ich   g u ar an tee  s m o o t h   ac ce ler atio n   an d   d ec eler atio n .   I n   all  wo r k in g   q u ad r an ts ,   th e  co n tr o l  tech n iq u es  p r o v id e  d e p en d a b le  p er f o r m an ce   an d   e f f icien t   lo ad   h an d lin g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         S tu d y  o f p erfo r ma n ce   th e  3 - p h a s e  in d u ctıo n   mo to r   th a t  d r ives b y  u s in g   s ca la r   … ( Omra n   A la b ed a lkh a mis )   903   3 . 2 .     M o dels   o f   co ntr o l ut ilized in t he  driv ing   s y s t em s   3 . 2 . 1 .   Sca la r  co ntr o l sy s t em   Fig u r e  1 3   h as  illu s tr ated   th e   s ca lar   co n tr o l  s y s tem   in   wh ich   th e  r ef er en ce   s p ee d   h as  b ee n   ch o s en   to   d eter m in e  t h e  o p er atio n al   s tate  ( u p   o r   d o wn ) .   I n   th is   s y s tem ,   th e   r eq u ir ed   o p er atin g   f r eq u en cy   h as  b ee n   d eter m in ed   t o   r ec tif y   er r o r   b et wee n   th e  in ten d ed   ( r ef er e n ce )   s p ee d   an d   th e  ac tu al   s p ee d   b y   in p u ttin g   t h e  er r o r   s ig n al  to   a  p r o p o r tio n al - in teg r al  ( PI)   co n tr o ller   a  f r eq u en cy   s ig n al  lim iter   with in   th e  r an g e  ( - 5 0   ~  +5 0 )   Hz,   th e   lim iter ’ s   o u tp u t  s ig n al  h as  b e en   in teg r ated   to   g en er ate  th e   an g u lar   f r eq u e n cy   s ig n al  ( ω t)   wh ich   allo ws  to   d eter m in e  th e  th r ee   r e f er en ce   s ig n als  in   th e  PW M  s y s tem   u s in g   a  tr ian g u lar   s ig n al  o f   f r eq u en cy   5   KHz   wh ich   in   g en er ates th e  s ix   co n tr o l  p u ls es to   in v er ter   th at  f ee d   t h e  in d u ctio n   m o to r .     3 . 2 . 2 .   Vec t o r  c o ntr o l sy s t em   Fig u r e  1 4   h as  illu s tr ated   t h e  v ec to r   co n tr o l  s y s tem   in   wh ich   th e  r e f er en ce   s p ee d   h as  b ee n   ch o s en   to   d eter m in e  t h e  o p er atio n al   s tate  ( u p   o r   d o wn ) .   I n   th is   s y s tem ,   th e   r eq u ir ed   o p er atin g   f r eq u en cy   h as  b ee n   d eter m in ed   t o   r ec tif y   er r o r   b et wee n   th e  in ten d ed   ( r ef er e n ce )   s p ee d   an d   th e  ac tu al   s p ee d   b y   in p u ttin g   t h e  er r o r   s ig n al  to   a  PI   co n tr o ller   a  f r eq u en cy   s ig n al  lim iter   with in   th e  r a n g e  ( - 5 0   ~  + 5 0 )   Hz,   T h e  lim iter ’ s   o u tp u t   s ig n al  h as  b ee n   in teg r ated   to   g en er ate  th e  an g u lar   f r eq u e n cy   s ig n al  ( ω t)   wh ich   allo ws  to   d eter m in e  th e  s ig n al  o f   r ef e r en ce   v o ltag e  ( s p ac e  v ec to r )   u s in g   in   PW M  s y s tem   b y   m o d u latin g   th e  s p ac e  v ec t o r   ac co r d in g   to   th e   m o d u latio n   f r e q u e n cy   5   KHz   wh ich   in   g en er ates   th e  s ix   co n tr o l  p u ls es  to   in v er ter   th at  f ee d   th e  in d u ctio n   m o to r .     3 . 3 .     Dis cus s io n o f   re s ults   I n   th e  T a b le  2 ,   p ar am eter s   o f   3 - p h ase  s q u ir r el   ca g e  in d u ctio n   m o to r   ar e  lis ted .         T ab le  2 .   Par am eter s   o f   in d u ctio n   m o t o r   D e scri p t i o n   S y mb o l   V a l u e   R a t e d   p o w e r   P n   3  H . P   R a t e d   v o l t a g e   V n   3 8 0 / 2 2 0   V   R a t e d   c u r r e n t   I n   5 . 3 / 3 , 2   A   R a t e d   s p e e d   N n   1 4 2 0   r . p . m   R o t o r   i n e r t i a   J   0 . 0 2 3   k g . m 2   N u mb e r   o f   p o l e s   p   2   F r e q u e n c y     f   5 0   H z   I n v e r t e r   i n p u t   v o l t a g e   V DC   6 0 0   V   Lo a d i n g   t o r q u e   T L   5   N . m   S t a t o r   r e s i st a n c e   R s   0 . 4 3 5   Ω / p h   R o t o r   r e si s t a n c e   ( r e f e r r e d   t o   st a t o r )   R r   0 . 8 1 6   Ω / p h   I n d u c t a n c e   o f   st a t o r   l e a k a g e   L s   4   mH   I n d u c t a n c e   o f   r o t o r   l e a k a g e   ( r e f e r r e d   t o   s t a t o r )     L r   2   mH   I n d u c t a n c e   o f   ma g n e t i z i n g   ( r e f e r r e d   t o   s t a t o r )     L m   6 9 . 3 1   mH           Fig u r e  1 3 .   Mo d el  o f   s ca lar   co n tr o l sy s tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.