Sensorless Nonlinear Control Based on SC-MRAS Estimator: Hardware-in-the-Loop Implementation
Abstract:
This paper introduces a sensorless nonlinear control scheme based on
feedback linearization control (FLC) of an open-end winding five-phase
induction motor (OeW-5PIM) topology fed by a dual neutral point clamped (NPC)
inverter. The suggested sensorless control is combined with the sliding mode
(SM) controller to improve the dynamic performance (i.e., rising time,
overshoot, etc.) of the studied motor. Furthermore, a stator-current-based
model reference adaptive system (SC-MRAS) estimator is designed for the
estimation of the rotor flux and the motor speed. In parallel, to enhance the
robustness of the designed sensorless control against motor parameter changes,
an adaptive estimation method is suggested to estimate the rotor and stator
resistances during low-speed ranges. The estimation method of motor resistances
is associated with the suggested sensorless control to further improve the
speed estimation accuracy and minimize the speed estimation error. Finally, the
effectiveness and correctness of the suggested control with the examined
estimators are validated in real-time implementation using a
hardware-in-the-loop (HIL) based on the dSpace 1103 board.
Résumé :
Ce document présente un système de contrôle non linéaire sans capteur basé sur le contrôle de la linéarisation de rétroaction (FLC) d'un moteur à induction à cinq phases (OeW-5PIM) en boucle ouverte alimenté par un invertisseur à double point neutre serré (NPC). Le contrôle sans capteur suggéré est combiné avec le contrôleur en mode glissant (SM) pour améliorer les performances dynamiques (c.-à-d., le temps de montée, l'excédent, etc.) du moteur étudié. En outre, un système de référence adaptative de modèle basé sur le courant de stateur (SC-MRAS) est conçu pour l'estimation du débit du rotor et de la vitesse du moteur. Parallèlement, afin d'améliorer la robustesse du contrôle sans capteur conçu contre les changements de paramètres moteur, une méthode d'estimation adaptative est suggérée pour estimer les résistances du rotor et du stator pendant les intervalles de faible vitesse. La méthode d'estimation des résistances motrices est associée au contrôle sans capteur proposé pour améliorer encore la précision de l'estime de vitesse et réduire au minimum l'erreur d'évaluation de la vitesse. Enfin, l'efficacité et la correction du contrôle suggéré avec les estimateurs examinés sont validés en temps réel en utilisant un matériel en boucle (HIL) basé sur la plaque dSpace 1103.
Cite this:
Khadar S, Abdelaziz AY, Elbarbary
ZMS, Mossa MA. An Improved Sensorless Nonlinear Control Based on SC-MRAS
Estimator of Open-End Winding Five-Phase Induction Motor Fed by Dual NPC
Inverter: Hardware-in-the-Loop Implementation. Machines. 2023; 11(4):469. https://doi.org/10.3390/machines11040469