Nonlinear control structure for foc vector control of spim drives

Hội nghị Khoa học trẻ lần 3 năm 2021 (YSC2021) – IUH

Ngày 05-06/8/2021 ISBN: 978-604-920-123-3

88 © 2021 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

ID: YSC3F.211

NONLINEAR CONTROL STRUCTURE FOR FOC VECTOR CONTROL OF

SPIM DRIVES

NGOC THUY PHAM 1

, THUAN DUC LE 2

12 Faculty of Electrical Engineering Technology, Industrial University of Ho Chi Minh City

1

[email protected], 2

[email protected]

Abstract. This paper presents a novel control structure combing the adaptive backstepping (BS) and sliding

mode (SM) control technicques to improve the performance and enhance the robustness of the vector

control of six phase induction motor (SPIM) drives. The outter speed closed loop control uses the BS

controller with the integral error tracking component added to improve its sustainability. Second order

sliding mode controller is proposed for the inner current closed loop control to can effectively compensate

for load disturbance in the system so the proposed method is more robust, stability and faster dynamics

response, chattering free performance. The proposed vector speed control scheme is validated through

Matlab-Simulink. The simulation results confirm the good dynamics and robustness of the proposed control

algorithm based on (BS_SOSM) technique.

Keywords. Six phase induction motor drive, Backstepping control, Sliding Mode.

CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN CHO ĐIỀU KHIỂN VECTOR FOC CỦA HỆ

TRUYỀN ĐỘNG SPIM

Tóm tắt. Bài báo này trình bày một cấu trúc điều khiển phi tuyến mới kết hợp điều khiển backstepping

(BS) và điều khiển trượt (SM) để cải thiện chất lượng điều khiển và nâng cao tính bền vững trong điều

khiển véc tơ FOC của hệ truyền động động cơ không đồng bộ sáu pha (SPIM). Trong đề xuất này, điều

khiển vòng kín tốc độ vòng ngoài sử dụng bộ điều khiển BS với thành phần theo dõi lỗi tích hợp được thêm

vào để cải thiện độ chính xác và tính bền vững. Điều khiển dòng vòng trong sử dụng bộ điều khiển trượt

bậc hai (SOSM) nên có đáp ứng động học nhanh, có khả năng bù đắp một cách hiệu quả ảnh hưởng của sự

thay đổi thông số hệ thống, nhiễu tải,... vì vậy nâng cao tính ổn định và bền vững của hệ thống truyền động.

Hiệu quả của hệ thống điều khiển phi tuyến mới được xác nhận thông qua mô phỏng bằng phần mềm

Matlab-Simulink. Các kết quả mô phỏng đã xác nhận hệ thống điều khiển được đề xuất dựa trên kỹ thuật

(BS_SOSM) cho đáp ứng động nhanh, chính xác, tính ổn định và bền vững của hệ truyền động SPIM được

cải thiện đáng kể trong điều kiện tham số không chắc chắn và nhiễu tải bên ngoài.

Từ khóa. Hệ truyền động động cơ không đồng bộ sáu pha (SPIM), điều khiển FOC, điều khiển phi tuyến,

điều khiển Backstepping, điều khiển trượt, điều khiển trượt bậc 2

1 INTRODUCTION

Multi-phase ac motor drives are strong candidature for variable speed application, due to numerous

advantages that they offer when compared to their three phase counterparts such as higher torque density,

greater efficiency, reduced torque pulsations, fault tolerance, and reduction in the required rating per

inverter leg [1]. Especially, these drives are often considered in some applications such as locomotive

traction, electrical ship propulsion, in high power applications such as automotive, aerospace, military and

nuclear [2]. With its reliable working characteristics and high failure tolerance nowadays, these motors are

even considered in the small power applications requiring high reliability and fault tolerance, where are

expected that the loss of one or more phases the machine still can provide a significant electromagnetic

torque to continue operating the system. Among the many types of multiphase motors, SPIM is one of the

most widely used multiphase motors.

For SPIM drives, in cases uncertainties and disturbances are appreciable, traditional control techniques

using PID control for SPIM drives are not able to guarantee optimal performance or can require a