������� � �
Reference Frame Theory ����. �. �. ���� �������
•
2
•
���
I���������� �� ���� ��������� ���� ���������. � ������ ������ �� ������ �� I� �� ��� ���� ���� ����� ���, �� �� �����. ���� �� �������; ��� ��� ������ ��� ���� �� � ��� ���� �� ��� ����. B�� ����� �� ���� ���� ��� �����. I� �� ��� �������� ���� �������� ��� �������, ��� ��������. � ����� ���� �������
•
2
•
���
I���������� �� ���� ��������� ���� ���������. � ������ ������ �� ������ �� I� �� ��� ���� ���� ����� ���, �� �� �����. ���� �� �������; ��� ��� ������ ��� ���� �� � ��� ���� �� ��� ����. B�� ����� �� ���� ���� ��� �����. I� �� ��� �������� ���� �������� ��� �������, ��� ��������. � ����� ���� �������
������ �� �� ������� •
���� ���� ����� �� � ��� ����� ��������� �������.
3 •
•
•
�������������� ��������.
��
����� ����� ��������������.
������ ��
���
�������� �����
P���� P���� �����������. �����������. �� �. �������� �������� ����� �������� ����� ������ ��
���
������������ •
�
P���� �� ��������� F���� ������:
E���������
����� P������� D��������� I���������� ��� C�����������
����������
N�������� ������� ������� ��� C������ C����
��
�
L�����
F���������� ���� F�� �������� D���������� ��
E��������� C������� C�� B� ���� �� M��� AC Q��������� B����� DC
Q��������� F�������� �� M��� C���������� ���
������� �� ��������� ����� ������ •
�
1929: P����� �������������� ����������� M������; ����� ��������� F����
� 1938: ������� I�������� M������; ���������� ��������� F����
� 1951: K��� I�������� M������; ����������� ��������� F����
� 1957: B������� I�������� M������; ����� ��������� F����
� 1965: K����� A�������� ��������� F���� ���
��������� ����� �� 2�ф ��������� �/� •
������������ –
� –
–
–
•
���
������� ��� ��� B������� ����� ��� ������ �������� ���� ���������� ����������� ��� I��������� �. �. �. ����� �������� �� ���������� ���������� ���������
���
���������
�������
���
�������� ��� ��������� �� ����� �� 900 ���������� ��� ����� ������� α �� �� �� ����� θ� ���� ��� ������ ������ �������.
������ ��� ����� �������� �� � ���� ����� ��������� ����� �
•
•
���
N����� �� ����� ��� ����� �� ��� ������ ��� ����� �������� ��� ������������ �1 & �2. �������� �������� ��� �� ��������� �� ��� ��� �� ������� ����� �� ����������� & ���� �� ������ �� ���� ��������.
• The equations are :
�
vqs
=
Rqiqs + ρ ( Lqqiqs ) + ρ ( Lqd ids ) + ρ ( Lqα iα ) + ρ ( Lqβ iβ )
vds
=
ρ ( Ldqiqs ) + Rd ids + ρ ( Ldd ids ) + ρ ( Ldα iα ) + ρ ( Ld β i β )
vα
=
ρ ( Lα q iqs ) + ρ ( Lα d ids ) + Rα iα
v β
=
ρ ( Lβ q iqs ) + ρ ( Lβ d ids ) + ρ ( Lβα iα ) + Rβ iβ
•
ρ ( Lαα iα ) + ρ ( Lαβ iβ ) +
ρ ( Lββ iβ )
����� ��� ���������� �� ������� ��� ���, ��� ���� ����������� ��� ����������� �� ������� ��������� & ����� ���� ��� ���������.
Lαα ���
+
=
Lββ
=
Lrr ;
Ldd
=
Lqq
=
Ls
•
� •
���
M����� ����������� ������� ��� ������ �������� ��� ������� ��� ����� �������� ��� ���� �� ���� ��� ��������� �� 900. ����, Lαβ = Lβα = 0 ��� L�� = L�� = 0 M����� ����������� ������� ��� ������ ��� ����� �������� ��� � �������� �� ��� ����� �������� θ�. ����, ���� L�� �� ��� ���� ����� �� ��� ������ ���������� ������� � ������ ��� � ����� �������, �� ����, Lα d
=
Ldα
=
Lsr cos θ r ;
Lβ d
=
Ld β
=
Lsr sin θ r
Lα q
=
Lqα
=
Lsr sin θ r ;
Lβ q
=
Lq β
= − sr
L cos θ r
• The resulting equations are as follows :
10
vqs
=
( Rs + Ls ρ ) iqs + Lsr ρ ( iα sin θr ) − Lsr ρ ( iβ cos θ r )
vds
=
( Rs + Ls ρ ) ids + Lsr ρ ( iα cos θr ) + Lsr ρ ( iβ sin θ r )
vα
=
Lsr ρ ( iqs sin θ r ) + L sr ρ ( ids cos θ r ) + ( Rrr
v
= −
Lsr ρ ( iqs cos θ r ) + L sr ρ ( ids sin θ r ) + ( Rrr where Rs
•
���
+
=
Rq
=
Rd and Rrr
=
Rα
=
Lrr ρ ) iα +
Lrr ρ ) i β
Rβ
��������� �� ��� ����� ��������� ��� ����� ���������.
�������������� �� �������� �������� 11
���
�������������� �� ������ �� ���������� ����� ���������
•
idrr cos θ r i = qrr sin θ r
12
•
•
•
���
F��������� ����� �������� ���� ��� ���� ��� ��� ��� �� ��� ����������� �� �α ��� �β �� ��� � ��� � ����, ������������ �� ����� �����: sin θ r iα
i i.e., idqrr = Tαβ iαβ − cos θ r β
A���� �������������� �� ����� ��� ��������, �������� ��� ������������� �� � �������. F������, �� �� ����� ���� �αβ = �αβ�1 ����� �� �������� ��� ������� ��������������. �αβ �� ���� ���������� ��� ���������.
•
A������� ��� �������������� �� ��� α ��� β ����� ������� �������� ��� ��������, �� ���, 0 Rs + Ls ρ vqs Rs + Ls ρ v 0 ds = . vqrr Lsr ρ − Lsr θ r . v drr L θ Lsr ρ sr r
13
Lsr ρ
0 Rrr
+
Lrr ρ .
Lrr θ r
iqs Lsr ρ ids . − Lrr θ r iqrr idrr Rrr + Lrr ρ 0
.
where θ r is the time derivative of θ r •
���
����� ��������� ���� �� �� �������� �� ��� ������ �� ���� ��� ������ ��� ����� � & � ���� �������� ���� ���������� ���������.
• Steps involved ar e : Rr 1�
iqr
=
=
2
a Rrr ; Lr iqrr a
a=
•
=
2
a Lrr ; vqr
idrr
=
avqrr ; vdr
=
avdrr
where
a stator effective turns / phase
=
rotor effective turns / phase
k w1T 1 k w 2T 2
lso, Magnetizing and Mutual inductances
are : ���
; idr
=
Lm
∝
T12 ; Lsr
∝
T1T2 ;
∴
Lm
=
aLsr
•
1�
����, ��� ������� ��������� �������� �� ��� ������ ��� �������� ��:
0 Rs + Ls ρ vqs Rs + Ls ρ v 0 ds = . vqr Lm ρ − Lm θ r . v dr L θ Lm ρ m r →
•
���
i qs 0 Lm ρ ids . − Lr θ r Rr + Lr ρ iqr . idr Lr θ r Rr + Lr ρ Lm ρ
0
system equation of induction mot or
N��� ���� ��� ��������� ������ ��� �������� ���������� ����� ��� �� �� ������ ��������� �� ��� ����� ��������.
������� �� ������� �������������� •
1�
•
•
���
A ������� ����� ��� ��� 3������ ��������� ������� ��� �� ������� ���� ��� ��������� ������� �� ��� ����������� ������� ����� ��� ��� ������ �� �����������. E���������� �� ����� �� ��� �������� �� ��� ��� �������� �� ��� ��������� ��� ����������� �������� ��� ����� ������� ���������. A������� ���� ���� �� ��� 3������ �������� ��� �1 �����/����� ��� ����� ������� ����������, ��� 2������ �������� ���� ���� 3�1/2 �����/����� ��� ��� ��������.
1�
���
���� ��� ����������� ������ ��������
• Relationship between dq 0 and abc currents are :
1�
iqs i = ds i0
cos θ c 2 sin θ c 3 1 2
2π 2π cos θ c − cos θ c + 3 3 ias 2π 2π sin θ c − sin θ c + ibs 3 3 ics 1 1 2 2
Thus, iqd 0 •
���
=
[T abc ] iabc
C������ �0 ���������� ��� ���������� �� ��� �, � ��� � ����� �������� ��� ��� ���������� �� ��� ������������� ��������� �� ��� �������.
•
�������������� ���� ��������� �������� �� ����������� �������� ��� �� �������� ��
iabc 1�
=
[T abc ]
iqd 0
wher e
cos θ c 2π 1 [T abc ] = cos θ c − 3 2π cos θ c + 3 −
���
1
−
sin θ c 2π sin θ c − 3 2π sin θ c + 3
1 1 1
•
���� �������������� ��� ���� �� ������� �� �� � �������������� ���� ����� (���) ���� �� ����� ��� (��0) ����.
20 •
•
���
���������� �� ��� ��� ��������� �������� ����� ��������� ���� �� ��0. B������� ��� ��������� (����� ����� ������������ ��� ���������) �������� ��� ����������� �� ��������� ��� ��� ����� �� � ��������� �������� �������� �� ��� �������� ��� �� ��� ����������� ���������.
•
•
21
F��� ������ ��������� ����� �� ���, ���, ��� ��� ��� ��� �������� ����������. F�� ���������� ����������, ��� ���� ������ ���������, ��� ���� ��� ������ & ����� ����� �������� �������� �������. ���� ��� ����� ��
v0 s •
���
=
( Rs + Lls ρ ) i0 s and v0r
=
( Rr + Llr ρ ) i0r
N��� ���� ���� ������� ����������� ��� ����� ����������� ��������� ��� ������������� �������� ��� �������� ����� ��� �� ��������� ��������� ��� ���������� �� ��� ���� ��� ������ ����������� ��� ����� �����������.
��������� ����� 22
•
A��� ����� �� ����������������������� �����.
•
H���, θ� = 0 ��� �����, �������������� ������ ��
S abc =
T
���
1 2 0 3 1 2
−
1 2 3
−
2 1 2
−
1 2
3 for abc to qd 0 2 1 2
�� ������� 23
���
A� ��������� ����� ��� ��� ��������� ����������: 5��, 200�, 3������, 60H�, 4�����, ���� ���������; �� = 0.277Ω; �� = 0.183Ω; L� = 0.0538H L� = 0.0553H; L� = 0.056H E�������� ������ �� ����� ����� ����� � = 3. ��� ����� �� �������� ���� ��� ����� ��� �������� ��������. F��� ��� � ��� � ���� ������ ����� ��������, �������� ��� ����� �������� I���, I���, Iα & Iβ ���� ��� ����� �� ������. ��� ����������������� ������ �����.
•
��� ������� ����� �������� ��� �� �������:
v as 2�
=
200 3
×
2 sin ωs t
=
163.3sin ω s t
2π 2π v bs = 163.3sin ωs t − & vcs = 163.3sin ω s t + 3 3
vqs vas S vbs • The d and q axes voltage s are : v s = Tabc v0 v cs Hence, vqs ���
=
2
vas − ( vbs + vcs ) 3 2 1
•
F�� � �������� 3������ �����, ��� + ��� + ��� = 0
•
������������ ��� ��� ��� ��� �� ����� �� ��� ������ vqs
2�
vas = vas 32 1
( vcs − v bs ) and v0 = 0
• Similarl y, v ds
=
Thus, vqs
163.3sin ω s t
and v ds ���
=
23
=
=
vas 1 3
=
=
3
=
163.3 00
( vcs − vbs ) = 163.3cos ω s t
163.3 900
=
j163.3 V
=
163.3 V
.
•
•
2�
•
��� ����� �� ������ ��� ����� θ r
���
0
F�� ������ ����� ����������, ρ = �ω� = �2π� � = �2π �60 = �377 ���/��� ��� ������ ��������� �� ������ ����� ��� 0 vqs Rs + Ls ρ v 0 Rs + Ls ρ ds = 0 Lm ρ 0 Lm ρ 0 0
•
=
iqs i 0 Lm ρ ds iqr 0 Rr + Lr ρ 0 Rr + Lr ρ idr Lm ρ
0
N��� ���� ��� ����� �������� ��� ��������������� ��� ����� ����� �������� ��� ����.
•
N�������� ������ ��� ��� ���������� ��� ��������� ��� ����������� �� ����� ��� ��������. The currents are : i qs =35.37-j108.18=113.81 -71.90
2�
•
•
���
ids =108.18+j35.37=113.8118.10
i qr =-34.88+j103.63=109.34 108.60
i dr =-103.63-j34.88=109.34 -161.40 N��� ���� ��� ������ ��� ����� �������� ��� ��������� �� 900 ����� ���������� �� �������� �� � 2������ �������. ��� ������������� �������� ��� ���� ������� ���� �������� �������� ��� ����������� ���� �������� ������ ��������.
• The phase currents are :
1 i = −1/ 2 bs i cs −1 / 2
2�
1 i qs
113.8 −71.90 0 3 / 2 1 ids = 113.8 168.1 0 i 113.8 48.1 3 / 2 1 0 0
i as
−
• Rotor currents are : i qrr •
i drr
=
aiqr aidr
= =
328.02 108.6
328.02 −161.4
0
��� α ��� β ��������, �������� θ� = 0 ���
iα cos θ r i = β sin θ r ���
=
0
sin θ r i drr 328.02 −161.40 i = 0 − cos θ r qrr −328.02108.6
2) D����� ��� ������������ ���������� ������� ���� ��� ������� ��������� �� ��� ��������� �����. •
2�
v as
���� ��� �� ������� �� ������������ ��� ��� �� ��� ������ �������� �� ������ ���������. =
Vm sin ωs t ; vbs
=
Vm sin ωs t −
2π & vcs 3
=
Vm sin ω s t +
2π
3
Vm 00 0 S Thus, v ds = Tabc vbs = Vm cos ω s t = Vm 90 v0 v cs 0 0 vqs
vas
Vm sin ω s t
In steady State, ρ =jω s and vqr ���
=
v dr
=
0
•
0 V m Rs + jωs Ls jV Rs + jωs Ls 0 m = 0 jωs Lm −ωr Lm jωs Lm 0 ωr Lm
30
•
•
���
������������ ����� ���� ������ ��������� ������, jω s Lm
0 Rr
+
jωs Lr
Lr ωr
iqs i jω s Lm ds i qr − Lr ωr Rr + jωs Lr i dr 0
��� ����� �������� ��� �� ���������� �� ��� �������� ���� �� �� �� ���������� ������� ��� ������ �� ������ ����� �� ������ ��� ���� ��� �� ����������� �� ��� = ���� ��� ��� = ���� ������������ ����� ��������� ���� ��� ����� �������� ��� ����������� ���� ��� ������ ��� ����� �������� ���� ��� ������ ������,
V s
=
( Rs + jωs Ls ) I s + jω s Lm I r
0 = L m (ωs 31
•
+
( Rr + j (ωs − ωr ) L r ) I r
Rr L mωs I s + S
+
jω s Lr I r
����� ��� ������ ���������, ���� �������� ���� ��� ���������� ������� ���� ��� ����������� ������� �� ��� ��� �� ������ ��� ����� ��������.
Al so, L s ���
ωr ) I s
��������� ��� ����� �������� ���� ��� ��� �� ω�� = ω� � ω� = �ω�. ����, ����� �������� ��
0= •
−
=
Lm
+
Lls and Lr
=
Lm
+
Llr
����� ����������� • 3 − phase instantaneous power input is 32
Pi
=
t vabc iabc
vas ias
=
+
vbs ibs
+
vcs ics
• On transforming to q and d − axes, we get , Pi
=
=
= ���
([T
]
abc
t qd 0
v
3
1
−
t
vqd 0
([T
abc
v ( ( 2
i
qs qs
1
−
]
+
) [T ) [T
abc
t
abc
1
−
]
1
−
]
iqd 0 iqd 0
vds ids ) + 2v0i0
)
→
(1)
•
Thus, Pi
33 •
•
•
���
������������� ������� ���� ��� ����� ��� � �������� ����������� �������. =
3
v ( 2
i
qs qs +
vds ids )
��� ����� ����������� ��� �� ��� ���� ��� �� ��� ������ ���������� ���� ������� �� ��� ������. ����� ���� �� ������ ��� ����� �� ��������� ������. ��� ����� �� ��� ��������� ������ �� ��������� �� �� ��������� ��������� �����. ��� ����� ����� ����� �� �������� (1) ������� ����� ��� ��� ���������.