Development of variable voltage variable frequency drive system for induction motor speed control

2.3 
Induction motor 
Induction motors work on the principle of rotating magnetic fields [1] where the 
sinusoidal input in the stator produces a rotating magnetic flux. The air gap flux can 
then be expressed as the following, where 
𝑁
𝑒
is the rotation speed for the flux in 
revolutions per minute, 
𝑓
𝑒
is the frequency of the electrical source, and 
𝑝 is the number 
of magnetic poles. 
𝑁
𝑒
=
60𝑓
𝑒
𝑝
(2.1) 
The rotation of the flux relates to the mechanical rotation through slip, s as 
shown below, where 
𝑁
𝑟
is the rotation of the rotor. From the expression we can see 
that if the slip is zero if the rotor rotates at the same speed as the flux, and that the slip 
is unity if the rotor is stationary as given,
𝑠𝑙𝑖𝑝, 𝑠 =
𝑁
𝑒
− 𝑁
𝑟
𝑁
𝑒
(2.2) 
𝑠𝑙𝑖𝑝, 𝑠 = 1 −
𝑁
𝑟
𝑁
𝑒
(2.3) 
𝑁
𝑟
(𝑠) = (1 − 𝑠)𝑁
𝑒
(2.4) 
where Nr(s) is a mechanical rotation. In terms of frequency, hertz the formula use was 

---

67 
REFERENCES 
[1] 
R. Crowder, Electric Drives and Electromechanical Systems, First Edit., vol. 
53, no. 9. London: Elsevier, 2008. 
[2] 
S. Peshne, S. Patil, and P. Debre, “Speed Control of Single Phase Induction 
Motor Using Single MOSFET,” Proc. - 2018 Int. Conf. Smart Electr. Drives 
Power 
Syst. 
ICSEDPS 
2018, 
pp. 
340–344, 
2018, 
doi: 
10.1109/ICSEDPS.2018.8536082. 
[3] 
J. Myjak and J. G. Delgado-frias, “a T Wo -L Evel R Econfigurable a 
Rchitecture for Digital Signal Processing,” Memory, no. February, pp. 64–73, 
2007. 
[4] 
U. K. Khalla, “V/F CONTROL OF INDUCTION MOTOR USING 
dsPIC30F6010 MICROCONTROLLER OBJECTIVE :,” vol. 769008, pp. 1–
18, 2013.
[5]
A. Saghafinia, H. W. Ping, and M. A. Rahman, "High Performance Induction 
Motor Drive Using Hybrid Fuzzy-PI and PI Controllers: a Review," 
International Review of Electrical Engineering-Iree, vol. 5, pp. 2000-2012, 
Sep-Oct 2010.
[6]
Z. H. Salih, K. S. Gaeid, and A. Saghafinia, “Sliding Mode Control of 
Induction Motor with Vector Control in Field Weakening," Modern Applied 
Science, vol. 9, p. p276, 2015.
[7]
A. Saghafinia and H. W. Ping, "High performance induction motor drive using 
fuzzy self-tuning hybrid fuzzy controller,” in Power and Energy (PECon), 
2010 IEEE International Conference on, 2010, pp. 468-473.
[8]
L. Qaseer, S. Purushothaman, and F. de Leon, “Closed-Form Analysis of 
Squirrel-Cage Induction Motors With Anisotropic Modeling of Stator and
Rotor," Energy Conversion, IEEE Transactions on, vol. PP, pp. 1-8, 2012.

---

68 
[9] 
Electrical 4 U, “Speed Control of Three Phase Induction Motor,” 2020. 
https://www.electrical4u.com/speed-control-of-three-phase-induction-motor/ 
(accessed Oct. 26, 2020). 
[10] D. Y. Advantage and B. Motors, “Everything You Need to Know About Motor 
Speed Control Everything You Need to Know.” 
[11] 
S. R. Prakash Reddy and U. Loganathan, “Improving the dynamic response of 
scalar control of induction machine drive using phase angle control,” Proc. 
IECON 2018 - 44th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc., pp. 541–546, 2018, 
doi: 10.1109/IECON.2018.8591818. 
[12] 
H. Mikhael, H. Jalil, and I. Ibrahim, “Speed Control of Induction Motor using 
PI and V/F Scalar Vector Controllers,” Int. J. Comput. Appl., vol. 151, no. 7, 
pp. 36–43, 2016, doi: 10.5120/ijca2016911831 
[13] A. Saghafinia, H. W. Ping, and M. N. Uddin, "Fuzzy sliding mode control 
based on boundary layer theory for chattering-free and robust induction motor
drive," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 
vol. 71, pp. 57-68, 2014. 
[14] 
J. S. Park, B. J. Hyon, J. H. Kim, and J. H. Choi, “Implementation of VVVF 
drive for a three phase induction machine,” 2016 Int. Symp. Power Electron. 
Electr. Drives, Autom. Motion, SPEEDAM 2016, pp. 535–540, 2016, doi: 
10.1109/SPEEDAM.2016.7525822
[15] 
O. Rabiaa, B. H. Mouna, D. Mehdi, and S. Lassaad, “Scalar speed control of 
dual three phase induction motor using PI and IP controllers,” Int. Conf. Green 
Energy 
Convers. 
Syst. 
GECS 
2017, 
pp. 
4–9, 
2017, 
doi: 
10.1109/GECS.2017.8066225. 
[16] 
R. Prakash, P. Rishi, K. Singh, and R. R. Kumar, “Variable Voltage Variable 
Frequency Speed Control of Induction Motor Using FPGA-Xilinx,” pp. 1268–
1273, 2015. 
[17] 
S. R. Prakash Reddy and U. Loganathan, “Improving the dynamic response of 
scalar control of induction machine drive using phase angle control,” Proc. 
IECON 2018 - 44th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc., pp. 541–546, 2018, 
doi: 10.1109/IECON.2018.8591818. 
[18] 
P. S. B. Sakti and S. Riyadi, “Hardware Implementation of Simplified VVVF 
Inverter for Induction Motor Based on SVM,” Proc. - 2019 Int. Semin. Appl. 

---

69 
Technol. Inf. Commun. Ind. 4.0 Retrosp. Prospect. Challenges, iSemantic 
2019, pp. 487–491, 2019, doi: 10.1109/ISEMANTIC.2019.8884271 
[19] 
U. K. Khalla, “V / F CONTROL OF INDUCTION MOTOR USING 
dsPIC30F6010 MICROCONTROLLER OBJECTIVE,” vol. 769008, pp. 1–
18, 2013.E. D. Systems, Chaos in Electric. 
[20] 
S. Peterson, “How to Choose the Right Control Method for VFDs,” Machine 
Design, 2014. 
https://www.machinedesign.com/motors-drives/article/21833844/how-to-
choose-the-right-control-method-for-vfds (accessed Oct. 17, 2020). 
[21] 
Jim Doucet, " DC/AC Pure Sine Wave Inverter", Worchester Polytechnic 
Institute, pp. 12-13, 2006 
[22] 
“Northern Arizona Wind & Sun website” [online], http://www.solar 
electric.com/inverter-basics-selection.html, accessed on 5th May 2016)
[23] A. Bhandari, S. Gautam, T. K. Koirala, and M. Ruhul Islam, Packet sniffing and