Sensorless Control of Induction Motor Using MRAS Observer and Five-Level NPC Inverter

• Autores: Oumaymah ELAMRI, Alla Eddine TOUBAL MAAMAR, Mourad NAIDJI
• Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 58, Nº. 1, 2026 (Ejemplar dedicado a: Revista Politécnica), págs. 29-42
• Idioma: inglés
• DOI: 10.33333/rp.vol58n1.03
• Títulos paralelos:
  • Control sin Sensores de un Motor de Inducción utilizando un Observador MRAS y un Inversor NPC de Cinco Niveles
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• Resumen
  • español

    Este artículo evalúa el control activo de rechazo de perturbaciones (ADRC) aplicado al accionamiento sin sensores de motores de inducción (IM), empleando un inversor de cinco niveles con punto neutro fijo (NPC). La metodología integra una técnica de control híbrido que combina el control vectorial (VC) y el control directo del par (DTC) con un observador adaptativo basado en el modelo de referencia (MRAS) para estimar la velocidad de manera precisa. El objetivo central del diseño es mitigar perturbaciones comunes y reducir problemas críticos en sistemas dinámicos, tales como la distorsión armónica en la corriente del estator y las ondulaciones del par. En este sentido, el inversor NPC de cinco niveles proporciona una tensión casi sinusoidal, optimizando la calidad de la energía entregada al motor. Mediante simulaciones en MATLAB, se analizó el rendimiento del sistema ante diversas condiciones de operación: variaciones de velocidad, inversión del sentido de giro y procesos de frenado. Los resultados demuestran la eficacia de la combinación ADRC-MRAS junto con el enfoque híbrido VC-DTC al compararse con señales de referencia y valores medidos. Finalmente, el estudio valida esta arquitectura como una alternativa sólida para implementaciones experimentales de alto rendimiento, garantizando un seguimiento robusto de referencias y un manejo eficiente de perturbaciones.

  • English

    This paper evaluates the use of active disturbance rejection control (ADRC) and a five-level neutral-point-clamped (NPC) inverter for a sensorless induction motor (IM) drive. The approach is based on a model reference adaptive system (MRAS) observer and a hybrid control technique, combining the advantages of vector control (VC) and direct torque control (DTC). ADRC is specifically engineered to handle disturbances common in system control and lessen their effects, while the MRAS observer provides precise speed estimation for sensorless operation. The system capitalizes on their collective advantages, tackling issues like stator current harmonic distortion and torque ripples, critical in dynamic systems. Also, the five-level NPC inverter helps reduce these problems, allowing the system to run with a nearly sinusoidal voltage, a plus for the electrical motors. The simulation results using MATLAB assess the effectiveness of the ADRC and MRAS observer for the sensorless speed control of the IM system through a hybrid VC-DTC technique and five-level NPC inverter. The results of the approach are compared with the obtained values and reference signals. Different operation modes of the induction motor have been discussed, such as speed variations, speed reversal, and brake application. This study suggests the experimental implementation and use of multilevel NPC inverters for high power quality, and ADRC control associated with MRAS and a hybrid VC-DTC approach for reference tracking and disturbance handling.