<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Energy Res.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Energy Research</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Energy Res.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-598X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1642687</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fenrg.2025.1642687</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Energy Research</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Research on improved cable-length-adaptive sensorless vector control for drives of induction motors in deep-sea oilfields</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Jin and Deng</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fenrg.2025.1642687">10.3389/fenrg.2025.1642687</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>Zitao</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/3080705/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>Yonghong</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>Institute of Information Control, North China Institute of Science and Technology</institution>, <addr-line>Langfang</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1147860/overview">Libor Peka&#x159;</ext-link>, Tomas Bata University in Zl&#xed;n, Czechia</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/3153552/overview">Martin Posp&#xed;&#x161;il&#xed;k</ext-link>, Tomas Bata University in Zl&#xed;n, Czechia</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/3177228/overview">Tom&#xe1;&#x161; Mart&#xed;nek</ext-link>, Tomas Bata University in Zl&#xed;n, Czechia</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/3200052/overview">Kathleen Padrigalan</ext-link>, Southern Taiwan University of Science and Technology, Taiwan</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Zitao Jin, <email>18875659187@163.com</email>; Yonghong Deng, <email>18635015888@163.com</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>04</day>
<month>11</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2025</year>
</pub-date>
<volume>13</volume>
<elocation-id>1642687</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>07</day>
<month>06</month>
<year>2025</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>30</day>
<month>09</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2025 Jin and Deng.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Jin and Deng</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<sec>
<title>Introduction</title>
<p>This paper addresses the issue of the insufficient adaptability of existing vector control algorithms to filter and compensate for long cable parameters (under the influence of parasitic impedance, parasitic capacitive reactance, and parasitic inductive reactance), which leads to unresolved stability and harmonic issues in long-cable drives for deep-sea oil fields.</p>
</sec>
<sec>
<title>Methods</title>
<p>By establishing the complete system transfer function of filter-cable-motor, providing the Lyapunov proof of asymptotic stability, a sensorless vector control algorithm based on Lyapunov theory was proposed. This paper also quantified the analysis of variations in long cable parameters over time in the deep-sea environment and incorporated it into the proposed long cable model. A Lyapunov function was constructed. For further analysis of the stability of the proposed function, the long cable health model was introduced and verified. Simulations were conducted under various frequencies, work situations, and with the introduction of time-sensitivity parameters for long cables. The improved algorithm demonstrates certain adaptability to time-sensitivity parameters and improves the torque and current response of the induction motor.</p>
</sec>
<sec>
<title>Results</title>
<p>Experimental verifications on no-load startup, sudden load, and sudden unload were carried out. The Fast Fourier Transform (FFT) simulation results demonstrate that during 10 Hz no-load operation, the Total Harmonic Distortion (THD) decreases from 8.28% to 5.41%; during 30 Hz no-load operation, it decreases from 7.70% to 4.45%; while during 50 Hz no-load operation, it drops from 4.41% to 4.37%. The THD at 10 Hz, 30 Hz, and 50 Hz frequencies drops by 2.87%, 3.35%, and 0.04% respectively.</p>
</sec>
<sec>
<title>Discussion</title>
<p>Future work will focus on applications in deep-sea oil extraction and on further improving the simulations and experiments.</p>
</sec>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>induction motor</kwd>
<kwd>vector control algorithm</kwd>
<kwd>long cable</kwd>
<kwd>filter</kwd>
<kwd>deep-sea oil extraction</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Process and Energy Systems Engineering</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<sec id="s1-1">
<title>1.1 Background of the deep-sea oilfield extraction</title>
<p>Induction motors are widely used in various industrial scenarios, which are crucial equipment for deep-sea oil extraction (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Xia et al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B6">Chien and Bucknall, 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B14">Liang et al., 2015</xref>), as they enhance the efficiency and output of oil production. A majority of extracted oil is obtained through induction motors (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Yao, 2002</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B3">Bonczar, 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Avery, 2023</xref>), which are cost-effective, stable, and reliable. These devices typically require variable frequency drives (VFDs) for operation (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Rahman and Salim, 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Singh and Naikan, 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">Sprovieri, 2014</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Callegari et al., 2023</xref>). During extraction, induction motors are usually installed at the base of deep-sea oil platforms.</p>
<p>VFDs, commonly composed of IGBTs (three-phase or two-phase), are controllable devices that offer stability, closed-loop operation, and adaptability to various control algorithms based on operational requirements. Consequently, VFDs are widely utilized in induction motor control.</p>
<p>To control VFDs, achieve inversion to supply power to an induction motor, vector control algorithms, direct torque control algorithms, and control algorithms that use the sliding mode observer can be employed. The vector control algorithm, as a widely used control method, exhibits excellent characteristics for controlling induction motor (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Yaseen and Al-Khazraji, 2025</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B11">Hasan, 2025</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B7">Das and Chatterjee, 2025</xref>). Its features are effective, direct control, and stable performance. Due to the traditional vector control algorithm not being able to directly measure the three-phase voltage and three-phase current of the induction motor when long cables are added (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Smochek et al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B13">Liang et al., 2014</xref>), the stability decreases. Traditional vector control may have the problem of inaccurate estimation of rotor flux linkage (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Lekhchine et al., 2014</xref>), and may exhibit higher harmonic distortion and poor motor starting performance under conditions of a long cable.</p>
</sec>
<sec id="s1-2">
<title>1.2 Previous studies and the research content of this paper</title>
<sec id="s1-2-1">
<title>1.2.1 Previous research and comparison with this paper</title>
<p>The previous research (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Deng. et al., 2019</xref>), as shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, a &#x3c0; model for long cables was established for the first time, which compensates for voltage and current deviations through coordinate transformation, thereby improving the starting torque. The simulation and experiment of 50 Hz no-load and sudden load start-up are carried out. There is no quantitative analysis of the THD metric and no stability proof. Specifically, it didn&#x2019;t add the function to the system&#x2019;s transfer function, didn&#x2019;t prove its stability, didn&#x2019;t analyze the parameters of the long cable that introduces time sensitivity, and didn&#x27;t perform any field test and verification under actual deep-sea conditions.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Comparison with previous studies.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Dimension</th>
<th align="center">
<xref ref-type="bibr" rid="B8">Deng et al. (2019)</xref>
</th>
<th align="center">
<xref ref-type="bibr" rid="B22">Tao et al. (2024)</xref>
</th>
<th align="center">
<xref ref-type="bibr" rid="B9">Dursun (2023)</xref>
</th>
<th align="center">This paper improves</th>
<th align="center">Innovation value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Theoretical principle</td>
<td align="center">Cable &#x3c0; model and coordinate transformation</td>
<td align="center">Improved the dynamic response of multi-vector control</td>
<td align="left">Proposed a Runge-Kutta (RK) algorithm with a robust mathematical framework, which tackles high-dimensional problems of asynchronous motors via control algorithms</td>
<td align="left">System transfer function and Lyapunov proof, and the analysis of the changes in long cable parameters over time, and the influence of the deep-sea environment on the comprehensive indicators of long cables</td>
<td align="center">From &#x201c;Experience Optimization&#x201d; to &#x201c;Strict Stability&#x201d;</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Experiments or simulations</td>
<td align="center">50 Hz no-load and sudden-load startup simulations and experiments</td>
<td align="left">Simulations were carried out, and the simulation results show that the proposed method outperforms the conventional methods in terms of dynamic convergence speed, THD, and torque ripple</td>
<td align="left">The developed RK algorithm based on FDB was tested and verified on the CEC17 benchmark problems in a 30-dimensional search space</td>
<td align="left">Simulations were conducted under different operating conditions at frequencies of 10 Hz, 30 Hz, and 50 Hz. Moreover, experiments were carried out on induction motors under different operating conditions</td>
<td align="center">The dynamic performance and stability are improved</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">THD metric</td>
<td align="center">Not quantified</td>
<td align="center">Quantified</td>
<td align="center">Statistical analysis was conducted</td>
<td align="center">10 Hz, 30 Hz, 50 Hz dropped by 2.87%, 3.35%, 0.04%</td>
<td align="center">Reduce harmonic distortion and improve dynamic response performance</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Proof of stability</td>
<td align="center">None</td>
<td align="center">Open-loop stability assumption</td>
<td align="left">This reference puts forward the problem of the unquantified &#x201c;robustness under parameter perturbation&#x201d;</td>
<td align="center">Asymptotically stable, analyzed, and proposed the Lyapunov stability of the model and the long cable model that considers the time-sensitivity</td>
<td align="center">A new solution is provided</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Tao et al., 2024</xref>) proposed a novel super-twisting algorithm-based sliding mode observer for the multi-vector model-free predictive control (STASMO-MVMPC) method, applied to permanent magnet synchronous motors, which improved control performance. Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Liu et al., 2025</xref>) by reducing the number of voltage vectors and calculating the operating time of each level based on volt-second balance, the voltage balance issue of the inverter is resolved, offering the advantages of simplicity and low loss. Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Zhu et al., 2024</xref>) proposes an improved decoupling control method combining the grey wolf optimization algorithm and LSSVM, with mathematical model derivation conducted. The proposed algorithm demonstrates superior performance. Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Qiao et al., 2025</xref>) proposes a multi-vector direct model predictive torque control algorithm, which optimizes the issue of difficulty in guaranteeing the optimal characteristics of voltage vectors. Comparisons with recent control strategies demonstrate its excellent stability and dynamic response. Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Dursun, 2023</xref>) proposed a Runge-Kutta (RK) algorithm, featuring a robust mathematical structure, that addresses the high-dimensional issues of asynchronous motors by employing control algorithms such as FDB-RK, RK, etc. Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Adamczyk and Orlowska-Kowalska, 2024</xref>) established an observer-based vector control algorithm for induction motor control. Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Boukhili et al., 2022</xref>) proposes a current sensing disturbance control algorithm to address the critical importance of current in vector control, requiring a method to detect current loss. The proposed control algorithm demonstrates effective detection performance and improves motor and generator performance. Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Feng et al., 2024</xref>) to address the issue of reduced accuracy in LIM speed identification caused by system disturbances, a speed observation method based on the Coleman filter is proposed, which enhances the effectiveness of the LIM algorithm. Reference (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Qin et al., 2015</xref>) introduced an improved PID controller aimed at enhancing acceleration performance, and its effectiveness was verified through comparisons with other controllers. As shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, recent studies (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Tao et al., 2024</xref>) have improved the dynamic response of multi-vector control. The simulation results show that the proposed method has better performance than the general algorithm in dynamic speed, THD, and torque fluctuation. The THD metric is analyzed quantitatively, but it is an open-loop stability hypothesis (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Dursun 2023</xref>). proposed a Runge-Kutta (RK) control algorithm, which can induce the high-dimensional problem of motor tracking through mathematical methods. The developed RK algorithm was tested and verified on the CEC17 benchmark problems in a 30-dimensional search space. The reference was statistically analyzed, and it puts forward the problem of the unquantified &#x201c;robustness under parameter perturbation&#x201d;.</p>
</sec>
<sec id="s1-2-2">
<title>1.2.2 The content studied in this paper</title>
<p>The principle of the routine vector control algorithm involves detecting the three-phase output voltage and current of the VFD, which are then transformed into two-phase voltage and current in the d-q coordinate system via a Park transformation. The speed and flux estimation unit estimates the speed and flux of the induction motor. The two-phase current is fed back through the rotating park transformation to the stator voltage generation unit. Finally, these signals generate PWM waves to control the VFD, achieving closed-loop control of the induction motor.</p>
<p>As shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, this paper constructed a mathematical model of the entire system by developing models for long cables and filters, by calculating the voltage and current on the induction motor side from the voltage and current on the VFD&#x2019;s side, to achieve its adaptability. Specifically, the transfer function of the entire system under the long-cable vector control algorithm is derived, proposing a stability proof based on Lyapunov functions, and the error transfer function is formulated and subjected to stability verification. The results demonstrate that the stability constant is greater than 0, indicating the system is asymptotically stable. Then, the Lyapunov functions and functions of the long-cable model with time-sensitivity introduced are proposed and analyzed. To further validate the correctness of algorithmic stability and quantify performance improvement percentages, simulations were conducted on rotor current, torque, and rotor speed under various starting conditions: no-load startup, loaded startup, and instantaneous loading at different frequencies, no-load startup with the introduction of time-sensitivity parameters for long cable, and then, experimental verifications on no-load startup, sudden load, and sudden unload were carried out. By comparing the original algorithm with the improved version, it is demonstrated that the improved vector control algorithm, under long cable conditions, simulating parasitic inductance, parasitic capacitance, parasitic resistance, improved torque, speed, and current waveforms, enabling smoother operation, and has certain adaptability to time-sensitivity parameters. The theoretical value of the method proposed in this paper is that it goes from &#x201c;Experience Optimization&#x201d; to &#x201c;Strict Stability.&#x201d; The value of experiment and simulation is that the dynamic performance is improved and the stability is increased. The value of the THD metric is to reduce harmonic distortion and improve dynamic response performance. On the proof of stability, a new solution is provided.</p>
<p>Additional FFT simulations were performed for 10 Hz, 30 Hz, and 50 Hz no-load operating. The THD measurements reveal:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1. For 10 Hz: Pre-improvement THD was 8.28%, post-improvement 5.41%.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>2. For 30 Hz: Pre-improvement THD was 7.70%, post-improvement 4.45%.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>3. For 50 Hz: Pre-improvement THD was 4.41%, post-improvement 4.37%.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>THD frequencies 10 Hz, 30 Hz, and 50 Hz dropped by 2.87%, 3.35%, and 0.04%, which are crucial for induction motors. Cable capacitive reactance increases at low frequencies (The capacitance value is C &#x3d; 0.29 &#x3bc;F/km), easily triggering harmonic oscillations. However, the improved algorithm prevents shutdowns caused by inadequate heat dissipation; if not resolved, induction motor repairs require production stoppages exceeding 30 days.</p>
<p>The improved control algorithm significantly reduces THD in operating current.</p>
<p>Chapter 2 of this paper presents the models of long cables and filters, Chapter 3 details the improved vector control algorithm, Chapter 4 covers simulations and experiments, and Chapter 5 provides the conclusions.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Model of long cables and filters</title>
<p>The long cables and filters are treated as a mathematical model to filter the adjustable PWM wave output from the VFD. This model is implemented using an R, L, and C &#x3c0;-network. As shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, this is the circuit structure of the cable and filter.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Circuit model of long cables and filters.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g001.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Diagram illustrating a system model with variable frequency drives (VFDs) connected to a filter model, followed by a one-kilometer-long cable model, and ending with an induction motor (IM). The schematic includes labeled components such as inductors, capacitors, and resistors with designations for input and output voltages and currents.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>VFD_u</italic>
</sub>, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>VFD_v</italic>
</sub> and <italic>u</italic>
<sub>
<italic>VFD_w</italic>
</sub> are the inverter output voltages (V); <italic>i</italic>
<sub>
<italic>VFD_u</italic>
</sub>, <italic>i</italic>
<sub>
<italic>VFD_v</italic>
</sub>, <italic>i</italic>
<sub>
<italic>VFD_w</italic>
</sub> are the inverter output currents (A); <italic>L</italic>
<sub>
<italic>f_u</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>f_v</italic>
</sub> and <italic>L</italic>
<sub>
<italic>f_w</italic>
</sub> are the inductance values (H) in the filter; <italic>C</italic>
<sub>
<italic>f_u</italic>
</sub>, <italic>C</italic>
<sub>
<italic>f_v</italic>
</sub> and <italic>C</italic>
<sub>
<italic>f_w</italic>
</sub> represent the capacitance values (F) in the filter; In the long cable model, <italic>R</italic>
<sub>
<italic>c_u</italic>
</sub>, <italic>R</italic>
<sub>
<italic>c_v</italic>
</sub>, <italic>R</italic>
<sub>
<italic>C_w</italic>
</sub> are the resistance values (&#x3a9;); <italic>C</italic>
<sub>
<italic>c_u</italic>
</sub>, <italic>C</italic>
<sub>
<italic>c_v</italic>
</sub>, <italic>C</italic>
<sub>
<italic>C_w</italic>
</sub> the capacitance values (F); <italic>L</italic>
<sub>
<italic>c_u</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>c_v</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>C_w</italic>
</sub> are the inductance values (H). In the induction motor, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>m_u</italic>,</sub> <italic>u</italic>
<sub>
<italic>m_v</italic>,</sub> <italic>u</italic>
<sub>
<italic>m_w</italic>
</sub> are the input voltages (V); <italic>i</italic>
<sub>
<italic>m_u</italic>,</sub> <italic>i</italic>
<sub>
<italic>m_v</italic>,</sub> <italic>i</italic>
<sub>
<italic>m_w</italic>
</sub> are the input currents (A). In <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref>, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>f_u</italic>
</sub>
<italic>, u</italic>
<sub>
<italic>f_v,</italic>
</sub> and <italic>u</italic>
<sub>
<italic>f_w</italic>
</sub> are the output voltages (V) of the filter, <italic>i</italic>
<sub>
<italic>f_u</italic>
</sub>, <italic>i</italic>
<sub>
<italic>f_v</italic>
</sub>, and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>f_w</italic>
</sub> are the output currents (A) of the filter.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Filter u-phase model.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g002.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">A schematic diagram of an electrical circuit showing an inductor labeled \( j\omega L_{f\_u} \) in series with a capacitor labeled \( 1/j\omega C_{f\_u} \). Arrows and labels indicate voltages and currents: \( u_{VFD\_u} \), \( i_{VFD\_u} \) on the left side and \( u_{f\_u} \), \( i_{f\_u} \) on the right side.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Filter v-phase model.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g003.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Schematic diagram of an electrical filter circuit showing an inductor labeled \( j\omega L_{f-v} \) and a capacitor labeled \( 1/j\omega C_{f-v} \). Arrows indicate currents \( i_{VFD-v} \) and \( i_{f-v} \), and voltages \( u_{VFD-v} \) and \( u_{f-v} \).</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>w-Phase model of filter.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g004.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Schematic of an electrical circuit with an inductor labeled \(j\omega L_{f\_w}\), a capacitor labeled \(1/j\omega C_{f\_w}\), and arrows indicating current \(i_{FD\_w}\) and \(i_{f\_w}\), and voltage \(u_{FD\_w}\) and \(u_{f\_w}\).</alt-text>
</graphic>
</fig>
<p>For the long cable and the sinusoidal wave filter &#x3c0;-network model shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, since the power supply system is a balanced three-phase network system, it can be represented by a two-port &#x3c0;-network model. As shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F7">7</xref>, they respectively represent the two-port impedance &#x3c0;-network model of the sinusoidal wave filter in the power supply system and the two-port impedance &#x3c0;-network model of the long cable. The sinusoidal wave filter model and the long cable model shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F7">7</xref> are balanced three-phase network systems, so the parameters of each phase are equal, and we have:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Long cable u-phase two-port network.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g005.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Electrical circuit diagram featuring a series of components: capacitors labeled \(1/j\omega C_{c_u}\), resistor \(R_{c_u}\), inductor \(j\omega L_{c_u}\), and another capacitor \(1/j\omega C_{c_u}\). Arrows indicate input and output currents \(i_{f_u}\), \(i_{m_u}\), and voltages \(u_{f_u}\), \(u_{m_u}\).</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Long cable v-phase two-port network.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g006.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Electrical circuit diagram showing a series connection of resistor, inductor, and capacitor. The circuit includes labeled components: \( R_{c\_v} &#x2b; j \omega L_{c\_v} \), \(\frac{1}{j \omega C_{c\_v}}\). Arrows indicate voltage (\(u_{f\_v}\), \(u_{m\_v}\)) and current (\(i_{f\_v}\), \(i_{m\_v}\)) directions.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Long cable w-phase two-port network.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g007.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Electrical circuit diagram showing a series of components including capacitors, a resistor labeled \(R_{c\_w}\), and an inductor labeled \(j\omega L_{c\_w}\). Currents \(i_{f\_w}\) and \(i_{m\_w}\), and voltages \(u_{f\_w}\) and \(u_{m\_w}\) are indicated, along with capacitive reactance terms \(1/j\omega C_{e\_w}\).</alt-text>
</graphic>
</fig>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Model of filters</title>
<p>The circuit diagram of the filter is shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> shows the structural diagram of the filter&#x2019;s u-port, which can be derived based on Kirchhoff&#x2019;s voltage and current laws.<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The inductive reactance and capacitive reactance in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> are:<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Equation 7</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Equation 6</xref> yields:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Calculation shows:<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Equation 10</xref>, the function of the filter can be calculated as follows:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, the functional relationships of the other two phases can be obtained:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equation 11</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Equation 12</xref>, and <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 13</xref> represent the transfer function of the filter. Calculate the output voltage and current through the input voltage and current of the filter.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Model of long cables</title>
<p>The network model of each phase at the two ports of the long cable shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> can also be converted into a circuit schematic diagram in the time domain, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F7">7</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> shows the circuit structure diagram of the two ports of the u-phase of the long cable. According to Kirchhoff&#x2019;s voltage and current laws, we can obtain<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Let the inductive reactance and capacitive reactance in the circuit structure diagram of the two ports of the u-phase of the long cable be:<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substitute <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equations 15</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">16</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref> to obtain<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>After arrangement,<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Equation 18</xref>, the functional relationship between the two-port parameters of the u-phase of the long cable can be deduced.<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, the functional relationships of the two-port parameters of the v-phase and w-phase of the long cable can be obtained.<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since the long cable in the power supply system is a three-phase balanced system, substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equation 3</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Equation 7</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref>, the inductive reactance and capacitive reactance in the three-phase two-port network model of the long cable shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F7">7</xref> are obtained as follows:<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equations 22</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">23</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equations 19</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e21">21</xref>, we can obtain the functional relationship between the input and output parameters of the two ports of the long cable:<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If the length of the cable in the power supply system is <italic>l</italic>
<sub>
<italic>c</italic>
</sub> (<italic>km</italic>), then the functional relationship between the input and output parameters of the two ports of a long cable of any length can be obtained as follows:<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Equations 27</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e29">29</xref> are the functional relationships between the input and output voltage and current signals at the two ports of the long cable in the power supply system shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> and the distributed parameters of the long cable. The three-phase voltage and three-phase current signals input to the submersible electric pump can be calculated from the voltage and current signals output from the sinusoidal wave filter side.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Comprehensive mathematical model of sinusoidal wave filter and long cable</title>
<p>Due to the existence of the long cable, various control strategies in the power supply system often cannot achieve satisfactory control effects. Especially for the vector control algorithm, accurate three-phase current signals and three-phase voltage signals of the stator of the induction motor are required. Therefore, it is necessary to calculate the three-phase voltage and current signals at the submersible electric pump end from the three-phase voltage and three-phase current signals output measured at the VFD&#x2019;s side.</p>
<p>Therefore, substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equations 11</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e13">13</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Equations 27</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e29">29</xref> respectively, we get<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Through <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equations 30</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e32">32</xref>, the actual input three-phase voltage and three-phase current signal values at the electric submersible pump end can be calculated from the three-phase voltage and three-phase current signals measured on the VFD&#x2019;s side.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Improved vector control algorithm</title>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Mathematical model of induction motor</title>
<sec id="s3-1-1">
<title>3.1.1 Induction motor model based on rotor flux orientation</title>
<p>The basic idea of the vector control algorithm oriented by the rotor flux is to obtain an equivalent DC motor model in the synchronous rotating orthogonal reference coordinate system through an appropriate coordinate transformation. By analogy with DC motor control methods, the electromagnetic torque <italic>T</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> and the magnitude of the rotor flux <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub> are controlled independently. Then, the control quantities in the rotating orthogonal coordinate system are inverse-transformed to obtain the corresponding control quantities in the three-phase coordinate system for implementation of control. The motor model after rotor flux orientation is as follows:</p>
<sec id="s3-1-1-1">
<title>3.1.1.1 Stator Voltage Equation</title>
<p>
<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s</italic>d</sub> and <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s</italic>q</sub> are the stator voltage components of the motor in the d-q rotating reference frame (V); <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s</italic>d</sub> and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s</italic>q</sub> are the stator current components of the motor in the d-q rotating reference frame (A); <italic>&#x3c9;</italic>
<sub>
<italic>1</italic>
</sub> is the synchronous rotation angular velocity (r/min); <italic>p</italic> is the differential operator; <italic>L</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>, <italic>L</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub> are the equivalent mutual inductance between the stator and the rotor (H), the equivalent self-inductance of the stator (H) and the equivalent self-inductance of the rotor (H) respectively; &#x3c3; is the leakage coefficient; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>S</italic>
</sub> is the stator resistance of the motor (&#x3a9;); <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub> is the magnitude of the rotor flux linkage.</p>
</sec>
<sec id="s3-1-1-2">
<title>3.1.1.2 Torque Equation</title>
<p>
<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where: <italic>Te</italic> is the electromagnetic torque of the motor (N&#xb7;m); <italic>n</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub> is the number of pole pairs of the motor.</p>
</sec>
<sec id="s3-1-1-3">
<title>3.1.1.3 Feedforward Decoupling Voltage Equation</title>
<p>
<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation: <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the reference magnetic flux amplitude of the motor rotor; <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the reference stator current components (A) in the d-q rotating reference coordinate system, respectively; <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the coupling term voltages, respectively; <italic>&#x3b8;</italic> is the rotor flux phase angle.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-1-2">
<title>3.1.2 Model Reference Adaptive System</title>
<p>The speed sensorless control technology adopted in this paper is based on the Model Reference Adaptive System (MRAS) of rotor flux linkage. This method uses the current model as the adjustable model and the voltage model as the reference model. The deviation between the outputs of the two models forms an adaptive system to correct the speed in the adjustable model, where the output value of the adaptive regulator becomes the observed speed value. The system equations are as follows:</p>
<sec id="s3-1-2-1">
<title>3.1.2.1 Voltage model (reference model)</title>
<p>
<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation: <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>&#x3b1;</sub> and <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>&#x3b2;</sub> represent the motor rotor flux linkage components (voltage model) (Wb) in the &#x3b1;-&#x3b2; stationary reference coordinate system; <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s</italic>&#x3b1;</sub> and <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s</italic>&#x3b2;</sub> represent the motor stator voltage components (V) in the &#x3b1;-&#x3b2; stationary reference coordinate system; <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s</italic>&#x3b1;</sub> and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s</italic>&#x3b2;</sub> represent the motor stator current components (A) in the &#x3b1;-&#x3b2; stationary coordinate system.</p>
</sec>
<sec id="s3-1-2-2">
<title>3.1.2.2 Current model (adjustment model)</title>
<p>
<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation: <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the motor rotor flux components (current model) (Wb) in the &#x3b1;-&#x3b2; coordinate system; <italic>R</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub> denotes the motor rotor resistance (&#x3a9;); &#x3c9; indicates the estimated motor angular velocity (r/min).</p>
</sec>
<sec id="s3-1-2-3">
<title>3.1.2.3 Error equation</title>
<p>
<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-1-2-4">
<title>3.1.2.4 Estimated speed calculation</title>
<p>
<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation: <italic>k</italic>
<sub>
<italic>p_est</italic>
</sub> and <italic>k</italic>
<sub>
<italic>i_est</italic>
</sub> are the motor speed PI controller constants respectively.</p>
</sec>
<sec id="s3-1-2-5">
<title>3.1.2.5 Rotor flux linkage amplitude and rotor flux phase angle</title>
<p>
<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(42)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-1-3">
<title>3.1.3 Conventional speed sensorless vector control algorithm for power supply systems</title>
<p>The conventional speed sensorless vector control algorithm for power supply systems is a speed closed-loop control system. Through coordinate transformation, speed and flux observers, it achieves speed estimation, decoupling of electromagnetic torque and rotor flux, as well as closed-loop control of electromagnetic torque, rotor flux, speed, and current.</p>
<p>However, in this control algorithm, the estimation of speed &#x3c9;, the magnitude of rotor flux <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub>, rotor phase angle <italic>&#x3b8;</italic>, and the calculation of electromagnetic torque <italic>T</italic>
<sub>
<italic>e</italic>
</sub> are all based on the measured three-phase voltage and current signals output by the inverter. The measured three-phase voltage and current signals from the inverter side are directly treated as the motor&#x2019;s input three-phase voltage and current signals and applied to the feedforward decoupling and motor stator voltage generation unit shown in <xref ref-type="sec" rid="s3-1-1">Section 3.1.1</xref>, as well as the MRAS-based speed estimation and flux calculation unit shown in <xref ref-type="sec" rid="s3-1-2">Section 3.1.2</xref>. The influence of long cable distributed parameters on the motor-side three-phase voltage and current signals is completely disregarded.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Design of speed sensorless vector control algorithm for power supply system based on lyapunov stability theory</title>
<sec id="s3-2-1">
<title>3.2.1 Improved speed sensorless vector control algorithm</title>
<p>To address the influence of sinusoidal wave filters and distributed parameters of long cables, this paper proposes a speed sensorless vector control algorithm for the power supply system based on Lyapunov stability theory, utilizing a comprehensive mathematical model of sinusoidal wave filters and the two-port characteristics of long cables. This algorithm is primarily designed for motor loads connected via long cables, and its control system block diagram is shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>. The proposed control algorithm employs the three-phase voltage and current signals output by the inverter to calculate the precise motor terminal voltage and current signals using the comprehensive mathematical model of sinusoidal wave filters and long cables in the &#x3b1;-&#x3b2; stationary reference frame. These calculated motor terminal signals are then used to estimate the speed, rotor flux amplitude, and rotor flux phase angle of the induction motor, rather than directly using the measured inverter output signals. This approach enables the accurate construction of a rotor flux linkage model, achieving precise observation of rotor flux linkage and speed identification, as well as closed-loop control of torque, flux, and current.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Vector control algorithm for long cables.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g008.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Diagram showing a system with components for stator voltage generation, flux linkage estimation, rotation transformation, and pulse width modulation (PWM). It includes a long cable model, filter model, and induction motor (IM). The diagram highlights a three-halves transformation process and illustrates transfer functions of long cables, filters, and the system.</alt-text>
</graphic>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2-2">
<title>3.2.2 Stability analysis of the speed sensorless vector control algorithm</title>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>, the improved speed sensorless vector control algorithm independently controls the electromagnetic torque <italic>Te</italic> and the rotor flux amplitude <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub>. To obtain an accurate mathematical model for the improved algorithm, the motor terminal stator voltage components <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_d</italic>
</sub> and <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_q</italic>
</sub>, the motor terminal stator current components <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s_d</italic>
</sub> and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s_q</italic>
</sub>, and the rotor flux amplitude <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r_r</italic>
</sub>, calculated in the d-q rotating reference frame based on the comprehensive mathematical model of sinusoidal wave filters and long cables, must be substituted into the rotor flux-oriented motor model (<xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equations 33</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">34</xref>). This yields an accurate dynamic mathematical model of the rotor flux-oriented induction motor based on the comprehensive mathematical model of sinusoidal wave filters and long cables.<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(43)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(44)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,<italic>T</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub> is motor rotor time.</p>
<p>The rotor flux linkage function can be expressed as:<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(45)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The electromagnetic torque equation can be expressed as:<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(46)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The dynamic function of the motor is:<disp-formula id="e47">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(47)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The state variables in the transfer function are:<disp-formula id="e48">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(48)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The input transfer function is:<disp-formula id="e49">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(49)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>There is<disp-formula id="e50">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(50)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e51">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(51)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By analyzing the stability of this transfer function, an improved equation for long cable conditions can be derived. Substituting the voltages <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>&#x3b1;</sub> and <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>&#x3b2;</sub> and the currents <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>&#x3b1;</sub> and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>&#x3b2;</sub> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e37">Equation 37</xref> yields:<disp-formula id="e52">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(52)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation, <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r_</italic>&#x3b1;</sub> and <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r_</italic>&#x3b2;</sub> are the two-phase magnetic fluxes calculated from the output voltage and current of the VFD.<disp-formula id="e53">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(53)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation, <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r_r</italic>
</sub> is the calculated amplitude of the magnetic flux linkage. From this, the transfer function after the Park transformation can be derived.<disp-formula id="e54">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(54)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e55">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(55)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e54">Equations 54</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e55">55</xref> are the output voltage and current of the filter model and the long cable model in the d-q coordinate system. By incorporating them into the vector control algorithm, the response characteristics of the vector control algorithm under long cable conditions can be improved. From this, the motor stator voltages <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>d</sub> and <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>q</sub>, the motor stator currents <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>d</sub> and <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>q</sub>, and the motor rotor flux linkage <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r_r</italic>
</sub> can be obtained. Thus, the parameter model is given as:<disp-formula id="e56">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(56)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then <xref ref-type="disp-formula" rid="e54">Equations 54</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e55">55</xref> are transformed into:<disp-formula id="e57">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(57)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e58">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(58)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>, the output of the control algorithm is torque and rotor flux linkage:<disp-formula id="e59">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(59)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Define the deviation between torque and rotor flux linkage as:<disp-formula id="e60">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(60)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In <xref ref-type="disp-formula" rid="e60">Equation 60</xref>, <italic>e</italic>
<sub>
<italic>1</italic>
</sub> and <italic>e</italic>
<sub>
<italic>2</italic>
</sub> represent the errors of torque and rotor flux linkage, respectively, where <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denote the desired torque and desired rotor flux linkage. Thus, we have:<disp-formula id="e61">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msubsup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(61)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e62">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(62)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The input-output relationship of the control system shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> is:<disp-formula id="e63">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(63)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Differentiating the torque and rotor flux deviation shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="e60">Equation 60</xref> yields:<disp-formula id="e64">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msubsup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(64)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e65">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(65)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e61">Equations 46</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e46">61</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e62">Equations 45</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e45">62</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e64">Equations 64</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e65">65</xref> respectively, we can calculate:<disp-formula id="e66">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(66)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e67">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(67)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e44">Equation 44</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e66">Equation 66</xref>, the torque deviation differential is calculated as:<disp-formula id="e68">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(68)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting the torque and rotor flux deviation differentials from <xref ref-type="disp-formula" rid="e67">Equations 67</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e68">68</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Equation 69</xref> yields the input-output relationship as:<disp-formula id="e69">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(69)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Equation 69</xref>, the voltages in the d-q coordinate system are <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_d</italic>
</sub>, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_q,</italic>
</sub> and the motor stator currents are <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s_d</italic>
</sub>, <italic>i</italic>
<sub>
<italic>s_q</italic>
</sub>. The model calculated through <xref ref-type="disp-formula" rid="e57">Equations 57</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e58">58</xref> is the final model, while the motor rotor flux linkage <italic>&#x3c8;</italic>
<sub>
<italic>r_r</italic>
</sub> is calculated by <xref ref-type="disp-formula" rid="e53">Equation 53</xref>. By substituting the motor voltages, currents, and rotor flux linkage into <xref ref-type="disp-formula" rid="e67">Equations 67</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e68">68</xref>, we obtain:<disp-formula id="e70">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(70)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e71">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(71)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e70">Equations 70</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e71">71</xref> into the input-output function mentioned earlier, namely, <xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Equation 69</xref>, we obtain<disp-formula id="e72">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="1.5em"/>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(72)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e73">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(73)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then the input-output relationship shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> becomes:<disp-formula id="e74">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(74)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The motor stator voltages <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>d</sub>, <italic>u</italic>
<sub>
<italic>s_</italic>q</sub> are converted into the motor stator voltages <italic>u</italic>
<sub>
<italic>VFD_&#x3b1;</italic>,</sub> <italic>u</italic>
<sub>
<italic>VFD_&#x3b2;</italic>
</sub>. From <xref ref-type="disp-formula" rid="e74">Equation 74</xref>, it can be concluded that the effects of long cables and filters can be eliminated.</p>
<p>The matrix <italic>g(x)</italic> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e75">Equation 75</xref> is derived from the product of the motor flux linkage and the rotor flux linkage. Therefore, <italic>g(x)</italic> is a non-singular matrix and is not equal to zero, leading to the input as:<disp-formula id="e75">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(75)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where <italic>u</italic>
<sub>
<italic>1</italic>
</sub> and <italic>u</italic>
<sub>
<italic>2</italic>
</sub> are adjustment input values, and to ensure favorable characteristics, there exists:<disp-formula id="e76">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(76)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e75">Equation 75</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e76">Equation 76</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e74">Equation 74</xref> yields<disp-formula id="e77">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(77)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<italic>K</italic>
<sub>
<italic>5</italic>
</sub> and <italic>K</italic>
<sub>
<italic>6</italic>
</sub> both are select appropriate constants, choose the Lyapunov function as:<disp-formula id="e78">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(78)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation<disp-formula id="e79">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(79)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The derivative of the selected Lyapunov function <italic>V(&#x3be;)</italic> with respect to time is:<disp-formula id="e80">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(80)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since <italic>K</italic>
<sub>
<italic>5</italic>
</sub> and <italic>K</italic>
<sub>
<italic>6</italic>
</sub> are positive numbers, <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>&#x3c;0</italic>, which proves that the improved vector control algorithm proposed in this paper is asymptotically stable.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 Analysis of the changes in long cable parameters over time and the influence of the deep-sea environment on the comprehensive indicators of long cables</title>
<p>The long cable is below 2 km in the deep sea, and the temperature is constant at 2 &#xb0;C&#x2013;4 &#xb0;C. In the 1 km deep-sea area, the hydrostatic pressure of the long cable reaches 10 MPa. Below 2 km depth, the pressure increases by about 1 atm for every 10 m of water depth. The humidity of long cables is close to 100% in the deep sea, the salt content in seawater is about 3.5%, and the pH value is between 7.5 and 8.4. It is necessary to calculate the coefficient of influence on resistance, capacitance, and inductance to quantify the influence on long cable parameters.</p>
<sec id="s3-3-1">
<title>3.3.1 Quantitative analysis of the sensitivity of long cable parameters to time</title>
<p>Suppose <italic>P(t)</italic> describes the change of <italic>R</italic>, <italic>L</italic>, <italic>C</italic>, over time <italic>t</italic>. This model is affected by multiple deep-sea environmental factors <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, can be expressed as:<disp-formula id="e81">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(81)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>To analyze the sensitivity of the proposed method to the time-varying cable parameters, we introduce the sensitivity coefficient <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which represents the sensitivity of parameter <italic>P</italic> to the environmental factor <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The sensitivity coefficient can be defined by partial derivatives:<disp-formula id="e82">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(82)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By calculating the sensitivity coefficients, we can determine which environmental factors have the most significant impact on cable parameters.</p>
<p>To consider the influence of time factors, we can further calculate the rate of change of the sensitivity coefficient concerning time <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e83">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(83)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Specifically, let the time-varying parameters <italic>R</italic>, <italic>C</italic>, and <italic>L</italic> of the long cable in the deep-sea environment be <italic>R(t)</italic>, <italic>C(t)</italic>, and <italic>L(t),</italic> respectively. In the deep-sea environment, factors such as temperature, pressure, and humidity can affect the resistivity of the long cable conductor, thereby influencing the resistance. Assuming that the change in resistance over time is related to the temperature <italic>T(t)</italic>, pressure <italic>P(t)</italic>, and humidity <italic>H(t)</italic>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e84">Equations 84</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e92">92</xref> can be derived.<disp-formula id="e84">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(84)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the initial resistance, <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the coefficients of the influence of temperature, pressure, and humidity on time, respectively.</p>
<p>The capacitance of a long cable is related to the dielectric constant of the insulating material, and the dielectric constant is affected by temperature and humidity. <xref ref-type="disp-formula" rid="e85">Equation 85</xref> can be derived.<disp-formula id="e85">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(85)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the initial capacitance, <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the coefficients of the influence of temperature and humidity on capacitance respectively.</p>
<p>Inductance is related to the geometric structure and magnetic permeability of the cable. In the deep-sea environment, pressure may cause slight changes in the cable&#x2019;s geometric structure, thus affecting the inductance.<disp-formula id="e86">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(86)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the initial inductance, <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the coefficient of the influence of pressure on inductance.</p>
<p>Sensitivity refers to the ratio of the rate of change of a parameter to the rate of change of an influencing factor. The sensitivity of resistance coefficient <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of resistance to temperature is defined as:<disp-formula id="e87">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(87)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The sensitivity coefficient of resistance to pressure <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as:<disp-formula id="e88">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(88)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The sensitivity coefficient of resistance to humidity <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as:<disp-formula id="e89">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(89)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, the sensitivity coefficient of capacitance to temperature <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as:<disp-formula id="e90">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(90)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The sensitivity coefficient of capacitance to humidity <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as:<disp-formula id="e91">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(91)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The sensitivity coefficient of inductance to pressure <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as:<disp-formula id="e92">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(92)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By calculating these parameters, the magnitude and severity of the impacts of various conditions on the <italic>R</italic>, <italic>C</italic>, and <italic>L</italic> of the long cable can be determined.</p>
</sec>
<sec id="s3-3-2">
<title>3.3.2 Lyapunov stability proof of the entire system with the introduction of the time-sensitive long cable model</title>
<p>Substituting the changing parameters <italic>R(t)</italic>, <italic>C(t)</italic>, and <italic>L(t)</italic> into the long cable <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equations 22</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">23</xref>, we can obtain:<disp-formula id="e93">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(93)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e94">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(94)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substitute it into <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Equations 27</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e29">29</xref>, It can be concluded that the long cable model varying with time is as follows:<disp-formula id="e95">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(95)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e96">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(96)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e97">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(97)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then, <xref ref-type="disp-formula" rid="e54">Equations 54</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e55">55</xref> become:<disp-formula id="e98">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(98)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e99">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(99)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e56">Equation 56</xref> then becomes:<disp-formula id="e100">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="5em"/>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(100)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e69">Equation 69</xref> then becomes:<disp-formula id="e101">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(101)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the corresponding flux linkages and d-q axis currents that change with time respectively, <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is derivative of input-output relationship in chapter 3.2.2 which are under the influence of <italic>R(t)</italic>, <italic>C(t)</italic>, and <italic>L(t)</italic>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e72">Equations 72</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e73">73</xref> become: <disp-formula id="e102">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mspace width="1.5em"/>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(102)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e103">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(103)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the inverter current that changes with time under the influence of <italic>R(t)</italic>, <italic>C(t)</italic>, and <italic>L(t)</italic>.</p>
<p>Then, through the derivation in chapter 3.2.2, we can derive the derivative of the input-output relationship <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the introduction of time sensitivity.<disp-formula id="e104">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(104)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Finally, through the derivation in chapter 3.2.2, it can be concluded <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which is introduce time sensitivity derivative of the selected Lyapunov function <italic>V(</italic>
<inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<italic>)</italic>.<disp-formula id="e105">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(105)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>When the time is not extremely long or the environment is not extremely harsh, <italic>R(t)</italic>, <italic>C(t)</italic>, and <italic>L(t)</italic> are within the controllable range, <italic>K</italic>
<sub>
<italic>5</italic>
</sub> and <italic>K</italic>
<sub>
<italic>6</italic>
</sub> are positive<italic>,</italic> <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <italic>0,</italic> the system is asymptotically stable. To solve the positive or negative of <italic>K</italic>
<sub>
<italic>5</italic>
</sub>, <italic>K</italic>
<sub>
<italic>6</italic>
</sub> under extremely long-term or extremely harsh environments and determine the condition of whether <italic>R(t)</italic>, <italic>C(t)</italic>, and <italic>L(t)</italic> within the controllable range, this paper introduced a model based on a statistical data method of the deep-sea environment on comprehensive index analysis Chapter 3.3.3.</p>
</sec>
<sec id="s3-3-3">
<title>3.3.3 A model based on statistical data method of the deep-sea environment on the performance, aging, and parameters drift over time of cables and analysis</title>
<p>The reference (<xref ref-type="bibr" rid="B26">Zhang et al., 2025</xref>) integrated the deep-sea cable state data from different time points, established a calculation model for the deep-sea cable health index, and considered the influence of the external environment on the state of the deep-sea cable to reveal the development trend of deep-sea cable faults. The time-varying parameters of temperature, disturbance (pressure or humidity), and burial depth were calculated.</p>
<sec id="s3-3-3-1">
<title>3.3.3.1 Long cable health model in the references</title>
<p>The model that the reference above proposed can be summarized as follows: By referring to the construction of a deep-sea cable health index calculation model, we can quantitatively evaluate the time-varying operating state of the cable. Let the deep-sea cable health index be <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which consists of the static health index from regular inspections <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the time-varying health index from online monitoring <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The equation is as follows:<disp-formula id="e106">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(106)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here, <italic>&#x3b1;</italic> and <italic>&#x3b2;</italic> are weight coefficients, and <italic>&#x3b1; &#x2b; &#x3b2; &#x3d; 1</italic>.</p>
</sec>
<sec id="s3-3-3-2">
<title>3.3.3.2 Failure rate model in the references</title>
<p>Through <xref ref-type="disp-formula" rid="e106">Equation 106</xref>, we can construct an environment-dependent deep-sea cable failure rate model to reflect the impact of the deep-sea environment on the cable. Let <italic>&#x3bb;(t)</italic> be the failure rate of the deep-sea cable at time <italic>t</italic>. It is related to the deep-sea environmental factors, <italic>E(t)</italic> can be expressed as:<disp-formula id="e107">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(107)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Where <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the basic failure rate without environmental influence, and <italic>k</italic> is the environmental influence coefficient, which can be obtained through regression analysis of historical data.</p>
</sec>
<sec id="s3-3-3-3">
<title>3.3.3.3 The accuracy analysis proposed in this paper</title>
<p>To evaluate the accuracy of the model, we can introduce the Mean Squared Error (MSE) to measure the difference between the model-predicted values and the actual values. Let <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be the cable parameter value predicted by the model, <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be the actual measured cable parameter value, and <italic>n</italic> be the number of measurement time points. Then the MSE is:<disp-formula id="e108">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(108)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By utilizing the equations mentioned above, we can quantitatively analyze the accuracy of the model concerning the impact of the deep-sea environment on the performance, aging, and time-dependent drift of long cable parameters, as well as the sensitivity of cable parameters changing over time. It can be obtained through calculation that the health model <xref ref-type="disp-formula" rid="e100">Equations 106</xref> proposed in the aforementioned reference have a small MSE, indicating a relatively high degree of accuracy.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-3-4">
<title>3.3.4 The influence of the change of comprehensive indicators over time on the method proposed in this paper and the solutions</title>
<p>The references proposed: within an observation period of 60 weeks, the comprehensive health index of the long cable decreased rapidly, then the decline slowed down and remained at a certain level. However, after 140 weeks of operation, the decline rate of the comprehensive health index accelerated. The longer the cable operates, the lower its comprehensive health index. In the references, the data recorded by the oil platform shows that under long-term usage conditions, such as 4.6 years in normal environments and 0.4 years in harsh environments, the failure proportion will reach 0.21%, which will have a certain impact on the method proposed in this paper.</p>
<p>Under this condition, operational maintenance (Monitor the operating parameters of deep-sea cables daily, promptly detect and handle any abnormal situations, and repair long cables promptly) is required. The reference provides a theoretical basis for the operational maintenance of deep-sea long cables, and replacing the long cables when they reach the end of their service life can effectively prevent the influence of long-cable parameter changes on the proposed method.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-4">
<title>3.4 Feasibility of implementing the improved control algorithm based on lyapunov</title>
<p>In practical implementation, the improved <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Formulas 30</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e32">32</xref> can be directly input into the vector control algorithm, and &#x3c9; &#x3d; 2&#x3c0;f, after calculating angular velocity by frequency, can be substituted into the <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Formulas 7</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">8</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">16</xref>, by inputting resistance value, capacitance value and inductance value in long cable and filter calculate the <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and input it into the algorithm, the response of induction motor can be improved. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Formulas 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">9</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">17</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">24</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">35</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">36</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">38</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e43">43</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e47">47</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e52">52</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e59">59</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e63">63</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e77">77</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e98">98</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e99">99</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e101">101</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e105">105</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e107">107</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e108">108</xref> are the derivation and proof formulas of the whole algorithm.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Simulations and Experiments Analysis</title>
<p>This paper used the Simulink module in MATLAB for simulations. As shown below, <xref ref-type="fig" rid="F9">Figures 9</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F16">16</xref>, <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F24">Figures 24</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F29">29</xref> represent the simulation results, while <xref ref-type="fig" rid="F18">Figures 18</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F23">23</xref> show the experimental results.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Simulation waveforms of no-load starting to 50 Hz <bold>(a)</bold> Motor speed waveform of conventional vector control algorithm <bold>(b)</bold> Current waveform of conventional vector control algorithm <bold>(c)</bold> Electromagnetic torque waveform of conventional vector control algorithm <bold>(d)</bold> Motor speed waveform of proposed vector control algorithm <bold>(e)</bold> Current waveform of proposed vector control algorithm <bold>(f)</bold> Electromagnetic torque waveform of proposed vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g009.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Graphs comparing speed, current, and torque over time for two different scenarios. Graphs (a) and (d) display speed in radians per second, graphs (b) and (e) show current in amperes, and graphs (c) and (f) illustrate torque in Newton meters, all plotted from zero to five seconds. Graphs (b) and (c) have highlighted disturbances, while (e) and (f) demonstrate more stable behaviors. Each graph contains an inset for detailed analysis.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Simulation waveforms of no-load startup to 10 Hz <bold>(a)</bold> Motor speed waveform of conventional vector control algorithm <bold>(b)</bold> Current waveform of conventional vector control algorithm <bold>(c)</bold> Electromagnetic torque waveform of conventional vector control algorithm <bold>(d)</bold> Motor speed waveform of proposed vector control algorithm <bold>(e)</bold> Current waveform of proposed vector control algorithm <bold>(f)</bold> Electromagnetic torque waveform of proposed vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g010.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Six graphs illustrate speed, current, and torque over time, labeled (a) to (f). Graphs (a) and (d) show speed in radians per second peaking before stabilizing. Graphs (b) and (e) depict oscillating current in amperes. Graphs (c) and (f) display torque in newton meters, with initial spikes and subsequent stabilization. Each graph spans a four-second interval.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Simulation waveforms of no-load speed regulation from 50 Hz to 10 Hz <bold>(a)</bold> Motor speed waveform of conventional vector control algorithm <bold>(b)</bold> Current waveform of conventional vector control algorithm <bold>(c)</bold> Electromagnetic torque waveform of conventional vector control algorithm <bold>(d)</bold> Motor speed waveform of the proposed vector control algorithm <bold>(e)</bold> Current waveform of the proposed vector control algorithm <bold>(f)</bold> Electromagnetic torque waveform of the proposed vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g011.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Graphs comparing speed, current, and torque over four seconds. (a) and (d) show decreasing speed; (b) and (e) depict fluctuating current; (c) and (f) illustrate torque changes, with notable fluctuations around two and three seconds.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F12" position="float">
<label>FIGURE 12</label>
<caption>
<p>Simulation waveforms of rated load starting to 50 Hz <bold>(a)</bold> Motor speed waveform with conventional vector control algorithm <bold>(b)</bold> Current waveform with conventional vector control algorithm <bold>(c)</bold> Electromagnetic torque waveform with conventional vector control algorithm <bold>(d)</bold> Motor speed waveform with proposed vector control algorithm <bold>(e)</bold> Current waveform with proposed vector control algorithm <bold>(f)</bold> Electromagnetic torque waveform with proposed vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g012.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Graphs show speed, current, and torque over time in seconds. Panels (a) and (d) plot speed in radians per second, both increasing over time. Panels (b) and (e) depict fluctuating currents with stabilizing trends. Panels (c) and (f) illustrate torque in Newton meters, showing initial peaks followed by more stable values. Each graph covers a five-second duration with varying intensities.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F13" position="float">
<label>FIGURE 13</label>
<caption>
<p>Simulation waveforms of rated load starting to 10 Hz <bold>(a)</bold> Motor speed waveform with conventional vector control algorithm <bold>(b)</bold> Current waveform with conventional vector control algorithm <bold>(c)</bold> Electromagnetic torque waveform with conventional vector control algorithm <bold>(d)</bold> Motor speed waveform with the proposed vector control algorithm <bold>(e)</bold> Current waveform with the proposed vector control algorithm <bold>(f)</bold> Electromagnetic torque waveform with the proposed vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g013.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Six graph panels showing speed, current, and torque against time. Panels (a) and (d) graph speed in radians per second, showing peaks around 1.5 seconds with minor fluctuations. Panels (b) and (e) depict current in amperes, displaying oscillations that gradually settle. Panels (c) and (f) show torque in Newton meters, with initial peaks followed by steady states. Each graph covers a four-second interval.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F14" position="float">
<label>FIGURE 14</label>
<caption>
<p>Simulation sudden load response at 10 Hz waveforms <bold>(a)</bold> Motor speed waveform with conventional vector control algorithm <bold>(b)</bold> Current waveform with conventional vector control algorithm <bold>(c)</bold> Electromagnetic torque waveform with conventional vector control algorithm <bold>(d)</bold> Motor speed waveform with the proposed vector control algorithm <bold>(e)</bold> Current waveform with the proposed vector control algorithm <bold>(f)</bold> Electromagnetic torque waveform with the proposed vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g014.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Graphs display motor performance metrics over time. Top: Speed (rad/s) plots show a dip around 2 seconds. Middle: Current (A) plots display oscillations throughout. Bottom: Torque (N&#xB7;m) plots exhibit a rapid increase, peaking before stabilizing. Each row contains two graphs comparing similar metrics with slight variations.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F15" position="float">
<label>FIGURE 15</label>
<caption>
<p>Simulation sudden unload response at 10 Hz waveforms <bold>(a)</bold> Motor speed waveform based on conventional vector control algorithm <bold>(b)</bold> Current waveform based on conventional vector control algorithm <bold>(c)</bold> Electromagnetic torque waveform based on conventional vector control algorithm <bold>(d)</bold> Motor speed waveform based on improved vector control algorithm <bold>(e)</bold> Current waveform based on improved vector control algorithm <bold>(f)</bold> Electromagnetic torque waveform based on improved vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g015.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Graphs showing speed, current, and torque over time for two different systems. Panel (a) and (d) display speed behavior between 0-40 radians per second, suggesting a response with some oscillations. Panel (b) and (e) show current variations from -30 to 30 amperes, indicating fluctuating patterns. Panel (c) and (f) illustrate torque changes from -20 to 40 Newton-meters, with initial oscillations calming over time. Each graph spans 0 to 4 seconds.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F16" position="float">
<label>FIGURE 16</label>
<caption>
<p>The simulation no-load start-up to 50 Hz waveforms, when introducing time-varying parameters <bold>(a)</bold> Motor speed waveform of the conventional vector control algorithm <bold>(b)</bold> Current waveform of the conventional vector control algorithm <bold>(c)</bold> Electromagnetic torque waveform of the conventional vector control algorithm <bold>(d)</bold> Motor speed waveform of the proposed vector control algorithm <bold>(e)</bold> Current waveform of the proposed vector control algorithm <bold>(f)</bold> Electromagnetic torque waveform of the proposed vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g016.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Six graphs showing speed, current, and torque over time from zero to five seconds. Graphs (a) and (d) depict speed in radians per second and revolutions per minute, respectively, showing an upward trend that stabilizes. Graphs (b) and (e) illustrate current in amperes with fluctuations and stabilization. Graphs (c) and (f) represent torque in newton meters, exhibiting peaks and an eventual decline. Each graph title contains a letter for reference.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Simulation analysis</title>
<sec id="s4-1-1">
<title>4.1.1 Simulation parameters</title>
<p>The main circuit model used in this paper is a three-phase inverter with a DC power supply of 600 V. The specific parameters of the simulation models are: <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> lists the parameters of this long cable model, resistivity is 0.34 <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mtext>km</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, distributed inductance is 0.38 <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:mtext>mH</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mtext>km</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, distributed capacitance is 0.29 <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mtext>km</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As shown in <xref ref-type="table" rid="T4">Tables 4</xref>, <xref ref-type="table" rid="T5">5</xref>, The inductance of the filter model is 2.25 mH, the capacitance of the filter model is 1 <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, induction motor&#x2019;s rated power, number of pole pairs, rated voltage, rated current, rated frequency, rated speed, stator resistance, rotor resistance, mutual inductance, rotor leakage inductance, stator leakage inductance are 5.5 <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:mtext>kW</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 2, AC380 V, 11.6 A, 50 Hz, 1440 rpm, 1.1 <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 0.666 <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 164.8 mH, 4.75 mH, 4.75 mH, respectively.</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Long cable parameters (1 km).</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">name</th>
<th align="center">Symbol</th>
<th align="center">Value</th>
<th align="center">Unit</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Resistivity</td>
<td align="center">
<italic>R</italic>
</td>
<td align="center">0.34</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Distributed inductance</td>
<td align="center">
<italic>L</italic>
</td>
<td align="center">0.38</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Distributed capacitance</td>
<td align="center">
<italic>C</italic>
</td>
<td align="center">0.29</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Filter parameters.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">name</th>
<th align="center">Symbol</th>
<th align="center">Value</th>
<th align="center">Unit</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Inductance</td>
<td align="center">
<italic>L</italic>
</td>
<td align="center">2.25</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Capacitance</td>
<td align="center">
<italic>C</italic>
</td>
<td align="center">1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE 4</label>
<caption>
<p>Induction motor parameters.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">name</th>
<th align="center">Symbol</th>
<th align="center">Value</th>
<th align="center">Unit</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Rated power</td>
<td align="center">
<italic>P</italic>
<sub>
<italic>n</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">5.5</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Number of pole pairs</td>
<td align="center">
<italic>n</italic>
<sub>
<italic>p</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">2</td>
<td align="center">-</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Rated voltage</td>
<td align="center">
<italic>U</italic>
<sub>
<italic>n</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">AC380</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Rated current</td>
<td align="center">
<italic>I</italic>
<sub>
<italic>n</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">11.6</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Rated frequency</td>
<td align="center">
<italic>f</italic>
<sub>
<italic>n</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Rated speed</td>
<td align="center">
<italic>n</italic>
</td>
<td align="center">1440</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Stator resistance</td>
<td align="center">
<italic>R</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">1.1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Rotor resistance</td>
<td align="center">
<italic>R</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">0.666</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Mutual inductance</td>
<td align="center">
<italic>L</italic>
<sub>
<italic>m</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">164.8</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Rotor leakage inductance</td>
<td align="center">
<italic>L</italic>
<sub>
<italic>r</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">4.75</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Stator leakage inductance</td>
<td align="center">
<italic>L</italic>
<sub>
<italic>s</italic>
</sub>
</td>
<td align="center">4.75</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s4-1-2">
<title>4.1.2 The simulation results under various operating conditions at different frequencies and analysis</title>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>, these are the simulation waveforms from no-load startup to 50 Hz. The left side shows the simulations with the original control algorithm, while the right side displays the simulations with the improved control algorithm. The motor successfully started at 4 s, the rotational speed reached 150 rad/s, the current stabilized, and finally settled at a peak value range of <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 10 A (Root Mean Square (RMS) value is 7.07 A); the torque reached 50 N&#xb7;m at the moment of startup. From waveforms (c), (d), (e), and (f), it can be observed that during the startup process, the original vector control algorithm exhibits significant current fluctuation (areas circled in the diagram), which could cause overheating in the induction motor if left unaddressed. The improved algorithm has essentially eliminated the current fluctuation. The original algorithm also shows substantial torque fluctuation (areas circled in the diagram), it is between 50 N&#xb7;m and 20 N&#xb7;m, and the improved control algorithm is stable at about 35 N m, the torque fluctuation is reduced by about 15 N&#xb7;m. Other advanced control methods, such as optimizing pole-slot fit, can reduce torque fluctuation at no-load startup by 35 %&#x2013;40%, and oblique pole design can reduce torque fluctuation at no-load startup by 45 %&#x2013;50%; however, these methods are not applied to the condition of long cables.</p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref>, the simulation waveforms depict the no-load startup to 10 Hz, where the current reached a peak value range of <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 10 A (RMS value is 7.07 A), the rotational speed reached 30 rad/s, and the induction motor successfully started after 3 s. The improved control algorithm achieves a more stable torque after 2 s.</p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref>, the simulation waveforms illustrate the no-load speed adjustment from 50 Hz to 10 Hz, with the induction motor successfully starting by 2.8 s, the rotational speed dropped to 35 rad/s, the current stabilized, and finally settled at a peak value range of <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 10 A (RMS value is 7.07 A). The torque fluctuation of the improved control algorithm is reduced.</p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12</xref>, the simulation waveforms illustrate the motor starting under rated load up to 50 Hz. The motor successfully started within 4 s, the rotational speed reached 155 rad/s, the current stabilized, and finally settled at a peak value range of <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 15 A (RMS value is 10.6 A). By comparing (c), (d), (e), and (f), it can be observed that the pre-improvement vector control algorithm exhibits significant fluctuations in current and torque (highlighted in circled areas) due to the influence of parasitic impedance, inductive reactance, and capacitive reactance in long cables. Without intervention, this would cause the induction motor to overheat. In contrast, the improved control algorithm demonstrates greater stability in current and torque during startup, reduces spikes, and better adapts to oscillation disturbances in long-cable environments, thereby preventing motor overheating.</p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F13">Figure 13</xref>, the simulation waveforms depict the induction motor starting under rated load up to 10 Hz, the rotational speed has reached 30 rad/s, the current stabilized, and finally settled at a peak value range of <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 20 A (RMS value is 14.14 A). The induction motor successfully started within 2 s with reduced torque ripple. The improved control algorithm achieves constant torque startup.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F14">Figure 14</xref> shows the simulation waveforms of sudden load response at 10 Hz. With the stator rotational speed remaining at 30 rad/s overall, there were certain fluctuations within 2 s. The current stabilized at a peak value range of &#xb1;20 A (RMS value is 14.14 A). The torque reached approximately 40 N&#xb7;m and then stabilized at around 30 N&#xb7;m. The improved algorithm reduces the torque fluctuations.</p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F15">Figure 15</xref>, it is the simulation waveforms of sudden unload. On the premise that the overall rotational speed remains unchanged, which was 30 rad/s, there were certain fluctuations within 2 s. The current stabilized at a peak value range of &#xb1;10 A (RMS value is 7.07 A). The torque reached 30 N&#xb7;m at the moment of startup. The improved control algorithm lessens the torque fluctuation.</p>
</sec>
<sec id="s4-1-3">
<title>4.1.3 Simulation results of No-Load startup to 50 Hz with time-varying parameters introduced and analysis</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F16">Figure 16</xref> shows the simulation of no-load start-up to 50 Hz waveforms, when introducing time-varying parameters, the long cable&#x2019;s R, L, and C increase by 0.017 <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 0.019 mH, and 0.0145 <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
<p>It can be seen from the simulation waveforms that the improved algorithm can adapt to the changes brought about by 5% increase in parameters of the long cable under the no-load startup condition, which is basically consistent with the waveforms in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>. The current was initially between a peak value range of &#xb1;20 A (RMS value is 14.14 A), and then stabilized at a peak value range of &#xb1;10 A (RMS value is 7.07 A). The waveforms before improvement show more dense fluctuations in current and torque in the area circled by the circle.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Experimental Analysis</title>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F17">Figure 17</xref>, an experimental platform for the improved vector control algorithm was set up in the laboratory to verify whether the improved algorithm can enhance the response characteristics. The experimental platform consists of a motor test unit, a long cable model, a VFD, and a sine wave filter.</p>
<fig id="F17" position="float">
<label>FIGURE 17</label>
<caption>
<p>Experimental platform of the improved vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g017.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Experimental setup with two induction motors labeled &#x22;IMs,&#x22; connected by a shaft. A digital oscilloscope displays data. Below, a circuit board includes components labeled &#x22;Fiter,&#x22; &#x22;VFD,&#x22; and &#x22;Long cables.&#x22;</alt-text>
</graphic>
</fig>
<sec id="s4-2-1">
<title>4.2.1 Experimental parameters</title>
<p>The rated power of the induction motor is 5.5 kW. It is a motor with 2 pole pairs. The rated voltage is AC 380 V, the rated current is 11.6 A, and the rated frequency is 50 Hz. The rated speed is 1440 rpm. The stator resistance is 1.1 <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the rotor resistance is 0.666 <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the mutual inductance is 164.8 mH, the rotor leakage inductance is 4.75 mH, and the stator leakage inductance is 4.75 mH. A long cable (1 km) is used, which has a resistance of 0.34 <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3a9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, an inductance of 0.38 mH, and a capacitance of 0.29 <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. A customized VFD is used in the experiment. The filter uses an inductance of 2.25 mH and a capacitance of 1 <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The bandwidth of the oscilloscope is 750 MHz, and the sampling rate is 4 GSa/s. The peak voltage of the 100 MHz high-voltage differential probe is 1500 V, the attenuation settings are 500X or 50X, the bandwidth settings are FULL (full bandwidth) or 5 MHz, and the output impedance is 1 M&#x3a9;. The bandwidth of the low-voltage probe is 200 MHz, the impedance is 1 M&#x3a9;, and the input capacitance is 3.5 pF. The conversion ratio of the current probe is 0.01 V/A at the 500 A range and 0.1 V/A at the 75 A range. The force-sensitive amplifier, as part of the measurement system, processes the signals from the torque sensor and speed sensor. The measurement range of torque is 0&#x2013;100 N&#xb7;m, and the output signal corresponding to the full-scale range is 0&#x2013;20 mA. The measurement range of speed is 0&#x2013;2000 rpm, and the output signal corresponding to the full-scale range is 0&#x2013;20 mA.</p>
</sec>
<sec id="s4-2-2">
<title>4.2.2 Experimental results and analysis</title>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F18">Figures 18</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F23">23</xref>, the experimental waveforms of the conventional and improved vector control algorithm display current (blue), torque (red), and speed (yellow).</p>
<fig id="F18" position="float">
<label>FIGURE 18</label>
<caption>
<p>Experimental waveforms of no-load startup for the conventional vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g018.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Graph displaying three colored waveform traces: cyan, magenta, and yellow. The cyan trace shows fluctuating oscillations, the magenta trace shows a similar but smaller pattern, and the yellow trace has a steady linear progression with slight variations. Measurements at the bottom indicate different divisions and offsets for each trace, and there is an elliptical highlight around a section of the traces.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F19" position="float">
<label>FIGURE 19</label>
<caption>
<p>Experimental waveforms of no-load startup for the improved vector control algorithm.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g019.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Oscilloscope screenshot displaying three waveform traces. C1 (yellow) has a frequency of three hundred sixty-five revolutions per minute per division. C2 (magenta) measures twenty-five newton meters per division, showing a decline. C3 (cyan) at ten amperes per division illustrates vibration patterns. The time scale is set to five hundred milliseconds per division.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F20" position="float">
<label>FIGURE 20</label>
<caption>
<p>Experimental waveforms of the conventional vector control algorithm during sudden load.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g020.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Graph showing three data series: C1 in yellow, C2 in pink, and C3 in blue. C1 remains mostly flat, C2 and C3 rise steeply from left to right with fluctuations, especially in C3. An oval highlights a notable peak and decline in C2 and C3. Measurement details are provided below the graph.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F21" position="float">
<label>FIGURE 21</label>
<caption>
<p>Experimental waveforms of the improved vector control algorithm during sudden load.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g021.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Oscilloscope graph displaying three waveform traces in different colors: yellow (C1), pink (C2), and blue (C3). The X-axis represents time at 500 milliseconds per division, while the Y-axis values vary per channel: C1 at 365 RPM per division, C2 at 10 Nm per division, and C3 at 10 A per division. The graph shows significant variations in signal amplitude and frequency across the traces over time.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F22" position="float">
<label>FIGURE 22</label>
<caption>
<p>Experimental waveforms of the conventional control algorithm during sudden unload.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g022.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Oscilloscope screen displaying three waveform traces. The blue trace (C1) shows high-frequency oscillations. The magenta trace (C2) displays a gradual decline and flattening. The yellow trace (C3) is steady. The measurement values are labeled: C1 at three hundred sixty-five revolutions per minute per division, C2 at ten newton-meters per division, C3 at five amperes per division, and time at five hundred milliseconds per division.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F23" position="float">
<label>FIGURE 23</label>
<caption>
<p>Experimental waveforms of the improved vector control algorithm during sudden unload.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g023.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Oscilloscope display showing three waveform graphs in different colors: yellow at the top, teal in the middle, and magenta at the bottom. The yellow waveform is relatively stable, the teal waveform has high fluctuations, and the magenta waveform decreases sharply and then stabilizes. Measurement values and parameters are shown at the bottom, indicating specific voltage and time scales.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F18">Figures 18</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F19">19</xref>, corresponding to the simulation in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>, the following can be observed: During no-load startup, the actual rotational speed reaches 152.89 rad/s (1460 rpm), while the simulated value is 150 rad/s. The actual current finally stabilizes at around a peak value range of &#xb1;11 A (RMS value is 7.78 A), and the simulated peak value range is &#xb1;10 A (RMS value is 7.07 A). At the moment of startup, the actual torque reaches 45 N&#xb7;m, while the simulated value is 50 N&#xb7;m. When the conventional control algorithm is adopted during the no-load startup process of the motor, the electromagnetic torque vibration (the circled area) has certain fluctuations, causing certain fluctuations in the current. In contrast, the proposed control algorithm increases the starting electromagnetic torque of the motor and improves its operating performance.</p>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F20">Figures 20</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F21">21</xref>, corresponding to the simulation in <xref ref-type="fig" rid="F14">Figure 14</xref>, we can see: During sudden load application, the actual rotational speed reaches 152.89 rad/s (1460 rpm), whereas the simulated value is 30 rad/s, since the simulation frequency is 10 Hz, the rotational speed is equal to 2&#x3c0; times the frequency and divided by the number of pole pairs, the frequency of 50 Hz is five times that of 10 Hz, the number of pole pairs of the motor in the simulation is the same as that in the experiment, the rotational speed corresponding to 50 Hz is 150 rad/s, which is consistent with the experimental results. The actual current finally stabilizes at around a peak value range of &#xb1;20 A (RMS value is 14.14 A), consistent with the simulated value range. At the moment of startup, the actual torque reaches around 45 N&#xb7;m, while the simulated value is around 40 N&#xb7;m. Using the conventional control algorithm, when a sudden load is applied during the motor&#x2019;s operation, the electromagnetic torque is close to 45 N&#xb7;m (the circled area). This increases the speed recovery time, leads to a decrease in the operating speed, and makes it difficult to restore the speed to the given reference speed. However, when the proposed control algorithm is used and the same load is suddenly applied during the motor&#x2019;s operation, the electromagnetic torque is close to 47 N&#xb7;m. It increases the operating torque of the motor, reduces the pulsation of the electromagnetic torque, and enables the motor&#x2019;s operating speed to quickly recover to the given reference speed after the sudden load application.</p>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F22">Figures 22</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F23">23</xref>, corresponding to the simulation in <xref ref-type="fig" rid="F15">Figure 15</xref>, it can be found that: During sudden unloading, the actual rotational speed reaches 152.89 rad/s (1460 rpm), whereas the simulated value is 30 rad/s, since the simulation frequency is 10 Hz, the rotational speed is equal to 2&#x3c0; times the frequency and divided by the number of pole pairs, the frequency of 50 Hz is five times that of 10 Hz, the number of pole pairs of the motor in the simulation is the same as that in the experiment, the rotational speed corresponding to 50 Hz is 150 rad/s, which is consistent with the experimental results. The actual current finally stabilizes at around a peak value range of &#xb1;7 A (RMS value is 4.95 A), while the simulated value is a peak value range of &#xb1;10 A (RMS value is 7.07 A). At the moment of startup, the actual torque reaches 30 N&#xb7;m, which is the same as the simulated value range 30 N&#xb7;m. When the conventional control algorithm is used, sudden unloading during the motor&#x2019;s rated-load operation causes fluctuations in the motor torque (the circled area) and makes it difficult to restore the speed to the given reference speed. The proposed control algorithm can reduce the pulsation of the electromagnetic torque and enable the motor to quickly recover to the given operating speed.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 FFT simulation results and analysis</title>
<p>As shown in <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref> and <xref ref-type="fig" rid="F24">Figures 24</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F29">29</xref>, FFT simulations were conducted for 10 Hz no-load operating, 30 Hz no-load operating, and 50 Hz no-load operating. The THD of the 10 Hz FFT was 8.28% before improvement and 5.41% after improvement. The THD of 30 Hz was 7.70% before improvement and 4.45% after improvement. The THD of 50 Hz was 4.41% before improvement and 4.37% after improvement. The improved control algorithm significantly reduced the THD of the operating current.</p>
<table-wrap id="T5" position="float">
<label>TABLE 5</label>
<caption>
<p>FFT results of the no-load motor current.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Conventional algorithm</th>
<th align="center">THD</th>
<th align="center">The proposed algorithm</th>
<th align="center">THD</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">10 Hz</td>
<td align="center">8.28%</td>
<td align="center">10 Hz</td>
<td align="center">5.41%</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">30 Hz</td>
<td align="center">7.70%</td>
<td align="center">30 Hz</td>
<td align="center">4.45%</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">50 Hz</td>
<td align="center">4.41%</td>
<td align="center">50 Hz</td>
<td align="center">4.37%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F24" position="float">
<label>FIGURE 24</label>
<caption>
<p>FFT simulation waveform of no-load operating current at 10 Hz for conventional speed sensorless vector control algorithm in the algorithm before the improved power supply system.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g024.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Bar chart depicting the magnitude percentage of the fundamental frequency at 10 hertz, peaking at around 4.5. Total Harmonic Distortion (THD) is 8.28 percent. The x-axis is labeled Frequency in hertz, ranging from 0 to 1000.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F25" position="float">
<label>FIGURE 25</label>
<caption>
<p>FFT simulation waveform of current under no-load operation at 10 Hz for the speed sensorless vector control algorithm of the improved algorithm power supply system.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g025.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Bar chart displaying frequency spectrum from 0 to 1000 Hertz with magnitude as a percentage of the fundamental. Peaks occur at 10 Hertz and 300 Hertz. Fundamental frequency is 10 Hertz with a magnitude of 8.071 and THD of 5.41 percent.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F26" position="float">
<label>FIGURE 26</label>
<caption>
<p>FFT simulation waveform of the conventional speed sensorless vector control algorithm current under no-load operation at 30 Hz in the algorithm before the improved power supply system.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g026.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Bar chart displaying frequency spectrum with magnitude as a percentage of the fundamental frequency. The fundamental is at thirty hertz with a value of 7.46. Total Harmonic Distortion is 7.70%. Other significant peaks occur at multiples of the fundamental.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F27" position="float">
<label>FIGURE 27</label>
<caption>
<p>FFT simulation waveform of no-load operating current for the speed sensorless vector control algorithm of the improved algorithm power supply system at 30 Hz.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g027.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Bar chart showing frequency spectrum from 0 to 1000 Hz with magnitude as a percentage of the fundamental. The fundamental frequency at 30 Hz has a magnitude of 7.434, with a total harmonic distortion of 4.45%. Major peaks occur at 30, 300, and 400 Hz.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F28" position="float">
<label>FIGURE 28</label>
<caption>
<p>FFT simulation waveform of the conventional speed sensorless vector control algorithm for the algorithm before improvement, the power supply system under no-load operation at 50 Hz</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g028.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Bar chart showing the harmonic spectrum with frequency in hertz on the x-axis and magnitude as a percentage of the fundamental on the y-axis. The fundamental frequency is 50 hertz with a maximum magnitude of around 6 percent. Total Harmonic Distortion (THD) is 4.41 percent. Frequencies at 100 and 150 hertz also show significant magnitudes.</alt-text>
</graphic>
</fig>
<fig id="F29" position="float">
<label>FIGURE 29</label>
<caption>
<p>FFT simulation waveform of the no-speed sensor vector control algorithm current for the improved algorithm power supply system under 50 Hz no-load operation.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1642687-g029.tif">
<alt-text content-type="machine-generated">Bar chart depicting frequency versus magnitude as a percentage of the fundamental frequency. The tallest bars are at 50 Hz and 300 Hz, with a fundamental of 50 Hz having a magnitude of approximately 3.7 percent. Total Harmonic Distortion (THD) is 4.37 percent.</alt-text>
</graphic>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s5">
<title>5 Conclusion</title>
<p>Aiming at the insufficient adaptability of existing vector control algorithms to filter and long cable parameters (under the influence of parasitic impedance, parasitic capacitance, and parasitic inductance), which leads to unresolved stability on no-load startup, sudden-load startup, and harmonic issues, this paper proposes a sensorless vector control algorithm based on Lyapunov theory. By establishing the full-system transfer function of the filter-cable-motor, we provide the proof of asymptotic stability. The FFT simulation results show that: THD during 10 Hz no-load operating decreases from 8.28% to 5.41%, 30 Hz from 7.70% to 4.45%, while 50 Hz no-load operating shows 0.04% THD degradation. The improved algorithm demonstrates certain adaptability to time-sensitivity parameters and improves the torque and current response of the induction motor. Experimental verifications on no-load startup, sudden load, and sudden unload were carried out. Compared with previous studies, this paper overcomes the limitations of missing stability theory and provides a more reliable control solution for deep-sea long-cable motor drives. In detail:</p>
<p>Through calculations, torque and flux linkage errors are determined, and the error transfer function is formulated, followed by a stability proof. The results demonstrate that the stability constant is greater than zero, indicating the system is asymptotically stable.</p>
<p>Also, this paper quantitatively analyzes the impacts of various time-dependent conditions of deep-sea long cables on cable parameters, added it to the proposed long cable model, and the Lyapunov function is used to prove its stability, to further analyze the proposed function&#x2019;s stability, this paper introduced long cable health model, proof equations were proposed and conducted analysis, proposed that operation maintenance and replace the long cables when they reach the end of their service life can effectively address the issues that the time-dependent variations of deep-sea long cable parameters pose to the method presented in this paper.</p>
<p>At last, future work will focus on applications in deep-sea oil extraction and further improve the simulations and experiments.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding authors.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s7">
<title>Author contributions</title>
<p>ZJ: Writing &#x2013; original draft, Writing &#x2013; review and editing, Validation, Software. YD: Validation, Writing &#x2013; original draft, Software, Writing &#x2013; review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s8">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that no financial support was received for the research and/or publication of this article.</p>
</sec>
<ack>
<p>The authors would like to thank all the reviewers for their useful revisions, which improved the quality of the paper.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="ai-statement" id="s10">
<title>Generative AI statement</title>
<p>The author(s) declare that no Generative AI was used in the creation of this manuscript.</p>
<p>Any alternative text (alt text) provided alongside figures in this article has been generated by Frontiers with the support of artificial intelligence and reasonable efforts have been made to ensure accuracy, including review by the authors wherever possible. If you identify any issues, please contact us.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s11">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Adamczyk</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Orlowska-Kowalska</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Current sensor fault-tolerant control based on modified luenberger observers for safety-critical vector-controlled induction motor drives</article-title>. <source>Bull. Pol. Acad. Sci. Tech. Sci.</source> <volume>72</volume> (<issue>5</issue>). <pub-id pub-id-type="doi">10.24425/bpasts.2024.151041</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Avery</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>How to get the most from your variable frequency drive</article-title>. <source>Control Eng.</source> <volume>70</volume> (<issue>4</issue>), <fpage>34</fpage>&#x2013;<lpage>36</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bonczar</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Set up, tune a PM motor, VFD</article-title>. <source>Control Eng.</source> <volume>69</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>32</fpage>&#x2013;<lpage>33</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Boukhili</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zaafouri</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dami</surname>
<given-names>M. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>3-Phase induction motor speed control based space vector modulation technique for direct matrix converter under unbalanced conditions</article-title>. <source>J. Electr. Syst.</source> <volume>18</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>246</fpage>&#x2013;<lpage>259</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Callegari</surname>
<given-names>J. M. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vitoi</surname>
<given-names>L. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brandao</surname>
<given-names>D. I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>VFD-based coordinated multi-stage centralized/decentralized control to support offshore electrical power systems</article-title>. <source>IEEE Trans. Smart Grid</source> <volume>14</volume> (<issue>4</issue>), <fpage>2863</fpage>&#x2013;<lpage>2873</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSG.2022.3224616</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chien</surname>
<given-names>C. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bucknall</surname>
<given-names>R. W. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Analysis of harmonics in subsea power transmission cables used in VSC-HVDC transmission systems operating under steady-state conditions</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Deliv.</source> <volume>22</volume> (<issue>4</issue>), <fpage>2489</fpage>&#x2013;<lpage>2497</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPWRD.2007.905277</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Das</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chatterjee</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>A novel speed sensor&#x2010;less stator flux&#x2010;oriented vector control of dual&#x2010;stator induction generator for grid&#x2010;tied wind energy conversion system</article-title>. <source>Int. J. Circuit Theory Appl.</source> <volume>53</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>380</fpage>&#x2013;<lpage>408</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/cta.4070</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Deng</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liang</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xia</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zuo</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Improved speed sensorless vector control algorithm of induction motor based on long cable</article-title>. <source>J. Electr. Eng. &#x26; Technol.</source> <volume>14</volume>, <fpage>219</fpage>&#x2013;<lpage>229</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s42835-018-00023-7</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dursun</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Fitness distance balance-based runge&#x2013;kutta algorithm for indirect rotor field-oriented vector control of three-phase induction motor</article-title>. <source>Neural Comput. Appl.</source> <volume>35</volume> (<issue>18</issue>), <fpage>13685</fpage>&#x2013;<lpage>13707</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00521-023-08408-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ge</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Speed sensorless vector control of linear induction motors based on fuzzy extended kalman filter</article-title>. <source>J. Railw. Sci. Eng.</source> <volume>21</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>1168</fpage>&#x2013;<lpage>1179</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20230666</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hasan</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>Vector control of the induction motor based on whale optimization algorithm</article-title>. <source>Int. J. Electr. Comput. Eng. Syst.</source> <volume>16</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>31</fpage>&#x2013;<lpage>37</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.32985/ijeces.16.1.4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lekhchine</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bahi</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Soufi</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Indirect rotor field oriented control based on fuzzy logic controlled double star induction machine</article-title>. <source>Int. J. Electr. Power Energy Syst.</source> <volume>57</volume>, <fpage>206</fpage>&#x2013;<lpage>211</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2013.11.053</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kar</surname>
<given-names>N. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Load filter design method for medium-voltage drive applications in electrical submersible pump systems</article-title>. <source>IEEE Trans. Industry Appl.</source> <volume>51</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>2017</fpage>&#x2013;<lpage>2029</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIA.2014.2369814</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Electrical submersible pump system grounding: current practice and future trend</article-title>. <source>IEEE Trans. Industry Appl.</source> <volume>51</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>5030</fpage>&#x2013;<lpage>5037</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIA.2015.2432096</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ren</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>Study of SVPWM control algorithm with voltage balancing based on simplified vector for cascaded H-bridge energy storage converters</article-title>. <source>Electr. Eng.</source> <volume>107</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>1411</fpage>&#x2013;<lpage>1425</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00202-024-02595-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qiao</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>Direct model predictive torque control for permanent magnet synchronous motor with voltage vector parallel optimisation algorithm</article-title>. <source>IET Electr. Power Appl.</source> <volume>19</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>e70007</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1049/elp2.70007</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qin</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zou</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xin</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Vector control algorithm for electric vehicle AC induction motor based on improved variable gain PID controller</article-title>. <source>Math. Problems Eng.</source> <volume>2015</volume>, <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2015/875843</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rahman</surname>
<given-names>M. I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salim</surname>
<given-names>K. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Performance evaluation of single-phase induction motor controlled by variable frequency drive at non-ideal voltage conditions</article-title>. <source>Aust. J. Electr. Electron. Eng.</source> <volume>16</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>65</fpage>&#x2013;<lpage>73</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/1448837X.2019.1600213</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Naikan</surname>
<given-names>V. N. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Detection of half broken rotor bar fault in VFD driven induction motor drive using motor square current MUSIC analysis</article-title>. <source>Mech. Syst. Signal Process.</source> <volume>110</volume>, <fpage>333</fpage>&#x2013;<lpage>348</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ymssp.2018.03.001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Smochek</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pollice</surname>
<given-names>A. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rastogi</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Harshman</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Long cable applications from a medium-voltage drives perspective</article-title>. <source>IEEE Trans. industry Appl.</source> <volume>52</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>645</fpage>&#x2013;<lpage>652</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIA.2015.2463760</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sprovieri</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Applying VFDs to servo applications: AC induction motors are increasingly being used in applications once dominated by servomotors</article-title>. <source>Assembly</source> <volume>57</volume> (<issue>7</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tao</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). &#x201c;<article-title>Super-twisting algorithm sliding mode observer-based multi-vector model-free predictive control method for PMSM</article-title>,&#x201d; in <conf-name>2024 27th International Conference on Electrical Machines and Systems, ICEMS 2024</conf-name>, <fpage>864</fpage>&#x2013;<lpage>869</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.23919/ICEMS60997.2024.10921251</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xia</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liang</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zuo</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Fractional-order modeling and starting voltage drop analysis of long-distance variable frequency drive systems for electric submersible pumps in deep-sea oilfields</article-title>. <source>Petroleum Sci. Bull.</source> <volume>04</volume>, <fpage>452</fpage>&#x2013;<lpage>465</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yao</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2002</year>). <source>Optimization design and condition diagnosis of submersible electric pump production systems in offshore oilfields</source>. <publisher-loc>Chengdu</publisher-loc>: <publisher-name>Southwest Petroleum Institute</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yaseen</surname>
<given-names>F. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Al-Khazraji</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>Optimized vector control using swarm bipolar algorithm for five-level PWM inverter-fed three-phase induction motor</article-title>. <source>Int. J. Robotics Control Syst.</source> <volume>5</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>333</fpage>&#x2013;<lpage>347</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.31763/ijrcs.v5i1.1713</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>A. &#x27;an</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Qian</surname>
<given-names>Li</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>A time-varying comprehensive state evaluation model for submarine cables considering environmental impacts</article-title>. <source>High. Volt. Appar.</source> <volume>61</volume> (<issue>07</issue>), <fpage>189</fpage>&#x2013;<lpage>196</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.13296/j.1001-1609.hva.2025.07.022</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Decoupling control of bearingless permanent magnet synchronous motor based on least squares support vector machine inverse system optimized by improved grey wolf optimization algorithm</article-title>. <source>Prog. Electromagn. Res. C</source> <volume>141</volume>, <fpage>109</fpage>&#x2013;<lpage>121</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.2528/PIERC23122301</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>