TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol. 12, No. 12, Decembe r   2014, pp. 80 6 0  ~ 806 8   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i12.65 14          8060     Re cei v ed  Jul y  22, 201 4; Revi sed O c tob e r 6, 2014; A c cepted  No ve m ber 2, 2014   Analysis of Variable Speed Chopper Fed Brushless  Direct Current Motor      Je y a  Selv an  Renius, Vino th Kuma r K*,  Raja Guru,  Arnold Fre d derics   Dep a rtment of EEE, School of  Electrical Sci e nces, Karun y a   Univers i t y ,   Coimb a tore –  641 11 4,  T a milnad u, India   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l  id: kvinoth _ ku mar84@ ya h o o . in      A b st r a ct  T h is pa per pr o v ides th e d e tai l ed  ana lysis  of the DC-D C  c hop per fe d Br ushl ess DC  motor driv e   used for low - p o w e r appl icatio ns. T he variou s metho d s us e d  to impr ove th e pow er qua lit y at the ac mai n s   w i th lesser  n u mber  of co mp on ents ar e  disc ussed.  T he  most effe ctive  meth od  of p o w e r q ualit y   improve m ent i s  also si mul a te d usi ng MAT L AB Simuli nk . Impr ove d   meth od of sp ee d co ntrol by c ontrol l i n g   the dc link vol t age of Voltag e Sour ce Inve rter is also di scussed w i th reduc ed sw itchin g losses. T h e   contin uo us an d disco ntinu o u s  mod e s of o perati on of the  converters ar e also d i scuss ed bas ed o n  the   improve m ent i n  pow er qua lit y. T he  performance of the  most effective  soluti on is si mu lated i n  MATLAB  Simuli nk env iro n ment an d the  obt ai ne d result s are prese n te d.     Ke y w ords : bri dge less p o w e r factor correcti on (PF C ),  commo n - m o de n o i s e, contin uous -cond uction  mo d e   (CCM), disco n t inuo us - co n ductio n   mo de  ( DCM)/CCM  bou nd ary, po w e r factor corrected   (PF C ), pow er quality         Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  Low po we r  motor  drive s  su ch  a s  f ans,  wate r  pump s , blo w ers,  mixers,  HVAC  transmissio n, motion cont rol etc. use BLDC mo to r for their efficient ope rati on. Since BL DC  offers hig h  efficien cy, low electroma gne tic interfere n ce, low mainte nan ce and hi gh flux densit y  per  unit volu me, we  u s e  BLDC for lo w po wer ap p lications. BL DC motors  are  very po pula r  i n  a   wide vari ety  of applicatio n s . Comp are d  with a DC motor, the BLDC motor u s e s  an ele c tric  comm utator rather than  a mech ani cal commutator,  so  it is more re liable than th e DC m o tor. In a  BLDC moto r,  rotor mag net s g ene ra te th e roto r’s mag netic flux, so  BLDC moto rs achieve hi gh er  efficien cy. T herefo r e, BL DC moto rs  may be  us e d  in  high -en d  white g o o d s  (refrige rat o rs,  wa shin g ma chine s , dishwa she r s,  etc.), h i gh-e nd p u mp s, and  fan s  a nd in  other  a pplian c e s   whi c h  requi re hi gh reliability and efficien cy.   In this re sp e c t, the BLDC motor is  equ ivalent  to a reversed  DC  comm utator  motor, in  whi c h th e m a gnet  rotate s  while  the  con ducto rs remai n  statio na ry. In the  DC  co mmutator mo tor,  the curre n t polarity is altered by the co mmutator an d bru s he s.   Ho wever, in  the b r ushle s s  DC  motor, p o l arity  reversal  is pe rformed   by power tra n si stors  swit chin g in synchro n ization with the rotor po si tion.  Therefo r e, B L DC motors  often inco rp o r ate  either i n tern al  or exte rnal  p o sition  se nso r s to  se nse th e actu al rotor positio n, or t he po sition  can   be dete c ted  without sen s o r s.   The choi ce of  mode of o p e r ation  of a PF C converte r i s  a  critic al issue be cau s e it  dire ctly  affects the cost and ratin g  of the co mpone nts  u s ed in the PFC co nverte r. The contin u ous  con d u c tion mode (CCM )  and   di sconti nuou s co ndu ction m ode  (DCM )  are  th e two  mod e s of  operation in  whi c h a PF C conve r ter i s  d e sig ned to  op erate. In CCM, the curren t in the induct o r  or the  voltage  acro ss the i n termedi ate  ca pacito r   remai n s  co ntinuou s, but it  req u i r es  the se nsi ng  of two voltages (dc lin k voltage an d supply volt age ) and in put si de cu rrent for PFC op erat ion,   whi c h i s  not  cost-effe ctive. On the  other  hand,  DC M requires a  sin g le voltage  sensor fo r d c  li nk  voltage control, and inh e re nt PFC is a c h i eved at the  a c  main s, but  at the co st of highe r st re sses  on the PFC converte r switch; hen ce, DCM is  p r eferred for low-p o w er a ppli c atio ns.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Analysis of V a riabl e Spee d Cho ppe r Fe d Brushl e ss  Dire ct Cu rren t Motor (Jeya Selvan  Reni u s )  8061     Figure 1. Block di agram of  PFC cho ppe r-fed BL DC m o tor drive        BLDC  with di ode b r idg e  re ctifier  with a  high  valu e DC lin k capa cit o r ha s  a THD (T otal  Harmoni c  Distortion)  of 65 % and po we r factor  as lo w a s  0.8. So  the po wer fa ctor i s   corre c ted  usin g the PFC co nverte rs. Both contin uou s and  di scontin uou s  mode s of the conve r ters are  discu s sed a nd the di scontinuo us m ode of c ond uction i s  be st suited fo r the low po we r  appli c ation s .  Since th e di scontin uou s  condu ction  re quire s  only a  singl e voltag e se nsor fo r  DC  link voltage  control. But co nventi onal P F C uses m o re numbe r of comp one nts that increa se s the   co st of the control  circuit. Also the co nvent ional P F C u s ed P W M-VSI for sp eed control with  con s tant DC l i nk voltage  which p r od uce s  high er switching lo sses.    Thus the a nal ysis is ma de for differe nt met hod s that improve the p o we r quality at the ac  mains.  Fo r furthe r improvement in efficiency,  bri dgel ess (BL )  co n v erters are u s ed  whi c h all o w  the eliminatio n of DBR in the front end . A buck– b o o st co nverte r configu r atio n is best suited   among  vari ou s BL  convert e r to pologi es  for a pplicatio ns  req u iri ng  a  wid e   rang e o f  dc li nk volta g e   control (i.e.,  buckin g  an d  boo sting mo d e ). The s e  ca n provide the  voltage bu ck or voltag e b oost  whi c h limits the ope rating  rang e of dc link volt age co ntrol. A new family of BL SEPIC and Cu k  conve r ters h a s be en rep o rted b u t re quire s a la rg e numb e r of  comp onent s and ha s lo sse s   asso ciated wi th  it.    This pa pe r prese n ts a deta iled analysi s   of  chop per-fe d  BLDC m o to r drive with v a riabl e   dc lin k voltag e of VSI  for improve d  po wer  quality at ac main s with redu ced  comp onent s.      2. Exsisting Topologies   The conventi onal PFC  uses Pul s e  Wi dth M odul ate d  Voltage So urce Inverte r  (PWM- VSI) for spee d cont rol with  con s tant DC link voltage. This  cau s e s   highe r switchi ng losse s . Th e  swit chin g losse s  in this  convention a l approa ch in crea se s a s  a  squ a re fu ncti on of switchi ng  freque ncy.   T. Gopala r at hnam a nd  H.A. Toliyat [1 ] in 2003 p r opo sed a Si ngle End ed  Primary  Inducta nce Converte r (SE P IC) b a se d  BLDC which  also  ha s hi g her l o sse s  in  the VSI due  to  conve n tional  PWM  swit chi ng an d la rge  numb e r  of  current an d v o ltage  sen s o r s  are  u s ed t hat  addition ally adds to the co st of the conv erter.   S. Singh an d  B. Singh [2] i n  20 11 p r o p o s ed  a p ape r  about Bu ck-B oost  co nverte r ba se d  on con s tant  DC li nk volta ge an d al so  u s e P W M-VSI   for spee d con t rol which ag ain in crea se s the   swit ching losses.   S. Singh and B. Singh [3] a gain in 2012  prop osed a cuk co nverte r fed BLDC motor with  a variable  DC link voltag e  that redu ce s the swit chin g losse s  sin c e it use s  only  the fundame n tal  swit chin g freq uen cy. Speed  control is pe rformed  by  co ntrolling th e voltage  at the  DC b u s  of VSI.  In this pap er,  Contin uou s Condu ction M o de (CCM ) is   use d . But the major di sadv antage i s  that  it  requi re s thre e sen s o r s. So  it is not enco u rag ed for lo w-co st and lo w-p o wer ratin g  appli c ation s .    Since o n ly the bri dge  co nverters a r e  use d   in all the above u s ed topolo g ie s, it also  contri buted  fo r the  swit chin g losse s . Th u s  the  br id gele s s topolo g ie s are  preferre d. The  differe nt  bridg e le ss to pologi es a r e  analysed ba sed on the po wer q uality of the ac main s.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 12, Decem ber 20 14 :  8060 – 80 68   8062 3. Bridgeles s  Conv erter Topologies   The bri dgel e ss  conve r ters elimin ate the us e of di ode rectifiers. The diode  rectifie rs  cau s e mo re  switchi ng stresse s . This i s  n o t  good for th e prop er fun c tioning of the conve r ter.     3.1. Boos t Conv erters  Y. Jang an d M.M. Jovano vic [4] in the  year 201 1 propo sed a  co nce p t based  on boo st  conve r ter fed  BLDC m o tor drive. The b a si c topolo g y of the bridg e less PFC  b oost rectifier  is  sho w n i n  Fig u re  2. Com p ared  to conv entional PF C boo st re ctifie r on e dio de i s  elimin ated f r om  the line-cu rrent path, so t hat the line cu rrent  simultane o u sly flows throu gh only  two   semi con d u c tors,  re sulting  in red u ced  con d u c tion lo sses.  Ho wev e r, the bri d g e less PF C b oost  rectifie r in  Fi gure  2  ha s  significa ntly la rge r   comm on -mod e n o ise  than  the  co nventional  PFC  boo st re ctifie r. In fact, in   the conventi onal PF C b o o st rectifie r,  the outp u t ground  is  alwa ys   con n e c ted to  the ac  so urce  throug h the f u ll-b r i dge  re ct ifier wh erea s, in  the bri dgel ess PFC  boo st  rectifie r in Fi g u re  2, the o u tput  groun d is con n e c ted to  the a c  sou r ce only d u rin g   a po sitive hal f- line cycl e, through the b o d y  diode of switch, wh ile  durin g a ne g a tive half-line  cycle the o u t pu t  grou nd i s  pul sating  relativ e  to the ac  source  with a  high fre que ncy (HF)  and  with an amplitu de  equal to the  output voltage. This HF  pulsating  vo ltage sou r ce  charge s an d discha rge s  th e   equivalent p a r asiti c  capa cit ance betwee n  the out put  grou nd a nd t he a c  line g r ound, resultin g in   a signifi cantly  incre a sed co mmon-mod e  noise.         Figure 2. Brid gele ss PF C Boost converte r         The  b r idg e le ss boo st con v erter  p r ovid es  o n ly voltage bo ost  whi c h limit s the  operating   rang e of DC li nk voltage  co ntrol. Thu s  we move for an other topol og y.    3.2. Cuk Co n v erters  L. Hub e r, Y.  Jan g  an d M. M. Jovan o vic [5 ] in the ye ar 2 008  prop ose d  a  pap er based  on  cu k  conve r ter ba sed  BL DC. In this secti on, the to pol ogy de rivatio n  of the  p r op ose d   conve r ter i s   pre s ente d . Fi gure  3  shows a m odified  Cuk  co nverte r  also  kno w n  a s  a  “Self - lift Cu k” co nvert e r.  Referrin g to  Figure 3, the  conve r ter ca n be  manip u l a ted to p r od uce  a p o sitiv e  output volt age  from a  ne gat ive input volt age. Simila rl y, for a  co nverter it is po ssi ble to  p r o duce a  ne ga tive   output voltag e from  a  ne gative inp u t  voltage. No te  that the  co nverters  hav e simil a r out put  cha r a c teri stics and they are identic al ex cept for their input voltage polarity an d swit ch drain-to   sou r ce conn ection. Th erefore,  it is  possibl e to combi ne the  two co nvert e rs i n to a si ngle  bridg e le ss a c -d c PFC  co nverter conta i ning a bi-d i r ection al swit ch and a n  alternating in p u t  voltage  sou r ce. Likewi se, t he  conve r ter  can  be  comb ined i n to a  si ngle  brid gele s s a c -dc PF C  conve r ter whi c h offers an  inverted outp u t volt age polarity. Unlike  the conventio nal brid gele s s  PFC conve r ters, all comp onent s  in  th e prop osed co n v erter  are  full y utilized  as there  a r e n o  i d le  comp one nts  durin g both t he po sitive and neg ative ac -li ne cy cle.  Also, no ad ditional dio d e s  or  cap a cito rs a r e added to the topology to filter  out co mmon mod e  noise sin c e the output is  not  floating.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Analysis of V a riabl e Spee d Cho ppe r Fe d Brushl e ss  Dire ct Cu rren t Motor (Jeya Selvan  Reni u s )  8063     Figure 3. Modified Cu k co nverter  with Neg a tive output polarity       This  co nverte r al so  ha s a  seri ou s di sa d v antage of  switchi ng lo sses. So thi s  to pology i s   also n o t use d  now.     3.3. Buck -bo o st Conv erter  W. Lei, L. Hongp eng, J.  Shigong a n d  X.  Dianguo  [6] in the year 2 008 p r o posed a  scheme   with  buck-boo st converte r  fed  BLDC [. Acco rding  to the  a bove an alysi s , Switche s  S _ 1   and S_ 3  sho u ld h a ve a  sy mmetrical bl o cki ng volta g e  ch ara c te risti c . So, the  RB -IGBT (Reve r se  Blocki ng IGB T ) is  used. It can bl ock  both forw a r d  and reverse  voltage du ri ng its off sta t e.  Comp ari ng IGBT with a serie s  co nne ct ed diod e, e limination of th e se ries  diod e help s  to re duce  losse s  by  de crea sing  the  o n -state  voltag e a c ro ss th e  swit chin g el e m ent. Compa r ing  with  b r id ge  buck boo st PFC conve r ter  b r idg e le ss  bu ck-bo o st  PFC  conve r ter h a s on e  more  switch  and   cap a cit o r,  t w o le ss  sl ow  di ode s.  H o w e v e r,   comp arin g the  co ndu ct ion p a th of th ese  two  ci rcu i ts,  at every moment, three semico ndu cto r  device s  are  only cond ucti ng for brid gel ess bu ck-bo o s t  PFC  conve r t e r, b u t four  semico ndu cto r s a r e  cond ucting for bri d g e  bu ck-b oo st PFC  co nvert e r.  Therefore,  co ndu ction lo ss  can b e  red u ced, esp e ci ally in low line vo ltage.        Figure 3. Brid gele ss PF C Buck-Bo o st co nverter      The ab ove PFC bu ck-boo st co nverte r use s  th ree  switch es  whi c h is cost effe ctive and   also in crea se s the switchi ng losse s . T hus thi s  met hod of po we r quality improvement al so  has   some limitatio ns. So we go  for som e  othe r topology for  better po we r quality.    3.4. Sepic PFC Re cti f ier   A.A. Fardoun , E.H. Ismail, A.J. Sabzali a nd  M.A. Al-Saffar [7] in the year 201 2 propo sed   a method  of  SEPIC PFC  rec t ifier for B L DC. Figu re  4 shows the  power s t age  of a  bridgeles s  SEPIC PFC rec t ifier. In this  c i rcuit, the SEPIC c onv erter is   c o mbined with  the input rec t ifier and  operates like a conventi onal SEPIC PFC  converte r. The operation of  this converter is  symmetri c al i n  two half-li ne cycl es of  input  voltage. Therefo r e,  the convert e r ope ratio n  is   explained  du ring o ne  swit chin g pe riod  in the po siti ve half-lin e cy cle of the i n p u t voltage. It is  assume d that  the co nverte r operates i n   DCM. It  mea n s that the o u t put diode tu rns off befo r e  th e   main  swit ch i s  turned  on.  In ord e r to  si mplify t he an alysis, it i s   suppo se d that  the conve r te r is  operating  at a  stea dy  stat e, and  all  ci rcuit elem ents a r e  ideal.  In a ddi tion, the  outp u t ca pa citan c e  is a s sumed  sufficiently large to be  co n s ide r ed  as   a n  ideal  dc vo ltage source   (V_0). Al so, the  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 12, Decem ber 20 14 :  8060 – 80 68   8064 input voltage  is a s sum ed  con s tant  and  equ al to  Va c (t_ 0 ) in a  switchi ng  cycl e. Base d o n   the   aforem ention ed assum p tio n s, the  ci rcuit operatio n in a swit chin g cycle ca n be d i vided into three  mode s.   The ci rcuit diagram gives the Single E nded Primary Inductance  Converter (SEPIC)  conve r ter fed  BLDC m o tor f o r the im provement in the power qu ality.          Figure 4. Bridgeles s  SEPIC PFC converter       Thus the SE PIC conve r te r is efficient b u t it  require s large n u mbe r  of compon e n ts. So  it  is  not c o s t  effec t ive.   These are   some of  the b r idgel ess  P F C conv e r ter t e ch niqu es fo r the  imp r ov ement  o f   power  quality  in the  a c  mai n s. But  all the s e te ch ni qu e s  h a ve  some   limitations. T hey al so  ca n not  be use d  for lo w power ap pli c ation s . So the prop osed techni que bel o w  is de sign ed  in such a way  that is best suited for low  power ap plications.       4. Proposed  Topolog y   Figure 5  sho w s the  prop ose d  BL  bu ck–b oo st conv erter-ba se d  VSI-fed BLDC m o tor  drives.  The  p a ram e ters of  the BL bu ck– boo st co nvert e r a r e  de sign ed such that  it operates i n   discontin uou s inducto r cu rrent mode (DI C M) to a c hie v e an inhere n t powe r  fact or co rrectio n  at  ac m a in s. Th e sp eed  co ntrol of BL DC  motor i s   a c hi eved by the  dc lin k voltag e co ntrol  of VSI  usin g a BL buck– boo st converte r. This red u ces th e swit chin g losse s  in VSI due to the low  freque ncy o p e ration  of VSI for the el ect r onic  co mmut a tion of the B L DC moto r. T he pe rforman c e   of the propo sed d r ive is  evaluated  fo r a  wide  ran ge  of spe ed  cont ro l with imp r ove d  po we r qu ality  at ac main s. Moreove r , the effect of sup p ly  voltage variation a t  universal a c  main s is a l so  studie d  to d e m onst r ate th e pe rform a n c e of the d r ive  in practi cal  supply conditi ons. Volta ge  and   c u rr en t s t re ss es  on  th e  PF C   c o n v er te r sw itc h   are  also  evaluate d  for  determi ning th e swit ch   rating an d he at sink d e si gn .  Finally, a software implem entation of th e pro p o s ed B L DC motor d r ive is carried  out to  demon strate  the fea s ibility of the  pro p o se d d r iv e  o v er  a wid e  range   of spe ed control wi th   improve d  po wer q uality at ac main s.   The  pro p o s e d  ci rcuit di agram of th e Bu ck-bo o st  con v erter fe d BL DC moto r i s   sho w n  i n   the Figure 5.    Figure 5. Pro posed Ci rcuit diagram of  the Buck-b oo st conve r ter fed  BLDC        The above  circuit is pe rfectl y suitable for  the low po we r appli c ation s .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Analysis of V a riabl e Spee d Cho ppe r Fe d Brushl e ss  Dire ct Cu rren t Motor (Jeya Selvan  Reni u s )  8065 5. Opera t ing Principle of the Propose d  PFCBL  Buc k– Boo s t  Co nv erter  The o p e r atio n of the PF C BL bu ck–b o o st  conve r ter is  cla ssifie d   into two  pa rts  whi c h  inclu de  th e  o peratio n duri ng the positiv e and negat i v e half cycle s  of supply voltage and d u ring   t he compl e t e  swit chin g cy cl e.     5.1. Opera t ion during Pos i tiv e  and Ne gativ e  Half Cy c l es of Supply  Voltage   In the proposed sch eme of the BL   buck–boo st conve r ter, swit che s   ܵ ଵ  and  ܵ ଶ operate  for  the positive a nd neg ative half cycl e s  of the su pply voltage, re spe c ti vely. During t he po sitive half  cycle of the sup p ly voltage, switch  ܵ ଵ , indu ctor  ܮ ௜ଵ , and diode s  ܦ ଵ  an d  ܦ ௣  are ope ra ted to   transfe r en ergy to dc link capa citor  ܥ ௗ  as shown in Figu re 6(a ) -(c).   Similarly, for the negative  half cycl e  of the su pply voltage, swit ch  ܵ ଶ , inducto r  ܮ ௜ଶ , and   diode s  ܦ ଶ  and ܦ ௡  condu ct as sh own in Figure  7(a)-(c). In  th e disco ntinuo us mode of operatio n of  the BL bu ck–boo st conv erter, the  cu rre nt in ind u c tor  ܮ ௜  be com e s di scontin u ous fo r  ce rtain   duratio n in a swit chin g peri od.     5.2. Opera t ion During Co mplete S w i t c h ing C y cle     Thre e mode s of operation  during a  co mplete  switching cy cle are discu s sed  for the  positive half cycle of sup p ly  voltage as shown hereina fter.  Mode I:   In this mode,  switch  ܵ ଵ co nd ucts to charg e  the indu cto r   ܮ ௜ଵ ; hence, an  inducto r cu rrent  ݅ ௅௜ଵ  increa se s in  this mode  a s  sh own in F i g. 6(a).  Diod e  ܦ ௣  compl e tes the input sid e  circuitry,  whe r ea s the  dc lin k ca pa ci tor  ܥ ௗ  is discha rged by the VSI-fed BLDC  motor.   Mode II:   As sh own in  Figure 6(b), i n  this mo de o f  operatio n, switch  ܵ ଵ is turned off, and the stored  energy in in ducto r  ܮ ௜ଵ is tra n sferre d to  dc lin k  capa citor  ܥ ௗ until the indu ctor i s  compl e tely  discha rge d . The cu rrent in indu ctor  ܮ ௜ଵ  redu ce s and rea c hes  zero.  Mode III:   In this  mode, induc t or  ܮ ௜ଵ  enters  disco n tin uou s condu ct ion, i.e., no e nergy i s  left in the  indu ctor; hen ce, cu rre nt  ݅ ௅௜ଵ    become s  ze ro for the rest of the  switchi ng perio d. As shown in Fig.  6(c), none of  the switch o r  diode is  co ndu cting in this mod e , and dc link cap a citor  ܥ ௗ sup p lie s  energy to th e load;  hen ce, voltage  ܸ ௗ௖  across  dc lin k  capa cito r  ܥ ௗ  s t a r ts  de cr ea s i ng . T h e   operation is  repeate d  wh e n  swit ch  ܵ ଵ is turned on a gain  after a com p l e te swit chin g cycle.       (a) Mo de 1     (b) Mo de 2     (c) Mode 3   Figure 6. Ope r ation of the p r opo se d co nverter in  different mode s (a )-(c) for a po sitive half cycle  of the supply  voltage   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 12, Decem ber 20 14 :  8060 – 80 68   8066   (a) Mo de 1     (b) Mo de 2       (c) Mode 3     Figure 7. Ope r ation of the p r opo se d co nverter in  different  modes  (a )-(c) for a ne g a tive half  cycle of the supply voltage       6. Simulation Circuit    The propo se d brid gele ss  buck- boo st converte r fed  BLDC  with variabl e DC li nk voltage   of VSI  to improve the po wer q uality at ac ma ins  with red u ced  compo nent s is simulate d  in   MATLAB and  the results are sho w n b e lo w.      Figure 8. Simulation ci rcuit of Buck-bo o st  converte r fed  BLDC in MA TLAB Simulink       The above  circuit con s i s ts  of the main bloc ks  which are used fo r the BLDC  control. The  s u b- b l ock s  are  p r es e n t ed  be lo w .  T h e  main  s u b- blo c k is the bu ck-bo o st co nverte r block.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Analysis of V a riabl e Spee d Cho ppe r Fe d Brushl e ss  Dire ct Cu rren t Motor (Jeya Selvan  Reni u s )  8067     Figure 9. Simulation sub-bl ock of buck-b oost converte r         The p r o p o s e d  metho d  i s   simulate d in   MATLAB as  given a bove  and th e resu lts are   evaluated.       7. Simulated Results     The sim u late d results for  variou s pa rts of  the propo sed  circuit are sho w n b e low. The   perfo rman ce  of the propo sed BLDC mot o r driv e i s  si mulated in M A TLAB/Simulink environm ent  usin g the Si m-Power Sy stem toolb o x. The per fo rmance evalu a tion of the  prop osed d r i v e is   categ o ri zed i n  term s of th e pe rform a n c e of  the BL DC moto r an d  BL bu ck–boo st co nverte r  and  the achi eved  powe r  qu ality indice s obt ained at a c   mains. T he p a ram e ters a s so ciated  with  the   BLDC  motor su ch a s   sp eed (N), ele c trom agn etic torque  ( ܶ ௘ ), a nd stato r   cu rre nt ( ݅ ௔ ) ar e  analysed for the pro per fun c tionin g  of th e BLDC  moto r. Paramete rs such a s  su p p ly voltage ( ܸ ௦ ),  sup p ly  cur r e n t  ( ݅ ௦ ), dc lin k voltage ( ܸ ௗ௖ ), inducto r’s  cu rrents ( ݅ ௟௜ଵ ,  ݅ ௟௜ଶ , ) ,  swit ch v o lt age s ( ܸ ௦௪ଵ ,,   ܸ ௦௪ଶ ), and swit ch  currents( ݅ ௦௪ଵ ,  ݅ ௦௪ ଶ ) of the PFC  BL buck–bo o s t conve r ter are evaluate d  to   demon strate its prop er fun c tioning.         (a) Stator  cu rrent and el ect r omotive force  output wavef o rm       (b)  Rotor Sp e ed output wa veform     (c) Electroma gnetic To rq ue  output wavef o rm     (d) Li ne to lin e voltage out put waveform     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 12, Decem ber 20 14 :  8060 – 80 68   8068   (e) Va riabl e DC voltag e o u tput waveform    (f) Puls e wav e form for VSI      (g) Pul s e s  for buck-b o o s t converte r      7. Conclusio n   A PFC BL bu ck–bo ost  con v erter-ba sed  VSI-fed BLDC moto r driv e ha s be en p r opo se d   targeting lo w powe r  appli c ation s . A new metho d  of spee d co ntrol ha s be en utilize d  b y   controlling th e voltage at  dc b u s  and  operati ng th e VSI at fundamental f r e quen cy for t h e   electroni c  co mmutation  of the BL DC m o tor fo r  red u cing the  switching l o sse s  i n  VSI. The f r ont- end BL bu ck  boo st conve r ter ha s bee n operated in DI CM for achie v ing an inhe rent power factor  corre c tion at  ac main s. A satisfa c to ry perform an ce h a s be en a c hi eved for spe ed co ntrol an d  sup p ly voltag e vari ation  wi th po we r q u a lity i ndice s. More over,  vo ltage  a nd cu rrent stre sse s   on  the PFC switch have be e n  evaluated for dete r mini n g  the pra c tical application  of the propo sed   scheme. Th e  propo se d scheme ha s sh own  satisfa c t o ry perfo rma n ce, an d it is a recomme n d e d   solutio n  appli c abl e to low-power BL DC  motor d r ives.       Referen ces   [1]  T  Gopalarath n a m, HA  T o li yat. A ne w  top o lo g y  for   unip o l a r brushl ess dc motor drive  w i t h  hig h  po w e r   factor.  IEEE Tr ans. Power Electron.,  2003; 1 8 (6): 139 7– 140 4.  [2]  S Singh, B Singh . Pow e r q uality i m prov e d  PMBLDCM  drive for a d jus t able s pee d a pplic atio n w i t h   reduc ed se nso r  buck-bo ost PF C converter . Proc. 4th ICET ET . 2011; 180 –18 4.  [3]  S Singh, B Sin gh. A voltag e-c ontrol l ed PF C  Cuk c onv erter base d  PMBLD C M drive for ai r conditi on ers .   IEEE Trans. In d. Appl.,  201 2; 48(2): 83 2– 838 .  [4]  Y Jang, MM Jovan o vi´c. Brid gel ess hig h -p o w e r-factor buc k converter.  IEEE Trans. Power Electron.,   201 1; 26(2): 60 2–6 11.   [5]  L Hu ber, Y  Ja ng, MM Jov a n o vi´c. Perform ance  ev a l u a tio n  of  brid gel ess  PF C bo ost re ctifiers.  IEEE   T r ans. Pow e r Electron. , 20 08 ; 23(3): 138 1–1 390.   [6]  W  W e i, L Hongpe ng, J Shig ong,  X Dia ng u o .  A novel br i dge less b u ck-boost PF C co nverter.  IEEE   PESC/IEEE Pow e r Electron. Spec . Conf., 2008; 1304–1308.  [7]  AA F a rdou n, EH Ismail, AJ Sabzal i, MA Al-Saffa r. Ne w  efficient bri d g e le ss Cuk rect ifiers for PFC  app licati ons.  IEEE Trans. Power Electron.,  20 12; 27(7): 3 292 –33 01.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.