TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol. 14, No. 3, June 20 15, pp. 441 ~ 4 4 5   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 14i3.778 1        441     Re cei v ed Ma rch 1 1 , 2015;  Re vised April  28, 2015; Accepte d  May 1 5 , 2015   An Review of Power Factor Correction in SRM Drives  Us ing Bridge le ss  Conve r te rs      M. Vish v a nath* 1 , R. Balamurugan 2   Dep a rtment of Po w e r El ectron ics and Dr ives,   K.S.Rangas a m y  Co lle ge of  T e chnolog y (A utonom ous),   K.S.R Kalvi Na gar, T i rucheng ode, Nam a kkal ,   T a milnad u, India, Ph./F ax: 0 428 8 27 474 1-4 4 /042 88 2 7 4 8 6 0   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : vishva1 06@ gmail.c o m 1 , nrbals@ gma il.co m 2       A b st r a ct   T h is pa per  de als w i th a  co mparativ e a naly s is of  var i o u s  converter  topo l ogi es for P o w e r F a cto r   Correctio n (PF C ) in sw itche d   relucta n ce  mot o r driv es . Hen c e a p o w e r fac t or corrected c onverter r equ ir ed   for obtai ni ng th e i m pr oved  PQ at the AC   mai n s for a n  inv e rt er fed S R M dri v e has  be en  a naly z e d . T he S R M   w hen fed by a  DBR w i th a hig h  valu e of DC-l i nk cap a ci tor r e sults in  hig h ly  distorted su pp ly current a nd  a   poor  pow er fac t or. A new  b i dir e ction a l  brid ge l e ss LUO c onv erter is  use d . T he  brid gel ess  LUO co nverter  i s   a mixture of tw o dc-dc conv erters w i th on e or tw o  semi cond uctor sw itches in th e cu rrent flow ing p a t h   thereby r e d u ci ng the c u rre nt stresses in t he activ e   and passiv e  switches. Circ u it ef ficiency  is further   improve d   as c o mpar ed to  co nventi o n a l  Con v erters. LU O c onverters  are   new  seri es of   DC/DC  Co nver ters   that have very  low  ripple of  volt ag e an d current an d hav e output w a ve  w i th high qu a lity, high transf e r   voltag e ga in an d hig h  pow er d ensity.     Ke y w ords :   pow er qu ality  (PQ), pow er factor correctio n  (PF C ), bridg e less co nverte rs, LUO converter,   sw itched reluct ance  motor (S RM)        Copy right  ©  2015 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  The S R M  are  be comin g  p o pular in  many  low an d me d i um po we r  ap plicatio ns. S w itched  Relu ct an ce   Mot o r s   (S RM ) h a v e  int r in sic a d v ant ag es  su ch  a s   sim p le  st ru ct ur e  wit h  n o n - win d in g   con s tru c tion i n  rotor  side,  high toleran c e, robu st ne ss, low co st with no perman ent magnet in  the  stru cture an d  it operate in  high te mp era t ures or i n  int ense tempe r ature va riatio ns [1]. The S R M  is a n  el ect r ic  machi ne it  co nverts the  rel u ctan ce  torqu e  into  me cha n ical  po we r. I n  SRM,  both  the   rotor  and  stat or e n cl ose  a  stru cture of p r oje c ted - pole,  due to  proj e c ted p o le s it  prod uce a  hi gh   output torqu e . Hen c e it  is al so  kn own  as  an  elect r oni call y commutat ed moto r.  The  disa dvantag e s  of this type  of motor are  the pul satin g  nature of their  torque a nd they ca n be   ac ous t ic ally nois y [1].  Powe r qu ality proble m s  have be com e  impo rtant i s sue s  in the s e m o tors d ue to th e   recomme nde d limits of harmo nics in  sup p ly cu rre nt by variou s internation a l power q u a lity  stand ard s   su ch a s  the Int e rnatio nal El ectro te ch nical Commi ssio n (IEC)  610 0 0 -3 -2 [1]. So the   power fa ctor  corre c tion  ha s led th e ci rcuit desi gne rs  to look  clo s el y at all se ctio ns of the  ci rcuit  and d e velop  possibl e lower lo ss  altern atives. One  se ction th at contribute s   sig n ificantly to the   losse s  is the  input brid ge rectifier. As a  result,  the alternative s  to eliminate the  diode b r idg e  or  conve r t it into  a d ual-use  ci rcuit  have  be en expl ore d  f o r m any yea r s. Thi s   rem o val/adaptatio n  of  Diod e Bridge  bring s  ab out its own  set of chall enge s.       2. T y pes of Bridgele ss Conv erters  Bridgel ess co nverters are becoming mo re pop ular  in  orde r to incre a se the po we r factor  at the a c  m a ins. T he  di stingui shi ng  cha r a c teri st ic of a  brid gel ess PF C  co nverter is th at it  eliminate s  th e need fo r a  diode b r id ge  at the input. This d e cre a ses p o we r lo sse s  that u s u a lly  occur i n  a di ode b r idge  a nd, as a  re sult, improves  overall sy ste m  efficien cy with co mpa r a b le   co st  sav i ng s.  P o wer Fa ct o r  Co rre ct ion r e ct if ier s  are used to improve the rectifie r powe r  den sit y   and to red u ce  noise emi s si ons via soft switchi ng tech nique s or  cou p led mag neti c  topolo g ie s [1].      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 14, No. 3, June 20 15 :  441 – 44 5  442 2.1. Bridgele ss Boo s t  Co nv erter  Figure 1 sho w s th e   Bridg e less Boo s t  Conve r ters.  A bridgel ess  boo st re ctifier with low  transfe re nce  losse s  and  redu ced di ode  reverse - re co very troubl es is proje c ted  for po we r-fa c tor   cor r e c t i on .   Similar as p r edicta b le Bo ost Re ctifier  out put voltage is sup e rio r  than the peak output  voltage, Co ntinuou s in put  curre n t, elimi nates i nput  fil t er, Pulse d  o u tput cu rrent  increa se s out put  voltage rip p le , Output voltage is  alway s   greate r  th a n  i nput voltage,  Lack of g a lva n ic remote ne ss,  large  start up  in rush cu rren ts.         Figure 1. Brid gele ss Boo s t Conve r ter      For lo w volt age a ppli c ati ons  su ch  a s  tele comm unication, co mputer i ndu stry an  addition al co nverter  (or) a n  isolatio n tra n sforme r i s  required to st ep do wn the  voltage [2]. Boost  PFC co nvert e r gen erate s  a high voltage stre ss  (>1000V ) in the wide inp u t voltage ran ge of  adapta b le ele c troni c  Comp onent s, esp e c ially in high  vo ltage input  con d ition.The r efore, it is very  compl e x to choo se the  co mpone nts  an d ene rgy  st orage  spa c e  ca pacito r  of late r sta ge  se clu ded   conve r ter ove r  buck bo ost  conve r ter [3].    2.2. Bridgele ss Buc k -Boo st Co nv erter    Figure 2. Brid gele ss Bu ck-Boost Co nverter      Figure 2  sho w s the  Bridg e less B u ck-B oost  Co nvert e r. Advanta g e s  of a  bu ck -  boo st  conve r ter  are  Contin uou s  output curren t results  in l e sser  output  voltage rip p l e , Pulsed i n put  curre n t, requ ires in put filter, Pulse d  o u tput cu rre n t incre a ses o u tput voltage  ripple, Outp ut  voltage ca n b e  either small e r or g r eate r  than inp u t voltage [4].     2.3. Bridgele ss CUK  Con v erter  Figure 3 sho w s the Brid g e less CUK Converte r.  CUK converte r is actu ally the cascad e  combi nation   of a b o o s t an d a  bu ck con v erter.   CUK  conve r ter  is one su ch   con v erter.  It  ha s the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     An Review o f   Power Factor   Correction in   SRM Drives  Using Bridgeless…  ( M .   V i s h v a n a t h )   443 followin g  advantage s. Co n t inuou s input  curre n t,  Conti nuou s outp u t current, Out put voltage can   be either g r e a ter or le ss than input volta ge.         Figure 3. Brid gele ss  CUK  Conve r ter      The b r idgel ess Cuk  conve r ter ope rating  in  a DICM gi ves an in he re nt PFC and  requires  a sim p le volt age follo we r  approa ch fo r  the voltage  c ontrol and   re quire ment  of low size  of h eat  s i nk  for the switc h es  [5-6].     2.4. Bridgeless SEPIC Conv erter  Figure 4 shows the Bri dgeless SEPIC Conver ter. The SEPIC offici ally stands for  “Single - Ende d Prima r y In ducta nce Co nverter”. Ho wever, th e u nofficial expl anation i s  m o re   expre ssive:  “Secon da ry Polarity Invert ed Cuk” . At any given i n stant, thre e  semi con d u c to r   device s  exist  in the power flow path [7].        Figure 4. Bridgele s s  SEPIC Converter      Also, sp eci a l desi gn of the  dc-sid e indu ctor i s  ne ce ssary to  carry the dc  curre n t  as well   as  high -fre q uen cy rip p le  cu rrent. Thi s   conv e r ter  has thre e e x tra pa ssive eleme n ts  which   contri bute t o   the volume  a nd  weig ht of t he  conve r ter.  Anothe r m a i n  p r oble m   with this conve r ter  is that it doub les the outp u t voltage whi c h signifi c antly  incre a ses th e size of outp u t filter [8].    2.5. Bridgele ss ZETA  Co nv erter    Figure 5  sh o w s t he Bri d g e less ZETA  Conve r ter. T he be nefits  o f  the ZETA converte r  over the  SE PIC converte r in clud e lo wer o u tput -volt age rippl e  a nd  e a si er co mpen sation. The   ripple current  in the load i s  greater for  Cuk  and ZET A   converters t han  SEPIC. The drawbacks  are the requi rements fo r a highe r input -voltage ri p p le, a much la rg er flying capa citor [9-1 0].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                             ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 14, No. 3, June 20 15 :  441 – 44 5  444   Figure 5. Brid gele ss ZETA  Conve r ter      2.6. Bridgele ss LUO Con v erter    Figure 6. Brid gele ss L U O  Conve r ter      The BL-LUO  retain s all th e advanta ges of t he  conve n tional conve r ter system such as  small  si ze, hi gh p o wer  de nsity an d mi cro  power con s umptio n a n d  at the  sa me  time add s so me  addition al be nefits su ch a s , low or n o  inru sh current ; improve re si stan ce to failure switching  and   EMI distortio n s, rel a tively simple  sta r t-up, volt age a nd current ri pple i s  less i n  output, it is a   bidire ction a l converte r etc [11].  In the curren t study, the  develop ed Bridgel e s s luo   conve r ter  ha s be en  sh own to be   cap able of providing a top o logy  tha red u ce s the out put ripple an d  para s itic ef fects. Using this  method sta b l e  and rip p le free output is o b tained.       CONVER TERS   NAME  NO . O F DEVICE S  SUITABILITY   FOR S R M  DRIVE  LINE  CURREN T   WAVEFO R M   PO WER  LEVEL  Sw itch  Diode  Inductor   Capacitor   BL-BOOST   2  2  1  1  No  Good   Lo w  to   Medium  BL-BUCK  B OOS T   2  4  2  1  No  Excellent  Lo w  to   Medium  BL-CUK   2  4  4  3  Y e s   Poor   Lo w  to   Medium  BL-SEPIC  2  2  2  4  Y e s   Poor  Lo w  to   Medium  BL-ZETA   2  4  4  3  Y e s   Poor   Lo w  to   Medium  BL-LU O  2  4  4  3  Y e s   Excellent  Medium  to High      All the Bridg e less conve r ters  have at l east on e of the followi ng  Dra w b a cks: 1) Hi gh  comp one nts  cou n t, 2) Co mpone nts a r e not fully ut ilized ove r  wh ole ac-line  cycle, 3) Compl e x  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     An Review o f   Power Factor   Correction in   SRM Drives  Using Bridgeless…  ( M .   V i s h v a n a t h )   445 control, 4 )   Dc o u tput volt age i s   alway s  hi ghe r tha n  the  pea k i nput voltag e, 5) In put–o utput  galvani c isol a t ion ca nnot b e  ea s ily imple m ented, an d  6) Due to  floa ting gro und,  some topol ogi es  requi re a dditional dio des  a nd/or capa cit o rs to minimi ze EMI.      4. Conclusio n     Comp arative analysi s  of d i fferent types of  Bridgele s s converte r topolo g ies fo r power  factor  co rrect i on in S R M d r ives  ha s be en di scus se d .  For el evate d  po we r SRM drive s  BL -LUO   conve r ter i s  f o r the  mo st p a rt suitable. It gives  the  hig h  efficien cy o u tput, red u ce d torq ue ri ppl es  and go od sp eed re sp on se for the SRM drive s  when compa r ed to the convention a l PFC  c onverters .       Referen ces   [ 1 ]   Vi sh vana th  M, Ba la mu ruga n R .  Bid i rectiona l   L U O  C onve r te r F e d  Sw itched  Rel u ctan ce  Mo to r.   T E LKOMNIKA Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri ng.  2014; 1 2 (12):  812 0-81 25   [2]  Ahmet Karaars l an, Ires Isken der. Anal ys is a nd  comp ariso n  of current con t rol methods o n  brid gel ess   converter to im prove p o w e r q ualit y.  Electric a l  Pow e r and En ergy Syste m s.  201 3; 51: 1-13   [3]  W oo-You ng C hoi, Jun g -Mi n K w o n , Eu ng-H o  Kim, Jong-J a e Lee, Bo ng- H w a n  K w o n . Bri dge less Bo ost   Rectifier  w i th L o w   Co nducti on  Losses an d R educ ed Di od e Revers e-Rec o ver y  Pro b l e ms.  IEEE T r ans.   on in dustria l El ectronics.  20 07 ; 54(2): 769-7 8 0   [4]  Vashist Bist,  Bhim Si ngh. A n  Adj u stab le-S pee d PF C Bri dge less B u ck– Boost Co nvert e r-F ed BL D C   Motor Drive.  IEEE T r ans. on industrial Electronics.  201 4; 61( 6): 2665- 26 77   [5]  D.Gokila pri y a,  R Karth i ga yi ni.  A Bri dge less   Cu k C onv erter  for Po w e r F a ctor Correcti o n  an d S pee d   Contro l in BL DC Motor.  In te rn a t io n a l  Jo u r n a l  o f  Ad van c e d  R e se a r ch  in  El e c tri c al , El e c tro n i cs and  Instrume ntatio n Engi ne erin g.  201 4; 3(5): 959 7-96 06.   [6]  Abbas  A F a r d oun, Es am  H I s mail, A h mad   J Sabz ali, M u s t afa A Al-S affa r. Ne w   Efficien t Bridg e less   Cuk Rectifi e rs for PFC Applic a t ions.  IEEE T r ans. on Power Electronics.  201 2; 27(7): 32 92- 330 1.  [7]  MR Sahid, A H M Yatim,  T aufik T aufik.  A  New AC-DC Conv erter  Using Bridgeless  SEPIC.  I E EE  confere n ces. 2 010: 28 6-2 90.   [8]  Mohamm ad  Mahd avi, H o s e in Farz an ehf ard.  Brid ge les s  SEPIC PFC Rectifi e r  w i th Re duc e d   Comp one nts a nd Co nd uction  Losses.  IEEE T r ans. on indust r ial Electr onics .  201 1; 58( 9): 4153- 416 0   [9]  Vashist Bist, B h im Si ngh. A r educ ed s ensor  PF C BL -Z eta  converter  bas e d  VSI fed BL D C  motor dr ive.   Electric Power System s Res e arch . 201 3; 98:  11-18   [10]  Vashist Bist, B h im Si ng h.  A P F C Based  BLD C  Motor Dr ive  Using  a Br id ge less Zeta  Conv erter.  IE EE  confere n ces. 2 013: 25 53- 255 8.  [11]  Vashist Bist, B h im Si ng h.  Po w e r Quality I m prove m ent i n   PF C Bridg e l e s s -Luo  Co nvert e r F ed B L DC   Motor Drive.  IEEE conferenc e s . 2013: 1-8.   [12]  Yong CHEN, W en-pi ng  DAI.   Classific a tio n  and Co mp aris on of BPF C T e chn i qu es: A Revie w . Sc ho o l   of Energ y   Scie nce a nd E n g i n eeri ng.  Un ivers i ty of Electro n i c  Sci enc e a nd  T e chno logy  of  Chin a.  2 013 :   179- 180.   [ 1 3 ]   Pe ar l y   C a th er i n e J, B a la mu ru g an  R. A n   A p p r o a c h of Po w e r Factor Correction in BL DC  Motor Drive s   Using   Cuk De rived Conv erte rs.  T E LKOMNIKA Indo nesi a n  Journ a l  of  El ectrical E ngi ne erin g.  20 14 ;   12(1 2 ): 809 2-8 097.   [14]  Ahmet Karaars l an, Ires Isken der. Anal ys is a nd comp ariso n  of curr ent con t rol methods o n  brid gel ess   converter to im prove p o w e r q ualit y.  Electric a l  Pow e r and En ergy Syste m s.  201 3; 51: 1-13   [15]  Kakkeri, Sh ilp a ,  Patil, Nag a b h u sha n . AC-DC  Conv erter Usi n g Brid gel ess S EPIC . Internati ona l Jo urna l   of Scientific En gin eeri ng a nd  Rese arch (IJSER).  2013; 1(3 ) : 19-22.   [16]  Jin-W oo A hn,  Jiani ng  Li ang,  Don g -He e  L e e . Class ificatio n an d An al ysi s   of S w itch ed  Rel u ctanc e   Conv erters.  Journa l of Electri c al Eng i ne eri n g & T e chnol og y.  2010; 5 (4): 571- 579   [17]    AA F a rdoun,  EH Ismail, AJ Sabza li, MA Al-Saffar.  A Co mpar is on b e tw een  T h ree Pro pos e d   Bridg e less  Cu k Rectifiers a nd C onve n tio n a l Top o lo gy fo r Pow e r Factor Correctio n.  IEEE ICSET.  Kand y, Sri La n k a. 2010: 1- 6.  [18]  AA F a rdou n, AJ Sabza li,  EH  Ismail, MA Al-Saffar.  A New  Bridg e less PF C Sepic  an d C u k Rectifier s   w i th Low  Cond uction a nd Sw itching L o sses.  IEEE International Conferen ce on Po w e r Elec tronics an d  Drive S y sterm, PEDS. 2009: 550- 556.   [19]  AJ Sabz ali,  EH  Ismail.  Ne w   B r idg e less  DCM  Se p i c  and  C u k PF C R e ctifier s   w i th  Lo w   C o nducti on  an d   S w itc h i ng Loss e s.  IEEE Trans. on Ind . 2011;  47(2): 87 3-8 8 1 .   [20]  MR Sah i d, A H M Yatim. A br i dge less  Cuk P F C convert e r.  IEEE Applied P o wer Elec tronics Colloquium  (IAPEC).  2011:  81-85.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.