I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   9 ,   No .   2 Feb r u ar y   201 8 ,   p p .   2 5 7 ~ 2 6 1   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 9 . i 2 . p p 2 5 7 - 261           257       J o ur na ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Dua l Input   Z - So u rce  Inv ert er  Fed  PMSM  Ba sed    Renew a ble Energ y     V.   K a rt hik ey a n   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g   ( M a ri n e ),   A M ET   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a i       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   19 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   25 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J an   18 ,   2 0 18       T h e   p ro p o se d   p a p e p ro d u c e th e   h ig h   g a in   a n d   l o w   h a r m o n ic  c o n ten in   th e   p e rm a n e n m a g n e s y n c h ro n o u s   m o to f e d   Z - so u rc e   in v e rter.  T h e   h y b rid   so lar  a n d   f u e l - b a se d   m o to p r o d u c e m o re   p o w e b y   u sin g   th e   d ir e c to rq u e   c o n tro l.   T h e   c o n tro b a se d   P M S M   f e d   in v e rter  f o c o n ti n u o u p o w e r   p ro d u c ti o n .   T h e   d c   b u v o lt a g e   is  re g u late d   b y   u sin g   th e   DT b a se d   P M S M .   T h e   sp e e d   o f   a   p e rm a n e n m a g n e s y n c h ro n o u m o to is  re g u late d ,   a n d   t h e   p ro p o se d   DT is  m in im izin g   th e   to rq u e   a n d   f lu x   rip p le.  I n   o r d e t o   p r o d u c e   m a x i m u m   p o w e a th e   d c   li n k   a n d   a lso   im p ro v e   th e   p e rf o r m a n c e   o f   P M S M   in   M a tl a b S im u li n k   so f tw a re .   K ey w o r d s :   Dir ec T o r q u C o n tr o l ( DT C )   P er m a n en M a g n et  S y n ch r o n o u s   M o to r   ( P MSM )   P h o to v o ltaic  ( P V)   S o u r ce   I n v er ter   ( Z SI)   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   V.   Kar th ik e y a n ,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g   ( Ma r i n e) ,     A ME T   Un i v er s it y ,     C h e n n ai.       1.   I NT RO D UCT I O N   T h p er m a n en t   m a g n et  s y n c h r o n o u s   m o to r   is   u s ed   i n   m a n y   ap p licatio n ,   to r q u r esp o n s an d   h ig h   p er f o r m a n ce   o p er atio n .   Si m p l DT C   alg o r it h m   w it h   p r ed ete r m in ed   s w itc h i n g   f r eq u en c y   f o r   P MSM   b ased   o n   SP W m et h o d   is   p lan n ed   to   d im i n i s h   t h f lu x   a n d   to r q u w a v a n d   less e n   th ca lcu latio n   ti m an d   r eq u ir e m en t o f   p o w er f u s u f f icien t to   b r in g   o u t t h r ea l - ti m alg o r ith m   [ 1 ] - [ 4 ] .       2.   B ACK G RO UND   An   i m p ed an ce   s y s te m   o f f er s   co m p eten t   m ea n s   o f   p o w er   tr an s f er   b et w ee n   s o u r ce   an d   lo ad   in   b r o ad   r an g o f   elec tr ic - p o w er   co n v er s io n   ap p licatio n s   ( d c - d c,   d c - ac ,   ac - d c,   ac - ac ) ,   p ar ticu lar l y   f o r   alter n ati n g   s o u r ce s   li k f u el  ce ll s ,   p h o to v o ltaic,   an d   also   w i n d   tu r b i n es  [ 5 ] - [ 7 ] .     T h p r o b lem   o f   i m p r o v i n g   th b eh av io r   o f   d ir ec to r q u co n tr o lled   in d u ctio n   m ac h in an d   also   o f   P MSM ,   esp ec iall y   b y   r ed u ci n g   t h to r q u a n d   f lu x   r ip p les  a n d   b y   i m p o s i n g   t h av er a g s w itc h i n g   f r eq u en c y   o f   th Vo ltag e - So u r ce   I n v er t er   ( VSI ) .   Z - So u r ce   in v er ter   b ec o m e s   p o p u lar   ch o ice  f o r   b o o s tin g   u p   th e   v o ltag g e n er ated   b y   t h r en e w ab le  s o u r ce s   f o r   d if f er e n t a p p licatio n s   [ 8 ] - [ 1 0 ] .   A lt h o u g h   t h co n v en t io n al  Z S I   p r o v id es  in f in i te  in cr ea s in g   t h eo r etica ll y   b u p r ac ticall y   it  is   li m ited .   F u r th er   f o r   m o r b o o s tin g   f ac to r ,   s h o o t - th r o u g h   d u t y   r atio   p r o v id ed   to   Z SI  h as  to   b h ig h .   B u th m o d u latio n   i n d ex   d ec r ea s es  a n d   th v o lta g s tr es s   ac r o s s   th s w i tch   i n cr ea s e s   w it h   h i g h   s h o o t - t h r o u g h   [ 1 1 ] .   T h ad v an ce d   s o lar   an d   f u el  b ased   Z - s o u r ce   in v er ter   f o r   h ig h   p o w er   a n d   also   r ed u ce   t h h ar m o n ics .   T h d ir ec t to r q u co n tr o l o f   P MSM   i s   d esi g n ed   f o r   i m p r o v i n g   t h p er f o r m a n ce   o f   t h m o t o r   an d   to   r ed u ce   t h e   to r q u r ip p le  [ 1 2 ] .   T h in p u t   o f   Z SI  h as  f r o m   th s o lar   an d   f u el,   an d   t h s u p p l y   o f   r e n e w ab le  en er g y   ar e   co n n ec ted   to   t h Z - s o u r ce   co n v er ter   b y   u s i n g   t h s w itc h .   T h in v er ter   i s   co n n ec ted   to   th m o to r   f o r   h i g h   s p ee d   an d   h ig h   ef f ic ien c y   o f   t h s y s te m   [ 1 3 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 9 ,   No .   2 Feb r u ar y   201 8     2 5 7     261   258   3.   T H E   P RO B L E M   I n   co n v e n tio n al  m et h o d   h as  a d d itio n al  d c - d co n v er ter   f o r   in cr ea s t h v o ltag g ai n .   T h p r o p o s ed   m et h o d   h as n e g lect  t h d c - d co n v er ter   an d   u t ilizes t h Z   s o u r ce   in v er ter   f o r   in cr ea s i n g   th v o ltag e.       4.   P RO P O SE SO L UT I O N   4 . 1 .   P ho t o v o lt a ic  S y s t e m   T h o u tp u o f   th P h as  d ep en d s   o n   th s e m ico n d u cto r   m ater ial  an d   ir r ad iatio n   an d   t e m p er a tu r e.   T h P m o d el  is   s h o w n   i n   F ig u r e   1 .   T h d io d eq u atio n   o f   PV  m o d u le  is     K a T qv I d i o I e x p 1           Fig u r e   1 .   C ir cu it  Dia g r a m   o f   P m o d el       T ab le  1 .   P ar am eter s   o f   Sin g le  Dio d P C ell  at  Op er atin g   C o n d itio n   S . N o   S p e c i f i c a t i o n   V a l u e s   1   O p e n   C i r c u i t   V o l t a g e   ( V o c n )   70V   2   S h o r t   C i r c u i t   C u r r e n t   ( I sc)   17A   3   T o t a l   n o   o f   C e l l s i n   p a r a l l e l   ( N p )   1   4   T o t a l   n o   o f   C e l l s i n   se r i e s (N s)   6   5   B o l t z man   c o n st a n t   ( K )   1 . 3 8 0 5   ×   1 0 - 2 3   J/ K   6   El e c t r o n   c h a r g e   ( q )   1 . 6   ×   1 0 - 1 9     C   7   O u t p u t   C u r r e n t   o f   P V   ( I p v )   1 2 0 A       4 . 2 .   F uel C ell   Fu el  ce ll  en er g y   is   also   ca lle d   as  an   elec tr o - ch e m ical  ce ll,   w h ich   ex h ib it s   at  th s i m ilar   ti m an d   d ir ec tl y   co n v er t s   th c h e m ic al  en er g y   o f   f u el  ce ll  a n d   an   o x id an to   elec tr ical  e n e r g y   b y   e f f o r f o r   f u n d a m en ta ll y   b ased   elec tr o d an d   elec tr o l y te  s y s te m   [ 1 4 ] .     4 . 3 .   Z - So urce   I nv er t er   T h Z - s o u r ce   i n v er ter   u s es  p ass iv ele m e n t s   f o r   i m p r o v in g   th v o lta g g ai n   w i th o u u s i n g   a   tr an s f o r m er .   T h Z - s o u r ce   i n v er ter   ca n n o u s th s w i t ch   an d   to   r ed u ce   th co n tr o ller .   T h p r o p o s ed   co n v er ter   h as   p r o d u ce d   th co n ti n u o u s   o u tp u t a n d   also   r ip p l es  f r e cu r r e n t a n d   v o ltag e   o f   Z SI  [ 1 5 ] .   T h b lo ck   d iag r a m   is   s h o w n   i n   F ig u r e   2 .         IL D1 Rsh Rs + - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Du a l I n p u t Z - S o u r ce   I n ve r ter F ed   P MS M B a s ed   R en ewa b le  E n erg ( V .   K a r th ikey a n )   259       Fig u r e   2 .   B lo ck   Diag r a m   o f   P r o p o s ed   Me th o d       4 . 4 .   P M S M   T h d ir ec to r q u co n tr o o f   P MSM   is   to   i m p r o v t h p er f o r m a n ce   o f   th e   m o to r .   T h s p ee d   an d   to r q u o f   P MSM   ar to   r e d u ce   th r ip p le  an d   p r o d u ce   th s p ee d   r eg u latio n .         T ab le   2 .   Mo t o r   Sp ec if icatio n   M o t o r   S p e c i f i c a t i o n   R a t e d   v o l t a g e ( V )   50   R a t e d   C u r r e n t ( A )   15A   N o mi n a l   s p e e d   ( r p m)   6 0 0   S t a t o r   R e si st a n c e ( )   0 . 1 9   S t a t o r   I n d u c t a n c e ( mH )   0 . 8 3 5   R o t o r   mo me n t   o f   i n e r t i a   J( k g . m 2 )   1 . 9 9 5 9 µ       5.   SI M UL AT I O R E S UL T S   T h o v er all  d iag r a m   o f   p r o p o s ed   m e th o d   is   s h o w n   i n   F ig u r e   3 .   T h P v o ltag a n d   cu r r en t   w a v e f o r m   ar s h o w n   i n   F ig u r e   4 .   T h d lin k   v o lta g is   s h o w n   i n   F ig u r e   5 .   T h s tato r   v o ltag an d   c u r r en ar e   s h o w n   in   F ig u r 6 .   T h s p ee d   o f   P MSM   is   s h o w n   i n   F ig u r e   7 .             Fig u r e   3 .   Ov er all  P r o p o s ed   Si m u latio n   C ir cu i t M eth o d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 9 ,   No .   2 Feb r u ar y   201 8     2 5 7     261   260       Fig u r e   4 .   P Vo ltag an d   C u r r en t W av ef o r m           Fig u r e   5 .   DC   L i n k   Vo ltag e           Fig u r e   6 .   Stato r   Vo ltag an d   C u r r en t W av e f o r m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Du a l I n p u t Z - S o u r ce   I n ve r ter F ed   P MS M B a s ed   R en ewa b le  E n erg ( V .   K a r th ikey a n )   261       Fig u r e   7 .   Sp ee d   o f   an   P MSM       6.   CO NCLU SI O N   T h p r o p o s ed   P MSM   f ed   Z SI  f o r   s o lar   an d   f u el  r e n e w ab le  e n er g y .   T h p er f o r m an ce   o f   t h e   P MSM   is   i m p r o v ed ,   an d   th s p ee d   an d   to r q u ar r eg u lated .   T h d l in k   v o ltag is   m ai n tai n ed   b y   u s i n g   d ir ec to r q u e   co n tr o l.  T h s tu d y   an d   s i m u latio n   r esu lts   e x p lain   t h i n p u d s u p p l y   ca n   d is tr ib u te  p o w er   to   th lo ad   in d ep en d en tl y   o r   s i m u lta n eo u s l y ,   as   t h f ailu r o f   ea c h   co n tr ib u tio n   s o u r ce s   d o es n w o r r y   t h o th er s   o p er atio n .   T w o   in p u s o u r ce s   ca n   h a v u n iq u ch ar ac ter is t ics  an d   v o lta g e.   A l s o ,   co n v er ter   co n tr o ls   o u tp u t   p o w er   w i th   o n l y   o n ac t iv s witch   w h ich   ca n   r ed u ce   co s t a n d   d ev elo p   th r eliab ilit y .       RE F E R E NC E S   [1 ]   M a n d a B . e a l . ,   S w it c h e d   Ca p a c it o Z - S o u rc e   In v e rter ,   IEE 1 st  I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   P o we r   El e c tro n ics ,   In telli g e n Co n tro l ,   a n d   E n e rg y   S y ste ms ,   p p .   1 - 6 2 0 1 6 .   [2 ]   De n g   W .,   e a l. ,   S e ries   Z - so u rc e   a n d   n in e - sw it c h   d u a l - o u t p u in v e rter  st a g e   t w o - sta g e   m a tri x   c o n v e rter,   in   IET   Po we r E lec tro n ics ,   v o l /i ss u e 1 0 ( 2 ) ,   p p .   1 4 3 - 1 5 0 2 0 1 7 .   [3 ]   Ba tt isto n   A . e a l. ,   Ef f icie n c y   I m p ro v e m e n o f   a   Qu a si - Z - S o u rc e   In v e rter - F e d   P e rm a n e n t - M a g n e S y n c h ro n o u s   M a c h in e - Ba se d   El e c tri c   V e h icle ,”   in   IEE T ra n sa c ti o n o n   T r a n s p o rta ti o n   El e c trif ica ti o n v o l/ issu e 2 (1 ) ,   p p .   14 - 23 2 0 1 6 .   [4 ]   A h m e d   T .   a n d   M e k h il e S . ,   S e m i - Z - so u rc e   in v e rter  to p o lo g y   f o g rid - c o n n e c ted   p h o t o v o lt a ic  s y ste m ,   IET   Po we El e c tro n ics ,   v o l/ iss u e 8 ( 1 ) ,   p p .   63 - 75 2 0 1 5 .   [5 ]   M a n g u   B .   a n d   F e rn a n d e s B .   G. ,   M u lt i - i n p u tran sf o rm e c o u p led   DC - DC c o n v e rter  f o P V - w in d   b a se d   sta n d - a lo n e   sin g le - p h a se   p o w e g e n e ra ti n g   sy ste m ,”   IEE En e rg y   Co n v e rs io n   Co n g re ss   a n d   Exp o sit io n   ( ECCE ) ,   P it ts b u rg h ,   PA ,   p p .   5 2 8 8 - 5 2 9 5 2 0 1 4 .   [6 ]   P e n g   F .   Z . e a l. ,   M a x im u m   b o o st  c o n tro o f   th e   Z - S o u rc e   In v e rter ,”   IEE T ra n s.  P o we El e c tro n ,   v o l/ iss u e :   2 0 ( 4 ) ,   p p .   8 3 3 - 8 3 8 2 0 0 5 .   [7 ]   K .   Yu ,   e a l. ,   S p a c e   V e c to P u l se - w id th   M o d u lati o n   T h e o ry   a n d   S o lu ti o n   f o Z - so u rc e   In v e rters   w it h   M a x i m u m   Co n sta n t   Bo o st Co n tro l ,”   In t .   J .   C irc .   T h e o ry   A p p l . v o l/ iss u e 4 2 (2 ) ,   p p ,   1 2 7 - 1 4 5 2 0 1 4 .   [8 ]   S h a ji th   A .   U .   a n d   Ka m a ra V . ,   Z - S o u rc e   In v e rter  w it h   S p a c e   V e c to P W M   A 1 g o rit h m   f o Hig h   V o l tag e   G a i n ,   AR PN  J o u r n a l   o f   En g in e e rin g   a n d   Ap p li e d   S c ien c e s v o l/ iss u e 6 ( 6 ) 2 0 1 1 .   [9 ]   T h iru m a v a la v a n a   S . et   a l. ,   S tu d ies   o n   Ha ll   Ef f e c a n d   DC  c o n d u c ti v it y   m e a su re m e n ts  o f   se m ico n d u c to t h in   f il m p re p a re d   b y   c h e m ic a b a th   d e p o si ti o n   (CBD)  m e th o d ,”   J o u rn a o f   Na n o - a n d   E lec tro n ic  P h y sic s v o l /i ss u e 7 ( 4 ) ,   p p .   4 0 2 4 - 1 2 0 1 5 .   [1 0 ]   Ku m a r   P .   S . e a l .,   P u ll - in   v o l tag e   stu d y   o f   v a rio u stru c tu re d   c a n ti lev e r   a n d   f i x e d - f i x e d   b e a m   m o d e ls  u sin g   COMS OL   m u lt p h y sic s ,”   In d ia n   J o u rn a o S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y v o l/ issu e 8 (1 4 ) 2 0 1 5 .   [1 1 ]   Ba v it ra   K . e a l .,   T h e   h ig h   e ff ici e n c y   re n e w a b le  P V   in v e rter  to p o lo g y ,”   In d ia n   J o u rn a o S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y v o l/ issu e 8 (1 4 ) 2 0 1 5 .   [1 2 ]   P o n s h a n m u g a k u m a r   A . e a l. ,   S o lar  d riv e n   a ir  c o n d it i o n i n g   s y ste m   in teg ra ted   w it h   late n h e a th e rm a e n e rg y   sto ra g e ,”   In d ia n   J o u rn a o S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y v o l/ iss u e 7 ( 1 1 ) ,   p p .   1 7 9 8 - 1 8 0 4 2 0 1 5 .   [1 3 ]   R.   Az iz,  e t   a l. ,   T h e r m a l   M o d e ll i n g   f o P e r m a n e n M a g n e S y n c h r o n o u M a c h in e   ( P M S M ) ,”   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) v o l/ issu e 8 ( 4 ) 2 0 1 7 .   [1 4 ]   R.   P a lan isa m y   a n d   K.   V ij a y a k u m a r,   W in d - P V   Hy b rid   En e rg y   S o u rc e   F e d   T h re e   L e v e NP w it h   Qu a si  S o u rc e   Ne tw o rk ,”   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) v o l/ issu e 8 ( 3 ) 2 0 1 7 .   [1 5 ]   L .   S a g a a n d   B.   S a rv e sh ,   P e rf o r m a n c e   A n a l y sis  o f   F u z z y   Ba se d   S li d i n g   M o d e   a n d   S e lf - T u n in g   Co n tr o ls  o f   V e c to r   Co n tr o ll e d   I n d u c ti o n   M o t o Driv e ,”   IJ M S R v o l/ issu e 9 (1 ) 2 0 1 7 .   0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 0 500 1000 1500 2000 2500 T i m e   i n   S e c R o t o r   S p e e d   ( R P M ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.