In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  11, N o.  1, Mar ch 20 20,  p p.  235~ 2 4 1   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 2 35- 24 1           235     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //  i j ped s . i ae sc ore. c o m   R e duction of tr a nsients i n  swi tches usi n g embedded machi ne  learn i ng       P.   Suresh 1 S.  G eo rg e   Fe rna n de z 2 ,   S. Vid y a s agar 3 V .   K a l ya na su nd a r a m 4 K .  V i j a yak uma r 5 V a i d he eswar a n   Ar chan a 6 , S oh am C hatter j ee 7   1 , 2, 3, 4, 5  Faculty of   E l ec t r ical and E l ect ronics Eng i n eeri ng,  SR M  Institu te of S c ience  and  Techn o l o g y , In di a   6  D epartm ent of  El ectri cal an d  E l ect ro ni cs E ng in e e ring ,   N a tio na l   u n i v e rsity  o Si ngapore,   S in gapo re   7  D epartm ent of  El ectro n i cs an d  Co m m u n i cati on Eng i n eering, N a n y a n g  Tech nical  Univer s i t y , S ing a p o re      Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  Mar  1 201 R e v i s e d   Jul   1 ,  2 019  Ac ce p t ed  Oc t  2 3 ,  2 019      No n-lin e a lo ads   can   c au se  t rans ien t in   e l ectro nic   s w it ches T hey  al so   r esu lt  in   a   f luct ua t i n g   out pu when   t he  d evi ce  i s   s witch e ON  or  O F F .   Thes tran si ents   can  h arm   no o n ly  t he  s w i t c hes   but  a l s the  d e vi ces  that  t hey   are  con n ect ed  t o,  b y   p a ss in g   excess   cu rrents   o r   vol tages   t o   t h e   d ev ices By   app l y i ng   m ach in l earnin g we  can  i m p rov e   t he  g ate  dri v vo lt ag es  o f   th e   sw it ches  a n d   t h e reby  r e d u c e   s witch   trans i en ts.  f eedback   s ys te i s   built  th at  m easu r es  t he  o utp u t   tran s i e n ts   a nd   t h e n   feeds   it   t n e ur al   n et work  alg o rithm   t h at   t h e n   gi ves  p r ope g a te  d ri ve  t o   th devi ce.   T h is  w i l reduce  tran si ents   a nd   a ls im pro v p e rf o r m a nces  o s w it ch  b ased   d ev ice like  in vert ers   an convert ers.   K eyw ord s :   Emb e dd e d  s yste ms   Mac h i n lear n i ng  ne ura l   netw orks  So l i d   st at e   swi t ch es  Tran si ent s   Th is  is a n  o p en acces s a r ti cle u n d e r t h CC  B Y -S A  li cens e   Corres pon d i n g  Au th or:   P .  S uresh,   D e pa rtme nt   o El e c t rica l   a n d   El ect ro ni c s  Eng in e e ring SRM Inst i t u t e   of  S cie n ce  an d T ech no l o g y Ka t t a n kul at hu r, C h e nn a i , In d i a .   Em ail:  sur e sh. a u95 @ g m a i l .c om       1.   I N TR OD U C TI O N    Tr ansie n ts  a r e   r andom   a n d   rapid  f l uc tua t i o ns  i vo l t a g es  c a u se d   b c h a n gi n g   l o a ds  a n d   f a s t   sw it c h i n de vi c e s.  T r a nsien t a r ve ry  h ar mful   i c i rc ui bec a u se  t h e ca cau se   h eat i ng  a nd  i m pr oper  firi n g   o so li d   st a t e   sw itc he s .   T ransients  ca n   also  c a u se  p oor  pow er  f a c t or,   inc r ea se   c u rre nt  i the  ne utra l   con d u ct or,   i n c r e a se  l osses   d u e   t o   h ys tere si s   a n e d dy   c urre nt  i mot o rs  a nd   i t   ca n   a l s o   s om et ime s   i n t er fer e   w ith  t ele p ho ne   n e t w o rks.  T ra n s ien t a r very  s teep   v o l ta g e   s te p t h at   o cc u r   i n   e l ec t r i cal   c i r cu i t s   d u e   t o   th su dd en   r el ea se  o f   p r e v i o u s l y   s t o red   en ergy e i t h er  i nd u c t i v e   or  capa c i t i ve w h ic resu lt i n   a   h i gh  v o l t a g e   trans i en t,  o r   su rge  be ing  cre a t e d.  T h i s u d d e n   r elea se  o e n erg y   b a c k   i n t t h e   c i rc uit   du t o   s o m swit ch i ng  ac t i o n  cre ates  a   t ra nsie nt  v olt a ge   s pi ke in t h form   o f a s t e e p  i mp ul se   o e n ergy   w hi ch  can   i n   t h eo ry   b e   o f   a ny   in fini te va l u e .   We  m ust a l s o  r ealiz e   t h at vo l t a ge tran s ie n t s do   not a lw ays  sta r t a t  zer o v o lts or a t  t he  b e g i nni n g   of  a   c yc le,   b u t   c a n   be   s upe r i mpose d   o n t a n o t her  v o l t a ge   l e v e l .   E it her   w a y,  t r a ns ie nts  ar b a a s   t h e c a n   dam a ge   e lec t r o n i e qui pm ent  a n t h ere f o r ne ed  t be   s u p pr esse d   o contr o l l e d Tr an sient  s uppression  dev i ce can  t a k on  m a ny  fo rm from   a r c   c on t a c t s,  t fil t e r s,   t s o li s t at sem i c o n duc t o de vic e s D i s c r e te  sem i c o nd uc tor   trans i e n s u pp ressio n   d ev ice s   s uc a s   t h e   M e t al-o xide  V aris tor,   o MOV,   a re  by  f a the  m o st  c o mmo n   as  t hey   are  av ai l a ble   i n   a   v a r i e t y   o en e r g y   ab so rbi n g   a nd  vo l t age   ra ti ngs  m aki n i t   pos si ble   to   exe r cise  t i g h t  c ontro ove u n w a nte d  a nd p o t ent i a l l y   d es truc ti v e tra n s i e n t s   o r ove r vo lta ge   s pike s.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202   235  –  24 23 6 The  most  c om m on  tr ans i e n is  t he  osc i l l a t or t r ans i e n t .   I t   i s   s o m et i m e s   d esc r i b ed   a r i n gin g   tr a n sie n t .   Th i s   t y p of   t r a ns ien t is  c ha r a c t e r ize d   by  sw in gs  ab o v a n bel o w   t h nor ma line   vo l t a g e.   T he   ot her   ty pe   ( im pu l s e )   t r a ns i e n t   g e n e r ate d   i n   ind u c t i o mo t o r   [1] ,   is   m or e a si ly   e x p l a i ne d   as  a   one- s h o t ”  t y pe   of   e ve n t ,   an it   i c h a r ac t e r i ze by   h a v in m o r e   t ha 7 7 %   of   i t   b e i n g   one   p ul s e   a bo ve  t h e   line   v o lta ge  [ 2] .   li g h tn in s t ri k e   c an  b e   c o m p ose d   o mu lt ip le   t rans ien t o f   t his   t ype .   I t   i beca use   of  a l l   t he se  p r o b l em t h at  re se arc h ers  are   t r y i ng   t o   f i nd   w a y to   r e d u c e   t r an si ent s   i n   c i r cu its.  One  of  t he  w a y i s   b hav i ng  filte rs  i t h e   c i r c u its  t ha c a n   r educ a nd  s m oothe the   ef f ects  of  t hese   t r a n sie n t s .   Howeve r,  f ilter s   a re  t y p ica lly  l ar g e   a nd   the y   a ls c ons ume   a   l o t   o f   p ow e r   a nd  ha ve   l osse due   t he at.   A   b ett e me t h od   t o   re du c e   t ran s i e nt s   i s   by  gi v i n g   p r o pe r   ga t e   p u l ses  to   t he   s o l i d   s t a te  s w itc he l i ke   I G B T a n d   M O SFETs.  Howe ver,   it  is  d iffi c u lt   t o   ju d g w h a t  t he   p r ope r   sw i t c h i ng  vo l t a g es  h a v to  b a n d i t   i s a l s di ff ic ul t   to  d e s ig co ntr o lle r   t h at  c a n   r e act   q u i c k l y   en ough   t o   c h a n g e   t he   s wi t c h i ng   vol t a g e   b ased   o t h e   i n p u t   v olt a ge [ 3 ] . These   a r used  i v a r i o u a p p lica tio ns su c a s  e lec t r i c v e hic l e c h ar gi n g  a nd i n duc t i o n   c o ok in g a p pl i c at i o n s  [ 4- 7] . O ur  appr oa ch  is to  u se   Ne u r al   N et wo rk   b ased   c o n t r oll e t h at   c a n   qui c k ly   r e a c t   to   t h e   v o lta ge  t r a ns ie nt a nd  c a n   r e d u c the  tr a n sie n t s   b g i vin g   p r o per   swit c h i n ga te  s i g nal s .       2.   LITERATURE REVIEW  Tra n sie n a c t i v it is  b el ie ve to  a cc oun f o 8 0 of  a l l   elec t r i c a l l y -re l a t e d o wn ti m e .   Lig h tn in a ccou n t a t   l e a st  5 of  I ns ur anc e   c laims  a nd  c o s t a n   a ver a ge  o f   $ 13, 00 pe r   occ u r r e nce  [ 8 ] .   E ff e c ti ve   tr a n sie n t   v o l ta ge   s u ppr e s s i o n   e quipm en can   doub le   o r   t r i p l e   t h e   l i f e  of   e l ect ri c a l   an d   el ect ron i c   e qui p m e n t .   Tr ansie n ts  a r e   v e r s t e e p   v olt a ge  s t e ps  t hat   occur   i n   e lec t r i c a c i r c ui ts  due   t t h s u dd e n   r elea se  o f   pr ev io u s ly   s t o r e e n er gy,   e i t her   i n d u c t i v or   c apa c iti ve ,   w h i c h   r esu lts  i hi g h   v o lta ge  t r a ns ien t ,   o r   s u r ge   b e i n g   c r e a t e d T h i s   s udd e n   r el ea se   o f   en erg y   b a ck   i nt o   th e   ci rc ui t   d u to  s ome   sw i t c h i n act i on  c r ea tes  tr a n sie n t   vo l t a g s p i k i n   t he   f or of  a   s tee p   i m p u l se   o e n er g w h ic c a i n   t he or be   o a n i n f i nite   v a l ue .   Tr a n si ent   suppre ssi on   d e v i c e s   c an   t a k e   o n   m an y   fo rms  fro a r c ont a c ts,  t o   f ilter s ,   to  s o l i d   s t a t e   s em i- c o n duc t o r   dev i ce s.   D i s c r ete  se mi  c o n d u c t or   t r a ns i e nt  s up p r essi o de vice suc h   a s   the   Me tal-o x i de   V a r istor ,   or   M O V ,   a r e   b y   fa r   the   mo st  c om mon  as   t he  y ear   a va i l a ble   i n   a   v a r ie ty   o e n er g y   a bsor bin g   a nd   v o l t a ge   r a tings  m ak i ng  it  pos si b l e   t o   e xer c ise  tig ht  c on tr o l   o ver   u n w a n ted  a n p o te n tia l l y   d e s tr uct i ve   t r a n s i e n t or   ove r   v o l t a g sp i k e s .   F igur show t h me thods  o r e duc t i o n   o f   t ra nsi e nt s.          F i gur 1.   P r evi ous  m et ho ds  o f   r e duc t i o n   o tr a n sie n t s       D i ver t i ng  a   tr a n sie n t   is us u al l y   a cc om pl i s he u s i ng  a vo l t a g e- c l a mp in g ty pe   d e v ic e or   b u s in w h a t   a r com m onl c a lle crowb a type  d e v ice.   T hese  p ar al lel   con n e c t e d   d e v i c es  e x h i b it  non l i near   i m p e d anc e   ch a r ac t e ri sti c   a t h e   c u rren t   f l o win g   t h r o ugh  t h em  i not   l i n ea to   t h e   v olt a g e   a cross  th eir  termin als  as  g iv en   by  O h m s Law .   A   v o l tage- c la m p i n de vice   s uc as  a M O V ,   h as  a   v ar ia b l e   impe da n c e   de pen d i n g   on  t h c u r r e nt   f low i n g   t hr ou g h   t he  d ev ice   or   o n   t h v o lta ge  acr oss  i t s   t er mina l.   U nde r   n o r m al  s tea dy- s t ate   o p e r a t i n g   c o n d it i o n s ,   the  dev i ce  o ffers  a hi g h  im p ed a n c e   a nd ha s t h ere f or e   no  effe ct o the c o n n ec te circ uit.   H o w e ve r ,   w hen  vo l t age   tr ans i en oc c u r s ,   the  im pe da nc of  t he  de v i c e   c ha nge i n cr e a si ng  the   c u r r e nt   d r a w n   t hr ou g h   t he  d e v ice   as  t he   v o lta ge  a cr os it   r ises The   r e sul t   i an  a p p ar ent  c l am p i n g   o th e   t r an si ent   v o lt a g e .   T h e   vol t - amp e re   c h a ra c t eri s t i c   o f   cl a m p i ng   d ev ice s   i ge ner a lly  t im e- depen d e n t   as  t he   lar g i n c r ea se   i c u r r e nt   r e s ul t s   i t h dev i ce   d i s si pa ti n g   a   l o t  of  ener g y C r ow bar   de v i c e ar ano t her   ty pe   o f   t r ans i e n su ppr ess i on  de vic w h ic di ver t o v er   v o lta ge  s p i kes   a w ay from   a   c i r c ui t   as a r esu l t of a sw itc h i ng  ty p tur n -on   a c t i on.    C r ow ba r   dev i ce s ar si m i l a r   i n   o per a tio t o   a   Ze ner   di o d e   i n   t ha u nder   n o r m al  s t e a d y- sta t c o n d i t i ons   t he y  h a v e   n o  e f f e c t   o n  t h e   c i r c u i t .   W h e n  a   tr a n sie n t   is  d e t ec t e d,   t he r a p i d l sw i t ch  O N   off e r i n g   a   v er l ow  i m p ed anc e   p a t wh ic d i verts  t h trans i en t   a w ay  f r o m   the   par a l l e l - c on ne c t ed   l oa d.   T r a ns ien t o n   a n   A C   p ow e lin e   c an   r ang e   from  few  v o lts   t o   o v e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Red u ct i on  o f   tr ans i e n t s i n  s w i t che s  usin g em bed d e d   m a ch in e lear nin g  (P.  Sur esh)   23 7 se v e ra k i l o -vo l t s   a bov th no rma l   m ai ns  vol t a g e S u pp re ssi on   dev i c e s   w hich  a tte nua t e   o r   b l oc t h ese   t r a n si e n t   u s e   fil t e ci rc ui ts  t ef f ect iv ely   el i m i n a t th es e   ma ins  bor t r ans i en ts  b y   i n se r ting  a   1 0 0 H z   f i l t er  i series  w ith  t h e   c on n e c t ed  l oa d.   T he  freq u e n cy  c om p o n en of  a   f a st   s wit c h i ng   vol t a g e   t ra n s i e nt   c a n   b e   mu c h   hi ghe tha n   t he   s low   mov i n g   f u n d am enta fr eque nc o f   t he   A sou rc e.  T hus,   an  o b v io u s   c ho ic t o   a t t e nua te  a n co nt rol   th ese   un wa nt ed   t ra n s i e nt i s   t us l o w-p a ss  f i l t er  s ec t i o n   b e t we en   t he   s o u rc an t h e   l o ad .   Low   p a ss  fi lt e r s,  s uc h   as  a LC   f il t e r,  c an   b use d   t att e nu a t an hig h   f req u e n c y   t ra nsie n t a nd  a llow   the   l o w - fre que nc pow er  o si gna t o   p a s t h ro ug un d i s t urbe d.  T he   s imp lest   f orm   of  t r a ns ien t   s up press i o n   f i l ter  is   tha t   o re sis t or-c apac i t or   RC  filter   pl ac ed  d ire c tl y   a c ross  t he  pow er   l i n to   a t t e nua te  a n y   h ig h     fre que nc ies  tra n s i en ts.      3.   CIRCUIT  The   Vo l t age  M e as urem e n Circui is  u sed   t o   m e a s u re  t h e   o u t pu t   v ol ta ge   a c r oss  t h s w itc h.  T h i is   the n   f e d   i n t t h m i cro  co ntr o l l er.   The  M i c r con t ro ll er  i s   a   R a s pbe rry  P i   t h at  h as  a   n e u r a ne tw ork  ins i de  it.  The  ne ur al  n e t w o rk  t ake s   a in p u t   the   o u t p u t   of  t h e   V ol ta ge  S e n s i ng   E lem e nt.  I t   t he n   pre d ic ts  t he  v a l ue .   F i gure   an F i g u re  3   s h o w   t h so ft  s w i tc hi ng  by  u s i n high val ue  g a t re sis t or  o the   g a te   d ri ver   vo l t a g an the b l ock  d i a g ram   of tra nsie n t   r educ tio n sys t em  usin g  ML.          F i gure  2.  S oft  sw itc h i n g  b u s i ng  hi gh  v a l u e   ga t e  re s i s t o of t he  g a t dri v e r   volta g e  suc t h at t he  t r a ns ie n t ac ross the  sw it ch  w ill  be r edu c e d  w hic h   i t u r n  incre ases  q u a li ty  p o w e r  [ 9 ]           F i gure  3.  B l o c k   d i a gram  of trans i en t r e duc t i on sy stem  us i n g   M L       The  o u t p u t   o the   ne ural  n etw o rk  w i l be  acr oss  t h GPI O   p i n o the  Ras pberr P i Th i s   o u t p u t   w i l be  i t h f o rm  o f   a   volt a g e Th ou t put  i th en   f e d   i nto   t h G a t e   D riv e c i rcu it  of  t he   i n v er ter.   T he re  a re  t w o   m ode i n   t h e   ci rcu it:     Mod e  1:  In   t hi mod e Hi gh  pul s e   i g i v e n   to   t h e   f i r s t   a nd   f ou rth   I G B s i the   inve rter  c ir cui t .   The   D C   c urr e n t   f low s   [1 0]  t hro u gh  th first  IG BT,  t h e   loa d   a nd   t h e t h r o u g h   t he  f o u r t h  I G B T .   T h e  v o l t a g e  o u t p u t   t h a t   w e  g e t  i s   t h e   pos it ive  hal f   o the   S qua re  w a v A C   o u t p u t The   pu l s e s   a c r o ss  t h e  o t h e r  t w o  I G B T s  a r e  l o w  a n d   t h e y  a r e  i n   the sw i t c h e d   O F F   c ond i t i on w h e r t h e y  do  not  l e t  an y   c urre nt pa ss t h ro ugh.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202   235  –  24 23 8 Mo d e  2 :   I n   t hi m ode,   H i g h   P u l se   i g i ve to  I G B Ts  t w o   a n d   t hr ee .   I n   t h i s   case  th c u rre n t   f l ows  t h ro ugh   I GB T   2   fi rst   an th en   a c r o ss  t h l o a d   a nd   t h e n   IGBT   3 In  t hi c a s e t he   o u t p u vo l t age   ac r o ss   t he   L oa is  r eve r sed   a nd  w e   g e t   t he   s ec on ha lf   o f   the  o u t p ut   a c r oss  the   lo ad.   T h e   o t h e r   I G B T s   a r e   i t h sw i t che d   O F F   c ondi ti o n   an th ey   d not   l e t   a ny   c u r r e nt   t h r oug h .   C a r e   mu st   b e   t a k e no t   t sw it c h   O N   tw I G BT in  t he   s am l e g,   s o   a s   t n o c a use  shor cir c u i t.       4.   MACH INE  L E ARNING  We   u se   N e u ral   Networ ks  t mode l   the  tran sie n ts  i the  s w itc hes  [ 11] .   The  ne ur a l   n e t w o r k   i t r a i n e d   us in o p e n   s ou r c e   tr a i nin g  dat tha t   i f r e e l y ava ila b l e .   T he   d a t a   is div id ed  in t o thr ee  par t s .   80%   o f the   da t a   i use d   f or   t r a i n i ng  t h e   neur a l   n etw o r k   [ 1 2 ] .   T he  15%   i us ed  f or   tes t i n and  t h r e st  i s   use d   f or   v a l id ati o n.   F i g u r e  4   a nd  Figu re  5  s ho w th b l oc diagram  of  t raining  pro c edure   for   ne u r al  n etwo rk  a n d   t he  flow  c hart  of  t h e  propose d   s y s t e m.              Figure   4.  B loc k  dia gra m  of  tra i ning proc edure   for  neural  n e t wor k   Fig u re  5 . Flow c h art of  t he  p ro po se d s y stem       The   da t a   i d i v i de i n t o   b a t c h e s   dur in tr ai n i ng  to  r ed uc th e   tr a i n i ng  t i m e   a nd  t o   d e c r e ase  the  c o m puta tio na l   r e sour ce r e q u i r e t o   t r a in  d ee le ar n i n g   [ 13]   t he   n e u r a ne t w o r k .   We   u se   a   F ee F o r w a r N e ur a l   N e t w o r k   i n   th is  w or k.   T he   n etw o r k   i tr ai ned  usi ng  G r a d i e n t   D e s cen base Bac P r opa ga ti o n .   Bac P r opa gat i on  i s   u se d   to  u p d a t e   t h weig hts  to  i nc rea s the   ac c u ra cy  o t h ne u r al  n e tw or k.   T he  l oss  us ed  t tr ai t h ne t w or is   M e a n  Ab s ol ut e Er ro r .         5.   S I MULA TION   To  t e s t   our   s ys tem ,   a in ver t e r   c ir c u it   w i t h   t h pr opose d   M a c hi ne  L ea r n in m o del   w a s i mula t e d   i n   MA TLA for   tw ty pe o f   l o a d.   T he  n e u r a l   netw or w a tr a i ne us i n M A TLA Bs  N e u r a N e tw or k   T o ol  k it   a nd  w a use d   t pr e d i c t   t h gate  p ulse tha t   a r e   r e qui r e t o   r e d u c e   t h t r an si e n t s   i n   th e   s w i t ch es.  T h e   sim u la ti on  r e s u l t ar e   sh ow n   i n   t he   f i g ur es.   The  ver tica l   a xi r e pr ese n ts  t he   v ol ta ge  w h e r e as  t he   hor iz on ta l   a x is  i t h t i m e .   The   fi r s grap sh ows  t h Gate   P u l se an t h e   S ec on G r ap sh ow t h r e d u c t i o i n   tr a n sie n t s   a t h neur a l  ne t w o r k   t r a i n s.   T he  s e c on g r ap sh ow s   t he  G a t e P u l s e s  an d   t he  f ir st  G r a ph  s how s t h e   r e duc ti o n   i tr a n sie n t s   a t h e   neur al  n e t w o r k   t r a i n s.   F r o the  F i g u res  i t   can  b se en  t ha the  t r ans i e n t s   a r e   m o r e   i n t h e f i r s t ha lf  of   t h gr aph.   T hi i s   b e cause  th i is t h e tim e when th e   n e u r a l ne tw or is tra i n in g.  Durin th is  tim e,   t he   g ate  p u l ses  ar als o   v er e rra ti c   a nd  fluc t u at i n g.   F igur e   t o   F i g ur 8   sh ow   t he  s im ul a tio n   dia g r a m ,   s im ulatio r e sul t fo r   RL  l oad  an l o ad.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Re d u ct ion o f   tr a n s i e n ts  in swi t c h e s   usi n e m bed d e d  m a ch in e l e ar nin g  ( P Sur esh)   23 9     Figure 6.  Sim ulat ion   diagram         Figure   7.  S im ulation results  f or RL l o a d   F igure 8.  Sim ula tion   r e s ults for  R   L oad       Aft e t h Ne ur al  N etw o rk  h as   c omp l ete d   t ra ini n g,  t he  g a t e   p u lse s   ar m o re  s ta b l a n d   t h o u t p ut  h a s   a   l e s se r   num ber   of  t r a n s ie nts  an f l uc t u at ion s .       6.   H A R D W A RE  IMPLEM E N T ATIO N   T h er ar e   th r e m a jo r   p a r t s   to   t h e  h a r d w a r e   im p l e m en t a tio n   wh i c is  s hown   in  F ig ure  9 :   a.   Inv e r t er   C ir cu it:   T h e   I n v er ter   is   a n   e l e c tr i cal   d ev ice   wh ich   co nve r t s   d i r ect  c u rrent   ( D C t o   a lte r n ate  cu rren (AC) T h e   i n v e rte r   i us ed   f or  e m e rgen c y   b ackup   powe r   i a   ho m e .   Th e   i n ve rt er  i u s e d   i s o me  aircraft  s yste m s   t o c onvert  p o r t i o of  t he   a irc r a f DC  [ 1 4 ]   p ower t o   AC The AC   powe r   i used   m ain l for   e l ec t r ic al   d ev i ces   lik e   l i gh ts r a d a r ,   r ad io ,   m o tor ,   a nd   o t he de vic e s .   H-b r i d ge   b ri d g i n ve rte r   w a s   u s e d   i t h e   p r oje c t .   H   b ri d g e s   a re   a va ila ble   a s   i n t e g r a te ci rc uits or  c a n   b built   f r o m   disc ret e   co m p o n en ts T h term   H   b ridg is   d eriv e d   f rom   t h e   ty pica gra p h ica l   r e p re se nta t i o o f   s uc ci rc uit.   A n  H  b r i d g e   i s  b u i l t  w i t h   f o u r   s w i t c h e s   [ 1 5 ]  ( s o l i d - s t a t e  o r   m e c h an ical).  W h e n   th switch es  [ 16 S1   a nd   S4   ( acco rd ing   to   t h e   F igu r e   1)  a re   c los e d   (and   S 2   and   S3  a re  o p en)   positi ve  v olta ge  w ill  be  a ppl i e d   across  th motor .   B y   op en ing   S1   a nd   S switches  a nd  closi n g   S2   a n S3  s witc he s,   t his   v o l t a g e   is   rev e r s ed allowing   r e v ers e  op e ra ti on  of t h e mo tor.   M any   a p p l ica tion s are  g i ven   in  [17-24] .   b.   R a spber r y   P i:   A   R aspber r y   P is  a   c re di car d -size d   c om put e or i g in al ly  d e s ign e d   for   edu c ation ,   inspi r e d   b t h 1981  BBC  Micro.  C reator  E ben  Upton’s  goal  was  t create   a   l ow-cost  d e v i ce  t hat  w o ul i m pr o v e   p r o g r am m i n g   s kill a n ha r d wa re  u n d e r s t an di ng  at   t h pre - un iv e r sity   l ev el.  Bu th a nks  t o   i ts  s mal l   s i z and   a c c e ss ib le   p r i c e ,   i t   w a s   q u i ck ly   a dop ted   by   t inker e r s ,   mak e rs,  and   electron ics  en thus ia s t s   for  pro j ects   t h a t   r e q u i re  m ore   than   a   b a s ic  m icro co nt r o ll e r   ( s u c h   a A r d u i n de vic e s ). Th e   Ra s p be r r y   P i s   o pe h a r d wa re ,   wit h   t he   e x c epti o n   of  t h e   p rim a r ch ip   o n   the  R a spb e rry   P i,  t h e   B road  c o m m .   S o C   ( S y ste m   o Ch i p ),   w hic h   r u n s   m a n o f   t he  m ai c o m p o ne nt o f   t he   b oa r d   C P U ,   g r a p hi cs ,   m e mory the   USB   con t ro ller,  etc .   M any   of  t h e   p ro je cts   m a d e   w ith   a   R a s pb erry   P are  op e n   a nd   w ell- do cumen t e d   a s w e ll and  are t h i ngs you  ca n  bu ild  a n d   m od ify   your se lf.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202   235  –  24 24 0 c.   Po we Ci rc ui t:   T he   p o w e r   t the   c i r c ui i s   g i v e n   b y   a   t r a n sf o r m er  [ 25] The  ou tpu t   f rom   th e   tr ansfo r m e r   is  r e c t i f ie us i n f u ll   w a v re ct i f ier.  I t   is  t he filt er ed  u sing   c a p acito rs  t o   g i ve  a   D C   inpu to    th e Inv e r t er.          Figure  9 . Hardw a r Imp l eme n tation  of  T ra n s ie nt Re d u c t i o u s i n g  M     7.   H A R D W A RE  R ES ULTS   The  r e sul t fr o m   t he   h a r dw ar ar e   sh ow F i gur 1 0   a nd  F i g u r e   1 1 .   The  g r a ph  s h ow i n   F ig ur 1 0   i s   the   ou t p u t   o t h i n ve r t er   w i t ho u t   our   n e u r a ne tw or mo d e l.   I n   t h i gr a p h,   t he   t r a ns ie nt ar m o r e   a n d   t h e y   ha ve   a   h ig pe ak  o a b ou t   1 7 V .   This  c a n   l e a to   f a l se  s w itch i ng   i t h s w itc hes  a nd  it  c a a l s o   c a u se   f a s t e f a i l ur a nd  de gr adat io of   s w i t c he s.   The  ver t ica l   a xi in   t he   g r a p h   i the   v o l t a g an the   hor iz on t a l   a x is  i the   t i me In  t he   F igur 1 1 howe v er,   the  t r ans i en t pe a k  h a s   b ee n re duce d   a nd i t  c an  b se en  t hat  the   m a xim u t r ans i ent s   i s ju st   1 5 V.           F i gur e   1 0 .   S i mul a t i o n   o utp u t   w it ho u t   n eur a netw or k   F i g u r e   11.   Si m u l a ti o n   o u t p u t  o f   i n v e r t e r  w i t h    neur a l   n etw o r k       8.   CONCLUSION   I n   t h i pa per   a   cir c ui f o r   r e duci n tr ans i e n t s   i sw i t che s   w a s   p r o p o sed  us i n ne ur al  n etw o r k s.   T his   w a d one   b u s i n g   a   ha r d w a r e   i mp lem e n t ed   i nver t er   c i r cu i t   a lo n g   w it r a spb e r r p i   w hi ch  i s use d   f or   r un nin g   the  ne ur a l   n e t w o r k   on  i t .   Thi s   n eur a ne tw o r fur t her   w a suc c e ss f u i n   r educ ing  the  tr ans i en ts  a n d   o b t a i ni ng   an  a cc u r ac y   of  8 0% . T h i s  ci r c u it  was  si m u l ate d  i n   M A T L A B   to  b ac k t  he  resu lts.       REFERE NC E S     [1]   P .   S uresh   an A.   S ures hkum ar,   “M o d elli ng  and   s i m u lation   of   S p a c V e ctor  M od ul ated  M atri x   Conv erter  F e d   In du c t io mo to r,”   In te rn at io na l J o urna l o f  Co nt ro Th e o ry  an d  Ap p l ic a t ion , Vol . 9 ,   no 6 , 20 1 6 .   [2]   M easu r emen of   T ran s i e nt   V ol tages   Indu ced  b y   Dis c on n ect   S w i tch   O p erat io n.  [ Online] .   A v a il ab l e ht tps:// ieeexp l o r e.ieee. o r g/ do c u m e nt/4 112 91 3/  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Red u ct i on  o f   tr ans i e n t s i n  s w i t che s  usin g em bed d e d   m a ch in e lear nin g  (P.  Sur esh)   24 1 [3]   T h m eas urem ent   o f   t rans isto tra n sien sw i t c h in p a ramet e rs.  [ On lin e] A v ail a bl e:  h t t p s : //i e eex pl ore.i eee.org / d o cum e n t / 524 44 04 [4]   G. F .   S a v a r i ,   V K r is hn a s a m y,   J .   S a th ik ,   et al. "Int ernet  o f   T h i ngs  b ased   r eal-t im e   electri v e h i cl l o ad  f or ecastin an ch argi ng   s t a tio n   rec o m m e ndatio n, ISA Transaction s 2 019 [5]   Ge o r ge   F e r n a n d e z   Sa va ri,   Vij a ya k u ma r   Krishn a s a m y,  a nd   J ose p   M Gu errero " O pt im a l   S ched uli n g   an E c on omic  A nal y si of   H y b rid   El ectric  V e hi cles  i M i cro g rid, In te rna t io na l J o u r n a l of  E m e r ging  E l e c t ri c   Po w e r S y s t e m s , v ol 1 9 n o .   6 2018.   [6]   P r ad eep  V is hn uram S r i dhar  Ramas a m y et  a l . “A  s imple  di g i t a control   f o mitiga ting  vo l t ag est r ess  on  s i n gle   s w itch   reso nant  i nvert er  f ori n d u cti o n   coo k i ng  app l i c at io n s ,   In t e rnat io na Jo urn a l of  E l ectr o n i cs  Lett e r s ,   20 19.  [7]   Ge o r ge   F e r na nd e z   Sa v a ri  a nd  Vija ya k u m a Krishn a s a m y,  " Un ma nn e d   an aut ono m o u s   g ro un veh i cle, In ter n a t io nal Jour na l o f  Elect ri cal  an d  Co mputer En g i neeri n g ,   Vo l .  9 , No.  5,   p p .   4 4 6 6 - 44 7 2 , Octo b er, 20 1 9 .   [8]   M eas uri ng  O u tput   R ipple  and   S w itchi ng   T rans ien t i n   S witch i ng   R egulato r sh tt p.   [ On line] .   A va il abl e / / w ww.anal og. c o m / m e d i a / en/t ec hn ical -d ocu m entat i o n / a pp licat io n - n otes /A N-11 44 .pd f   [9]   Ri yat r Roy,  A b i sanka  Bhatt a c h arya,  et a l . ,   “M it iga t io of   P ower  Q u a li ty   D i s t u rb a n ces  i P o we Sy st em   u si ng   DV R ,   Inter n a t ion a Jour nal of Recent  T echn o logy  and  En g i neer ing V o l .   8 No . 1 4,   J un 20 19.  [10]   V .   N air  and   G.  E H i n t o n “Recti f ied  li near  u n i t s   i m p ro ve  r estr i c ted  bo ltzmann  m achi n es,”  Proc . 27 th   In ter n a t io nal Conf eren c e   on  M a chin e L e ar n i ng 2 0 10 .   [11]   M ach in Learn i n g   M astery [O nlin e].  A v ailabl e:  h t t ps:// m ach in el earni ng mastery . com/ sav e -l o a d - keras-d e ep- l earni ng -mo d els/  [12]   B.   K Bose,  “N eural  N e tw ork  A p p lications  i Power  E l e c t r oni cs  a n d   M ot or  D rives:  I n t ro du ctio and   P e rs pect ive, ”  IEE E  Tr ans actio ns on  Ind u stria l   Electr o n i cs ,   v o l .   5 4 ,   n o .   1 p p 1 4 -3 3,   F e b   2 007.  [13]   M i chael  A . Nielsen Neur a l  Netwo r ks  an D eep L e a r ni ng . Determ i n a tio n   Pres s ,  20 1 5 .   [14]   P .   S uresh   and  Ki rub a karan  D h an dapan i “Enh anced   Z eta  Co nv erter  f o DC  B us   V oltage  R egu l at io n,”   In ter n a t io nal Jour na l o f  P o wer  El ectro n i cs  a n d   Dr ive S y s t ems   ( I JPED S ) vol. 8 , N o.  4 , p. 1 50 3 , Decem ber 2 0 1 7 [15]   M i n i  R ,   M a n j i r i   J o s h i ,  B .   H a r i r a m   S a t h e e s h ,  a n d  D i n e s h   M .   N ,   A ctive  L C   C lamp  d v / dt   F i l t e f o Vol t age   Ref l ecti on  du e   to   L o n g   Cabl in   I nd uctio Mo to Dri v es ,   In d o n e sia n  Jour n a l o f   El ectr i cal  an d Co mp u t er  Sc ie nc e , Vol. 6 ,   No .   4 ,   A ug u s 2 0 1 6 .   [16]   S u resh   k u m ar  A S u re s h   P ,   Vis hnuram   P ,   et a l .,  “P o w er  F act or  M ai nt ain  f o LED   D r iv erUs i n g   Is o l at ed  C onv erte w i t h   S of S w it chi ng, ”  Jou r  o f  A d v R e sea r ch  in D y n a mi cal   &   Contr o l  System s , Vo l .   10 ,   Special Issu e, 20 1 8 .   [17]   G . F.  S av ari,  V Kris hn asa m y,   et al .,  "Op t i m a l   C h a rgin S c hedu li ng   o f   Elect ric  V e hi cles  i n   Micro   G ri ds   Using   Pri o r i ty  A l g or ith ms  and  Par ticl e   S warm  O pt imiza t ion,"  M o b ile Ne t w or k s  a nd Ap pli c atio ns vol.   1 7 ,   2 019 [18]   P .   S u r esh ,   G .F   S avari,   S u r es Kum a A . “Des ign  s i ngle  st age  A C  t o   D C   c o n v e r t e r  f o r  L E D  d r i v e r   w i t h  p o w e r   f act or  i m p ro vement ,   In tern a t io n a l Jo urn a l o f   Recent  T echno lo gy a n d  En gi neering ,   v o l .  8 ( 2  S p e c i a l   I s s u e  1 1 ) ,     p p .   33 12-3 3 1 8 20 19.    [19]   D.  S attianadan,  Techno   E cono mic  E v al uation  of   a   H ybr i energy  system,   Inter n a t i onal Jo ur na l of  Recen Te c h n o lo gy  an d  En gine e r in g ,   vol.   8(2  S p ecial   I ssue  11),   pp.   2 575-25 79 ,   2 0 1 9 .   [20]   K .   V ij ayak um ar,  “H yb rid   En ergy   S ou rce  F e d   Th ree  L e v e NP w i t h   Quasi  So urce  Netw ork , ”  Internationa l   Jo ur na l of  P u r e   an d A ppli e d  M a thema t i c s , Jan   2 0 1 8 .   [21]   K .   S el vak u m a r,   K .   Vi jayak u m a r,   D .   Kart hi keya n ,   D .   S e lvab harat h i ,   an V.  K u b end r an,  H y s teres i s   co ntrol  3- l e vel   S I-NP C   i nvert e r   w it wind  energ y   s ys tem , ”  Int e rn at ion a l   Jou r n a l o f   P o wer  Elect ro nics  and D r i v e  S y st em  (I J P E D S ) ,   vo l .  8 , n o.  4,   Dec 2 0 1 7 [22]   K a bi ru  M a i d a lailu   a nd  G. F.   S av ari,   M o d e li ng   a nd   S im u l ati o n   o f   Dy nami Vo l t ag Rest orer  ( DV R)  U si ng  ZSI  f o M i t i gation  of  V ol tage  S ags/S w ells,”  In te rna t i o na l jo urna l of App lie d   Eng i n e e r in Re se arc h ,   V o l .  1 0 ,   N o .  4 4 ,   20 15 [23]   G o u r ab  S ah a,  O p tim a l   p l acemen of  D istri b u t e d   G en e r at io i n   a   D i st rib u tio s y s t em  u si ng   H y b ri Big  Brunch   Bi g Crunch  A l g orithm,”   In tern a t io nal Jo urn a l of Con t ro l Th e o r y   an d  A p pl i c at i o ns , vo l .   9 ( 16 ),   2 01 6 .   [24]   Kunal  Ma li k ,   S at yajit  Dora,  an K.   V i j ayakumar,   “A  N ew  S ymmet r i Asymmetr i M u lti level  Inverte r   T o p o l ogy   w it Reduced   M axi m um   B l o ckin Vol t ag S w itch e s,”  Jou r na l of   Advan ced Resea r c h  in   D y nam ical  an d Co nt ro l S y st e m s Vo l. 7 No.   1 1 ,   2 0 1 8 .   [25]   A n u p ri ya  K an d   S a s i lat h T.,  “Tras n f o rm er  E xc h a ng in w i t h   V a c u u m   E l e c t r i ca l   S w it ch ,   In do nes i an  Jo ur na l  o f   E l ect ri cal En gineeri n g  an d Comp uter  Sci e nce V o l .  8 , N o . 3 ,  p p 679 -68 0 , D ecember 2 017 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.