I n t e r n a t io n a J o u r n a o f P o w e r   E le c t r o n ic s   a n d   Dr iv e   S y s t e m ( I J P E DS ) Vo l. 7 ,   No . 1 , M a r c h   2 0 1 6 ,   p p . 1 4 4 ~ 1 5 1 I S S N: 2 0 8 8 - 8 6 9 4 1 4 4 J o u r n a h o m e p a g e : h ttp : //ia e s jo u r n a l. c o m/o n lin e /in d e x . p h p /I J P E DS P erf o r m a nce   Ana ly s is   o f   Direc t   T o rque  Co n t ro lled  B L DC m o t o us ing   F u zz y L o g ic V.   G e e t h a * ,   S .   T h a n g a v e l * * *   D e p a rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a n d   E l e c t ro n i c s   E n g i n e e ri n g ,   P S V CE T ,   K ri s h n a g i ri * * D e p a rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a n d   E l e c t ro n i c s   E n g i n e e ri n g ,   K . S .   Ra n g a s a m y   Co l l e g e   o f   T e c h n o l o g y ,   T i ru c h e n g o d e Ar t ic le   I n f o AB S T RAC T A r tic le   h is to r y : R e c e iv e d Oc t 1 3 ,   2 0 1 5 R e v i s e d De c 1 6 ,   2 0 1 5 A c c e p te d J a n 7 ,   2 0 1 6 T h e   Bru s h l e s s   D m o t o ( BL D C )   c o n t r o l   i s u s e d   i n   m a n y   o f   t h e   a p p l i c a t i o n s a s   i t   i s   s m a l l   i n   s i z e   a n d   w i t h   l o w   p o w e w h i c h   c a n   d ri v e   i n   h i g h   s p e e d   a n d l i g h t e c o m p a re d   t o   o t h e m o t o rs . T h e   e l e c t ri c   v e h i c l e s   a re   b u i l t   w i t h   BL D C m o t o rs   a n d   a l s o   i n   s h i p s ,   a e ro s p a c e   e t c . ,   T h e   c o n t ro l   o f   BL D m o t o rs   i s d o n e w i t h   s e n s o rs   l i k e   h a l l   e ff e c t   s e n s o f o s e n s i n g   t h e   p o s i t i o n s .   T h e   s p e e d c o n t ro l   c a n   b e   d o n e   w i t h   n o rm a l   P a n d   P ID   c o n t ro l l e rs .   D i re c t   t o r q u e   c o n t ro l ( D T C )   o f   t h e   BL D C   m o t o i s   i m p o rt a n t   i n   m a n y   a p p l i c a t i o n s .   In   t h i s   p a p e r BL D m o t o i s   c o n t r o l l e d   w i t h   D T u s i n g   P I,   P ID   a n d   F u z z y   l o g i c   c o n t ro l . T h e   c o m p a ri s o n   o f   t h e   p e r f o r m a n c e   o t h e   m o t o i s   a n a l y z e d   w i t h   t h e   M a t l a b s i m u l a t i o n   s o f t w a r e . K e y w o r d : B L DC DT C F u z z y   lo g ic M A T L A B Co p y r i g h t © 2 0 1 6 In s t i t u t e   o f A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e . A l l r i g h t s   r e s e r v e d . C o r r e s p o n d in g   A u th o r : M r s . V.   Ge e th a , De p a r te m e n o f   E le c tr ic a a n d   E le c tr ic a E n g i n e e r i n g , P S VC E T , KR I S HNAGI R I   Di s t, T a m il  Na d u . E m a il: g e e th a v i k a s n i @ y a h o o . in No m e n c la t u r e , , , , , , , 1 . I NT RO D UCT I O N T h e   b r u s h le s s   D C   m o to r s   a r e   t w o   t y p e s .   O n e   is   s i n u s o id a l   a n d   o th e r   is   tr a p e z o id a e le c tr o m o ti v e f o r c e ( E M F ) .   T h e   s in u s o id a i s   k n o w n   a s   p e r m a n e n m a g n e s y n c h r o n o u s   m a c h in e   ( P M S M )   a n d   tr a p e z o id a l is   k n o w n   a s   p e r m a n e n m a g n e b r u s h le s s   DC   m a c h in e   ( P M B L DC   o r   B L D C ) .   M a n y   lite r a tu r e s   a r e   a v a ila b le o n   th e   c o n tr o o f   B L DC   m o to r   a n d   a r e   d is c u s s e d   a s   f o llo w s . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I S S N : 2 0 8 8 - 8 6 9 4 I J P E DS Vo l. 7 ,   No . 1 , M a r c h   2 0 1 6 : 1 4 4 1 5 1 1 4 5 4 , 1 1 T h e   d i r e c to r q u e   c o n tr o is   s u c c e s s f u ll y   a p p lie d   a n d   im p r o v e m e n i n   th e   p e r f o r m a n c e   o f   th e in d u c tio n   m a c h i n e s   i s   a n a l y z e d   [ 2 ,   1 0 ] .   I is   a ls o   a p p lie d   to   r e d u c e   th e   to r q u e   p u l s a tio n   i n   t h e   P M S M   m a c h i n e w it h   v e c to r   c o n tr o s tr a te g y   [ 1 ] .   I n   1 9 9 3 ,   lin e a r   q u a d r a tic   c o n tr o lle r   a n d   lo a d   o b s e r v e r   is   u tiliz e d   to   o b ta in   t h e r o b u s B L D C   m o to r   c o n tr o s y s te m   [ 1 6 ] .   T h e   d ir e c to r q u e   c o n tr o f o r   B L DC   m o to r   d r i v e s   is   i m p le m e n te d   to r e d u c e   r ip p le s   in   to q u e   [ 1 7 ] .     T h e   6 0   d e g r e e   c o n d u c tio n   is   g e n e r a ll y   u s e d   f o r   c o n v e r t e r in   B L DC   m o to r c o n tr o l.   Du e   to   t h is ,   th e   c r e a te d   to r q u e   r ip p le s   c a n   b e   r e d u c e d   b y   h y b r id   t w o   p h a s e   a n d   t h r e e   p h a s e   s w i tc h i n g d u r in g   c o m m u ta tio n   p e r io d s   [ 1 8 ] .   A   n e w   r o b u s m e t h o d   is   a ls o   p r e s e n te d   f o r   r e d u c i n g   th e   to r q u e   r ip p le s   [ 8 ] . T h e   n o n - s in u s o id a b a c k E M F   w i th   t w o   p h a s e   c o n d u c tio n   m o d e   is   u s e d   to   r e d u c e   th e   to r q u e   r ip p le s   [ 3 ] . I n d ir e c f l u x   c o n tr o i s   a ls o   u s e d   f o r   m a k i n g   t h e   B L D C   i n   h ig h   s p e e d   o p e r a tio n s   [ 1 9 ] .   n o n   id e a E M F   i s u s e d   a s   th e   f e e d   b a c k   a n d   to r q u e   r ip p le s   a r e   r e d u c e d   s ig n if ic a n tl y   [ 1 4 ] .   T h e   d ir e c s e lf   c o n tr o is   u s e d   in in d u c tio n   m o to r   d r iv e   a n d   is   a ls o   e x te n d e d   f o r   B L DC   m o t o r   d r iv e s   to   i m p r o v e   th e   p e r f o r m a n c e   [ 1 5 ] .   T h e c u r r e n lo s i n   t h e   o t h e r   c o n tr o m e t h o d s   o f   B L D C   m o to r s   a r e   a c c u m u la te d   i n   c o m b in e d   m e t h o d   o f   B L DC m o to r   c o n tr o [ 5 ] .   T o   r e d u c e   th e   c o m m o n   m o d e   v o lta g e   a n d   in c r e a s e   t h e   r e lia b ilit y   a   h y s te r e s is   to r q u e   c o n tr o l m e t h o d is   p r e s e n te d   [ 6 ] . A   s e n s o r le s s   c o n tr o o f   B L D C   m o t o r   is   m a d e   f o r   r e d u c in g   t h e   c o s [ 1 1 ] .   A   m o d e li n g o f   h y b r id   B L D C   to r q u e   m o to r   is   d o n e   b y   Ho n g   i n   2 0 1 0   [ 4 ] . T h e   o p ti m a d e s ig n   o f   s lo t - le s s   P M B L DC   m o to r   is   d e s ig n e d   w it h   g e n e tic   a lg o r it h m   f o r   p e r f o r m a n c e i m p r o v e m e n t   [ 9 ] .   An d   o u tp u t   p o w e r   o p ti m iz a tio n   is   m a d e   f o r   f i v e   p h a s e   B L D C   m o to r   [ 1 2 ] .   T h e   Z - s o u r c e in v e r te r   i s   u s e d   f o r   P h o to - v o lt a ic   ( P V )   m a x i m u m   p o w e r   tr a c k i n g   a n d   c o n tr o o f   B L D C   is   a ls o   a c h ie v e d   [ 7 ] . T h e n u m b e r   o f   s w i tc h e s   is r e d u c e d   to   f o u r   s w itc h e s   a s   c o n v e n t io n a ll y   B L D C   w o r k s   w i t h   s i x - s w itc h e s   [ 1 3 ] . F u z z y   b a s e d   B L D C   c o n tr o i m p le m e n te d   w it h   m u lti le v e i n v e r te r   [ 2 0 ] .   P F C   c o r r e c tio n   o f   s i n g le   p h a s e   s u p p l y l o a d e d   w it h   B L DC   d r iv e   i s   p r e s e n te d   i n   2 0 1 5   [ 2 1 ] . I n   th i s   p a p e r ,   th e   B L DC   m o t o r   is   c o n tr o lle r   w i th   d ir e c to r q u e   c o n tr o w it h   P r o p o r tio n a l - I n te g r a l ( P I ) ,   P r o p o r tio n a l - I n te g r a l - De r iv a ti v e   ( P I D )   a n d   f u z z y   lo g i c   c o n tr o lle r   a r e   u s e d   to   c o m p a r e   a n d   a n a l y z e   th e t r a n s ie n s ta b il it y   o f   th e   m o to r 2 . DI RE CT   T O RQ UE   CO N T RO L   O F   B L DC  M O T O R T h e   in f l u e n c e   o f   m u t u a c o u p lin g   b e t w e e n   d ir e c a n d   q u a d r a tu r e   a x is   is   n e g a te d .   T h e e le c tr o m a g n e tic   to r q u e   o f   t h e   B L DC   m o to r   in   s y n c h r o n o u s l y   r o ta tin g   d q   r e f e r e n c e   is   g i v e n   in   e q u a t io n ( 1 ) [ 1 7 ] . = + + + ( 1 ) w h e r e , = + ( 2 ) = + ( 3 ) T o r q u e   e q u a tio n   f o r   B L D C   m o to r   c a n   b e s im p li f ie d   a s = ( 4 ) in   a lp h a - b e ta   c o o r d in a te , = ( ) ( 5 ) w h e r e , = c os s in ( 6 ) = s in c os ( 7 ) = c os s in ( 8 ) = s in c os ( 9 ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E DS I S S N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 P e r fo r ma n c e   A n a ly s is   o Dir e c T o r q u e   C o n tr o lle d   B L DC   m o to r   u s in g   F u z z y   L o g ic ( V .   Ge e th a ) 1 4 6 T h e   f lu x - lin k a g e   o b s e r v e r s   c a n   b e   d e r iv e d   a s   f o llo w s   [ 1 7 ] = ( ) ( 1 0 ) = ( ) ( 1 1 ) T h e m a g n it u d e   a n d   a n g le   o f   t h e s ta to r   f lu x   c a n   b e   s h o w n   a s = + ( 1 2 ) = T a b le   1 .   s h o w s   th e   s w itc h i n g   ta b le   o f   t h e   p u l s e   w id t h   m o d u la tio n . T h e   b lo c k   d ia g r a m   f o r   th e p r o p o s e d w o r k   is g iv e n   i n   F i g u r e   1 . T a b le   1 .   S w itc h in g   T a b le T o r q u e ( T ) Fl u x S e c t o r I II III IV V V I 1 1 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 0 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 1 - 1 V 3 V 4 V 5 V 6 V 1 V 2 0 1 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 V 0 - 1 V 3 V 4 V 5 V 6 V 1 V 2 F ig u r e   1 . Dir e c T o r q u e C o n tr o o f   B L D C   m o to r   b lo c k   Dia g r a m T a b le   2   s h o w s   t h e   v e c to r   ta b le . W h e r e ,   is   th e th e   v e c to r   a n d 1   s h o w s   t h a s w itc h   i s   o n   a n d   0   s h o w s   th a t s w itc h   is   o f f . T a b le   2 .   Ve c to r   ta b le V e c t o r B i n a r y V 0 0 0 0 0 0 0 V 1 1 0 0 0 0 1 V 2 0 0 1 0 0 1 V 3 0 1 1 0 0 0 V 4 0 1 0 0 1 0 V 5 0 0 0 1 1 0 V 6 1 0 0 1 0 0 N * S p e e d   r e g u la to r P I   o r   P I o r   F u z z y R e c ti f ie r DC lin k I n v e r te r 3 B L DC S w itc h in g T a b le T & N P u ls e s - + E s ti m a to r T   & I a & I b Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I S S N : 2 0 8 8 - 8 6 9 4 I J P E DS Vo l. 7 ,   No . 1 , M a r c h   2 0 1 6 : 1 4 4 1 5 1 1 4 7 A ) S p e e d   r e g u la to r   f o r   P I   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s ( ) = ( ) + ( ) ( 1 3 ) h e r e , N * is   r e f e r e n c e   s p e e d   a n d   is   th e   m e a s u r e d   s p e e d   th e   d if f e r e n c e   b e t w e e n   b o th   p r o d u c e s   th e   e r r o r w h ic h   s h o u ld   b e   m i n i m iz e d   b y   th e   P I   c o n tr o lle r .   T h e   o u tp u ( o u t ( t ) )   is   th e   e r r o r   m i n i m iz e d   p r o p o s e d   s ig n a l. Kp   is   th e   p r o p o r tio n a c o n s ta n a n d   Ki  is   i n te g r a c o n s ta n t. S i m i la r l y ,   f o r   P I c o n tr o lle r   c a n   b e   r e p r e s e n te d   a s ( ) = ( ) + ( ) + ( ) ( 1 4 ) He r e ,   Kd   is   d e r iv a tiv e   c o n s ta n t.   T h e   tu n i n g   o f   Kp ,   Ki  a n d   Kd   a r e   tu n e d   b y   m a n u a tu n i n g   m e t h o d . B ) F u z z y   lo g ic   b a s e d   s p e e d   r e g u l a to r T h e   b lo c k   d ia g r a m   f o r   f u z z y   l o g ic   b a s e d   s p e e d   r e g u la to r   is   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   T h e   f u z z y   lo g ic   r u le s a r e   w r itte n   b y   a b s o r b in g   t h e   p e r f o r m a n c e s   o f   t h e   P I   c o n tr o lle r   a n d   P I c o n tr o lle r   p e r f o r m a n c e s .   T h e   f u z z y lo g ic   r u le s   f o r   th e   p r o p o s e d   s y s te m   a r e   g iv e n   i n   T a b le   3 . F ig u r e   2 .   F u z z y   lo g ic   c o n tr o o f   s p e e d   r e g u la tio n T a b le   3 . F u z z y   lo g ic   r u le s e r r \ c e L o w M e d i u m H i g h L o w L o w H i g h M e d i u m M e d i u m L o w H i g h H i g h H i g h M e d i u m L o w M e d i u m He r e   e r r   is   s p e e d   e r r o r   a n d c e   is   c h a n g e   i n   e r r o r . T h e   m e m b e r s h ip   f u n c tio n   d e f in itio n   f o r   th e   i n p u t v a r ia b le s   E r r o r   in   S p e e d i s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 , C h a n g e   i n   E r r o r is   s h o w n   in   F ig u r e   4 a n d   t h e   th r e e   d i m e n tio n a l   s u r f a c e   v ie w   o f   r u le   b a s e d   s y s te m   a r e s h o w n   in   F ig u r e s 5 r e s p e c tiv e l y . F ig u r e   3 .   M e m b e r s h ip   f u c n ito n   f o r   E r r o r   in S p e e d F ig u r e   4 .   M e m b e r s h ip   f u c n ito n   f o r   C h a n g e   i n   E r r o r N * F u z z y 1 /Z N Ou t In p ut   1 In p ut   2 I S S N : 2 0 8 8 - 8 6 9 4 I J P E DS Vo l. 7 ,   No . 1 , M a r c h   2 0 1 6 : 1 4 4 1 5 1 1 4 7 A ) S p e e d   r e g u la to r   f o r   P I   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s ( ) = ( ) + ( ) ( 1 3 ) h e r e , N * is   r e f e r e n c e   s p e e d   a n d   is   th e   m e a s u r e d   s p e e d   th e   d if f e r e n c e   b e t w e e n   b o th   p r o d u c e s   th e   e r r o r w h ic h   s h o u ld   b e   m i n i m iz e d   b y   th e   P I   c o n tr o lle r .   T h e   o u tp u ( o u t ( t ) )   is   th e   e r r o r   m i n i m iz e d   p r o p o s e d   s ig n a l. Kp   is   th e   p r o p o r tio n a c o n s ta n a n d   Ki  is   i n te g r a c o n s ta n t. S i m i la r l y ,   f o r   P I c o n tr o lle r   c a n   b e   r e p r e s e n te d   a s ( ) = ( ) + ( ) + ( ) ( 1 4 ) He r e ,   Kd   is   d e r iv a tiv e   c o n s ta n t.   T h e   tu n i n g   o f   Kp ,   Ki  a n d   Kd   a r e   tu n e d   b y   m a n u a tu n i n g   m e t h o d . B ) F u z z y   lo g ic   b a s e d   s p e e d   r e g u l a to r T h e   b lo c k   d ia g r a m   f o r   f u z z y   l o g ic   b a s e d   s p e e d   r e g u la to r   is   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   T h e   f u z z y   lo g ic   r u le s a r e   w r itte n   b y   a b s o r b in g   t h e   p e r f o r m a n c e s   o f   t h e   P I   c o n tr o lle r   a n d   P I c o n tr o lle r   p e r f o r m a n c e s .   T h e   f u z z y lo g ic   r u le s   f o r   th e   p r o p o s e d   s y s te m   a r e   g iv e n   i n   T a b le   3 . F ig u r e   2 .   F u z z y   lo g ic   c o n tr o o f   s p e e d   r e g u la tio n T a b le   3 . F u z z y   lo g ic   r u le s e r r \ c e L o w M e d i u m H i g h L o w L o w H i g h M e d i u m M e d i u m L o w H i g h H i g h H i g h M e d i u m L o w M e d i u m He r e   e r r   is   s p e e d   e r r o r   a n d c e   is   c h a n g e   i n   e r r o r . T h e   m e m b e r s h ip   f u n c tio n   d e f in itio n   f o r   th e   i n p u t v a r ia b le s   E r r o r   in   S p e e d i s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 , C h a n g e   i n   E r r o r is   s h o w n   in   F ig u r e   4 a n d   t h e   th r e e   d i m e n tio n a l   s u r f a c e   v ie w   o f   r u le   b a s e d   s y s te m   a r e s h o w n   in   F ig u r e s 5 r e s p e c tiv e l y . F ig u r e   3 .   M e m b e r s h ip   f u c n ito n   f o r   E r r o r   in S p e e d F ig u r e   4 .   M e m b e r s h ip   f u c n ito n   f o r   C h a n g e   i n   E r r o r N * F u z z y 1 /Z N Ou t In p ut   1 In p ut   2 I S S N : 2 0 8 8 - 8 6 9 4 I J P E DS Vo l. 7 ,   No . 1 , M a r c h   2 0 1 6 : 1 4 4 1 5 1 1 4 7 A ) S p e e d   r e g u la to r   f o r   P I   c a n   b e   e x p r e s s e d   a s ( ) = ( ) + ( ) ( 1 3 ) h e r e , N * is   r e f e r e n c e   s p e e d   a n d   is   th e   m e a s u r e d   s p e e d   th e   d if f e r e n c e   b e t w e e n   b o th   p r o d u c e s   th e   e r r o r w h ic h   s h o u ld   b e   m i n i m iz e d   b y   th e   P I   c o n tr o lle r .   T h e   o u tp u ( o u t ( t ) )   is   th e   e r r o r   m i n i m iz e d   p r o p o s e d   s ig n a l. Kp   is   th e   p r o p o r tio n a c o n s ta n a n d   Ki  is   i n te g r a c o n s ta n t. S i m i la r l y ,   f o r   P I c o n tr o lle r   c a n   b e   r e p r e s e n te d   a s ( ) = ( ) + ( ) + ( ) ( 1 4 ) He r e ,   Kd   is   d e r iv a tiv e   c o n s ta n t.   T h e   tu n i n g   o f   Kp ,   Ki  a n d   Kd   a r e   tu n e d   b y   m a n u a tu n i n g   m e t h o d . B ) F u z z y   lo g ic   b a s e d   s p e e d   r e g u l a to r T h e   b lo c k   d ia g r a m   f o r   f u z z y   l o g ic   b a s e d   s p e e d   r e g u la to r   is   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   T h e   f u z z y   lo g ic   r u le s a r e   w r itte n   b y   a b s o r b in g   t h e   p e r f o r m a n c e s   o f   t h e   P I   c o n tr o lle r   a n d   P I c o n tr o lle r   p e r f o r m a n c e s .   T h e   f u z z y lo g ic   r u le s   f o r   th e   p r o p o s e d   s y s te m   a r e   g iv e n   i n   T a b le   3 . F ig u r e   2 .   F u z z y   lo g ic   c o n tr o o f   s p e e d   r e g u la tio n T a b le   3 . F u z z y   lo g ic   r u le s e r r \ c e L o w M e d i u m H i g h L o w L o w H i g h M e d i u m M e d i u m L o w H i g h H i g h H i g h M e d i u m L o w M e d i u m He r e   e r r   is   s p e e d   e r r o r   a n d c e   is   c h a n g e   i n   e r r o r . T h e   m e m b e r s h ip   f u n c tio n   d e f in itio n   f o r   th e   i n p u t v a r ia b le s   E r r o r   in   S p e e d i s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 , C h a n g e   i n   E r r o r is   s h o w n   in   F ig u r e   4 a n d   t h e   th r e e   d i m e n tio n a l   s u r f a c e   v ie w   o f   r u le   b a s e d   s y s te m   a r e s h o w n   in   F ig u r e s 5 r e s p e c tiv e l y . F ig u r e   3 .   M e m b e r s h ip   f u c n ito n   f o r   E r r o r   in S p e e d F ig u r e   4 .   M e m b e r s h ip   f u c n ito n   f o r   C h a n g e   i n   E r r o r N * F u z z y 1 /Z N Ou t In p ut   1 In p ut   2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E DS I S S N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 P e r fo r ma n c e   A n a ly s is   o Dir e c T o r q u e   C o n tr o lle d   B L DC   m o to r   u s in g   F u z z y   L o g ic ( V .   Ge e th a ) 1 4 8 F ig u r e   5 .   S u r f a c e   v ie w   o f   t h e   r u le s   o f   f u z z y   i n f e r e n c e   s y s te m 3 . S I M UL AT I O R E S UL T S   AND  DI S CUS S I O N T h e   d ir e c to r q u e   c o n tr o o f   B L DC m o to r   is   i m p le m e n te d   w it h   s i m u la tio n   to o ls   o f   M AT L A B .   T h e s p e e d   r e g u la to r   is   u s e d   a s   P I   c o n tr o lle r ,   P I c o n tr o lle r   a n d   f u z z y   lo g ic   c o n tr o s e p e r a te d l y .   T h e   p e r f o r m a n c e a n a l y s is   is   d o n e   w it h   s p e e d ,   c u r r e n a n d   f lu x   p lo t.   T h e   d y n a m ic   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   DT C   c o n tr o w ith   B L D C m o to r   is   s h o w n   F i g u r e   6 . F ig u r e   6 .   S p e e d   c u r v e   f o r   P I   c o n tr o lle r   b a s e d   s p e e d r e g u la to r F ig u r e   7 .   F lu x   c u r v e   o f   th e   D T C   c o n tr o o f   P I c o n tr o lle r   b a s e d   s p e e d   r e g u la to r   F ig u r e F ig u r e   8 . P h a s e c u r r e n ts   o f   th e   B L DC   m o to r   w it h   P I c o n tr o lle r F ig u r e   9 .   S p e e d   c u r v e   w ith   P I c o n tr o lle r   b a s e d s p e e d   r e g u la to r I J P E DS I S S N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 P e r fo r ma n c e   A n a ly s is   o Dir e c T o r q u e   C o n tr o lle d   B L DC   m o to r   u s in g   F u z z y   L o g ic ( V .   Ge e th a ) 1 4 8 F ig u r e   5 .   S u r f a c e   v ie w   o f   t h e   r u le s   o f   f u z z y   i n f e r e n c e   s y s te m 3 . S I M UL AT I O R E S UL T S   AND  DI S CUS S I O N T h e   d ir e c to r q u e   c o n tr o o f   B L DC m o to r   is   i m p le m e n te d   w it h   s i m u la tio n   to o ls   o f   M AT L A B .   T h e s p e e d   r e g u la to r   is   u s e d   a s   P I   c o n tr o lle r ,   P I c o n tr o lle r   a n d   f u z z y   lo g ic   c o n tr o s e p e r a te d l y .   T h e   p e r f o r m a n c e a n a l y s is   is   d o n e   w it h   s p e e d ,   c u r r e n a n d   f lu x   p lo t.   T h e   d y n a m ic   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   DT C   c o n tr o w ith   B L D C m o to r   is   s h o w n   F i g u r e   6 . F ig u r e   6 .   S p e e d   c u r v e   f o r   P I   c o n tr o lle r   b a s e d   s p e e d r e g u la to r F ig u r e   7 .   F lu x   c u r v e   o f   th e   D T C   c o n tr o o f   P I c o n tr o lle r   b a s e d   s p e e d   r e g u la to r   F ig u r e F ig u r e   8 . P h a s e c u r r e n ts   o f   th e   B L DC   m o to r   w it h   P I c o n tr o lle r F ig u r e   9 .   S p e e d   c u r v e   w ith   P I c o n tr o lle r   b a s e d s p e e d   r e g u la to r I J P E DS I S S N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 P e r fo r ma n c e   A n a ly s is   o Dir e c T o r q u e   C o n tr o lle d   B L DC   m o to r   u s in g   F u z z y   L o g ic ( V .   Ge e th a ) 1 4 8 F ig u r e   5 .   S u r f a c e   v ie w   o f   t h e   r u le s   o f   f u z z y   i n f e r e n c e   s y s te m 3 . S I M UL AT I O R E S UL T S   AND  DI S CUS S I O N T h e   d ir e c to r q u e   c o n tr o o f   B L DC m o to r   is   i m p le m e n te d   w it h   s i m u la tio n   to o ls   o f   M AT L A B .   T h e s p e e d   r e g u la to r   is   u s e d   a s   P I   c o n tr o lle r ,   P I c o n tr o lle r   a n d   f u z z y   lo g ic   c o n tr o s e p e r a te d l y .   T h e   p e r f o r m a n c e a n a l y s is   is   d o n e   w it h   s p e e d ,   c u r r e n a n d   f lu x   p lo t.   T h e   d y n a m ic   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   DT C   c o n tr o w ith   B L D C m o to r   is   s h o w n   F i g u r e   6 . F ig u r e   6 .   S p e e d   c u r v e   f o r   P I   c o n tr o lle r   b a s e d   s p e e d r e g u la to r F ig u r e   7 .   F lu x   c u r v e   o f   th e   D T C   c o n tr o o f   P I c o n tr o lle r   b a s e d   s p e e d   r e g u la to r   F ig u r e F ig u r e   8 . P h a s e c u r r e n ts   o f   th e   B L DC   m o to r   w it h   P I c o n tr o lle r F ig u r e   9 .   S p e e d   c u r v e   w ith   P I c o n tr o lle r   b a s e d s p e e d   r e g u la to r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I S S N : 2 0 8 8 - 8 6 9 4 I J P E DS Vo l. 7 ,   No . 1 , M a r c h   2 0 1 6 : 1 4 4 1 5 1 1 4 9 F ig u r e   1 0 . F lu x c u r v e   w i th   P I c o n tr o lle r F ig u r e   1 1 .   P h a s e   c u r r e n w a v e f o r m   o f   B L DC   w i th P I C o n tr o lle r F ig u r e   1 2 .   S p e e d   c u r v e   f o r   f u z z y   lo g ic F ig u r e   1 3 .   F lu x c u r v e   f o r   F u z z y   c o n tr o l F ig u r e   1 4 .   P h a s e   c u r r e n o f   B L D C   m o to r   w it h   F u z z y ( Gr e e n )   c o n tr o lle r F ig u r e   1 5 .   S p e e d   c u r v e   o f   P I   ( B lu e ) ,   P I ( R e d )   a n d F u z z y   lo g ic   c o n tr o l F ig u r e s   6 s h o w s   t h e   s p e e d   o f   th e   m o to r   w h e n   i is   c o n tr o lle d   w it h   P I   r e g u la to r , f i g u r e 7 s h o w s   t h e f l u x   c u r v e   o f   t h e   m o to r a n d f ig u r e 8   s h o w s t h e c u r r e n t   w a v e f o r m s   o f   t h e   m o to r w it h   P I   c o n tr o lle r   a s   s p e e d r e g u la to r .   T h e   s p e e d   o f   th e   m o to r   ta k e s   a t - le a s 3 . 5   s e c   to   s e ttle   o n   th e   s e s p e e d   th is   i s   d u e   to   th e   p r o p e r tie s o f   th e   P I c o n tr o lle r .   An d   f l u x   c u r v e   a l s o   in itia ll y   d i s to r te d   a n d   it  is   o n   th e   c o r r e c p a th .   F ig u r e s   9 s h o w s   t h e s p e e d   c u r v e   o f   th e   m o to r   w h e n   it   is   c o n n e c te d   to   P I c o n tr o lle r , f i g u r e 1 0 s h o w s   t h e   f l u x   c u r v e   o f   th e   m o to r w h e n   it  is   c o n n e c te d   to   P I s p e e d   r e g u la to r a n d f i g u r e 1 1 s h o w   t h e   s ta to r   c u r r e n w a v e   f o r m s   o f   th e   m o to r w h e n   it  is   c o n n e c te d w it h   t h e   P I c o n tr o lle r .   T h e   s p e e d   c u r v e   g o s o m e   b e tte r m e n a n d it is   s e ttle d   a 2 . 5   s e c . a n d   o th e r   f l u x   c u r v e s   a n d   c u r r e n c u r v e s   a r e   p e r f e c t.   F ig u r e s   1 2 s h o w s   th e   s p e e d c u c r v e   o f   th e   m o to r   w it h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E DS I S S N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 P e r fo r ma n c e   A n a ly s is   o Dir e c T o r q u e   C o n tr o lle d   B L DC   m o to r   u s in g   F u z z y   L o g ic ( V .   Ge e th a ) 1 5 0 f u z z y   s p e e d   r e g u lto r , f ig u r e 1 3 s h o w s   t h e   f l u x   c u r v e   o f   t h e   m o to r   w ith   f u z z y   c o n tr o lle r a n d f i g u r e 1 4   s h o w s th e s ta to r   c u r r e n t s   o f   t h e   B L DC   d r iv e   w i th   F u z z y   lo g ic   c o n tr o lle r .   T h e   s p e e d   c u r v e   s e ttl e d   a n e a r ly   2 . 3   s e c a n d   th e   f l u x   a n d   c u r r e n c u r v e   a r e   b e tte r   c o m p a r e d   to   th e   P I   a n d   P I D   c o n tr o lle r s .   S o   f u z z y   lo g ic   g i v e s   b e tte r r e s u lt s   c o m p a r e d   to   th e   P I   a n d   P I c o n tr o lle r s . 4 . CO NCL U S I O N T h e   a n a l y s is   o f   t h e   d ir e c to r q u e   c o n tr o o f   B L D C   m o to r   w i th   it s   d y n a m ic   p e r f o r m a n c e   i s   a n a l y z e d b y r e p la c in g   t h e   s p e e d   r e g u la t o r   a s   P I ,   P I a n d   F u z z y   c o n tr o lle r .   T h e   P I   a n d   P I c o n tr o ll e r s ,   w h ic h   a r e   t u n e d m a n u a ll y   g iv e s   r e s u lts   w i th   t i m e   d e la y .   I ta k e s   m o r e   ti m e   to   a c h ie v e   s te a d y   s ta te .   Us in g   a   f u z z y   lo g ic c o n tr o lle r   c a n   m i n i m iz e   th is   ti m e   d e la y .   A n d it  c a n   m a k e   th e   s y s te m   s ta b le   f a s te r .   T h e   r u le s   a r e   ta k e n   w it h   a ll th e   t h r e e   c o n tr o lle r s   a n d   t h e   P I   a n d   P I g iv e s   s te a d y   s ta te   a 3 . 5   s e c   a n d   2 . 5   s e c   r e s p e c tiv e l y .   An d   t h e   f u z z y r e s u lt s   a r e   o b ta in e d   w e ll  w i th   2 . 3   s e c s . RE F E R E NC E S [1 ] G h e o rg h e U rs a n u ,     D T C c o n t ro l   o f   e l e c t ri c a l   d ri v e s   s y s t e m s   w i t h   b l d c   m o t o rs , B u l e t i n u l   A G IR   n r , 2 0 1 2 [2 ] H .   M e ra b e t   Bo u l o u i h a   e t   a l ,   D i re c t   t o rq u e   c o n t ro l   o f   m u l t i l e v e l   S V P W M   i n v e rt e i n   v a ri a b l e   s p e e d   S CIG - b a s e d   w i n d   e n e rg y   c o n v e rs i o n   s y s t e m , R e n e wa b l e   E n e r g y , 2 0 1 5   p p . 1 4 0 - 1 5 2 . [3 ] S a l i h   Ba ri s   O z t u rk ,   D i re c t   t o r q u e   c o n t r o l   o f   b ru s h l e s s   D m o t o w i t h   n o n - s i n u s o i d a l   b a c k   E M F , IE E E c o n f e r e n c e s 2 0 0 7 . [4 ] G u o   H o n g   e t   a l ,     D e s i g n   o f   E l e c t ri c a l / M e c h a n i c a l   H y b ri d   4 - Re d u n d a n c y   Bru s h l e s s   D T o rq u e   M o t o r” , C h i n e s e J o u r n a l   o f   A e r o n a u t i c s ,   2 0 1 0 ,   p p . 2 1 1 - 2 1 5 . [5 ] I.   J a n p a n   e t   a l ,   Co n t ro l   o f   t h e   Br u s h l e s s   D M o t o i n   C o m b i n e   M o d e ,   P r o c e d i a   E n g i n e e ri n g ,   2 0 1 2   ,   p p . 2 7 5 - 2 8 5 . [6 ] M o u ra d   M a s m o u d i   e t   a l ,   D i re c t   T o rq u e   Co n t ro l   o f   Bru s h l e s s   D M o t o r ,   D ri v e s   w i t h   Im p ro v e d   Re l i a b i l i t y , IE E E T r a n s a c t i o n s   O n   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s ,   2 0 1 4 . [7 ] S . A . K H .   M o z a ff a ri   N i a p o u e t   a l ,   Bru s h l e s s   D m o t o d ri v e s   s u p p l i e d   b y   P V   p o w e s y s t e m   b a s e d   o n   Z - s o u rc e i n v e rt e a n d   F L - IC  M P P T   c o n t ro l l e r” , E n e r g y   Co n v e r s i o n   a n d   M a n a g e m e n t , 2 0 1 1 ,   p p .   3 0 4 3 - 3 0 5 9 . [8 ] S . A . K H .   M o z a ff a ri   N i a p o u e t   a l ,   A   n e w   ro b u s t   s p e e d - s e n s o rl e s s   c o n t ro l   s t ra t e g y   f o h i g h - p e rf o r m a n c e   b ru s h l e s s D m o t o d ri v e s   w i t h   re d u c e d   t o r q u e   ri p p l e , C o n t r o l   E n g i n e e r i n g   P r a c t i c e ,   2 0 1 4 ,   p p .   4 2 - 5 4 . [9 ] A .   Ra h i d e h ,   O p t i m a l   b ru s h l e s s   D m o t o d e s i g n   u s i n g   g e n e t i c   a l g o ri t h m s , J o u r n a l   o f   M a g n e t i s m   a n d   M a g n e t i c M a t e r i a l s ,   2 0 1 0 ,   p p . 3 5 8 0 - 3 6 8 7 . [1 0 ] Iz a s k u n   S a ra s o l a   e t   a l ,   D i re c t   t o rq u e   c o n t r o l   d e s i g n   a n d   e x p e ri m e n t a l   e v a l u a t i o n   f o t h e   b r u s h l e s s   d o u b l y   fe d m a c h i n e , E n e r g y   Co n v e r s i o n   a n d   M a n a g e m e n t , 2 0 1 1 ,   p p .   1 2 2 6 - 1 2 3 4 . [1 1 ] X . Z .   Z h a n g   &   Y . N .   W a n g ,   A   n o v e l   p o s i t i o n - s e n s o r l e s s   c o n t r o l   m e t h o d   f o b r u s h l e s s   D m o t o rs , E n e r g y Co n v e r s i o n   a n d   M a n a g e m e n t , 2 0 1 1 ,   p p . 1 6 6 9 - 1 6 7 6 . [1 2 ] Ra m i n   S a l e h i   A ra s h l o o   e t   a l ,   G e n e t i c   a l g o ri t h m - b a s e d   o u t p u t   p o w e o p t i m i s a t i o n   o f   f a u l t   t o l e ra n t   f i v e - p h a s e b ru s h l e s s   d i re c t   c u rre n t   d ri v e s   a p p l i c a b l e   f o e l e c t ri c a l   a n d   h y b ri d   e l e c t ri c a l   v e h i c l e s , IE T   E l e c t r i c   P o we r A p p l i c a t i o n s ,   2 0 1 4 . [1 3 ] B y o u n g - K u k   L e e   e t   a l ,   O n   t h e   F e a s i b i l i t y   o f   F o u r - S w i t c h   T h re e - P h a s e   BL D M o t o D ri v e s   f o L o w   Co s t Co m m e rc i a l   A p p l i c a t i o n s :   T o p o l o g y   a n d   Co n t r o l , IE E E   T r a n s a c t i o n s   O n   P o we r   E l e c t r o n i c s ,   2 0 0 3 ,   V o l .   1 8 , N o .   1 . p p .   1 6 2 - 1 7 2 . [1 4 ] J i a n c h e n g   F a n g ,   T o rq u e   Ri p p l e   Re d u c t i o n   i n   BL D T o rq u e   M o t o r   W i t h   N o n i d e a l   Ba c k   E M F , IE E E T r a n s a c t i o n s   O n   P o we r   E l e c t r o n i c s ,   V o l .   2 7 , N o .   1 1 ,   4 6 3 0 - 4 6 3 7 . [1 5 ] J i n   G a o   &   Y u w e n   H u ,   D i re c t   S e l f - Co n t ro l   f o r   BL D M o t o r   D ri v e s   Ba s e d   o n   T h re e - D i m e n s i o n a l   C o o r d i n a t e S y s t e m , IE E E   T r a n s a c t i o n s   O n   In d u s t r i a l   E l e c t r o n i c s ,   2 0 1 0 ,   V o l .   5 7 , N o . 8 ,     p p .   2 8 3 6 - 2 8 4 4 . [1 6 ] S a n g - Y o u n g   J u n g   e t   a l ,   Co m m u t a t i o n   Co n t ro l   f o L o w   Co m m u t a t i o n   T o rq u e   Ri p p l e   i n   P o s i t i o n   S e n s o rl e s s   D ri v e o f   L o w - V o l t a g e   Bru s h l e s s   D M o t o r” , I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   2 0 1 3 . [1 7 ] Y o n g   L i u   e t   a l ,   D i re c t   T o rq u e   C o n t r o l   o f   Bru s h l e s s   D D ri v e s   W i t h   Re d u c e d   T o rq u e   Ri p p l e , IE E E   T r a n s a c t i o n s O n   In d u s t r y   A p p l i c a t i o n s , 2 0 0 5 ,   V o l .   4 1 ,   N o .   2   .   p p .   5 9 9 - 6 0 8 . [1 8 ] Y o n g   L i u ,   Co m m u t a t i o n - T o rq u e - Ri p p l e   M i n i m i z a t i o n   i n   D i re c t - T o rq u e - Co n t ro l l e d   P M   Bru s h l e s s   D D ri v e s , IE E E   T r a n s a c t i o n s   O n   In d u s t r y   A p p l i c a t i o n s ,   2 0 0 7 , V o l .   4 3 , N o .   4 , [1 9 ] S a l i h   Ba ri s   O z t u rk   e t   a l ,   D i re c t   T o rq u e   a n d   In d i re c t   F l u x   Co n t r o l   o f   Bru s h l e s s   D M o t o r” , IE E E / A S M E T r a n s a c t i o n s   O n   M e c h a t r o n i c s ,   V o l .   1 6 , N o .   2 ,     p p . 3 5 1 - 3 5 9 . [2 0 ] P ri t h a   A g a r w a l   a n d   e t . a l   Co m p a ra t i v e   S t u d y   o f   F u z z y   l o g i c   Ba s e d   S p e e d   Co n t ro l   o f   M u l t i l e v e l   In v e rt e r   f e d Bru s s l e s s   D M o t o D ri v e , In t e r a n t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o we r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m , V o l . 4 ,   N o . 1 ,   2 0 1 4 ,   7 0 - 8 0 . [2 1 ] J e y a   S e l v a n   R e n i u s   A ,   V i n o t h   K u m a r K ,     A n a l y s i s   o V a ri a b l e   S p e e d   P F Ch o p p e F E D   BL D C   M o t o D ri v e , In t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o we r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m ,   V o l . 5 ,   n o . 3 ,   2 0 1 5 ,   3 2 6 - 3 3 5 . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I S S N : 2 0 8 8 - 8 6 9 4 I J P E DS Vo l. 7 ,   No . 1 , M a r c h   2 0 1 6 : 1 4 4 1 5 1 1 5 1 B I O G RAP H I E S O F   AUT H O RS G e e t h a   V   i s   w o rk i n g   a s   a n   A s s o c i a t e   P ro f e s s o a t   P S V   Co l l e g e   o f E n g i n e e ri n g   a n d   T e c h n o l o g y K ri s h n a g i ri ,   T a m i l n a d u .   S h e   re c e i v e d   h e B. E   D e g re e   f ro m   G C E , S a l e m   ( M a d ra s   U n i v e rs i t y ) a n d   a l s o   re c e i v e d   h e M a s t e D e g re e   f ro m   M E C,   Ra s i p u ra m   ( A n n a   U n i v e rs i t y   Ch e n n a i )   i n   t h e y e a 1 9 9 5   a n d   2 0 0 9   re s p e c t i v e l y . S h e   i s   c u rre n t l y p u rs u i n g   h e D o c t o ra l   re s e a rc h   a t   A n n a U n i v e rs i t y   Ch e n n a i .   H e re s e a rc h   i n c l u d e s   i n   t h e   f i e l d   o f   S p e c i a l   E l e c t ri c a l   m a c h i n e s   a n d   M o t o r D ri v e s   a n d   c o n t r o l l e r. S . T h a n g a v e l ,   P ro f e s s o a n d   H e a d   o f   t h e   D e p a rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a n d   E l e c t ro n i c s   a t   K . S . Ra n g a s a m y   Co l l e g e   o f   T e c h n o l o g y ,   T i ru c h e n g o d e   N a m a k k a l   D i s t ri c t .   H e   re c e i v e d   B. E   ( E E E ) f ro m   G C T   a n d   M . E ( C& I )   f ro m   A n n a   U n i v e rs i t y   Ch e n n a i   i n   t h e   y e a 1 9 9 3   a n d   2 0 0 2 re s p e c t i v e l y .   H e   re c e i v e d   h i s   P h . D   i n   t h e   a re a   o f   In t e l l i g e n t   Co n t ro l l e f o I n d u s t ri a l   D r i v e s . H e   h a s   p u b l i s h e d   4 2   P a p e rs   i n   In t e rn a t i o n a l   a n d   N a t i o n a l   J o u rn a l s .   U n d e h i s   S u p e rv i s i o n c u rre n t l y   8   Re s e a r c h   S c h o l a rs   a re   w o rk i n g   a n d   8   S c h o l a rs   c o m p l e t e d   t h e i P h . D .   H i s   a re a s   o f i n t e re s t s   a re   Co n t ro l   s y s t e m s ,   E l e c t ri c a l   M a c h i n e s , S m a rt   G ri d ,   In t e l l i g e n t   T e c h n i q u e s   l i k e   F u z z y l o g i c ,   n e u ra l   n e t w o rk s ,   G e n e t i c   A l g o ri t h m   a n d   A n t   Co l o n y   O p t i m i z a t i o n   t e c h n i q u e   a n d   t h e i r a p p l i c a t i o n s   t o   In d u s t ri a l   d ri v e s   a n d   p o w e s y s t e m s . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.