Internati o nal  Journal of P o wer Elect roni cs an Drive  S y ste m  (I JPE D S)  V o l.  6, N o . 3 ,  Sep t em b e r   2015 , pp . 59 4 ~ 60 I S SN : 208 8-8 6 9 4           5 94     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJPEDS  Co mpar iso n  be twe e n  a n  Inte r l e ave d Boo st Co nv er te r a nd CUK  Converter Fed BLDC motor       V. Ramesh, Y.  Kusuma  Latha  Department o f  Electrical and  Electronics Engin e ering,    K   L Univ ers i t y ,  Vaddes w aram , Ind i a       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received  J u n 16, 2015  Rev i sed   Au g 4, 201 Accepted Aug 20, 2015      There  is a great concern o f  torq ue ripple and p o wer quality  of  three ph ase  voltag e  source converter f e d  Perm anent M a gnet Brushless DC Motor  (PMBLDCM). In this p a per ,  tw o contro l strateg i es for B L DC  motor drive  has  been inves t i g ated . One of the cont rol strateg i es is based on  PFC -  CUK  converter f e d P M BLDCM drive and  anoth e r o n e is PFC- inter l eav ed boost  converter fed  B L DC motor driv e. Comparison  has been mad e   between  the  two control stragies in terms of To rque ripple, Total h a rmonic distortion   (THD) and power factor for  diff erent op erating  speeds. Th e pro posed work   as been implemented under MATLAB/ simulink environment. Simulatio n   results are pres ented to validate pr oposed work. From the results, it is  observed that PFC interleaved  Boost  converter  fed BLDC motor drive  is   more effectiv compared to  CUK converter f e BLDC motor drive.  Keyword:  BLDC m o to driv CUK c o nv erter   Int e rl ea ve d bo ost   c o n v ert e r   Torque ripple  Tot a l  ha rm oni cs di st o r t i o n   Copyright ©  201 5 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r V. Ram e sh,    Depa rtem ent of Electrical a n d  El ect ro ni cs E n gi nee r i n g,   K L Un iv ersity,  Vad d es waram ,   G unt ur   Dt ,   A n dh ra Pra d es h, I ndi a - 5 2 2 5 0 2 .   Em a il: ra m e sh v a dd i601 3@k l u n i v e rsity.in      1.   INTRODUCTION   B r us hl ess  Di r ect  C u rre nt  ( B LDC )  m o t o r s  are  wi del y  use d  f o va ri ous  ap pl i cat i ons. T h ey  a r e   adva nt age o us  com p ared t o   ot he r co nt em pora r y  d r i v es  due to m o re efficiency,  hi gh er fl u x   den s i t y , l e ss  main ten a n ce co st, lo wer in terferen ce (EMI), ru gg ed  and   wi de- ra nge of s p eed contro l, A typ i cal BLDC  m o to con s i s t s  of st at or  whi c h has t h ree  phas e  co ncent r at ed wi n d i n gs an d r o t o r co nsi s t i ng  of  perm anent  m a gnet s   [1 ]-[2 ] Hen c e th is m o to r is  called  electronically Co mm utated (EC )  m o tor  due to  elec tronic comm utation  base d o n  Hal l  Effect  se nso r sensi n g t h po si t i on o f  r o t o [3] - [ 4] It  i s  di ffe rent  f r om  conve nt i o nal  DC   m o t o r   due t o  abse nce  of m echani cal  br us hes an d c o m m ut at ed assem b l y  [5] - [ 6 ] .  The co n v e n t i o nal  co nt r o l  sch e m e  of   B L DC  m o t o r d r aws c u r r e n t  fr om  ac  m a i n s w h i c h c ont ai n h a rm oni cs.I n o r der t o  achi e ve  hi g h er  p o we r f act or,   powe r factor c o rrection c o nverter ar use d .PFC converters fed BL DC mo tor con t ro l the  m o to r sp eed   b a sed  on    vari at i o of  d u t y  rat i o   of  p u l s wi dt h  m odul at i o (P W M ) si g n al [7] .    The s w i t c hi n g  l o sses  are  p r op ost i o nal   on   squ a re  o f  s w i t c hi n g   fre que n c y  [8] .  C o nve nt i onal   PFC   con v e r t e rs i n cl ude  buc k- b o o s t ,  C UK, Zet a  con v e r t e r. Th e di sad v a n t a ges  of b o o st  PFC  con v e r t e r base d  di rect  to rq u e  co n t ro l l ed  (DTC ) BLDC m o to r are co m p lex ity  in  co n t ro l an d  switch i ng   lo sses Fin a lly th ese  co nfigu r ation s   efficien tly redu ces lo sses in  t h e fron t en d   [10] .But the cos t  increases  d u e  to  m o re req u ir em ent  of  n u m b er of  com pone nt s.T h e si n g l e  p h as e AC  su p p l y  t h r o ug di o d bri dge  rect i f i e r  fol l o we d by   DC  l i n k   cap acito r is  u s ed  to driv e th BLDC m o to [1 1 ] . Th e cap ac itor  dra w high pulsed curre nt  with a  pe ak greater   t h an  fu n d am ent a l  i nput   AC   m a i n s cur r ent   due t o  t h e  u n c ont rol l e d c h a r gi n g   of ca paci t o [1 2] . T h i s  r e sul t s  i n   po o r  p o w er  fa ct or,  hi ghe r T H D  an hi g h  c r est  fact or  [ 13] . S o   po wer  fac t or c o r r ect i o con v e r t e r i s   re qui re d   fo r BL DC m o tor  d r ive  .I n thi s  case CU D C -DC c o n v e r te r is  u s ed fo p o wer fact o r  co rrectio n.Th e relativ adva nt age s   of  C UK c o nv ert e r  i n cl u d e c ont i n uo us i n put  a n out put   v o l t a ge  and  sm al l  si ze.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S   Vo l.  6, No . 3, Sep t em b e r  2 015  :   59 4 – 602  59 5 I n  t h is p a p e r, tw o  con t ro l str a teg i es f o r  BLDC  m o to r   b a sed o n  C U K  conver t er  an d  i n ter l eav ed   bo ost  con v e r t e r has  been  de vel o pe d an d com p ari s on i s  m a de b e t w een t h i s  t w o c o nt rol  st r a t e gi es fo r di f f ere n t   ope rat i n g spee ds. T h e per f o r m ance of t h e B L DC   m o t o wi t h  in terleav ed  bo o s t conv erter is fo un d  to   b e  qu ite  g ood   d u e  to  imp r ov ed power  q u a lity, less t o rq u e  ri p p l e,  torqu e  an d sm o o t h   co n t ro o f  sp eed   o f  BLDC m o to r.    2.   PROP OSE D   CO NTR O L S C HE MES F O R P M BLD MOTO R     2. 1   CU K- Co nve r t er  Based    VSI   FED PMBL D C  Mo t o r   The  Fi g u re  1  s h o w s  t h bl oc k  di ag ram  of C U K  co n v ert e r  f e d B L DC  m o t o r  .T he  AC  s u ppl y  i s   gi ve n   t o  t h e di ode  b r i dge  rect i f i e r.  The  vari abl e   D C  out put   of  bri dge  rect i f i e r i s  fed t o  C U K c o n v e r t e r. T h out put   o f  CUK co nv erter go es to  three leg  in v e rter  wh ich  dr ives  BLDC m o tor. The power  fac t or correcti on  cont rol   schem e   i s  based o n  t h e pri n ci pl e of cu rre nt  m u lt i p l i e approach. This Involves in  the presence of  cu rren t lo op  in sid e  sp eed  co n t ro l loo p  in   case o f  con tinu o u s  co ndu ctio n   o f  th e co nv erter. Th e con t ro l lo op  starts with   pr ocessi ng  o f   spee d e r r o r  o b t ai ned  by  c o m p ari n g  t h e  act ual .  S p ee wi t h  t h desi re r e fere nce s p ee d .  T h e   erro r is  fed to th e PI con t ro ller to  ob tain  t h e refere nce t o rque and c o m p ared with a c tual torque  of BLDC   m o to r. The resu ltan t  torqu e  erro r is m u ltip li ed   with  su itab l e con s tan t  am p lified  is ord e r to   p r ov id e i n p u t  t o   refe rence c u rre n t bloc k. The  refere nce curre nt is co m p ar ed with  p h a se curren t s, fed  to  BLDC m o to r wh ich  is  agai n  fe d t o   h y s t e resi s cu rre nt  co nt r o l .   Th e hy st eresi s  cu rre nt  c ont r o l l e gene rat e pl uses  f o o p era t i o n   o f   th ree leg  i n verter.Fo r  cu rren t co n t ro o f  B L DC m o to driv e a rate limi t er is in trodu ced ,   wh ich  limi t s th cu rren t with i n  sp ecified  limits         Fi gu re  1.  B l oc di ag ram  of P F C -  C U K c o nv ert e fed  B L D C  m o t o     2. 2   Design   o f  PF C CU K Co nv erter   The  desi g n   o f  t h po we r fa ct or c o r r ect i o n  base d C U K   con v e r t e fed   B L DC  m o t o i s  desc ri be d i n  t h f o llow i ng  secti o n.  The  dc l i n v o l t a ge o f  t h e C U K c o n v e r t e r i s   gi ve by     v  DV  1 D   (1 )     Whe r Vin is the a v era g output  o f  t h e  di od e b r i d ge rect i f i e r f o r a  gi ve n a c  i n p u t   vol t a ge  (V s)      2 2   (2 )     Th e C U K conver t er   u s es a boo st indu cto r  ( L i)  and  a cap acit o r ( C 1 )   fo r  en er g y  tr an sf er. Th eir   v a lu es ar g i v e n   as,    L DV  F ∆I    (3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4     Co mp arison   b e tween  an   In terl ea ved Bo o s t C o n v erter and  C U K Con verter  Fed  BLDC  mo t o r   (V.  Ram e sh 59 6 C DI  F ∆V   (4 )     Here   I Li  = Specified  ripple content in induct o r curre nt  V C1  = Specified      ripp le co n t en t in  i n term ed iate Cap acito (C 1 )   I dc  = DC link   vo ltag e   filter  is d e si g n e d    to  ob tained  v o ltag e   free  fro m   rip p l   at th d c  link  .Th e  filter con s ists o f  ind u c tan c e (Lo )   wh ich  limits t h ripp le con t en t ( I LD)   wi t h i n  a  s p eci fi ed  val u e  f o r  pa rt i c ul ar s w i t c hi n g   fre que ncy   (F s).T he   cap acito r  in ri p p l filter is calcu l ated   b a sed  o n   allo wed   ripp le con t en t  in  t h DC link   v o l tag e  ( V Cd )   Th e d e sign  of  L 0  and C d   o f  the ripp le filter is g i v e n   b y       L 1 D V  F I    (5 )      2ɷ∆    (6 )       3.   INTERLEAVED BOOST  CO NVERTER  BASED VSI   FED PMBLDC  MOTOR    Th e Figu r e  2 sh ow th i n ter l eave d  boost conve r ter fed BLDC  m o tor dri v system The  c o ntrol   schem e  e m plo y s hysteresis current co ntrol.  For t h ree phas e of 3-hystersi s current controllers  and 3- current   sens ors a r e re q u i r e d . T h AC  su ppl y  i s  gi v e n t o  t h e  di ode  bri dge  rect i f i e r .  The  vari a b l e   DC  o u t p ut  o f   bri dge   rect i f i e r i s   fed   t o  i n t e rl ea ved   bo ost  c o nve rt er w h i c h i s  a g ai n f e d  t o  c o nve r t er. T h out put  of  i n t e rl ea ve bo ost       co nv erter is g i v e n  to  three leg  in v e rter wh ich  driv es B L DC m o tor. The powe r fa ctor correction control  sch e m e  wo rk o n  t h e prin cip l e o f  cu rren t mu ltip lier app r o ach .Wh i ch  Invo lv es in  t h e presen ce of cu rren t lo op   in sid e  sp eed  co n t ro l loo p  in   case o f  con tinu o u s  co ndu ctio n   o f  th e co nv erter. Th e con t ro l lo op  starts with   pr ocessi ng  o f   spee d e r r o r  o b t ai ned  by  c o m p ari n g  t h e  act ual .  S p ee wi t h  t h desi re r e fere nce s p ee d .  T h e   erro r is  fed to th e PI con t ro ller to  ob tain  t h e refere nce t o rque and c o m p ared with a c tual torque  of BLDC   m o to r. Th resu ltan t  torqu e  erro r is m u ltip li ed   with  su itab l e con s tan t  and   a m p lified  ord e r to pro v i d e  i n p u t  to   refe rence c u r r e n t bloc k.  The  r e fere nce cu rre nt is com p ared with  ph ase curren t s fed  to  B L DC m o to r wh ich  is  fed t o  hy st ere s i s  curre nt  cont rol .  T h e hy st er esi s  curre nt  co nt r o l l e r gene ra t e s pl uses f o ope rat i o n of t h ree l e in v e rter; a  rate  li miter is in trod u c ed , wh ic h limits th e cu rrent with in   sp eci fied  limits.          Fi gu re  2.  B l oc di ag ram  of P F C - I n t e rl eave d  b oost  co n v ert e r fe d B L DC  m o t o r       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S   Vo l.  6, No . 3, Sep t em b e r  2 015  :   59 4 – 602  59 7 3. 1   Design  o f   PF C In terl ea ved  B oos t Co nve r t er  The inductors  of i n terleave d   boos t c o nverte r are  operating  continuo u s   co n duct i o m ode. The peak o f   in du ctor cu rren t is h i g h e du e to lower co ndu ctio n lo ss es of  th bo ost in du ctor  and is r e lated  t o   r i pp le  sp ecification   of th e curren t   p a ssin g  throug h th em .   Th ou tpu t  of t h e in terleav ed   co nv erter is  g i v e n b y       1 1     (7 )     The L s   of t h e i n terleave d   boost conve rter    2 1   1     (8 )     Here   Ts = sw itch i ng p e r i od  I in  = In pu t cu rren t     The l o ad curre nt express is:      1     (9 )     The  value  of L s  can be  obtained  by       1  2   (1 0)     For  no rm al  operat i on t h out put  v o l t a ge V o  i s  expect e d  t o  be co nst a nt .  In o r de r t o  o b t a i n  co nst a nt   out put   Vo ltag e  is respectiv e of  v a riat io n  i n  lo ad   curren t of i n pu V 0  ite m s  an d   Vin  is written  as           (1 1)   Th e in pu t cu rren t  I in  in term s o f  ou tpu t  cu rren t I 0  is g i v e n by      1   (1 2)      O u t p ut  p o w er   Po i s   gi ven  by            (1 3)   Th r i pp les in  cu rr en of  th e in du ctor   o f  boost con v e r t er   I L  i s  gi ve by          (1 4)   Du e to  t h e in terleav ed   o p e ratio n, th e inp u t   cu rren t is th e summa tio n  of t w o   b o o s t i n du ct o r  curren t s.    Th ripp le in th e inpu t current is g i v e n   b y       Δ I  2 D e f f 1 T L V    (1 5)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4     Co mp arison   b e tween  an   In terl ea ved Bo o s t C o n v erter and  C U K Con verter  Fed  BLDC  mo t o r   (V.  Ram e sh 59 8 Un de r cert a i n   i n p u t  cu rre nt   ri p p l e  re qui re m e nt , i n d u ct a n ces  of i n duct o L 1  and L can are obtained.T he  fre que ncy  of t h e ripple content in the  out put  becom e s hi gh  and a the l o ad  receives s u mmation  of c u rre nt from  D 1  an d D 2   Th ou tpu t  ri pp le vo ltag e   V gi ven  by       2  2   (1 6)            (1 7)     Δ V Δ V Δ V    (1 8)   4.   RESULTS  A N D  DI SC US S I ON     4. 1.   CU –C on ver t er  and  Int erl eave d B oos C o n v erter  B a se d Si x  Sw i t ch  VSI  fed  P M B L D C M   Dri v e   Figu re  3 s h ow s CU K c o n v er ter ( 3 .a ) a nd i n terleave d   b o o s t con v e r ter  (3 .b ). Fi gu re  4(a )  s h o w t h e   st at or cu rre nt  wave f o rm  of B L DC  m o t o r wi t h  C UK c o n v ert e r .  The st a t or cu rre nt  rea c hes t o  a 2 2 . 5  Am ps at  t=0 . 01 sec. Th e stato r  curren t   attain s a fin a l stead y state v a lu e o f   4 . 8Am p s an d  m a in tain s th is v a lu e there on Fi gu re  4( b)  sh ows  t h e st at o r   cur r ent   wa vef o rm  of B L DC  m o to r with  in t e rleav ed   boost  conve rter.  The stator  current  reache s  to a 22 .5  Amps at t=0.01sec .  The  st ator c u rre nt attains a  final steady sta t e value  of  4.8Am p s   an d m a in tain s th is  v a lu e t h ere  o n     Fi gu re  3(a ) .  C U K  co n v ert e r     Fi gu re 3( b ) . Int e rl eave d   B o ost   co nve rt er     Fi gu re  3.  Si m u l a t i on di a g ram  of  C U –C o n v e rt er Si x S w i t c VSI  fe PM B L DC M  D r i v e         F i g u r e   4 ( a) . CU K-  co nv er te   Fi gu re 4( b ) . Int e rl eave d   B o ost   co nve rt er     Fi gu re  4.  St at o r  C u rre nt   wave  f o rm  one  o f  t h e p h ase  of  B L DC  m o t o r       Fi gu re 5 ( a) s h ows t h e B a c k  EM F wave fo r m  of B L DC   m o t o r wi t h  C U K co nve rt er. T h e bac k  EM F   wave  f o rm  of t h e B L DC  m o tor i s  t r apez oi d a l  i n  nat u re.  At  t = 0. 01sec  t h back  EM wa ve f o rm  i s   m a int a i n e d   steady  value of  the 55V. And gra d ua lly increase s  there  on.  At t=0.03 sec back EM F reach es to110V there   after m a in tain s co n s tan t  v a l u e Fig u r 5 ( b )  sho w s th e Back  EMF wav e form o f  BLDC  mo tor with  in terl eav ed  bo ost  c o n v ert e r.T h e bac k  EM F wa ve f o rm  i s  t r apez oi da l in   n a ture.  At t=0 . 0 1 s ec th b ack EMF is m a in tain ed  a steady  value  of t h 55V a nd gra d ually  increases the r on t=0.03s ec at  ba ck  EMF reach e s to   1 10V th ere after  main tain s con s tan t  v a lue.    va b - K- r ad2r pm 1 Dis c re t e , T s  =  5e - 005  s po w e r g u i i s _a e_ a1 v + - A B C a b c T e  (N . m )1 S t ep1 N  (rp m ) 1 gm DS Mo s f e t g m C E g m C E g m C E g m C E g m C E g m C E T o r que Go t o 9 p u l s es _v s i Go t o 3 Lt Go t o 1 2 ia a Go t o 1 0 s pee d Go t o em f _abc  Gat e s Ga t e s 1 Sa Fr o m 1 p u l se s_ v s i Fr o m m a k H a ll em f _ abc D e c oder 1 A B + - DB R Tm m A B C BL D C < S t a t o r c u r r ent  is _a ( A )> < S t a t o r bac k  EM F  e_ a (V)> < R ot or s p e ed w m  (rad / s ) > < E lec t rom a gnet ic  t o rq ue T e  (N * m )> 2 C onn 1 1 Co n n 3 - K- r ad2r pm 1 Dis c r e t e , T s  =  5e - 005  s po w e r g u i i s _a e_a1 A B C a b c T e  (N . m )1 S t ep1 N  (rp m ) 1 g m D S g m D S NO T Logi c a l O per at or g m C E g m C E g m C E g m C E g m C E g m C E To r q u e Go t o 9 p u l s es _v s i Go t o 3 Lt G o t o12 ia a G o t o10 s peed Go t o em f _abc  Gat e s Ga t e s 1 Sa Fr o m 1 p u l s es _v s i Fr o m H a ll em f _abc D e c o der 1 A B + - DBR Tm m A B C BL D C < S t a t o r c u rre nt  is _a (A) > < S t a t o r bac k  EM F  e_a ( V )> < R ot or s peed  w m  (rad/ s ) > < E lec t rom a g net ic  t o rque  T e  (N * m ) > 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -1 5 -1 0 -5 0 5 10 15 20 25 S t at o r  c u r r ent   R e s p ons e Ti m e  i n   s e c s C u rre n t  A m p s 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -1 5 -1 0 -5 0 5 10 15 20 25 S t at or c u rren t   R e s p one Ti m e  i n  S e c s C ur r ent  A m ps Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S   Vo l.  6, No . 3, Sep t em b e r  2 015  :   59 4 – 602  59 9     Fi gu re 5(a ) .   C U K - C o n v ert e r     Fi gu re 5( b ) . Int e rl eave d   B o ost   co nve ret e r     Fi gu re  5.  B ack  EM wave  f o r m  one o f  t h e  p h ase  of  B L DC   m o t o r       Fi gu re  6(a )  s h ows  t h e t o q u e  out p u t  wa vef o rm  at  speed  cor r es po n d i n g  t o  1 5 00  r p m  wi t h  C U K   con v e r t e r.T h t o r que  ri ses t o   17 .5 N-m  at  t = 0. 01 se c an d l a t e r fl uct u at e d   b e t w een  5. 5 N - m  Fi gure  6( b )   sho w t h e t o que  o u t p ut  wa ve fo rm  at  spee d c o r r esp o n d i n g t o   15 0 0  r p m  wi t h  i n t e rl eave d   bo ost  co nve rt er. T he  t o r q u e   rises to 19N-m at t=0 . 0 1  sec an d later fl u c tu ated  arou nd   5 . 2   N-m       Fi gu re 6(a ) .   C U K - C o n v ert e r   Fi gu re 6( b ) . Int e rl eave d   B o ost   co nve rt er     Fi gu re  6.  To r q ue  out put   wa ve  f o rm  at  speed   cor r es po n d i n t o  1 5 0 0  r p m       Fi gu re  7(a )  s h ows  t h e t o r q u e  o u t p ut  wa ve fo rm  at  anot h e r s p eed  val u e of  2 5 0 0  r p m  of B L DC   m o torwith CUK conve rter.It is observe d tha t  the toque  rise s initially at t=0.01 sec  from  0N-m  to  32N-m   and  l a t e r i t  fl uct u a t es bet w ee 5 N -m  t h ere  o n   wo rd Fi g u re  7( b)  s h o w s t h e t o q u e  o u t p ut  wa vef o rm  at  anot he r   sp eed  v a l u e of  2 500  rp m  o f  BLDC m o to r wi th  in terleav ed   b o o s t co nv erter. It is ob serv ed  th at th e torq ue rises  in itially at t=0 . 0 1  sec  fro m  0 N -m  to  31N-m and  la ter it  fluctu ates b e t w een   5 N -m  th ere on   words.      Fi gu re 7(a ) .   C U K - C o n v ert e r   Fi gu re 7( b ) . Int e rl eave d   B o ost   co nve rt er     Fi gu re  7.  To r q ue  out put   wa ve  f o rm  at  speed   cor r es po n d i n t o  2 5 0 0  r p m       0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -20 0 -15 0 -10 0 -5 0 0 50 100 150 200 T i m e  i n   se cs S t at or  V o t age ( V ot s ) Ba c k  EM F 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -2 00 -1 50 -1 00 -5 0 0 50 10 0 15 0 20 0 T i m e  i n  se cs S t at or  V o t age ( V ot s ) Ba c k  EM F 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 0 5 10 15 20 Ti m e  i n   s e c T o rq u e (N -m ) T o r q ue  R e s p on s e 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 0 5 10 15 20 Ti m e  i n  S e c s T o r que ( N -m ) T o r q u e  R e s pons e 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 0 5 10 15 20 25 30 35 Ti m e  i n   S e c s Tor que( N - m )  T o r q ue  R e s pons e 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 0 5 10 15 20 25 30 35  T o r q ue R e s pons e Ti m e  i n   S e c s T o rq u e (N -m ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4     Co mp arison   b e tween  an   In terl ea ved Bo o s t C o n v erter and  C U K Con verter  Fed  BLDC  mo t o r   (V.  Ram e sh 60 0 Fi gu re  8(a )  sh ows t h e s p eed  wave s f o rm  of  B L DC  m o t o r wi t h  C U K c o n v ert e r .  T h e spe e d g r a dual l y   reaches t o  a va lue of  1500 rpm and contains consta nt  value  for the initiall y opera ting ra nge of BLDC motor.  Fi gu re  8( b)  s h ows  t h e s p ee d  wa ves f o rm   of B L DC  m o t o wi t h  i n t e rl e a ved  b o o st  co nve rt er.  T h e s p eed   gra d ually reaches to a  value  of  15 00 rpm   and c o ntains c onsta nt val u for the initially ope rating  ra nge  of  BLDC m o to r.      Fi gu re  8(a ) .  C U K  –C on ve rt er   Fi gu re  8( b ) Int e rl eave d  B o ost  C o nve rt er     Fi gu re  8.  S p ee out put   wa ve  fo rm  of t h e  d r i v e at  c o n s t a nt  l o ad  t o rq ue  vari abl e 1 5 0 0   r p m       Fi gu re  9(a )  s h ows  ha rm oni c anal y s i s  o f  su ppl y  c u r r ent   f o r C U K  co n v e r t e r fe PM B L DC M  d r i v e   running at 1500rpm  It is observe that  funda m e ntal co m pone nt has  hi ghest value  and dom inating followe by  l o we r m a gn i t ude 2 th , 3 th , 4 th  or der a g ai 5 th  or der  harm oni c co nt ent  i s   prese n t  an re m a i n i ng hi g h er  or der   h a rm o n i cs conten t is n e g lig i b le. The to tal h a rm o n i c d i sto r tion  (THD) v a lu o f  su pp ly cu rren t for CUK  con v e r t e r fed  B L DC   m o t o r dri v e sy st em   ope rat i n g at  150 0 r p m   i s  1.97 %. Fi g u re 9 ( b )  sh ows  Har m oni anal y s i s  of  s u ppl y  c u r r ent   f o I n t e rl eave d   B oost  c o nve rt er fe d PM B L DC M  d r i v ru nni ng  at  1 5 0 0 r pm  It  i s   obs er ved t h at  f u n d am ent a l  com ponent  ha s h i ghest   val u e a n d d o m i nat i ng f o l l o we by  l o wer m a gni t u de  of  2 th 3 th , 4 th  o r de r a g ai n 5 th   or der  harm oni c co nt ent  i s  prese n t  and  re m a i n i ng hi ghe r o r der  harm oni cs co n t ent  i s   negl i g i b l e . T h e  t o t a l  harm oni c di st ort i o (T HD ) val u of  sup p l y  cu rre nt  fo r i n t e rl ea ve d b o o st  co n v er t e r fed   BLD C  m o to r   dr iv e system  o p er atin g at 150 0 rp m  is 2 . 00       Fi gu re  9(a ) .  C U K  –C on ve rt er     Fi gu re 9( b ) . Int e rl eave d   B o ost   C o nve rt er     Fi gr ue  9.  Ha rm oni c a n al y s i s  o f  s u p p l y  cu rre n t  fo r C UK  converter and  Interleave d  Boost  Converte r fe PM B L DC M  d r i v e r u nni ng  at   15 0 0 r p m       Fi gu re 1 0 ( a) s h o w harm oni c anal y s i s  of s u p p l y  cur r e n t  f o r C U K c o n v e r t e r fe d PM B L DC M  dri v running at 2500rpm  It is observe that  funda m e ntal co m pone nt has  hi ghest value  and dom inating followe by  l e ss  m a gni t ude  2 th , 3 th , 4 th  or der a n d aga i n 5 th  o r de r ha rm oni c cont e n t  i s  present  a n d rem a i n i ng hi ghe r   or der   harm oni cs co nt ent  i s   n e gl i g i b l e .  T h t o t a l  harm oni di st ort i o n  (T H D )  val u of  s u ppl y  c u r r e n t  f o r C U K   con v e r t e r fe d B L DC   m o t o dri v e sy st em   ope rat i n g at  250 0 r p m   i s  1.27 %. Fi g u re  1 0 ( b ) s h o w s ha rm oni anal y s i s  of  s u ppl y  c u r r ent   f o I n t e rl eave d   B oost  c o nve rt er fe d PM B L DC M  d r i v ru nni ng  at  2 5 0 0 r pm  It  i s   obs er ved t h at  f u n d am ent a l  com ponent  has  h i ghest  val u e a nd  dom i n at i n g  fol l o wed  by  l e ss  m a gni t u de of  2 th 3t h,  4t h o r de r and   a g ai n 5 th  o r de r harm oni c cont e n t   i s  pre s ent   a n d   rem a i n i n g   hi ghe r or d e r harm oni cs  c ont e n t   0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 0 20 0 40 0 60 0 80 0 10 00 12 00 14 00 16 00 T i m e  i n  se cs S pee d ( R pm ) S p ee d Res p o n s e 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 T i m e  i n   se cs S p ee d ( R pm ) S pee d R e s pon s e 0 50 0 10 00 15 00 20 00 0 0. 5 1 1. 5 2 F r e que nc y  (H z ) F u n d a m en t a l  ( 5 0 H z )  =  6. 48 ,  T H D =   1. 9 7 % M ag   (%   of   Fun dam en t a l ) 0 10 20 30 40 0 0. 5 1 1. 5 2 H a r m oni c  or der F undam ent a l  ( 50H z )  =   6. 477  ,  T H D =   2. 00% M a g (%  o f  F u n dame n t a l ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S   Vo l.  6, No . 3, Sep t em b e r  2 015  :   59 4 – 602  60 1 is n e g lig i b le. Th e to tal h a rm o n i c d i stortion  (THD)  v a lu of sup p l y cu rr en t  f o r  in ter l eav ed  boo st co nv erter  f e BLDC m o to driv e system  with  in terleav ed   bo o s t  conv erter  o p e rating  at  2 5 0 0  rp m  is 1 . 17%.        Fi gu re  1 0 (a ). C U K  –C on ve rt er     Fig u r e   10 (b ).  In ter l eav ed  Boost Co nv er ter    Figure  10.  Harm onic analysis of s u pply current fo r CUK co nv erter an d Interleav ed Boo s t Co nv erter fed  PM B L DC M  d r i v e r u nni ng  r u nni ng  at  2 5 0 0 r pm       5.   CO NCL USI O NS   Thi s   pape pr esent s  P F C  C UK  co n v ert e r  an d PFC  i n t e rl eave d   bo ost  co nve rt er  ba sed c ont ro l   st rat e gi es fo r B L DC   m o t o dri v e.C o m p ari s i on ha s bee n   m a de bet w een t w o co nt r o l  st rat e gi es but  PFC  i n t e rl eave d  b o o st  con v e r t e r g i ves near  uni t y  po wer fact or  wi de ra nge  of  spee d cont rol   and  vari at i o n o f  i n p u vol t a ge . T h e I n t e rl eave d   bo ost  co nv ert e fed  dri v e res u l t s  i n  t o rq ue  ri p p l e  wi t h  s m oot h spee cont rol   com p ared t o  C U K converter fed  dri v e.        REFERE NC ES   [1]   Vashist Bist   an d Bhim Singh   “PFC Cuk Con v erter-Fed  BLD C  Motor  Drive”, I EEE Tr ansactions on Power  Electronics, Vol. 30, NO.  2, Febr uar y  2015 8 71.  [2]   Yao-Ching Hsieh Te-Ch i n Hsueh, and Hau-C h en Yen, “An Inte rleaved Boo s t Converter  with Zero-Voltag e   Transition ,  IE E E  Tr ansac tions o n  Power El ec tro n ics, Vol .  24 , N o . 4 ,  APRIL 200 9.   [3]   Y. Chen, C .  Chiu, Y. Jhang,  Z.  Tang,  and R.  Liang, “A driver f o r the singl e ph ase brushless DC fan  motor with  h y brid  winding  structur e”,  IEEE Trans.I nd. Electron. , Vol. 60 , N o . 10 , pp . 4369– 4375, Oct. 2013 [4]   X. Huang, A. Goodman, C. Ge rada, Y. Fang, an d Q. Lu, “A  sing le sided  matrix converter driv e for a brushless DC  motor in aerospace  applications”,  IEEE Trans. In d. Electron. , Vol. 59 , No. 9, pp. 3 542–3552, Sep .   2012.  [5]   W.  Cui,  Y.  Gong,  and M. H.  X u ,  “A  permanent magnet brushless DC motor  wi th bifi lar windin g  for autom o tiv e   engine cooling  application IEEE Trans. Magn. Vol. 48 , No. 11,  pp. 3348–3351 Nov. 2012.  [6]   V. Bist and  B.  Singh, “An adju st able speed PFC bridgeless buck-boost  conv erter fed B L DC motor drive”,  IE EE  Trans. Ind. Electron. , Vol. 61 ,No. 6 ,  pp . 2665–26 77, Jun. 2014.  [7]   B. Singh and  V. Bist, “An improved power quality  br i dgeless Cuk conver t er fed B L DC motor drive for  air  condition i ng s y s t em ”,   IET  Pow e r El ectron . , Vol.  6, No. 5, pp. 902 –913, 2013 [8]   B. Singh  and V.  Bist, “Power qu a lity   improvement in  PFC bridgele ss EPIC fed  B L DC motor driv e”,  Int .  J. Emer g .   Ele c t.  Pow e r Sys t . , Vol. 14, No. 3 ,  pp . 285–296 , 2 013.  [9]   Y. Jang, M . M. J ovanovic´ , K. H. Fa ng,  and Y. M .  Chang ,  “High- powerf actorsoft- s witched boost  converter ”,  IEEE   Trans. Power Electron. , Vol. 21 No. 1, pp. 98–10 4, Jan .  2006 [10]   Y. Jang  and M . M. Jovanovic´ , “Interleaved  b oost conver t er   with intr insic v o ltag e -doubler  characteristic for  universal- line PFC front end I EEE  T r ans. Pow e r El ectron . , Vol. 22 , No. 4  , pp 1394–1401, Jul.  2007.  [11]   W. Li  and X. H e , “ZVT  inter l eaved boost conv erters  for high- ef ficiency , high step-up DC–DC conversion”,  IET  Electron. Power  Appl. , Vol. 1 ,  N o . 2 ,  pp . 284–29 0, Mar .  2007 [12]   A. Jey a  Selvan  Renius, K.Vinoth Ku mar “Analy sis of Variab le Speed  PFC Ch opper FED BLDC Motor Driv e”,  International  Jo urnal of Power  Elec tronics an d Drive System  ( I JPEDS) , Vol .  5, No. 3 ,  Feb r uar y  2015, pp 326~335ISSN: 2088-8694.  [13]   S. Kaliappan ,  R. Rajeswari, “A Nove l Approach  of Po sition Estimation and  Power Factor Corrector Converter Fed   BLDC Motor”,  International Jo urnal of Power  El ectronics and Drive System ( I JPEDS) , Vol. 5, No. 3, Februar y   2015, pp . 415~4 23 ISSN: 2088-8694.            0 500 100 0 1 500 20 00 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 1. 2 F r eq uen c y  (H z ) F u nd am e n t al   ( 5 0 H z )  =  11 . 7 9 ,   T H D =   1 . 2 7 % Ma g   (%   of   Fundam en t a l ) 0 10 20 30 40 0 0. 5 1 H a r m oni c  or der F unda m ent al  ( 50H z )  =   11. ,  T H D =   1. 17% Mag ( %  of   F undament al ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4     Co mp arison   b e tween  an   In terl ea ved Bo o s t C o n v erter and  C U K Con verter  Fed  BLDC  mo t o r   (V.  Ram e sh 60 2 BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS       V.  Ramesh  rece ived his  B.T ech  degree  in El ectr i cal  Electron ics Engineering fr om Vaagdevi  Institute of T ech nolog y  and Sci e nce, Proddatur ,   I ndia, M.T ech degree from  Sreenivasa Institut e   of Techno log y   and Managemen t  Studies, Chitto r, India  in 2008  and 2013 respectiv ely .  He  is  pres entl y purs i n g  P h .D in K L Univers i t y , Vad d es waram ,  India .  His  areas  of in teres t  a r e P o wer  Ele c troni cs &  Drives                Y. Kusuma La tha  receiv e d th e B.E (E lec t ri c a l and E l ec tron ics  Engine ering )  degree from  Nagarjuna Univ ersity , Guntur.A .P, India, M.T ech degree from Jawaharlal  Nehru  Technolog ical  Universit y , Ana n tapur, Indi a in  2000 and 2004 respect ivel y .  She  receiv e d her PhD degree from  Jawaharlal Nehr u Technolog ical  University , Anantapur, in 2011 . She is presently   working as an   Professor, Department of EEE,  K L University Green Fields,  Vaddeswaram,  Guntur District.  Her are a s of in t e rest  are Power  Qualit y,  Harm onic m itig ation  te chniques,  Activ e power f ilt ers   and DSP Contro llers        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.