Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   2 ,  June   2020 ,  pp.  618 ~ 624   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 2 . pp 618 - 624           618       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Loss minimi zati on DTC  electric  m otor driv e syst em  ba s ed  on  adapti ve ANN str ategy       Sim Sy Yi 1 ,  W ah yu  Mulyo  Uto m o 2 ,  G oh   H ui Hw ang 3 ,  C hien Sio ng K ai 4 , A lvin  Joh n  Li m Men g  Si ang 5 ,  No r  A ir a  Z am bri 6 , Yon is  M. Y. B us wig 7 , Kah  H aw La w 8 , S im   Gia  Yi 9   1 ,4,6  Facul ty   of E ngine er ing  T ec h nology,   Univ ersi ti   Tun  Hus sein O nn  Mala ysia ,   Mala ysia   2 ,9   Faculty  of   Ele ct ri ca l   and   Elec t ronic   Engi ne eri n g,   Univer si ti T u n  Hus sein  Onn  Mala ysia ,   Ma la y sia   3 School  of El ec t ric a l   Eng ineeri n g,   Guangxi   Univ ersit y ,   Mal aysia   5   Facul ty   of  Civ i l  and   Environme nta l   Engi n ee r ing ,   Univer si ti T un  Hus sein  Onn Mal aysia,   Ma la ysia   7   Facul ty   of Engi nee ring ,   Univ ersit i  M al aysi a  Sar a wak,   Mal aysia   8   Depa rtment of  El e ct ri ca l   and   co mput er   Engi n ee r ing,   Cur ti n   Univ er sity  Ma la ysia ,  Mala ysia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Oct   2 7 , 201 9   Re vised  Dec   2 8 , 2 01 9   Accepte d  Fe b   3 , 2 0 20       El e ct ri c  mo tor  drive   sys te ms  ( EMDS )  have   b ee n  r ec ogni ze d   as  one  of     the  most   prom ising  mo tor   sys te ms  r ec en tl y   due   to   th ei r   low  en erg y   consumpt ion   an d  red u ce d   em issi ons.  W it h   only   s ome  ex ce pt ions,   EMDS   are  the   m ai n  sourc e  for  th e  provi sion  of  mecha n ic a l  en e rgy  in  i ndustry  and   ac coun ts  for  ab out  60%  of   glo bal   industri a l  e l ec tr ic i ty  co nsumpti on.   La rg e   ene rgy  eff i ci en c y  pote n ti a ls  hav e  be en  ide nt ifie d  in  EMDS   wit h  ver y   short  payba ck  ti m e  an d  high - cost  ef fe ct iv ene ss .   Typ ical,   dur ing  oper ation  at   r ated   mode ,   th e   mot or   driv e  abl e   to  h old  i ts  good   eff i ci en ci es.   How ev er,  a   mo tor   usuall y  oper at es   out  from  r at ed  mode   in  ma ny  a ppli c at ions,  espe ci a ll y  whil e   under   li gh t  loa d ,   it   r educed  the  mot or’s  eff i cie ncy  seve re ly.   H enc e ,   it  is   nec essary   that   a   conve nt iona l   dri ve  sys t e m  to  embed  with   loss  minimi z at ion   strat egy   to  op timize  th e  driv e  sys te m  eff ic i ency  over   al l   oper at ion   ran ge .   Convent ionally ,   th e  f lux   val u e   is   kee p ing   co nstant ly   over   t he  r ange  of   oper ation,   wh er e  it  should  b e   highl igh te d   th at   for   any   oper at ing  po int,    th e  losses  cou ld  be  mi n im i ze   wi t h  the   prop er  adjus tm ent   of   the  fl ux  le ve l  to   a   suita ble  val u e  a t   tha t  po int .   Henc e,   with  the   int en ti on  to  g ene r at e  an  ada p ti ve   flux  l eve l   cor r e sponding  to  an y  oper a ti ng   poi nt,   espe c ia l ly  at  li ght   lo ad  condi ti on ,   an   o nli ne   l ea r n ing   Artifi c ia l   Neur a l  Ne twork  (AN N)  cont ro ller  was  proposed  i n  thi s  study ,   t o  mi ni mi z e  the  sys te m  losses.   The  entire   proposed  stra te gi c  dr ive  sys te m   would  be   v e rifi ed   under     the   MA TL AB/ Simul ink  softw are   e nvironmen t.   It   is  exp ec t e d  tha t  wi th    the   proposed  on li ne  le a rning  Art ifi cial  N eur al  Network  cont ro lle r  eff i ci en cy   opti mization   a lg orit hm   c an   a chieve   be tt er   ene r gy  saving   compare d   with   tra ditiona l  bl end ed  stra te gi es.   Ke yw or d s :   Ad a ptive  flu x con t ro l   Eff ic ie nc y o ptimi zat ion   Loss   minimi za ti on   M ot or drive  syst em    On li ne  ann   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Sim S y Yi ,    Dep a rtme nt of  Ele ct rical  En gi neer i ng Tec hnology,   Faculty  of E ngineerin g  T ech nolo gy,   Un i ver sit i T un  Hu s sei n O nn  M al aysia ,   86 400 Pa rit R aj a, J ohor,  M al ay sia .   Emai l:   sy sim @u t hm .e du.m y       1.   INTROD U CTION   In  a n  ef fort   m ov i ng  t ow a rds  new  e ra   of   me chan iz at io n,  re al iz at ion   of  m or e   pr eci sio n  a nd  acc ur ac y  work  ca n  be   at ta in  by  r eplace d  t he   huma n  w it h  mac hin es   [ 1 ] .  Ele ct ric   dr i ves   ha ve   be en   getti ng  popula r  a nd   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Lo ss  m i nimiza t ion   DT C  elec tri c m ot or   dr iv e  syste m  B as e d o n ada ptive  AN N st ra te gy   ( Sim Sy Yi )   619   dep l oy e d  in   va rio us   of  a ppli cat ion   w hich   in vo l ved  mo ti on.   I n  dri v e   s ys te ms,   a  p rime  m ov e r   are   neces sary   in  order  to   gen e ra te   ene rgy   that  i s  use d  to   creat e  m otion.   This   highli gh ts   in   a n  e nor mous   en ergy  savi ng  pote ntial   by   e ne rgy - ef fici ent  el ect rical   dr i ve  s olu ti on s  [ 2 ].  This  e ne rgy  gain  from  diff e re nt  sourc es   su c h  as  die s el   and  petr ol  e ng i nes,  hy dr a ulic  m ot or s   an d   el ect r ic   mo t or s   et c.   D rives   in   w hi ch  el ect ric  m otors  a re  t he  pr ime   movers  a re  known  as  el ect ri cal   dr ives  [ 1 ].  Plenty  of   a dva ntages  a re  re porte d  by  im plement  el ect ric  dr i ves ,   su c h  as  nim ble   co ntr ol,  le ss  mainta in a nce,  high  e ff ic ie nc y,  exte ns ive   li mit s  of   powe r,  s peed  an d  tor qu e,  lo w   no ise , a nd n eat  operati on.   A  total  of  65 - 70% total  elec tri ci ty supp l y  to  industr y  is c ons um e d by  t he  el ect ric mo t or   gl ob al ly . I t i s  exp ect e d  t o  ha ve  a   co ns ide ra ble  am ount  of  savi ng  in  e ne rgy  pr ic e   an d  reducti on  in   c oal  co nsum ption  an d  gr ee nhouse  e missi on   by  ha ving  on l y  1%   achieve me n t  in  inc reasi ng   el ect ric  m otor  ef fici enc y.   With    the  co mp le te ne ss  impleme nt at ion   of  the  prop e r  e ff ic ie nc y  opti miza ti on   t echn i qu e ,  it   is  exp ect e d  to   ha ve  7%   lowe r  el ect rici ty  de man  i n  glo be ,  re ported  by   va rio us   inte rn at io nal  age nc ie s  of   dev el opin g  co untrie s   [ 3 ,   4 ].  Op e rati ng  of  mo to r  in   unrat ed  c onditi on,  e sp eci al ly  pa rtia l  loading  for  an  e xten ded   ti me  is  the  mai n  reasons   resu lt in g  in  l ow  ene r gy   e ff ic ie ncy   i n  el ect ric  dr i ve  s ys te m ,  as  co mp a re d  to  othe rs  facto rs.   As  ma ke  know  in   el ect ric  power  researc h  in sti t ute  (EPR I),  m os t  of  the  pe riod   of  ti me,  60 -   65%  of   el ect ric  mo t or   oper at es  in   industr y  are  60%  bel ow   t he   rated  loa d.   T hat  is,  unde r  r at ed  co nd it io n,  35 - 40%  of   t he   mo to rs  is  en dlessl y  wasti ng  the   el ect rici ty  due  t o  th e  poor  ef fi ci ency  [ 5 ,  6 ],   and  seem s  to   b e  fo c us e d  as   wide  area   f or  energ y - savin g  an d  e ne rgy - e ff ic ie nt   c on ce pt   [ 7 ] .  As   per  r ep or t   in   a   M al aysia   c ommerci al   bu il ding,   it   is   cl os e   to   50%   of   el ect rici ty  consu med  i n  HVAC  a pp li c at ion ,  t he  in duct ion  m otors   are  normall y  operate d  in  unrated   conditi on  f or  a  prol onge d  ti me  [ 1 ] .  Hen c e,  an   en er gy  eff ic ie nt  c ontr ol  strat eg y  ar e  nee ded  to   e ns ure     the  ma ximum  gen e rated   ene r gy  can   be   co nsume d[ 8 - 10 ] .In  order  to  fu l fil  the  ef fici enc y  e nh a nceme nt ,  some   stud ie s  pro pos ed   high - qu al it y  mate rial s ,   desi gn  an d  c onstr uc ti on   te ch niqu es   [ 10] .  Ne ver t heless ,  t her e  is   oth e r  value d  s olu ti on , n a mely e xper t con t ro l al gori thm  wh ic h  a bl e to a pp l y dire ct ly to  a  dri ve system  [ 11 ].   In   m os t  cases ,  the  el ect ric  mot or   are  desi gn   and   de velo p  to   run  at   50 - 100%   of   rated  lo a d  [ 5 ] ,  w hich   in  tu r n  hold   a  maxim um  ef fi ci ency  w he n  operati ng   nea r  t o  rated   c onditi on  [ 1 2 ] .  H ow e ver,  one  e ff ic i ency  is   bad l y  reduce d  [ 1 3,   1 4 ]   due   to  ov e r - e xcita ti on  [ 8 ]   w hile  at   par ti al   l oad,   w hich   re su lt s   in  exces sive  i n  ir on  losses.  T he refor e ,  an  e nerg y  ef fici ent  opti mal  con tr ol,  a  strat egy   t hat  work   f or   a dju sti ng  the  fl ux  le ve l   accor ding  t o  l oad  c hanges  t o  ac hieve   ma xi mu m   ef fici en cy  is  re qu ir ed   [ 5 ] . wh ic h  is  al so   ref e r  as   ef fi ci ency   op ti miza ti on c on t ro l.   Numer ous  of   s trat egis  has   be en  re porte d  to  op ti mize   e ff ic ie ncy  f or   EMD S  pa rtic ularly   at   li gh t  loa d.   Gen e rall y,  the   real - ti me  op ti miza ti on  co ntr ol  te c hn i qu e   of  E MDS   e ff ic ie ncy  ca b  be   a sso rt   as   ( 1)  S earch   Con tr ol  (S C ),   and   (2)  L os s - M ode l - Ba se d  Con tr ol  (L M C ).   T he  pri ncip al   ideology  for  these  met hods   is  t o  al te rn at e  the  a mp li tud e   of  th e  flu x  with  va r ie s  of   mo t or   operati ng  c onditi on   al th ough  th ese  two  c ontr ol s   hav e   diff e re nt  exec ution   [ 15 - 17 ].  In  SC ,   I M ’s   powe r  i nput  or  DC  li nk  powe r  will   be  us e d  in  t he  op ti mi zat ion   process .  It  ma nipulat es   the   c on t ro l   in pu t   irr especti ve   of   m otor  par a mete r   to   minimi ze   t he  i nput  powe r  from     the  meas ured   current   an d  vo lt age .  T his  me thod  w orked   on  t he  basic  t o  al te rn at e   the   fl ux  le vel   in  t he   dri ve  sy ste m   unti l  th e  minim um  power  in put  is  ac hieve d  f or  one   po i nt  of  op e rati on  [ 18 - 19 ].  T he  malp racti ce  of  thi s   appr oach  is  t ha t  it   de no te   a   rat her  lo ng  r esp on se   ti me  and  a   slo w  c onve r gen ce   to   t he  opti mal  val ue.  I n  add it io n,   t he  c apab il it y  of  S C  is  mu c hly  de pends   on  t he  input  po wer  qual it y.   On  the   oth e r  hand,  Lo ss  m od e l   con t ro ll er,   L MC   w orks   dep e nd  on  t he   mo t or  par a mete r.  It  us ed   t he  I M  dri ve   los se s  m odel   to  de te rmin e     the  opti mum  f lux   le vel  w hic h  mi nimize   th e  losses  of  th e  dr i ve  s ys te m   for  a  gi ven   l oad  an d  s pee d.  This   methods   is  f re e  from   po wer  measu reme nts  bu t  it   util iz e  fe edb ac k  [ 1 6 ,   2 0 - 2 1 ] ,  yet,  t he  LM C  perf or m ance  is   gr eat ly  de pend s  on  m otor  dri ve  m odel li ng   and   it ’ s  losses .   Dev el opme nt  of   L M C   e xist   a  trade - off  bet ween  sy ste m c omple xity a nd  acc ur a cy [1 5 ,   2 2 - 2 4 ].   Ther e f or e,   the  ai m  for  this   study  is  t o  de sig ning  a  rob us t  eff ic ie nc y  op ti miza ti on   c on t r ol  t o  pr e dict  the  mini mum  f lux   value ,  at   a ny  ope rati ng  point  ov e r  t he  e ntire  sel ect ed   dri ve  s ys te m   spe ed  range  t hat  able  t o  maximize  t he dri ve’ s  ef fici en cy  a nd maintai n  the  s ys te m  pe rformance  at the sa me ti me.        2.   CHAR A CTERIZATI ON O F MA XIMU M  E NERGY  EFFICIE NCY A C HIEVE MENT   Virtuall y,  E M   sh ows  best  tra ns ie nt  re spo nse   and   im pose  high  ef fici ency  wh e n  op e rate   at   it s  rated   tor qu e  a nd  s pe ed.   H ow e ver,  EM  w orks  far   from  it s  rate d  conditi on  in  m os t  of  the   ap pl ic at ion ,  es peci al ly  at   minimu m loa d l evels ,  w hich  t he  init ia l va lue  o f  t he  re fer e nc e flux is k e pt ,  wh e re it   giv e  ri se   to   some  pr oble ms  in  the  dri ve  s ys te ms.   O wing  to   the  im bal ance  betwee n  coppe r  a nd  ir on  losses   at   li gh t  l oads,  rated  flu x  op e rati on  ca use s  la r ge  c or e   l os e ,   th us   re duci ng   the   ef fici ency  of  the   dr ive  [ 25,   26] .  At  a  ce rtai n  operati ng   po i nt,  the  e ff ic ie ncy   of   t he  E M   ca n  be  im prov e d  by   re du ci ng   t o  a  mini m um   lo ss   an d  de creasin g  the  le vel  of  the  ma gnet ic   fl ux  a ppr opriat el y  or  by   balanci ng  the   c oppe r  and  ir on  l os ses   th rou gh   progr ammi ng  t he   fl ux.  As   it   is  known,  the  los ses  of   a n  el ect r om a gnet ic   in  a  mac hin e  a re  a  dir ect   functi on  of   the   mag netic   flu x,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   2 ,  J un e   2020   :   618   –   624   620   therefr om ,   with  a n  ap pro pr ia te   flu x  le vel  ca li br at ion,  t he  pro portio nate   ba la nce   of  losse s   bet ween   the   c oppe r  and   ir on   co uld   be  ob ta ine d .   H ence,  t he  ai r  g a p flu x  m us t  be mi nimize  to  enhance  the  m otor ef fici enc y.     Fr om   the   ba s ic   of  t he   m oto r ’s   tor que   is  f orme d  by  t he  t orq ue  pro du ci ng  ro t or  current   a nd   mag netiz ing  c urren t,   it   is  w orka ble  wit h  di ff ere nt  c ombi nation  of  cu rrent  a nd  fl ux  va lue  to   gain  t he   same  tor qu e  value .  Ordina rily,  t he   EM  is  desig ne d  to  operate  cl os e  to  t he  rated  loa d,   howe ve r,   the re  is  a n  opti mu m   flu x  value   w he re  t he  dr i ve’s  ma xim um   e ff ic ie nc y  ca n  be  ac hieve d  f or  an y  ope rati ng  s peed  a nd  loa d  conditi on.  I n  a  simple  wa y,  le ss  e ff ic ie nt   occurre nces  at   low  loa d  conditi ons  ha ppen s  beca us e  of   the   un s uitabil it y  of  the   flu x  le vel   sel ect ion   a nd  it   cou ld   be   im pro ved  in  a   wa y  of  cal ibrati ng  base d  on  the   A NN  base d  ef fici enc  opti miza ti on  c on t ro l st rateg y       3.   DEVELOP M ENT OF  PRO POSED   A N N  BASED   EFFI CIENC Y  OP TIMIZATI O N  CONTROL   STRA TE G Y   On  the   basic  of  the   fl ux  re du ct ion ,   at   a  ce rtai n  loa d,  f ull  e ff ic ie nc y  ca n  be   obta ine d  with  the   c orrect  flu x  le vel   adj ust ment  to   get  a n  op ti m um  fl ux  value .  T her e fore,  t he  first  s te p  f or  this   stu dy   is  to   c har ac te rise  the  e ff ic ie nc y  beh a viou r  patte rn  f or  a ny  po ssible  op e rati ng  mode   in   E MDS   to   obta in   it s  re sp ect ive   opti mu m   flu x  values   th at   ena ble  the   maxim um  ef fici ency  in  t he  dr i ve  s ys te m.   In  this  st udy ,   the  e ne r gy  ef f ic ie ncy  op ti miza ti on  c on t ro ll er  is   pro po s ed  an d  desi gn e d  base d  on  the  fl ux  re du ct ion   c oncept  by   the  im pleme ntati on  of  A rtific ia l  N eur al   Netw ork  (ANN)   [22 - 23] .   T he  maxi mum  ef fici enc y  of  E M D S  ca n  be   achiev ed   w he n  the   minimu m  in put  power   is  obt ai ned   wi th  the   con sta nt  outp ut  powe r  re qu ired  by  the  l oa d.   T his  pro pose d  appr oach  is  ba sed  on  va r ying   the  fl ux  up  t o  the  point  w here  the  mea surin g  in put  po wer   is  a  minim um  of   one   po i nt  of  ope ra ti on .  T h e   a da pt ive  opti mu m  flu x  val ue  is  predict ed  by  th e  pro po se d  e ffi ci ency   op ti mi zat ion  ANN  base d  e f fici ency  opti m iz at ion   c on t ro l le r  al gorith m  f or  an y  dif fer e nt   operati on  mode,  ie ,  var i ou s   sp ee d  and  va rio us  lo ad  to   ob ta in   it s  opti mum  flu x  value   co rr es pondin g  t o  dif fer e nt  cases   as   sho wn  in  Fig ur e   1.     The  predict io n  of  the   f l ux  va lue  ca n  be  a chieve d  due  t o  the   po s sessi on  of  t he  onli ne  le ar ning   ab il it y  in    the  pro posed   a lgorit hm .   The  diff e re nce  bet ween   t he  cal cu la te d  input  an d  the  real  in put  powe r  is  fe d  a s  input   for  the  n e ural . [2 6 - 28]   The  propose d   ANN  based   e nerg y  ef fici en cy   opti miza ti on  of  DTC  E MDS ,  as  sho wn  in  Fig ur e  1,   wh e re  it   is   ta r ge te d   to   mai ntain  t he  fast  dyna mic  cha racteri s ti cs  an d  bette r  respo ns e,   an d  al so   ai me d  in  ge tt ing  minimu m l os se s   especial ly  f or the li ght l oa d and l igh t  sp ee d d rive’s  op e rati on .            Figure  1.  Bl oc k Diag ram of  the  pro po se d A NN b ase d ene r gy ef fici enc y o ptimi zat ion  c ontr ol E M D S.       4.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS     The  propose d   ANN  e ff ic ie nc y  opti miza ti on   con t ro ll er  is  sh ow n  in  Fig ure  2 .  T he  er ror  of  in put   powe r  is  us e d  as  in pu t  for  t he   pro posed   co nt r oller  w hile  t he  ou t pu t  of  it   impleme nted   as  the  opti mum  fl ux  ref e ren ce .            Figure  2 .   Sim ul ink  circ uit f or  the pr opos e d A NN ef fici ency  op ti miza ti on c on t ro ll er.       In  order  to   ve rify  the   e ff ect i ven e ss  of  t he  pro po se d  A N N   e ff ic ie nc y  opti miza ti on  co ntr oller  for     the  D TC  el ect ric   dri ve  sy ste m,  the   in vestigat ions  of   t he   dr i ve  s ys te m   hav e   bee n  c ar ried  out  f or  di ff e ren t   values  of  sp ee d  an d  t orqu e .  The  e ff ect s  of   sp ee d  an d  to r que  va riat ion  on  the  s ys te m ’s   eff ic ie nc y  as  well   as       P r opos e d  A N N E O   C on t r ol l e r o p t i m u m   f l u x * 1 S a t u r a t i o n 1 S a t u r a t i o n S - F u n c t i o n A N N E O P i n   e r r 1 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Lo ss  m i nimiza t ion   DT C  elec tri c m ot or   dr iv e  syste m  B as e d o n ada ptive  AN N st ra te gy   ( Sim Sy Yi )   621   t he  ca pab il it y  of  the   dri ve   s yst em  to   mainta in  the   good  s pe ed  res pons e   a chievem ent  f or  var ie ty   s peed  an d  tor qu e  are  te ste d.   The  sel ect io n  ti me  is  set   at   ti me  =  0.5s   t o  act ivate   t he   pro posed   ANN   e ff ic ie nc y  op ti miza ti on   con t ro ll er   to   c ompare   the   e ffi ci ency  pe rformance   be f or e   and  a fter   the   pro po se d  co ntr oller  is   injec te d  i nto    the  s ys te m .  Th e  sim ulati on   re su lt s  of  m otor   sp ee d  of  1100   and  800 rpm  te ste d  with   ma xi mu m   a nd  mini mu m   tor qu es  a ppli ed,   wh ic h  are  0.2  an d  0.8Nm  r especti vely  a re   giv e n  in  Fi gur e  3 -   6 .   T he  s y s te m  respo ns e  s how n  in  Fi gure  3  - 6 ,   f rom  t op  to   bott om ,   r ep rese nt  the   m otor  s peed  ( r pm ) ,  t he   d - q  a xis  vo lt age  (V),   the   d - q  a xis   current  ( A) ,  op ti mal flux ( W b), a nd last ly  t he  drive i nput  powe r (W ) .           (a)   (b)   Fig ure   3 .  D rive   sy ste m  p e rfo r mance  w her e  the  pro po se d A NN   ef fici ency  op ti miza ti on   c on t ro ll er is   init ia te d   at  the time = 0.5 s   at  t he  m otor  sp ee d of 8 00 r pm  with  an ap pl ie d   0.2 Nm   loa d  to r qu e   (a )   be fore the  AN N   eff ic ie nc y o ptimi zat ion   c ontr oller  is i niti at ed ; ( b) a fter t he AN N   e ff ic ie n c y op ti miza ti on   con t ro ll er  is  ini ti at ed .           (a)   (b)     Fig ure   4 .  D rive  sy ste m  p e rfo r mance  w her e  the  pro po se d A NN ef fici ency  op ti miza ti on c on t ro ll er is  init ia te d  at  the time = 0.5s  at  t he  m otor  sp e e d of 8 00 r pm   with  an ap pl ie d  0.8 Nm   loa d  to r qu e  ( a ) be fore the  AN N  eff ic ie nc y o ptimi zat ion  c ontr oller is init ia te d; (b) a fter t he AN N  e ff ic ie nc y op ti miza ti on  con t ro ll er is  ini ti at ed.   0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 790 800 810 S p e e d   ( r p m ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 - 1 0 0 0 100 V   d , q   ( V ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 -2 0 2 I   d , q   ( A ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 8 1 O p t i m u m F l u x ( W b ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 30 40 50 I n p u t   P o w e r   ( W ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 16 1 6 . 5 17 t i m e   ( s ) O u t p u t P o w e r   ( W ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 790 800 810 S p e e d   ( r p m ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 - 1 0 0 0 100 V   d , q   ( V ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 -2 0 2 I   d , q   ( A ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 0 . 6 0 . 8 1 O p t i m u m F l u x ( W b ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 30 40 50 I n p u t   P o w e r   ( W ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 16 1 6 . 5 17 t i m e   ( s ) O u t p u t P o w e r   ( W ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 790 800 810 S p e e d   ( r p m ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 - 1 0 0 0 100 V   d , q   ( V ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 -2 0 2 I   d , q   ( A ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 8 1 O p t i m u m F l u x ( W b ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 790 800 810 S p e e d   ( r p m ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 - 1 0 0 0 100 V   d , q   ( V ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 -2 0 2 I   d , q   ( A ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 0 . 6 0 . 8 1 O p t i m u m F l u x ( W b ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 6 6 . 5 67 6 7 . 5 t i m e   ( s ) O u t p u t P o w e r   ( W ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 90 100 110 I n p u t   P o w e r   ( W ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 6 6 . 5 67 6 7 . 5 t i m e   ( s ) O u t p u t P o w e r   ( W ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 90 100 110 I n p u t   P o w e r   ( W ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   2 ,  J un e   2020   :   618   –   624   622       (a)   (b)     Fig ure   5 .   D rive   sy ste m  p e rfo r mance  w her e  the  pro po se d A NN   ef fici ency  op ti miza ti on   c on t ro ll er is   init ia te d   at  the time = 0.5 s   at  t he  m otor  sp ee d of 1 100 rp m   with  a n  a ppli ed   0.2 Nm   lo ad  to r qu e   (a )   be fore the  AN N   eff ic ie nc y o ptimi zat ion   c ontr oller  is i niti at ed ; ( b) a fter t he AN N   e ff ic ie nc y op ti miza ti on   con t ro ll er  is  ini ti at ed .           (a)   (b)     Fig ure   6 .   D rive   sy ste m  p e rfo r mance  w her e  the  pro po se d A NN   ef fici ency  op ti miza ti on   c on t ro ll er is   init ia te d   at  the time = 0.5 s   at  t he  m otor  sp ee d of 1 100 rp m   with  a n  a ppli ed   0.8 Nm   lo ad  to r qu e   (a )   be fore the  AN N   eff ic ie nc y o ptimi zat ion   c ontr oller  is i niti at ed ; ( b) a fter t he AN N   e ff ic ie nc y op ti miza ti on   con t ro ll er  is  ini ti at ed .       The   ANN   e ff i ci ency  op ti miz at ion   co ntr oller  is   ai me d  to   pro du ce   a n  ad aptive   opti mum  flu x  val ue   with  re sp ect   t o  dif fer e nt   sp ee d  under  va rio us  tor que  le vel  t o  gain  the   ma xi mu m  dr i ve  e f f ic ie ncy ,  es peci al ly  at  li gh t  sp ee d  a nd  li gh t  loa d  operati on s .  T he  r esulti ng   a da ptive  fl ux   le vel   ge ner at e d   f rom  the  A NN   e ff ic ie ncy  op ti miza ti on   f or   eac h  te ste d  ope rati ng   c onditi on   is  show n   in  T a ble   1,   in ste ad  of  a  0.9 Nm  c on sta nt     ref e ren ce  f l ux .     0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 1090 1100 1110 S p e e d   ( r p m ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 - 1 0 0 0 100 V   d , q   ( V ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 -2 0 2 I   d , q   ( A ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 8 1 O p t i m u m F l u x   ( W b ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 40 50 60 I n p u t   P o w e r   ( W ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 2 2 . 5 23 2 3 . 5 t i m e ( s ) O u t p u t P o w e r   ( W ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 1090 1100 1110 S p e e d   ( r p m ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 - 1 0 0 0 100 V   d , q   ( V ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 -2 0 2 I   d , q   ( A ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 0 . 6 0 . 8 1 O p t i m u m F l u x   ( W b ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 40 50 60 I n p u t   P o w e r   ( W ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 2 2 . 5 23 2 3 . 5 t i m e ( s ) O u t p u t P o w e r   ( W ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 1090 1100 1110 S p e e d   ( r p m ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 - 1 0 0 0 100 V   d , q   ( V ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 -2 0 2 I   d , q   ( A ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 8 1 O p t i m u m F l u x   ( W b ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 125 130 135 I n p u t   P o w e r   ( W ) 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 9 1 . 5 92 9 2 . 5 t i m e ( s ) O u t p u t P o w e r   ( W ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 1090 1100 1110 S p e e d   ( r p m ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 - 1 0 0 0 100 V   d , q   ( V ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 -2 0 2 I   d , q   ( A ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 0 . 6 0 . 8 1 O p t i m u m F l u x   ( W b ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 125 130 135 I n p u t   P o w e r   ( W ) 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 9 1 . 5 92 9 2 . 5 t i m e ( s ) O u t p u t P o w e r   ( W ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Lo ss  m i nimiza t ion   DT C  elec tri c m ot or   dr iv e  syste m  B as e d o n ada ptive  AN N st ra te gy   ( Sim Sy Yi )   623     Table   1 .   Re s ulti ng   flu x  le vel  obta ined   by t he  pro po se d  a da ptive AN NE O  f or  var io us  opera ti ng  c onditi on.   Torq u e ( N m )   0 .2   0 .8   Sp eed (r p m )   Op tim u m   Flu x  L e v el   1100   0 .66 9 7   0 .74 6 8   800   0 .67 5 3   0 .76 3 6       5.   CONCL US I O N   This  pa per  pre sents  a   s trat eg y  t o  op ti mise  t he  e ff ic ie nc y   f or  D TC  Ele ct ri c  Moto r  D rive  Sy ste m .  An   ANN   base d   en ergy  e ff ic ie ncy  opti miza ti on  c on t ro ll er   with   t he  obje ct ive  of  ge nerat ing  a n  adap ti ve   flu x  l evel   to  opti mize   th e  eff ic ie nc y  of  dif fer e nt  op erati ng   points   has  be en  pro po s ed  i n  this  study .  T he  propose d  op ti m um  fl ux  con t ro ll er   is  a bl e  to  decr ea se  s ta tor  flu x  rap i dl y  f r om   rated   va lue  of  0.9 W b  to  it s  c orres pond i ng  op ti mal  value.   Ther e f or e,  cu rrent  an d  volt ag e  will   be  re du c ed  an d  th us   minimi zes  the  in pu t  powe r  to  a chie ve   maxim um   e ff i ci ency   of   t he  dri ve  s ys te m.  A t  the  same  ti me,  it   is  able  to  pr ese r ve  go od   dynam ic   respo ns e  o f   the  dr i ve  syst em  by  mainta in ing   the  s pee d  in  co ns ta nt  acc ordin g  to  s pee d  re fer e nce  co mmand  f or  dif fer e nt   op e rati ng  c ondi ti on s o f  s pee d  and  to rque.   As  a  res ult,  a  si gn i ficant  ef fici enc y  im pro veme nt  has  bee n  ac hie ved  by  the   op ti mal   fl ux  le vel   det ermine d  by   th e  pr opos e d  A NN   based  e nergy  e ff ic ie nc y  op ti miza ti on   c ompare d  with the  consta ntly  rated  flu x value ,   the  obje ct ive   of the  stu dy h a s   been ac hieve d .       ACKN OWLE DGE MENTS   The   aut hors   w ou l d  li ke   t o  t ha nk  the   M inist ry  of  E du cat io n,  M a - la ysi a  ( M O E)   a nd  the   Re searc h  M a nag e ment   Ce ntre   (R M C),   U ni - ve rsiti   Tu n  H us sei n  O nn  M al aysia   ( UT HM)   f or  fina nc ia ll y  sup - porti ng  t his   researc h  unde r   the  Fun dame nt al   Re search   G ran t  Sche me  ( FRGS )  Vo t. N o.  FR GS /1/ 2018 /TK1 0/UT H M / 03 / 8   and p a rtia ll y  s ponsore d b y U niv e rsiti  Tun  H us sei n O nn  M a la ys ia .       REFERE NCE S     [1]   Woosuk  Sung,  Jinche ol  Shin ,   Yu - seok  Jeong,   "Ene rgy - Eff ici ent   and   Robust   Control   for   High - Perform an ce   Induc ti on  Motor   Drive   W it h  an   Applic a ti on  in  El e ct ri c  Vehi cle s , "  IEE E   transacti ons  on  ve hi c ular  te chno logy ,    vol.   61 ,   no .   8 ,   O ct   2012 .   [2]   J.  Aus te rm ann,  H.  Borch erd ing ,   H.   Stic hweh ,   V .   Grabs,   "H igh  e f fic i ent  modular  drive   sys tem  -   A n  ideal   appr o ac h  for  gre en  int ra l ogisti cs  app li c ations,"  2016  18t h  Europe an   Co nfe ren c e  on  Po wer  El e ct ron ic s   and  Appli ca t io n s   (EPE'16  ECC E Europe ), Karl sru he,   pp .   1 - 10 ,  201 6 .   [3]   T.  Fletier,  W.  Eichha m me r   and   J.  Schl eich,  "Ene rgy  eff ic i enc y   in   elec tri c   mo tor  s ystem s:  Techni c al   po te nt ials  an d   poli cy   appr oa ch es  for  d eve lop in g  count r ie s,"  Un it ed   Nati ons  Ind ustria l   Deve lop me nt ,   Vi enna ,   2 011.   [4]   P.  K.  Choudhary   and  S.  P.  Dubey ,   "Efficie n cy  opt im izati on   of  ind uct ion  mot or  dri ve  in  ste ady - sta t e  using  Artifici al   Neura l   Networ k, "  2016   Int er nat ion al  Confer enc e   on   Com puta ti on   of   Po wer,   Ene rgy   I nforma t ion  and  Comm uincati on   (ICCPEIC),   Che nnai ,   pp.   295 - 30 2 ,  2016 .   [5]   R.   Ra za l i,   A .   A.   Abdall a ,   R .   Gh oni  and  C .   Venk at ase sha ia h ,   "Im proving  squirre l  ca ge   induction  mot or  ef ficien cy :   te chn ic a l  r evi ew , "  Int ernati onal   j ournal  of  ph ysical  sci enc es ,   vol .   7,   no .   8 ,   pp .   112 9 - 1140,   16   Feb  2012.   [6]   J.  Mali nows ki,   W.   Hoyt ,   P.  Zw anz ig er   and  B .   Finle y,   "Rev ie w   of  upcom ing  m otor  and  driv e  s ystem s  eff i ci en c y   reg ulations  in   U. 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