In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  10, N o.  2, June  2 01 9, pp.  909~ 9 1 6   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v10 . i 2.pp 9 09- 91 6           909     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Fractional PID c ontrolled casc aded flyback switched m o de  pow er supply w i th e nhanced time dom a i n  response      K. Sasik ala,  R.  Krishna  K u m ar   Dep a rtm e nt of El ec t r ical  and El ectro nics  En g i n eeri ng, Vels In s t it u t e  o f  S ci ence, T e c hn olo g y   and   A d van ced S t udi es,  Indi a       Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Jun  21 ,  2 0 18  Re vise d A ug  6 , 2018   Ac ce p t ed  J an  26 ,  2 0 19      Th is   w o r k  compact s  w i t h   t he  m o d elin g,  s im ulat ion ,   a n d   a p p l i cat i on   o f   a  Fracti onal   O r der  Propor tional  Integral   D i f f e rent ia l   (FOP-I-D)   c ontrolled  Cascad ed  F ly back   S w i t c hed   Mo de  P o w er  S uppl y  (CF S MP S)  s ystem.   I t   recom m e nd s  P a rallel   cas caded   f ly back   c o nve rt er  f o r   t h e   p rod u ct i on   o f  essent ial  D C   v oltage  f rom  the  i n p u t   s upp ly  v ol tage.   Th e  o u t p u t   from  CF S M PS   i s  regu lat e d  by   u si ng   c los e d  lo op   c onfi g u r ati on.   T he  s im ul a t i o n   of  Closed- l oop  Pr oport i ona l -Integral   ( PI)  and  FOP-I-D  c ont r ol led  C FSMP S  sy st e m   h as  b een  d on e  and   the  resul t s  o f   t h e   s ys te m s   a re  r elated .  The  ou tco m es   s i gnify  t hat   the  FO P -I-D   bas e d  sy st em  h as  p re s e nt ed  a n   e n h an ced   response  t o  repr esent  as  s imilar  t o   t he  P I  cont ro ll ed  C FSMPS  s y st e m .   The  FOP-I-D   c ontrol l e d  CFSMPS  s y s tem  has   benefits  l ike  decreased  s t eady - stat e   error an d en han c ed t im e-do m a in resp ons e.   K eyw ord s :   C a sc ad ed  fly b ack  swi t c h e d   mode  pow e r  su p p l y (CF S MPS ) ,   Close d   l oo p  co nfi gura t i on,   F r actio nal or de r pr oport i ona l   int e gral differentia l   (FOP -I-D ),  P I  contro l l er.     Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   K.  Sasi k al a,  D e pa rtme nt   o f  El e c t rica l   a n d   El ect ro ni c s  Eng in e e ring ,  V e ls I nst i t u t e  o f  S c i e nce , Te c hn o l o g y  and  A dva nce d  S t u d i e s ,     Pal l av a r am, Ch e n n a i ,  6 0 0117 , In d i a.  Em ail:sk a la. s e @ ve ls un i v .ac . in       1.   I N TR OD U C TI O N    S a ggin i   e t.a l   p r e sente d   t he  s i m ple  re fe renc e   base d  m o de l  to  a ut o   tun e   d ig i t a ll y  co nt rol l e d   C F SM PS.   A   self  t un i ng  c l o s ed  l oo p   t e c h n i que   w as  a me nde d  t o   d igi t a l   D C-D C   C a sca d ed  F l y b a ck   S w itch  M ode  P ow e r   S upp l i es  ( CF SMP S )  i n   r e l a t i on  t o   P rop o r t i ona l  Inte gra l   D er i v a t i ve  ( P I D )   r e g u l a t or s.   T he   t un i n g   m e th o d   o f  ope n  loo p   r e f e r ence   b ase d   m ode l  w a s  disc usse d  i n   d e t a i l  w i t h   t h e   d i g i ta l l y  di st urbe d  freque nc y.  T h e n  t h e   c o nt rol   l oop   w as  i n s e r t e d   fo r o b t a i n in g a   clo s ed  l oop   s olut io n   a n d i t  w a s   o verla ppe d w i t h  the  c o n t rol o f   a  du t y   cyc l e   [1].   A n  adap t i ve  t un i ng  sy stem   w i t h   a   pla n   a nd  e x e c u t io n   of  d igi t a l   D C-D C   c on verte r s  a l o ng  w ith   des i red  pha se  m ar g i n  w a s  su gge ste d   b y  Za ne   e t. al  [ 2].   The   preva i l i ng   a d a pt i v e   t uni ng  me t h od   o f   c o n t ro ll ed  Ca sca d e d   F l y b a c k   S w itc hed  Mo de  P ow er   S upp l i es  ( CF S M P S )   w a s  dig i t a lly  c o n tr ol la ble.   T hi s  ta c tic   w as  relie d on  m a i n t a in i ng the pat h   o f t h e sys t em  con tin u o u s l y   b ase d   o n the   sys t em s in t e rsec t   fre que ncy an d p h as e   ma rgin.  T o   m ee t   t h e  a b o v e  ob jec t i v es,  c o mpe n sa tor  para me ters  w e re   u n c e a sing l y   t un e d   by  a   c l osed   l oop  Mu lt i-Inp u t- M u l ti-O u t p ut  ( MIMO ).  A   d i g ita l  tin y  s qua re   w ave  si g n a ls  w a s   c ommon l y  in jec t ed  i n t o  th e   di gita l  c o mpe n sa tor   an d  the   D i g ita l  Pu lse   Wi d t h   Mo d u la t o r   (D P W M ).  T h e   s ta bi li ty   m a r gin  ca n  be  a c h ie ve d   and a l s o  co n t i n uous l y  m on i t or ed. The com p e nsa t or para m e t e r s w e r e   a d j u st ed   b y   t h e M I MO l oo p   f o r re du ci ng   the e rror   am ong the  req u ire d   a nd  es tima t e d  pha se  m argin a nd i n t ersec t  fr e que nc y.   Morro n i   e t.al  h as  s tate d  t h a t   t he   e xis t i ng  sta b i lit y  m a r g in  r e s e r ved  a  pa t h   o f  a   d i gi ta l  S w it c h e d -M o d e   P o w e r  S upp li e s .  A   fe asi b l e   m etho d  ha s  be e n   s u gges t e d   f or  r eserv i n g   a   pa th  o f  the   p h a se  m a r gi n  a nd  cr oss   over  fr eq ue ncy   of  t he   d i g it a l   C asca ded  F l y b a c k   S w itc h  Mode   P ow er  S upp l i es  ( CF S M P S ).   F rom   loo p -ga i n   mea s u r emen t   t e c hni qu e   gi ven   by   M i ddl eb roo k   e t .al ,   t h e   p rop o se d   conce p t  w a s  rec o mm ende d  for   t h e  implem e n ta t i o n   o f  d i g i tal l y   c on tro lle d   S M PS.  A   P r o cess  of  i n j ec t i n g  the   di g ita l  sq ua re  w a v e  sig n a l   t o  its   s o u r c e  o r   t o  a  p r e c e d i n g   s t a g e   w a s   r e g u l a t e d  w i t h   i t s   s i g n a l  f r eq ue nc y.  S im ult a ne ou sly,   t he   s ys tem   o n l i n e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   2 , June 2019:  909  –  91 6  91 0 pha sed   m a r g i n   a n d   c r o sso ve r   fr eque nc y  w e re   o b t a i ne d  by   m on itor i ng  lo op   s i g n a l s ,   i . e . ,  u n d e r  no rma l   o p e r a t i o n   o f  c l o s e d   l o o p   C F S M P S   [ 3 ] .  J e f f e r y  e t . a l  h a s  p r e s e n t e d   the   opera t i n g   m o d e s  i n   C on t i nuo us  a n d   D i sco n tin uo us   f or  S MP S   in   a n  ada p ti ve  T u n in g  m e th o d .  The y   h a v e   sug g es te d  t h e   conce p t   o f   d ig i t a l l y   con t ro l l ed   v o lta ge-m ode  f or  S w i t c he d-M o d e   P ow er   S upp l i es  f r o m  C on ti n uou s  Co ndu c t i o n   M o d e   ( CCM )   t o  D i sco n tin uo us  C on d u ct ion  Mode   ( D C M)  a n d   s tate d  v i c e   v e r sa  w ith  t h e   e x i s te nce   of  a   l a r ge  s ig na l  ch ange .   Th is  p r o cess  h a s  th e  ab i l i t y  o f   r etai n i ng  hi g h -pe rform anc e   c on t ro l  lo op  a s soc i a t e d   w i t h  C C M   t o   D C M   m ode   trans i t i on s  to  t he  s tab i l i t y   p r o bl e m s  [4] .   H ell a ny  e t .a l   ha s  s u g g es te d  reso l u t i on  o f   i ssue s   in  C a s ca de d  F l yb a c k   S w itche d  Mo d e   P ow er   S upp l i es  ( CF S M P S )  by  E M I / E M C .   P ow er  s upp l i e s  p l ay   a   s ign i fi cant   ro l e   i n   cau si ng   deter i or a tio n o f  the   e le ctrom a gne t i c en v i ro n m e n t .   H e  ha s  a l s o  e x a min e d   El ect ro   M agn e t i c  I n t e rf eren ce  (EM I )   iss u e s   i n   Casc a d e d   F ly bac k   S w itch  M o de   P ow e r   S uppl y   (CF S M P S),  i n c lud i ng   f u ndamen t a l   c on c e p t s  a nd  class i fica t i o n s  of  E lec t r o ma g n e t i c   C om pat i b il it y.  T he y  ha ve  a ls o  re fer r ed  t o  the  r o o t   c ause  o f  the   c o nd uc ted   em issi on from   CF S M P S   a nd t h e   role  o f free l oa d i ng  elem e n t s  in t h e propagat i on  o f EMI  [ 5 ].   F e rre r ia  e t.a l   h as  p ro vi d e d  t h e   S our ces,   r o ute   a n d dra w bac k s  of   c on du ct e d   E M I   i n   t h e  S M PS  c i rcu i t s   the  pr od uc ti on   a nd  pro p a g a t i on  o f   e le c t rom a gne t i c  no ise  obta i ne d  i n   t he   f orma l  c i rc uit   i n ve st iga t io n  due  t o   t h e   co mp l e xi t y   i nv ol v e d   i n   t he   fre el o a d i ng   i n   th e   c i rcui t .   T h e   m y ste r y  be hi n d   t he   h ig h-f r eque nc y  fea t u r es  o f  ma terials  a n d  com p o n e n t s   a re  u npre d i c ta bl e  for  th e  de si gner.   S i m i la rl y  the  de si gner   is  u naw a re  o f  t h e   fre e loa d in g t h a t  oc c urr e d ow ing  t o  c o m pl i c at e d   3 D   s h ap e s  [ 6 ] .    Isola t ed   S w itc h  Mo de   P ow er   S upp l y   f or   LED   A ppl ic a t i o n  w a s  pre s e nt ed  w it h  de sig n   a nd  implem e n ta t i o n   b y  R e shm a   e t. al  [ 7].   A   New   F l y- Ba ck  C on ve rter’ s   de si gn  us i n g  P I D   Co n t r o l l er   h a s   b e e n   pro pose d   by  Mo da k  e t .al  [8].  R elia b ili t y   M ea sures  for  S w itched- M o de   P ow er  S up pl ies  ( C F S MP S )   w i t h   Re du n d an t  F l y b ac k   Trans f or me r  w a s  t h e   prod uc t  of  P ank a j  e t .a l   [ 9].  Im pro v ed   P ow er  Q ual i t y   C F S M P S   for  C o m p u t e r s   U s i n g   B r i d g e l e s s  P F C  C o n v e r t e r   a t  F r o n t   E n d  o w e s   i t   t o  S i n g h   e t.a l   [ 10] .  A  nove l  me tho d   o f  S w itche d  m o d e   pow er   c on ve rsio n  des i gn  h a s  bee n   s u gge ste d   b y  M i d d l ebr ook  e t . a l.    T he  e xc e l le nt  d e s i g n   circ u i try,   p a l pa ble  e f f i c i enc y   a nd  go o d   f l e x i bil ity  a n d   u tm ost  simp lic i t y  of  t he  d esi g n  p r ov i d e d   t he   c a p ab i lit y   for  su bs t i t u t i ng   t he  p re va il in g  con v e n t i ona l  e l e c tr ica l   pow e r   p ro c e s s i n g   met hod s.    Th e   sy st e m   i nv ok ed   a n   in - dep t h  disc u s si on   on  i t se lf  a n d   t he   w ork i ng   o f  t h e  Ć u k   co n v erter ;  t h is  w a s   f oll o w e d  b y   i ts  v a r iou s   e xte n s i o n s.  A   cou p le d-i n d u ct or  t ec hni q u e   h e l pe d  a c h i e ve me nt  o f  i m pr ove d  eff ic ienc y  a n d  re d u ct i o n   i n   s i z e   and     w e ig ht  [ 1 1 ].   A   d e t a ile d  d i sc u s si on  on  A C   t o  D C   c o n v er t e rs  w ith  re ct i f i e d  p o w e r   fac t or  a nd  H F   t ra nsf o rm e r   in su la ti o n   w as  s ug ges t e d   b y  S i n g h   e t.a l .   A   S w itc hed  m o de  s o l i d   s t ate d   A C-D C   c on verte r   r esults  t ra nsf o rm er  isola t ion  (high-freque nc y)  w a s   d esigned  w i th  b uc k- boost,   boos t   an d  b u ck  t o p o l o gy.  I t  had  the   en h a n c ed   pow er   qua l i t y  in  a dd iti o n   t o  P o w e r  F a c t or   C orre cti on  a t   A C  su pp l y ;   re duc t i o n   i n  t h e  inp u t  c u rr ent’s   Tota l   H a r m onic  D i st ort i o n  (T H D )  and e x ac t r e gu la ti o n   a nd  iso l a t i on o f   t he  D C out p u t v o lta ge.     A n   i n  de pt h  kn ow l e dge  o f  p o w e r  fa ctor  c orr ecti o n  w a s  d o n e   by  S i ng h  e t .a l   [12] .  D e sig n ,  S i m u l a t i o n   an d  Imp l emen tat i on   T echn i ques  of   H ig h - Perf o r man ce  GAN  S M PS   w ere   p resen t e d   by  B h av ya  e t.a l   [ 13].   It  w a s  sug g e s te d  by  H a lde r   e t . al  t o  u s e   F l yb a c k  C o nver t er s,   S pac e c ra f t   E le ct r i c a l   P o w e r  Sy s t e m s   (E P S )   [ 1 4 ] .  De si gn   a nd   i mp l e me nt ati o n   of  a   n ew  F P I D F -II   c ontroller  f o r  a  wi d e l y   a cce p t ed   t wo -are a  no n r eh ea t  the r ma l   A G C   s ys t e m  em ploy in g  I C A   op tim iza t i o n  t echn i que   w as  d o n e   by   Y . A rya  [1 5].   A   Mu lt ile v e l  Q u asi   Ma tri x   Con v e r ter  D e si gn   f or  S RM   D rives  i n   E V   A p p l ica tio ns  w as  s ug ges t e d  by  S y eda   [16] .  O p e n   L oo p  a n d  Cl os e d   Lo op  P e r f orm a nc e  of  S w i tche d  Rel u c t a n c e   M o t or   w ith  V a r i o us  C o n v ert e r  To pol og i e s   has   b een   p re se nt ed   b y  K i rank um ar  [ 17] .  Im pac t   o f  fr eeloa din g   C o m pone n t s  on  EMI  G e ne ra t e d   by   S M P S  ha s  b e en   e xp l a i n ed   b y  M i l i nd  [1 8].    I nte r lea v e d   b o o s t   c o nver t e r   f ed  w i t h  P V   f o r   I nd uc tio n  m o tor   /  a g r i c u lt ura l   a p p l ic a t i o ns  w as  prese n t e d  b y   A dired d y   [ 19].  A n   o ptim al  f u z zy  c l a ssic a l   c on tro l l e r   f or  A ut oma tic   g ener ati on  co n t ro l  o f   t w o - a r ea   e l e ct r i ca l  po wer  sy st ems  wa s  su gg est e d   b y   Y.Ary a   [ 2 0 ] .  Th e re  h as  b ee n  no   r e f e r enc e   i n   li t e ra ture   rela tin g  t o   t he  c asca de d  fly b a c k  c onve r t er  s y s tem .   T his  in ve sti ga ti o n   s u gge s t s  a  c a scad e d   f ly bac k   c o n v er t e r  am ong  A C   s o u rce   and  loa d   t o  e n ab le  r ed u c ti o n   i n  in pu t  cur r ent  r i p p l e .  T h e  p a p e r s   r e p o r t e d  i n   t h e   l i t e r a t u r e   rela tin g  t o   t he   a bo ve   r efe rre d  su b j ec t   do  n o t  pro v i d e  a n y   c o mpa riso n  b e tw e e n  P I   a nd  F O P- I-D   cont rol l ed  CF S M P S   s yste m s .   The  pr opo se d  F O P - I-D   c on tro l l e r  re gu la tes  the  o ut put   o f  CF S M P S   s ys t e m.   T he  d y n am ic   respo n se  o f  cl o s e d  l oo p sys t e m   i s impr oved thr o u g h  the  us e   o f F OPID  c o n t r oller .       2.   SY S T E M   D ESCRIPTIO N  The   c o n v e n t i ona l  f l y b a c k   c o nver t e r   s ys t e m  is  s how n  i n   F i gure   1.   A n  un c o n t ro l l e d   r ec t i fie r   c o nver t s  A C   t o   D C .  U s ing  fly b a c k   i n v e r ter  the   D C   f rom   the   r ect i f ier   is   c on ver t e d   i n t o  h i g h   f r e que nc y   A C   a n d   its   ou tpu t   i s  co nv er t e d  ba c k   i n t o  D C   u si ng  a  r ectifier .   T he  p ro pose d  s y ste m   o f  fl y b ac k  c onve rter  f or   a   c lo se d   lo op  is  s h o w n   i n   a  sc hem a t i c   form   i n  F i gur e   2.  T he   F O P -I- D   c ont ro l l er  i s  pro pose d   f or  t he  i m p rovem e nt   o f  the   t i m e   r e s po nse  o f   t he   c los e d-l o o p   s yste m.   T he   o ut p u t   v o l t a g e  V o  is  c o m pare d  w ith   r espe c t   t o   the   ref e re n c e   vo lta ge  V r  a n d a n  er r or si g na l   e s   i s  given to  F OP -I-D .  The  FO P -I-D  output  is  p r o vided  to  a   c o m pa ra to r ,   w h e re   the  sawt oo t h   i s  c o mpar ed  w it h  t h e   FOP - I-D  ou t p u t .  T h e   FOP - I-D  s yste m  upda t e s  th e   w i d t h  o f   t he   p u l se   app l ied t o  t he  MO S F ET.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Frac tio na l PI D  c ont r o lle d c a sc ade d  fly bac k  swi t che d   m o de po wer. . .  ( K .Sas ik a l a)   91 1     F i gur e   1.   A   S c he ma tic   f or m  of  C o n v en t i o n a l   f ly bac k   c onve r t er           F i gur e   2.   A   s chem ati c   f or m   of  t he  p r o pose d   f l y bac k   c on ve r t er       3.   ANA L Y S I S   A   mod e l  o f   F O P-I -D  w as  d evelop e d   f r o m   fra ction a l  differe nti a tio n .   T he   r esponse   obta i ne d   w ith  F O P -I- D con t r o lle r i s  q u i te  f as ter   t h a n   P I c o n t r o l l e d  s ys te m .  F i g u r e . 2   shows  th e  F O P -I- D  c ont r o l   st r u ctu r e .   Th e  t r an sf e r   f u n ction   of  a n   FOP - I - D c ont r o ll e r   i s give n   b y  C FO PI D (s )  = K P +K I /s λ +  K D s μ  wher e   λ   a nd  μ  a re   t h e   or der   o f   t he   i n t e g r a l  pa r t   d er i v a t i v e  pa r t   r e s pe c t iv e l y.   K P , K I  a n d   K D  de not e   the  c ont r o ll e r   c on sta n t s   a s  in   a   convention a l   P I D- c ont r o ll er.       4.   S I M U L A TI O N   R ES U L T S   F i gur e   2( a )   i s   the   c i r c u it  d i a g r a m   of  t he  ope n  loo p   C F S MP S   syst em .  The   in pu t  v o lta ge  t o  t h e   r e c t i f i e r   i s   s een   a s   440 V  in   F i g u r e   2 ( b ) .  Th e   out put   vol ta g e   i s   s h o w n  w i t h  t h e  v a l u e  o f   1 8 0   V   i n  t h e   F i g u r e   2( c ) .   The   ou t p ut   c ur r e nt  a l o n g   w i t h  t h e  v a l u e  of   2 A   is  s h o w n   i n   F i g ur e  2( d) .   The   F i gur e  2( e)   d is pla y s  the   ou t p u t   p ow er   w i t h  the  va lue   of  1 90   w a tts.   A   sma l l  dis t ur banc e   c r eate d   i s  se en  a t  t h e  i n p u t   a t  a b o u t   0 . 5   s e c s   w h ic h  r e sul t s   i n   a   c ha n g e   i n   o u t pu t   v o lta ge   a n d   c ur r e nt.   S i nce   op en   l oo p  c o nfi g u r a t i o n  i s   u sed ,   t h e   out put  vo l t age  ca nno t  be r egu l ate d .   A   close d   l oo p  CF S M P S   w it h   P I   c ontr o l l er   i s  sho w n  i n   F ig ur e   2( f) .   The  i n p u t   v o lta ge  a t  its  v a l ue  o f  44 0V   i s  pr esente d  i n   F i gur e   2( g) .   The   F i gur e  2( h)   r epr e sen t s  t h e  o u t pu t  v o l t a ge  a t  the  va lue   o f   9 0V .   S i milar l y  t h e  o u tp ut  c ur r e nt  i s   r e pr ese n t e d  in   F igur e   2( i)   a t  t he  v al ue  o f  1. 9A .   F i gur e   2 ( j)   d i s pl ays  the  o u tp ut   pow e r   a t  val u e   of  175  w a tts.   A s   t he  d i s t u r b a n c e   i s  c r ea t e d  a t   0 . 5 sec s ,   its  c ons eq ue nce   in  t he  o utp u t  v o lt age   is   se en  a t  0. 5  sec s .   The  use   of  P I   contr o ller   h e lps  t o   i ncr eas e   i n   t h e   out put  v olt a g e   w h i ch  g e t s  reg u l a t e d  at   0 . 9   sec s . Th e  ri s e  ti me, p e a k   ti me  a n d   sett lin g   time  fo r  PI  C on tro l led   CFS M PS   a r e  o b s erv e d as 0 .5 4   secs, 0.7  s ecs  a nd  0. 9  secs  r espe c tive l y .   Th e circu i t  diag r a m  o f   t h e  closed   lo op  CFSMPS   w ith   F OP - I - D  co n t r o ller   is  p r e se n t e d  i n F i gur e  3( a) .   The   i n pu t   vo l t a g e is  p r e sen t e d   i n F i gur e   3( b)   w it h t h e  va l u es   o f 4 4 0 V .  The  F igur e   3( c)   a n d  3( d )   r e pr e s en ts  t he  ou t p u t   v o l tage   a nd  o u tp ut  c ur r e nt  w i t h  t h e   v a lue  of  9 0V   a n d   1 . 9 A   r e spe c t i v e l y.   T he  F i g ur e   3( e)   d i s pla y s  t h e   ou t p u t  p ow er  a t   t h e va l u e   of  1 80 w a t t s.  A s  t h e   dis t u r bance   i s  c r e a t e d  a t   0. 5   secs,   its conse que nce   i n  t he  o utp u t   v o l t a g e   i s  s e e n   a t  0 . 5   s e c s .  T h e  u s e   o f   F O P - I - D   c o n t r o l l e r  h e l p s   to   i n c rea s e   in   t h e   o u t pu t   vo lt ag e   th at  g et s  r e g u l a t e d   a t  0 . 6   s e c s .  T h e  r i s e   t i m e ,   p e a k   t i m e  a n d  s e t t l i n g   t i me   f or  F OP -I-D   C o n tr olle d   CFS M P S   a r e   obs er ved  a s   0 . 53  secs,   0. 56  s e c s   a nd  0. 6  se cs  r espec t i v e l y.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,   Ju n e   2 019 :   9 09  –   9 1 6  91 2     F i g u r e  2 ( a) . Simu latio n   diag r a m o f   o p e n   loop  CF S MPS            F i gur e  2( d) .   Out p u t   c ur r e n t     F i gur e  2( e) .   Out p ut  p ow e r       Figu re  2( b ) . Inp ut vo lta ge     Fi gur e   2 (c).  Ou t put vo ltage  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Frac ti o n a l  PID  contr o lle d casc ade d f l y b ac k swi t che d  m o de po we r. ..   (K.Sas ik a l a)   91 3     F i gur e 2( f).   S i m u lat i o n   d i a g ra m  of the  c lo se d lo o p  CF S MP S   w ith  PI   c o n t ro l l e r        F i gure   2(g) . I n p u t   v olta ge     F i gure  2(h).   Out p ut v o l t a ge             F i g u r e  2( i ).  O ut put current      F i gure   2(j).   O u tp u t  pow er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,   Ju n e   2 019 :   9 09  –   9 1 6  91 4     F i g u r e   3 ( a ) .  S imulat i on  d i a g r a m  of  t he   c l o se d  lo op  CF S M P S   w it h  FOPID   co ntroll er        F i gur e  3( b) .   I n p u t  v o lta ge     F i gur e   3( c ) .   O ut p u t   v o l ta ge         F i gur e   3( d) .   O utp u t  c u r r e n t     F i gur e   3( e) .   Out p ut  p ow er       A   com p ar iso n   o f  ti m e   d om ai n  par a me ter s   i s  show n  i n   T a b l e - I .   The   a br idg e me nt   o f  t h e  s e tt l i n g - tim e   t s   f ro m  0 . 9  to   0 .6   s ec   c an   b e   se e n .  T h e  ri s e   time  t r   i s  r e d u ce d  fr om  0 . 5 4  t o   0 . 5 3   sec s   a n d   t he  p ea k   time   t p  f r o m   0. 7  to  0 . 56  sec o n d s  r e sp ect i v ely.   T he   s te a d y  s t ate   e r r o r   e ss   i n  t h e  o u t p u t   v o l t a ge  i s  a b r i dge d  fr om   2 . 4 V   to  1 . 3   V. Th e refo re,   th e  resp on se  w it h   FO-P- I -D -co n t r oller is b etter   t h a n   t h at  of   t h e P- I-co n t rol l ed  C FSM P S   sy s t em.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Frac ti o n a l  PID  contr o lle d casc ade d f l y b ac k swi t che d  m o de po we r. ..   (K.Sas ik a l a)   91 5 Tab l e  1.  C om p a riso n of Time   Dom a in P ar ameters   Ty p e s  of   co n t r o l l e r   t r   ( s ec)   t p   ( s ec)   t s   ( s ec)   e ss   (sec )   P I   0 .5 4  0 . 7 0   0 .9   2 .4   F O P - I - D   0. 53   0 . 5 6   0. 6  1. 3      5.   CONCL U S ION    A   stud y  o f   S imula t i on  for  o p e n   a nd  c l ose d -l oo p  CF S M P S   s yste ms  w i t h  P I   a nd  F O P -I-D   contro ller s   has  bee n   m ade .   T he  e xperim e nta l   s t u d i es  a re  d o n e  c e n t ere d   on  S i mulink   m o d e l s  f o r  C F S M P S   s y s t e m s .   T h e   fi n d in gs  c o n n o t e  t h at  t he  F O P -I -D   s yst e m  ha vi ng  a n   e nh a n ce d   r e s p o n se   w hen  com p ar ed  t o  t h e   P I   c ontr o l l e d   C F SM PS  s y s t e m.  T h e   b en ef its  o f  t h e  rec o m m en d e d  C F SM PS  sy s t em  a r e   low   i n pu t   c u rr ent  ri p p le,   re duce d   set tli ng  ti m e   a nd  a  s t ead y-st ate   error .     T he  r educt i on  in  c urre n t  r i p p l e   i s  d u e  t o   t h e   c a s c a d i n g  o f   f l y b a c k   con v er t e rs.  T h e  im pro v em en t   i n   d y n am ic   r espo nse   i s   due   t o  t h e   u se  o f   FOPID  con t rol l e r .  The  dr awb a c k   o f  CF S M P S   i s  th e   inc r ea se   i n  h a rdw a re   c oun t  due  t o   c a sca d ing.   T he  sc o p e  of  t he  c urre nt   w ork  is  a   c o m par i s on  of  F O P -I- D   a nd  P I   c on tro l l e d   c l ose d   l o o p   C F S M PS   s yste m s .  A   c o mp a r ison  o f   t he   r esp ons e  o f   C F S MP S   w i t h   pro port i ona l re sona n t  an d   F uzz y  lo g i c c o n t r o l l e r s w i l l   b e  t a ken  u p  as the   w ork  for  t h e   fu ture .      REFE RENCES   [1]   L.  C orradi n i ,  P .   M attavel l i ,   W .   S t ef anutti,  and   S .   S ag gi n i ,  “ S i mplif i ed   m od e l   r eferen ce -based   a u t o  tu ni ng  f o r   dig i t a ll y co n t rolled  C FS MP S,”  IEEE   T r a n s a ct io n s   on  Power  E l ect ron i cs ,   v o l .   2 3 ,   n o.  4 ,  p p .  1956– 19 63 ,   J ul.   20 0 8 .   [2]   J.   M orro ni,   R.   Z an e,   a nd   D .   M a ks im ov ic,   “D esi gn  an d  im plem ent a t i o n   o f   a n  ad a p ti ve  t uning   s y s tem   b a sed  o n   desi red p h as e m a rgi n  f o r  d i g i t a l ly  c on trolled   DC– D C co nv erters, ”  IEE E  T r an s a ctio ns  on   Po wer Elect ronics ,  vo l.  2 4,   n o .  2 , p p.  5 59 –5 64 ,  F e b.  20 0 9 .   [3]   J.   M orron i ,   R.   Z an e ,   a n d   D .  Maksi m ovic,   “ An  o nli n e  st ab i lit y  m a rg in   m on itor   f or   d ig ita l ly   c on trol le d   s w itc he d - mo de  p ow er  s u p p l i e s, ”  IEEE   T r ans acti ons o n  P o wer  El ectro n i cs ,   v o l.  24 , No.  1 1,   N o v  2 00 9.   [4]   Jeff rey  Morroni , “ A d aptiv e  T unin g   o f   S w it ched -Mo d e  P o w e r  S uppl ies   O p erat ing  i n   D i sco n tinu ous  a nd   C o n ti nu ous  Cond uct i o n  M o d es, ”   IEE E  Tr ansact i o n s on   Po we r Elect ronics ,   Vo l. 2 4,  No .  11 , N ov  20 0 9 .   [5]   M .  H .   N a g r i a l   a n d   A .  H e l l a n y ,   “ E M I / E M C   I s s u e s  i n   S w i t c h   M o d e  P o wer  S u ppl ies , ”   Int e rnatio nal  Co nf erence  an d  Exh i bit i o n   o n Elect rom a gn eti c   C om patib ilit y ,   1 9 9 9.   E M C   Y o r k  9 9 .  (Co n f .   Pu b l . No. 4 64 ) .   [6]   J. A.   F erreria  et  a l,  “ S ources ,   p a ths  and  trap s  o f   c ond uct e d  E M 1   i n  sw it ch  m o d e  circu its,”  IEEE  i ndust r y  Ap p l i c a t ion  S o c ie ty , An nu al  me e t in g  re c o rd ,  Vol.   2 ,   p p . 1 58 4 - 9 1 ,  U SA, 1 99 7.   [7]   Re s h m a   K   P ,  S r eenat h  R,  N am rat h aP ai,  “ D es ig n   an d  Im ple m en tat i on  o f   a n  I s o l a t e d   S w i t c h e d - M o d e  P o w e r  S u p p l y   fo r  L e d  Ap p l i cati o n , ”  Inter natio n a l  Con f eren ce o n  Co mp ut a tion  of Po wer ,  Ener gy   Inf o rmatio n  and Co mm unication   ( I C CP E I C) , 20 1 6 .   [8]   S ubh rajy oti  M odak   et  a l,   " Design   o f  No vel  Fl y - Back  C on verter   U s in g  PID  Co ntrol l e r " ,   In te rn atio na l J o urna l  of   Adva nced  Res e arch  in Electrica l,  Elect ro n i cs a nd  Ins t rumen t ati o n  En gin eeri n g ,  Vo l. 4 ,   Issue I , Jan uary  20 1 5 .   [9]   P a n k aj   S in gh ,  Ru pali   S in gh ,   Ro h it  Sharma ,  Pankaj   Agrawal,  “ Rel i abi l ity  M easures   f or  S wit c hed - Mo de  P ower   S upp li es  ( S M P S )  W i t h   R ed und ant   F l y   Back  T rans f o rm er”  Intern at io na l  Co n f er ence o n   M i cro-E l ectr onics  a n d  T e l ecom m un ica t i o n  En gin eer i n g ,  5 87-5 9 3 ,   2 0 16.    [10]   S h ik ha  S in gh ,   Bh im   S in gh,   G .   Bhu v anes wari,   “ I m p roved   P o wer  Qu al i t y   CF SMP S   f or  C o m pu te rs   U sing   B r i d g e l e ss  P F C  Co nv erter  at  F ron t   E nd, ”   I EEE 6t h  Ind i a Int e r nat ional Con f e r ence on  Power   El ectr o n i cs  (IICP E ) ,   201 4 .    [11]   S l ob od an  C uk  a n d   R.   D .   Mi ddlebro ok ,   “ A dv an ces  i n   s w itch e d-m o d e   p o wer  con v ers i on   P art  I,”   IEEE T r an s.  on  Indu st ri a l  El ectroni c s,  v o l .   I E - 30,   n o.  1 ,  p p .  10-19,   F eb.  1 9 8 3 .  [12]   B.   S ing h ,   S .   S in gh ,   A.   C h a ndra   an d  K .   A l - Had d ad,   “Com prehen si ve  s t u d y  o f   s i n g l e - p h a s e  a c - d c  p o w e r  f a c t o r   corrected   c onv er ters  w it h  hig h   f requ ency   i so lat i on,”  IEEE Tr ans . o n  Ind u s t rial In f o r m atics ,   vol.   7,   n o.   4 ,   pp.   5 4 0 - 556 ,   N ov.   2 0 11.  [13]    Neeraja. K,  B ha v y a  Y.V ,   S yam   M o han ,   C h a nd raseakar. V ,  “ D esign ,   s i m u l atio n  a n d   i m p l ementatio n   t ech ni ques   o f   hig h  perf o rm an ce  GaN S MPS ”   IEEE Intern a t io n a l Co n f e r ence o n   Power El ectr o n i cs, Drives  an d  E n er gy S y st ems ,  201 6.   [14]   T.  H a l d e r,   “ S p acecr af t  Electri cal  P o w er  S y s tems   ( EPS )   Usin g   t he   F l yback   C on verters ” ,   IEEE  Proc e e ding s 1 s t   Inter n a t i onal  Co nf eren ce on  Non  Con venti on a l   En erg y   ( I CONCE  2 0 1 4 )  pp .   5 2 - 57 , 2 01 4.   [15]   Y.  A ry a,  “ A G C  o f   t wo -area  electri c  pow er  s ystem s   u si ng   optim i z e d  f u zzy  P ID  w ith  f ilt er  p lu s  do ub le  i nteg ral  cont roller,”  J.  Fran klin   Inst . ,   vol.   35 5,   no.   1 1 ,   p p.  458 3– 46 17 ,   J ul.   20 18   [16]   Syeda  Fatima  Ghousi a ,   “ A  M u lt ileve l  Quasi  Matri x   C onvert er  D esi g n  f o r  S R M  D r i v e s   I n   E V   A p p l i c a t i o n s ”   Inter n a t i onal Jo ur na l  o f  Power  El ectr onics and   D r ive Syst em  ( I JP ED S ) ,  V o l   2,   N o . 2,   pp  17 0-17 6,   2 0 1 2 .   [17]   Kira n  Ku ma r,  G .R. K   M u r th y,   S   S   S rin i va s  Ad da la ,  “ O p e n  Loo p   a nd   Cl o s ed  L oo p  Perf o r m a nce  o f   S witch e d  Re l u ct ance  M o to r  wi th   V ari ous   C o n v e rter  T op ol ogi es”  Inter nati onal  Jou r na l of  Po wer  Elect ro ni cs a n d  Dr ive   Syst em ( I JPEDS) ,   Vo l .  5,   No . 1 ,  pp . 83 - 92 ,   Ju ly   2 01 4 .   [18]   Mili nd  M   Jha,   K un j  Beh a ri  N aik,  S h y am a  P   Da s ,   “ Im pact  o f   P a rasi tic   C ompo ne n t s  on   E MI   G e n e r a t e d   b y  SMPS ”   Inter n a t i onal Jo ur na l  o f  Power  El ectr onics an d  D r ive Syst em  (IJP E D S ) ,  V o l . 2,   N o . 3,   pp.   3 0 5 -3 12, S e pt  2 0 1 2 .   [19]   Adi r edd y   R am e s h,   M .Si v ak um a r ,  A .   C h a ndra  shekh a r,  “   I nterleaved   b oos t  convert e r  f e d  wi t h   P V  f o r  Induc t ion  mo to r  /  agri cul t ural   a pp licatio ns”,  Inter nati onal  Jo ur nal  of  P o we r  Elect ro n i c s  and Drive Sys t em   (IJPED S ) ,  V o l .   7 ,   Issu e 3, S ep.  20 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,   Ju n e   2 019 :   9 09  –   9 1 6  91 6 [20]    Y . Ary a , “A ut o m ati c  gen er ati on  con t rol   o f  tw o -area elect rical   po wer s y s t em s v i a op tim a l   f u zzy  clas s i cal co n t r oll e r,”  J. Fra n kl in   Inst . , v ol . 35 5 , no .   5 , p p .  2 66 2– 2 6 8 8 ,   M ar. 20 1 8 .       BIBLIOGRAPHY  O F  AUTH O RS           M s .  K.  S a s ik ala  receiv e d   her  B. E  Degree   i n   E l ect ro ni cs  a nd   I n s t ru m e nt ati on  En g i n eeri n g   f r om  Bh ara t hi ar Un i versi t y   in 20 0 3 ,   M E Deg r ee in   P ow er El ectro nics a n d  D riv e s  i n  200 5 f r om An n a   U n iv ersi ty,  Che n nai .   H er  c u rrent   r esearch  a rea  i s   C l o s e d  lo op  c on tro l   i n   Fl yb a c k   S M P S .   S he   h a s  pub lish e d  ten  pap e rs  i n   In ternat io nal  Journ a ls   a n d   e i g h t   p a pers  i n  I n t e rnat ional   Co nf erences . S h e   is  curren t l y  w o r ki ng  as an Assistan t  P r o f esso r   i n  t h e D e part ment of   Elect ri cal  and  El ectroni cs   E ngi n eeri ng,   V el s  Institute  o f  S c i e nce,  T echnol ogy   & Ad van c ed   S tu di es,   Chen n a i , Ind ia.      D r .   R.   K ri sh nakum ar  h as  o b t a i ned  P h . D   f rom   A nna  U n i v e rsit y ,   I nd ia  i n   t h e  y ear  2 01 6.  H is  areas   o f   i n t e res t   a re   P o w er  E l e c t ron i cs   a n d   D ri v e s ,   R en ewab le  E nerg y  S y s t ems,   U nm ann e d  A e rial  V eh i c le  S y s t e ms   ( UA V s )  and   Rob o t i cs.  He  h as  p ub li sh e d   s e veral  res ear ch  p apers  and   fi led  tw o  pa t e nts  i n   t h o s e   a reas.   H e   a ls o  wo rked   i n   T a mil n adu   s tat e   P olice  UAV  project  a s   res earch   a s s o c iat e   a n d   d ev elop ed  U A V s   f o r  the  st ate  po li ce  w h i c h  wa s  use d   f o r   C ro wd   Moni t o ri ng,  S ur veillanc e  etc.  H e  is  c urrent ly  w orking  a s  an  A s s o c i a t e  P r o f e s s o r  a n d  H e a d  i n   t h e  Depart m e n t   o f  El ectrical  a n d   E l e c t ron i cs   E n g i n eeri n g ,   V els  Institute  o f  Sci e nce,   T ech n o log y  & A dv anced  St u d i es, Ch e nn ai  ,  In d ia .      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.