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 ,  N o.   4 ,  Decem be r 202 0 , p p.   1899 ~ 1907   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v11.i 4 . pp 1899 - 19 07          1899       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Perform ance  analysis  of pack ed  U - ce ll  bas ed i nverter - f ed fi ve - phase in ductio n motor  drive  usin g  SIN P WM tec hn i que       Ah med  R iy az 1 , Pr ad ip  Kum ar  S adhu 2 , A tif  Iq ba l 3 , Md . Abd ull ah   An s ari 4   1 ,2  El e ct ri ca l   Eng ine er ing  Dep artme nt ,   II T  (ISM )  Dhanba d,   India;   3  El e ct ri ca l   Eng i nee ring   Depa r tment, Col l ege of E ngine er ing, Qat a r  Univer sity ,   Do ha - 2713,   Q at ar ,   4  El e ct ri ca l   Eng i nee ring   Depa r tment, AMU ,   Alig a rh,   Indi a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   N ov   23 , 201 9   Re vised  A pr   2 6 , 2 0 20   Accepte d  Aug   3 , 2 0 20       Induc ti on   mo to r  is   the  b ac k bone  of   cur re nt  industr ial  a ppli c at ions.   Multi phase   mac hine s  c an  h andl e   high  power   app li c at ion   ea si ly.  Wi th   the  use   of  fiv e - phase   in duct ion   mo tor,  a dvant ag e  o f  bo t h  mu lt i - ph ase   a nd  indu ct ion   mot or  c an  be  a chi ev ed.   Thi s  p ape r  pre s ent s  a nal ysis  of  five - phase   seve n   le ve l - base d  Ind uct ion   mot or   sys te m  f ed  by   pa cke d  U - c ell  bas ed  inv ert er .   Modell ing  of  five - phase   indu ct ion  mot or  is   done  with  th e  hel p  of   ma th em a ti c al   e quat ions  using   d - q  axi s  tra ns forma t ion.   Inv e rte r  vol ta g e  output   co me s  t o   be  appr oximat e ly  sinusoidal  wi th  18. 07%   Total   Harm oni c  Distorti on  (TH D).  Induc t ion  m otor  with  spe ci f ie d  par amete rs  i s  simul ated   under   no - lo ad   condition   an d  attai ns   ste a dy  state  cond it ions  aft e r    tra nsien t  sta te.   Ke yw or d s :   Ca rr ie r si gnal s   Harmo nics   Packe d U cell   Transi ent stat e   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 :   Ahmed  Ri yaz   Ele ct rical  En gi neer i ng D e par t ment ,   II T  (IS M )   Dh a nbad , In di a   Emai l:  r iyazam u@gmail .c om       1.   INTROD U CTION   M ulti phase  s yst ems  are  the   fo c us   of   resea rch   i n  prese nt  days  due  t o  their  intri ns ic   adv a ntage s  com par e d  t o  th ree - ph a se  s ys te ms.  Higher   po wer  ha ndli ng  c apab il it y,  m or e   fa ult  tolera nt,  le sser  to rque   ri pp le s   et c.  are  maj or  adv a nta ge  of   the  m ulti - phase  sy ste m .  With  the  i ncrea se  of  the  num ber   of  pha ses,  the   powe r/tor qu e   pe r  R M S  a mp e r e  f or   t he  sa me  vo l um e  mac hin e  ca n  al s o  be  increase d.  Mul ti ph ase  s ys te m s  ha ve   huge  pote ntial   in  the   area  of   ge ner at io n,  trans missi on  and  util iz at ion  [1].  The   res earch   on  m ult iph ase   gen e rato rs  a nd  synch ron ous  machine s  ha s  sta rted  rece ntly  [ 2 ,  3]  but  th e  researc h  on  mu lt iph a se  in duct ion  machine s  has  been   done  e xt ensivel y  an d  var i ou s  stu dies  relat ed  to  t his  is  avail abl e  [4 ,   5].  T he   ph a se   trans formati on   was   re ported   init ia ll y  by  S.   P.  T hom ps on   in  1894  [6].  O f   the  t otal  gl obal   el ect rici ty  be ing  consu med ,  m ot or   s ys te m   co nsumes   ab out  43%  t o  46%   an d  of   w hich ,  I nductio n  mo t or  is  pr e ferre d  due  to  it s   rob us tness , mo re to le ra nt to  f a ults, lo w  cost,  less mainte na nce and hig h  s peed   [7 - 10 ] . In  I ndust rial  au to mati on   sy ste m,  AC  dri ves  wi th  a djust able  sp ee d  s ys te m  are  al so   gai ning  po pu la rity.  I n  order   t o  e nh a nce  the  acc ur ac y  and  reli abili ty   of   t he  m otor,   pro per   c ontr ol   sy ste m  with   desire d  e ff ic ie ncy  an d  perf ormance  is  re qu i red.  Con tr olli ng   I nductio n  m otor   involves  mai ntainin g  the  de sired  s peed   a t  ste ady   sta te   wh ic h  can  be  done  in   man y  wa ys   li ke:   Stat or  and  r ot or  vo lt age  co ntr ol ,  Fr e quen cy   con t ro l ,   a nd  Stat or  vo lt a ge  a nd     fr e qu e nc y  c on t ro l   M ode rn   Power   el ect ro nics  c onve rters  a re  co mmit te d  towa r ds   de sired  s pe ed  co ntr ol  an d  mainta inin g  rip ple  fr ee  t orqu e  outp ut  at   the  same  ti me .  Conve ntio nally,  tw o  le vel  inv e rters  wer e  desig ne d  w hic h  are   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   4 ,  D ecembe r  2020   :   1899   –   1907   1900   becomi ng  ob s olete   due  to  hi gh   T otal  Ha r monic  Disto rtion   (T HD)  a nd  losses.  Mult il evel  in ver te rs   (MLI )  involves  gen e r at ing   m or e  tha n  three  outp ut  le vels  with  the   help  of  c ombinati on   of   DC  s ources  a nd   s wi tc hes   in  order  t o  im pro ve  T H D,  be tt er  po wer  qual it y,   re duci ng   s witc hing  l osse s,  et c.   And   du e   to   t hese  f eat ur es,   M L Is  are  bein g  exte ns ivel y  util iz ed  in  Power  s ys te m  a ppli cat ion s.  C ontr ol  scheme  e mp lo ying  P uls e  Width   M od ulati on ( P W M )  te c hn i que h a ve br ought  THD t o  a  mu c h  lo we r  e xtent  wh ic h  is  discu s sed  i n  [1 1 - 1 5 ] .    With  the  I ntrodu ct io n  of  DC   li nk   M L Is,   num b er  of  swit ches  a nd  gate   dr i ver   ci rcu it s  ha ve  be en   reduce d.   S om e   of   the  c onve nt ion al   M LI  t opologies  inclu de :   Ca scaded   H - Bridg e  M L I ,  N eutral  point  or   Diode   cl amped ty pe ML I ,  Fl ying C apacit or MLI .   Ca scaded  H - B rid ge  to polo gy  us es   switc hes   an d  ca pacit ors  casca d e d  t o  amplif y  the   ou tpu t  le vels .   Each  H - br i dg e   giv es   dif fer e nt   vo lt ages   li ke   zero,  po sit ive   an d  ne gative  of   DC  s ource.   One  majo r  prob le m   with  t his  t opol gy  is  t he   avail a bili ty  of   Is olate d  DC  sour ces   w hich   require s  tra ns f ormer s [1 6 ] .   Sec ond  prob le m   is  the  s witc h  c ount  wh ic h  al s o  po se   li mit at i on s   on  pract ic al   le vels  [1 7 - 1 8 ] .  T hr ee   le vel   Diode  Cl am pe d  M L I  was  fir st  pro pose d  by  [1 9 ] .  It  involves  ca pacit or s  cl a mpe d  to  pro du ce  ou t pu t  vo lt ag e   le vels.  Tw o  obvi ous   pro blems  wit h  this  topol ogy  are:  U nb al a nc e  in  the  ca pa ci tor  volt ages  and   ot her   is  t he  e xcessive  us e  of  cl amping  di odes.  Fl ying  Ca pa ci tor  bas ed  MLI  has   certai n  ad va ntages  ov e r  oth e r  topol og i es  li ke,   redu nd a ncies i n  the  volt age  levels,  w hich  ca n be  ob ta ine d  more tha n o ne swit ch  c ombin at ion s  [ 20 ] .    This  pap e r  f oc us es  on  rece nt ly  desi gn e d  Pa cked  U - Ce ll   inv e rter  t opology  w hich  outp erforms  the   above   desc ribe d  in   te r ms  of  powe r  qual it y  a nd  co m pone nt  count  [ 21 ] .  Ea ch  U  cel l  is  c omp rised   of  one   source   and  tw o  s witc hes.  U - cel ls  ar e  co nn e ct ed  i n  pa rall el   fash i on  to  i ncr ea se   outp ut  le vels.   Furthe r,   seve n  le vel   ou t pu t  of  the   inv e rter  is   fe d  t o  five  phase  Indu ct io n  mo t or.   The   co mp le te   model  is  desig ned  an d  simula te d  i n  M A TLAB/Si m ulink.   Sect ion  I I  de scribes   the   impleme ntati on  of  Mult i - le v el   outp ut  us ing  Pac ke d  U - Ce ll   an d  mathemat ic al   modell ing  of  f ive  ph a se  I nduc ti on   m oto r   usi ng  5 - 2  phase   trans formati on.   Sect io n  I II  an al ys es   the p e rfo rma nc e of c ombine d Inverte r  fe d I nductio n mot or  sy ste m.  Finall y, Sect io n IV co nclu des  t he pa per.       2.   CONSTR U C TION  A ND  WORKI NG  P RINCIPLE   2.1.   Five p ha se  se ve n level  p acke d U - cel l i nv er t er   The  desc ribe d  topolo gy  is  a   com bin e d  f orm  of  ma ny  U  cel ls  in  wh ic h  each  cel l  c omprises   of  on e   Ca pacit or   s our ce  an d  tw o  P ower  el ect r onic s  switc hes  ( Fi gure  1)  [ 22 ] .  Ca scadin g  a dd it i on al   U  cel ls  re su lt   in   add it io nal  vo lt age levels  whi ch  is s how n  i n  Figure  2.            Figure  1. U nit  U  cel l       Figure  2. Ca sc aded U  cell s       The  pro posed   seve n  le vel  t opol ogy  is   s hown  in   Fig ur e   3.  T he  uppe r  ca pacit or  is  c harged  with   DC   vo lt age  V 1  an d  lower   ca pacit or  is  charge d  wi th  one - t hird   of  V1   e qual   to  V 2.   T otal  six  sw it ches  are  em plo ye d  of   wh ic h  S 1’,  S2 ’  a nd  S 3’   s witc hes  are  c ompli menta ry   of  S1,  S 2  an d  S3   re sp ect ivel y.   Other   c onve ntion a l   top ologies,  li ke   casca de d  H - br i dg e  c onfi gurati on   re qu i res   man y  tra nsfo rmers  f or  pro du ci ng  isolat e d  DC   so urce.   F or   re movin g  this   dr awb ac k,  tra ns f ormer  le ss   co nfi gurati on  is  de velo ped.  Ta ble   1   s how s  the   possible   vo lt age   le vels   with  s witc hi ng  seq ue nce  [ 23 ] .  Among   ei ght  volt age   sta te s,   tw o  ze ro  sta te s  are   re dunda n t  an d  oth e r  six  are  ac ti ve  sta te s.       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       Perf orma nce  analysis  of  pa ck ed u - cel l  ba se d i nverter - fe d  fi ve - ph as e in duc ti on   mo t or   …   ( Ah med Riy az)   1901   L O A D V 1 = E V 2 = E / 3 S 1 S 1 ' S 2 S 2 ' S 3 S 3 '     Figure  3. Pro pose d  se ven lev el  topolo gy   Table  1 . Swit c hing se quence   vs   vo lt a ge  le ve ls of the  pro po se d  s eve n  le vel t opol ogy   State   V o   S 1   S 2   S 3   S 1’   S 2’   S 3’   1   V1   1   0   0   0   1   1   2   V1 - V2   1   0   1   0   1   0   3   V2   1   1   0   0   0   1   4   0   1   1   1   0   0   0   5   0   0   0   0   1   1   1   6   - V2   0   0   1   1   1   0   7   V2 - V1   0   1   0   1   0   1   8   - V1   0   1   1   1   0   0         2.2.   Five p ha se  sq uirr el  ca ge   in duct i on   m otor   Ind uction  mo t or s  w ork  on  th e  pr in ci ple  of  relat ive  mo ti on  bet ween   sta t or   ma gnet ic   fiel d  an d  r otor   cond ucto rs.  T he   r otati ng  ma gnet ic   fiel d  is  r esp on si ble  for  ro ta ti on  of  r ot or  with   s pee d  equ al   to   sli p  s peed.  Un li ke  t hr ee  phase,  the  AC  s upply   of   t he  sta tor  i n  five  phase  is  disp la ce d  by  72°  i n  spa ce  wh ic h  is  sh ow n  i n  Figure   4.  A nd  in  case   of  s quir rel  ca ge   r otor,   the  E MF  de velop e d  produces   current   wh ic h  r esults  i n  i ntera ct ion  of  t wo ma gn et i c fiel ds .  Th e  to rque  devel oped  causes  the  ro t or  t o ro ta te   on   it s ax is.  G ene r al  f orm ula for   sp at ia l  disp la ceme nt a ng le   f or  a ny  ba la nced   n - phase  A C  machi ne  i s 2 π/ n.       A C   E B   D A   C E   B D     Figure  4. Five   ph a se  windin g arra ng e ment       An al ys in g  the   dynamic   beh a vior  of  t he  i nduction  mo t or  r equ i res   pro pe r  mathemat ic al   model  o f   t he   whole  sy ste m.   A nd   since   t he  ti me   dep e nd e nt   nat ur e   of  m otor   pa ra mete rs   co mp li cat es  the   differentia l  equ at io n.   O ne  way   is  t o  some how  ma ke  the   equ at io n  ti me  i nd e pe nd e nt.  R otati ng   mag net ic   fiel d  pro duc ed  by   five  ph a se  AC   can  be  r ed uc ed  to  simple  t wo   ort h ogonal   d - q  a xis.  In  ot her   wor ds ,  st at or   as  well   a s  ro t or   flu xes,   volt age,  etc. are  calc ul at ed  with  r es pe ct  to  ot her re fe ren ce  frame i.e . d - q  a xis.    Assumin g  that   the   a rb it ra ry  ref e ren ce   fr a m e  is  r otati ng  with   an gula r   s peed  ,   Ind uctio n  m oto r  ste ady stat e m od el  e quat io n  t ran s f or me d  i nto   d - q  a xis  fr am e is gi ven b el ow  [ 24 ] :   Fo r  stat or:      =  +  +         =  −  +       =  +       =  +       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   4 ,  D ecembe r  2020   :   1899   –   1907   1902    =  +     = (  + )  +       = (  + )  +       =         =        =       Fo r  roto r:       =  + ( − )  +         =  − ( − )  +       =  +       =  +       =  +        = (  + )  +       = (  + )  +       =         =        =          Finall y  the  T orqu e  and  r oto r  s peed eq uatio n:     =  [   −   ]   = ∫ 2 ( − )     As  ca n  be   seen   from  t he  ab ov e  eq uations,  x - y - o  c ompone nts  are  pr ese nt  al ong  d - q  a xis  c ompone nts.   x - y  co mpo nen t s  pr ese nt  in  r ot or   si de  can  be  om it te d  f or   fur ther  cal culat io n  beca us e  of   s hort - ci rc uited  r otor.   Also  zer o  co m p one nt  is   al so no t   prese nt b ec ause   of star  c onnecti on   of   sta tor   wi nd i ng  a nd  s hort - ci rcu it e d  r oto r  windin gs .   T his  re du ce s  the   five  phase  s ys te m  to   sim ply  two  ph ase   s ys t em  in   ar bitrar y  re fer e nce  fr a me.  T he   KV L  e qu at io n i s il lustrate d  in   Fig ur e   5.    Inp ut to  t h e fi ve  phase i nduction m otor is  give n by se ven level  in ver te r de scribe d  a bove.       V qs I qs R s ωΨ ds L ls L m L   lr ( ω a - ω ) Ψ   dr R   r - + + - V   qr I   qr   (a)     V ds I ds Rs ωΨ qs L ls L m L   lr ( ω a - ω ) Ψ   qr R   r - + + - V   dr I   dr   (b)     V os I os R s L ls   V   or I   or R   r L   lr     (c)     Figure  5. Eq ui valent circ uit  di agr am , ( a ) q - a xis, (b)  d - a xis  and (c ) o - a xis   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       Perf orma nce  analysis  of  pa ck ed u - cel l  ba se d i nverter - fe d  fi ve - ph as e in duc ti on   mo t or   …   ( Ah med Riy az)   1903   Ba la nced   fi ve  ph a se  sin us oi da l  AC  is  giv e n  to  the  sta to r .  Each  ph a se  is  disp la ce d  by   72°  or  2 5   rad ia n.  T he e quat ion i s  giv e n  belo w   al on g w it h  Fig ur e   6.     = sin ⁡ (  )   = sin ⁡ (  − 2 5 )   = sin ⁡ (  + 2 5 )   = sin ⁡ (  − 4 5 )   = sin ⁡ (  + 4 5 )       V e s V a s V b s V c s V d s     Figure  6. Five   ph a se  balance d Si nuso i dal  AC sig nal       3.   SIMULATI O N AND PE RF ORMA N CE  ANALY SIS :   Power  el ect r on ic   switc hes  li ke   IG BT s  are   tr igg e red  by  pro vid in g  gate  si gnal s.  Her e ,  we   are  us in g  sine  P ulse  Wid th  Mo du la ti on  te chn iq ue  i n  w hich  pure  sin usoidal  ref e ren ce   sign al   is   co mpa red  with   Alte r nate   Ph ase   O ppos it ion  Dis posed   ( APOD )  ca rr ie r   sig nals  to  obta in  the  re qu ir ed   gate  pu lse   ( Fi gure  7).  Othe r  ci rcu it  par a mete rs of  Packe d U cell  Inv e rter a s  well  as Inducti on m otor is  giv e n  in  Tab le   2   a nd  3 .       R e fe r e n c e   S i gn al f = 50 Hz C ar r i e r   S i gn al f = 800 Hz     Figure  7. A POD ca rr ie r  sig na ls vs  si ne refe r ence si gn al       Table  2 . Seve n l evel p a cke d u  cell  circuit pa r amet ers   Para m eters   Valu e   Vo ltag e Sou rce  ( V 1 )   2 0 0  V   Cap acito r  Ch arge ( V2 )   2 0 0 /3  V   Refere n ce  sig n al f r eq u en cy   5 0  Hz   Carrie r  Fr eq u en cy   8 0 0  Hz   Am p litu d e M o d u latio n  I n d ex   0 .95   Switch   IGBT   Ro n =1 m Ω   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   4 ,  D ecembe r  2020   :   1899   –   1907   1904   Table  3.   Five  phase i nductio n moto r rat in g   Para m eters   Valu e   Rated  Fr eq u en cy   5 0  Hz   Nu m b er  o f  Poles   4   Stato r  Res istan ce  ( Rs )   2 .8 Ω   Ro to r  Res istan ce (R r)   1 .9 Ω   Stato r  Ind u ctan ce (Lls)   5  m H   Ro to r  Ind u ctan ce (Llr)   2 4  m H   Mutu al I n d u ctan ce ( L m )   1 5 0  m H   Moment o f  I n ertia   (J)   0 .00 9  kg m 2       Since  Ba la nce d  Five   phase   I nput  AC  volt age  is   re quire d  for  norm al   operati on  of  I nd uction  m otor   unde r  ste ad y  sta te .  But,  al s o  the   outp ut  of   I nv e rter  ci r cuit  is  not  purely  si nuso i dal.  S o,   it   is  des ired  t o  minimi ze  the   losses   w hich   is  in  the   f orm  of  harmo nics.   Tot al   Harmo nic  D is tortion  ( TH D )  is  t he  te r m  use d  to   evaluate  per ce nt of  unwa nted  h a rm on ic   fr e quenc y  c omp onents  pr ese nt in   the sig nal.      = √  2 − 1 2 1     wh e re   ⁡  ⁡ 1 ⁡ are  t he  RMS  a nd  fun da mental   c omp on e nt  of  outp ut   vo lt a ge  re sp e ct ively.   Simpl e  Bl ock  diag ram   re pr e sentin g  in ve rter  plu s   m otor  s ect ion   is   il lustrate d  i n  Fig ure  8.  Sim ulin k  m od el   of  Ind uctio n   mo to r  is  giv e n i n  A ppen dix f or fu rther re fer e nce.       D C   S u p p l y M LI   C i r c u i t G a t i n g   S i g n a l s Va Vb Vc Vd Ve I N V E R T E R  S E C T I O N 5  P h a se   IM     Figure  8. Bl oc k Diag ram  s ho wing c omplet e sy ste m  m od el       4.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION:   The  sim ulati on   is  done  i n  M A TLAB/Si m ulink   e nvir onment,  the  Sim ulink   model  is  dep ic te d  i n  Figure  13   (Ap pendix ) .  O n  r unni ng   t he  co m plete   model  in  Simuli nk,  it   is  fou nd   t hat  outp ut  I nv e rter  waveform   resem bles  very   muc h  nea r  t o  the  Si nu s oid al   sign al   a s  s how n  in   Fi gure  9.  THD  of  outp ut   volt age  is   18. 07%  wh ic h  is s uffic ie ntly lo w for t he In duct ion m otor stable  ope rati on as ca n b e seen  in  Fig ure  10.           Figure  9. I nv e r te r  outp ut  vo lt a ge wave f or m     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       Perf orma nce  analysis  of  pa ck ed u - cel l  ba se d i nverter - fe d  fi ve - ph as e in duc ti on   mo t or   …   ( Ah med Riy az)   1905       Figure  10. T H D of   outp ut  vo l ta ge  wa ve form       Feedin g  the  se ven  le vel   in vert er  outp ut  t o  five  phase  Ind uc tor  mo t or  res ul ts  in  gr a dual   de velo pm e nt  of   to r qu e  wh ic h  co ns e qu e ntly   after  small   transient  sta te   achieves  sta ble  sta te   wh ic h  is  de picte d  in  Fi gure  1 1.   Simi la rly,  r otor  s pee d  at ta ins   ne a r   s yn c hro nous  s pee d  a ft er  suffici ent   tr ansient   sta te   wh ic h  is  a rou nd  0.1   seco nd s  in  t his  case as s how n i n  Fig ure  12. B oth   sp ee d  a nd t orq ue  are  an al yzed f or No - lo ad  c onditi on.           Figure  11. Elec trom a gnet ic  torqu e  (Nm )  at   no - loa d  c onditi on           Figure  12.  R oto r  Speed  (rpm)  at n o - l oad co ndit ion       5.   CONCL US I O N:   This  pa per  de scribes   Sim ula ti on   model  of   r unning   fi ve  ph a se  Ind uctio n  mo t or  s ys te m  with  t he  ou t pu t  fed   fro m  seve n  le vel  Packe d - U  cel l  M ulti   le vel  in ver te r .  T he  m odel   is  de velo pe d  em ployin g  blo c ks   ta ken   from  Si mpowe r  s ys te m  Libra r y.   I nv erter  outp ut  volt age  al ong  with  T HD   is  a nalyzed.  I nductio n  m otor   sp ee d  at ta ins   r at ed  value   a fter  unde r go i ng  tr ansient   sta te   a nd  t orqu e   de ve lop e d  init ia ll y  moves   the   r otor  a nd   set tl es  dow n  a fter  ste a dy  sta t e  in   abse nce   of  L oa d  t orq ue.  Th e  m odel   ca n  be   exte nd e d  to  n - phase  Ind uct ion  mo to r  s ys te m .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   4 ,  D ecembe r  2020   :   1899   –   1907   1906   ACKN OWLE DGE MENT :   This  pu blica ti on   was  m ade  po s sible  by  Q at ar  U niv er sit y  High  I mp act   Re search  gr a nt   #  [ QUH I - CENG - 19/ 20 - 2]  f r om  the   Q at ar  Un i ver sit y.  T he   sta te men ts  ma de  he rein   are   s olely   the   res ponsi bili ty  of  the   auth or s .       APPE ND I X        (a)       (b)     Figure  13 ( a )  C omplet e simuli nk m od el   of f i ve ph a se in duc ti on  m otor,  (b)  Ele ct rical  su b - model       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       Perf orma nce  analysis  of  pa ck ed u - cel l  ba se d i nverter - fe d  fi ve - ph as e in duc ti on   mo t or   …   ( Ah med Riy az)   1907   REFERE NCE S   [1]   E.  L evi ,   “ Multi p hase   elec tr ic  m a chi nes   for   var iable - spee d   appl i c at ions, ”   IEEE   Tr ans.  Ind .   Elec tro n . ,   vol .   55,   no .   5,   pp .   1893 – 190 9,   2008 .   [2]   T.  Kamel,  D.   Abdelka d er,  B.   Sa id,  S.  Pad ma nab an,  A.  Iqba l ,   “ A .   Ext end ed  K alman  Fi lt er   B ase d  Slidi ng   Mode   Control   of   Para llel - Conne ct ed   T wo Five - Phase  P MS M Drive   Sys te m , ”   Elec troni c s ,   Vol.   7,   No.  2 ,   14,   2018 .   [3]   A.  Bruyer e,  E.  Sema il,  A .   Bous c ayr ol ,   F.   Lo cment,  J.  M.   Dubu s,  and  J .   C .   Mip o,   “ Mode li ng   an d  cont ro l  of   a  seve n - phase   cl a w - pole   Inte g rate d  Start er   Alte rn at or  for  mi cro - h ybrid  aut o mot iv e  applic at ions, ”   2008  IEE E   Ve h .   Powe r P ropuls.   Conf.   VP PC   200 8 ,   pp .   1 – 6 ,   2008 .   [4]   Ranga ri ,   S.C,   S urya wansh i,  H. M,  Reng e.  M,   “ New  Faul t - To l era nt   Contro l   St rat egy   of   Five - Phase  Induc ti on  Motor  with  Four - Phase  and   Three - Phase  Modes  of  Opera t ion, ”   E le c tronic s ,   Vol.   7,   159 ,   2018 .   [5]   E  L evi,  M   Jone s,  SN   Vukos avic,  A  Iqba l,  HA   Tol iyat,   “ Mode ling,  cont rol ,   and   expe ri me nt al  in vesti gation  o f  a  five - phase   seri e s - conne cted  two - mot or  dr ive  wi th  singl e  inve rt er  supply , ”   IEEE  Tr ansacti ons   on  Industria l   El e ct ronics ,   Vol.   54,   No.  3 ,   pp .   1 504 - 1516,   2007 .   [6]   J.  E.   Par ton,   “ A  gene ra l  th eor y  o f  phase   tr ansforma ti on , ”   Proc.  I EE - Part  I V  In st.   Monogr . ,   vol .   9 9,   no.   2 ,   pp.   12 – 23,   1952 .   [7]   T.  Poompavai  and  P.   Vij aya p riya ,   “ Co mpa r ative   analysis  of   modi f ie d   mu ltile v el  DC  l ink   inv ert er   with   conve nt iona l   c as ca ded   mu lt i le v el  inv ert er   f ed  ind uct ion   mo tor  dr i ve, ”   Ene rgy   Pro ce dia ,   vo l.  117 ,   pp.   336 – 344 ,   2017.   [8]   R.   M.   Pa ti l ,   V.   P.  Dhote ,   and   A.  Thosar ,   “ Co mpa ra ti ve   Ana l ysis  of  Three  P hase   5 , 7   9  Le v e l  Inv ert er   Us ing  PD PWM  Te chn ique ,”   Proc.  -   2 018  Int.  Conf .   S mar t  El e ct r.   Dr iv es  Pow er  Syst .   ICSEDPS   2018 ,   pp .   323 – 328 ,   2018.   [9]   A.  Kouzou ,   P.   Saiful l ah,  A .   Iqba l  and   H.   Abu - Ru b,   “ Perform ance   an al ysis   of   a   f iv e - phase   indu ct io n  mo tor   under   unbal an ce d   voltage  supply , ”   10t h  Inte rnat ional  Mult i - Conf ere nc es  on  S yste ms ,   S ignal s  &   Dev ice s  2013  (SSD13) ,  Hamm a me t ,   201 3,   pp .   1 - 8.   [10]   P.  Panag is,   F.  S te rgiopoul os ,   P.   Mara bea s ,   and   S.   Mani as,   ‘Co mpa rison   of  st ate - of - the - art   mu ltile v el  inve r te rs’,   PE SC  Re c .   -   IE E E  Annu .   Powe r  El e ct ron.   Spec. Conf . ,   pp.   4296 – 4301,   2008 .   [11]   M.  A.  Per ez,  S.   Berne t ,   J.   Rodri guez ,   S.  Kouro ,   and  R.   L iz an a,  ‘ Circ uit  topo logies,  mod el ing ,   co ntrol   sch em es ,   and  app l icat ions  of  modular mult i le ve l  conv erters’,  IE EE T r ans.   Po wer  Elec tron.,  v ol.   30 ,   no .   1 ,   pp .   4 – 17,   2015 .   [12]   K.  Corzi n e  and   Y.  Fami l ia n t,   “ A  new  ca sc ade d   mul t il ev el   Hbri dge  driv e, ”   IE E E  Tr an. Powe r  E le c tron . ,   vo l.  17,   no.   1 ,   Jan .   2002 ,   pp.   125 – 131   [13]   R.   Stala,   “ A  n atural   DC - l ink  vol ta ge   balanc i ng  o f  diode - cl a mpe d   inve r te rs  in   par al l el   sys tems ” ,  I EE E   Tr ans.  Ind.  El e ct ron. ,   Vol .   6 0,   No.   11,   pp.   50 08 - 5018,   Nov (2 013).   [14]   S.  Nag ara j a,   D. V.  As hok  Kum a r  and   C .   Sai   Ba bu,   “ New   Multi l eve l   Inv ert er   To pology  wi th   red uce d   numb er   of   Sw it che s  using   Advanc ed   Modulat ion   Str at eg i es ” ,  Int ernati on al  Conf ere nc e   on  Pow er,   Ene r gy  and   Control   (ICPE C) ,   (2013) .   [15]   H.  Abu - Rub,   A.  Iqba l ,   and  J.  Guzinski,   “ High   per forma n ce   c ontrol   of  AC  d rive s  with  MA TL AB/S im ul ink   mode ls , "   John   Wi l ey  &   Sons .  Unite d  Kingdo m ,   2012 .   [16]   M.  Tariq,  M.   Me raj ,   A.   Aze e m, A.   I.  Masw ood,   A.  Iqba l,  and  B .   Chokkal ingam,   “ Evaluation  of   L eve l - Shif te d  and   Phase - Shifte d   PWM  Sche me s  f or  Seven   L evel   Single - Phas e  P ac ked   U  C ell  I nver te r , ”   CPSS   Tr ans.  Powe r   El e ct ron.   Appl. ,   vol.   3 ,   no .   3 ,   pp .   232 – 242,   2018 .   [17]   M.  Tr abe lsi ,   S.   Bayha n,   S.   S.  R efa a t,  H.   Abu - rub,   and  L .   Ben,  “ Multi - object ive  mode l   pre di ctive   cont ro l  for   grid - ti ed   15 - le v el  pa cke d  U   cells  inv ert er ,”   2016  18 t h  European  Con fe renc e  on   Pow er  Elec troni cs  a nd  Applications  (EP E'16   ECC E   Europe) ,   20 16.   [18]   Dhara ,   Saum en   &  Shriv asta v,   A lok  &  Sadhu ,   Pradip   &   Gangul y,   Ankur ,   “ A   Fault  Curre n t   Limit er   C irc ui t   t o   Improve   Tr ansient  Stabi l it y  in  P ower  Sys te m ,”   I nte rnational   Jou rnal  of  Powe r  El e ct ronics  and   Dr iv e  Syste ms   (IJ PE DS) .   Vol .   7 ,   No.   3,   pp.   769 - 780,   2016 .   [19]   A.  Naba e ,   I .   Takaha shi,  and  H.  Akagi,   “ A  New  Neutr al - Poin t - Cl am ped  PWM  In ver te r , ”   I EEE  Tr ans.  Ind.   App l . ,   vol.   IA - 17 ,   no .   5 ,   pp .   518 – 523 ,   1 981.   [20]   Fang  Li n   Luo   an d  Hong Ye,  Ad v ance d  DC/ AC  in ve rters: appl ic at ions i n  ren ewable  en ergy ,   Crc   Pre ss .   2013.   [21]   F.  Sebaa ly ,   H.  Vahe di,  H.  Y.  K ana an ,   and   K.  A l - Hadda d,   “ Exp e rim ental  Design   of  Fixed  Sw it c hing  Freque ncy   Model  Predictiv e  Control  for  Se nsorless  Five - Level   Pack ed  U - Ce ll   Inve r te r , ”   I EEE  Tr ans.  Ind.   E l ec tron . ,   vol .   66 ,   no.   5 ,   pp .   3427 – 3434,   2019 .   [22]   A.  N.  Baba d i,   O .   Sala r i,   M .   J.  Mojibi an ,   and   M.  T.   Bin a,   “ Modifi ed  Multi l evel  In ver te rs  with  R ed uce d  Struc ture s   Based  on  Pa ckedU - Cel l ,”   I EE E   J.   Eme rg.   Sel.  T op.   Pow er  E le c tron . ,   vol. 6, no. 2, pp. 874 – 887,   20 18.   [23]   A.  Ben  Zi d  and  F.  Bac ha ,   “ Si mu la ti on  of   a  si ngl e - phase   seve n - l ev el   pa cke d  U  c el l s  rec ti f ie r:  A  co mpa ra ti ve  study  bet wee n   PWM  c ontrol   and  hyst er esis  cont ro l ,”   20 18  9th  Int.  R enew.  En ergy   Cong r.  IR EC  2018 ,   n o.   Ir ec,  pp .   1 – 6 ,   2018.   [24]   M.  R.   Arah al,  M.  J.  Duran,  F.  Barr ero ,   and  S.   L.   Tora l ,   “ St abi l it y  an al ysis  of  f i ve - phase   induc t i on  mot or  dr ive s  with  var ia bl e thi rd  har mon ic i nj e ct ion ,”   Elec tr .   P ower  Syst. Res . ,   vol.   80 ,   no .   12 ,   p p.   1459 – 1468 ,   2 010.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.