I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7 ,   p p .   522 ~ 5 3 3   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 2 . p p 5 2 2 - 533          522       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   M o dified  Lo o k - U p Ta ble f o r E nha nce m ent  of To rqu e Respo nse  in Direc To rque   Co ntrolled Ind uc tion M a chine       G o h We Yen 1 Ni k Ru m zi  Ni k   I dri s 2 ,   Auza ni J idi n 3 ,   To l e   S u ti k n o 4   1, 2 De p a rtm e n o f   El e c tri c a P o w e En g in e e rin g ,   U n iv e rsiti   T e k n o lo g M a la y sia   (U T M ) , M a la y sia   3 De p a rtme n o f   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e s,  Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e lak a   (UTe M ) ,   M a lay sia   4 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsitas   A h m a d   Da h lan   (UA D) ,   In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Ma y   2 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Ma y   1 5 ,   2 0 1 7       Ba sic a ll y ,   th e   d irec to r q u e   c o n tr o (DT C)  d riv e   sy ste m   is  o p e ra ted   a li g h t   lo a d .   A li g h l o a d ,   s u p p ly in g   th e   d riv e   sy ste m   w it h   ra ted   f lu x   w il d e c re a se   th e   e ff icie n c y   o f   th e   s y ste m .   T o   m a x i m iz e   th e   e ff ici e n c y   o f   d r iv e   s y ste m ,   a n   o p ti m a f lu x   h a b e e n   a p p li e d   d u ri n g   ste a d y - sta t e   b u w h e n   a   to r q u e   is   su d d e n ly   n e e d e d ,   f o e x a m p le  d u rin g   a c c e lera ti o n ,   t h e   d y n a m ic  o f   th e   to r q u e   re sp o n se   w o u ld   b e   d e g ra d e d .   T h e re f o re ,   a   m o d if ica ti o n   to   t h e   v o lt a g e   v e c to r   a w e ll   a lo o k - up   tab le  h a b e e n   p r o p o se d   f o th e   to rq u e   re sp o n se   im p ro v e m e n t .   T h e   p ro p o se d   v o lt a g e   v e c to is  g e n e ra ted   b y   a d d i n g   tw o   a d jac e n c o n v e n ti o n a l   v o lt a g e   v e c to rs  a n d   im p lem e n ted   b y   u sin g   d u ty   ra ti o .   T h e   d u ty   ra ti o   is  u se d   to   e sti m a t e   th e   a c ti v a ti o n   ti m e   o f   e a c h   c o n v e n ti o n a v o lt a g e   v e c to in   o rd e t o   p ro d u c e   th e   p r o p o se d   v o lt a g e   v e c to r.   K ey w o r d :   Dir ec t to r q u co n tr o l     Du t y   r atio   I n d u ctio n   m ac h i n e     P r o p o s ed   v o ltag v ec to r     T o r q u r esp o n s e   Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al ri g h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Nik   R u m zi  Ni k   I d r is ,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  P o w er   E n g i n ee r in g ,     Un i v er s iti T ek n o lo g i M ala y s ia   ( UT M) ,   8 1 3 1 0   U T Sk u d ai,   J o h o r ,   M ala y s ia.   E m ail:  n i k r u m zi @ f k e. u t m . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   A   s i m p le  co n tr o s tr u ct u r o f   DT C   th at  h a s   b ee n   p r o p o s ed   b y   T ak ah as h [ 1 ]   h a s   g a in ed   p o p u lar it y   i n   in d u s tr ial  m o to r   d r iv ap p licat io n s .   D u to   its   s i m p ler   co n tr o s tr u ct u r an d   f aster   d y n a m i co n tr o co m p ar ed   to   FOC   s y s te m ,   t h p o p u lar it y   o f   DT C   s y s te m   i s   in cr ea s ed   r ap id ly   i n   th p as d ec ad e s   [ 1 ] - [ 3 ] .   I n   FOC ,   th e   to r q u an d   f l u x   ar co n tr o lled   b ased   o n   s tato r   c u r r en co m p o n en t s   w h er ea s   i n   DT C ,   th t o r q u an d   f l u x   ar co n tr o lled   d ir ec tly   a n d   in d ep en d en tl y   v ia  an   o p ti m ized   s elec tio n   o f   v o lta g v ec to r s   u s in g   l o o k - u p   tab le.   I n   o r d er   to   f u ll y   u til ized   t h p o w er   an d   le n g th e n   t h li f s p an   o f   i n d u c tio n   m o to r ,   an   o p ti m al  e f f icie n c y   o f   t h e   d r iv s y s te m   is   a n   i m p o r tan t   f ac to r   to   b i m p le m e n ted   i n   E ap p licatio n s .   Us u all y ,   i n d u ctio n   m o to r s   ar e   o p er ated   at  lig h lo ad   an d   th u s ,   s u p p l y i n g   th m o to r   at  its   r ated   f lu x   w il d ec r ea s th p o w er   f ac to r   an d   ef f icien c y   o f   t h d r i v [ 4 ] .   T w o   m ai n   m et h o d s   h av e   b ee n   p r o p o s ed   to   m a x i m ize  e f f ici en c y   in   DT C   d r iv e   s y s te m .   T h ese  m et h o d s   ar k n o w n   a s   f l u x   s ea r c h   co n tr o lle r   ( SC )   [ 4 ] - [ 1 2 ]   an d   lo s s   m o d el  co n tr o ller   ( L MC)     [ 1 3 ] - [ 1 6 ] .   T h f o r m er   m eth o d   m ea s u r es  i n p u p o w er   o r   s tat o r   cu r r en o f   t h s y s te m   w h i le   d ec r ea s in g   th f l u x   v alu in   co n s ec u ti v s tep .   W h en   t h i n p u p o w er   o r   s tato r   cu r r en i s   at  its   m i n i m ized   v a l u e,   th o p ti m al  f lu x   is   o b tain ed .   Me an w h ile,   b y   a p p ly i n g   lo s s   m o d el  eq u a tio n s ,   th o p ti m al  f lu x   o f   lat ter   m et h o d   is   d eter m in ed .   W h en   co p p er   lo s s es  ar ap p r o x i m atel y   eq u a to   ir o n   lo s s es,  t h o p ti m ize  e f f icie n c y   o f   d r iv s y s te m   i s   ac h iev ed .   Sev er al  m o d i f icatio n s   to   th v o ltag v ec to r s   ar ca r r ied   o u to   i m p r o v t h p e r f o r m a n ce   o f   DT C   d r iv s y s te m .   I n   ter m s   o f   r ed u cin g   t h cu r r en a n d   to r q u r ip p les,  th v o ltag v ec to r s   in   [ 1 7 ]   an d   [ 1 8 ]   a r g en er ated   b ased   o n   t h f l u x   an d   to r q u er r o r s   b y   u s i n g   t h d is cr ete  s p ac v ec to r   m o d u latio n   ( SVM) .   T h c y cle  p er io d   is   d iv id ed   in to   t h r ee   ti m in ter v al  eq u all y   an d   th u s ,   1 9   v o ltag v ec to r s   ar p r o d u ce d   in   ea ch   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ified   Lo o k - Up   Ta b le  f o r   E n h a n ce men t   o f To r q u R esp o n s in   Dir ec t To r q u e…   ( N ik  R u mzi   N ik  I d r i s )   523   s ec to r   w it h   f o u r   lo o k - u p   tab le   f o r   lo w ,   m ed i u m   a n d   h i g h   m o to r   s p ee d .   B u to   i m p r o v t h to r q u r esp o n s e   o f   DT C ,   th v o ltag v ec to r s   in   [ 1 9 ]   is   esti m ated   in   d ea d b ea teh n iq u t o   co n tr o th f lu x   an d   to r q u d ir ec tly .   T h en ,   th SVM  i s   ap p lied   to   ca lcu late  th d u t y   c y cle  o f   in v er ter s .   A   m o r s i m p li f ied   m eth o d   is   p r o p o s ed   in   [ 2 0 ]   b y   h o ld i n g   v o lta g v ec to r   w ith in   s u b s ec to r .   E ac h   o f   th f l u x   s ec to r s   is   d iv id ed   in to   t w o   s u b s ec to r s   eq u all y ,   id e n ti f ied   as  f o r m er   a n d   latter   o f   s u b s ec to r s .   Du r i n g   t h to r q u in cr ea s in g ,   t h v o ltag v ec to r   th at  i s   ap p lied   to   in cr ea s th f l u x   w il b ac tiv ated   at  th f o r m e r   o f   s u b s ec to r s   w h er ea s   t h v o ltag v ec to r   th a i s   i m p le m en ted   to   d ec r ea s th f l u x   w i ll b ap p lied   at  th latter   o f   s u b s ec to r s .   R esear ch er s   h av b ee n   w o r k i n g   o n   t h m o d if icat io n   o f   v o l tag v ec to r s   in   r ec en y ea r s   b u th er is   s till   n o   s u itab le  m et h o d   to   ac h iev th f as in s tan tan eo u s   to r q u r esp o n s o f   DT C   d r iv d u r in g   ef f icie n c y .   I n   ope n - en d   i n d u ct io n   m ac h in e,   t w o   v o ltag s o u r ce   i n v er ter s   ar r eq u ir ed   to   co n n ec to   ea ch   s id o f   p h as e   w i n d i n g s   in   o r d er   to   p r o d u ce   1 2   ac tiv v o lta g v ec to r s   a n d   t w o   ze r o   v o lta g v ec to r s   [ 2 1 ] .   B u in   t h i s   p ap er ,   th 1 2   ac ti v v o ltag e   v ec to r s   ar o b tain ed   w it h o u ad d in g   ad d itio n al  v o lta g s o u r ce   i n v er ter .   T h p r o p o s ed   v o ltag e   v ec to r   i s   o b tain ed   b y   ad d in g   t w o   ad j ac en co n v e n ti o n al  v o lta g v ec to r s .   D u r i n g   t r an s ie n s tate,   to tal   o f   1 2   v o ltag v ec to r s   ca n   b e   ap p lied   in s tead   o f   s ix   v o ltag v ec to r s   in   co n v en tio n al  DT C .   I n   th m o d i f ied   DT C ,   th f l u x   s ec to r   is   d i v id e d   in to   1 2   s ec to r s .   W h en   t h t o r q u is   in cr ea s in g ,   t h p r o p o s ed   v o ltag v ec to r s   ar ap p lied   to   th ev en   s ec to r   ( o r   o d d   s ec to r )   w h e n   th f lu x   i s   r eq u ir ed   to   in cr ea s ( o r   d ec r ea s e) .   A s   p r o v en   i n   th s i m u latio n   r es u lts ,   t h m o d if ied   lo o k - u p   tab le  o f   DT C   d r iv s y s te m s   en h a n ce s   t h to r q u r esp o n s d u r i n g   ef f icien c y .       2.   CO NVEN T I O NA L   DI RE C T   T O R Q U E   CO NT RO L   T h s i m p le  co n tr o s tr u ct u r o f   DT C   is   i llu s tr ated   in   Fi g u r e   1 .   T h is   co n tr o s y s te m   co n s i s t s   o f   t h r ee - p h ase  v o lt ag e   s o u r ce   in v er ter   ( VSI ) ,   h y s ter esi s   co m p ar ato r s ,   s tato r   f l u x   a n d   to r q u e s ti m ato r s ,   as   w ell  a s   lo o k - u p   tab le.   Si n ce   th e   s tat o r   f lu x   a n d   elec tr o m ag n etic   to r q u ar d ec o u p led ,   th e y   ca n   b co n tr o lled   in d ep en d en tl y   b y   u s i n g   t w o - le v el  an d   th r ee - lev e h y s ter es i s   co m p ar ato r s ,   r esp ec tiv el y .   T o   s atis f y   it s   f l u x   an d   to r q u r eq u ir e m e n t,  a n   ap p r o p r iate  v o ltag e   v ec to r   is   s elec t ed   b ased   o n   lo o k - u p   tab le,   as   s h o w n   in   T ab le  1 .   T h en ,   th in d u ctio n   m ac h in i s   o p er ated   b ased   o n   th s w itc h in g   s tate  o f   s elec ted   v o lta g v ec to r .                         Fig u r e   1 Si m p le  C o n tr o l Str u ctu r o f   DT C       T ab le  1   C o n v en t io n al  L o o k - Up   T ab le   F l u x   Er r o r   T o r q u e   Er r o r   S e c t o r   1   2   3   4   5   6   1   1   V 2   V 3   V 4   V 5   V 6   V 1   0   V 0   V 7   V 0   V 7   V 0   V 7   - 1   V 6   V 1   V 2   V 3   V 4   V 5   0   1   V 3   V 4   V 5   V 6   V 1   V 2   0   V 7   V 0   V 7   V 0   V 7   V 0   - 1   V 5   V 6   V 1   V 2   V 3   V 4       As ill u s tr ated   in   Fi g u r e   2 ( a) ,   t h cir cu lar   s tato r   f l u x   is   d i v id e d   eq u all y   in to   s i x   s ec to r s ,   w it h   6 0 ° ap ar t   f r o m   th ad j ac en s ec to r s .   A   th r ee - p h ase  v o lta g s o u r ce   i n v er ter   ( VSI )   is   r eq u ir ed   to   c o n v er th D C - lin k   v o ltag to   t h d esir ed   A C   v o lt ag e.   I n   ea ch   in v er ter   leg ,   t h er e   ar t w o   p o w er   s w i tch e s   t h at  a r co m p le m en tar y   to   ea ch   o th er .   T h s w itc h in g   s tate  o f   a n   i n v er ter   leg   is   1   w h e n   t h u p p er   s w itc h   is   ON  a n d   th lo w er   s w itc h   is   OFF,  a n d   v ice - v er s a.   T h er ef o r e,   th VSI   ca n   b s i m p lifie d   i n to   t h r ee   t w o - p o s itio n   s w i tch e s   a n d   th e   s w i tch in g   s tates   ca n   b r ep r esen ted   in   s q u ar b r ac k ets   [ S a   S b   S c ] .   T h v o lta g v ec to r   o f   t h co r r es p o n d in g   s w i tch i n g   s tates  is   s h o w n   i n   F ig u r e   2 ( b ) .   T h co m b in atio n   o f   s w itc h i n g   s ta tes  ca n   p r o d u ce   t w o   ze r o   v o ltag e   v ec to r s   a n d   s ix   n o n - ze r o   v o ltag v ec to r s .     F l u x   a n d   T o r q u e   Es t i m a t o r s   ( i . e .   o n l y   u si n g   t h e   v o l t a g e   mo d e l )   S w i t c h i n g   T a b l e   V S I   S e c t o r   T e   T e ,   r e f     IM   S a ,   S b ,   S c   Ψ s ,   r e f   Ψ s   i a ,   i b ,   i c   v a ,   v b ,   v c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   5 2 2     5 3 3   524     ( a)     ( b )     Fig u r e   2 ( a)   C ir cu lar   Stato r   Flu x ,   a n d   ( b )   C o n v en tio n al  Vo lt ag Vec to r s       3.   RE S E ARCH   M E T H O D   I n   co n v e n tio n a m et h o d ,   th s i x   n o n - ze r o   v o lta g v ec to r s   h as  li m i ted   ef f ec ts   o n   s a tis f y in g   th to r q u e   an d   f lu x   er r o r .   T h u s ,   p r o p o s ed   v o ltag e   v ec to r   o f   3 0 °  ad j ac en to   co n v e n tio n al  v o ltag e   v e cto r   is   p r o d u ce d   b y   ap p ly i n g   th ad d itio n   o f   v o lta g v ec to r s .   I n   Fi g u r e   3 ( a) ,   ad d in g   V 3   to   V 4   w ill  o b tain   V 3 - 4 ,   an d   th eir   r esp ec tiv e   eq u atio n s   ar ca lcu lated   in   ( 1 ) .   T h s w i tch i n g   s tate  o f   p r o p o s ed   v o ltag e   v ec to r   ca n   b ac h iev ed   b y   ap p l y i n g   th d u t y   c y cle s   m et h o d ,   as  s h o w n   i n   ( 2 ) .   B ased   o n   Fig u r e   3 ( b ) ,   th b lack   lin il lu s tr ate s   th co n v e n tio n al   v o ltag e   v ec to r   a n d   b lu e   lin e   i n d icate s   th co n v e n tio n al  v o lt ag v ec to r   th at   i s   r eq u ir ed   to   p r o d u ce   th r ed   li n o f   p r o p o s ed   v o ltag v ec to r .   Sin ce   th s w i tch i n g   o f   v o lta g e   v ec to r   is   u n d eter m i n ed   in   D T C   d r iv s y s te m ,   f l u x   d i f f er e n tiatio n   ca n   b u s ed   to   d eter m in t h to tal  p er io d   o f   s ig n a l.  T h f lu x   d if f er e n tiatio n   is   ac h iev ed   w h e n   th s tato r   f l u x   i s   in cr ea s i n g   f r o m   o p ti m a l to   r ated   f lu x .                   [ (                     )   (                     ) ]                                                                                                                w h er is   t h d u t y   c y cle,   T   is   th ac tiv a tio n   ti m o f   ea c h   co n v e n tio n al   v o lta g v ec to r   an d   P   is   th to tal  p er io d   o f   s ig n al.                                             ( a)             ( b )       Fig u r e   3 ( a)   Vec to r s   P ar allel o g r a m   L a w ,   an d   ( b )   Du t y   C y c le’ s   Me t h o d       As  s tated   in   [ 22 ] ,   th s w i tch i n g   o f   v o lta g v ec to r   to   in cr ea s o r   d ec r ea s th f lu x   is   m o r e   r eg u l ar   in   th m id d le  o f   s ec to r   co m p a r ed   to   th b eg i n n i n g   an d   e n d   o f   s ec to r .   T h u s ,   ea c h   o f   th e   s ec to r s   i n   cir c u lar   s tato r   f lu x   w ill  b d iv id ed   in to   t w o   s u b s ec to r s   eq u all y ,   as  ill u s tr ated   in   Fi g u r e   4 ( a) .     T ab le   2   is   lo o k - u p   tab le     Secto r   S ecto r   2   Secto r   Secto r   Sec t o r   5   Secto r   60°     V 7   [ 1  1 ]   V 0   [ 0  0 ]   V 6   [0  0   1 ]   V 4   [0  1   0 ]   V 3   [1  1   0 ]   V 2   [1  0   0 ]   V 5   [0  1   1 ]   V 1   [1  0   1 ]   V 3 - 4   V 1 - 2   V 5 - 6   V 4 - 5   V 2 - 3   V 1 - 6   V 3   V 2   V 4   V 5   V 6   V 1   30°   V 4   V 3   V 3 - 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ified   Lo o k - Up   Ta b le  f o r   E n h a n ce men t   o f To r q u R esp o n s in   Dir ec t To r q u e…   ( N ik  R u mzi   N ik  I d r i s )   525   th at  h a s   b ee n   m o d if ied   ac c o r d in g   to   th p r o p o s ed   v o ltag v ec to r   an d   m o d if ied   s ec to r .   B a s ed   o n   T ab le  1   an d   Fig u r e   2 ,   th e   V 3   i s   ap p lied   to   i n cr ea s t h f l u x   w h er ea s   V 4   is   ap p lied   to   d ec r ea s th f l u x   i n   s ec to r   2 .   B o th   o f   V 3   an d   V 4   ar ca p ab le  to   in cr e ase  th to r q u as  w ell.   B u ac c o r d in g   to   Fig u r e   4 ( a) ,   th s ec to r   2   in   Fig u r e   2 ( a)   is   d iv id ed   in to   t w o   eq u all y   s e cto r s ,   n a m el y   a s   s ec to r   3   an d   4 .   T h p r in cip le  f o r   ap p licatio n   o f   v o ltag v ec to r   to   in cr ea s o r   d ec r ea s th f lu x   is   d ep icted   in   Fig u r e   4 ( b ) .   I n   s ec to r   3 ,   th V 3   is   ap p lied   t o   i n cr ea s th f l u x   w h er ea s   V 3 - 4   is   ap p lied   to   d e cr ea s th f l u x m ea n w h i le,   in   s ec to r   4 ,   th V 3 - 4   is   ap p lied   to   in cr ea s th f lu x   w h er ea s   V 4   is   ap p lied   to   d ec r ea s th f l u x .   No te  th at  t h e   V 3   an d   V 4   ar tr ig g er ed   f o u r   tim e s   b u V 3 - 4   is   ac tiv ated   o n ce   o n l y   to   r ea ch   t h u p p er   h y s ter es is   b an d   at  s e cto r   4 .   Fo r   th s a m d eg r ee   o f   s ec to r ,   t w o   v o lta g e   v ec to r s   h av e   b ee n   s elec ted   to   in cr ea s e   a n d   d ec r ea s t h f l u x   i n   co n v e n tio n al  m et h o d   w h er ea s   th r ee   v o lta g e   v ec to r s   h a v b ee n   ap p lied   to   in cr ea s an d   d ec r ea s th f l u x   i n   th p r o p o s ed   m et h o d .           ( a)     ( b )     Fig u r 4 .   ( a)   C ir cu lar   Stato r   Flu x ,   a n d   ( b )   C ir cu lar   Flu x   C o n t r o l       T ab le  2   Mo d if ied   L o o k - Up   T ab le   F l u x   Er r o r   T o r q u e   Er r o r   S e c t o r   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   1   1   V 2   V 2 - 3   V 3   V 3 - 4   V 4   V 4 - 5   V 5   V 5 - 6   V 6   V 6 - 1   V 1   V 1 - 2   0   V 0   V 0   V 7   V 7   V 0   V 0   V 7   V 7   V 0   V 0   V 7   V 7   - 1   V 5 - 6   V 6   V 6 - 1   V 1   V 1 - 2   V 2   V 2 - 3   V 3   V 3 - 4   V 4   V 4 - 5   V 5   0   1   V 2 - 3   V 3   V 3 - 4   V 4   V 4 - 5   V 5   V 5 - 6   V 6   V 6 - 1   V 1   V 1 - 2   V 2   0   V 7   V 7   V 0   V 0   V 7   V 7   V 0   V 0   V 7   V 7   V 0   V 0   - 1   V 5   V 5 - 6   V 6   V 6 - 1   V 1   V 1 - 2   V 2   V 2 - 3   V 3   V 3 - 4   V 4   V 4 - 5       A cti v ati n g   th p r o p o s ed   v o lta g v ec to r   ca n   r ed u ce   th e   s w it ch in g   o f   v o lta g v ec to r   an d   th u s ,   it  d o es   n o i n cr ea s th e   to r q u r ip p l e .   T h to r q u is   m o r e   d y n a m ic  w h e n   it  i s   at   t h b e g in n in g   o f   s ec to r   [ 22 ]   b ec au s th co r r esp o n d in g   v o l tag v ec to r   is   ac ti v ated   f o r   lo n g er   p er io d .   Hen c e,   it  ca n   b e   s ee n   th a in   T ab le  2 ,   th s a m v o lta g v ec to r   is   ac tiv ated   ev e n   t h f lu x   g o es  i n to   th n e x s ec to r .   I n   co n v en tio n al  m eth o d ,   th e   to r q u r esp o n s is   d eter io r ated ,   esp ec iall y   w h e n   t h f lu x   i s   at  th e n d   o f   s ec to r .   B u t   w it h   t h p r o p o s ed   v o ltag e   v ec to r ,   t h to r q u r e s p o n s i s   e n h a n ce d   e v en   at  t h e n d   o f   a   s ec to r   d u e   to   t h lo n g e r   ac tiv atio n   p er io d   o f   v o ltag v ec to r .         4.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   T h s i m u la tio n   o f   DT C   d r iv s y s te m   h as  b ee n   co n s tr u cted   u s in g   M A T L A B s   S I MU L I NK  b lo ck s ,   as   s h o w n   i n   Fi g u r e   5 .   T h s p ec if icatio n s   a n d   p ar a m eter s   o f   i n d u ctio n   m ac h i n u s ed   in   th s i m u latio n   ar g i v e n   in   T ab le  3 .   T h m o d if ied   lo o k - u p   tab le  h as  b ee n   attac h ed   in   p ar allel  to   th co n v en t io n a lo o k - u p   t ab le.   I n   o r d er   to   im p r o v t h d y n a m i o f   o u tp u to r q u e,   t h m o d if ie d   lo o k - u p   tab le  is   i m p le m en ted   o n l y   d u r i n g   tr an s ie n t sta te.   Me an w h ile,   t h e   co n v en tio n al  lo o k - u p   tab le  is   ap p lied   d u r in g   s tead y - s tate.         3   Se c to 1   S e c to 2   S e c to 3   S e c to 1 2   Se c to 1 1   S e c to 1 0   S e cto r   9   Se c to 8   S e c to 7   Se c to 6   S e c to 5   S e cto r   4   S e c to 2     H y st e r e si ba nd   S e c t o r   3   S e c t o r   4   V 3 - 4   V 4   V 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   5 2 2     5 3 3   526       Fig u r 5 .   Si m u latio n   o f   DT C   Dr iv S y s te m       T ab le  3 .   S p ec if icatio n s   a n d   P ar am eter s   o f   I n d u ctio n   Mo to r   D C   v o l t a g e   1 5 0 V   S t a t o r   r e si st a n c e ,   R s   9 . 9   R o t o r   r e si st a n c e ,   R r   8 . 1 5   S t a t o r   i n d u c t a n c e ,   L s   2 7 8 . 6 mH   R o t o r   i n d u c t a n c e ,   L r   2 8 5 . 3 mH   M u t u a l   i n d u c t a n c e ,   L m   2 6 5 . 1 mH   F r e q u e n c y , f   5 0 H z   I n e r t i a   mo t o r ,   J     0 . 0 0 1 1 1 8 k g m 2   V i sci o u s fr i c t i o n ,   B   0 . 0 0 0 6 0 7 6 N ms   L o a d   t o r q u e ,   T l o a d   0 . 0 8 5 N m   P o l e   p a i r s ,   p   2   S a mp l i n g   t i me   5 5 µ s   R a t e d   f l u x   0 . 3 4 9 2 W b   R a t e d   t o r q u e   1 N m   R a t e d   c u r r e n t   1 . 4 A       W h en   a   s tep   s p ee d   an d   f lu x   ar d etec ted ,   th m o d if ied   l o o k - u p   tab le  w ill   b i m p le m en ted .   T h ac tiv atio n   ti m o f   p r o p o s ed   m et h o d   is   d eter m i n ed   b y   f l u x   d if f er e n tiatio n .   T h f l u x   d if f er en t iatio n   is   o b tain ed   w h en   th f l u x   i s   i n c r ea s in g   f r o m   o p ti m al  to   r ated   v alu e.   T h ti m ta k en   f o r   f l u x   to   r ea ch   its   r ated   v alu e   ca n   af f ec th to r q u p er f o r m a n ce .   T h u s ,   a n   a n al y s i s   o f   t h f l u x   d i f f er en tia tio n   at   th e   b eg in n i n g ,   m id d le  an d   en d   o f   s ec to r   in   co n v e n tio n al   m eth o d   h as  b ee n   s i m u lated   to   o b tain   th e   b est  p er f o r m a n ce   o f   to r q u e   r esp o n s e.   A s   ill u s tr ated   in   Fi g u r e   6 ,   t h s ec to r   2   an d   t h f l u x   d i f f er e n tiatio n   w i th   s lo p o f   1 0   to   1 0 0   h as  b ee n   ex a m in ed .   Fig u r 6 ( a) ,   6 ( c)   an d   6 ( e)   s h o w ed   th e   f lu x   d i f f e r en tiatio n   w it h   s lo p o f   1 0   to   1 0 0   an d   th e   b est   p er f o r m a n ce   o f   f lu x   d i f f er en tiatio n   f o r   d y n a m ic  to r q u r esp o n s i s   d ep icted   in   Fi g u r 6 ( b ) ,   6 ( d )   an d     Fig u r 6 ( f ) .   A t h b eg in n i n g   o f   s ec to r   2   ( Fig u r 6 ( a)   an d   6 ( b ) ) ,   th to r q u r esp o n s is   d y n a m ic  r eg ar d less   o th s lo p o f   f l u x   d i f f er e n tiatio n .   At  th m id d le  o f   s ec to r   2   ( F ig u r 6 ( c)   an d   6 ( d ) ) ,   th f lu x   d if f er e n tiatio n   w it h   s lo p o f   1 0   an d   3 0   h as  th d y n a m ic  to r q u r esp o n s w h er ea s   th f l u x   d if f er en tia tio n   with   s lo p o f   4 0   h as   d eter io r ated   th to r q u r esp o n s e.   Me an w h i le,   at  th en d   o f   s ec to r   2   ( Fig u r 6 ( e)   an d   Fig u r 6 ( f ) ) ,   th f l u x   d if f er e n tiatio n   w it h   s lo p o f   3 0   to   7 0   h as  i m p r o v ed   th to r q u r esp o n s w h ile  t h to r q u r esp o n s is   d eg r ad ed   w it h   th e   f l u x   d i f f er e n tiatio n   o f   s lo p o f   1 0 0 .   C o n s eq u e n tl y ,   t h f lu x   d i f f er en t ia tio n   w it h   s lo p 3 0   is   b ein g   ap p lied   in   th s y s te m   d u to   it s   b est  p er f o r m a n ce   i n   s p ite  o f   th p o s itio n   o f   f l u x   s ec to r .   T h ti m r eq u ir ed   f o r   th in cr ea s in g   o p ti m a l f l u x   to   r ated   f lu x   is   1 . 6 m s ,   as e s ti m at ed   f r o m   t h f l u x   d i f f er e n tiatio n   in   Fig u r 6 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ified   Lo o k - Up   Ta b le  f o r   E n h a n ce men t   o f To r q u R esp o n s in   Dir ec t To r q u e…   ( N ik  R u mzi   N ik  I d r i s )   527       (a )   (b )         (c )   (d )         (e )   (f )     Fig u r e   6 Flu x   d if f er en tia tio n   at  th ( a)   -   ( b )   B eg in n i n g ,   ( c)   -   ( d )   Mid d le,   an d   ( e)   -   ( f )   E n d ,   o f   s ec to r .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   5 2 2     5 3 3   528   B esid es  th e   ac ti v atio n   ti m o f   m o d if ied   lo o k - u p   tab le,   t h d u t y   r atio   o f   th p r o p o s ed   v o lt ag v ec to r   ha s   b ee n   i n v e s ti g ated   also   to   s tu d y   its   e f f ec o n   to r q u r esp o n s e.   Dif f er en ac ti v at io n   ti m o f   ea c h   co n v e n tio n al  v o lta g v ec to r   t o   p r o d u ce   p r o p o s ed   v o ltag v ec to r   ca n   af f ec t h p er f o r m an ce   o f   t h to r q u r esp o n s e.   Sin ce   t h to r q u r e s p o n s is   m o s d eg r ad ed   at  th en d   o f   s ec to r   in   co n v en ti o n al  DT C ,   th d u t y   r atio   h as  b ee n   a n al y s ed   at   th e   en d   o f   s ec to r   2 ,   as  d e m o n s tr at ed   in   Fig u r 7 .   T h d u t y   r atio   o f   1 0 to   9 0 h as   b ee n   s i m u la ted   an d   s h o w n   i n   Fig u r 7 ( a)   w h er ea s   f e w   d u t y   r atio s   ar s elec ted   at  Fi g u r 7 ( b )   f o r   a   clea r er   o b s er v atio n .   T h to r q u r e p o n s is   m o s d eter io r ated   f o r   d u t y   r atio   o f   9 0 as  it  r eq u ir e d   2 . 8 m s   to   r ea ch   its   r ated   to r q u e.   Me an w h ile,   th t o r q u r esp o n s is   i m p r o v ed   wh en   t h d u t y   r atio   o f   5 0 % is   a p p lied   an d   it n ee d ed   2 m s   to   ac h ie v it s   r ate d   to r q u e.   B y   ap p l y i n g   d u t y   r atio   o f   1 0 %,  th m o s i m p r o v ed   to r q u r esp o n s ca n   b e   ac h iev ed   a s   it  r eq u ir ed   1 . 1 m s   to   r ea ch   its   r ated   to r q u e.   T h er ef o r th d u t y   r atio   o f   1 0 is   i m p le m en ted   i n   t h e   p r o p o s ed   D T C .   Fo r   ex am p le,   in   o r d er   to   p r o d u ce   V 3 - 4 ,   th V 3   is   ac tiv ated   f o r   d u t y   r atio   o f   1 0 an d   V 4   is   tr ig g er ed   f o r   9 0 % o f   d u t y   r ati o .           Fig u r e   7 A p p licatio n   o f   d u t y   r atio       W ith   th ac tiv a tio n   ti m o f   m o d if ied   lo o k - u p   tab le  f o r   1 . 6 m s   an d   d u t y   r atio   o f   1 0 %,  s te p   s p ee d   o f   8 0 r ad /s   to   1 0 0 r ad /s   an d   s te p   f lu x   o f   0 . 3 W b   to   0 . 3 4 9 2 W b   h as  b ee n   i m p le m e n ted   to   t h d r iv s y s te m   at   d if f er e n p o s itio n   o f   f l u x   s ec t o r .   A t=0 . 9 9 5 s ,   s tep   s p ee d   an d   f l u x   h a s   b ee n   ap p lied   in   w h ic h   it  i s   at  th e   b eg in n i n g   o f   s ec to r   2   in   co n v e n tio n al   DT C   an d   s ec to r   3   in   p r o p o s ed   D T C ,   as ill u s tr a ted   i n   Fig u r e   8 .   No te  t h at   th f l u x   s ec to r   is   d ef in ed   d if f er en tl y   in   co n v en tio n al  an d   p r o p o s ed   D T C .   I n   b o th   o f   co n v e n tio n al  an d   p r o p o s ed   D T C ,   th to r q u r eq u ir ed   1 . 1 m s   to   r ea ch   it s   r ated   to r q u e.   T h is   is   b ec au s t h e   V 3   [ 1 1 0 ]   w h ic h   is   tan g e n tia to   t h s tato r   f lu x   is   ac tiv ated   to   i n cr ea s t h to r q u a n d   f lu x .   T h u s ,   t h p er f o r m an ce   o f   f lu x   a n d   to r q u in   co n v e n tio n al  DT C   is   s i m i lar   to   th o s in   p r o p o s ed   DT C .     T h en ,   s tep   s p ee d   an d   f lu x   is   ap p lied   at  t= 0 . 9 9 7 s ,   at  th m id d le  o f   s ec to r   2   in   co n v en tio n al   DT C   b u in   p r o p o s ed   D T C ,   it  is   at  t h en d   o f   s ec to r   3   an d   b eg in n i n g   o f   s ec to r   4 ,   as  d ep ict ed   in   Fig u r e   9 .   I n   co n v e n tio n al   DT C ,   th e   to r q u r esp o n s n ee d ed   2 . 7 m s   to   r ea c h   it s   r ated   to r q u e.   T h is   is   b ec a u s th V 3   [ 1 1 0 ]   is   ac tiv ated   lo n g er   th a n   V 4   [ 0 1 0 ] .   No te  th at  th t o r q u r esp o n s is   d y n a m ic  at  t h b eg in n i n g   o f   ac tiv at io n   o f   V 3   b u it  is   d eg r ad ed   af ter   s o m t i m e.   Me an w h ile,   t h V 4   s h o wed   m o r d y n a m ic  to r q u r esp o n s co m p ar ed   to   V 3 .   T h er ef o r e,   to   i m p r o v th e   to r q u r esp o n s i n   p r o p o s ed   DT C ,   th V 3   is   ac ti v ated   i n   s e c to r   3   an d   w h en   th e   f l u x   i s   i n   s ec to r   4 ,   th V 3 - 4   i s   ac tiv ated .   E v e n   t h o u g h   t h V 3   is   ac ti v ated   f o r   v er y   s h o r p er io d   in   s ec to r   4 ,   it  d o es  g iv b ig   i m p ac o n   th e   to r q u r esp o n s e.   I n d ee d ,   th to r q u r esp o n s r eq u ir ed   1 . 6 m s   to   r ea ch   its   r ated     (a )     (b )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ified   Lo o k - Up   Ta b le  f o r   E n h a n ce men t   o f To r q u R esp o n s in   Dir ec t To r q u e…   ( N ik  R u mzi   N ik  I d r i s )   529   to r q u an d   t h to r q u p er f o r m an ce   is   i m p r o v ed   b y   1 . 1 m s .   H o w e v er ,   ac tiv ati n g   V 4   f o r   lo n g er   p er io d   ca u s ed   th f lu x   to   b r ed u ce d .   I n   Fig u r e   1 0 ,   s tep   s p ee d   an d   f lu x   h a s   b ee n   ap p lied   at  t=1 . 0 s   in   w h ic h   it  i s   at  th e n d   o f   s ec to r   2   in   co n v e n tio n al  DT C   an d   s ec to r   4   in   p r o p o s ed   D T C .   T h to r q u r esp o n s i n   co n v e n tio n al  DT C   r eq u ir ed   2 . 8 m s   to   r ea ch   its   r ated   to r q u e.   A cti v ati n g   t h V 3   [ 1 1 0 ]   at  th en d   o f   s ec to r   2   d eter io r ated   th d y n a m ic  to r q u an d   it   is   en h a n ce d   b y   V 4   [ 0 1 0 ]   w h e n   th f l u x   en ter s   s ec to r   3 .   I n   p r o p o s ed   D T C ,   th e   V 3 - 4   is   ac tiv ated   an d   ev en   t h f l u x   e n ter s   s ec to r   5 ,   V 4   is   s till   tr ig g er ed   to   in cr ea s b o th   o f   f lu x   a n d   to r q u e.   C o n s e q u en tl y ,   t h to r q u e   r esp o n s i n   p r o p o s ed   DT C   a ch iev ed   i ts   r ated   to r q u at  1 . 1 m s   a n d   it  i s   i m p r o v ed   b y   1 . 7 m s   co m p ar ed   to   co n v e n tio n al  DT C .           (a )     (b )       (c )   (d )     Fig u r 8 .   B eg in n in g   o f   s ec to r   f o r   ( a)   an d   ( c)   C o n v en tio n al  D T C ,   an d   ( b )   an d   ( d )   P r o p o s ed   DT C   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   5 2 2     5 3 3   530         Fig u r 9 Mid d le  o f   s ec to r   ( a)   an d   ( c)   C o n v e n tio n a l D T C ,   an d   ( b )   an d   ( d )   P r o p o s ed   D T C     (a )     (b )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ified   Lo o k - Up   Ta b le  f o r   E n h a n ce men t   o f To r q u R esp o n s in   Dir ec t To r q u e…   ( N ik  R u mzi   N ik  I d r i s )   531         Fig u r e   10 E n d   o f   s ec to r   f o r   ( a )   an d   ( c)   C o n v en t io n al  DT C   an d   ( b )   an d   ( d )   Pro p o s ed   D T C           (a )     (b )     (c )     (d )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.