Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   3 ,  Septem be r   2020 , pp.  1379 ~ 1387   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 3 . pp 1379 - 1387           1379       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Time  re s ponse of F OPID contr olled P V bas ed casc aded  landsm an con verter - inv erter fed i nducti on motor a nd ele ctric  dr i ves a pp li cations       R.   Paz hani mu rugan 1 ,  R. Be nsraj 2 ,   C.   R.   Balamur ugan 3   1,2   Facul ty   of En gine er ing  and   T e chnol ogy,   Anna ma l ai   Univ ersit y ,   Indi a   3   Depa rtment  of  El e ct ri ca l   Eng in ee ring ,   Karp agam   Coll ege of En gine er ing, Indi a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Sep   25 , 201 9   Re vised  Dec   15 , 2 0 19   Accepte d  Fe b   16 , 20 20       Ti me  R esponse  enha nc ement   utilizing  pho tovol taic   base d   c asc ade d   La ndsman  Conv ert er  ( LC)  struc t ure   is  one  of  th e   soft  strat eg ie s  i n  the   re ce nt   sce nar io .   The  pr i me  func t ion   of   a   DC - DC  L ands ma n   conv ert er   is  to   opt im i ze  the   ou tput   pow er  of   the  photo volt aic  arr ay   an d  red uc e  the  ou tput   vo lt ag e   rippl es.   Thi s  pap er  rev ea ls  th e  de monstra ti on   and  simul ation  of  th e  Casca d e d   La ndsman   Conv ert er   Inve r te r   Sys te m  (C LCIS)  with  a  PV   source .   MA TL AB  Simul ink - mod el  for   CLCIS   has   be en   cr ea t ed   u ti lizing   th e   co m ponent s  of   Simul ink  and  cl osed - lo op   ex am in at ions  are  per form ed  wi th  PI  and   Frac ti on al - Order - PID   (FO PID )  Control le rs .   The  pre sent   work  d ea l   with   the   com par ison  of  t ran sient   and  ste ady - state  t im e   r esponses  of  CL CIS  with  PI  and  FO PID   con t roll ers.  The  out c ome s  d em onstr a te  that   dynamic   rea c ti o n   is  enha nc ed  by   util iz ing   FO PID   cont roll e r.   Ke yw or d s :   CLC IS   FO P ID   LC   Photo vo lt ai c ar ray   PI   PWM   Vo lt age  r e gula ti on   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 :   R.   Paz han im urug a n ,    Faculty  of E ngineerin g  a nd T echnolo gy,    Annamalai   Un i ver sit y,    Chidam bar a m,  Ind ia .   Emai l:   rpmu ruganmai l@g ma il .co m       1.   INTROD U CTION   Re gu la r  B uc k,  Boo st  a nd  Bu ck - B oost  co nverters  are   not  reasona ble  f or  low  a nd  me diu m  vo lt a ge   Ind uction  mo t or   dr i ve  a pp li c at ion s.  In  ad di ti on ,  t hese  DC - DC  c onve rter s  not  ap pro pr i at e  for  po wer   factor  impro veme nt,   consi ste nt  yield  volt age   an d  t o  dec rease   ha r mo nic  mu ti la ti on.  Th ree   pr opel le d  to polo gies,  t o  be   sp eci fic   SEP I C,  Zet a,   a nd  Lan ds ma n  Co nv e rters   (LCs)   are   pr es cribe d  t o  li mit   the   disad va ntages   of  thes e   essenti al  D C - D C co nv e rters.   These c onve rte rs work  on B uc k - B oo st  m od e   dep e ndent  on l oad prere quisi te s.    Singh  a nd   Bi st   propose d  a  B L - CSC   co nvert er  w orks  in  DIC M   f or   DC  li nk  volt age  c on tr ol  to  co ntr ol  the  sp ee d  of   t he  el ect rical   dri ves  [1].   Will ia ms  pro posed   three  s or ts  of  DC - DC  co nverters,  eac h  ty pe  with   three  qu a ntit ie s  of   buck ,  li ft  and   buck - s upport  vo lt ag e  c onfi gurati ons  th at   of fe r  cease l ess  vital it y  flo w  an d  yield  vital it y  stream  necessar y  f or  non - re gula r  vital it y  sou rce,  M P PT  a nd  gr eat est   s our ce  vital it y  extr act io n  [2 ,  3].  La nd s man  s uggests  a  canonica l  changin g  cel l  f rom  w hich  th e  three  esse ntial   DC - DC  c onve rt e r   topolo gies  ene rgy  can  be  der i ved   [4].   Ba rry  cl arified  the  fund a mental   idea s  of   al l  f unda mental   mon o - s witc h,   du al - sta te ,  DC - DC  volt age  s ource d  c onvert ers,   by  dual it y,   as   no nex cl us ive  relat ed  current  a nd  volt age - so urce d  c onve rters  [ 5] .   Le on hard  set   f orwa rd  that   as  oppose d  to   DC  dri ves,   t her e   is   a   decisi on  of  a   wi de   range  of   blen ds   of   i ntensity   conve rters  a nd  AC  machi ne s,  each   ha ving  s pecific  ad va ntages  [ 6] .   A njane e   Kumar  M ish r a  and   B him  Singh  c on ce nt rated  on   t he  pro po sit io n  an d  us a ge  of   a n  ef fecti ve  an d  eas e   photov oltai c  ge ner at or - base d  water   sip honi ng  f rame w ork   inclu ding  a   s witc hed  rel uct ance  mo t or  dri ve  [7].  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    13 79   –   13 87   1380   M A TLAB   Si mu li nk   base d  examinati on  a nd  c orrelat ion   of   S EPIC ,  Lan ds ma n,   a nd   Ze ta   conver te rs  f or   P V   took  ca re  of   i nductio n  mo t or  dr i ve  a pp li cat ion s   are   co mp le te d  in  [ 8] .   Pa rtia l  Order   PID  Con tr olled  PV  Buck - Boo st  C onver t er  with  C oupl ed  I nduct or   t opol ogy  was  e xe cuted  for  un a du lt erate d  DC  load.   D urga de vi  an d  Kar t hick   act ua li zed  the   f ragmentar y  orde r   PI D   c on t ro ll er   for  yield   volt age  c ontr ol  of   DC - DC  Ze ta   c onve rter  [9].   Fiel d - direc ti on   c on t ro l  us i ng  co mp le x  T F  w ork   to  t un e   the  P I - co ntr oller  is  i ntrod uce d  in   [ 10,  11] .  The  P I   con t ro ll er  ass oc ia te d  with  the   IM   direct  to r qu e  c ontr ol  ha s  bee n  sho wn   by   [ 12].   T o  i mpro ve  the  e xe cution   char act e risti cs  of   the  mo t o r  w hen   w orked   wi th  var ia ble  re pe at   su ppli es,  it   is  required   t o  c on t ro l  volt age  [13].   Usu al l y,   the   PI  co ntro ll er   is  use d  for  c on tr oll ing   t he  dr ive .  P I  gat her s   botc h,  ma king  a  si gnific ant  over sho ot  i n  the  sp ee d  respon s e  w hich ,  in   the  m os t  cy ni cal   sit uation,   c ou l d  ev en  unba la nce  out  the  structu re;  a  ma rv el   i s   known  a s  Wi ndup  [14].  Co m par is on   am ong  PI   a nd  FOPI D  co ntr olled  P V  to ok  care  of  bu c k  help  c on ver te r   with  co uple d  i nducto r  f rame work   f or   DC  load  was  im plemented  [ 15].   F OP I D  c on t ro ll er  desi gn   proc edures   and   tra nsfer  functi on   s ucces s ive  ap prox i ma ti on   an d  op ti m iz at ion   te chn i ques  are  pr e sen te d  by  Ra so a na riv o  [16].  Sat hy a   a nd  A rou nassal ame  s uggested   a  pa rtia l  ord er  P ID  co ntr ol le r  for  t he  S of t  S witc he d  Boo st   conve rter  i n  [ 17] .  F ra gm e ntar y  orde r  disp la yi ng  ha s  pu ll e d  in  the   c onsider at ion   of  resear cher s   a nd  desi gn e rs   in  the  fiel d  of   co ntr ol  syst em  pla n  [18,  19] .  Time   res ponse   a nalysis  was  done   f or  PI   a nd  F uzz y  Lo gic  con t ro ll ed   S EP IC  c onve rter   ba sed   res onant   inv e rter   to ok  ca re  of  i nductio n  wa rmi ng  s ys te m  [20].  R .  D uma ,  P.   Dobra,  a nd   M .   Trusca  imple mented   a  F OPID  c ontrolle r  f or   DC  m otor  c on t ro l  with  fi ve   par a mete rs  t un i ng  [21].  The  si ngle - phase - e ngin es  are  ge ner al l y  co nnect ed  to   sing le - phase  el ect rical   fr am ewor k  f or   el ec tric al  home  ga dg et s,   f or - exa mp le ,   centrif ug al - pu mp ,   el ect ric - fa n,   ai r - blower ,  et c  wh il e  t he  t hr ee - phase   in duct ion  mo to rs  are  t ypic al ly  connecte d  to  a  th ree - ph a se  el ect rical   fr ame work   f or   mec ha nical   app li cat ions  li ke  th e   pr ime - m ov e r   inli ne  c reati on  fr ame w ork   be cause   of  t heir   moderatel y  ea se,  fr ee   s uppo rt  & high   un wa ver i ng  qu al it y  [22 ][23].  T he  IM  can   be  util iz ed  f or  a  ste ad y  s pe ed  wh e n  the   r ecurrence   of  t he  vo lt age  sou rce  is  a   consi ste nt.  D ue   to  t he  a dva nceme nt  of  po wer  el ect ronic s  by  pro duci ng  a   th ree - ph a s e  sup ply  of  va riable   fr e qu e nc y  a nd  volt age  with   PWM  s ys te m s,  s peed   c ontr ol  is  reali zed .   [24 ].   Ind uction  en gin e   dri ves  a re   disco ver e d  a pp li cat ion s  in  tra ns po rtat ion   a nd  el ect ric  trai ns,  famil y  ap pa r at us es,  paper,  and   mate rial   ve ntures,   ro ll in g  a nd  c on c rete  facto r ie s,  sip hons,   blowers ,  li ft,   trans ports,   sm ash er s,   mac hin e  i ns tr um e nts,  a nd   mecha nical   te chnolo gy,  a nd  s o  on.   As  pe r  El ect ric  Power  R esearch   I ns ti tute,  USA, practi cal ly  60%  to 65% o f   energ y  is  de vo ur e d  by   el ect ri c  eng i ne  dr ive s  in  w hich  75 %  of   el ect rical   eng i ne  dr ive s   are  sip hon,  fa n,   a nd  blower   ty pe   dr i ves.  T he  great er  pa rt  of  the   sip hons  and  fan s   in   bu si nesses   a re   util iz ed  f or  li qu id    stream c on t ro l  [25].   Ca scaded  LC  has  gaine d  m ore  imp ort ance  du e   to  it s  volt age  re gula ti on   c apab il it y  a nd  powe r  qu al it y  impro veme nt  char act erist ic s.  To  ex plo it   the  adv a n ta ge s  of  a  la nd sm an  c onve rter,  t he  in vestigat io n  wa s  done   for  a   s uitable   con t ro ll er.   In  t his  sce na rio,  c ombinin g  the   adv a ntage s  of  the  c ombinati on  of  LC  a nd  F OP I D   con t ro ll ers ,  a  novel  met hod  is   propose d  to  i mpro ve  the  vo lt age  regulat io n  an d  ti me - do main  s pe ci ficat ion s  of  LC  outp ut  to  feed   t he  VSI  wh ic h  dr ive s  t he  m os t  popula r  el ect rical   dr ive  kn own  as   IM.  I n  t his  pa per,  a  FO P ID  c ontrol le d  casca de d  LC  to   im pro ve   the   tra ns ie nt  re spo ns e   is  pro posed .   The   study   res ults  i n  bette r   vo lt age  re gu la t ion   r ed uce d  ri pp le s   a nd  imp r ov e d  ti me  res ponse   sp eci ficat ion s .  The  pro duct ive  util iz at ion   of   PV   e xh i bit  an d  co ns trai ni ng   t he  high  sta rtin g  in rush  c urre nt   in  the  e ng i ne  dr i ve  is  the  pr i me  assig nm e nt   of  an   LC.       2.   DESIG N A N D  P RI NC I PLE  OF  L ANDS MAN  CON V ERTE R   A  Lan dsma n  Converte r  (LC )  is  one  of  the   topolo gies  of  a  DC - DC  buc k - s upport  c onve rter,  a ble  to   def eat   the conf inement   of r ec ently u ti li zed  c onve rters  i n  a  p hoto volt ai c  ar ray.  T his  c onve rter  is   dete rmi ned b y   a  Ca nonical   S witc hing  C onve rter ( CSC )  or topolo gical   ch ang e s  on  a   DC - DC boo st  c on ver te r .  T he  a dj us tme nt  in  CSC   with   a   yield - in duct or ,  c on s eq ue nce s  in   a n  LC .  T he  outp ut  a nd  in pu t   cu rr e nts   ha ve   br oad  c urren t   undula ti on  wh i ch  is   a   disad va ntage   of  the   C SC  c onver te r.  In  the   e xpansi on  of  a   li tt le   in du ct a nce   at   the   yiel d  o f  this  tra nsfo rmati on  sta ge  le ads  to  a  cert ifie d  switc he d - m od e  t opolog y.   CSC   has  as tound i ng   e xec ution   capaci ty  as   a  powe r  facto r  pre - re gu la to r.  A   blen d  of  s witc h  S W 1,  capaci tor  C 2,  an d  di od e   D 3  is  known   as  a   'canonica l  swi tc hin g  cel l'  an d  this  cel l  joi ned   with  a n  i nducto r  L 2  a nd  a  DC  inter f ace  capaci to r  C4  is   identifie d  as   a   CSC   co nvert er.   A mon g  dif fer e nt  DC - DC   co nverte rs,  L C  meet s   the   i deal  e xec ution  of   the   fr ame w ork  c ontrast ed   with  oth e r  c onve rters.   The   c onve ntion al   buc k - boos t   co nverte r   has   the   m os t  minim al   numb e r  of  se gme nts;  howe ve r,   it   yields   high  c urre nt  ri pp l es.  T he   pro pos ed  LC   has  a   cr it ic al   compone nt  that   the in pu t c urre nt r i pp le s a nd  yield c urren t  r i pp le s  are  l ow.   The  c on ti nu ous  co nductio n  m od e of  operati on  is  al so   to b e achieve d  in  LC   by   t he  ap pro pri at e  desig n   of   t he  co mpo ne nts.  Dep e ndin g  on  the  ec ologica l  facto rs  th e  op e rati on  of  the  co nv e rter  i s  in  bo os t  or  buck - mode.  A sche mati c d ia gram  of PV co nnect ed wit h  the  lan ds ma n  a ppears  in  Fi g ure  1.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Time res ponse   of F OPID c ontroll ed  P V  ba se d  c as c a de d  l ands m an  c onvert er   … (R .   P azh an i mu r ug an)   1381       Figure  1. A  sc hemati c  diagr a m of la nd s man   co nv e rter  with  PV sou rce       The  val ue  is   th e  yield   vo lt age   of  LC   a nd  the   in pu t   volt age   is  f rom  s un  ori ented   P V  a rr a y  is  obta ine d  as  the   V mpp.   The  va rio us   pa rameters   s uch  as  in pu t   in du ct or  L 1,   outp ut  i nducto r  L2 ,  D C - li nk  capaci t or  C1 ,  and  inter media te   capaci tor   C 2  of   t he  LC   ar e  desi gn e d.  Th e  f ollow i ng  va lues  are   co ns i der e d  for  sim ul at ion  work a nd it  is s how n  in  Ta ble - 1.         ( 1)         (2)       (3)       Table   1.   Simul at ion   p ara mete rs   V in   200v   C 1   2 5 0 0 µF   L 1   0 .5mH   C 2 , C 3   0 .3µ F   C 4   0 .1µ F   L 2   1 m H   MOSF ET ( IRF8 4 0 )   5 0 0 V/8 A   DIOD E   2 3 0 V/1 A   V 0   415V       3.   DESCRIPTI ON   OF THE   PROP OSE D SYSTE M   The   LC  s uppl ie s  the   V oltag e  S ource   I nve rter  w hich   dr i ves   the   I M  co up le d  with   the   cent rifugal   pump.  The   out pu t   of  t he  PV  cl us te r  is   inc re ased  util iz ing  LC.  T he  bo os te d  DC  is   giv e n  t o  a   P W M   i nv e rter.   The  LC  is  an ot her   al te rn at i ve   for  directi ng  an  unre gula te d   input  powe r  s upply,  simi la r  to  a  minimal   e ffor t - wall - wa rt.  LC - base d  po wer   fa ct or   recti fier  as   ap pear e d  in  Fig - 1  is  inte nd e d  to  w ork  i n  c onti nu ous  c onduc ti on   mode  f or   dy na mic  char act e risti c  con tr ol  at   la nd s ma n  co nver te r  volt age.  In   con t rast  with  Z et a,  LC  g ives  be tt er   execu ti on   f or  the  IM  dr i ve  app li cat io n.  T hr ee   op e rati ng   phases   of  a   PV  base d  LC   are   e xp la ine d  in   this  sect ion .     M ode  I:  Wh e n  the  s witc h - S W1  is  O N,   vit al it y  from  t he  su ppl y  an d  st ored  vital it y  in  t he  mi dd le   of   the  r oad  capac it or   C2  a re  tra ns fe rr e d  t o  ent er  in du ct or   L2 .  The   yield  i nduct or   L5  be gin s  r el easi ng  a nd   t he   vo lt age   of  t he  midd le   ca pacit or  C2   be gin s   diminis hing  w hile  DC - c onne ct   volt age   acr oss  C 4  be gin s   r isi ng .   The  de sig ning  value  of   the  m idd le   capaci t or  is  su ff ic ie ntly   huge  to  st or e  requir e d  vital it y  with  t he  en d  go al   that t he vo lt a ge  acr os s t he  ca pacit or does no t  g et   disco ntin uous.   M ode   I I:  In  th is  meth od  of  c onve rter  a ct ivit y,   t he  switc h  is  tur ne d  off.  A  t ran sit io nal  capaci tor   C 2  and  DC - li nk  s ide  in duct or  L5  a re  c ha rg i ng  th rou gh  th e  sup ply   cu rrent  wh il e  yield  i nducto r  L 2  be gin s   releasi ng.  Hence ,  the  volt age   across  C 2  sta r ts  increasi ng   i n  this  mode.   M ore ov e r,   t he  vo lt age   acr os s  the  D C   capaci tor  C4  dec reases.   M ode   I II :   T his   is  t he   DC M  f or  c onve rter   operati on   as   the   e nter   in du ct or  L 2  is   releas ed   total ly   an d  the  cu rr e nt  t hroug h  L 2  gets  z ero.  T he  c urre nt  th rou gh  DC   bus  si de  in duc tor  L 5  be gin s   r isi ng   a nd  the   volt age   of   the  mid dle  capaci tor  C 2  ke eps  on  diminis hing  in  this  m ode.  T he  casca de d  outp ut  of  th e  conver te r  is  giv e n  to VSI. T he V SI   fed I M   pu m ping s ys te m is   giv e n  in   Fig ure   2.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    13 79   –   13 87   1382       Fig ure  2. P V b ased La ndsma n  C onver te r  fe d Ind uction M otor P umpin g System       As  of  la te ,   it   ha s  been  s how n  that  f ragme ntary  order  diff e re ntial   co ndit ions  ca n  de pict  th e  co nduct   of   so me   de monstr able  dy namical   sy ste ms   s up e rior   t o  t heir  who le   numb e r  orde r  co unte r par ts.   Using  fr a gm e nt ary  order  disp la ying,   a   summa rized  va riat ion  of  the   c us toma r y  P ID  c on t ro ll e rs,  kn own   as   F O - P I D  is   propose d.  The  a ugme ntati on  of  t he  t radi ti on al   P ID  co ntr oller  is  t he  FO P ID  c on t ro l le r.   T he   PID   c on t ro ll er   ha s  t hr ee   par a mete rs   tha t  can   be   c hanged  to   tu ne   th e  co ntr oller,   wh il e  t he  FOPID  c on t ro ll er   has   fi ve  pa ra mete rs.  Ther e f or e,  higher  a dap ta bili ty  an d  be tt er  sh ut  ci rcle  e xe cution  ca n  be   accom plishe d  util iz ing   a  F OP I D  con t ro ll er.   Fr a gm e nta r y  orde r  cal c ulu s   is   ut il iz ed  in  a   wide  sco pe   of   s ci ence  a nd  e nginee rin g  fiel ds  a nd   furthe rm or e i n t he  fiel d o f  c on trol frame w ork s.   The  T F  of frag mentar y orde r c on t ro ll er is  commu nicat ed  as  b e neath.   (S)    =  +    (4)     Kp,   Ki,  K d  a r e  pro portio nal,   integ ral,  der i va ti ve  gai ns   res pecti vely   f or  t rad it io nal  P ID  co ntr ollers  wh e reas  the  F OP I D  c on t ro ll er  has  t wo   a ddit ion al   pa ram et ers  namel y,   integral  order( λ)  an d  diff e re ntial  order( μ) . With  t he  tw o  ad diti onal   pa rameters ,   the  FOPI D  c a n  be  spo ken   t o  as  the  ge neral   order   of  the  P I D  an d  exten ds   it   f rom   point  to  plan  and  inclu des  great er  a dap ta bili ty  and   more  pr eci sio n  i n  f ra mew ork  c on t rol .  Th e   plan  pa rameter s,  f or  e xam ple,   K p,   Ki,  a nd  K d  a re  go tt en   th r ough  the   Zei gl er - Nich ols  te c hn i qu e   f or  the  whole  numb e r  order   PI D   co ntr oller   are  util iz ed  in   this  FOPI D  c on t ro ll er.   The   extra  par a mete rs  f or  exa mp le   non - integer   order  of  inte gr at or  a nd  dif fer e ntiat or  are   pic ked  util iz ing   e xperime ntati on  strat eg y  t o  get  t he  op t imu m   ou tc om e.     4.   SIMULATI O N   RESU LT S   AND DIS C USSION   4.1.   LC w i th   PI  c ontr oller   Ci rcu it - dia gr a m of close d - l oop - c on tr ol  of   of lan ds ma n  c onver te r  w it h  i nduction m oto r  drive  with P I - con t ro ll er is  d e li neated in   Fig ur e   3.           Figure  3. Ci rcui t diagr a m  of P V base d  LC  wi th in du ct io n m otor  dr ive   with  PI   co ntr oller     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       Time res ponse   of F OPID c ontroll ed  P V  ba se d  c as c a de d  l ands m an  c onvert er   … (R .   P azh an i mu r ug an)   1383   Vo lt age   ac ros s  P V   pa nel   is  deli neated   in   Fig ure  4  a nd  it s  value   is   220V.   V oltage   acr os s   th e   la nd s man  con ve rter is  delinea te d  in  Fig ur e  5  and it s v al ue  is  420V.           Figure  4. V oltage ac ro s s P V  P anel           Figure  5. V oltage ac ro s s lan dsma n  c onve rter       Vo lt age  acr os s  the inve rter is  delineat ed  in  F igure  6.           Figure  6. V oltage ac ro s s in vert er       The   I nductio n  mo to r - sp ee d  ge ner at io n  cu rve  is  delineat ed   in   Fig ure  7  a nd  it   is   set tl ed  a fter  2.6 5se c   and the  sp ee d of t he mot or  is   1299r pm.To r que is  delineat e d  in  Fig ure  8  a nd it s v al ue  is  2.6Nm.           Figure  7. Moto r  s peed     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    13 79   –   13 87   1384       Figure  8. Moto r  to rque       4.2.   LC w i th   FOP ID  c ontrolle r   The  LC   to ok  c are  of   t he  in du ct ion   m otor  is  examine d  at   c onsist ent  ir rad ia nce  of   1000 w/ m  co ndit ion .   The  LC  fr a me work  is  pla nn e d  by   util iz ing   t he  par am et ers  of   Table. 1  a nd   it s  yield  vo lt a ge  is  asses sed  in  the   Time   domain  platfo rm  util izing   M A TLAB   Simuli nk - mo del.  The  t ran s ie nt  and   ste a dy - sta te   ti me - domain   respo ns e  of   th e  project ed  F O PI D  co ntr oller  is  assessed  a nd   con t rasted  with  the  P I  c on t rol le r.   The  be nefi ts  of  par ti al   order  c on t ro ll ers   are   exp l oited  t o  i mpro ve  t he  dy namical   ti me  r esp on se .  T he y  are   le ss  se ns i ti ve  to  al te rati on s  i n  t he  par a mete rs  of  a  c on tr olled   fr a mew ork   an d  to   al te rati ons   in  the   par ame te rs  of  t he  c ontrolle r   it sel f.   T he  Ci rc uit - outl ine  of  c losed - lo op  c on trol  of  LC   with  I M   dri ve   wit h  t he   F OP I D   c on t ro ll er   is  de picte d  in  Fig ure  9.           Figure  9. Ci rcui t diagr a m  of P V base d  LC  wi th in du ct io n m otor  dr ive  w it h FO PID c on t rol le r       The  yield  of  the  P V  panel   is  giv e n  a s  a  con t rib ution  to   the  LC  with  inducti on  m oto r  dri ve  i s   app ea re d  in  Fig ure  10  an d  it s  w or t h  is  220V.  T he  yield   volt age  acr oss  t he  pro po se d  LC  is  port rayed  in     Fig ure  11  an d  i ts  worth  is   42 0V. S m oo t h  c ontrol  of D C  c onnect  volt age  is go tt en   with   res tric te d  over sho oting   su ppl y  s how s  the  dyna mic  c onduct   of  t he  pro po se d  f ram ewor k.  Fig ure   12   s hows   the   volt age   ac ro s s  th e   inv e rter.   T he  I n duct io n  mo t or - s pee d  ge ner a ti on   c urve   is  de li neated  i n  Fi g ure  13  a nd  it   is  set tl ed  a fter  2.00 s ec   and the  sp ee d of t he mot or  is   1300  rpm. T or qu e  is s how n  i n  Fi g ure  14 a nd it s  worth  is  2.6 Nm .           Figure  10. V oltage ac ro s s P V pan el     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       Time res ponse   of F OPID c ontroll ed  P V  ba se d  c as c a de d  l ands m an  c onvert er   … (R .   P azh an i mu r ug an)   1385       Figure  11.   V oltage ac ro s s LC           Figure  12. V oltage ac ro s s In ve rter             Figure  13. M oto r  sp ee d     Figure  14. M oto r  torq ue       Fig ure  15  sho ws  a  c ompa rison  cha rt  of  ti m e - domai n  par a mete rs  with  P I   an d  F OPID  c on t ro ll ers .  By   util iz ing   F OP I D  c on tr oller  it   is  seen  th at   the   'ascent  ti me'  is   decr ea sed   f rom  0.9 9s ec  t o  0.9 7s ec;   'set tl ing - ti me'   is  re duced   f r om  2.65sec   t o  2.00 s ec;   ' peak  ti me'  is   re duc ed  fro m  1.1 0se c  to   1.00 sec;   'ste ad y  sta te - error '   is  decr ease d from  1 . 9V to 1.5 V           Fig ure   15. C ompa rison  of Time - Domai n - Pa rameters  w it h  PI  a nd F OPID   Con tr ollers       5.   CONCL US I O N   Op e n - lo op  disturbance   CLC IS ,   cl os e d - lo op  volt age  re gula ti on  CLC I S  with  PI ,   a nd  F OPID   con t ro ll ers   are   modele d  an d  simulat ed  res ul ts  are  intr oduc ed.   The   anal ysi s  ind ic at ed   that  F OP I D  c ontr olled   CLC IS   s ys te m   give s  im pro ve d  ti me  res ponse .  T he  a naly s is  an d  sim u la ti on  s how  t hat  const ant  vo lt a ge  a nd  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   3 ,  Se ptembe r   2020   :    13 79   –   13 87   1386   const ant s peed  can  be  mai ntained  by usin g F OP I D. T he ou t come re pr ese nt s that the  FOPI D  c on tr olled  s ys te m  is  hav i ng   l ow   ste ady - sta te   er ror  an d  set tl in g  ti me.  T he  be nef it s  of  the  pr opos e d  f rame work  are  bette r  sp ee d  respo ns e a nd  hi gh   volt age  gai n.       REFERE NCE S   [1]   B.   Singh  and  V.  Bist ,  “ A  BLCSC   conve rt er - fed   B LDC  mot or  driv e  with  power  f actor  cor re ct ion ” ,  I EE E  Tr ans.  Ind.  El e ct ron. ,   vol .   6 2,   no .   1 ,   pp .   172 – 183,   Jan .   2015 .   [2]   B.   W .   Wi l liams ,  “ Basic DC - DC  Convert ers ” ,  I E EE   Tr ans.  Pow e r E lectron .   vol.  23,   no .   1 ,   pp .   38 7 – 401,   Jan . 2008 .   [3]   B.   W.   Williams ,  “ DC - DC  Convert ers  with  con ti n uous  input   and  o utput   power ” ,  IE EE   Tr ans.  Power   El ectron .   vol .   28,   no .   5 ,   pp .   23 07 – 2316,   May   2 013.   [4]   La ndsman ,   ‘A   u nifyi ng  d eri v at i on  of  sw itching   DC - D C  conve r te r  topol ogi es’,  in  1979   IEEE  P ower  Elec tronics  Spec ia li sts Conf ere nce ,   San   Die go,   CA,   US A,  p p.   239 – 243 ,   197 9 .   [5]   Barr y  W.  Willia ms ,   ‘Gen era t ion   and  analysis  of  ca noni ca l  sw itc hing  cell  DC - DC  conve rt ers’,   I EE E  Tr ans.  Ind.  El e ct ron . ,   vol .   6 1,   no .   1 ,   pp .   329 – 346,   Jan .   2014 .      [6]   W.   Le onh ard ,   ‘ Control le d   AC  d rive s,  a  Suc ce ss ful  tr ansfe r  fro m  ide as  to  Industri al   Pra ct i ce,’  Con trol  Engi n ee ring   Pract i ce ,   vol . 4,   no. 7,   pp.   897 - 90 8,   1996 .   [7]   K.  Mishra   and   B.   Singh ,   ‘Sol a r  PV   powere d   SR M  drive n  wa te r  pu mpi ng   sys te m   using  La nd sman  conv erter’ ,   in   2016  IE EE   In te rnational   Conf ere nce   on   Power   El ectronics,   D rive s  and  En ergy   Syste ms   (P EDES) ,   T riva ndru m ,   India ,   pp.   1 – 6,   2 016.   [8]   H.  Basha ,   C.   Ra ni,  and   S.  Odofi n ,   ‘Ana lysis  and   Compa rison  of   S EPIC,   La ndsma n  and   Z et a   Conv er te rs   for  PV   Fe d   Induc ti on   Moto r  Drive   Appl icati ons’,   in   201 8  Int ernati onal   Conf ere nce  on   Computati on   o f  Powe r,   En ergy ,   Information  and  Comm unic ati on  (ICCPE IC)  o f P ower ,   Chenn ai,  I ndia ,   pp.   327 – 33 4,   2018 .   [9]   K.  Durgad evi  an d  R.   Kar thi k ,   ‘P erf orma n ce  Anal ysis  o f  Zeta   Con ver te r   Us ing   Clas sica l   PID   and   F rac t iona l   Order   PID   Control le r’ ,   in   2018  In te r nati onal   Confe r enc e   on  Powe r ,   En ergy ,   Cont rol  and  Tr ansm ission  Syste m s   (ICPE CT S) ,   Ch e nnai ,   pp. 312 – 31 7,   2018 .   [10]   Briz ,   F . ,   d ege ne r,   M.W . & Lo ren z,   R .   D,  “ An al y sis  &  design  of   cur ren t  r egulator s  using  com ple x   vec tors ” ,   I EE E   Tr ansacti ons on Ind.A ppl ic at ions . vol.  32 ,   pp.   817 – 825,   2000 .   [11]   Novotny,   D .W   &   L ipo, T . A .   “ Vec tor   control  & dynam i cs  of  AC  Drive s”,   Cla r end on  Press ,   OX FORD.   [12]   Xue,   Y. ,   Xu,  X. ,   Habe tl er ,   T . G.   &   Divan ,   D . M   “A  low  cost  st at or  flux - o rie n ted   volt ag e  sourc e  var i able  spee d   drive ” ,   Conf ere n ce   R ec ord   of the   1990  IE EE Indu stry  Applications Soc i et y   Annua l Mee t ing ,   pp.   410 – 415,   1990 .   [13]   Coll ins,   Edwa rd   Randol ph. "Torq ue  &   slip  b eha v i or  of  singl e - phas e   indu ct ion   mot o r  d rive n   from   va ria bl e  fr eque ncy   supplie s"   Indust ry  Applications,  IEE E   Tr ans ,   28. 3. 1992:  710 - 715 .   [14]   Ba  Thuny a,  Ali S . ,   e t  al . "S ingle   phase   induc t io n  mot or   drive s ,   a   li t erature   sur vey. "   I EE E   Int e rnational   E lectr ic   Mac hine s and   D rive s Conf ere nc e   (Cat.  No.01 EX4 85) ,   IEMDC 200 1.   [15]   Vanit ha .   D  and   M.   Rat h ina ku ma r ,   ‘Fra ct ion al  Order   PID   Co ntrol le d   PV   Bu ck - Boost  Conv e rte r   with   Coupl ed   Induc tor’,   Int ernati onal  Journal  of  Pow er  Elec tr onic s  and  Dr ive   Syste ms   (I JP E DS ) ,   vol .   8,   no.   3,   pp.   1401 - 140 7,   Sep.   2017 .   [16]   Rasoana rivo ,   K.   Arab - Te hr ani,  and  F. - M.   Sarg os ,   ‘Frac t iona l   Order  PID   and   Modulated  Hy stere sis  for  h ig h   per forma n ce  cur ren t  cont ro l  in  mul tilevel  inve r t ers’,   in   2011   IE EE   Industry   App li cations  Soc iety   Annual  M ee t ing ,  Orlan do,   FL ,   US A,  pp.   1 – 7,   2011 .   [17]   Sathya   and   M.   Arounass al am e ,   ‘Contro l  of   So ft  Sw itched   Bo ost  Conver te r   u sing  Frac ti ona l  orde r  cont rol le r’ ,   in   2018   Inte rnat i onal  Conf ere nc e   on   Rece n t  Tr en ds  in   Elec tric al ,   Control  and   Co mm unic ati on   (R TECC) ,   Ma la ysi a,   pp.   204 – 209 ,   20 18.   [18]   PodlubnyI .   ‘Fra c ti on al orde r   sys t em s &   PI λ   D µc ontrol lers ’,   I EEE  T A u tomat  Co ntroll ers ,   pp . 208 - 213,   1999 .   [19]   PodlubnyI,  Dorc ákL ,   Kos tialI .   ‘ On  fra c ti on al  de riva ti v es,   fra ct io nal  orde r   dyna m ic  sys te ms  &  PI   λ  Dµ   cont rol le rs .   in:   - 36 th   IE EE C onf. ,   on  De ci sio n  &  Con trol ,   Sa nDiego,   CA ,   US A,  pp. 10 – 12 ,   De c. 1997.   [20]   Muthu  Periya sa my,   Ch andr ah asa n   Umay al,   ‘Im prove d  T im e   Re spons es  of  PI  an d  FL  con trol l ed  SEP IC  Convert e r   base d  Ser ie s  R e sonant  Inv ert er   fed   Indu ct ion   H ea t ing  Sys tem ’,  Inte rnational   Jo urnal  of   Pow er  El e ct ronics   and  Dr iv es  Syste m ,   v ol. 9,   no  1 ,   pp   30 5 - 315 ,  Mar ch  20 18   [21]   DumaR,   DobraP ,   Trusc aM ,   ‘ Embedde d  appl i ca t i on  of  fra ct ion al  orde r  cont rol’ ,   El e ct ronics  Le tters ,  vol.  48 ,   pp.   1 526 - 1528,   201 2 .   [22]   M. Sulai man ,   F.   A.  Pata kor   &  Z .   Ibra h im ,   “DSP   base d  im pl em e nta ti on   of  f ie ld - orie nt ed   con trol  of  thr ee  phas e   induc ti on   mot or   drive”,   In te rnat ional   Journal   of   Re search  in  En gine ering  and   Technol og y ,  Vol .  02 ,   no .   09,   pp.   179 - 186 ,  2013   [23]   Azuwie n  Aid a   Bohari ,   W ahyu   Mulyo  Utomo ,   Za in al   Alam   Ha ron,   Noorad zian ie   Muhd.  - Zi n ,   Sy   Yi   Sim,  - Rosli na   Mat   Ariff,  “Speed  tra ck ing  of  ind ire c t  fi el d - ori ented   control  indu ction  mot or   using ne ura l  net work” ,   Sci en ce  Direc t ,   Proce dia   Techn ology ,   vol .   11 ,   pp .  141 - 146 ,   201 3   [24]   A.   W.   Leed y ,   “Sim uli nk /MATLAB  dynam i c  i nduct io n  mot or   mode l   for  use   as  t ea ch ing -   &  rese arc h  tool”,   Inte rnational   Jo urnal  of  So ft   Co mputing  and  En gine ering   (IJ SC E),   Vol .   3 ,   No .   4 ,   pp - 102 – 107 ,   2 013.   [25]   D.  Sri  Vidhya  a nd  T.   Venk atesa n ,   ‘Quasi - Z - Sou rce   Ind ire c t  Mat rix  Converter  Fe d  Induc ti on   Mot or  Drive   for  Flo w   Control   of   Dye i n  Paper   Mi ll ’ ,   I E EE   Tr ans.  Pow e r E lectron . ,   vol .   33,   no .   2 ,   pp .   14 76 – 1486,   Feb .   2 018.       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       Time res ponse   of F OPID c ontroll ed  P V  ba se d  c as c a de d  l ands m an  c onvert er   … (R .   P azh an i mu r ug an)   1387   BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS       Mr.   R.   Pazh animurugan   recei v e d  his  B . E   degr ee  in   Elec tri c al  an d  Elec troni cs   En gine er ing  fro m   Amrit a   Insti tut e   of   Tech nology ,   Coim b at or e.  H e  h as  com pl et ed   his   post  gr aduation  in   Pow er   El e ct roni cs  and   Drive s  at  SR M  Univer sity ,   Chenna i .   He   h as  be en  workin g  as  As sistan t   Profess or  at  Ara su  Engi n ee ri ng  Coll ege,   Kumba konam ,   Ind ia  sin ce  June   2013.   C urre ntl y ,   he   i s   pursuing   Ph.D.   at   Annam alai  U nive rsity  in  th e  doma in  of   PV   base d  l andsma n  c onver te r   with   induc ti on   mot or   driv es.   H e  h as  six  publica ti ons   in   in te rna ti on al  journ al s  and   pr ese nte d   m any  pape rs  in  v ari ou s  nat ional  and   i nte rna ti ona l  con fer ences.  His  r ese arc h   intere sts  i ncl ude   cont ro l   and  an al ysis of   p ower  conv ert ers   and  inv ert e rs,  so la r  power   sys tems,  HV DC,  hyb rid  sys te ms.         R.   B ensra j   was   born  in   1973   in   Marth andam.  H e  h as  ob ta in ed   B. E (E le c trica l   E le c troni cs   and  Pow er)   and  M.E   (Pow er  Sys te ms)  from  Dr.Babasahe b    Ambe dkar     Mara thw a da    Univer sity ,   Maha rashtr a   and   Annam al a i   Uni ver sity     respe c tively   and   th en  P h. D  in   Pow er   E l ec tron ic s  from  Annama l ai   Univ ersit y,   Chidamb ara m in  2011 .   H e  is c urr ently  working  as  As sociate   Profess or  in   the   Depa r tment  of  El e ct ri cal  En gine er ing,   Anna ma l ai   Univer si ty   where   he  h as  put  in  nin te en   yea rs  of   service.  He  produ ce d   fo ur  Ph.Ds   and  pr ese ntl y   guidi ng   t hre e  Ph . D   Schol ars  and   so  far   guide d    twe lve   M.E   student s.   H e  has  ei gh ty  pub li c ai ons  in  na ti o nal ,     int e rna t ion al   journ al s  and   conf ere n ce s.   Hi s  fie lds  of  int e rest  include   m ult ilevel  inv ert e r,   power  qu al i t y   and  Pow er   el e ct roni cs  in   po wer  sys te ms  and   al so  in ima g e  pr o ce ss ing.           Dr.  C. R .   Ba la m uruga n  was  born   in  1978   in  Kum bakona m .   He   ha s  obta in ed  B. E  ( El e ct ri ca l   an d   El e ct roni cs),   M. E  (Pow er  Elec t ronic s  and  Driv es)  and  Ph.D  ( Instrume nt at ion   Engi ne eri ng -   Pow er  El ectroni cs)  degr e es  in  2000,   2005  and   2015  respe c ti v el y  from  Arun a i  Engi n ee ring   Coll ege,  T iruv anna m al a i,   Sa t hyaba m a  Univ ersit y,   Ch ennai   and  Annam alai  Univer si ty,   Chida mbaram .   He  has  b ee n   working  in   th e  t e ac hing   fi el d  fo r   about  14  y ea rs .   His  areas  of   int er est  in cl ude   power  elec t roni cs,   e lectr i ca l   m a chi nes  and  so la r   ene rgy   sys te ms .   He  h as  110  publi c at ions   in   interna ti ona l   j ourna ls.   His  r e sea rch   pap ers  80  hav e  b ee n   pre sen te d   in   var ious/IEEE   in te rna ti ona l/ na ti o nal   conf er ences.   Curre n tl y,   h e  is  working  as  Profess or  and   Hea d  in   th e  Dep art m ent   of   E EE,   Karpa ga m  Co llege  of   Eng ine er i ng,   Coi mba tor e.  He  is  guid ing  7  Ph.D  schol ars  under   Anna  uni ver sity,  Chenn ai.  He   got   Best  F ac ul ty  Aw ard s  f or  nea r ly  f ive   ti me s .   He   wrote   more  th an  th irty  books.  He   is  t he  rev ie wer   for   ma ny  r eputed  jo urna ls.  H e  is   a   li fe  me mb er  of   I nstrume nt  Soc ie t y  of  India  and  In dia n  Soci et y  for   Te chn ic a l  Edu cation.   H e  is  a   me mb er  in  I EEE.   He  cl e are d   NP TE L  c ertificat ion   Course.  Rec e ive d   “DIGITAL  GU RU   AWARD   AN D  CAS H  PR IZE ”  f or  val u able  cont r ibut ions  towar ds  the  dig it a l  cont e nt  dev el op ed   for  Pow er  E le c tr onic s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.