In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  11, N o.  1, Mar ch 20 20,  p p.  242~ 2 5 0   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 2 42- 25 0           242     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //  i j ped s . i ae sc ore. c o m   Ne w mode of elec t ric tr ac ti on dr i ve  base d  sliding mode  contr o ll er   i n f i eld-ori e nt ed co n t r ol   o in d u c t io n m o t o r   fe d by   multile v e l inver ter      C h aymae  L a o u f i 1 ,   Z o uha ir  S a d o u ne 2 ,   A h med   Abbo u 3 , Moh am med   Akh e rraz 1 , 3, Dep a rt men t  of   Electri cal E ngineer i n g ,  M oh am m e d V   Un iv ersit y ,   M o rocco    Ph ysic s De p a rt me nt,   I b n   To f a il Uni v ersity,  Mor o cco   \     Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  Ju n  9 ,   2019   R e v i s e d   Jul   8 ,  2 019  Ac ce p t ed  No v   1 4 ,  2 019      Th is  pap er pres e nt s a n e w   mo de l   of  e lectri tract io n d r iv f o e l ectri c vehicl e.  Th sli d in m ode  s peed  r egu l ato r   i nco r porat ed  i nto  Fiel d   Ori e nt e d  C o n t r o l  i s   us ed  t cont ro th i ndu cti o n   m o t o f e d   by   t he  f i v l e vels  N eut ral   Poin t   Clam p e d   in verter  ( N P C).   T h sim u l a ti on  res u l t s   s h o w ed  t he  h i gh  perf o r man ces  d y n am ics   an h i gh  ro bu stn e ss   o f   t h su gg ested   m o d e l,   t h a a r e   ref l ect e d   b y   f a s t er  s t a rt up   a n d   good   s peed   t racki n g   p e rf orm a nce in   t e r ms  o f   response  time,  o scillations  a nd   d isturbance   r e j ecti o n.  A l s o,  a   com p arativ st ud b e tween   d iff e ren t   i nv erter  topolog i es:  two  levels  i nverte r,   t hree  l e vels   NP in verter  a nd   f iv l e vel s   N P C   i nv erter  h a been   carried   o ut.  F r o m   t h e   sp ectral  an alysis th fi ve  l ev els  N P i nvert er  f ed   d riv e   p rovi des  better  dy nam i cs   o voltag e   a n d   c urren t   w ith   r edu ced  t o t al   h arm oni di st ortion  (THD).   K eyw ord s :   Elec tric  ve h ic l e   Indirect rotor  f ield-oriented- con t ro Ind u ct i on m o to r   Mu lt ile ve l in ve r t e r S lid ing  mode  re g u l a t or   Th is  is a n  o p en acces s a r ti cle u n d e r t h CC  B Y -S A  li cens e   Corres pon d i n g  Au th or:   Ch ay mae   La ouf i ,    D e pa rtme nt   o El e c t rica l   Eng i ne eri ng,    Mo ham m e d  V  U nive rsi t y,   The  Moha mm adia  S c h o o l   o En gi nee r s,  R a b at,  M o r o cc o.   Em ail:  l a o u f i.c h a y ma e@ gm ai l.com       1.   I N TR OD U C TI O N    D u r i n g   l on y ear s,   t he  e lec t ric  ve hic l ha be en  c ons trai n e b y   l ow er   a u t o n o m y lo ng  loa d ing  time ,   and  h i g h e r   m a n u f ac t u r i n g   c o s t,  c om pare t o   t he   t her m a l   v eh ic le .   N ow ada y s,   w i t the   a w ar eness  of  g l o bal   w a r m ing  an t h de p l et i on  o f   f o s si e n er gy   r esource a n d   the   de ve l opm e n t   of  t he  l ith i u m - io ba t t e r y ,   t he   elec tr ic  v e h ic le   h as  b ecom e   a i n tere sti ng  o b j e c t   o st u dy  and  is  s tart i n g   to  b m a rke t e d   t o   t h gener a pu b lic   [1-5] .   T he  p ro pu ls i o n   o f   t he   e lectric   ve h i c l is  e n s ur ed  by  a n   elec tric  t rac tio dri v com p o s ed  o e l e c tr ic  motors  a n d   c onve r t ers  [6-9].   D e s pi te  t he   a dva n t a g e s   o thi s   e l e c t ric  t r a c ti o n   d ri ve  s uc as  f as ac ce le rati on,   hi gh  ef fi cie n c y   o e l ec t r i c   m o t ors,  i t   re ma i n s a  l e ver for   im pr ovem e n t   t o boos the   pe rform a nc es  o t h t o rque   and  the   spee d con t ro l a n d fur t he r m i nimize  t he  v ibr a t i ons.     Rese arc h ers  ar cons ta nt ly  e x p lor i n g   t he  i mpr o ved  mo de ls   o e l e ct ri c   t r ac t i o n   d r iv es Th e   in du cti on  ma chine  fe b y   t w o   l e v e l   i nv er t e rs  i wid e l y   u se to  p ro p e an  e l ec t r i c   v e h i c le  [ 1 0 11].   H o w e ver,   t his   mod e l   pos es som e li m i ta ti o n s suc h   a s:  t h e   v o l ta ge  s tre s se e xpe rie n ce b y   t he   s w i tc hes  g e ner a te b y   t h e   d i r ect  vo lta ge  a nd   t he   g e n e r at io n   of  v ol ta ge   w ave s   w ith  h ar m oni c   dis t o r t ion,  w hi c h   c auses  increased  motor  harm on ics di st ort i o n   l osse and  ac o u stic  n o i se   d urin ste a dy-s t ate  o p era tio n.   I o r de to  i m p ro ve   t h e   perform ance s   of  t h i e l e c t ric   trac t i on   d rive   m ode l,  t he   a u t h o rs   i [1 2]  p rop o se  t he  u se   o t h e   D i r e c t   F ie ld   Ori e n t ed   C o n t ro (DFO C )   o f   i ndu cti o moto po we re d   by  th e   fi v e   le v e l s   n e u tra l   p oi nt   i nve r t er  f or  e l e ctric  loc o m o ti ve.   I n   [ 1 3 ],  t he  a u t h o rs sug ges t  a  c om par a t i ve s tu dy o f   t w o  i n v erter   to po log i es fi ve  l eve l a n d   seve n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ne w m o de l of  ele c t r i c  t r ac t i on  dr i v ba se d s lid in g m ode  c ont ro l l e r  in f i e l d - orie nte d  . ..  ( Chaym a e  L aouf i )   24 3 leve ls  i nve r t er  f e e d i ng   t he  i nduc tio ma ch i n e.   T he se  s t u d i es  s h ow   t he   e ff i c ie nc of  m ul t i l e ve in ver t e r to   miti ga te  t he  o s c il la t i o n o f   t h e   t orq u e   an th e   harm oni q u es   o th e   c u rre n t   wi t h out   a ny   i mp ro v e me nt   i so me   perform ance s l i ke  r esp o n s e   ti me .   I n  t h i s   p a p e r ,  a  n e w  m o d e l   o f  e l e c t r i c   t r a c t i o n  d r i v e  w i t h  h i g h   p er for m ance dyna mic s   a n d   h ig h   rob u st n e ss   i s   s u g g es te d.  T he  s lid i ng  m o de  s pe ed   r egu l a t or  [ 1 4 -1 9]  a p p l i e to  t he  c on tr ol   c ha in  o the   fie l orie nte d   c o n t ro of  t he  i nd uc t i on  m o t o r   p o w e red  by  t h fi ve   l ev e l N e u t ra P o i n C l a m pe ( N P C invert er com p ara t i v e   st ud of  t he  f i v e   l e vel s t h t h r e e   le vel s   N P C   i n v e rt e r and   t h co nv en tio n a l   t w o   l e v e ls  i nv ert e i s  p re sent e d  [ 20 -25 ] .   Th is  a r tic l e   i st r u c t ured  a fo l l ow s :   t he  f ie ld  o rien te c o n t r ol   m od el   i p r e s e n t e d   in   t h e   s e c ond  para grap h.   P a r agra p h an prese n t h t h eor y   o var i o u i n v e r ters:  t w le ve ls,  t h r e leve l s   a n d   f i v le ve ls   N P C   i n v e r t e r s .  T h e  f i f t h  p a r a g r a p h  i n t r o d u c e s  t h e  s l i d i n g   m o d e   re gula t or The  sim u l a tio r e su lt w i l l   b dic u sse d a n d eva l ua t e in t he  l as t par a gra p h.       2.   FIELD-ORIEN T E D CONTROL  The   as y n chr o n ous   m a c h i ne   i s   d i f f ic u lt  t o   c o n tr ol,  gi ve th n o n -l in e a ri ty  o it mat h emat i cal   m od el  and  the  c o m p le c o up li ng  be tw ee t h e   r o tor   a nd  t h s t at or.  F i e l d-O r ien t e d   C o n t r o l   ( F O C)  h as  b ee pr op ose d   in  1 97 1   by   B l a sh ke   a a n   a ppr opria te   s ol ut i on  for  t h cou p l i n prob l e m .   T hi com m a nd  ha bee n   m a d pos si b l t h r oug the de ve lo p m e n of se m ic on d u c t or  t ech n o l o gie s   a nd ca lc ula t i o u n its ( D S P ) The   fie l orie nte d   c o n tr ol  c ons is t s   o ad j u st in se par a te l y   t he  f i e l d   a n d  t h e  t o r q u e ,   b a s e d   o n   t h e   orie nta t io o f   t he  f iel d The  c h o i ce   o f orien t ati o a x es  c a n  be   m a d acc or di n g   t o n e   o f   t he fie l d   d ire c t i ons of  the   ma chi n e,   t he   s tat o fie l d,   t he   r otor  f i e l d   o t h gap  fie l d .     I t h is  a rt ic le,   t h e   I n d i r e c t   R ot or- F ield   O rien ted   Con t ro (IRFO C)  a p p lie to  t he  e lec t r i c pow e r   t rain  o e l ec tric   v eh ic le   i stu d i ed.   T h e   c o ncep of  t h i drive   i s   base on   t he   o r i e n ta t i o n   o f   t he   r o t or  f ie ld   Φ r   o n   th e   d i r e c t   a x i of   t he   P a r re fe renc e   fr am (d,   q) This  c o n cept   i s  e xp re sse d   by  [ 15 ]:      Φ   Φ  a nd  Φ  0                       (1)     S o acc ordi n g   t o   t h e   i n d u c tio ma ch ine   mo de an the   (1) ,   t he   e x p ressi ons  o the   e l e c t rom a gne tic  tor que  a n d  t he  r ot or fi e l d   a r e :     Φ M i                                                                                                                      (2)   C  p   Φ i                                                                                                            (3)     The   rot o fie l c a n the r efor e o n l y  be   r e gu la te d by  the   d i re ct c ompo ne nt o f t h st a t or  cur rent i sd  and  the t o rq ue   b y t h e qua drat ure   com p o n e n of  t he  s t a tor   cur r ent i sq w h ic h   a r c o mple t e ly  d e c o u p le d.  F ig ure  show s a  schem a tic  r epr e sen t a t io n o f   I RF O C  a ppl ied  to  t he e lectr i c  p o w e r  t ra i n  o f el ect ri c   v e hi cl e .             F i gure   1.  S chem atic  r epre sent ati o n of  I RF O C  a ppl ie t o   t he  e l e c tric  p ow er  t rain     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    242    25 24 4 3.   CONVE N T IONAL TW O   LEVELS  V OLTAGE   S OU RCE INVER T E R   The   t w le ve ls   v o l t a ge  i n v e r t e has  bee n   w ide l u s ed  i t h e   a r e o f   A C   in du ct i o n   mo t o d r i v es.  Th schem a t i r e pre s e n tat i on  of  t he   t w o   l e v e l inve r t er  c ircu it  i s   g i ve b y   F i g ur 2.  I cons ists  o t h re ar ms  ( A,  B,   C ),   e a c c o mpose d   o tw o   IG BT  a nd  tw an ti para lle dio d e s .   T he   c o n tr ol  o t h sw itc hes  of  o ne   a r m   i com p lem e ntar y.   T ab le  1   s h o w the   d i ffere n t   c o n f ig urat io ns  o th swit c h es t o   w h i ch   c o rres p ond   t h e   v olt a g e   vec t or app l ie d   to the  m ach ine .           F i gure   2.  S c h em atic r epre sent atio of t he  tw o  leve l in verter  pow er  circ u it  Tab l 1.  S w itc hi n g  sta tes  for  t w le vel s  in v e r te      On  O ff   E /2  Of On   - E/2         4.   MULT I L E V EL INVERT ERS TOPO LOGIES   4.1.  Th r ee- l e vels in v e r te r   The   e l em en tary  c once p o f   t h e   t hree   l e v el NP in ver t e r   i t o   g ene r ate   a   thr ee  le ve ls  o ut p u v o lta ge   us i n t w s u p e rim pose d   s w i t c he e a c h   f e d   b a   se par a te  D vo lta g e T h pow e r   c ircu it   o the   t h ree   leve ls   N P in verter   ( F i gure  3)  c o n si sts  of  t hree   a rm c ons itue d   o fou swi t c h e c o nn ect ed   i n   se ri a n d   t w o   me d i an  di ode s. E ach  s w i tc h con s is t s   o f a n  IG B an d a n  ant i p ara l l e l   dio de.           F i gure  3.  S che m a t i c  re p rese nta t i o n of t he  t hr ee  leve ls N P C  in v e rter  powe r  c i r cu it      Tab l sh ow s   the  on ly  p o ssi bl e   se q u e n ce  o f   s w itc c o mm and s   t ha t   ma k e the  s y ste m   f u lly  c on tro lla bl e   a t   three   le vel s  a n d  m ake s   i t   p o ssib l to  e xp l o i t   t he  three  p oss i bl e   leve l s   o f t h ou tpu t  v ol ta ge   ;0   ;     Tab l 2.  S w itc hi n g  sta tes for thre l e vel s  vo l t a ge  i n v e r ter   S j1  S j2  S j3  S j4  V ao   On   O n   Of O f E/2   Off   O n   O Off   Off   O ff  On  O -E/ 2     4.2  Five -lev els   in vert er   The   thr ee- p h as fi ve   l e v e l NPC  inve rter  c o n s i sts  o f   t hree   a rm s   a nd  four   D v o l t a g so urc e s.  E ac h   arm   consi t u ed   o e i g h t   swi t ch es  c o n n e cte d   i n   se ries   a n d   s i x   m ed ian   d i od e s Eac h   s w i tc c ons is t s   o a n   I G B T   and  an a n tip ar alle l d i o d (Fig ure   4).  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ne w m o de l of  ele c t r i c  t r ac t i on  dr i v ba se d s lid in g m ode  c ont ro l l e r  in f i e l d - orie nte d  . ..  ( Chaym a e  L aouf i )   24 5     F i gure   4.  S c h em atic r epre se nta tio of t he  f iv l e vel s  N P C   i nve r ter  pow er  circ u i t       Tab l sh ow s   the  on ly  p o ssi bl e   se q u e n ce  o f   s w itc c o mm and s   t ha t   ma k e the  s y ste m   f u lly  c on tro lla bl e   a t   fi ve  l e v els a nd  ma kes it p o ss i b l e  t o e x plo i t t h fi ve p oss i b l e   leve ls  o f t h ou t p u t   v o l ta ge     ;   0;   ).      Tab l 3.  S w itc hi n g  sta tes for five  le v e l i n ve rter  S j1  S j2  S j3  S j4  S j5  S j6  S j7  S j8  V ao   O n   O n   O n   O n   Of Of Of Of f   E/2   Of O n   O n   O n   O n   Of Of Of f   E/4   Of Of O n   O n   O n   O n   Of Of f   0   Of Of Of O n   O n   O n   O n   Of f   - E /4   Of Of Of Of O n   O n   On   O n   - E /2       5.   SLIDING   M O DE REGU L ATOR  Cla s s i ca c o ntr o law s   o ty p e   P I   a r e ffe ct ive   for  co ntro l lin g   l inear  sys t ems  w i th  c onstant  param e ters .   H o w e ve r,  t he se   c on tro l   l aw a r insu ffic ie nt   f or  n o n l i n e a sys t em s,   h avi n var i a b l e   p ara m e t ers  or  s ubj ec t   to   di st urba nces.   S l id i n g   m ode  c on tro l   o va ri able   s tr uc tur e   s ys tem pr o v i de s o lut i o n   t the s pro b l e ms.   I t s   impor ta nce   l i e s   i n :   h i g pre c is i o n,   f a s d y n a m i re sponse ,   s ta b ili ty,  s i m p l i c i ty   o de sig n   an im pl e m e n t a t i on   and   ro bus tne ss  t o   v a r ia t i o n   o i n t e rna l   o ex t e r n al  p a r am ete r s.   T h e   c on c e pt   o th sl id ing  mo d e   r eg u l a t or  i to   c o nst r a i n   th e   t r aj ec to ri es  o f   t h sy st em  t o   rea c h   a   g i v e n   surf a ce sli d in s u rface a n the n   r em ain  ther e   un t i l   e q uil i b ri u m   poi n t Thi s   d ri v e   i don i n   t wo   s t e p s :   th c onve rg ence   t ow ards  t he  s urface   a nd  t h en  t he  s l i d i n g   a l ong  i t .    The  mode l   of t he  in d u ct io mot o used t o c a l c ul t he  sli di n g  m od con t ro l [14,  15]  ( F i gure   5)  i s:               i  ω i       ϕ       ωϕ   V      (4)         ω i       i    ωϕ      ωϕ   V     (5)          i  ϕ   ω ω ϕ      (6)         i  ω ω ϕ    ϕ     ( 7 )     C     ϕ  i  ϕ  i     ( 8 )   The  sl id i ng s u rfa ce  and  its de r iva t ive a r defi ned  as :       S ω ω    ω                                                                                                      ( 9)                                                                                                            (10)   The  ex pre s si on  of the  spe e d  is   subs ti tute in  ( 10)  :          ω           Φ i        ω      C                                                    (11)    By  i ntr oduc ing   th e   c o n t r o cur r e n i    i    i   in t o (11) , w e   obta i n :                 Φ i        Φ i      ω     C                                    (12)    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    242    25 24 6 W ith :     i  Equ i va l e n t   c om ma nd  (equi vale n t   c urrent),  it  is  a   c ont in uo us  f u n c t i o t h a t   i use d   t hol the  v a ria b l e   on t h sli d i n g surfa c e . I t   is  obt aine d from   the  i n va ria n ce  co n d iti ons  of  the  s urf a ce.      :   D i sco n ti nuou s   c o mma n d   (d i s co nti nuo us  c u r re n t ),  w h i c h   f o r ce t he   t rajec t ories  o f   t h e   s ys tem   to  con v er ge t ow a r ds the  s l i d i n g surfa ce.     There f ore , t he   e qu iva l e n t   cuu r e n t is de duc t e d from the i n v a rian ce  c ond i t i ons o f t h e   surfa ce  (S ( ω )  = 0   0   a nd  i  0 :   .        i      Φ   ω      C                                                                                 (13)     The  d i sc on t i n u ous c ur rent is d e duc te d from   the  con v erge nc cond i tio     S ω 0  :        i   K Si gn S ω                                                                                       (14)        F i gure   5.  S c h em atic r epre sent atio of t he  sl i di n g  m ode  s pe ed  r e gu lat o     6.   SIMU L A TION  R ESULT S  AN D  ANALYS I To  e xam i ne  t h e   e ffe ct ive n ess   of  t he  s u g g es ted  mo del  of  e lec t r i c   t rac t i o dri v usi ng  the  s l id ing   mode   s pe e d   r e gula t or   i IRF O t o   d r i ve   t h e   a sync hro n o u s   m otor  s u p p li ed  b t h fi ve  l eve l NPC  i n ve rter series  o sim u la tio ns  h as  b e e n   p er form ed  u sing  Ma tla b/S i m u lin k.   A   f re quenc c a rr i e of  1 00 H z   i c hose n The  D C   v o l ta ge  s o u rce   is   6 0 0   V .   T h tota harm on ic   d i s tort i o n   ( T HD)  v alues   are   m e a s ured  u s i ng  t h P o w e rgui F F T  bloc k . A  com par a ti ve a na l y s i s betw ee n   t h e sug g e s te d mode l an t h e   c o n v e n ti ona l mo de l   us in g   the   P I   s p e ed  r egu l a t or  i n   IR F O to  d rive   t he  a s ync hro n o u ma ch i n e   s up pli e by   t wo   l ev el i nve rt er  i prese n t e d.  A st a r t up,  a   r efe r enc e   s pee d   ( REF )   c or respo n d i ng  to   t he  nom ina l   s pee d   ( 147  rad / s)  o th e   in duc t i on   m achi n ha be e n   a p p l i e d an at  t he   m om en t = 4s,   the   r esisti ve  t orque   h as  b ee n   i n c r ease d fo l l ow e d  by  chan ge  i n th dir ect io n of  r o t a t i on  of  t he  i nd u c t io ma chi n at t =8s.    A s   s h o w n   i F i g u re   6   t o   F i gur 8,   t he   s ugge st e d   m o d e l   u si ng   t he   s l i di ng   m o d e   r e gul a t o r   i n   IRFO w ith  t h e   f ive   l e vel s   N P C   i n v e r ter   pow er   s upp ly  p rese nts  t h g o o spe e d   trac kin g   p e rfo r m a n ces  i t e r m of   respo n se  time ,   o sc illa t i o n a n d   d i s t ur bance   r e ject i on.  A show n   i n   Ta b l e   4,   t he   r e s p onse   time ,   t he  s ta rt in g   curr ent  a n t h tor que   a r e   s ig n i fica nt l y   r educ e d   w it th su gge st ed   m o d e l   c o mp a r e d   t th e   c o nv en ti onal  mode l.  S o,   it  c a be  c o n c l ude t h at  t h e   s u g g e ste d   e lec t r i c   t r a c ti on  dri v e   o f   t he  e lec t r i c   v e hic l pr ov ide s   f aster   st a r t up  w i t h   r e duce d   t or q u e   a n d   curr en (F igure  to  F i gure   1 2 ) .   This   m odel  i s   a   p rom i si ng  s o lu tio to   overc ome   t h pro b lem   of   e n e rgy  c o nsum pt io o f   t h e   e lec t ric   ve hi c l e   a t   s tart up.  I n   a d d iti on,  t he  u se   o f   t h e   sl i d in mo d e   r eg ul a t o r   m ak es  i t   po ssi bl e   to  r ej e c t   p erfe ctl y   t h e   di s t urba n c es,  w h i c is  s ui ta ble   to   e nsu r th e   road  s afe t y.    O n   t he  o ther   h a nd,  a   c o m par a ti v e   a na l y si be t w ee the   v a r i o u s t r uc ture o f   t he   i n v erte rs  a pp lie d   t o   IRF O us ing   t h s l id ing   m o d e   r egu l a t or  i te rm of  t he  h a r m onic   d is t o r t i o n   has  be e n   c a rried  o u t F i gu re  13  to   F ig ure1 s h ow   t he   pha se  v olta ge  s u p p l yi ng   t he   a sy nc hron o u m oto r Thu s i t   i s   s ee t h at  by  in c r e m e n ti ng  the le ve l of  t he  inver t e r th e   pha se  v ol ta ge  V an  be c om es a pp rox i m a te ly  s in uso i da l.   F r om   t he  s pec t r a a n a l ys i s   o th e   sta t or  c ur rent  w a v ef orm s ,   i t   i s   f o u nd  tha t   by  inc r em ent i n g   t he  l ev e l   of  t he  i n v e r ter,   t he  r e s ult i ng  t o ta l   h a rm on i c   d i s t o rt io (TH D )   dec r ea se s.  I t   can   t he refor e   b e   in ferr ed  t h a t h fi ve  l e v el in v e r t e r   pow eri n g   the   m o t o pro v ide s   b e tter   v o lta ge   a n d   c urr e nt   w ave f o r ms  w ith  r e duce d   T H D   com p are d  t o th conve n t i o na l tw l e vel s  and  t h r ee  le vel s  in v e r t e r s (F igure  16 t o  F i g ur e 18 ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ne w m o de l of  ele c t r i c  t r ac t i on  dr i v ba se d s lid in g m ode  c ont ro l l e r  in f i e l d - orie nte d  . ..  ( Chaym a e  L aouf i )   24 7     F i gur e 6.  S peed  r espo nse  of e l e ctr i trac tio n dr ive   m odel u s i n g slidi n g m ode   r egula t or  i n IRF O C of  a s yn c h rono us mo t o r  sup pli e d b y   f i v e  l e v e l s   NPC  in verte r       F i gure   7.  S p e ed  r espo nse  of e l e ctr i trac tio n dr ive   m odel  u s i n g P I   r egula t or  i IR F O C supp l i e d   by  con v e n t i ona l t w l e ve ls i nver t er         F i gure   8.  Compa rison  o f  spe e d  r espo nse of t w o   elec t r i c  tra ct i o dri v models  :  ( a )  IRF O C   u si ng  sl id ing  mode  re g u l a t or  w it h five  l e v e l s N P in ver t e r (b)  IRF O C usin g P I  regu l a t or w i t h t h e   con v e n t i ona l t w o le ve ls i nver t er       F i gure  9.  E l e ct rom a gne tic  t or que r esp o n s e   o f  elec t r i tra c t i o n  dri ve  m ode l   u s in sl i d i n g m ode r egula t or in  I R F O of a syn c hro n o u s m o t o r   supp li e d  b y five  leve l NP C   i n v e rt er          Fi g u r e 10 . El e c t ro ma gn et i c  to r q u e  re s po nse   of   ele c tr ic  t r act io n dri v mode us i n P I  re gul a t or  i IRF O C of asyn c hr o nous  m ot o r   s upp lie b y   t he  con v e n t i ona l t w l e ve ls i nver t e r     F i gure   1 1 S t ator  c urr e nt r esponse   of ele c t ric   tra c ti on  dri v e m odel  usin g sl i d in m ode  re g u l a t or  in  IRF O of  a s yn c h rono us mo t o r  sup pli e d b y   f i v e  l ev els   NPC  in verter       A l so,  c o mpa r i ng  t h r e sp o n se of  t he   s ta t o r   c u rre nt   a n d   t he  t or q u e   of  d if fere n t   m ode l s   u s i n g   t he  slid i ng  m o de  r egu l at or  i IRF O of  a sy nc hr on o u m o t o r   su p p lie by   d i ffe rent   i nv ert e rs  t o p o lo gie s :   the  con v e n t i ona l t w o l e vel s  i n v erter , t he  thre e  le v e l s N P C inve r t er  an d  t he fi v e   l e ve ls N P C   i n v erter ,  it is  o b s e r ved   from   t he  F i g u r e   to   F igur e   1 2   t ha t   b y   u sing   t he   f i v e   le vel s   i n verte r   t he   t or que   a n d   curre nt   r i p p l e s   a r e   re d u ced     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202   242  –  25 24 8     F i gur e   1 2 .   S t ator   c ur r e nt  r espons of   e le c t r i c   tr a c t i o n   d r i ve  m ode l   u s i n P I   r egula t or   i I R F O o f   a s yn c h rono us mo t o r  sup pli e d b y   t h e conv e n ti on a l   tw l e vel s   i n v e r ter           F i gur 1 3 .   P h a s vo lt a g of   t h e   c onve n t i o na tw leve ls  i n v e r ter        Fig u r e 14 Ph ase v o ltag e  o f   t h e th ree lev e ls   N PC  in v e r t e r       Fi g u r e   1 5 Ph a s e   v o l t ag e   o f  t h e   f i v e   l e v e l s  N P C   in verter              F i gur e   1 6 .   The  har m onic  spe c t r u m   of  t he   s ta tor   cu r r e nt  w ith  t he  con v e n t i ona t w le ve ls  i nver t er   F i gur e   1 7 .   The  har m onic  sp e c t r u m   of t he  s ta tor  cu rr ent with t he  t hree   l e v e l s   N PC  i n v e r t e r   F i gur e   1 8 .   The  har m onic  sp e c t r u m   of   t he  s t a t o r   cu r r ent  w i th  t he   f ive  l e v e l s   N PC  i n v e r t e r       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ne w m o de l of  ele c t r i c  t r ac t i on  dr i v ba se d s lid in g m ode  c ont ro l l e r  in f i e l d - orie nte d  . ..  ( Chaym a e  L aouf i )   24 9 Tab l 4.  P erform anc e   c om p a rison o f   t wo m o d el s:   ( a)  IRFOC   u sin g   sl i d in g   mode  re gul a t or  w it h fi ve  le v e l N P i nve rter,   (b)   IRF O usin g P I   r egulat or  w ith  t he c o n v e n t i ona t w lev e ls i nver t e r     IR F O C   us ing  Slidi n m o d e   r e gula t or   an d   F i v e  l ev el  NP C  in v er t e r   IR F O C   us ing  PI  r e gula t or  a n d   t h e   c onve nti o n a tw l e v e inv e r t e r   Re sponse   tim e to a tta int  146  r a d/s   0. 17  0. Re sponse   ti m e  to a tta i n t   - 146  ra d/s  8. 28  11. 25  s   E l e c t ro m a gne ti c   to rque   a st a r tup  36  N . m   68. 58  N.m   E l ec tro m a gne ti c t o r que  a t   th e   c h a n g e  of the   d i r e cti on  of   r ota t ion  of   t he  m otor  - 25. 6 2   N .m   - 94. 1 8   N .m   S t a t or  c ur re nt  a st a r tup      S t a t or c urre nt a th e   c h a nge   o f   t h e   direc tion  of   r ota t ion  of   t he  m otor  11. 61  A   19. 06      7.   CONCL U S ION  Th is  a rt icle  s u gge sts  new   mode l   o f   e lec t ric   tra c t i o n   d ri ve  o f   e lec t ric  veh i c l u s in slid i ng  m o d e   spee regu lat o a pplie to  I RF O C   o a s y n c h ro no us  m ot or   pow e r ed  b y   t he   f ive  le ve ls  n eu tral  p o i nt  c lam p ed   (NP C )   inver t e r Thi s   m ode has  been  c o m pare w i t h   t he  c o nve n t i o n a m ode us in t h co nve n t i ona P I   regu la tor  app l ie t o   I RF O C   o as ync hro n o u m o t o pow e r ed  by  the   c on ve nt i ona t w leve l s   i n v e r t e r .   In   a d dit i o n ,   a   c o m p a rat i v s t udy   b et we en   d i ffe ren t   i nv e r t e rs  t op ol og ies  ha bee n   m ade .   F rom  the   sim u l a t i on   resul t s,  t he  s ug ges t e d   m o d e l   s how e d   h i g h   perf orma n c e s   i term of  r es po nse   t i m e ,   o scil l a tio ns  a nd   di st urba nce  re je cti o n.  T he   u se   o th e   fi ve   l e v e l N P C   i nve rt er  pro v i d es   c ur r e nt  a n d   v ol ta g e   w a v e f orm s   w i t re d u ced  t ot al  h armo n i c di st o r t i o n .       REFE RENCES    [1]   S .   P ell e tier  G o o ds   D i s t r ib u tion  with   E l ectri Veh i cl e s Re v i ew   a nd   R esearch   P erspect iv es,”  T r an sport a tio Sc ie nc e , Vol. 5 0,  No.  1,   pp .   3-2 2 ,   2 0 1 6 .   [2]   B.   O Varg a ,   A S a go ian  and   F .   M ari a siu   P red i cti o n   o f   E lect ric   V ehi c le  R an g e A   Co m p rehen s i v Rev i ew   o f   Cu rrent   I ss ues  and  Chall e ng es,   Ener gi es ,   V ol.   12,   N o . 5,  p 9 4 6 , 2 01 9.   [3]   S .   X i o n g J .   J an X .   M “Comparat i ve  L if Cycl En ergy   a nd   G H Em issi on   A naly si f o BEVs   a nd   P hEVs Cas e   S tu dy  in  C hi na,   Ener g i es Vol .   1 2,  N o . 5,  p p.   8 3 4 201 9.   [4]   J .   H . M .   Lang bro e et  a l .,  “El ect ric  v e hicl rental   a nd  el ectric   v ehi c le  a do pti on, ”  Res e arch  in   T r an sport a tio E c on om ics ,   Vol.  73,   2 0 19.  [5]   H .   Z akaria,   M .   H am id,  E.  M Abd e ll atif  a nd   A Im ane,  " Rec e nt   A d van cem ents   a n d   D evel opm en ts   f or  Elect ric  V e hi cle  T e ch no lo gy ,"   2 0 1 9  In ter nat io nal Conference o f  Co mpu t er  Sci e nce an R e newab l e E n ergies   ( I CCSRE) A g ad ir,  Mo rocco , 20 1 9 .   [6]   E .   V .   B e l o u s o v ,   M .   A .   G r i g o r e v ,  a n d  A .   A .  G r y z l o v ,   A n   E l e c t r i Tracti o n   Dri v e   f o Elect ric  Vehi cles ,”   Russian   E l ect r i cal En gineeri n g ,   Vol .   8 8 ,   N o. 4 , pp . 18 5-1 8 8, 20 1 7 .   [7]   J.  E Ha y e k,  A .   Ge nini  a nd   G Ska r p e towsk i " A   l a b ora t o r te st  bench   f o el ectri cal  t racti o n   dri v es, "   20 08  In ter n a t io nal Conf eren c e   on  El ectri cal   M a c h i nes an d S y stem s , W uh a n ,   p p .   10 2 2 -1 02 6, 2 00 8.     [8]   S y chev   D .A.,   N aum o v i ch   N .I.,  Kh ayat ov  E.S ,   Dyn a mic  and   t echno l o g ical  t racti o n   d r iv p a ramet e rs   opt i mi zation ,   Pr ocedi a  E ngin e e r in g ,   Vol.   1 29,   pp.   987 -99 1 2015.   [9]   Z .   W ang,   Z Z h eng,  Y Li   a nd  G Li,  M o dula tion  and  control  str ateg f o electri traction   dri v s y s t em   o f   rail  tr a n si v e hi c l e s ,   D i a n g ong  Ji sh u  X u eba o / T ransa c ti on s of Ch ina E l ect rotechn i ca l S o ci e t y,  V o l .   3 1,   N o.   2 4 ,   pp.   2 2 3 - 23 2,   2 01 6.    [10]   B.   T ab bache,   M Ben b o u zid ,   A K h elo u i,  J M .  Bou rg eot   and   A .   M a m o u n e.  “PWM   Inv e rter-F ed Ind ucti on   M o t or- Bas e d E l ect rical Vehi c les   F a ult-To leran t  Co n t r ol,   20 13  IEEE IE CON Vien ne,  Au str i a .  p p . 82 0 4 -8 20 9, 2 01 3.     [11]   B.   M .   Jos h i   and   M.   C .   Chand o rk ar,  T wo -m ot o r   s i n g l e-i nvert er  f i e l d - ori e nted   i n d u c tio m ach in d r iv dyn am ic   p e rf orm a nce,   Sa dha na ,   Vol.   3 9 ,   P art  2,  pp.   3 9 1–40 7,   2 01 4.    [12]     M Es-Sa a di ,   M.  K ha fa lla a n Ha mid  Ch a i k h y ,   Us in g   th e   Fiv e -L e v e l  N P C  I n v e r t e r   t o  I m p r o v e  t h e  F O C   Co nt rol   of  t h e   Asy nch r ono us   M achi n e”,   Int e rn atio nal  Jo ur na l of Po wer  El ec t r o n ics  an Dri ve S y st em ( I J P ED S) V o l .   9 No  4 pp 1 4 5 7 -14 6 6 ,   2 018.    [13]     A .   Bendai k h a   a nd   S .   S aad,   C o m parat i v e   S tu dy  o f   F iv e-Lev e l   an d   S e v en-L evel  I nv erter  Co nt roll ed  b y   S p ac e   V ecto r  P ulse  W id th  M od u l atio n,”  Inter n a t i o n a l J o u r na l o f  Power   E l ectr onics   an D r i ve  Sys t em  ( I J P ED S ) , Vo l . 8 N o   2 p p .   7 5 5 -766,   2 0 17.   [14]   C.   L ao ufi,  A Abb ou  and   M .   A kh erraz,“ R eal  T im Com p arat ive  An al ysis  o f   Several   Intellig ent   S p eed  C ontroll e rs   A p p l i e to  t he  D irect   T orqu Co nt rol  of  A s y n c hro nou M achi n e,   Pr oceedi n g  o f  th e Futu r e   T echn o lo gi es  Con f e r e n c e  ( F T C ) 20 18 , Adv a n c e s  in  In te llig e n t   Sy ste ms  a n d  Co mpu tin g 88 1,  e d i t e d  by  Ko he A r ai,   Rah u l  Bh at ia   a n d  Su priya  Kapoo r,  S p r i n g er  Na tu re S w it zer l a n d   AG  20 19 ,   V ol  2 ,   p p.  797 -82 6 2 0 19.   [15]   C.   L aouf i,  A Abb o u   and  M .   A kh erraz,   Co mparati v S t u d y   betw een   D iff e rent  S p eed  C on tro ller  T echni qu es  A p p l i e to   t he  I nd irect  F ie l d -Orien ted  Con t rol  of   a Ind u ct ion  M a ch in e-P e rf o r m a nces  a nd   L imi t s , ”  Wse a T r an sa ctio ns on   S y stem s a nd Co n t r o l Vol.   1 0 ,   pp.   3 60 -37 2 2 015.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202   242  –  25 25 0 [16]   S .   K rim ,   S .   Gda i m,   A .   Mti b aa  an M .   F .   Mim ouni ,   "Real  tim i m p l em entat i on   o DTC  based   on   s lid in m o de   sp eed  c on tro l l e o f   a in du cti o n   m o to r, "   20 15  16 th In te rn at io na l C o n f e r e n c e  on  Sc ie n c e s  a nd Te c h niq u e s  of  Au toma tic  Con t ro l a nd Com puter En g i neeri n g   ( S T A ) M o n a stir,  p p .   9 4 - 10 0,  201 5.   [17]   F .  A .   P a t a k o r ,  M .   S u l a i m a n   a n d  Z .   I b r a h i m ,  “ S l i d i n g   M o d e  S p e e d   Cont rol  f o In ducti o Motor  D r i v es   w i t St ate- De pe n d e n Ga in  M e t ho d,”   Internat io nal R eview of  E l ectrical Eng i n eeri n g ,   Vo l.   8 ,   N o   8 p p . 1 44 6-145 3,   2 01 3.  [18]   S .   A bd erazak  a n d   N F a ri d,  " Co m p arati v study   b etween   S lidi ng   m od co ntroll er  a nd   F u z z y   S lidin m o de   con t ro ll e r   i s p eed   c o n t r ol   f o r   d ou bl f e in d u ctio m o t o r, "   20 16   4 t h  In ter n a t i onal Confer ence on   Co nt ro En gi neeri ng  &  In for m ati o n  T echn o lo gy  (CE I T) ,   H a m ma me t,  2 01 6.  [19]   L.  N anda,  et al. ,   "A  c omparative   st udies  o di f f e rent   t opologies  o f   multi- level   i n v erter  with  S IMULINK ,"  20 17   IEEE Inter national Con f erenc e   on  Invent i ve Systems  and Con t rol ,   2 01 7.  [20]   M .   R a s heed R.  O m a an M.   S u l aiman ,   Design   a n d   D ev elo p m e nt   M u lt il evel  I nv erter  Based   o n   M o d u l atio Ind e (M a)  f o r  Harm o nic  Reduct i o n ,   W o rld  Appl ied   Sc i e nces  Jou r na l ,   Vol  3 4 pp .   7 6 0 -7 89 2016 .   [21]   K.  S aty a narayan a B.  A njan eyul and   K.  S iv Pras a d “P erf o rmanc Im p r ovem e n t   o f   M u lti  Level   In verter  f ed   Vect or  C o n t r olled Ind u cti o n   M o tor  D r iv f o r Low  S p eed  O perati on s,”  In te rn at io na J o urna l o f   P o we r Ele c t ron i c s   an d D r i ve Sys t e m   ( I JPE D S ) , Vo l .   4 ,  No . 1 ,   p p . 5 1-6 0 , 20 1 4 .   [22]   N .   A .   Y u s o f ,  N .   M .  S a p a r i ,   H .   M o k h l i s   a n d   J .   S e l v a r a j ,  " A   c o m p a ra tive   s tu dy   o 5 - le ve and  7-level  mu l t ilevel  in vert er  c o n n ect ed  t t h g r i d , "   2 012  IEE E  Int e rn at ion a l Con f eren ce on  Power   an d En erg y   ( P ECo n ) Ki nab a l u ,     pp .   5 42 -5 47 2 0 1 2 .   [23]   A.I.   M asw o od,  Ooi  H.  P .   Gabriel   and  E ssam   A .   A l - Amm a r,  C o m p ara ti ve  s t u d y   o f   mu ltilevel  inverters  under   un bal a nced  vol tag e   i n   a s i n g le  D lin k, ”  IE T Power  Elect ro n i cs , V ol 6,   N 8,   p p .   1 53 0-15 43 ,   2 013.   [24]   B.  C h ,   U R.  M udu li  and   R.  K Behera,  "Perf o rm ance  Co m p aris on   o f   F i v e -P has e   T h r ee-Lev e N P t o   F i v e-P h ase   Tw o-L e vel  Voltage  S ou rce  In ve rter, "   20 18  IEEE  Inter natio na l Con f er ence  on  P o wer  El ectr onics,  D r i ves  an En erg y  Sys t em s   ( P EDE S ) Ch e n na i,  2 01 8 .     [25]   C.  Z ha n g ,   C.  H u,  G Fa n g ,   H Li  a nd   Z .   Qia n ,   " A imp r ov e d   S VP WM   s tra t eg f o th ree-l e vel   ac t i v e   N P C   invert er,"   2 0 1 7   12 th  IEEE  Conferen ce  on In du str i al  Electr o n i cs   and  Ap plicat io n s   ( I CIEA) Si em   R eap,  p p 2 9 2 - 29 6,   2 0 17.        BIOGRAPHI E S  OF  AUT HORS       Ch a y m ae  L A O U F I Was  bo rn  i Ou azzan e,  M o r occo o n   j u l ly   22,  1 9 8 1 .   R ecei ved  th “El ectri cal  E ngi neeri n g   D e gree”   f rom   P o l y t echn i F acult o f   M o n s,  B elgiu m   i 20 08 S h is   a   r esear c h   s t ud ent   at  M oham m a dia  S c h o o l ’s  o f   E n g i neers ,   R ab at,  Mo rocco Hi current   a rea  o f   i nterest   is  rel a t e to   t he  i n n ov ati v co nt ro l   st rategi es  f or  A C m achin dri ves.       Z ouhair  SADOUNE:  W a born   i SK HI R A T,  M orocco,   on  N ovem ber  16,  1 9 8 4 Recei ved   th e "   E l ectri cal  E n e rg deg r e e   "   f ro P o l y t echn i F a cu lt o f   M ons,  Be lgi u m ,   i 200 9.  H receiv e w i th   h on ors   t h P h .D .   d e gree  In   p hys ics   (Pi ezoelect rici ty),   F ac ulty   o f   s c ience,   R abat M o rocco   i n   2 0 1 3  h e   h a s   b e e n   a  P r o f e s s o r  a t   F a c u l t y  o f   S c i e n c e ,   I b n  T o f a i l   Uni v ersity K e nitra,  M oro cco.  H i cu rren ar ea  of   i n t erest   is  r elat ed  t o   Elect rical   e n g i n eerin g,  el ec t r ical   m ach in e,  p ow er  e l ectro nics p i ezoel ectri city, ren e wabl e energ y      A h m e d   A B B O U :   W a s  b o r n   i n  A g a d i r ,  M o r o c c o ,   o n  s e p t e m b e r  1 9 ,  1 9 7 3 . He  r ecei ved wi th   h o n o r t h P h .D.  d e gree   i n   i ndu st rial   e l e ctro nics   a n d   e lec t rical  m achi nes   fro Moh a mm a d ia  S cho o l o f   E ngi neers ,   R abat M o rocco  i 2 0 09.   S in ce  20 10 he  h as  b een  a   P r of essor  o f   P ower  E l ectro n i cs  an E l ect ric  d r iv es  a M o hammadi S c h o o l ’s  o En gin eers,  R ab at ,   M o r occo,   He   h as   p re s e nt ed   p a pers  a nat i on al  a nd   i ntern a ti o n al  c o n f e ren ces  o th E l ectri cal  m ach in es,  P o w e El ectro ni cs   an Elect rical   d riv e H i current   a re o f   i nteres is   r el ated   t th inn o v a ti ve  c ont ro l   strat e gi es  f or   A C  m achin e Drives , renew abl e  energ      Moham m e AKHERRAZ:  G raduat ed  f rom   the  Moham m a dia  School ’s  o f   En gin eers,  R abat,  M o ro cco  i n   1 980.   I 198 he  w as   g ran t ed   a   F ul brig h t   s cho l arsh ip   t pursue  hi post-g r adu a te   studies.  He  earn e t h Ph. D   d eg ree  in  1 987  from  U W Seattle.  He   j o i ned   th EE   d epart m ent   o f   t h M o ham m a d i S c h o o l ’s  o f   En gi neers,  R abat M o rocco w h er h e pr esen tl y   p r of ess o of  P o wer  E l ect ro n i cs  a nd   E lectri d r ives He  p ub lish ed  num ero u s   pa pe rs  i in te rn a t io na jo urn a ls   an co nf erenc e s .   H is   a reas  o f   i n t e res t s   are:  P ow er  E l ectronics ,   E lect ric  d r iv es,  Co m puter  M o d e li ng o f  Power Elect ron i cs c ircui t s,  s ystems   a nd drives .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.