Internati o nal  Journal of P o wer Elect roni cs an d  Drive  S y ste m  (I JPE D S)  Vol .   7 ,  No . 2,  J une   2 0 1 6 ,  pp . 50 9~ 52 0   I S SN : 208 8-8 6 9 4           5 09     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJPEDS  Fuzzy L ogi c Con t roller b a s e d Bri d gel e ss ( BL) Is ol at ed  Interleaved Zeta Converter fo r LED Lam p  Dri v er Application       Thenmoz h i R 1 , Sharmeel a  C 2 ,  Na ta ra ja n P 3 , Velr aj  R 4   1,2 Dept of  El ectr i cal  and  El ect roni cs  Engin eerin g,   Anna Univers i t y , Chenn a i ,  Ind i a   3 Principal, Priy a d arshini  Engineering College, Ind i a  4 Departm e nt  of  M echani cal  Eng i neering ,  C E G, A nna Univers i t y ,   Chennai ,  Ind i a       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Aug 1, 2015  Rev i sed  D ec 26 , 20 15  Accepte d  Ja n 20, 2016      In recent t i m e s, high-brightn e ss light em ittin g diodes (HB-LEDs) are   develop i ng rap i dly  and  it is confirme d to b e  the  future  dev e lopm ent  in   lighting not on ly  because of  their hi gh eff i ciency  and high  reliab ility ,  however als o  be caus e  of the i r ot her exc e ption a l  featur es : chrom a tic var i et y,   shock and vibration resistan ce, etc. In  this pap e r, a bridgeless (BL) Isolated   Interleaved Zeta  Converter   is proposed for the p u rpose of reducing the diod e  failur e s  or  los s e s ;  th e v a lue  o f  output  rippl es  als o  g e ts  d ecr eas ed.  Th e   proposed BL isolated interleaved zet a conver t er  operating  in discontinuous   conduction mode (DCM) is used for  con t rolling the br ightness of LED   Driver with  inhe rent PFC at  a c   m a in s using single voltag e  sensor . Th e f u zzy   logic contro ller (FLC) is used to  adju st the Modulation Index of  the voltag e   controller  in ord e r to  improve  the d y namic res ponse of LED  Lamp driver .  Based on th e err o r of converter  o u tput vol tage, F L C is design ed to select th e  optimum Modulation  Index of  the volta ge con t roller .  Th e prop osed LED   driver is sim u lat e d to ach ieve  a unit y   pow er factor at ac mains for a wide  range of  voltage  control and   supply  voltage flu c tu ations.   Keyword:  Di o d e bri dge   r ect i f i e r   D i scon tinu o u s  co ndu ctio n  Hi g h - b ri ght nes s  l i ght  em i t t i n g   Power factor  c o rrection   LED lam p   Zeta conve rter   Copyright ©  201 6 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d .  Co rresp ond i ng  Autho r :  The n m o zhi R,    Dept  of Electr i cal and Electronics  Engineering ,   Ann a  Un iv ersity  Sard er  Patel Ro ad,  Old   Highways Bu ild i n g, Gu ind y , C h enn a i,  Ind i a  Em a il: th en m o zh irresearch @g m a i l .co m       1.   INTRODUCTION   High-bri ght nes s  (HB) LE Ds a r e extrem ely s m art li ght sources because  of th eir exceptional feature s   (h i g h  efficien cy an d   pro l o n g e d  ex isten ce, and  low-m a in tenan ce co nd itio ns) [11 ] . Sin c e th ey are  d r i v en   fro m  a   D C  sour ce, sev e r a l categ or ies of  pow er   sw itch i ng  co n v e rt er ca n b e  e m pl oy ed  to a d apt  prim ary energy  sou r ces t o  t h e  con s t r ai nt s  of  HB  LED s [ 13] . Seve ral  resea r che r s ha ve  fo r m ul at ed di ffe r e nt  DC – D C  c o nve rt er  to po log i es in acco rd an ce  with th e co nv en tion a l DC – D C   sw i t c hi ng p o we r con v e r t e rs [9 , 15   an d 1 6 ] .    In contra st, when the  prim ary ener g y  sou r ce is th e AC lin e, su bsequ e n tly certain  categ o r y of AC– D C  co nv er ter   m u st b e  po sitio n e d   b e t w een th e lin e and  t h e H B   LEDs [10, 12 ].  I t  is  f ound  th at ,  w h en  t h e to tal  po we r m a naged by  these co n v erter s  is abo v e  25  W, at  that tim e  the low-fre que ncy  ha r m onic content of th e   lin e cu rren t  h a v e  to  satisfy particu l ar ru les. Fo r t h e purpo se of ligh tin g eq u i p m en t, th e  m o st ex ten s i v ely   e m p l o y ed  stand a rd  is  EN 6100 0-3 - 2 ,  Class  C [ 1 8 ]  [23 ,   24 ].  The  bri dge  re ct i f i e rs co nt ri but e t o   hi g h   t o t a l  harm oni c  di st o r t i o n  (T HD ), sm al l  PF, a nd l o w   efficiency to the power  system . Th ese harmonic c u rrents s o urce for  nume rou s  co m p lica tio n s  are lik e  vo ltage  d i sto r tion ,  no ises, h eating   resu lts in  d i m i n i sh ed   efficien cy of t h e  power  syste m . Due t o  this  fact, the r e is a  need  fo r p o we r su ppl i e s t h at  obt ai n c u r r ent   wi t h  l o w  harm oni c co nt ent  a nd  have P F  cl ose t o  u n i t y  [9 ] .  The  traditional boost topology is the m o st ex tensively e m ploye d  topology for th e purpose of  PFC applications. It   in clu d e s  a  fr on t- en d  fu ll- br i d g e  d i od e r ectif ier  n e x t   t o  th e bo o s t conver t er . Th e  d i od e b r i d g e  r ect if ier  is  em pl oy ed f o r t h e p u r p o se  of  rect i f y i ng t h e  AC  i n put   vol t a ge t o   DC ,  whi c h i s  su bse q ue nt l y  pr ovi ded t o  t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S  Vo l. 7,  No .  2,  Ju ne 20 16   :   509  –  5 20  51 0 bo ost  se gm ent .  Thi s  sch e m e  is excel l e nt  f o r   a l o w t o  m e di um  power  ra n g e  ap pl i cat i ons .  Du ri n g   u ppe r  po we r   lev e ls, th e d i o d e bridg e  is a  sig n i fican t  p a rt  of th e app licatio n  an d it is essen tial to  cop e  with  th e co m p lic ation  of heat  dissipat i on i n  lim ited surface a r ea  [1,  14].  The sel ect i o n  of t h e t y pe  of  ope rat i o n o f  a  PFC  co n v erter  is a significa nt  subject si nce it directly has   an effe ct  on t h e cost  and  rat i ng  of  the elements em ployed in the PFC  conv er ter. Th e C o n tin uou s Con d u c tion  M ode  (C C M )   and   Di sco n t i n uo us  C o nd uct i on  M o de  ( D C M ) are  t h e  t w o t y pes   of  o p e r at i o n  w h e r ei n  a P F C   con v e r t e r i s  i n t e nde d t o  f u nc t i on  [1 4,  1] .  I n  case  of  C C M , th e cu rren t in th e i n du ctor  or th e vo ltag e  i n  th e  in term ed iary cap acito r  rem a i n s co n tinuo u s ;  h o wev e r,  it need s th e sen s i n g   of two  vo ltag e s (DC link   v o ltag e   and  su p p l y  vol t a ge) a nd i n p u t  si de cur r e n t  f o r t h e p u r p ose  of  PFC  o p e r at i on,  w h i c h i s   n o t  cost -e ffe ct i v e. I n   cont rast, DCM  needs a single voltage  se nsor for  DC link voltage control, and int r insic PFC is acco m p lished  at the AC  m a in s, howe ver, at the cost of hi gher stre sses on  th e PFC conv erter switch ;  for  th is reason ,  DCM is   cho s en  f o r  t h e  pu r pose  o f  l o w - p o w e r a p pl i cat i ons  [6 ,  17  an d  19] .   In  or der t o   fu rt her e nha nce t h e effi ci ency , b r i dgel e ss (B L )  c o n v e r t e rs are e m pl oy ed whi c h pe rm it  t h e  excl usi on  of  DB R  i n  t h e fr ont  en d [ 5 , 6 ,  and 1 7 ] .  A b u ck – b o o st  co n v ert e r a rra nge m e nt  i s  wel l - m a t c hed   am ong se veral  B L  conve rt er  t o p o l o gi es fo r appl i cat i o ns  ne ed an ext e nsi v e rang e of  DC  l i nk v o l t a ge co nt r o l .   [3 , 4 ,  a n d  8]   h a ve f o rm ul at ed B L   bu ck a n d  bo ost  c o nve r ters, res p ectively.  Thes e c onverters ca n offer the   vol t a ge   buc k  [ 3 ]  w h i c h  rest ri ct s t h e  ope rat i n g  ra n g e  of  D C  l i nk  v o l t a ge  co nt r o l A   ne w  fam i ly  of B L   SEPIC   [25 ]  and  Cuk  co nv erters h a s been  d e scrib e d  i n  th e lite ratu re [5 ,  6 ]  ho wev e r n e ed s a hug e  n u m b e r of elemen ts   an d h a s lo sses con n ected   with  it. In  t h is wo rk , a c o n v ent i onal   DB R  bas e d i s ol at e d  zet a co nve rt er  ha s be e n   co nsid ered   fo r  si m u latio n  an al ysis wh ich  is sh own  in Figure 1 .           Fi gu re 1.   C o nv ent i onal  DB R  base d  I s ol at ed  Zet a   C ove rt er       In  t h i s   pa per,  a P F C  Zet a   con v e r t e r  base d  po we r s u pp l y  i s  pr o pose d  f o r  HB -LE D  l a m p  wi t h   uni versal  i n p u t  v o l t a ge.  I n   pr o pos ed  LE D  dri v er , PFC  AC - D C  co n v ert e r a ssi st s i n  e nha n c i ng t h e i n p u t   PF a nd  also  h e l p s in   red u c i n g THD  of AC m a in s curren t  to  th e  requ ired  lev e l in  acco rd an ce with th e li m its p r ov id ed  b y  v a riou s in tern ation a l standard s. Th e circuit  m a in tain s st ab le lam p  v o ltag e  to  acco m p lish  stab le op eration  o f  lam p  fo r the p u rpo s e of retro f it app licatio n s . Th e f act  that PFC converter is c ont r o l l ed at  hi gh s w i t c hi ng   freq u e n c y  o f  60   k H z, it d i m i n i sh es th e size an d wei g h t   of  passiv e  co nstitu en ts lik e i n du ct o r  and  cap acitor.      2.   PROPOSE D  BRIDGELESS  (BL)  ISOL ATED INTE RLEAVED  Z ETA CONVE R TER-FED L E D  LAMP  Figure 2 illustrates the propose d BL isolated in terleave d  zeta conve rter-fed LE D lam p . Here, a   sin g l e-ph ase su pp ly is e m p l o y ed  to  prov ide a DBR fo llo wed   b y  a filter an d  a BL iso l ated  in terleav ed  zeta  co nv erter. Th e  filter is in ten d e d  to   k e ep  away  fro m  an y switch i ng  ri p p l e in   th e DBR and  t h e su pp ly system . A  BL iso l ated in t e rleav ed  zeta co nv erter is in ten d e d to   fu n c tion  i n   DCM to tak e  action  as an inh e ren t  PFC.  Th is  arra ngem e nt  o f  DB R  an d PF C  con v ert e r i s  em pl oy ed t o   feed  a LED lam p  as i llu strated  in  Figure 2. Th e  out put   v o l t a ge  of t h e c o nve rt er i s  m a naged  b y   m eans o f  c h angi ng  t h e  d u t y  rat i o   of t h e  P W M   pul ses  o f  P F C   con v e r t e r swi t ch. I n  t h e m ean t i m e , a si ngl e vol t a ge se ns or i s  em pl oy ed fo r co nt r o l l i ng t h e co n v ert e r  out put   vol t a ge . T h i s  arra ngem e nt  i s  desi g n e d  an d i t s  effect i v e n ess is v a lid ated   u s in g  sim u latio n  resu lts fo r enhan c ed  p o wer qu ality at AC m a in s fo r an  ex tensiv e rang e  of  v o ltag e  co n t ro l. Req u i rem e n t s o f  t h e LED lam p  ch osen  fo r  si m u l a t i on i nvest i g at i o ns  are pr ovi ded   i n   Tabl e 1.       Dio d e  B r i dge   Rectifier  (DBR)      LC Filter    LED Lam p   Dri v er     Isolated  Zeta  Co nv erter   Single phase AC  Su ppl y Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN :  208 8-8 6 9 4     Fuzzy  Lo gi c C ont r o l l e r b a se d  Bri d gel e ss ( B L)  Isol at ed  I n t e rl eaved  Zet a   C onvert e r  f o r  …  ( T hen m ozhi   R)   51 1     Fi gu re  2.  O v er al l  Pro p o sed  B L  Is ol ated  Inte rleave d  Zeta C o nve r ter      Table  1. T h e  Perform a nce of  Fuzzy R u les  e  de  NL  NS  ZE   PS  PL   NL  NL   NL   NM   NS  ZE   NS NL   NM   NS  ZE   PS  ZE  NM   NS  ZE   PS  PM   PS NS  ZE   PS  PM   PL   PL  ZE   PS  PM   PL   PL       2. 1.  Oper ati o n  o f  B L  Is ol a t e d  In terl ea ved  Z e ta C o n v erte r   The o p erat i o n  of t h e B L  i s ol at ed i n t e rl ea ved zet a co nv ert e r i s  cat ego r i zed i n t o  t w o  com ponent s   wh ich  co m p rise th e  o p e ration at so m e  p o i n t   in  th e  po sitiv e  an d n e g a tiv e half cycles of sup p l y  v o ltage.    Opera tio n  d u r ing P o siti ve  Half  Cycles O f  Su pply Voltage   Th e  o p e ration   o f  t h e pro p o s ed  BL iso l ated  i n terleav ed  zeta co nv erter is furth e r catego rized  in to th ree  m o d e s, th ey are, switch  turn -ON,  switch  t u rn -OFF and  DC M. Th ree m o d e s  are illu strated  in  Fi g u re 3(a)–(c)  and  t h ei r  rel a t e d  wave f o rm s are  pr ovi ded  i n   Fi gu re  3.  The s e m odes are  b r i e fl y  di scu ssed   as f o l l o w s .   Conduc tion  Mode s of  Switch    M ode  0:   Wh en  switch S is in  “ON” con d itio n ,  a cu rren t in  m a g n e tizin g  indu ctan ce  ( L ) of  hi gh  fre q u e n c y   tran sform e r ( T ) b o o s ts as illu st rated  i n  Fi g u re 3(a). Th e i n term ed iary cap acito r  ( C )  pr ov ides en er g y  to  an  out put  i n duct o r  ( L ) an d th e  o u t p u t  filter cap acito r  ( C  ). C o nsequ e n tly,  vo ltag e  acro s s in term ed iary cap acitor  ( C ) dec r eases a n d t h e  cu rre nt  i n  o u t p ut  i n duct o r ( L )  a n d out put  capaci t o r   v o l t a ge ( C   are inc r eas ed.              PW M   Ge ne ra to r   Vo lt ag e   Co n t rolle r       + ‐   Ca rrier   Si g n a l   Ge ne ra t o r       S   S   D   D   B i di r e c t io na l   Sw i t c h     &     gate   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S  Vo l. 7,  No .  2,  Ju ne 20 16   :   509  –  5 20  51 2      ( a ). M o d e  0 Op er ation          ( b ) .   M o de 1  Op er ation        (c).   M o de 2 O p eratio n     Fi gu re  3.  C o nd uct i o n  M o des  of  Swi t c h  S d u rin g  Po sitiv e cycle      M ode  1:     Wh en switch  S ) is turne d   “OFF,” t h e c u rren t  in  m a g n e tizing  i n du ctan ce ( L )o f hig h  fre q u e nc y   tran sform e r ( T )  and   ou tpu t  i n du ctor   ( L ) st ar t s  re duci n g .  T h i s  e n er gy   of   hi g h   fre q u enc y  t r ans f o r m e r i s                                                                             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN :  208 8-8 6 9 4     Fuzzy  Lo gi c C ont r o l l e r b a se d  Bri d gel e ss ( B L)  Isol at ed  I n t e rl eaved  Zet a   C onvert e r  f o r  …  ( T hen m ozhi   R)   51 3 trans f erred to the i n term ediate capacitor  ( C ), and  the r efore  voltage   across  it  increases. Diode   ( D ) c o nd uct s   in  th is m o d e   o f  op eration  and   th eou t pu t cap a cito r  v o ltag e  ( C  )  i n crease s  as  sh ow n i n  Fi gu re  3.     M ode  2:   Thi s  m ode  i s   DC M  i n   or der  t h at  t h e  ene r g y  o f   hi g h  f r eq uency  t r a n sf or m e r ( T ) is fu lly  released  as  illu strated  in   Fig u re 3(c). Th e in term ed iary cap acito r ( C ) and  th e ou tpu t  cap acito r ( C  ) provide the e n ergy  t o  t h e  out put  i n d u ct o r   ( L ) and th e lo ad , co rrespo n d i ng ly. Th eref ore, t h e  output capacitor volta ge ( C  ) a nd  in term ed iary  cap acito r’s vo ltag e  ( C ), are  decreased, and t h e  out put i n duct o r c u rrent  ( L ),  b o o s ts in th is m o d e   o f  op eration  as illu strated  i n  Fig u re  3 .       Conduc tion  Mode s of  Switch    M ode  3:   Wh en  switch S )  is “ON” cond itio n ,  a curren t   in  m a g n e tizin g in du ctan ce ( L ) of hig h  fre q u e n cy   tran sform e r ( T )  raises as illu strated  in Fi g u re  4   (a). Th e in term ed iary cap acito r  ( C ) p r ovi d e s ene r gy  t o  a n   out put  i n duct o r  ( L ) an d th e  o u t p u t  filter cap acito r  ( C  ). C o nsequ e n tly,  vo ltag e  acro s s in term ed iary cap acitor  ( C )  d e cr e a s e s  an d th e cu rr e n t  in   ou tpu t  i n du ctor   ( L ) and ou tpu t  cap acitor  v o ltage  ( C   are raise d  as   illu strated  in Fi g u re  4 ( a).    M ode  4:     Wh en  switch   S ) is in  “OFF” co nd ition ,  the cu rren t i n   mag n e tizin g  i n du ctan ce ( L ) of hi g h   fre que ncy  t r a n sfo r m e r ( T ) a n d  out put  i n d u c t o r  ( L ) be gi ns  t o   dr op . T h i s  ene r gy   of   hi g h  f r e que nc y   tran sform e r is  tran sm it ted  to  th e in term ed ia ry cap acito r ( C ), and as a  resu lt vo ltag e  acro s s it raises. Di od e  ( D ) con d u c ts  du rin g  t h is m o d e  an d th e  ou tpu t  cap acito r vo ltage ( C  ) in creases as illu strated  i n   Fig u re  4 ( b).  M ode  5:     Thi s  m ode i s   DC M  i n   o r de r  t h at  t h e  ene r g y  of  hi gh  f r eq uency  t r ans f or m e r ( T ) is fu lly released  i n   Figure  4(c). T h e i n term ediary capacitor ( C )  and the  output  capacitor  ( C  ) p r ovi de t h e e n er gy  t o  t h e  o u t p ut   in du ctor  ( L )  and th e lo ad , co rre s p o n d i ng ly.   Th e r ef ore, th e  ou tpu t  cap acitor vo ltag e   ( C  ) and in term ed iary   cap acito r’s vo ltag e   ( C ), a r e  di m i ni she d , a n d t h e o u t p ut  i n du ct or  cu rre nt  ( L ), bo o s ts du ri ng  this m o d e .    2 . 2 .   Co nt ro l L o op Operat i on of  BL Is olated Interleaved Z e ta Conver ter  In  th is  research  wo rk , a Mam d an i-typ e  Fuzzy L o g i c Contro ller (FLC) i s  b u ilt for th e  p u rp op se  o f   adj u st i n g t h e  M o d u l a t i on  In dex  of t h e o u t put   vol t a ge c o nt r o l l e r wi t h  t h e i n t e nt i on  o f  r e duci ng t h e Pe ak O v e r   Sho o t  (POS), Peak   Und e r  Sh oo t (PUS), Settlin g  Ti m e  (ST) an d  Startin g  C u rren t  (SC). Dep e n d i n g  o n  the  di st i n ct i on  bet w een a c t u al  an d set  co n v ert e r  vol t a ge, FLC   i s  devi se d t o   d eci de o n  t h e  o p t i m u m  M odul at i o n   In de x o f  t h e  o u t p ut  v o l t a ge c ont rol l e r.  T h e f u zzy  sy st em s are a  ki n d   of  u n i versal  f u nct i o n a p p r o x i m at ors [ 2 1,   2 2 ] .  Th e FLC  is u tilized  as a no n lin ear  functio n  ap pro x i mato r produ ce an  app r o p riate tran sfo r m a ti o n  in  t h e  Mo du latio n Ind e x  o f  th e  ou tp u t  vo ltag e  con t ro ller  with  t h e in ten tion   of  k eep i n g th e Peak   Over Shoo t  (POS),  Peak   Und e r  Sho o t  (PUS), Settlin g  Tim e  (ST) an d   Startin g  Cu rren t  (SC) m i n i m u m .  Fig u r e 5  d e m o n s trates the  pr o pose d  c o nv ert e r  base d LE D  dri v er  v o l t a g e  co nt r o l  l o op .      F u zzy  Ba s e d   V o lt ag e  co nt ro lle r    In t h e  pr ocess  of  f u zzy   base d  vol t a ge  co nt rol l e r,  t w o i n p u t s  are  t a ke n i n t o  acc o unt ,  s p eci fi cal l y ,  vari at i o n  of  act ual  an d  set  co n v ert e r  v o l t a ge   err o r ( e)  an d  de l a y e d err o r ( d e ) .    There a r e fi v e  m e m b ershi p  f u nct i o n s  f o r  bot h i n put s (e ) an d ( d e) as s h ow n i n  fi gu re 6 .  B y  desi g n ,   th ere will b e   25  ru les. Triangu lar m e m b ership  fun c tion s  are tak e n  in t o  acco un t fo r  bo th in pu ts and  outp u t ,  with  th e in ten tio n th at th e Mod u l a tion   Ind e x   will b e  tran sformed  easily.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S  Vo l. 7,  No .  2,  Ju ne 20 16   :   509  –  5 20  51 4     (a).   M o de 3 O p erat i o n of   S             ( b ).   M o de 4 O p erat i o n of   S           (c).  DC M  c o nf i g u r at i o n  t h at  t h e e n er gy   of  hi gh  f r eq ue ncy  t r ansf o r m e r ( T )    Fi gu re  4.  C o nd uct i o n  M o des  of  Swi t c h  S d u rin g  Po sitiv e cycle                                                                            Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN :  208 8-8 6 9 4     Fuzzy  Lo gi c C ont r o l l e r b a se d  Bri d gel e ss ( B L)  Isol at ed  I n t e rl eaved  Zet a   C onvert e r  f o r  …  ( T hen m ozhi   R)   51 5     Fig u r e   5 .  Propo sed  LED   D r i v er   V o ltag e  Contr o l Lo op                Fi gu re  6.  F u zz y  M e m b ershi p   Fu nct i o n s       The  n o n - l i n ear  m a ppi ng  fr om  t h e i n p u t  t o  t h e  out put   of  FLC is don e thro ugh  th e b a sis of  tr ial and  erro r exp e rien ce. In itially, th e m e m b ersh ip   fu n c tion s  and   fu zzy ru les  were fo rm u l ated  in  sim u latio n   p r o g ram   t h r o u g h  t r i a l - and - er r o r m e t hod, i n  o r der t h at  t h e con v ert e r out put  v o l t a ge  can g o  aft e r t h e com m a nd v o l t a ge   wi t h  e nha nce d  dy nam i c perf orm a nce. T h e  err o r ( e)  an d  del a y e d er r o r  (de )   du ri n g  a  sam p l i ng pha s e  are  selected  as i n pu ts to th e  FLC  wh ich  is  g i v e n   b e low:    e se tv o l ta ge a c t ua l v o l ta ge   de e n en 1     Whe r e e(n) a nd e  (n  − 1) in d i cate th e p r esen t an d p r ev iou s  sam p les o f  conv erter  ou tpu t  v o ltage,  co rresp ond ing l y. Set vo ltag e  is k e p t  as  90 V.  The FLC  i s  de si gne d o n  t h e  basi s o f  o b ser v at i on o f  si m u l a t i on res u l t s  of t h e PI c ont rol l e r. B a sed  on   t h e st udy   of P I  cont r o l l e r, t h e  i n p u t  an d o u t put  ra n g e  of the FLC is decided. T h e  fuzzy rules are as  follows .  FLC ’ s  out p u t  ( c ont rol l e d  er ro r) i s  e v al uat e d  wi t h  t h e t r i a n g u l a r ca rri er  si g n al  o f  f r e que nc y  5 K H z t o  ge nerat e   PW M pu lse of switch S . Th e PWM pu lse of switch   S  i s  t o t a ll y  out  of  ph as e of P W M  p u l s e of s w i t c h  S   w h ich  is clear l y  sh own  i n  Fi gu r e  5.          -1  -0 . 8 - 0 . 6  - 0. 4 -0 . 2 0 0 . 2 0 . 4 0.6 0 . 8  1 Output 0   0 . 5  1  N L  NS ZE P S PL   Degr ee of  Memb e r sh ip PM N M  -10  -8 -6  -4 -2 0 2 4 6 8  10 de 0  0.5   1  N L N S ZE PS PL   Degr ee of  Memb e r sh ip -1 0 - 8 - 6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 e 0 - 0.5 1 N L NS ZE P S PL Degr ee of  Memb e r sh ip     PWM of    F u zz y bas e d  Vol t age   controller  > Com p arator   < Com p arato r Carrier  signal  ge n e r at or   PWM of    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S  Vo l. 7,  No .  2,  Ju ne 20 16   :   509  –  5 20  51 6 3.   RESULTS  A N D  DI SC US S I ONS     Th e  p e rfo rm a n ce  o f  th e  Pro p o s ed  BL Iso l ated   In terleav e d Zeta Conv erter is sim u lated  in   a  M A TLAB  /  Si m u li nk en vi r o nm ent  usi ng t h e Sim  Power - S y st em  Tool bo x .  The  pr o pose d  sy st em  i s  evaluat e d   base d on t h e  steady state perform a nce and the  dyna m i c perform ance of BL Is olat ed Interlea ved Zeta  Co nv erter and   th e ach iev e d   po wer  q u a lity in d i ces ob tain ed   at ac  m a in s. Mo reov er, t h e  p e rfo r m a n ce of th e BL  Isolated Interle a ved Zeta C o nverter is c o m p ared  with th e co nv en tio n a l  Brid g e d  zeta conv erter.    Param e ters su ch  as su pp ly v o ltag e   , s u p p l y  curre nt   , Pr o pos ed F u zzy   base d C o nve rt er  out put  vol t a ge    , Fu zzy  b a sed Co nv er ter   outp u t  Cur r e n t      , Fuzzy base d Converte r  out put  P o w e r      , of the  BL  Is olated Interlea ved  Zeta C o nve r ter are  e v alua ted t o   dem onst r ate its  pr o p er  f unct i o ni n g .  The  eval uat i o n  i s   base d  o n  t h e   vol t a ge  ri p p l e s  of  t h e  con v e n t i onal  B r i d ged  Zet a  c o nve rt e r   term ed as ‘V o u t Rip p le-E xist’ a n d  the  pr o p o se d BL  Is ol ated Interlea ve d Zeta  Conv erter wh ich  are termed  as  ‘   Rip p l e- Pr oposed ’ in  t h e simu lated   r e su lts.    More ove r,  power  quality indices suc h  as  powe r f actor (PF),  displacement  powe r fact or  (DPF), and  To tal Harm o n i c Disto r tion  (THD) of supp ly cu rren t are  analyzed  for d e term in in g  p o wer q u a lity at ac  main s.  The s p ecifications  used for the si m u l a ti ons a r e  gi ve n i n  Ta b l e 2.       Table 2. Speci fications   Para m e ter Value   _    113. 12 V    _    80 V   _    1. 682 A   _    1. 19 A  I nput Power   94. 75 watts  Rated Output Voltage   ∗   90 V  Rated Output Cur r e nt   ∗   1 A  Rated Output Power    ∗   90 watts  Ef f i ciency  Power Fa ctor ( PF)   94. 98%   0. 9954       3.1.   Steady-State  Perform a nce  The st ea dy -st a t e  be ha vi o u r  o f  t h e  pr o p o s ed   B L  Is olated Interleaved  Zeta  Co nv er ter  f e d LED  dr iv er   at rated  con d itio n is sh own  in  Fig u re  7 .   Sup p l y  vo ltag e  is co nsid ered  as  V _  11 3.2V fo r  th e  p r op o s ed LED lam p   d r iv er ap p lication .   LED  l a m p  po wer  a nd  v o l t a ge a r e  con s i d e r ed as  90   W  a n d 9 0 V  resp ectiv ely .  So, th e  supp ly cu rren t attain ed  is  I _  1. 6 8 2  A .  T h e  cor r es po n d i n g  sup p l y   vol t a ge   and  cu rre nt   wa vef o rm s are s h ow n i n  Fi gu re  7(a ) ,  ( b ).   The n , t h e  pr o p o se d B L  i s ol at ed i n t e rl eave d   zet a co nve rt er  i s  use d  t o  co nt rol  t h e  out put   vol t a ge .  It  i s   a DCM type  of converter. So, the c o nv erter ou tpu t  vo ltag e  is tak e n  as fe ed b a ck  co mp a r ed  w i th  r a ted  ou tpu t   v o ltag e .  No w,  th e pu lse  wid t h   will b e  adj u sted  based on  t h e erro r v a l u e  an d th e conv erter ou tpu t   v o l t a g e  is  m a i n t a i n ed c o n s t a nt . T h e c o nv ert e r  out put   v o l t a ge an d c u r r e n t  wa ve fo rm s are s h o w n i n  F i gu re  7 (c )  (d )  (e).     T h e  po w e r  f a cto r  of   th e p r o p o s ed   co nv er te r  a t   r a te d  co nd i tio n  is attain ed as  0 . 9 954   which  is  n ear  unity.  Now, the conve rter i npu t power is m e asu r ed   b y       V  113 .12 V √2 8 0 V      I   1. 682A √2 1 . 19I      The m easure d   Input Powe r at tained  by the  steady state  an al ysis is 94 .7 5  W .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN :  208 8-8 6 9 4     Fuzzy  Lo gi c C ont r o l l e r b a se d  Bri d gel e ss ( B L)  Isol at ed  I n t e rl eaved  Zet a   C onvert e r  f o r  …  ( T hen m ozhi   R)   51 7      (a) .  S u ppl y   V o l t a ge          (b ) .  Su pp ly Cu rr en t        (c).   C o n v ert e r  out put  v o l t a ge          (d ) .  Conv er ter ou tpu t  cur r e n t         (e).   C o n v ert e r  out put  p o we r     Figure  7. Steady State Performance      3. 2. E v al ua ti o n  o f  PI  a nd  F u zz y C o nt rol l er  Fi gu re  8 s h o w s t h e  per f o r m a nce c o m p ari s o n   of t h e  PI and fuzzy c o ntroll er for the c o nverter  out put   vol t a ge  res p o n s e. The i m pact  and t h e dem e ri t s  of P O S ,  P U S,  ST an d st art i ng c u rre n t problem  are clearly  di scuss e d  i n   s ect i on  1.  T h e  refe rence  v o l t a ge c o nsi d e r ed   here  i s   90  V .   It  i s   obse r ved   fr om  t h e fi g u r e  t h at ,  co nv erter ou tpu t  v o ltag e  t u ned  b y  PI co n t ro ller se ttles at 9 0  V with   hig h  POS and   PUS  with  po or ST.  Howev e r, co nverter  o u t p u t   voltag e  tu ned b y   FLC se ttles at  9 0  V with m i n i m u m  POS, PUS and   ST.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S  Vo l. 7,  No .  2,  Ju ne 20 16   :   509  –  5 20  51 8     Fig u r e   8 .  PI and  Fu zzy  r e sponse of  C o nv er ter  Ou t p u t   Vo ltag e           Fig u r e   9 .  PI and  Fu zzy  r e sponse of  C o nv er ter  Ou t p u t   Vo ltag e       Th e r e spo n se of  star tin g  cur r e n t  is an alysed  in  f i gur e 9. Th e f i g u r e  sh ow s  cu rr en t response o f  PI  and  FLC. It is clearly observed  from th e figure that, the curre nt response tu ned  by  t h e FLC  pr od uces l e ss st art i n g   current c o m p ared  with th e  current  res p onse tune d  by the PI cont ro lle r .  Th e  ab ov e s c e n ar io s  show  th e  i m p r ov ed eff i cien cy of  th e FLC ov er  t h e PI   w h ich  is m a in ly d u e  to   pr op er tu n i n g  of  m o du latio n  i n dex.      3. 3.   Perf orm a nce E v al u a ti o n  un d er VDC Change  (Bri ghtness   contr o l )   The  per f o r m a nce of t h e  pr o p o se d B L  i s ol at ed i n t e rl ea ve d  Zet a  C o n v ert e r  i s  anal y zed  by  vary i n g  dc  l i nk  vol t a ge  as  sh ow n i n  Fi gu re 1 0 .  T h e  vol t a ge  resp o n se  o f  t h e  p r o p o se d  con v e r t e r i s  a n al y zed by  a  su dde n   change at 0.65 second from  9 0  V to   6 0  V. T h e act ual  v o l t a ge res p onse  V   of  th e pr opo sed  co nv er ter  and  t h e rat e d  out pu t  vol t a ge are s h o w n i n  t h e Fi gu re 1 0  (a ). B a sed o n  t h e  vo l t a ge vari at i o n of t h e c o n v e r t e r, t h e   out put  c u rre nt   resp o n se i s  i n   Fi gu re  1 0  ( b ).           (a).   C o nve rt er out put  v o l t a ge resp o n se w h en   su dd en   cha n g e   i n  rat e d o u t p ut   v o l t a ge         (b ). C o nve rt er  out put  c u rre nt   resp o n se  w h en  su dd en  cha n g e  i n   rat e d  o u t p ut  v o l t a ge     Fig u r e   10 . Th e p e r f o r m a n ce of  th e pr opo sed   BL isolated i n terleave d  Zeta  Converte r      Th e ach i ev ed   p o wer  q u a lity in d i ces  ob tain ed  at ac m a in s  are tabu lated  i n  tab l e  3   wh en  th e ou tpu t   vol t a ge  i s   vari e d   fr om  90  V t o  6 0   V.               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.