I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  13 ,   No .   1 , M a r ch   20 2 2 ,   p p .   2 7 5 ~ 2 8 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 13 .i 1 . p p 2 7 5 - 28 8     275     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Photo v o ltaic hy br id boo st conv erte r f ed  switc hed r el uctance  mo tor driv e       Ra v i K ira n Da s a ri,   D ha rma ra j   G o dwin   I m m a nu el   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c En g i n e e r i n g ,   S a t h y a b a ma   I n st i t u t e   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   C h e n n a i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   9 ,   2 0 2 1   R ev is ed   J an   18 2 0 2 2   Acc ep ted   J an   25 2 0 2 2       P o ll u ti o n   fr o m   c o n v e n ti o n a l   tra n sp o rtat io n   m e th o d is  a   w o rry i n g   fa c to r .   El e c tri c   v e h icle s a re   a   v iab le o p ti o n   t o   re d u c e   e n v iro n m e n tal  p o ll u t io n   a n d   t o   re p lac e   th e   c o n v e n ti o n a m e th o d o f   u sin g   in ter n a c o m b u sti o n   (I C)  e n g i n e   b a se d   tran sp o rtatio n   sy ste m .   r e n e wa b le  so u rc e   d ri v e n   e lec tri c   v e h i c les   (EV)  o p e n s   u p   n o n - d e p e n d e n c y   o n   c o n v e n t io n a e n e rg y   s o u rc e s.  T h e   re n e wa b le  e n e rg y   s o u rc e   (l ik e   p h o to v o lt a ic  sy ste m in sists   o n   t h e   sw it c h   m o d e   c o n v e rter  t o   a u g m e n t   it v o lt a g e   ra n g e .   Th is  p a p e p re se n ts   a   h y b rid   b o o st   sw it c h   m o d e   DC - DC  c o n v e rte to   in c re a se   th e   v o l tag e   ra n g e   o th e   p h o to v o lt a ic  ( P V)  sy ste m .   T h e   wh e e ls  o e lec tri c   v e h icle   a re   c o u p led   t o   sw it c h e d   re lu c tan c e   m o to r   (S R M ) .   Clo se d - l o o p   sp e e d   c o n tro ll e d   S RM   d riv e s   th e   wh e e ls  o EV.   As y m m e tri c a c o n v e rter  fe e d th e   e x c it a ti o n   c u r re n to   t h e   c o il o 6 /4   p o le  c u rre n t - c o n tr o ll e d   S R M .   T h e   p r o p o se d   EV   sy ste m   is  a n a ly z e d   f o fi x e d   a n d   v a ria b le  t o rq u e   wit h   sp e e d   c o n d it io n   u si n g   M ATLAB/ S imu li n k   so ftwa re .   K ey w o r d s :   DC - DC   C o n v er ter   E lectr ical  v eh icle   Ph o to v o ltaic    Sp ee d   d r iv e   Switch ed   r elu ctan ce   m o to r   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R av i K ir an   Dasar i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   Sath y ab am I n s titu te  o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y   C h en n ai,   I n d ia   E m ail: r av ir aja. d asar i@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Glo b al  p o llu tio n   is   a   m ajo r   c o n s tr ain th at  is   w o r r y i n g   t h wo r ld   th ese  d ay s .   Veh icles  wi th   in ter n al   co m b u s tio n   e n g in es  co n s titu te  m ajo r   s o u r ce   o f   air   p o llu tio n   em itti n g   p a r ticu late  m atte r   an d   c a r b o n   g ases   in to   th atm o s p h er e.   Af f o r d a b le  an d   clea n   v eh icle  tech n o l o g y   ca n   im p r o v th q u ality   o f   air   wh ile  r ed u cin g   th clim atic  ch an g es  an d   h ea lt h   r is k s .   T ec h n o lo g y   in   r e p lacin g   co n v en tio n al  e n g in es  ( u s in g   f o s s il  f u els)  with   clea n   en er g y   en g in es  th at  ex cl u d tailp ip em is s io n s   is   th f u tu r v e h icu lar   s ce n ar i o .   E lec tr ic  v eh icles  ( E Vs)   ar th o n th at  em p lo y s   elec tr ic  m o to r   f o r   its   tr ac tio n   an d   n ee d s   n o   g aso lin f u els  [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h n o tio n   o f   elec tr ic  v eh icle  h as  b ee n   f o r   lo n g   p e r io d   ar o u n d ,   b u t   th e   E co n ce p t   g ain e d   its   in ter es in   th e   last   d ec ad e   am id s g lo b al  p o llu tio n   f r o m   th au to m o b ile  s ec to r .   W ith   th d ev elo p m en in   e lectr ical  tech n o lo g y ,   d iv er s if ied   an d   s o p h is ticated   E Vs  ca n   b d esig n ed   with   h i g h   r eliab ilit y .   B atter y   d r iv e n   o r   r en ewa b le  s o u r ce   d r iv en   E [ 3 ] [ 6 ]   c an   r u le  th au to m o b ile  s ec to r   in   t h m er f u tu r e.   R en ewa b le   s o u r ce s   lik p h o to v o ltaic   ( PV)   s y s tem   [ 7 ]   o r   f u el  ce ll  ca n   s o u r ce   th elec tr ic  v eh ic le.   PV  en er g y   is   f r ee ly   av ailab le  an d   in   ab u n d an ce   in   co u n tr y   lik I n d ia.   PV  s y s tem   ab s o r b in g   p h o to n   en er g y   f r o m   th s u n lig h allo ws  cu r r en t   p ass ag g en er atin g   elec tr ical  en er g y   wh ich   ca n   b e   u s ed   f u r th er .   T h is   PV  s y s tem   g en er atin g   elec tr icity   d ec r ea s e s   t h r eliab ilit y   o n   co n v en tio n al  s o u r ce s   g en e r atin g   elec tr ic   p o wer   [ 8 ] [ 1 0 ] .   F u r th er ,   th u s ag o f   PV  en er g y   ca n   b e   u s ed   to   d r iv elec tr ic  v eh icles.  So lar   r ad iatio n   wh ich   is   at  p ea k   d u r in g   d ay   tim ca n   g en e r ate  elec tr ical  en er g y   [ 1 1 ]   an d   ca n   b s to r ed   i n   b at ter ies to   s o u r ce   th e   E V.   PV  s y s tem   g en er ates  elec tr ic al  en er g y   at   lo v o ltag es.  T h lo v o ltag o u tp u o f   th e   PV  s y s tem   ca n n o d r iv th elec tr ic  m o to r   o f   E a n d   n ec ess itates  v o ltag b o o s cir cu it.   T h v o ltag e   b o o s cir cu it  g ain s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  13 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   2 75 - 288   276   th o u tp u o f   th PV  s y s tem   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   Switch - m o d DC - DC   co n v er ter s   ca n   d o   jo b   o f   v o ltag g ain er .   I s o lated   an d   n o n - is o lated   a r t h ty p es  o f   DC - DC   co n v er ter s .   I s o lated   co n v e r ter s   [ 1 4 ]   in d u ct  h ig h - f r eq u en cy   tr an s f o r m er   f o r   is o latio n   b et wee n   in p u an d   o u tp u ter m i n als  o f   th cir cu it.  T h u s e   o f   h ig h - f r e q u en c y   tr an s f o r m er   in cr ea s es  th co s an d   s p ac o f   th co n v er ter .   No n - is o lated   DC - DC   co n v er ter s   d o   n o n ee d   tr an s f o r m er   [ 1 5 ] [ 1 7 ]   as  th e r is   n o   is o latio n   b etwe en   i n p u an d   o u t p u ter m in als  o f   th e   cir cu it  an d   r e q u ir es  less   o u tp u t   f ilter s   as  co m p ar ed   to   is o lated   ty p e.   DC - DC   co n v er ter s   [ 1 8 ] [ 2 0 ]   ar e   also   u s ed   f o r   ch ar g in g   b atter ies o f   elec tr ic  v eh icle  [ 2 1 ]   an d   b r ak i n g   [ 2 2 ] .     T h m o to r   is   th h ea r t   o f   t h E cir cu it.  s u itab le  an d   ef f icien m o t o r   ca n   r u n   E V   [ 2 3 ]   an d   in cr ea s es  s y s tem   r eliab ilit y .   Ma ch in s u ch   as  s witch ed   r e lu ctan ce   m o to r   ( SR M)   g ain e d   im p o r tan ce   in   th e   r ec en d a y s .   Simp le  c o n s tr u ctio n   with   r o b u s s tr u ct u r e,   ca p ab ilit y   o f   h i g h   s p ee d   o p er atio n s   [ 2 4 ]   m ak e   Switch ed   r elu ctan ce   m o to r   v ia b le  in   m an y   ap p licatio n s   lik e lectr ic   v eh icle  [ 2 5 ] .     Activ s witch   h as   v o ltag s tr ess   eq u al  to   o u tp u v o ltag in   co n v er ter   [ 2 6 ] .   I n v o lv i n g   two   p o wer   d ev ices  in   cu r r en p ath   d u r in g   s witch   ON  p er io d   an d   o n e   d ev ice  d u r in g   s witch   OFF  d u r a tio n ,   tr an s f o r m er   less   h ig h   g ain   co n v er ter   is   p r o p o s ed   as   co n v er ter - 1   to p o l o g y   i n   [ 2 7 ] .   T h is   p a p er   p r esen ts   h y b r id   b o o s t   s witch   m o d DC - D C   co n v er ter   [ 2 7 ]   with   p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem   f o r   elec tr ic  v eh icle  ap p licatio n .   T h e   wh ee ls   o f   th elec tr ic  v eh icle  ar co u p led   to   s witch ed   r elu ct an ce   m o to r .   C lo s ed - lo o p   s p ee d   co n tr o lled   SR d r iv es  th wh ee ls   o f   E V.   Asy m m etr ical  co n v e r ter   f ee d s   th ex citatio n   cu r r e n to   th e   co ils   o f   6 /4   p o le  c u r r en t - co n tr o lled   SR M.   T h is   p ap er   p r o p o s es  n o n - is o latin g   t y p h y b r id   DC - DC   co n v er ter   with   h ig h   v o ltag e   co n v er s io n   r atio   to   d r iv SR m ac h in e.   T r an s f o r m e r   less   o p er atio n   o f   co n v e r ter   r ed u ce s   th s ize   an d   av o id s   elec tr o m ag n etic  i n ter f er e n ce /elec tr o m ag n etic  c o m p atib ilit y   ( E MI /EM C )   ef f ec ts ,   is   a n   ad d ed   ad v an tag e.   T h e   co n v er ter   is   o p e r ated   in   clo s e d - lo o p   a n d   co n tin u o u s   co n d u c tio n   m o d ( C C M)   m o d e.   T wo   in d u cto r s   with   th s am lev el  o f   in d u ctan ce   ar e   ch ar g e d   in   p a r allel  d u r in g   th s witch - o n   p er io d   an d   ar e   d is ch ar g ed   in   s er ies  d u r in g   th s witch - o f f   p er io d .   No v elty   o f   t h wo r k :     T h is   p ap er   p r esen ts   h y b r id   b o o s s witch   m o d DC - DC   co n v er ter   [ 2 7 ]   with   PV  s y s tem   f o r   elec tr ic  v eh icle  ap p licatio n .       PV sy s tem   is   tak en   as in p u t a n d   s witch ed   r elu ctan ce   m o to r   ( SR M)   d r iv is   co n s id er ed   as l o ad .       C lo s ed - lo o p   s p ee d   co n tr o l a n a ly s is   o f   SR d r iv is   p r esen ted .       Asy m m etr ical  co n v er ter   f ee d s   th ex citatio n   cu r r en t to   th c o ils   o f   6 /4   p o le  cu r r en t - co n tr o l led   SR M.     T h h y b r id   b o o s co n v er ter   is   o p er ated   in   clo s ed - lo o p   an d   C o n tin u o u s   co n d u ctio n   m o d e.       2.   H YB RID  B O O ST   CO N VE R T E   C o u p led   in d u ct o r   b ased   tech n iq u g iv es  h ig h   v o ltag g ai n .   W ith   lo cir cu it  co m p lex ity   an d   to   in cr ea s th v o ltag g ain ,   [ 2 6 ]   p r o p o s es  a   m o d if ie d   b o o s t o p o lo g y   with   s witch ed   in d u ct o r   s tr u ctu r e.   T h r ee   p o wer   d ev ices  ar in v o l v ed   i n   cu r r en p at h   d u r i n g   s witch   ON  p er io d   an d   two   d ev ices  d u r in g   s witch   OFF     in   [ 2 6 ] .   Activ s witch   h as  v o ltag s tr ess   eq u al  to   o u tp u v o ltag in   c o n v e r ter   [ 2 6 ] .   I n v o lv in g   two   p o we r   d ev ices  in   cu r r en p ath   d u r in g   s witch   ON  p er io d   an d   o n e   d ev ice  d u r in g   s witch   OFF  d u r a tio n ,   tr an s f o r m er   less   h ig h   g ain   co n v e r ter   is   p r o p o s ed   as  co n v er ter - 1   t o p o lo g y   in   [ 2 7 ]   wh ich   is   h y b r id   b o o s co n v er ter   in   t h is   ar ticle.   T h v o ltag s tr ess   ac r o s s   th s wi tch   is   less   th an   th o u tp u v o ltag e   an d   th c u r r e n s tr ess   is   ab o u h al f   th v alu o f   th co n v er ter   in   [ 2 6 ] .     2 . 1 .   H y brid  bo o s t   co nv er t er   re presenta t io n   F i g u r e   1   s h o ws   t h e   h y b r i d   b o o s t   c o n v e r t e r   a n d   it   c o n s is ts   o f   tw o   s w it c h es   S 1   a n d   S 2 .   Al s o ,   i t   c o n s is ts   o f   t w o   i n d u c t o r   c o i l s   L 1   a n d   L 2 ,   a   d i o d e   D   a n d   a   c a p a c i t o r   C .   R e s is ti v e   l o a d   is   c o n n e c te d   a c r o s s   t h e   l o a d   t e r m i n a ls .   B o t h   t h e   s w i t c h es   o f   h y b r i d   b o o s t   c o n v e r t e r   a r e   s w i t c h e d   s i m u l ta n e o u s l y   wi t h   n o   p h a s e   d e l a y .   T h e   o p e r a t i o n a l   m o d e s   o f   h y b r i d   b o o s t   c o n v e r t e r ,   w h e n   b o t h   t h s wi t c h   u n i ts   S 1   a n d   S 2   i n   ON   s t a t e   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   2   a n d   h y b r i d   b o o s t   c o n v e r t e r   w h e n   b o t h   t h e   s w i tc h   u n i ts   S 1   a n d   S 2   i n   O FF   s t a t e   i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   3 .       V i n L 1 L 2 S 1 S 2 D C R     Fig u r 1 .   Hy b r id   b o o s co n v er ter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P h o to vo lta ic  h yb r id   b o o s t c o n ve r ter fed   s w itch ed   r elu cta n ce   mo to r   d r ive  ( R a vi  K ir a n   Da s a r i )   277   V i n C R L 1 L 2   V i n L 1 L 2 C R     Fig u r 2 .   Hy b r id   b o o s t c o n v er ter   wh en   b o th   S1   &   S2   ar ON  ( Mo d e - 1)     Fig u r 3 .   Hy b r id   b o o s t c o n v er ter   wh en   b o th   S1   &   S2   ar OFF ( Mo d e - 2)         Mo d e - 1:   W h en   b o th   th e   s witch es  ar ON,   t h s o u r c v o ltag is   p r esen ac r o s s   ea ch   in d u c to r   an d   b o th   L 1   an d   L 2   ar c h ar g e d   u p   to   t h v o ltag lev el  o f   in p u s o u r ce .   Du r in g   th is   tim p er io d ,   th l o ad   is   d r iv en   b y   th ca p ac ito r .          =   1 = 2   ( 1 )       Mo d e - 2 I f   b o th   th s witch ab le  u n its   S1   an d   S2   ar tu r n ed   OFF  co n d itio n ,   th in p u cu r r en f lo ws  f r o m   s o u r ce   th r o u g h   in d u cto r   ( L 1 ) ,   ca p ac ito r   ( C )   an d   in d u cto r   ( L 2 ) .   Sin ce   alr ea d y   th i n d u cto r s   ar ch ar g ed   u p   to   th lev el  o f   in p u v alu e,   t h ca p ac ito r   is   ch ar g e d   to   th r ice  th v alu o f   in p u t so u r ce .     Vo ltag ac r o s s   th in d u ct o r   ( L 1 =L 2 )   is   g iv e n   ( d u r in g   s witch   OFF tim e)   b y   ( 2 ) .     = (  0 2 )   ( 2 )     Fig u r 4   illu s tr ates th tim in g   an d   o p er ati o n al  s ig n als o f   h y b r id   b o o s t c o n v er ter .   T h s ig n al   ch ar ac ter   o f   d if f e r en p ar am eter s   d u r i n g   s witch es   ON  an d   s witch   OF F   p er io d s   ar s h o w n .   Ma k in g   t h av er ag e   v o ltag e   ac r o s s   th in d u cto r   ( with   as  s h o wn   in   ( 1 )   an d   ( 2 ) ) ,   eq u al  to   ze r o   o v er   th e   co m p let cy cle   y ield s   th e   f o r m u latio n   o f   v o ltag g ain   f o r   h y b r id   b o o s t c o n v er ter .         D T s ( 1 - D ) T s T s M o d e     1 M o d e     2 I o V o I c I D I L 1 I L 2 V G S 1 V G S 2 t t t t t t t t     Fig u r 4 .   Op e r atio n al  wav ef o r m s   o f   h y b r id   b o o s t c o n v er ter         + (  0 2 ) ( 1 ) = 0   ( 3 )      = 0  = 1 + 1   ( 4 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  13 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   2 75 - 288   278   Fu r th er ,   f o r   d u ty   cy cle  f o r m u l atio n ,   as sh o wn   in   ( 4 )   ca n   b r e - wr itten   as:     ( 1 ) 0 = ( 1 + )      = 0  0 +    ( 5 )     I n   s p i t o f   h a v i n g   o n e   m o r e   s wi t c h   a n d   p as s i v e   i n d u c t o r   i n   t h h y b r i d   b o o s t   ( c o m p a r e d   t o   c o n v e n t i o n a b o o s t   c i r c u i t )   c o n v e r t e r ,   f o r   t h e   s a i d   d u t y   c y c l e ,   t h e   g a i n   is   v e r y   h i g h .   T h e   d u t y   c y c l e   f o r m u l a t i o n   i l l u s t r a te s   t h at  a t   5 0 %   d u t y   r a ti o ,   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   is   t h r i c e   t h e   v o l t a g e   o f   i n p u t   v a l u e .   T h e   d u t y   c y c le   v e r s u s   v o l ta g e   g a i n   c o m p a r i s o n   i s   r e p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   5 ,   a n d   s t a t e s   t h a t   t h e   v o l t a g e   g a i n   i s   h i g h e r   i n   c a s e   o f   h y b r i d   b o o s t   c o n v e r t e r .   T a b l e   1   s h o w s   t h e   co m p a r a t i v e   i l l u s t r a ti o n   o f   t r a d i t i o n a l   b o o s t   c o n v e r t e r   a n d   h y b r i d   b o o s t   c o n v e r t e r .   H y b r i d   b o o s t   c o n v e r t e r   b o o s ts   t h e   v o l t a g e   l e v el   g r e a t e r   t h a n   t r a d i t i o n a l   b o o s t   c o n v e r t e r .             Fig u r 5 .   Du t y   cy cle  v e r s u s   v o ltag g ain       T ab le  1 .   C o m p a r ativ ch ar t   P a r a me t e r   Tr a d i t i o n a l   B o o s t   C o n v e r t e r   H y b r i d   B o o s t   C o n v e r t e r   V a l u e   o f   I n d u c t o r s   1 mH   0 . 5 mH   S i z e   o f   I n d u c t o r s   H i g h   Lo w   N u mb e r   o f   sw i t c h e s   01   02   D u t y   R a t i o   H i g h   Lo w   V o l t a g e   G a i n   1 1   1 + 1   @   5 0 D u t y   C y c l e   V o u t   =   2   *   V i n   V o u t   =   3   *   V i n       3.   P H O T O - VO L T A I SYS T E M   WI T H   H YB R I B O O S T   CO NVER T E F E SR M   D RIVE   3 . 1 .    P s y s t e m   wit h c lo s ed - lo o p hy brid bo o s t   co nv er t er   So lar   en er g y   is   f r ee ly   a n d   a v a ilab le  in   ab u n d a n q u an tity .   U s o f   th e   s o lar   lig h t   f o r   th e   p r o d u ctio n   o f   elec tr ical  en er g y   is   th b asic  o p er atio n   o f   p h o to v o ltaic  ( P V)   s y s tem .   PV  ce ll  is   s im p le  f ab r icate d   P - ju n ctio n   la y er   an d   wh en   p h o t o n   e n er g y   in   th e   s u n lig h t   im p licates  o n   s ilico n   la y er   o f   PV  s y s tem ,   g e n er ates  elec tr icity .   PV  ce ll  ab s o r b s   th p h o to n   en er g y   a n d   th c h ar g ca r r ier s   in s id th P - lay er s ,   g ets  ex cited   an d   tr ies  to   m o v f r o m   o n lay e r   to   th o th er ,   d ep letin g   th ju n ctio n   b ar r ie r ,   allo win g   th e   f lo o f   elec tr o n s   p r o d u cin g   elec tr icity .   Mu ltip le  m o d u les  co n n ec ted   i n   s er ies  ( PV  s tr in g )   b o o s ts   th v o ltag lev el  an d   co n n ec te d   in   p ar allel   in cr ea s es  th cu r r en r atin g .   Desig n   o f   PV  s y s tem   i s   to   d ec id th p ac k ag n u m b er   o f   s er ies  an d   p ar allel   co m b in atio n s   ( ar r ay )   to   m atc h   u p   f o r   r eq u i r ed   p o wer   r atin g .   PV  s y s tem   ca n n o m atch   u p   f o r   h ig h er   v o ltag r atin g s   d u e   to   c o s ec o n o m ics  an d   in s is ts   f o r   DC - DC   co n v e r ter   to   b o o s u p   th e   o u tp u v o l tag o f   PV  s y s tem .   T h PV sy s tem   co n n ec ted   to   h y b r id   b o o s co n v er ter   is   s h o w n   in   F ig u r 6 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P h o to vo lta ic  h yb r id   b o o s t c o n ve r ter fed   s w itch ed   r elu cta n ce   mo to r   d r ive  ( R a vi  K ir a n   Da s a r i )   279   L 1 L 2 S 1 S 2 D C R P I V c a r r i e r V d c _ r e f V d c _ a c t D u t y   C y c l e V r e f C l o s e d   l o o p   C o n t r o l   c i r c u i t   f o r   H y b r i d   B o o s t   C o n v e r t e r V P V     Fig u r 6 .   PV w ith   h y b r id   b o o s co n v er ter       3 . 2 .    Switc hed  re luct a nce  m o t o wit h a s y mm et rica l c o nv e rt er   S w it c h e d   r e l u ct a n c e   m o t o r   ( SR M )   i s   a n   el e c t r ic   m o t o r   t h a t   c o n s i s t s   o f   n o   wi n d i n g s   o n   r o to r   w h i l t h s t a t o r   c o n s is ts   o f   c o n c e n t r a t e d   w i n d i n g s .   SR M   i s   k n o w n   f o r   i ts   d o u b l e   s a li e n t   c o n s t r u c ti o n   wh e r e   b o t h   t h e   s t at o r   a n d   r o t o r   c o n s i s t s   o f   s a li e n t   p o le s .   G e n e r al l y ,   S R M   is   h e t e r o p o l a r   m o t o r   a n d   t h e   n u m b e r   o f   s ta t o r   a n d   r o t o r   p o l e s   i s   u n e q u a l .   SR o p e r a t es   o n   th e   p r i n c i p l e   o f   v a r i a b l r e l u c ta n c e   a n d   t h r o t o r   r o t a te s   w ith   r e l u c t a n c t o r q u e .   S t a t o r   c o n s i s t s   o f   w i n d i n g s   a n d   i s   e x c i t e d   s e q u e n t i al   u s i n g   s w i tc h i n g   c o n v e r t e r .   T h e   r o t o r   o f   S R M   t e n d s   t o   a l i g n   i ts e l f   i n   l o w   r e l u c ta n c e   p at h .   A   s i m p l e   v i e w   o f   t h r ee - p h a s e   6 / 4   p o l e   SR M   i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   7 .     Simp le  co n s tr u ctio n   with   r o b u s s tr u ctu r an d   esp ec ially   t h ca p ab ilit y   o f   h ig h   s p ee d   o p er atio n s   m ak Switch ed   r elu ctan ce   m o to r   ( SR M)   v iab le  i n   m an y   ap p licatio n s .   Hig h   s p ee d   m a ch in es  ca n   p r o d u ce   ad eq u ate  p o we r   d en s ity ,   wh ic h   is   v er y   m u ch   an   i n ter est  in   elec tr ic  v eh icle  m o to r s .   T h p h ases   o f   SR ar e   in d ep en d en an d   th f ailu r in   o n p h ase  d o es  n o in ter r u p t h d r iv e   o p e r atio n .   Seq u en tial   s witch in g   o f   SR p h ase  win d in g s   p r o d u ce s   r elu ctan ce   p ath   a n d   t h win d in g   f r ee   r o to r   alig n s   in   th d ir ec tio n   o f   lo r elu cta n ce   p ath .   T h s witch in g   o f   p h ase  win d in g s   is   d o n with   s witc h in g   co n v er ter .   T h win d in g s   o f   SR ar in   s er ies   with   th s witch es o f   co n v e r t er   m ak in g   t h lim it th s h o o t - t h r o u g h   f au lts .   T h to r q u o f   th SR is   s elf - r elian an d   d o es  n o t   d ep e n d   o n   th p o lar ity   o f   th c u r r en ex citatio n ,   th is   p h en o m en o n   in s is ts   f o r   ca r ef u h an d lin g   o f   s to r ed   m ag n etic  en er g y .   T h asy m m etr ical   co n v er ter   t o   ex cite  an d   to   h a n d le   s to r ed   m ag n etic   en er g y   in   6 /4   p o le  SR is   s h o wn   in   F ig u r e   8 .   Asy m m etr ic  co n v er ter   is   o n o f   th co m m o n   c o n f ig u r atio n s   to   d r iv SR cir cu it  with   r eg en er atio n   an d   f r ee - wh ee lin g   ca p ab ilit y .   E ac h   p h ase   co n s is ts   o f   two   s witch es  ( T 1   an d   T 2   f o r   Ph as e - A)   an d   two   d io d es.  T u r n in g   o n   b o t h   T 1   an d   T 2   e x cites  th e   p h ase  co il  an d   th s to r e d   en er g y   o f   th c o il  r em ain s   in   th s am d ir ec tio n   u n til  it  is   d e p leted .   T u r n in g   o f f   T 1   an d   T 2   f o r war d   b iases   th tw o   d io d es  an d   th s to r ed   en er g y   in   th co il  is   f ed   b ac k   to   r e ch ar g th s o u r ce .   T u r n in g   o n   T 1   a n d   tu r n in g   o f f   T 2   m a k es  d io d D2   f o r war d   b iased   an d   th r e m ain in g   s to r e d   en er g y   in   t h co il  is   f r ee wh ee led   allo win g   co m p lete  d is ch ar g o f   th p h ase  co il.  T h o p er atin g   m o d es o f   th co n v er ter   p h ase  ar s h o wn   in   Fig u r 9 .   T h d ar k   b lack   p ar o f   t h cir cu it  is   th c u r r en p at h   an d   t h lig h ter   p a r ts   o f   th cir cu it  ar in ac tiv in   F ig u r 9 .   E ac h   p h ase  co n s is ts   o f   two   s witch es  ( T 1   an d   T 2   f o r   Ph ase - A)   an d   t wo   d io d es.  T u r n in g   o n   b o th   T 1   a n d   T 2   in   F ig u r e   9   ( a)   ex cites  th e   p h ase   co il  a n d   th s to r ed   en er g y   o f   t h c o il  r em ain s   in   t h s am e   d ir ec tio n   u n til it is d ep leted .   T u r n in g   o n   T 1   an d   tu r n in g   o f f   T 2   in   Fig u r 9   ( b )   m a k es d io d D2   f o r war d   b iased   an d   th r em ain i n g   s to r ed   en e r g y   in   th co il  is   f r ee wh ee led   allo win g   co m p lete  d is ch ar g e   o f   th p h ase  co il.     T u r n in g   o f f   T 1   an d   T 2   in   Fig u r 9   ( c)   f o r war d   b iases   th t wo   d io d es  a n d   th e   s to r ed   e n er g y   in   t h co il  is   f e d   b ac k   to   r ec h ar g th s o u r ce .         T 1 + _ V T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 D 2 D 4 D 1 D 3 D 6 D 5 P h - A c P h - B P h - C     Fig u r 7 .   T h r ee - Ph ase  6 /4   SR M     Fig u r 8 .   C o n v en tio n al  asy m m etr ical  s tr u ctu r co n v er ter   f o r   SR M     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  13 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   2 75 - 288   280         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 9 .   Op e r atin g   m o d es o f   SR ( a)   e x citatio n ,   ( b )   f r ee - w h ee lin g ,   an d   ( c)   r eg en e r atio n       3 . 3 .    P wit h hy brid bo o s t   c o nv er t er   f ed  SRM   driv f o E a pp lica t io n   E lectr ic  v eh icle   tech n o l o g y   i s   g o in g   to   tr en d s   in   th c o m in g   d ay s ,   r ep lacin g   co n v e n tio n al  I C   en g in es,  to   r e d u ce   th v eh icu l ar   p o llu tio n .   SR M,   b ein g   lig h t m ac h in an d   ca p a b le  f o r   h i g h   s p ee d   o p er atio n s ,   is   g o o d   ch o ice  f o r   elec tr ic  v eh i cle  ap p licatio n s .   So lar   s y s t em   wh ich   is   f r ee ly   av ailab le  ca n   s o u r ce   an   elec tr ic   v eh icle.   Fig u r e   1 0   s h o ws  th e   PV   with   h y b r id   b o o s C o n v er ter   f ed   SR Dr iv f o r   E V   ap p licatio n .   T h PV   s y s tem   o u tp u v o ltag e   is   f ed   to   h y b r id   b o o s co n v e r ter   f o r   s tep p in g   th PV   o u t p u t.  Hy b r id   b o o s DC - DC   co n v er ter   is   r u n   i n   clo s ed - lo o p   f o r m   t o   g iv e   o u t d esire d   v o ltag e.   T h h y b r id   b o o s co n v er te r   o u tp u is   co u p le d   to   asy m m etr ical  co n v er ter   to   s eq u en tially   s witch   th p h ase  w in d in g s   o f   s witch ed   r elu ctan ce   m o to r .     Switch ed   r elu ctan ce   m o to r   d r iv is   o p er ated   in   clo s ed - lo o p   m o d wh er th ac tu al  m o to r   s p ee d   is   f ed   b ac k   f o r   c o r r ec tio n   to   r u n   th m o to r   p r ec is ely   at  d esire d   s p ee d .   T h a n g u la r   d is p lace m en o f   th r o to r   is   s en s ed   an d   th c u r r en t   s h ap is   esti m ated   u s in g   p o s itio n   s en s o r s .   On   th o th er   h an d ,   th ac tu al  s p ee d   o f   th e   m o to r   is   s en s ed   an d   is   co m p a r ed   with   t h r e f er en ce   s p ee d .   T h s p ee d   er r o r   is   co r r ec ted   u s in g   PI  c o n tr o ller   an d   g en er ates  c u r r en t   m ag n itu d e.   T h ea r lier   g e n er ated   cu r r e n s h ap e   is   m u ltip lied   with   th e   cu r r en t   m ag n itu d e   t o   g en e r ate  r ef er e n ce   cu r r en t sig n al.     T h r ef er e n ce   cu r r en s ig n al  is   co m p ar ed   with   ac tu al  s tat o r   cu r r en s ig n al  an d   th er r o r   b etwe en   r ef er en ce   an d   th ac tu al  cu r r en s ig n al  th r o u g h   Hy s ter esis   cu r r en co n tr o ller   ( HC C )   g e n er ates  tr ig g er in g   p u ls es  to   th p o we r   s witch es  o f   asy m m etr ical  c o n v e r ter .   Seq u en tial  s witch in g   o f   SR win d in g s   th r o u g h   asy m m etr ical  co n v er ter   e x cites  th s tato r   co ils   an d   m ak es  r o to r   to   r o tate  g en er atin g   to r q u e.   T h g en er ated   to r q u f r o m   SR is   co u p led   t o   th elec tr ical  v eh icle  f o r   its   w h ee l r o tatio n .       L 1 L 2 S 1 S 2 D C P I C a r r i e r   S i g n a l V d c _ r e f V d c _ a c t P u l s e s V r e f D R s h R s e I V P V T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 D 2 D 4 D 1 D 3 D 6 D 5 P h - A c P h - B P h - C 6 / 4     S R M P h - A P h - B P h - C E l e c t r i c   V e h i c l e G a t e   p u l s e s   t o   C o n v e r t e r   o f   S R M ω P V   w i t h   H y b r i d   B o o s t   C o n v e r t e r A s y m m e t r i c a l   C o n v e r t e r     Fig u r 1 0 PV sy s tem   with   h y b r id   b o o s t c o n v e r ter   f e d   SR d r iv f o r   E ap p licatio n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P h o to vo lta ic  h yb r id   b o o s t c o n ve r ter fed   s w itch ed   r elu cta n ce   mo to r   d r ive  ( R a vi  K ir a n   Da s a r i )   281   4.   RE SU L T   ANAL YSI S   T ab le   2   illu s tr ates  th v alu es   o f   d if f er en s y s tem   p ar am ete r s   u s ed   in   m o d elin g   o f   PV  with   h y b r id   b o o s co n v er ter   f e d   SR d r iv e.   T h PV  s y s tem   g en er ates  1 0 0   o u t p u v o ltag to   s o u r ce   th s y s tem .   T h PV   s o u r ce   s ig n al  p atter n   is   f ed   to   h y b r id   b o o s DC - DC   co n v er ter   to   in cr ea s th p o ten tial le v e l o f   PV sy s tem .           T ab le  2 .   Sy s tem   p ar a m eter s   P a r a me t e r   V a l u e   P V   O u t p u t   1 0 0   V   H y b r i d   B o o s t   C o n v e r t e r   o u t p u t   3 0 0   V   P o w e r ,   P   1 0   K W   I n d u c t o r   C u r r e n t   r i p p l e ,   ΔI L   5   A   C a p a c i t o r   V o l t a g e   r i p p l e ,   ΔV C   6V   I n d u c t o r ,   L   0 . 5   mH   C a p a c i t o r ,   C   1 3 8 . 8   µ F   S t a t o r   R e s i st a n c e   o f   S R M   0 . 1 7 8   mΩ   A l i g n e d   I n d u c t a n c e   7 1 . 2   mH   U n a l i g n e d   I n d u c t a n c e   3 3 0   µ H   V o l t a g e   c o n t r o l     K P   =   5   K =   1   S p e e d   c o n t r o l     K P   =   1   K =   0 . 1       4 . 1 .   P wit hy brid bo o s t   co nv er t er   f ed  SRM   driv wit f ix ed  t o rque  a nd   f ix ed  s peed   Fig u r 1 1   illu s tr ates th PV sy s tem   o u tp u t v o ltag e.   T h e   PV sy s tem   g en er ates 1 0 0   o u t p u v o ltag to   s o u r ce   th s y s tem .   T h PV so u r ce   s ig n al  p atter n   is   f ed   to   h y b r id   b o o s DC - DC   co n v er ter   to   in cr ea s th p o ten tial le v el  o f   PV sy s tem .   Hy b r id   b o o s DC - DC   co n v er t er   r aises   th lev el  o f   v o ltag to   3 0 0   ( th r ice  th in p u t v o ltag lev el)   as sh o wn   i n   F ig u r 1 2 .           Fig u r 1 1.   PV o u tp u v o ltag e           Fig u r 1 2.   Hy b r id   b o o s co n v e r ter   o u tp u t v o ltag e       F i g u r e   1 3   s h o w s   t h e   r i p p l e   c u r r e n t   i n   i n d u c t o r   o f   h y b r i d   b o o s t   c o n v e r t e r .   T h e   c h a n g e   i n   i n d u c t o r   c u r r e n t   i s   5   A m p s .   F i g u r e   1 4   s h o w s   t h e   c a p a c i t o r   r i p p l e   v o l t ag e .   T h e   c h a n g e   i n   v o l t a g a c r o s s   c a p a c it o r   i s   6   V .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  13 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   2 75 - 288   282   Fig u r 1 5   s h o ws  th s tato r   cu r r en ts   f ed   to   SR to   ex cite  th win d in g s .   SR is   ex cited   w ith   p ea k   cu r r en o f     6   A.   T o r q u g en er ated   f r o m   SR d r iv is   s h o wn   in   F ig u r e s   1 6   an d   1 7   illu s tr ates  th s p ee d   at  wh ich   SR r o tates.  SR d r iv r o tates with   co n s tan t sp ed   o f   2 0 0 0   R PM  with   co n s tan t to r q u ap p lied .           Fi g u r 1 3.   I n d u cto r   r ip p le  c u r r en t           Fig u r 1 4.   C ap ac ito r   r ip p le  v o ltag e           Fig u r 1 5.   Stato r   cu r r en ts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P h o to vo lta ic  h yb r id   b o o s t c o n ve r ter fed   s w itch ed   r elu cta n ce   mo to r   d r ive  ( R a vi  K ir a n   Da s a r i )   283       Fig u r 1 6.   T o r q u o f   SR M           Fig u r 1 7 .   Sp ee d   o f   SR M       4 . 2 .   P wit hy brid bo o s t   co nv er t er   f ed  SRM   driv wit v a ria ble t o rque  a nd   f ix ed  s peed   Fig u r 18   illu s tr ates  th PV  s y s tem   o u tp u v o ltag e .   T h PV  s y s tem   g en er ates  1 0 0   o u tp u v o ltag e   to   s o u r ce   th s y s tem .   T h PV   s o u r ce   s ig n al  p atter n   is   f ed   t o   h y b r id   b o o s DC - DC   co n v er ter   to   in cr ea s th e   p o ten tial  lev el  o f   PV  s y s tem .   Hy b r id   b o o s DC - DC   co n v er ter   r aises   th lev el  o f   v o ltag to   3 0 0   ( th r ice  th e   in p u v o ltag lev el)   as  s h o w n   in   F ig u r 1 9 .   Fig u r 2 0   s h o ws  th h y b r id   b o o s c o n v er ter   in d u ct o r   r i p p le   cu r r en t.   T h c h an g e   in   i n d u ct o r   cu r r en is   5   Am p s .   Fig u r 2 1   s h o ws  th ca p ac ito r   r ip p le  v o ltag e.   T h e   ch an g in   v o ltag ac r o s s   ca p ac ito r   is   6   V.   Fig u r 22   s h o ws  th th r ee - p h ase  s tato r   cu r r en ts   f ed   to   SR to   ex cite  th win d in g s .   SR is   ex cited   with   p ea k   cu r r en o f   1 0 A.   T o r q u g en er ated   f r o m   SR d r iv an d   th s p ee d   at  wh ich   SR r o tates is   s h o wn   in   Fig u r 2 2 .   SR d r iv r o tates  at  co n s tan s p e e d   o f   2 0 0 0   R PM  b ef o r e   an d   af ter   to r q u e   ch a n g ap p lied   at  0 . 2 5   s ec .   T h ch an g in   to r q u is   cl ea r ly   in d icate d   at  0 . 2 5   s ec .             Fig u r 18.   PV o u tp u v o ltag e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  13 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   2 75 - 288   284       Fig u r 19 .   Hy b r id   b o o s co n v e r ter   o u tp u t v o ltag e           Fig u r 2 0.   I n d u cto r   r ip p le  c u r r en t           Fig u r 2 1 .   C ap ac ito r   r ip p le  v o ltag e       4 . 3 .   P V   wit h hy brid bo o s t   co nv er t er   f ed  SRM   driv wit h f ix ed  t o r qu a nd   v a ria ble sp ee d   Fig u r 2 3   illu s tr ates  th PV  s y s tem   o u tp u v o ltag e.   T h PV   s y s tem   g en e r ates  1 0 0   o u tp u v o ltag e   to   s o u r ce   th s y s tem .   T h PV   s o u r ce   s ig n al  p atter n   is   f ed   t o   h y b r id   b o o s DC - DC   co n v er ter   to   in cr ea s th e   p o ten tial  lev el  o f   PV  s y s tem .   Hy b r id   b o o s DC - DC   co n v er ter   r ai s es  th lev el  o f   v o ltag to   3 0 0   ( th r ice  th e   in p u v o ltag le v el)   as  s h o wn   in   F ig u r 2 4 .   Fig u r e   2 5   s h o ws  th r ip p le   cu r r en i n   in d u c to r   o f   h y b r id   b o o s co n v er ter .   T h ch a n g in   in d u cto r   cu r r en is   8   Am p s .   Fig u r 2 6   s h o ws  th ca p ac ito r   r ip p le  v o ltag e.   T h e   c h an g in   v o ltag ac r o s s   ca p a cito r   is   5   V.   Fig u r 2 7   s h o ws  th e   s tato r   cu r r en ts   f ed   to   SR to   ex cite  t h win d in g s .   SR is   ex cited   with   p ea k   cu r r en o f   6   A.   T o r q u g e n er ated   f r o m   SR d r iv is   s h o wn   in   F ig u r e s   28   an d   29   illu s tr ates  th s p ee d   at   wh ich   SR r o tate s .   SR d r iv in itially   r o tates  with   co n s tan s p ed   o f   2 0 0 0   R PM  with   co n s tan to r q u e   ap p lied .   At   0 . 3   s ec ,   s p ee d   ch a n g c o m m an d   is   g i v en   t o   r u n   th m o t o r   at   3 0 0 0   R PM.   T h c o n tr o ci r cu itry   ac ts   ac co r d in g   to   th r ef er en ce   s ig n al  an d   m a k es m o to r   to   r u n   at  d esire d   s p ee d   alig n in g   th r ef e r en ce   s p ee d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.