In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  10, N o.  4, D e c e m ber   201 9,  pp.  1894~ 19 05  ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 4.pp1894-1905          1894     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   A fuzzy logic co ntroller based  brushless DC m o tor using PF C  cuk   converter       S a n a tan   Ku mar , D e b an jan   R oy,  M ad hu  S i n gh   D e partem en t of El ectri c a l   E ngi n eeri n g , Natio nal Ins t it u t e o f   T e c h no lo gy ,   Ind i a       Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Mar  13,  2 0 1 9   Re vise d A p r  20,  201 9  A c c e pte d   J u l   8 ,   2019       Th is   p ap er  p res e nt s  a  PF C  (P ower  F act or  C o r rectio n)  C u k   c o n vert er  f ed   BLD C   ( Brushle s s  DC)  m o tor  driv e  an d  t h e  s p eed   o f   BLDC  m oto r   i s   c o n t r o l l e d  u s i n g   f u z z y  l o g i c  i m p l e m e n t a t i o n .  T h e  P F C  c o n v e r t e r s   a re  empl oyed  t o   e nhance  t h e  power  qu ality.   The  Brushl ess  DC  m o t or  s peed   i s   un der t h e co nt ro l  of  D C-bus v oltage  o f   V S I-V o ltag e S o u r c e   I nv er t e r  in  w hich  sw it chin g  o f   l o w   f req u ency   i s  use d .  Th i s   h e l ps  i n   the  electro ni c  com m u tati on  of   B LDC  m o to rs  t h u s  decreasi n g   th e  s w itchi ng   l oss e s  in   V S I .   A  D BR  (D iode  Brid ge  R ectifier)  n e xt  t o  t h e  PFC  C uk   c on verter  c o n t r ol s  th e  vo lt age  at  D C  li nk  ma i n t a in in g   un it y  po wer  f acto r .  Th e  characteri s tics  of  C uk   c on ve rte r   i n   f o u r   d is similar  m o   d es   o f  op erati o n   are  stu d i e d  su ch  a s   co nt in u ou s  a n d  di sco n tinu o u s   c on du c t io n  m odes  (CCM  a nd   D CM )  res p ecti v e l y.   T h e   e n t i r e  s y s t e m   i s  s i m u l a t e d  u s i n g   M a t l a b / S i m u l i n k   s o f t w a r e  a n d  t he   sim u l a tio n  results  a re  r ep ort e d  to   v erif y  t h e  perf orm a n ce  i n v e s ti g a ti on   o f  t h e   p r op ose d   s ys te m . K eyw ord s :   B r u s hl es s  DC  M ot o r   ( B L D C )  CU K   Co nver t e r   Co nti nuo u s   C urre n t  M od e   (CCM)    D i sco n tin uo us C urre nt   M ode  (DCM)   F u z z y Lo gic  Con t ro l l er  ( F L C)   P o w e r F a c t or  C orre ction  (P FC)   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   S a natan  K u ma r,   D e pa rtem ent o f   E lectr i c a l E n gi nee r in g,   Na t i o n a l   In s titu t e  of   Te ch n o lo gy ,  Jam s hed pur,  Jhark h a nd- 8 3 1 014,  Ind ia .  Em ail:  201 5r se e00 1 @ n i tj sr. a c . in       1.   I N TR OD U C TI O N    Brus h l ess  D C   m ot ors  a r e  m o st  e ff i c i e n t   m ot ors  ga i n i n g   imp o rta n c e   be ca use   of  p ow er   q ual ity  enha nc em en ts.  The s e  m o t o rs   posse ss  h i gh  relia b i lit y,  h igh   e ffi c i e nc y,  h igh  ru g g ed ness,   h i gh  p o w e r  de nsit y,   l o w   E M I   d i f f i c u l t i e s  [ 1 - 3 ] .   T h e y  a r e  a p p r o p r i a t e  f o r  m e d i u m   a n d   l ow   pow er  a pplica t io ns  s uc h  a s   h o u s e hol d  equ i pme n t,  m e d i c a l   e qu ipm e nt,   i n dus t r i a l  t o ol s,   h e a t i n g ,  ve nt il at ing   and   air  co n d i t i on in g   (HVAC )   [ 4 ] .   B LD C  mo t o r  i s   a   s ync h r on ou s  mot o r  i n   w hi c h   t h r e e   p h a se   w i ndin g s   a re   pre s en t  o n   t he  s ta tor  w h e r ea s  on  t h e   rot o r  there   w i l l   b e   perm ane n t  ma gne ts.  T h e  H a ll  Effe c t   s e n so rs  s ense  the   p o s iti on   o f  t h e  rotor  f o r   el ectronic  com m uta t i o n  of  t he   m o t or.  Th is  c o m m u t a t i o n   i s  a ccor d i n g  t o   t he  sw i t c h in g  ta ble  hav i ng  si x  sw itc he s  o f   V S I - V o l t a g e  S our ce  I nverter   t ha t   a r e  turne d   O N   and  O F F   base d  on  th e   c urre nt   r o t or   p os it io n.   T hus  t he  p r oble m s  ca use d   b y   co nve n t i ona l   D C   m o t ors  li k e   n oi se,   spar ki n g ,  EMI- El e c trom ag net i c  Inte rfa ce  e t c .   c an   b e   elimi n a t e d  by t h i s  com m u t a ti on  [5-6].   C o n v e n t i ona ll y,   B LD C  mot o r  is  s e r ved  b y   a   D io de  B r i d g e   R ec tif i e r-D BR  a nd  a  h i g h   v alue  D C  lin k  c a p a c ito r,  d ra wi ng   h igh   cu rre n ts  w it h  hig h   d ist o rt i o n s   f o r m  AC   m a ins  s u p p l y   [ 7 ].  S uch  c u rre nt   h as  r e d uc e d   pow er   f ac tor   i . e. ,  a s   l ow   a s  0.7,   h igh  a m o u n t   o f  ha rm on i c s  resu lt ing  hi g h   TH D   (Tota l   H a r m oni c   D i stor tio n)   i.e. ,  a s   h ig h  as   6 5 %   a t   A C   m ains,  w h ic h  ar e  no t  un de r  the  l i m i t s   me nt ion e d  in   I nt e r n a t i o n a l   St a n dard   o f  Pow e r Q u ality  IEC  6 1 0 0 0 -3-2 .   The r efor e a si ng le p h a se PF C  (p o w e r   fa c t o r  corre cti on)  c on verter s ar e uti l i z e d   for  p o w e r   qua lit y  im pr ovem e nt  a t  A C   m ains.   Li te rature   [ 8]   r epor ts  t he   c o n f i gur at ion s   o f  pow er  c on ve rsi o n  a t   sing le  s ta ge  w i t h  iso l a t i o n an d  w itho u t  is o la tio n.   Differe n t  co n f i g ura t ions   o f  powe r   f ac tor   c o rrec t ed   c o n v erte r  b a sed   BLD C   m o t ors   ha ve  b ee n  me ntio ne d i n  l i t e r at ure . A   P FC b o o st c o n ve r t er servi ng BL D C  m ot or dr i v e  is re porte d  i n  [9, 10],   w h ic h P W M   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       A fuzzy  lo gic  c o n t r o l l e r   b a se d  brus hles s D C  m o t o r us in g P F C cuk  c onv er ter ( S a nat an  Kum a r)   1 895 (P u l se  W idt h   M odul a t i o n )   b a s e d   V S I   c o n t ro l   i s   u sed   fo r  sp e e d   c o n t r o l .   B ut  t he  h i gh  s w it c h in g  freq u e ncy  of  P W M   p u l se s  c a use h i gh l o s s e s  of sw itc hi n g . The tec h ni q u es  use d  f o r  feed i ng BLD C   a l s o ca u s e   h i gh los s e s  in  sw it c h i n g.   T h u s  D C   l i n k  v o l t a ge  c o n ce pt  h a s   r isen  f or   r educ in g  t h e s e   l o s s e s  [ 1 1 ] .  I n   t h i s  V S I  i s   u s e d   f o r  t h e   opera tio n  i n   s w i tc h i n g   a t  l o w   freque nc y.  B r i dge l e ss  co nfi gura t i o n   o f  P F C  bu ck -bo o s t  c onv e r t e r,  C uk  con v er t e r,   S EPI C   c o nve r t er  a nd  Ze ta   c on ver t er   a re  p rop o se d  i n   [ 1 2 -1 3]  r espe c t i v e l y.  T h e se  r e duce  los s e s  but   mor e   n um ber   of  a c t i v e  as w ell  as  p assi ve  c om pone n t s is r equ i red  t hu s i n c r e a s i ng  c o s t .   The   op tim um  l eve l   o f   perfor m a n ce  from  B L D C   m o t or  m ig ht  b e   a c h i e v e d  by  t h e  use  of  s u i tab l e   spee d  c o n t ro lle rs.   S e ver a l  con t ro ll e r s  like   pr op ort i ona l  i n te gr al   ( PI),  F u z z y   l ogi c   co nt roll e r   ( F L C )   a nd   N eu ra l  N e tw ork  (N N )   a re   o ffer ed  f or   s peed  c o n tr ol  o f  suc h   e lec t ri ca l  d r i ve s  s y s t e m   [ 14] .  The  P I   c ont r o ller   is  m a i n l y   use d   d u e   t o  its   e ff ort l e s s  c o n t ro l  str u c t ure  a n d   ease   of   i m p l e m e n t a tio n.   T he se   c o n t r oll e r s   a t   the   sa m e   tim e   pos e  seve ral  di ff i c u lti es  s uc h  as  c on t r o l   c om plic a t i o n,   n o n line ar it y,  l oad  dist urba nc es,  p a ra me t r i c   v a r ia tio ns  and  tim e  d e la y e d  sy s t em  [15].  F o r  faster   d yna mic  re sp onse   F u zz y   lo g i c  c o n t ro ll e r   o r  in  c om bin a t io n  w i th   P I  is  freq u e n t l y  acc es sed   con t ro l l er  f or  t he  s pee d   c on trol  o f  a   BLD C   m otor  d r i ve.  A p p l ica t i o n   o f  fuz z y  log i c   in  f avor  o f  a  p o w e r  fa ctor   corr ecti o n   co n v erter   c a n  y i e l d  im provem e n t s  due   t o  it’s  e nha nc e   p e r fo rman c e   o f  th e   sy st em  a nd   c an   o f f er  g ood   r e s p o n s es  t h r oug hout   t h e   v a r i a ti on s  o f   l o a d   o r   outp u t   v o l t age   re fere nce   va l u e.   T here   a r e   n u m erous  w o rks  t h a t   u se   f uz z y   l o g i c  f o r  AP F C ,  but   t he se  w or ks  a p p l y   a   h i g h   n u m be r  of  r u l es,   w h ic h  w ill  e x h i b i t  an   add i tio na l   c o s t   a nd  dec r ea se   t he  r a p idi t y  o f   d e v i c e s .  Thus,   in  thi s   w ork,   w e  t r y  usin g  F L C  w ith  a   s ma l l   numbe r of ru l e s   c om pare d to pre v i ous  w orks .  The   c h o i ce   o f  opera tin g  m o d e   a t   fr on t  e nd  con v e r ter  is  a n   im por t a nt   c rite ri on   i n   o r d e r  t o   a dj us t  the  st re ss  al lo wed   o n   PFC   and   a t   t h e   s ame  time  ma i n t a i n i n g   t h e  c o st .   Th e  P F C  conv er te rs  a re  opera t e d  i n   con t in uou s  a n d   d i sc on t i n uou s   c ond uc tio n  m ode s  CCM   a nd   D CM  r espe c t i v e l y .  I n   C C M ,  a  c u r r e n t  m u l t i p l i e r   appr oa ch   i s   e m plo y e d   f or  P F C   c o n v erte r  w i t h   l ess  stre ss  o n   c o n v e r ter   sw itch   b u t   t h r ee  sens ors  a r e  neede d .  These  ar e  use d   i n  m e d i um   a nd  h i g h   pow er  a pp lica t io ns .  Where a s  i n   DC M ,   vol t a g e   f oll o wer  met h od   i s  em plo y e d   w it h   hi gh  s t r e ss  on   c on v e rter   s w itc h  an d  i s   u se d   in  l o w  po we r  a p pli c at ion s .  Ba sed   on   t h e   d esi gn  para me ters  t h e   c on verter   o pe rates  in  e i t her  C C M  or  D CM.   In  t h i s   p aper ,  fo ur  opera tio n  mod e s  ar e  in ves tiga t e d   f o r   P F C   C u k   c on verte r   w i t h  BL D C   m ot or  f or  oper a tin g  o v er   h i g h  spe e d   r an ge  m ain t a i n i ng   u n i t y   P F   near   A C  m a ins.  T he   d iffere nt  ope ra ti o n   m ode s  a r e  C C M  us ing  c u rre nt   m ulti pl ie r  tec h n i que  a n d   t hre e   D C M   me th ods   u si ng  vo lta ge  fo l low e r  me tho d .       2.   SY S T E M   D ESIGN   F i gure 1  a nd  F i g u re   2   d e p icts   a   B LD C  ( B r u s h le ss  D C )   m a c h ine   dri v e   i s   f e d   b y  a  P F C  ( P o w e r   F a c t o r   Cor r ec t i on)  C u k   c on ve rter  u s i ng   t w o   m e t ho d s   s uc h  a s   c urr e nt   m ul t i p lier   a n d   v o lta ge  f oll o w e r   me thods.   The  hi gh  freq u e n c y   M O S F ET  a nd  in  c u k   c o n v er te r  and  IG BTs  w ith  l ow   f re q u e ncy  o f   o per a t i on  has  bee n   u se d  i n   V S I   (V oltag e   S ource   I nve rte r)  t o   c o n t r o l   th e   pow er  f ac t o r  and   v o l t a ge.  The  sw i t c h ing  m ode  o f  fu n d a m ental   fre que nc y  f o r  IG BTs  is  a c h ie ve d  beca use  o f   e l e ctro n i c  c o mm utat i o n  o f   B L D C  m a c h i n e .  T h i s   i n  t u r n   c a u s e s   reduc tio n  i n   s w i tc hi n g  lo sses .       i  L i BL D C Mo t o r S 2 S 4 S 6 S 1 S 3 S 5 + - C d + - + - C f L  f L  i Si n g l e   Ph a s e   AC Su p p l y El e c t r o n i c C o mmu t a t i o n PW M Ge n e r a t o r V dc * D B R D C   Filt e r PF C   Ba s e d   C u k   Co n v e r t e r VS I 6 Ha l l Si g n a l s L  s + - - V in S w v s w i  a V s L  o v C1 + - C 1 V dc D i sw i  Lo i  a i  b i  c a b c R e f .   V ol t a ge Ge n e r a t o r 3 Sa w  To o t h m d Cu r r e n t Co n t r o l l e r V cc V dc V c H 1 -H 3 N* Cu r r e n t Co n t r o l l er * |U | —  Up e a k   V e i in * i in i e V s + ‐ ‐ +     F i g u r e  1.   Brus hle ss D C  m ac hi ne  dr i ve  f e d  b y a   P F C  Cuk c o n v e r ter   w ith  c urr e nt m ult i p l ie r tec h n i que   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.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   1 8 9 4  – 1 905  1 896 I n   F igur e  1,  w he re  P F C   C u k   c on verter   w ork s   i n  CC M,  t he  c urr e nt  throu g h   t he  i n d uc t o r s   ( L 2  and  L 1 )  and  vol tage   a c r oss  c a pac itor  (C 1 )  st a y   c o n ti nu o u s  d u ri ng  s w itc hi n g   p e r io d,   w he rea s   i n  F i gure  2,  w h e r e  t h e   Cu k  c onv e r t e r  fu n c ti on s   in   D CM ,  t h e   c u rre n t  t h ro ug h  e ith e r   o f   t he   i n d u ct ors  ( L 2  and  L 1 )   or  v o l t a ge   acr oss   ca paci t o r  (C 1 )  turn  i nto  d i s c on t i nu ou s  m ode  d urin g  sw itc hi n g   p er io d.  H e r e  fo ur  c on d u ct i on  m ode s  a r e  con s i d ere d   f or   C uk  c o nver t er   i .e .,   t hre e   d isc o nt i n u o u s  a nd  a   co n t i n u o u s   c o n duc t i on  m o de w hose   pe rformanc e   i s  e sti m at e d  ma i nt ai ni ng  u ni ty  p o w er f a c t o r n e ar AC mai n s.      i  L i BLD C Mo t o r S 2 S 4 S 6 S 1 S 3 S 5 + - C d + - + - C f L  f L  i Sin g le   Ph a s e   AC Su p p l y El e c t r o n i c C o mmu t a t i o n PW M Ge n e r a t o r V dc * DB R DC   Fi l t er P F C Ba s e d   C u k   Co n v e r t e r VS I 6 Ha ll Si g n a l s L  s + - - V in S w v s w i  a V s L  o v C1 + - C 1 V dc D i s w i  Lo i  a i  b i  c a b c Re f .   V o l t a g e G e ne r a t o r ,   E qn . - 1 9 3 Sa w  T o o t h m d R e f .   V ol t a ge C o nt r o l l e r ,   E qn. -2 0 V cd V dc V c H 1 -H 3 N*     F i gure   2.  B r u shle ss  D C  ma chine  dr ive fe d b y   a   P F C   C uk  c o n v erte r  w it h v o l t a g e  fo l l ow er   m e t hod       3.   O P E R AT I O N  M O D E   O F   C U K   C O NV E R TE R   The   Cuk   c o nve rter   w orks   i n  fo ur  v ar i o us   m odes   o f   c ont i n u o u s  c o n du c t i o n  mo de   ( CCM )  and  di sc o n t i n uo us  c on d u ct i on  m ode   ( D C M).   The  D C M  is  a ga in  d iv i d e d   i nt o  tw o   mo r e   c a t e g ories   suc h   a s  D i sco n tin uo us   I nd uc tor   Cur r ent  M o de  ( D I C M )   an d  D i sc ont in u o u s   C a pacitor  Voltage   M ode  (D C V M).   In  CCM ,  th ere   i s   a   c on tin uou s  fl o w   o f   cu rre n t  t h ro ugh   i ndu c t o r s  (L 1  and   L 2 )  a n d   vo ltage   t hro u g h   i nt e r m e dia t e   ca paci t o r  (C 1 )  r e spec tive l y  in   s w itc h i ng   p erio d.  I n  D C I M ,   t h e  c u rr ent   th rou g h  eit h er  i np ut  i nd u c to r  (L 1 )  or  ou tpu t   i nduc to r   (L 2 )  becom e   d i s co n tin uo us  b ase d   on  the i r  re sp e c t i ve  oper a t i o n   m ode s  an d  i n   D CV M,  v ol t a ge  across  capac i tor  (C 1 )  turn  o u t  t o be  d i s c o n tin uo us  duri n g  sw itc hi n g   p e r i o d.  D iffe re n t   m ode s  for  o p er at i o n  an d   its  p erforma n c e   a re e valua t e d   f or  w i d e   vo lta ge  c on tro l  w it h   uni t y   pow er  fa c tor  are   discus sed a s  fo l l o w s .    3.1.   C C M   o p e r a ti on   I n   t hi s  mo de ,  t h e  Cu k  c o nve r t er  i s   o p era t e d   i n   tw o  i n te rva l s  In t e r v a l  I  a n d   I n t e r v a l   I I   o f  a  s w i t c h i n g   peri od   a s  s h ow n  in   F i gure  3(a )   a nd   ( b)   r espe c tive l y,   a n d   F i gure  3 ( c )   d i s p l a y s   t h e  w a v e f o r m s  a s s o c i a t e d   w i t h   ent i re  s w i tc h i n g   p eri o d.  D uring  In te rva l   I ,  w h en  s w i tc h  ( S W )  is  O N,   t he  i npu t  in duc t o r  L 1  get s   c ha rged   wher eas  t he  c a p aci t o r  C 1  d i sc harge s   e ner gy  and  trans f e r s  to  D C  l i n k   c a p ac i t or  ( C d ).   H e r e  t h e  curr ent  through  in duc t o r  i L1  i n c r e a s e s  w h i l e  v o l t a g e  a c r o s s   c a p a c i t o r   V C1   decr ease s .   D u rin g   I nte r va l  II,   w he n  the  sw itc h  is  OF F ,   t h e   i nd uc t o r  L 1  d i sch a rge s   i ts  e ner gy  and  tra n sfers  to  capa c i t o r   C 1 ,  w h ere a s  the  dc   l i n k  ca pac i to r  ge t s   ene r g y  fr o m  the   out p u t i n duc t o r L 2 .      3.2.   D IC M ( L 1 ) op erat i on   I n   D CIM,  t he   C uk  c o nver t e r   ope rate s  i n   t hre e   v ari o us  i nter va l s   of   s w i t c hi ng   p e r io d  wh i c h   are   dep i c t ed  i n  F i g u re  4 (a )  to  ( c)  a nd  the   w a v e for m s  ar e  show n  i n   F ig ure   4(d ) .  D u r i ng  I  i n te rva l ,   w h en  s w i t c h  i s   O N ,   i nduc tor   L 1   g e t s  ch arg e d ,   c ap a c i t o r   C 1  disc har g es  e n e rgy  a nd  tra n sf ers  to  D C  l i nk   c apa c itor   v i a   sw it c h .  H e r e   c urr e nt  t h r ou gh  in duc tor   L 1 ,  i L1   i n c re as es  w h e re as  t h e   v ol t a g e   t h r ough   c a p a c i t o r  C 1  dec r ea se s.  D urin g  II  i n t e rv al ,  t h e  swi t ch   i s  OFF ,   i n d u c t o r  L 1  ha nd o v e r s  its  s t o red  e n erg y   t o  ca paci t o r  C 1  th rou gh  d i ode   D   t i ll  it  is   di sc harge d   c o m ple t e l y.   I n  III   i n t e r va l,  a s  t h er e  is  n o  e n erg y   i n  L 1 ,  c u rrent  i L1  e q u a l s   z e r o   a n d   t h e   i nduc t o r  L 2   sup p l i es  e ner g y   to t he  D C  lin k  capa c i t or  C d  in  co n tin uo us  m ode.     3.3.   D IC M ( L 2 ) op erat i on   F i gure 5(a) to (c ) depic t s t h e  C uk co n v erte r ope ra ti o n  i n D I CM  in thr ee in t e rva l s o f  sw itc hi n g  per io d   and t h e   w a v e fo r m s  associate d  w it h   t h em   a re  s how n  i n   F ig ure   5(d) .  D u ring  I  interva l ,   t h e  oper a tio n  is  s a m e  as  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       A fuzzy  lo gic  c o n t r o l l e r   b a se d  brus hles s D C  m o t o r us in g P F C cuk  c onv er ter ( S a nat an  Kum a r)   1 897 in  D ICM  (L 1 )  o p er at ion.   I n   i n t e rval   I I,  L 1  an d  L 2  t r a n s m it  t h eir  s t or ed  e nerg y  to   C 1 a nd  C d  resp ect iv el y .    In  III   i nt erva l,  i n d u c t or  L 2  is  d i s cha r ge d  co m p lete l y   i . e .,   unti l   i I L2   eq u a l s   0 .  Th e   ca p acit o r  C 1  ge ts  e nergy   fr om   in duc t o r   L 1   t hrou g h   d i ode  i n  c o n tin u o u s   m ode.   The  para me ters  f or  a l l   t h e   m o d e s  of  ope ra t i o n   a r e  give n   in  Tab l e  2.  I n this  m ode im p rove d  pow er  qua l ity  opera t i o n  is a c hie ve d   for  th e   e n t i re  r ange  o f spee d c o n t r o l.       3 - ph ase   VS I  Fe d   BL DC   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 In d u c t o r   Ch a r g i n g Ca p a c i t o r  Ch a r g i n g + ‐ S W V s + ‐ L f C f + ‐ i s Ca p a c i t o r   D i sc h a rg i n g In d u c t o r   Ch a r g i n g 3 - ph as e   VS I  F e d   BL DC   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 I n duct or   D i sc h a rg e d C a paci t o r  D i s c har g i n g + ‐ S W L f C f + ‐ Ca pa c i t o r   C h ar gi ng I n duct or   D i s h ar gi ng V s + ‐ i s (a)   (b)    S w  On S w  Off V g i L1 V C1 i L2 V dc M-I M - I I 1/ f s   (c)     F i gure   3.  Cuk  con v e r ter  oper a ti o n  in  CC M   at ( a-b)  var i ous  ins ta n c e   of swi t c hi ng  z on e   a n d     (c)   t h e resulting waveform s    3 - ph as e   VS I  Fe d   BL DC   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 Ca p a c i to r  Ch a r g i n g + ‐ S W V s + ‐ L f C f + ‐ i s In d u c t o r   Ch a r g i n g 3 - ph as e   VS I  Fe d   BL DC   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 C apac i t or  C h ar gi n g + ‐ S W L f C f + ‐ I n du c t or   D i s h ar gi n g + ‐ i s V s   (a)       (b)    3-p h a s e   VS I  F e d   BL DC   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 C apac i t or  D i s c h a r g i n g ‐ S W L f C f + ‐ Indu c t or   D i s h ar gi n g V s + ‐ i s + S w  On S w  Of f V g i L1 V C1 i L2 V dc M - I M - I I M -I II 1/f s DI C M   (c)     (d)    F i gure   4.  C u k   c on ver t e r  ope r a ti o n  in D I CM  ( L 1 )   at ( a - c)  various inst a nce  of  switching z one and   (d)  th e   r e sulti n g  w a v efor ms   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.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   1 8 9 4  – 1 905  1 898 3 - ph as e   VS I  Fe d   BL DC   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 I n duct or   C h ar gi ng C apaci t o r  C h a r gi n g + ‐ S W V s + ‐ L f C f + ‐ i s   3- p h a s e   VS I Fe d   BL D C   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 I n du c t or  D i s h ar gi n g C apaci t o r  C h ar gi ng + ‐ S W L f C f + ‐ + ‐ i s V s   (a)  ( b )  3 - ph ase   VS I  Fe d   BL D C   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 I n du c t or   Di s c h a r g e d C apac i t or  D i s c h a r g i n g + ‐ S W L f C f + ‐ V s + ‐ i s   S w  On S w  Of f V g i L1 V C1 i L2 V dc M - I M - I I M -III 1/f s DI C M     (c)  ( d )    F i gure   5.  Cu k  con ve rter  oper a t i o n  in  D I CM  ( L2)  at (a-c )  va r io us   i n s ta n c e  of sw i tch i ng z o ne  a n d     (d)  th e   r e sulti n g  w a v efor ms      3.4.   D C V M  o p er ation   The   Cu k  c o n v e r ter   fun c ti on i n g  i n   D CV M  (C 1 )  i n   t hree   s w i t c hi n g   p e r iod in t e rva l s  is  s h o w n   i n  F i gu r e   6 ( a )   t o  (c )  a n d a sso ci a t ed   w avef o r ms  a re   s h o wn   i n   Fi gu re  6 (d ).  D u ring  I   i n t e rva l  t he   C u k  ope ra ti o n  is  sa m e  as  in  D IC M  ( L 1 ) and D I CM (L 2 ) .   I n  i n terva l   I I ,  t he   s w i tc h is O N   but a s  c a p a c i t o r C 1   g e t s disc harge d  c o m plete l y,   the   v o l t a ge   a cross  t h e  c a p ac it or  b e c o m e s  ze ro  a n d   i nd uc to r  L 2   t r a ns fe rs  pow er  t o   D C   l in k  c a pa c i to r .   D ur in g   III   i nter va l  t h e  sw itc h  i s   O F F ,  in d u c t or  L 1  be g i ns  t he   c h a r g i ng  o f   i n t e r m e diate   ca pac i tor,   w he rea s   i nd uc t o r  L 2  rem a ins  o p e r at in g i n  c on ti nu o u s c ond uc t i o n  sup p l yin g   e ner gy t o   D C  l in k c a pac i t o r.     3 - ph as e   VS I  Fe d   BL DC   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 C apaci t o r  C h a r gi n g + ‐ S W V s + ‐ L f C f + ‐ i s C apaci t or   Di s c h a r g i n g   3 - ph ase   VS I  F e d   BL D C   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 C a p a ci t o r D i sch a rg i n g + ‐ S W L f C f + ‐ C apa c i t o r   C h ar gi ng V s + ‐ i s   (a)  (b) 3-p h a s e   VS I F e d   BL DC   mo t o r + ‐ V dc C d i L2 D i L1 V c1 C apac i t or  C h ar gi n g + ‐ S W V s + ‐ L f C f + ‐ i s C apac i t or   Di s c h a r g e d   S w  On S w  Off V g i L1 V C1 i L2 V dc M - I M -I I M -I I I 1/ f s DC V M (c)  ( d )    F i gure   6.  Cu k   c on ve rter  oper a ti o n  in D C V M  ( C 1 ) a t   ( a - c)  v ario us in s ta n c e   of  s w i t c hin g   zone  a nd    (d)  t h e related  w a vef o r m s   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       A fuzzy  lo gic  c o n t r o l l e r   b a se d  brus hles s D C  m o t o r us in g P F C cuk  c onv er ter ( S a nat an  Kum a r)   1 899   4.   CONT ROL  TE CHNIQUE  Th e  t w o   c ont ro l   t e ch niq u e s  use d   f o r   t h e   PFC   C uk   c onv e r te r  are   n am ed  a s   current  m ultiplier  met hod  for  a n d   v o l ta ge   f ol low e r   t e c h n i que   f or   oper a ti ng  in   C CM   a n d   D C M   r espec tiv ely.   C onve nti ona l l y   P I   con t ro l l er  i s  us ed  a s  a   class i c a l   c o n t r o l   m e t h o d   a nd  F u zz y  l o g i c   cont ro l l e r   i s   mo d e rn   c o n t r ol   t echni qu e   u s ed  f o r t h e   enh a n cemen t   t h e p e rfo rma n ce  o f   mo t o r d r i v e a s  c o m p r e ssi on  to   cl as si c a l   me t h o d .     4.1.   Cu rrent mu l t i p li e r   t ec hn i q ue   Re fe re nce   V o lt age   G e ner a t o r  genera tes  the   r e fe renc e  vol ta ge -V dc *  w h ic h  e q u i vale n t   w ith  r e s pe ct  t o   the  r e fe renc e  spe e d-N * ,   be ca use  BLD C   m o t or  s pe e d   i s  prop ort i ona l   t o   v ol t a ge  a t  D C   l ink  o f   t he   V S I .  The  Cuk  co n v e r ter   w ith  c urrent  m ul t i p lie r  sc he m e   i s  show n  in  F i g ur e   1 .  The  f o rm ula  for  generating  r ef erence  vo lta ge i s the   p r od uct  of the  v olta ge  c onsta n t  K b and  t h e   sp ee d  N*,     ** V= K N dc b    ( 1 )     The  c o mpa r ison  of  t he  V dc *  w ith  V dc  i . e .,   t he  s e n se d  D C   l i nk  vo l t a g e   p r o d u c e s  a  v o l t a g e  e r r o r  d e n o t e d  a s   Ve  a n d   ca l c ul at ed  a t   i n st an t   ‘K’   b y       e dc d c * V ( k) = V ( k ) - V ( k)    ( 2 )     The  v o lta ge  e rror  t h e n sent  t o  P I   c ontro l l er  a nd t h e   co ntr o l l e d  output V C   i s gene rate d  as,    cc p v e e e iv V ( k ) = V ( k -1 ) + k { V ( k ) -V ( k -1 ) } + k V ( k )    (3)     Her e  k pv  a nd k iv  d en ot es th e  pro po rt i o n a l   an d t h e   i n t e g r a l  g a i ns  o f   vo lt ag e PI  co n t roll e r  re s p ect iv el y .   The  mu lt ipl i ca t i o n   o f  th e  c o ntr o ller   ou t p u t   a nd  t h e  sup p l y   vo l t age   un it  te m p late   g ive s   t he   r e f e r enc e   c urrent   i in * as,       s * in c m Vk ik = V k V    ( 4 )     Whe r e  V s  ( k ) / V m   r epre sents   un it  tem p lat e   o f  sup p l y  vo lta ge,   V s   a nd  V m   i nd icate s   t he   s up p l y  v o l t a g e  am plit ud e.   T he   c urr e nt   e rr or  i s  ge ne rate d   w h e n   t he   r efere n c e   c u rre n t  i s   m a t ch ed   w i t h   s ense d   i npu t  cu rren t ,  i t   is  g ive n  a s,       * ei n i n ik = i k - i k    ( 5 )     T h i s  e r r o r   i s   s e n t  to   th e   c u r r e nt  c o n t r oll e r   t h at  g e n er at e s  a   c o n t r ol l e d   out put  (V cc ) give n  as,     cc cc p i e e i i e V k =V k - 1 + k i k - i k -1 +k i k    (6)     Whe r e,   k pi   a nd  k ii   r e p resen t s  t h e   pro p o rt iona l  ga in   a nd  i ntegral  ga in  o f  the  curr e n t   P I   c ontr o l l er.   F i nal l y,  V cc ,  the   co n t ro ll e r   o u t pu t,   i s  com p are d   w i t h  saw   t o o t h  w a ve for m   o f  h i g h   freq u enc y   i n  orde r  t o   p ro d u c e   t he   P WM  signa l   w h ic h is  give n   t o con v e r ter  sw i t c h   a s,     cc d m ( t) V ( t) ,  then W S1 ,  e l se   W S0    ( 7 )     Whe r e,   S w   i nd i c a t es t he  s w i tc hi n g  si gna ls,  0 a nd 1 f o r MO S F ET  t o   s w i tc h  OFF an d   ON  r es p ect iv el y .     4.2.   Volta g e  fol l ow er  method    I n   t his  sc h e me ,  a  re fer e nce   vol t a ge  ( V dc * )  equ i va le n t   t o  th e   ce rtain  re fer e nce   spee d  N *   i s  ge ner a te d   rela t e d to t he  c urr e nt m ul tip l i e r  te c hn iq ue a s ,      ** V= K N dc b     (8)    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.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   1 8 9 4  – 1 905  1 900 W h ere   kb   d eno t es  t h e   v o l t a ge   c on sta n t   an d  N *   r e p rese nt s  r e fer e nce   s p ee d .   A nd  t h is  r efe r e n ce  v o lta ge  V dc *  i s   com p are d  wit h   V dc  ,  sensed  D C  lin k  vol ta ge  gene r a t i n g a  vol t a ge e rror   (V e )   w h ich  is  g iv e n  as  at ins ta nt  ‘k’ as,    e dc d c * V ( k) =V ( k ) - V ( k)     (9)    The  P I   c ontr o l l e r  t h e n  ha n d l es   t hi s e rror and  gener a tes c o n t r o l le d  ou tpu t   ( V c d)  gi v en a s,    pv e e e cd cd i v V ( k ) =V ( k -1 ) + k { V ( k ) -V ( k -1 ) } + k V ( k )    (10)    Whe r e,   k pv  a n d  k iv   a r e  the  pro por ti o n al a nd  i n t e gral ga i ns  o f the   v o l t a ge P I  cont ro ll er .   Lastly  V cc ,   t h e   c o ntr o lle r  ou tpu t   i n  c o mpa r i s on   w i t h  sa w   to oth   of  h ig h   fr eque nc y  w a v e form   p ro d u ce s  t h e  P W M   signa l   w h ic h is  g i v e n   t o   conve r t er  s w i t c h  is fo l low s ,     dc d m ( t) V ( t) ,  t h e n   W S1  e l s e   W S0    (11)     Whe r e  S W   i ndi ca tes t h e  sw i t c h i n g si gna ls su c h  as  0  and  1 for   MO S F ET sw i tc h  O F F   and  O N  respec t i v e l y.     4.3.   Fu zzy  L o g ic  C ontr oll e r    The  st r u ct ure  of  F uzz y   L o g i c   C o n t rol l er  i s   show n  i n   F ig ure  7  ( a ) ,  c o n s i s t s  o f   f o u r  s t a g e s ,  n a m e l y   Fu zz i f i c a t ion , k no wl edg e  b a s e ,  f u z z y  i nf ere n ce  mec h a ni sms a n d   D e f uz zifica ti o n .      Fuz z y  R u l e   B a s e   F u zzi f i c a t i o n   In t e rfa c e F u zzy   In fe re n c e   Me c h a n is m D e f u z z if i c a t io n   in te r f a c e BL D C  M o t o r   sy st e m in p u t out put      (a)   (b)    F i gure   7.  (a )  S how s t h e  st r u c t ure  of fuzz y   l o g ic  c o n t ro llers ;   ( b) Mem ber s h i p f u nct i ons  f o r  P WM     The  kn ow led g e   b a s e  c o m p ri sing  a   d a ta  b a s e  a n d  a  r u le   b ase   i s   d e s i g n e d  to   a t t a i n   goo d  d ynam i c   respo n ses  u n d e r   uncer t a in  c on dit i o n s.  T he  d a t a   base  c on t a ins  of   i np ut   a nd   o utp u t   me mb e r s h i p   f un ct io ns  a n d   gi ves  in for m a tio n  for  su it a b le   F uzz i f i c a t i on,   t he   i n f e r enc e   me c ha ni sm   a nd  D e fuz z i fica ti o n   o p e rat i o n s .   T he   in fere nce   me chan ism   co nver t s  t h e  i n pu t   c o nd iti o n s  in to  a   f uzz i f ie d  o u t p ut  by  us in g  a  c o lle c t i o n  o f   l in gu ist i c   rules.  L astl y,   D efuz z i fica t i o n   c o n v e r ts  t he   f uzz y   o u t pu ts.   Mem b ersh i p   f unc t i o n   o f  F L C  is  c o n t ex t  de pen d e n t   and  its m em ber s hi p  fu nc ti on  i s   c hose n   a rbi t rar ily  by ex pe ri ence ,  i n   t his w o rk G a u ssi a n  t ype i s pr efe rred.        Tab l e  1. F uzz y   r ule  based  ma tr i x   C h a nge   I n  E r r o r   Er r o r  NB   N M  N S   Z   P S  P M   P B  NB   P B  PB   P B  P M   P M  PS  Z   N M   P B  PB   P M  P M   P S  Z  Z   N S   P B  PM  P S   PS  Z   NM  N B  Z  PB   P M   P S   Z   N S  N M   N B   PS   P M  P S   Z   N S  N M   N B   N B   P M   P S  Z  NS   N M   NM   N B  NB   PB   Z   N S  NM   N M   NB   N B  NB     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       A fuzzy  lo gic  c o n t r o l l e r   b a se d  brus hles s D C  m o t o r us in g P F C cuk  c onv er ter ( S a nat an  Kum a r)   1 901   Eq uat i on for  mem b ershi p  fu n c t i o n  in  G a uss i a n  is     2 1 - 2 x- c MF = e σ            (12)    F o r   defuzzy fic a tio n  ce ntroi d e   of  g ravity (COG)   i s   m a inly  p reff e re d ,  C O G   g ov e r ni n g   e qua t i on  i s gi v e n   bel o w       ν ν ν ν ν μν ν d ν μ= μν d ν    (13)     µ o  i s  the  co n t ro l ou t p u t  si gna l  gi ve n by  CO G   D e fuzz ific a tio n  me tho d.   In   F u z z y   c ont ro l l e r  al go rith m  th e   o p ti mu m  v a l u e  of   f u zzy  g ai n  ( K )   i s  me asured  by  fuz z y  i n fere nc e   syste m  w hic h   r ece ive s   a s i n p u ts t he   s l o pe o f D . C.   a vera ge b us v o lta ge   a n d  D . C .   vol ta ge er r or. Both q uan t i t ies   (er r or  a nd  sl o p e  o f   D C  v o l t a ge )  ar e  norm a lize d   b y  s u ita bl e   v a l u e s .   T h u s ,   e a c h  r a n g e  i s   f r o m   - 1  t o   1   a n d   norm a l i zed   t o  un ity.  T h e   K ’ s   va lue   i s   c onsi d er ed  t o  be   n e a r   un i t y .   T h e   f u z z y  r u l e s  s h o w n   i n   t a b l e  1  a r e  u s e d   to  m ai nta i n  K   gai n ’s  v a l u e   t o   be  n e a r  un ity.   To  c hara cter iz e   t h is  f uzz y   c o n t r olle r,  f ive  s e ts  e a c h  respec tive   t o   the  error   a n d  sl ope inp u t s  a r e  cho s en.   The   ou tp u t   i s  de fi ned by   f i v e  se ts.  The  err o r  ‘e’  and  t h e  cha n ge   o f  er ror   ‘c e'   a re   u se d   a s   n u m eri c al   v a r i a bl e s   fro m  t h e  re al   s y s t e m  sh o w n   i n  F i gur e  7(b) .  To  c on vert  t hese   num e r ical   varia b l e s  i n to  l i ngu is t i c   va ria b le s,  t he  f o llo w i n g   f ive  fuzz y  s ets  are   us e d :  N B   ( ne ga t i ve   b i g ),   N S   ( n egat i v e   sma l l) , ZE (z ero),   P S   (posi t i v e  sma l l)  a nd  PB (pos i tive   b i g ) .      5.   SIMU L A TION  R ESULT S   The  per f orm a nc e  o f   C u k   c on ve rter  i s  val u e d   u s i n g   M a t l a b / S i m u li n k   s o ft w a re   i n  four   v a r io us  m o d es   of  o pera t i o n ,  b a se d  on  d i ss imilar   pe rform a n c e  para me ters.  The   f ou r  mo d e s  a r e  Cont i n u o u s   C ond u c ti on   M ode  (CCM),   D isco nt inu o u s  I n d u c t or   C ur rent  M ode   ( D I CM  ( L 1 ) ) ,  D i sc on tin u ous   I nd uc t o r  C u rre nt  M ode   ( D I CM  (L 2 ) ) ,  and  D i sc on t i nu ou s  Ca p acit o r  V o l t a g e  Mo de  ( D C V M ) .   T he  over a l l  s y s t em ’s  pow e r   qua li ty  i s  e s ti m a ted  by t h e para me t e rs:  su pp l y   c ur rent (i s )   an d su pp ly v o l ta ge   ( V s ) .   T he  B LD C  m o tor’s  o peration  i s  de t e rm ined  b y  the  sta t or  c ur re nt  ( i a ) ,   t he  s pe e d   ( N )   a nd  the   e l e c tr om agne t i c   torq ue  ( T e )  of   t he  m otor.  The  perform ance  o f  the  P F C  Cuk  c o nv erter   is  e va l u a t e d   b y  t h e  para me t e rs  s uch  as   i n d u ct or’s  i n p u t  a n d  o u t p ut  c u r rents  ( I L1   a nd  I L2   respe c t i ve l y ),  i nt e r m e d i ate   ca pa ci t o r  v o l tage   ( V C ) ,   D C   lin k  v o lt a g e  (V dc )  and   sw i t c h   v ol ta ge  a n d   c urre nt   ( V SW   and   i sw )  respe c tive l y.  T he  p erform ance   o f   C u k  c o n v erte r  fed  BLD C   m ot or  h a s  b e e n  a n a l y z e d   f o r   f o u r   di ffe re nt  m o d e s   o f  o p era t i on  usin g  fuzz y  l o gic  c o n t ro l l e r .  The   stre ss  on  C uk  c o n v erte r   sw itc h  is  v er y  l o w   w h en it s  o pera tin g in CC M   m ode s, bu t  i n th i s  m ode curre n t  m ul t i plie r  a p p r oac h  is  u t iliz e d   f or  P F C   ope r a ti o n .  Cur r ent  m u lt ip li e r   a p p r o ac h  r e qu ired  t hre e   s ens o rs,   w h ic h  is  n o t   su gg est e d   fo r  lo w  co ast   a n d   l o w  p o we r  app l ica t i o ns. Ta b le 2  s ho w s   t hat a ll t h e  par a m e ters  f or  v arious  m o d es ope rati on o f   t h e   C uk c o n v e r ter.         Ta ble   2.  D esign pa ram e ter s  of  cuk c o n v erter   in di f fere nt   m ode s  o f  op e ra tio n  Ope r ation L i  L o  C 1  C d  CCM   2. 5 m H   4 . 3  m H  0. 66  µF   2200  µF   DI CM  (L i )  100  µH   4 . 3  m H  0. 66  µF   2200  µF   DIC M  (L o )  DC VM ( C 1 )  2. 5 m H   2. 5 m H   70  µH   4. 3 m H   0. 66  µF   9. 1   nF   2200  µF   2200  µF       Powe r  quali t y   p erfor m a n ce  is   o b t ai ne d  sat i s f ac tor y   f or  a ll  the  m o des  o f   o per a t i on.   F igur e   11  sh ow s   TH D   and  pow e r   f a c t o r  var i a tio n  by  t h e  va r i a tio n  of  D C  li nk  vo l t a g e .  F i g u r e   1 2  s h o w s  p e a k  v o l t a g e  a n d   c u rre n t   st re ss  o f   s wit c h  a t   d i f f e re nt   l o a di n g   c on di t i on s .   T he   T H D   o f   s u p p l y   cur r en t  is  unde r  ac ce p t a b l e   lim it   o f  I E C   6 1 0 0 0 - 3 - 2 .   T h e   p o w e r   f a c t o r  i s   a l s o  n e a r   t o   u n i t y  i n   a l l   m odes  w h i c h  sh ow s  a  un ity  pow er  f a c t o r   opera tio n  at th e   A C  ma ins.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I n t  J Po w El ec &  D ri S y s t   Vo l. 1 0 ,  No . 4 ,   D e c  2 0 19   :   1 894   –  1 905  1 902   Ti me  i n   s e co n d  →     Ti me in   second  →     (a)  (b )    F i gur e   9.   S tea dy  sta t e  per f o r m ance   o f  mot o r   dr i v e  oper a ti n g   in  (a )   C C M   mo d e ,  ( b )  D I C M   ( L 1 )   mode       A n   a na l y sis  i s   d o n e  o n   t he   c u r r e nt   s tr ess  thr o u g h   t he  s w itc h  an d  pea k   v o l t a ge  a c r oss  the   sw itch  w i t h   the   v a r i a t ion   o f   l o a d  o n   B LD C   m o tor .   W her e   t h e   vol ta ge   s t r ess  f or   D CV M  a n d  pe ak   c u r r e nt  s tr e s s  f o r   D I C M   (L 1 )   i s   v er y   h i gh  t h at  c a n no t   be  r ec omm e nde d  bec a u se  o f  h i ghe r   r a t e d   s w i t c h  r e q u ir e m ents.   The  pr op ose d   sc h e m e   u se s a  fu n d am enta l  s w i t c h in g  fr e que ncy   f o r   V S I   oper a t i on   i . e   t he  losses   i n   v ol t a ge so u r ce i nve r t er   a r e   si gn i f ica n t l y   r e duce d .     The   q u al i t y  of   p ow e r   a t  A C   m a i ns  i s  de ter m ined   b y   the   i n d i ces   o f  th e  po wer  qu ality ,   C r e st  F acto r   ( C F ) ,   D i spl a ce me nt   P ow e r   F actor   ( D P F ) ,   P o w e r   F actor   ( P F )   a nd  TH D   ( T otal  H ar mon i c  D i stor tio n)   o f su p p l y  c u r r e nt .   F i gur e   9   an d  F i g u r e   1 0   show   t he   s t e ady   s t a t e   per f or m a n c e   o f   Cuk   co nv e r t e r  f e d   B L D C   m ot or   d ri ve   ope r a ti n g   i n  d i f f er en t  m o des  of  oper a tio n.   T a b le  5   s how s  the   pe r f o r m a n c e   o f  pr o pose d   B L D C   m o tor   f e d  Cu k  c o n v erter   oper a tin g  in  CCM,  DICM (L 1 ),  DI C M (L 2 )  a nd  D C V M   m ode s  r e spec t i ve ly.     F i g u r e   1 3   sh o w s  the  per c en t a ge  o f  har m on i c   c ur r e nt   f or   d if fer e n t  or de r   of  h a r m o n i c   a nd  l o sse s   o f   pr opose d   m ot o r   d r i ve  a s  com p ar is on  of  c on ven t iona l  mot o r   dr ive. Ta b l e  4   shows  t h e  c o m p ara t i v e  si m u la te d   r e sults  o f  c l a ssic a l  a nd  mode r n   c on t r o l   a p p r o a c h  in  t e r m s   o f   di f f er en t  pow e r   qua lit y  i n d i ce s.       Tabl e.3. S pecificati o n   o f   B LDC mo to r  S. NO   P a r a m et er s   V a l u e  1.   N o.   o f   P o le s  (P)  4  Pole s  2.   R a t e d   P owe r   ( P rated )   2 51. 32  W   3.   R a t e d  DC   li n k   V ol t a g e   ( V ra t e d )   200  V   4.   R a t e d  T orque   ( T ra t e d )  1. 2Nm   5 .   R at ed  S p eed  ( ω rated )   2000  r p m   6.   B ac k E M F   C onsta nt  ( K b )   78  V/ kr pm   7.   T or que   C onst a nt  ( K t )  0. 74  Nm /A  8.   P ha s e  Re s ist a n c e   ( R ph )   14. 56  Ω   9.   P ha s e   I n duc t a n c e   ( L ph )  25. 71  m H   10.   M o m e n t  of  I ne r t ia (J) 1. 3˟10 - 4   N m / s       Ta b l e   4.   S i m ulati on  r e sul t s  c o m p ar i s o n s   C ontrolle r s   P F  TH D   ( % )  C F   T or que   R ippl e   ( % )   S p ee d R i ppl e   (%)   PI  0 . 999   6 . 4 3   1. 411   33. 3   0. 5  Fuz z y  0. 998   4 . 8 7   1. 413   2 5   0. 1      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       A fuzzy  lo gic  c o n t r o l l e r   b a se d  brus hles s D C  m o t o r us in g P F C cuk  c onv er ter ( S a nat an  Kum a r)   1 903   Ti me  i n   se c ond   →   Ti me  i n   se c ond   →      (a)   (b)     F i gure   1 0 .   S t e a dy s t ate  perf orm a nce   of  m oto r   d rive  opera ti ng i n  ( a) DICM (L1)  m ode (b) DCVM  mode          (a)  (b)    F i g u r e   11.  P e rform ance  ana l y sis of (a )  % THD   of sup ply  cu rr ent,  (b)   Power factor,     for di ffere n t m ode s of  C u k   c o nver t e r  fed BL D C m o tor dri v e          (a)   (b)    F i gure  1 2 .  P e r f orm a nc e a n al y s i s   o f ( a ) S w itc h  peak  v o l ta ge   s tre ss,  ( b)  S w i t c h  peak    current  s tress for  diff erent m ode s o f  Cuk  c onv ert e r f e d   B L D C  mo to r d r i v e      The  loss es  i n  a   BL D C   m o t or  d ri ve  a r e   t he  c ombi na ti o n   o f  losses  oc c u rs  i n  V S I,  P F C   c onver t e r   a n d   BL D C   m otor.   The s e   l o sses a r e  me asured  i n t h ree   differe nt  p arts  of p ro po se  d ri v e  sep e r at el y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.