I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8 ,   p p .   1 4 5 7 ~ 1 4 6 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 . i 4 . pp 1 4 5 7 - 1 4 6 6          1457       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   Using  t he  F iv e - L e v el NP C   I nv erte r   to  I m pro v e t he  F O C o ntrol  o the  Asy nchro n o us M a chine        M o un a   Es - Sa a di 1 ,   M o ha m ed   K ha f a lla h 2 ,   H a m i d Cha i kh y 3   1, 2 L a b o ra to ry   o f     En e rg y   &   El e c tr ica ls  S y ste m s ( L ES E). ENS EM ,   H a ss a n   II  Un iv e rsit y ,   M o ro c c o     3 L a b o ra to ire d e s sc ien c e s d e   l’i n g é n ieu p o u r   l’én e rg ie,  Eco le Na ti o n a le d e s sc ien c e s A p p li q u é e s,    Un iv e rsité Ch o u a i b   Do u k k a li , M o ro c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   7 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Ma y   6 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   6 ,   2 0 1 8       M a n y   re s e a rc h e h a v e   b e e n   d e d ica ted   to   d e v e lo p   t h e   in d u c ti o n   m o to d riv e   c o n tro stra teg y   u se d   o n   t h e   ra il w a y   trac ti o n   a p p li c a ti o n s.  I n   th is  p a p e w e   p ro p o se   to   in v e stig a te  a n d   to   imp ro v e   th e   e lec tri c   lo c o m o ti v e b y   u sin g   a   F ield   Orie n te d   Co n tro (F OC)   str a teg y   o f   in d u c ti o n   m o to d riv e .   T h is  in d u c ti o n   m o to c a n   b e   p o w e re d   b y   a   f iv e - sta g e   n e u tral  p o i n i n v e rter   c o n tro ll e d   b y   sin u so id a p u lse   w id th   m o d u lati o n   (S P W M d u e   to   g o o d   q u a li ty   f o o u tp u v o lt a g e   a n d   T h e   u se   o f   f a st  s w it c h e s.  Bo th   c o n v e n ti o n a l   a n d   im p ro v e d   lo c o m o ti v e a re   si m u late d   in   M a tl a b /S im u li n k   a n d   c o m p a re d   in   o p e n   lo o p   c o n d it i o n     a n d   c lo se d   lo o p   c o n d i ti o n u si n g   IP   c o n tro ll e r,   in   term   o f   to rq u e   re sp o n se ,   c u rre n h a rm o n ic  d ist o rti o n a n d   ro to sp e e d   re sp o n se .   K ey w o r d :   NP C   in v e ter   R ail w a y   FOC   I n d u ctio n   m ac h i n e   SP W M   Co p y rig h ©   201 In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ha m id   C h ai k h y ,     L ab o r ato ir d es scien ce s   d l’ i n g é n ie u r   p o u r   l’ é n er g ie ,   E co le  Natio n ale  d es scie n ce s   A p p liq u ée s ,   R o u te  d ' az ze m o u r ,   Natio n ale  N°1 ,   E lh ao u zia  B P   : 1 1 6 6   E J ad id 2 4 0 0 2   Ma r o c .   E m ail:  c h aik h y . h a m id @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   C o n ce r n s   o v er   t h e n v ir o n m e n l ik e   en er g y   p r ices  a n d   co n g esti o n   ar ca l lin g   f o r   w a y s   t o   m i n i m iz e   ec o n o m ical,   ec o lo g ical  an d   s p atial  f o o tp r in o f   tr an s p o r tat io n   [ 1 ] ,   Du r in g   lo n g   y ea r s ,   Diesel  en g i n es  w er u s ed   f o r   tr an s p o r tin g   g o o d s   an d   p ass en g er s ,   b u n o w a d ay s   th e y   ar co n s id er ed     to   b a   s o u r ce   o f   en v ir o n m e n tal  d is a s ter   o n   w h ee ls .   T h u s ,   th er w a s   d esire   to   i m p r o v th e f f ic ien c y   an d   r eliab ilit y   o f   th e   tr ac tio n   d r iv e.   T h is   lead   to   th elec tr if icatio n   o f   th r ail w a y   s y s te m   [ 2 ] .       E lectr ic  tr ac tio n   d r iv h a s   n o w   b ee n   co n s id er ed   to   b an   ef f icie n w a y   o f   tr a n s m itt in g   p o w er   to   t h e   tr ac tio n   m o to r s   t h at  ca n   d eliv er   as  m u ch   as   t w o   ti m e s   t h   p o w er   o u tp u o f   eq u iv ale n t   d i esel  tr ac tio n .   I h as   h ig h   p o w er - to - w ei g h r atio   wh ich   r es u lts   in   f a s ter   ac ce ler ati o n   [ 3 ] ,   b u elec tr ic  tr ac tio n   f ac m a n y   ch al len g es .   E s p ec iall y ,   th i m p r o v ed   o v er all  p er f o r m a n ce   an d   les s   v ib r atio n   r esu lt s   in   f aster ,   m o r co m f o r tab le,   s m o o t h er   an d   q u ieter   j o u r n e y s   f o r   th p ass e n g er s .   T h elec tr ic  tr ac tio n   d r iv es  r eq u ir es   m ed iu m   v o lt ag an d   h i g h   p o w er   o p er atio n .   T h is   ca n   b ac h iev e d   w i th   t h h elp   o f   m u l tile v el  i n v er ter s   [ 4 ] - [ 6 ] .   I n   f ac t,  t h e   ai m   o f   t h i s   w o r k   is   to   s h o w   t h i m p r o v e m e n o f   co n v e n tio n al  Dir ec f ield   o r ien ted   co n tr o s tr ateg y   i n d u ctio n   m ac h i n e   p er f o r m a n ce s   i n   b o th   s tead y   s t ate  an d   tr an s ien co n d itio n s   a f ter   r ep lacin g   th co n v e n tio n al  t w o   lev e ls   in v er ter   b y   a n   n e u tr al  p o in cla m p ed   i n v er ter   co n tr o lled   b y   SP W M.   I n   T h is   w o r k     o p en   an d   clo s ed   lo o p     s im u latio n   r esu lt s   u s i n g   Ma t lab Si m u li n k   ar p r ese n ted   f o r   B B 3 6 0 0 0 .   T h p r in cip le  o f   DF OC   an d   NP C   ar al s o   p r esen ted .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1457     1 4 6 6   1458   2.   P RINCI P L E   O F   DF O S T RAT E G F O I NDUC T I O N   M ACH I NE   USI N G   T WO   L E V E L I NVE RT E R   R o to r   f ield   o r ien ted   co n tr o l,  as  d escr ib ed   b y   B lasc h k e,   i s   m et h o d   o f   co n tr o llin g   r o tatin g   f ield   m ac h in e   i n   s u c h   a   m a n n e r   to   a ttain   in d ep en d e n co n tr o o v er   th e   to r q u a n d   t h f l u x   co m p o n en t s   o f   t h s tato r   cu r r en t   [ 7 ] - [ 9 ] .   A p p lied   to   in d u ctio n   m o to r s ,   it  m ak e s   it  p o s s ib le  to   co n tr o th m ac h i n i n   m an n er   s i m ilar   to   th co n tr o o f   s ep ar atel y   e x cited   DC   m ac h i n e,   a n d   h en ce   it  e n ab les  t h u s o f   i n d u ctio n   m o to r s   i n   ap p licatio n s   r eq u ir in g   h i g h - d y n a m ic  p er f o r m a n ce ,   w h er tr ad itio n all y   o n l y   DC   d r iv e s   w er ap p lied .   T h e   co n ce p o f   Field - Or ie n ted   co n tr o ( FOC )   ap p lied   to   in d u ctio n   m o to r   d r iv es,  allo w s   u s   t o   p er f o r m   f a s an d   f u ll y   d ec o u p led   co n tr o o f   to r q u an d   f lu x .   T o   o b tain   s u ch   d ec o u p led   co n tr o l,   FOC   alg o r ith m s   n ee d   to   k n o w   t h r o to r   f lu x   a n g u lar   p o s itio n   to   co r r ec tly   ali g n   t h s tato r   cu r r en v ec to r .   A s   a   co n s eq u en ce   it  i s   p o s s ib le  to   co n tr o to r q u an d   r o to r   f lu x   i n   D C   m ac h i n co n tr o f as h io n ,   b y   ac t in g   o n   t w o   s ep ar ated   co m p o n e n t s   o f   t h s tato r   cu r r e n i sd     an d   i sq    (e q u atio n   ( 1) ) .   Af ter   ap p l y i n g   t h r o to r   f ield   r o tatio n   ( Fig u r e   1 ) ,    ^ = ^   an d    ^ = 0   .       I m ac h i n r elatio n s   b ec o m e s   th e n :      = 1 +           =      ( 1 )           Fig u r e.   1   Or ien tatio n   o f   th r o to r   f ield   to   d   ax is   o f   th ( d , q )   r ef er en ce       B ef o r ap p ly i n g   t h is   o r ie n tati o n ,   th d eter m i n atio n   o f   r o to r   f l u x   a n g u lar   p o s itio n   i s   n ec e s s ar y .   Dir ec t   f ield   o r ien ted   co n tr o ( DFO C )   an d   I n d ir ec f ield   o r ien ted   co n tr o ( I FOC )   ar th t w o   m et h o d s   u s ed   to   o b tain   th is   p o s itio n .   Usi n g   e q u at io n   2 ,   ^ an d   ^   ar esti m ated   u s in g    an d      r esp ec ti v el y ,   a n d   ar co m p ar ed   to   an d   .   As s h o w n   i n   Fi g u r 2   to r q u an d   f l u x   ar d ir ec tl y   co n tr o lled   in   DFOC .     {                  = [ ( +  ) ( 1 + ) + ]    = ( +  )    +  + ^ = 1 +     ^ =    = ( +     )    ( 2 )     Fig u r e   2   s h o w s   t h co n tr o l str ateg y   s ch e m o f   D FO C :       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Usi n g   th F ive - Leve l NPC   I n ve r ter to   I mp r o ve   th F OC   C o n tr o l o f th A s yn ch r o n o u s   ....   ( Mo u n a   E s - S a a d i)   1459       Fig u r 2 .   Dir ec t Field   o r ien ted   co n tr o l stra teg y   s ch e m o f   I u s i n g   t w o   le v el  i n v er ter       T o   en s u r d ec o u p led   co n tr o f o r   to r q u an d   f lu x ,   o m p e n s ati o n   ter m s   f em d   an d   f em q   (e q u atio n   3 )   ar ad d ed     t o   o b tain   d   an d   q   ax es c o m p letel y   in d ep en d e n t.     { =    =    +   ( 3 )     E q u atio n   2   s h o w s   t h at  h o w   p o s itio n   θ s   an d   v o ltag e s   v sq , v sd   ar ca lcu lated .   Us in g   P ar k   p o s itio n θ s v sq , a n d v sd   ar tr an s f o r m ed   a n d   in j ec ted   to   th t w o   lev e ls   i n v er ter .   s in u s o id al  p u ls e   w id th   m o d u latio n   i s   u s ed   to   co n tr o th i s   in v er ter   ( F ig u r e   3 ) .   I n   SP W m o d u latio n ,   P u ls es  r es u lt in g   f r o m   th c o m p ar is o n   b et w ee n   s in u s o id al  r ef er e n ce   s i g n al  a n d   tr ian g u lar   ca r r ier   ar in j ec ted   to   th s w itch e s ,   to   o b tain   tw o   v o lta g le v els.           Fig u r 3 .   P r in cip le  o f   th SP W t w o   lev el s   co n tr o l stra te g y       3.   I M P RO VE M E NT   O F   DF O ST RA T E G F O I M   Mu ltil e v el  co n v er s io n   s tr u ct u r es  co n s tit u te  s o lu tio n   to   im p r o v th p er f o r m a n ce s   g iv en   b y   th e   class ical  s tr u ct u r es  w it h   t w o   v o ltag es  le v els.  Fo r   m ed iu m   v o ltag h ig h   p o w er   ap p licatio n s   as  r ail w a y   tr ac tio n   ap p licatio n s ,   th co s o f   s e m i co n d u cto r   d ev ices  is   i n cr ea s e d .   Mu ltil ev e s tr u ct u r es  o f f er   r ed u ctio n   o f   th e   v o ltag e   s tr es s   t h at  co m p e n s at es  f o r   t h i n cr ea s ed   n u m b er   o f   d ev ice s   [ 1 0 ] , [1 1 ] .   A ls o   t h i s   s tr u ct u r es  o f f er   t h e   ad v an ta g o f   r ed u cin g   th s i ze   o f   th o u tp u f il ter     b y   lo w er i n g   t h to tal  h ar m o n ic  co n ten t.  T h en ,   to r q u r ip p les  f o r   m o to r   d r iv ap p lic atio n s   w ill  b r ed u ce d .   E v en   if ,   Stack   C ell   an d   Neu tr al  p o in p ilo ted   in v er ter s   h av e   w id i n d u s tr ial  s p r ea d   m o s tl y   i n   m ed i u m   v o ltag e   ap p licatio n s .   T h e y   h a v d i s ad v a n tag e s   l ik e   u n eq u a l   s w itc h es  lo s s e s   d is tr ib u t io n .   T o   s o lv th is   p r o b le m ,   NP C   in v er ter   is   th m u ltil e v el  in v er te r   ch o s en   to   b u s ed   to   r ep lace   th t w o   le v el s   i n v er ter   [ 1 2 ] , [1 3 ].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1457     1 4 6 6   1460   3 . 1 .   P rinciple o f   t he    f iv lev el  N P inv er t er   As  s h o w n   i n   F ig u r e   4 ,   ea ch   l eg   o f   t h NP C   i n v er ter   co n ta in s   s ix   c la m p ed   d io d es  an d   e ig h o th er   v er tical  I GB T s .   T o   o b tain   th e   f i v e   v o lta g lev el s ,   s w itc h es   ar f o llo w i n g   s w i tch in g   s tate s   as  s h o w n   in   T ab le   1 .   Fig u r e   5   s h o w s   th f o u r   ca r r ier s   SP W co n tr o l stra teg y   u s in g   f o r   o n leg   o f   t h NP C   in v er ter   [1 4 ] , [1 5 ] .           Fig u r e.   4 . Stru ct u r o f   f i v e - le v el  NP C   in v er el u r   b r u s h       T ab le  1 .    B asic s w i tch i n g   o f   t h f iv le v el s   NP C   in v er ter   V o l t a g e   V a   S w i t c h i n g   st a t e   T 4 2 +   T 3 +   T 2 +   T 1 +   T 4 2 -   T3 -   T2 -   T1 -   V d c / 4   1   1   1   1   0   0   0   0   V d c / 2   0   1   1   1   1   0   0   0   0   0   0   1   1   1   1   0   0   V d c / 4   0   0   0   1   1   1   1   0   - V d c / 2   0   0   0   0   1   1   1   1           Fig u r 5 .   SP W o f   th NP C   5 - lev el  i n v er ter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Usi n g   th F ive - Leve l NPC   I n ve r ter to   I mp r o ve   th F OC   C o n tr o l o f th A s yn ch r o n o u s   ....   ( Mo u n a   E s - S a a d i)   1461   T h e   F ig u r e   6   s h o w s   t h o u t p u v o ltag e s   o f   th f i v lev e ls   NP C   in v er ter   s ili m u la ted   in   m atlab   /   s i m u li n k   w h er w o b s er v ed   t h f i v v o ltag le v els .           Fig u r e   6.   O u tp u v o ltag e s   o f   t h e   f i v le v els NP C   i n v er ter       3 . 2 .   I m pro v e m ent   o f   DF O s t ra t e g y   us ing   NP f iv lev els inv er t er   T o   im p r o v th tr a n s ie n a n d   s tead y   s tate  p er f o r m a n ce s   o f   DFOC   s tr ate g y   f o r   I M,   an d   to   r ed u ce   v o ltag e   s tr es s   i n   s e m ico n d u c t o r s   esp ec iall y   f o r   h i g h   p o w er   ap p licatio n s ,   i n s tead   o f   th e   t w o   le v el s   i n v er ter   a   f i v lev els  NP C   i n v er ter   is   u s ed   w ith   a n   ap p r o p r iate  SP W co n tr o s tr ateg y .   A s   s h o w n   in   Fig u r e   7 ,   all  th o th er   b lo ck s   o f   DFO C   s tr ate g y   s c h e m s till   u n c h a n g ea b le  [ 1 6 ].           Fig u r 7 .   Field   o r ien ted   co n tr o l stra teg y   s c h e m o f   I u s in g   f i v lev el  i n v er ter   NP C       4.   SI M UL AT I O R E S UL T AND  DIS CUSS I O N   T o   v er if y   e f f ec ti v en e s s   o f   u s i n g   f i v lev el s   NP C   i n v er ter ,   s i m u lat io n s   ar m ad f o r   h i g h   p o w er   m ed iu m   v o ltag ap p licatio n   w h ic h   is   r ail w a y   tr ac tio n   ap p licatio n .   A   s i m u latio n   te s o n   th B B   3 6 0 0 0   lo co m o ti v i n d u ctio n   m ac h i n e   w it h   p ar a m eter s   p r ese n ted   in   T A B L E . 6   h as b ee n   p er f o r m ed .   I n   th i s   s ec tio n   th t w o   s tr ateg i es: DFO C   o f   I s u p p lied   b y   t w o   le v els i n v er ter   2 L _ DFO C   an d   DFO C   o f   I s u p p lied   b y   NP C   f i v le v els i n v er ter   5 L _ DFO C   ar co m p ar ed   f o llo w i n g   m e th o d   as s h o w n   b elo w   I n   o p en   lo o p   co n d itio n s :   a.       Stead y   s tate  p er f o r m an ce : T h e   t w o   s tr ate g ies ar co m p ar ed   in   ter m   o f   c u r r en t a n d   to r q u r ip p les.   b.   T r an s ien p er f o r m a n ce T h t w o   Stra te g ies  ar co m p ar ed   in   ter m   o f   T i m r esp o n s to   s t ep   v ar iatio n   o f   th to r q u co m m an d .   I n   clo s ed   lo o p   co n d itio n s :   a.   T h t w o   s tr ateg ies  ar co m p ar ed   in   ter m   o f   p u r s u i o f   t h r o to r   s p ee d   to   th s p ee d   r ef er en ce   f o r   d if f er e n t   s p ee d   v ar iatio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1457     1 4 6 6   1462   b.   T h t w o   s tr ateg ies ar co m p ar ed   in   ter m   o f   b eh a v io r   o f   s p ee d   u n d er   p er tu r b atio n s .     4 . 1 .   O pen lo o p c o nd it io ns   4 . 1 . 1 .   Ste a dy   s t a t per f o rm a nce   T h s tead y - s tate  p er f o r m a n ce   o f   2 L _   DFO C   a n d   5 L _ DFO C   s ch e m es  h as   b ee n   co m p ar ed   e v alu a tin g   cu r r en d is to r tio n s   a n d   to r q u r ip p les.   T a b le  2   p r esen ts   c o m p ar is o n   b et w ee n   th t w o   s tr ateg ies  i n   ter m   o f   cu r r en T HD  in   d if f er e n to r q u v al u es 1 0 0 %,  5 0 %   an d   - 5 0 o f   th r ated   to r q u e.   A s   s h o w n   in   t h i s   tab le   T HD  s till   th s a m f o r   2 L _ D FOC   f o r   th t h r ee   to r q u v al u es,  b u it  is   r ed u ce d   to   t h h al f   f o r   t h 5 L _   DFO C   co n tr o s tr ateg y .   As  p r esen t ed   in   Fig u r 8 ,   T h r ee   lev els  NP C   u s ed   in   t h 5 L _ DF OC   r ed u ce   cu r r en t   d is to r tio n s .   T h er eb y ,   to r q u r i p p les  ar r ed u ce d   to   th h alf   o f   2 L _ DF OC   to r q u r ip p les  v al u as  s h o w n   T ab le  3.       T ab le  2 .   C u r r en t T HD  f o r     2 L _ DFOC   an d   5 L _ DFO C     at  d if f er en t to r q u v alu         T H D   2 L _ D F O C   5 L _ D F O C   3 0 0 0   5 . 8 1   %   1 . 1   %   1 5 0 0   5 . 7   %   1 . 2 %   - 1 5 0 0   5 . 8   %   1 . 1 5 %           Fig u r e   8.   C lo s ed   lo o p   I P   s p ee d   co n tr o ller       T ab le  3 .   T o r q u r ip p les f o r     2 L _ DFO C   an d   5 L _ D FOC     at  d i f f er en t sp ee d   v al u         T o r q u e   ( N . m)   2 L _ D F O C   5 L _ D F O C   3 0 0 0   1 3 %   4%   1 5 0 0   1 3 %   4%   - 1 5 0 0   1 3 %   4%       4 . 1 . 2 .   T ra ns ie nt  perf o r m a nce   Fo r   d if f er en to r q u v a lu e s ,   ti m r esp o n s s t ill  th s a m e,   e v en   i f   t h t w o   le v els  i n v er ter   is   r ep lace d       b y   a n   NP C   f iv le v els i n v er ter .         T ab le  4 .   T im r esp o n s f o r     2 L _ DFO C   an d   5 L _ D FOC     at  d i f f er en t to r q u v al u         T o r q u e   (   N . m )   2 L _ D F O C   5 L _ D F O C   3 0 0 0   1 0   ms   1 0   ms   1 5 0 0   1 0   ms   1 0   ms   - 1 5 0 0   1 0   ms   1 0   ms       4 . 1 . 3 .   Clo s ed    lo o p c o nd it io ns   T h r o to r   s p ee d   clo s ed   lo o p   DFOC   s y s te m   w i th   I P   co n t r o ller   is   p r esen ted   i n   Fi g u r 9   an d   I P   co n tr o ller   s ch e m is   p r esen ted   in   Fi g u r e   8 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Usi n g   th F ive - Leve l NPC   I n ve r ter to   I mp r o ve   th F OC   C o n tr o l o f th A s yn ch r o n o u s   ....   ( Mo u n a   E s - S a a d i)   1463       Fig u r e   9 .   T h r o t o r   s p ee d   cl o s ed   lo o p   5 L _ DFOC   s y s te m   w i t h   I P   co n tr o ller       I n   o r d er   to   h av an   ap er io d ic  o f   th ab o v p r ese n ted   s y s te m ,   w f o u n d :     K i = 1 4g τ    an d     K p = J τ f τ                     ( 4 )     W h er e:  τ = J K p + f   an d     g = K p K p + f   ( 5)     As s h o w n   in   Fi g u r 1 0 ,   t h r o to r   s p ee d   r ef er en ce   is   v ar y in g   f r o m   7 0   r d . s - 1   to   1 5 0   r d . s - 1 ( r ated   s p ee d )   to   - 7 0   r d . s - 1 .   Fo r   b o th   2 L _ DF OC   a n d   5 L _ DFO C   s tr ateg y ,   r o to r   s p ee d   is   f o llo w in g   th e   r o to r   s p ee d   r ef er en ce .   E v en   w it h   ap p l y i n g     to r q u lo ad   v ar iatio n   f r o m   5 0 0   N. m   t o   1 0 0 0   N. m   to   th t w o   clo s ed   lo o p   s y s te m s ,   t h is   p er tu r b atio n   is   d ir ec tl y   r ej ec ted .   T h en ,   f o r   2 L _ DFO C   an d   5 L _ DFO C ,   r o to r   s p ee d s   f o llo w   a g ai n   th ei r   r ef er en ce s   af ter   5 0 m s .   Fi n all y ,   d etailed   co m p ar is o n   o f   DF OC   2 L _ DFO C     an d   5 L _ DFO C   i s   s u m m ar ized   i n   T ab le  5.       T ab le   5 .   Deta iled   co m p ar is o n   b et w ee n   2 L _ DFO C   a n d   5 L _ DFOC   P e r f o r man c e s   2 L _ D F O C   5 L _ D F O C   T o t a l   sw i t c h e s n u mb e r   6   2 4   a n d   1 8   d i o d e s   Off - st a t e   v o l t a g e   V dc   V dc 4   C o mp l e x i t y   o f   i mp l e me n t a t i o n   si mp l e   d i f f i c u l t   C u r r e n t   d i st o r t i o n s   N o t   g o o d   ( A r o u n d   5 . 7 %)   G o o d   ( A r o u n d   1 . 1 %)   T o r q u e   r i p p l e s   mo r e   l e ss   R e sp o n se   t o   a   t o r q u e   s t e p   v a r i a t i o n   F a st   ( 1 0 m s)   F a st   ( 1 0 m s)   P u r su i t   o f   t h e   r o t o r   s p e e d   V e r y   g o o d   V e r y   g o o d   B e h a v i o r   o f   S p e e d   u n d e r   p e r t u r b a t i o n s.   G o o d   G o o d                             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1457     1 4 6 6   1464   T ab le   6 .   I n d u ctio n   m ac h in a n d   s i m u latio n   p ar a m e ter s     P a r a me t e r s   S i g n i f i c a t i o n   M a c h i n e   p a r a m e t e r s   R s= 0 . 0 1 2   S t a t o r   r e si st a n c e   ( Ω )   R r = 0 . 0 1 2   R o t o r   r e si st a n c e   ( Ω )   M = 0 . 0 1 3 5   M u t u a l     i n d u c t a n c e   ( H )   L s=0 . 0 1 3 7   S t a t o r   i n d u c t a n c e   ( H )   L r = 0 . 0 1 3 7   R o t o r     i n d u c t a n c e   ( H )   J=  1 0   F a c t o r   o f   i n e r t i a ( K g . m 2 )   f = 0 . 0 0 2 4   C o e f f i c i e n t   o f   f r i c t i o n   p = 2   N u mb e r   o f   p o l e   p a i r s   S i mu l a t i o n   p a r a m e t e r s   P = 1 . 5   R a t e d   p o w e r   ( M W )   V = 2 0 7 0   P h a se   v o l t a g e   a t   2 2 0 K m/ h   ( V )   V dc = 2 4 0 0   D C   b u s v o l t a g e   ( V )   F p w m = 2 0 0 0   P u l se   w i d t h   mo d u l a t i o n   f r e q u e n c y   ( H z )   n o m = 3 0 0 0   R a t e d   t o r q u e ( N . m)   Ω  n o m = 4 3 5   R a t e d   s p e e d   (   r a d / s )           2 L _ DF O C   5 L _ DF O C   O P E L O O P   SYS T E M   A       B       C       Curr e n (A)   To r q u e   (N.m )   To r q u e   (N.m )   Curr e n (A)   T im ( s )   T im ( s )   T im ( s )   T im ( s )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Usi n g   th F ive - Leve l NPC   I n ve r ter to   I mp r o ve   th F OC   C o n tr o l o f th A s yn ch r o n o u s   ....   ( Mo u n a   E s - S a a d i)   1465     Fig u r e   10 Deta iled   co m p ar is o n   b et w ee n   2 L _ DFO C   an d   5 L _ DFOC   i n   o p en   an d   clo s ed   lo o p   co n d itio n s   in   ter m   o f   A . T o r q u e   r ip p le,   B .   C u r r en t T HD,   C .   T o r q u r esp o n s e,   D.   Sp ee d   r esp o n s e       5.   CO NCLU SI O N   T h is   w o r k   p r ese n d etaile d   co m p ar is o n   b et w ee n   2 L _ DFOC   an d   3 L _ DFO C   u s i n g   an   ANP C   in v er ter .   T h t w o   s tr ate g ies  u s ed   h i g h   p o w er   ap p licatio n r ail w a y   tr ac tio n ,   to   p r esen p e r f o r m an ce s   i n   b o th   o p en   an d   clo s ed   lo o p   co n d iti o n s .   As  p r ese n ted   p r ev io u s l y ,   th e   u s o f   a   m u lt ilev el   i n v er t er   d ec r ea s cu r r en t   d is to r tio n s   an d   to r q u r ip p les,  b u all  th o th er   p er f o r m a n ce s   s till   t h s a m e.   T h ai m   o f   o u r   f u tu r w o r k   is   to   i m p r o v 3 L _ D FOC   b y   u s i n g   s p ac v ec to r   m o d u latio n   in s te ad   o f   s i n u s o id al  m o d u latio n   c o n tr o o f   t h A NP in v er ter .       RE F E R E NC E S   [1 ]   A.   M o g les tu e ,   A BB Re v u e , ”  T h e   c o rp o ra te  tec h n ica l   jo u rn a l ,   2 0 1 0 .   [2 ]   V.   S a b a té,   T ra c ti o n   é lec tri q u e   f e rro v iaire ,   T e c h n iq u e s d e   l’i n g é n i e u r ,   2 0 0 8 .   [3 ]   F.   L a c ô te,   e a l. ,   T ra c ti o n   é lec tri q u e   f e rro v iaire :i n tro d u c ti o n , ”  T e c h n i q u e s d e   l’i n g é n ieu r ,   2 0 0 8 .   [4 ]   A.   Je u n e ss e   a n d   M.   De b ru y n e ,   BB3 6 0 0 0   lo c o m o ti v e   m u lt i - ten sio n s eu ro p é e n e ,   RCC ,   v o l.   9 ,   1 9 9 8 .   [5 ]   J.  M a n g u e ll e ,   Co n v e rti ss e u rs  m u lt i - n iv e a u x   a s y m é tri q u e a li m e n tés   p a r   tran sf o r m a teu rs  m u lt i - se c o n d a ires   b a ss e   f q u e n c e   a c ti o n   a u   se a u   d ' a li m e n tatio n ,   T h è se   d e   d o c t o ra e n   g é n ie  é lec tri q u e ,   Ec o le   P o ly tec h n iq u e   F é d é ra le d e   L a u sa n e ,   2 0 0 4 .     [6 ]   J.  Ro d rig u e z ,   e a l. ,   A   su rv e y   o n   n e u tral - p o i n t - c lam p e d   in v e rters ,   IEE T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l .   7 ,   p p .   2 2 1 9 - 2 2 3 0 ,   2 0 1 0 .     [7 ]   H.   Ch a ik h y ,   e a l. ,   Ev a lu a ti o n   d e p e rf o r m a n c e d e c o m m a n d e v e c to rielles   d e   la  m a c h in e   à   in d u c ti o n ,   Rev u e   d e   g é n ie i n d u strie l ,   v o l.   6,   p p .   23 - 32 2 0 1 1 .   [8 ]   F .   Blas c h k e ,   A   n e w   m e th o d   f o t h e   stru c t u ra d e c o u p l in g   o f   A . C.   in d u c ti o n   m a c h in e s,”  Co n f.   Rec .   IFA C,   Du e ss e ld o rf,  Ge rm a n y ,   p p .   1 15 1 9 7 1 .   [9 ]   Ch .   Be n z a z a h ,   e a l. ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o I n n o v a ti o n   a n d   A p p li e d   S t u d ies ,   v ol /i ss u e :   9 ( 2 ),   p p .   8 4 1 - 8 5 2 ,   2 0 1 4 .     [1 0 ]   N.   S c h ib il i,   e a l. ,   A   T h re e - P h a se   M u lt il e v e Co n v e rter  f o Hig h - P o w e In d u c ti o n   M o t o rs  On   P o w e El e c t. ,   v ol /i ss u e :   13 ( 5 ),   1 9 9 8 .     [1 1 ]   S .   R.   P u li k a n ti ,   e a l . S HE - P W M   sw it c h in g   stra te g ies   f o A c ti v e   Ne u tral  P o i n Clam p e d   M u lt il e v e Co n v e rters ,   AUPE C ,   2 0 0 8 .   [1 2 ]   X .   Jin g ,   e a l. ,   A p p li c a ti o n   a n d   lo ss e a n a l y sis  o f   A NP c o n v e rte rs  in   d o u b ly   fe d   in d u c ti o n   g e n e ra to w in d   e n e rg y   c o n v e rsio n   sy ste m ,   IEE T ra n s ,   p p .   1 3 1 - 1 3 8 ,   2 0 1 3 .   [1 3 ]   T .   G e y e r,   M o d e p re d ictiv e   d irec to rq u e   c o n tr o o f   a   f iv e   l e v e AN P c o n v e rter d riv e   s y ste m ,   I EEE   T ra n s a c ti o n o n   I n d u stry   Ap p li c a t io n s v o l/ issu e :   48 ( 5 ) ,   2 0 1 2 .   [1 4 ]   J.  Ro d rig u e z ,   e a l. ,   M u lt il e v e In v e rters a   su rv e y   o f   to p o l o g ies ,   c o n tro ls,   a n d   a p p li c a ti o n s,”  IE EE   T ra n s.  I n d .   El e c tro n .,  v ol /i ss u e 49 ( 4 ) ,   p p .   7 2 4 - 7 3 8 ,   2 0 0 2 .     [1 5 ]   F.  Kie f e rn d o rf ,   e a l. A NP C - 5 L   tec h n o lo g y   a p p li e d   to   m e d i u m - v o lt a g e   v a ri a b le - sp e e d   d riv e a p p li c a ti o n s ,   In ter n a t io n a S y mp o si u m o n   P o w e r E lec tro n ics ,   El e c trica Dr ive s,  Au to m a ti o n   a n d   M o ti o n ,   Pi sa ,   It a ly 2 0 1 0 .     [1 6 ]   T .   Bru c k n e r,   e a l. ,   F e e d   fa r w a rd   lo ss   c o n tr o o f   th re e   lev e a c t iv e   3 L _ NP c o n v e rters ,   IEE T ra n s.  o In d .   Ap p l . ,   v o l / issu e :   43 ( 6 ) ,   p p .   1 5 8 8 - 1 5 9 6 ,   2 0 0 7 .                 CL O S E L O O P   SYS T E M   D       S p e e d   (r a d   . s - 1 )   S p e e d   (r a d   . s - 1 )   T im ( s )   T im ( s )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1457     1 4 6 6   1466   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       M o u n a   Es - sa a d w a b o rn   i n   M o ro c c o   i n   1 9 8 5 .   He   re c e iv e d   El e c tri c a e n g in e e rin g   f r o m   th e   u n iv e rsity   o f   Ca d Ay y a d ,   M a rra k e c h ,   f ro m   u n iv e rsit y   o f   Ib n   Zo h r,   Ag a d ir  in   2 0 0 9 .   S h e   w o rk e d   tw o   y e a rs  a e lec tri c a e n g in e e i n   L EONI  a n d   Bo n taz   M o ro c c o   . His  c u rre n tl y   w o rk in g   to w a rd   th e   d o c to ra te d e g re e   in   El e c tri c a e n g in e e rin g   a ENS EM   o f   th e   Ha ss a n   II  u n iv e rsity ,   Ca sa b lan c a .   His c u rre n re se a rc h   in tere sts a re   th e   a re a s o f   e n e r g y   e f f i c ien c y ,   a p p li c a ti o n s o f   p o w e e lec tro n ics   a n d   m o to d riv e s       M o h a m e d   Kh a fa ll a h   w a b o rn   in   M o r o c c o   in   1 9 6 4 .   He   re c e iv e d   B. S c . ,   M . S c .   a n d   Do c to ra t e   d e g re e f ro m   Ha ss a n   II  Un iv e rsity ,   Ca sa b lan c a   II,   in   1 9 8 9 ,   1 9 9 1   a n d   1 9 9 5   re sp e c ti v e ly ,   a ll   in   El e c tri c a En g in e e rin g .   In   1 9 9 5   h e   jo in e d   t h e   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g   a th e   Na ti o n a S c h o o o f   El e c tri c it y   a n d   M e c h a n ics   (ENS EM ) ,   Ha ss a n   I Un iv e rsity ,   Ca sa b lan c a .   His  c u rre n re se a rc h   in tere sts  a re   in   t h e   a p p li c a ti o n   o f   p o w e r   e lec tro n i c c o n v e rts  a n d   m o to d riv e s.  m _ k h a f a ll a h @ y a h o o . f r     Ha m id   Ch a ik h y   wa b o rn   in   M o ro c c o   in   1 9 7 5 .   He   re c e iv e d   B. S c . ,   M .   S c .   d e g re e a ENS ET   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   H a ss a n   II,   M o h a m m e d ia i n   1 9 9 8 ,   f ro m   Un iv e rsit y   o f   Ib n o   Zo h r,   A g a d ir  in   2 0 0 5   re sp e c ti v e l y ,   a ll   in   El e c tri c a En g in e e rin g .   He   is  c u rre n tl y   w o rk in g   to w a rd th e   Do c to ra te   d e g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   a th e   in stit u te  o f   e lec tri c a a n d   m e c h a n ica e n g in e e rin g   (ENS EM o f   th e   Un iv e rsity   o f   Ha ss a n   II,   Ca sa b lan c a   I.   His  c u r re n re se a rc h   in tere sts  a re   th e   a re a s o f   f ield   o rien ted   c o n tr o ll e rs  a n d   m o to d riv e s.  Ch a ik h y . h a m id @g m a il . c o m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.