I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o w er   E ng ineering   ( I J AP E )   Vo l. 8 ,   No . 2 A u g u s t   201 9 ,   p p .   1 2 9 ~1 3 3   I SS N:  2252 - 8792   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ap e. v 8 . i2 . p p 1 2 9 - 133           129       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 JA P E   O pti m i z a tion o e ff icien cy  f o r pow er sy ste m  using   th ree  pha se  AC t o   AC  m a t rix   co nv erte r w ith  th e alg o rith m   o fu zz y   co ntrolle r       H a s s a n F a ra ha n Ra s ha g   De p a rtme n o f   El e c tro n ic  T e c h n i q u e s ,   T e c h n ica In stit u te   o f   Ba b y lo n ,   A l -   F u ra A l - Aw sa T e c h n ica Un iv e rsity ,   Ira q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   9 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A p r   2 5 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Ma y   1 2 ,   2 0 1 9       T h is  p a p e su g g e ste d   a   n e w   c o n tri b u t io n   o f   th re e   p h a se   AC  to   A C   m a tri x   c o n v e rter  M v ia  f u z z y   lo g ic  c o n tro ll e F L to   e n h a n c e   th e   w h o le  s y ste m .   Ho w e v e r,   th e   w e a k n e ss   o f   m a tri x   c o n v e rter  is  th a t h e   in p u t -   o u t p u v o lt a g e   tran sf e is  c o n tro l   t o   8 7 %   f o in p u t   a n d   o u tp u w a v e f o r m .   A l so ,   m a tri x   c o n v e rter  is  m o re   se n siti v e   to   th e   tro u b le  o f   in p u v o l tag e   w h ich   d e terio ra tes   th e   s y ste m   p e r f o r m a n c e .   T o   o v e rc o m e   th e se   p ro b lem s,  a n d   to   im p ro v e   th e   e ff ici e n c y   o f   s y ste m ,   F L w it h   m a tri x   c o n v e rter   is  p ro p o se d   to   m in i m ize   th e   se n siti v it y   to   th e   lo a d ,   a n d   t o   i n c re a se   v o lt a g e   tran s f e r.   In   th is   p a p e t h e   c u rre n ts  a , b , c   a re   c o n v e rted     to   a lp h a   a n d   b e ta  c u rre n v ia  Clark e   tran sf o r m a ti o n   .   In   th is  m e th o d   tw o   F L a r e   u se d .     T h e   e rro (b e t w e e n   a lp h a   c u rre n a n d   re f e re n c e   c u rre n t)  (e )   a n d   th e   c h a n g e   o f   th is  e rro (d e w il a p p l y   to   f irst  F L C.   T h e   o u tp u o f   F L is  a c tu a a lp h a   c u rre n t.   In   th e   o t h e h a n d ,   th e   e rro o f   b e ta  c u rre n a n d   t h e   c h a n g e   o f   e rro a re   a lso   p a ss e th ro u g h   th e   se c o n d   F L to   p r o d u c e   th e   a c tu a b e ta  c u rre n t.   T h e   a c tu a a lp h a   a n d   b e ta   c u rre n is   c o n v e rted   to   d irec a n d   q u a d ra tu re   d - q   c u rre n t   b y   p a rk   tran sf o r m a ti o n .     T h e   d - q   c u rre n is  c o n v e rted   to   ( a ,   b ,   c )   o u c u rre n ts  b y   in v e rse   p a rk     tran sf o r m a ti o n ,   th e   re su lt o f   th is  m e th o d   e x p re s th a th e   m a tri x   c o n v e rter  w it h   F L is  m o re   c a p a b le,  h ig h   a c c u ra c y   w it h   b e tt e e ff ici e n c y     a s co m p a re d   w it h   c o n v e n ti o n a m a tri x   c o n v e rter s y ste m .   K ey w o r d s :   C lar k tr a n s f o r m atio n   FLC   I n v er s p ar k   tr a n s f o r m atio n   Ma tr ix   co n v er ter   MC   R L C   lo ad   Co p y rig h ©   201 9   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 :   Hass a n   Far ah a n   R a s h a g ,   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ic  T ec h n iq u es ,   T ec h n ical  I n s t itu te  o f   B ab y lo n ,   A l -   F u r at  A l - A w s at  T ec h n ica l U n i v er s it y ,   5 4 0 0 3 ,   Ku f a,   Naj af   Go v er n ar a te,   I r aq .   E m ail:  h as s an _ r as h ag @ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h th r ee   p h ase  m atr i x   co n v e r ter   is   th m o s ex ci tin g   as s o ciate s   o f   t h p o w er   s y s te m   t h at   co n v er ted   th AC   to   A C   co n v er ter .   M C   p r esen ted   in   1 9 7 6   an d       co n ti n u in g   to   e n h a n ce   a f ter   w id esp r ea d   h ig h - f r eq u e n c y   s w itc h in g   ap p r o ac h   i n   1 9 8 0   [ 1 - 2 ] .   Ma tr ix   co n v er ter s   h a v co n v e n tio n al   s i g n i f ican t   d ev o tio n   i n   t h c u r r en y ea r s .     MC  d ev e lo p s   g o o d   s u b s ti tu te  a n d   m o r b etter   th an   t h cla s s i ca p u ls w id t h   m o d u latio n   [ 3 - 4 ] .   A d d itio n al l y ,   t h MC  p er m its   co m p ac ted   d esig n   b ec au s o f   th ab s en ce   o f   d c - lin k   f o r   s to r ag o f   en er g y   [ 5 ] .   Ma n y   au t h o r s   p r o p o s ed   m et h o d s   to   m i n i m ize  t h f l u ct u ati n g   o f   t h i n p u t   v o ltag e s   d is t o r tio n   [ 7 - 1 0 ] .   T h e   co n tr o s y s te m s   i s   ap p lied   to   m atr i x   co n v er ter   to   en h a n ce   t h s y s te m   a n d   to   d i m i n u tio n   t h cu r r e n d i s to r tio n   b ased   o n   s p ac v ec to r   m o d u latio n   [ 1 1 - 1 5 ] .   I n   [ 1 6 ]   p r o p o s ed   FLC  w i th   M C   to   d ec r ea s to tal  h ar m o n ic   d is to r tio n   o f   cu r r en t a n d   v o lta g e.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l   P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   2 A u g u s t   201 9 :   1 2 9     1 3 3   130   2.   P RO P O SE M E T H O B ASE O F U Z Z Y   L O G I C O NT RO L L E R   T h is   p r o p o s ed   m et h o d   is   ex ec u ted   b y   u s in g   Si m u lin k   Ma tla b   w it h   T o o lb o x   an d   Si m p o w e r   s y s te m .   I n   o r d er   to   im p r o v th s y s te m   d y n a m ic,   t w o   F L C   ar e   u s ed .   T h t y p es  o f   m e m b e r s h ip   ar Gau s s ia n   m e m b er s h ip   f u n ctio n .   I n   th is   m et h o d ,   th m ain   r ea s o n   f o r   u s i n g   FLC  is   th m at h e m a tic al  m o d el  o f   m atr i x   co n v er ter   is   v er y   co m p l icate d   an d   th FL C   n o   n ee d   m at h e m a tical  m o d el.   Fu r t h er m o r e,   th r u les  o f   F L C   d ep en d   o n   h u m a n   e x p er ts .   I n   t h is   p r o p o s ed   m eth o d   t h th r ee   p h ase   cu r r en ts   a,   b ,   ar co n v er ted   to   alp h a   ( α )   an d   b eta  (   β)  cu r r en b y   C lar k tr an s f o r m atio n   i n   o r d er   to   m itig ate  t h co m p le x it y   o f   s y s te m .   T h Si m u li n k   o f   p r o p o s ed   FL C   w it h   w h o le  s y s te m   an d   Si m u li n k   o f   m atr i x   co n v er ter   MC  ar s h o w n   i n   f i g u r es  1 ,   an d   2   r esp ec tiv el y .           Fig u r 1 T h Sim u li n k   o f   p r o p o s ed   FL C   w it h   M C           Fig u r 2 .   T h Sim u li n k   o f   m at r ix   co n v er ter       T h d iag r am   o f   f u zz y   lo g ic   co n tr o w it h   its   m e m b er s h i p   f u n ctio n   i s   s h o w n   in   f i g u r 3 .   T h Gau s s ia n s   m e m b er s h ip   f u n cti o n s   ar u s ed   f o r   in p u ts   o f   F L C   b u t   th e   tr ian g u lar   m e m b er s h ip   f u n ct io n   is   u s ed   f o r   o u tp u t o f   F L C .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       Op timiz a tio n   o f e fficien cy   fo r   p o w er sys tem  u s in g   th r ee   p h a s A C   to   A C     ( Ha s s a n   F a r a h a n   R a s h a g )   131       Fig u r 3 .   T h s ch e m o f   FLC  w it h   it s   m e m b er s h ip   f u n c tio n       3.   SI M UL AT I O R E S UL T AND  DIS CUSS I O N   I n   F ig u r 4 ,   th o u tp u v o lta g o f   m atr i x   co n v er ter   MC  b ased   o n   FL C   is   4 0 0 w h ich   is   eq u al  to   in p u v o lta g e.   I n   co n tr a s t,  th o u tp u v o ltag o f     co n v en tio n a l M C   is   2 0 0 w h ich   d ec r ea s th p er f o r m a n ce   o f   s y s te m .   T h o u tp u c u r r en w i th   co n v e n tio n al   MC  i s   d is to r t ed   f r o m   p ea k   to   p ea k   w h ile  t h cu r r en w i th   F L C   is   m o r s m o o t h   an d   f r ee   o f   d is to r tio n   as sh o w n   i n   F i g u r 5 .         Fig u r 4 .   Ou tp u v o ltag co m p ar is o n           Fig u r 5 .   C o m p ar is o n   o f   o u tp u t c u r r en t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l   P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   2 A u g u s t   201 9 :   1 2 9     1 3 3   132   Fig u r 6   s h o w s   t h v o ltag a th o u tp u o f   I GB T   tr an s is t o r s   o f   MC  w h ic h   i s   al m o s 4 0 0 an d   ap p r o x im a tel y   h as  lo w   d is to r t io n   b ec au s o f   s w itc h i n g   lo s s es .   I n   F ig u r 7 ,   th o u tp u v o ltag at  R L C   lo ad   b ased   o n   FLC is   m o r s eq u en ce   an d   s m o o th   w h ic h   is   f r ee   o f   h ar m o n ics.           Fig u r 6 . V o ltag at  I GB T   tr a n s i s to r           Fig u r 7 .   Ou tp u v o ltag o f   R L C   lo ad   b ased   o n   p r o p o s ed   F L C       4.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   to   im p r o v th p o w er   s y s te m   tec h n iq u e s ,   it  is   i m p o r tan to   in v e s ti g ati o n   n e w   in n o v ati v s o lu t io n .   Her e,   th is   p r o p o s ed   m et h o d   h av i n g   t h r ee   p h ase  A C   to   AC   m atr i x   co n v er ter   MC  w it h   FLC  to   i m p r o v s y s te m   p er f o r m an ce .   I n   ad d itio n ,   t h w a v e f o r m   o f   c u r r en a n d   v o lta g ar f r ee   o f   d is to r tio n   w h ic h   lead   to   d ec r ea s th h ar m o n ics   th r o u g h   F L C   as  r es u lts   th e f f icie n c y   o f   s y s te m   is   o p ti m ized .   T h e   r esu lt s   o f   th i s   n e w   ap p r o ac h   b ased   o n   f u zz y   co n tr o s tr ateg y   w ith   MC  e x h ib its   th at   th e   s y s te m   i s   m o r r o b u s t   an d   i m p r o v ed   th e f f icie n c y   b y   r ed u cin g   t h f l u ct u ati n g   o f   c u r r en t a n d   v o ltag w a v e f o r m .       RE F E R E NC E S   [1 ]   M .   V e n tu ri n i ,   " A   N e w   S in e   Wav e   in   S in e   W a v e   o u t,   Co n v e rsio n   T e c h n iq u e   W h ich   El im in a tes   Re a c ti v e   El e m e n ts , "   Pro c e e d in g o P o we rc o n   7 ,   p p .   E3 /1 - E3 / 1 5 ,   1 9 8 0 .   [2 ]   A .   A les in a ,   M .   V e n t u ri n i ,   " A n a l y sis  a n d   De sig n   o f   Op ti m u m   Am p li tu d e   Ni n e   S w it c h   Dire c A C - AC  Co n v e rters , "   IEE T ra n s.  P o we r E lec tro n . ,   v o l .   4 ,   n o . 1 ,   p p .   1 0 1 - 1 1 2 ,   Ja n .   1 9 8 9 .   [3 ]   L .   Hu b e r,   D.  Bo r o jev ic ,   " S p a c e   V e c to M o d u late d   T h re e - P h a se   t o   T h re e - P h a se   M a tri x   Co n v e rter  w it h   In p u t   P o w e F a c to Co rre c ti o n , "   IEE E   T ra n s.  I n d .   Ap p li c a t . ,   v o l .   3 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 2 3 4 - 1 2 4 6 ,   No v . /De c .   1 9 9 5.   [4 ]   D.  Ca sa d e i,   G .   S e rra   a n d   A .   T a n i ,   " Re d u c ti o n   o f   th e   In p u C u rre n t   Ha r m o n ic  Co n te n i n   M a tri x   Co n v e rters   u n d e r   In p u /Ou tp u Un b a lan c e , "   IEE T ra n s.  I n d .   A p p li c a t . ,   v o l.   4 5 ,   n o .   3 ,   p p .   4 0 1 - 4 0 9 ,   Ju n e   1 9 9 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       Op timiz a tio n   o f e fficien cy   fo r   p o w er sys tem  u s in g   th r ee   p h a s A C   to   A C     ( Ha s s a n   F a r a h a n   R a s h a g )   133   [5 ]   P . W .   W h e e ler,  J.  Ro d rig u e z ,   J.C.   Clare ,   e a l. ,   " M a tri x   Co n v e rters a   T e c h n o lo g y   Re v ie w , "   IE EE   T ra n s.  In d .   El e c tro n ., v o l.   4 9 ,   n o . 2 ,   p p . 2 7 6 - 2 8 8 ,   A p ril   2 0 0 2 .   [6 ]   H.  Ka ra c a ,   R.   A k k a y a ,   " A   M a tri x   Co n v e rter  Co n tro ll e d   w it h   th e   Op ti m u m   Am p li tu d e - Dire c T ra n sf e F u n c ti o n   A p p ro a c h , "   6 th   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   El e c trica E n g in e e rin g   ICEE NG 2 0 0 8 ,   M a y   2 0 0 8 .   [7 ]   P .   Nie lse n ,   F .   Blaa b jerg ,   J.  K.   P e d e rse n ,   " S p a c e   V e c to M o d u lat e d   M a tri x   Co n v e rter  w it h   M in imiz e d   Nu m b e r   o S w it c h in g a n d   a   F e e d f o rw a rd   Co m p e n sa ti o n   o f   In p u V o lt a g e   U n b a lan c e , "   IEE EP EDE S ’9 6 ,   v o l.   2 ,   p p .   8 3 3 - 8 3 9 ,   1 9 9 6 .   [8 ]   P .   Nie lse n ,   D .   Ca sa d e i,   G .   S e rra ,   A .   Tan i ,   " Ev a lu a ti o n   o f   th e   I n p u Cu rre n Q u a li ty   b y   T h re e   M o d u latio n   S trate g ies   f o S V M   C o n tro ll e d   M a tri x   C o n v e rters   w it h   In p u t   Vo lt a g e   Un b a lan c e , "   IEE E - PE DES 9 6 ,   v o l.   2 ,   p p .   7 9 4 - 8 0 0 ,   1 9 9 6 .   [9 ]   K.  S u n ,   D.  Z h o u ,   L .   Hu a n g ,   K.  M a tsu se ,   " Co m p e n sa ti o n   Co n tro l   o f   M a tri x   Co n v e rter  F e d   In d u c ti o n   M o t o Driv e   u n d e A b n o rm a In p u t   Vo lt a g e   Co n d it io n s , "   IEE E - IA S ’0 4 ,   p p .   6 2 3 - 6 3 0 ,   2 0 0 4 .   [1 0 ]   M .   E.   O.  F il h o ,   E.   R.   F il h o ,   K.  E.   B.   Qu i n d e re ,   J.  R .   G a z o li ,   " S im p le  Cu rre n Co n tro l   f o M a t rix   Co n v e rter , "   IEE E - In ter n a ti o n a S y mp o si u m o n   In d u stri a El e c tro n ics ,   p p .   2 0 9 0 - 2 0 9 4 ,   2 0 0 6 .   [1 1 ]   L .   Hu b e a n d   D.  Bo r o jev ic ,   " S p a c e   v e c to m o d u lato f o f o rc e d   c o m m u tate d   c y c lo c o n v e rters , "   in   C o n f.   Rec .   IEE E - IAS   A n n u .   M e e ti n g ,   1 9 8 9 ,   p p .   8 7 1 8 7 6 .   [1 2 ]   L .   Hu b e r,   D.   Bo r o jev ic,  a n d   N.  Bu ra n y ,   " A n a l y sis  d e sig n   a n d   im p lem e n tatio n     o f   th e   sp a c e - v e c to m o d u lato r   f o r   f o rc e d - c o m m u tate d   c y c lo c o n v e rto rs , "   Pro c .   In st .   El e c t.   E n g . ,   p t.   B ,   v o l.   1 3 9 ,   n o .   2 ,   p p .   1 0 3 1 1 3 ,   M a r.   1 9 9 2 .   [1 3 ]   L .   Hu b e r,   D.  Bo ro jev ic,  X .   Z h u a n g ,   a n d   F .   L e e ,   " D e si g n   a n d   i m p lem e n tatio n   o f   a   th re e - p h a se   to   th re e - p h a se   m a tri x   c o n v e rter w it h   in p u p o w e f a c to c o rre c ti o n , "   i n   Pr o c .   IEE E   AP EC ’9 3 ,   1 9 9 3 ,   p p .   8 6 0 8 6 5 .   [1 4 ]   L .   Hu b e r ,   D.   Bo r o jev ic,  a n d   N .   Bu ra n y ,   " Dig it a   im p lem e n tatio n   o f   th e   s p a c e   v e c to m o d u lato f o f o rc e d   c o m m u tate d   c y c lo c o n v e rters , "   in   Pro c .   IEE   PE VD  Co n f . ,   1 9 9 0 ,   p p .   6 3 6 5 .   [1 5 ]   L .   Hu b e a n d   D.  Bo r o jev ic ,   " S p a c e   v e c to m o d u late d   t h re e   p h a se   to   th re e   p h a se   m a tri x   c o n v e rter  w i th   i n p u p o w e r   f a c to c o rre c ti o n , "   IEE T r a n s.  I n d .   A p p li c a t . ,   v o l.   3 1 ,   p p .   1 2 3 4 1 2 4 6 ,   N o v . /De c .   1 9 9 5 .   [1 6 ]   O.  He m a k e s a v u lu ,   T .   Br a h m a n a n d a ,   " I m p ro v e m e n o T HD   Us in g   F u z z y   L o g ic   Ba s e d   P W M   M o d u latio n   T e c h n iq u e   in   M a tri x   Co n v e rter  F e d   A C   Driv e s , "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o En g in e e rin g   S c ien c e &   R e se a rc h   T e c h n o l o g y v o l.   6 ,   n o .   3 ,   p p .   29 - 34,   2 0 1 7 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.