I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   6 ,   No .   6 Dec em b er   201 6 ,   p p .   2 6 4 3 ~ 2 6 5 7   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 6i 6 . 1 2 7 6 4          2643       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Respo nse Ba sed  Co m pa ra tive  Ana ly sis  of Tw o  Inv erte Fed  Six   P ha se PMSM   Dri v by   Using   PI an Fu zz y  L o g ic  Co ntroller       Anura g   Sin g h T o m er 1 ,   Sa t y a   P ra k a s h Du bey 2   1 Co ll e g e   o f   Ag ricu lt u re   En g in e e ri n g   a n d   T e c h n o l o g y   &   Re s e a rc h   S tatio n ,   M u n g e li   In d ira G a n d h i   Krish V is h w a v id y a la y ,   Ra ip u r,   In d ia   2 Ru n g ta Co ll leg e   o f   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y ,   Bh il a i,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   9 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Oct  2 0 ,   201 6   A cc ep ted   Dec   2 ,   2 0 1 6     T h is  P a p e g iv e a   c o m p lete   m o d e li n g   a n d   sim u latio n   o f   a   t w o   in v e rter  f e d   six   p h a se   p e rm a n e n m a g n e s y n c h ro n o u m o to d riv e   s y ste m ,   T h e n   re sp o n se   b a se d   c o m p a ra ti v e   a n a l y sis  is  d o n e   o n   sta rti n g   to r q u e   , se tt li n g   t i m e ,   S tea d y   sta te  c u rre n a v a rio u s   sp e e d   lev e ls  a n d   to r q u e   le v e ls  b y   c h a n g in g     p ro p o rti o n a l - i n teg ra ( P I)  c o n tr o ll e t o   F u z z y   lo g ic  c o n tro ll e r.   T h e   P c o n tro ll e h a so m e   d isa d v a n ta g e li k e ,   m o re   s e tt li n g   ti m e ,   slu g g is h   re sp o n se   d u e   t o   su d d e n   c h a n g e   in   l o a d   t o rq u e   e tc.  S o   a n   in telli g e n c o n tro ll e r ,   b a se d   o n   f u z z y   lo g ic  is  in tro d u c e d   w h ich   re p lac e th e   P I - c o n tr o ll e a n d   it d ra w b a c k s.   T h e   p e rf o r m a n c e   o f   b o th   th e   c o n tro ll e h a b e e n   i n v e stig a ted   a n d   stu d ied   b y   c o m p a rin g   th e   d iff e r e n p lo ts  o b tain e d   b y   se tt in g   v a rio u sp e e d   lev e b o th   in c re m e n ted   a n d   d e c re m e n ted   sp e e d ,   a d if f e re n lo a d   c o n d i ti o n li k e   No - lo a d ,   f ix   lo a d   a n d   d y n a m ic  lo a d   t h ro u g h   M a tl a b   /   S im u li n k   e n v iro n m e n t.   F in a ll y   it   is  c o n c lu d e d   f ro m   th e   re su lt   th a f u z z y   lo g ic  b a s e d   c o n tr o ll e is   ro b u st,   re li a b le  g iv e q u ick   re sp o n se   w it h   h ig h   sta rti n g   to rq u e   a n d   m o re   e ffe c ti v e   th a n   th e   c o n v e n ti o n a P c o n tr o ll e r.   I is  a ls o   o b se rv e d   th a b o t h   t h e   p ro p o se d   m o d e c a n   a lso   ru n   a b o v e   ra ted   sp e e d   sig n if ica n tall y .   K ey w o r d :   Dr iv e   Fu zz y   lo g ic  co n tr o ller   I n v er te   P I   co n tr o ller     P MSM   Co p y rig h ©   2 0 1 6   In stit 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 :   An u r ag   Si n g h   T o m er   C o lleg o f   Ag r ic u lt u r E n g in e er in g   a n d   T ec h n o lo g y   &   R e s e ar ch   Statio n ,   M u n g eli ,   I n d ir Gan d h i K r i s h i V is h w av id y a la y ,   R aip u r ,   I n d ia   E m ail: to m er an u @ y a h o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     Sin ce   p ast  f e w   d ec ad es  p o w er   elec tr o n ics  h as  b ee n   w id el y   u s ed   in   d r iv o r   as  en er g y   g en er atio n /co n v er s io n   s y s te m .   I ca n   b s aid   th at  elec tr ic al   m ac h i n e s   w ith   p o w er   elec tr o n ics  co n v er ter   co n n ec ted   ar in   m a tu r s tat e.   E v en   Af ter ,   W h en   it  i s   ab o u s elec tin g   m ac h in o n   t h b asis   o f   r ed u cin g   t h e   cu r r en t p er   p h ase  w i th o u t i n cr ea s in g   t h v o ltag p er   p h ase,   r ed u cin g   t h r o to r   h ar m o n ic  cu r r en ts ,   r ed u ci n g   t h e   a m p lit u d an d   in cr ea s i n g   t h f r eq u en c y   o f   to r q u p u ls atio n s ,   an d   lo w er in g   t h d c - li n k   c u r r en h ar m o n ic s   an d   h ig h er   r eliab ilit y ,   it is   al w a y s   Mu ltip h ase  v ar iab le  s p ee d   d r iv e   [1 - 5 ] .   Mu ltip h ase  v ar iab le  s p ee d   PMSM  d r iv h as  r ec eiv ed   tr e m en d o u s   i n ter e s b ec au s o f   it s   ad v an ta g e s   o f   b ein g   m u ltip h a s a n d   s u p er io r ity   o v er   o th er   m o to r   d r iv e   s y s te m .   T h is   g r o w in g   i n ter es is   d u to   t h f ac t   th at  th i s   m ac h i n ca n   p r o v id n o ticea b le  im p r o v e m e n ts   i n   p er f o r m an ce   r elate d   to   v ar io u s   asp ec ts   w h e n   co m p ar ed   to   eith er   th r ee   p h a s e   DC   d r iv o r   s ix   p h a s in d u cti o n   m o to r   d r iv e   [6 - 9 ] .   T w o   k i n d s   o f   s i x   p h ase  s y s te m s   ar av ailab le  s y m m etr ical  an d   as y m m etr ical.   T h f ir s is   s y m m etr ical  s y s te m   i n   w h ich   s tato r   w i n d in g s   ar eith er   0 o r   6 0 °  a p ar t.  I n   w h ic h   ze r o   d eg r ee   p h ase  s h i f t   is   s i m ilar   to   th r ee   p h ase  s y s te m .   T h m o s co m m o n   is   as y m m etr ical  s y s te m   i n   w h ic h   th e   s tato r   w in d i n g   is   co m p o s ed   o f   t w o   s et s   o f   3 - p h a s w in d i n g s ,   in   Fi g u r e   1,   w h ic h   ar s p atiall y   ap ar t b y   3 0 ° [ 1 0 - 1 1 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E   Vo l.  6 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 6   2 6 4 3     2 6 5 7   2644       Fig u r 1 .   Stato r   w i n d in g   i n   s y m m e tr ical  an d   as y m m etr ical  m ac h in e       T h is   p ap er   c o n ce n tr ate  o n   c o m p lete  m o d elin g   an d   s i m u l atio n   o f   as y m m e tr ical  d u al  i n v er ter   f ed     6 - p h ase   P MSM   d r iv e   s y s te m   co n tr o lled   b y   tr ad itio n a P I   an d   Fu zz y   lo g ic  co n tr o ller   at  v a r io u s   s p ee d   lev el s Vec to r   co n tr o ( FOC )   is   o n o f   th id ea tec h n iq u es  u s ed   f o r   th co n tr o o f   s u ch   d r iv s y s t e m .   Her t w o   lo o p s   ar f o r m ed   th o u ter   lo o p   an d   th in n er   lo o p .   T h o u ter   lo o p   g r ea tl y   a f f ec ts   t h d r iv p er f o r m an ce .   T h er ef o r e   th elec tr ical  d r i v es  g o o d   d y n a m ic  p er f o r m an ce   is   m a n d ato r y   s o   a s   t o   r esp o n d   t h ch a n g es   in   co m m a n d   s p ee d   an d   to r q u es .   T h P r o p o r tio n al I n teg r al  co n tr o ller   is   o n o f   th tr ad itio n al  co n tr o ller s   w h i ch   ar w id el y   u s ed   in   m an y   d r i v s y s te m .   I m ai n tai n s   ze r o   s tead y   s tat er r o r   to   s u d d en   s tep   c h an g i n   r e f er en ce .   Si m u lta n eo u s l y   it  h as  s o m d is ad v a n tag e s   li k u n d es ir ab le  s p ee d   o v er s h o o t,  lo n g   s ett lin g   ti m e,   t h s lu g g is h   r esp o n s d u e   to   s u d d en   ch a n g i n   lo ad   to r q u e   an d   t h s e n s it iv i t y   to   co n tr o ller   g ai n s   Ki I   an d   Kp .   T h ese  p r o b lem s   ca n   b o v er co m b y   th f u zz y   lo g ic  co n tr o lle r s   wh ich   d o   n o r eq u ir an y   m at h e m atica m o d el  an d   ar b ased   o n   th lin g u i s tic  r u le s   o b tain ed   f r o m   t h ex p er ien c o f   th s y s te m   o p er ato r   [ 1 2 - 1 3 ] .       2.   M O DE L I N G   O F   SI P H AS E   P M S M     I n   d ev elo p in g   th m at h e m a tic al  m o d el  th f o llo w in g   as s u m p tio n s   an d   eq u atio n s   ar e   u s ed   [ 1 4 ] :   a.   T h ca p ac itan ce   ca n   b n eg lec ted   b.   T h s et  o f   s tato r   w i n d i n g s   ar s y m m etr ical.   c.   Dis tr ib u ted   w i n d in g s   m a y   b r ep r esen ted   b y   co n ce n tr ated   w i n d i n g .   d.   T h ch an g i n   th e   in d u cta n c o f   t h s tato r   w i n d in g s   is   s i n u s o id al  an d   f r ee   f r o m   h i g h e r   o r d e r   h ar m o n i cs.   e.   C o r lo s s es a r n e g lecte d .   f.   T h m a g n e tic  cir cu it s   ar lin e ar   i.e .   n o s atu r ated   an d   th v a lu es  o f   i n d u cta n ce   ar in d ep en d en t   o f   th cu r r en t.     I n   th i s   s t u d y ,   s i x - p h ase  P M SM  w ith   t w o   t h r ee - p h ase  W i n d in g s   i s   ad o p ted   w h er A B C   w i n d in g   is   s p atiall y   3 0   elec tr ical  d e g r ee s   p h ase  led   to   X YZ   w i n d i n g .   T h p h ase  v o ltag a n d   f l u x   li n k a g eq u atio n s   i n   t h s tatio n ar y   r e f er en ce   f r a m f o r   A B C   w in d i n g   a n d   X YZ   w i n d in g   o f   s i x - p h a s P MSM   ar s h o w n   as:                     ( 1 )     M A B C X Y Z A B C A B C I L I L ' 12 11               ( 2 )     dt d I R V X Y Z X Y Z S X Y Z                 ( 3 )     M X Y Z A B C X Y Z X Y Z I L I L ' 21 22             ( 4 )     w h er R s   d iag   [ R s ,   R s , R s ] T   i s   th e   s tato r   r esi s ta n ce   v ec to r ; V A B C   [ V A   V B   V C ] T   is   th e   p h a s v o lta g v ec to r   o f   A B C   w i n d in g I A BC   [ I A   I B   I C ] is   th cu r r en v ec to r   o f   AB C   w i n d in g V XYZ   [ V X   V Y   V Z ] T   is   th p h ase  v o ltag e   v ec to r   o f   X Y Z   w i n d in g I XYZ   =   [ I X   I Y   I Z ] T   is   th e   cu r r en v ec to r   o f     X YZ   w i n d in g ;   Ø A B C   =   Ø Ø C ] T   is   t h s tato r   f l u x   li n k a g v ec to r   o f   A B C   w i n d i n g ; Ø XYZ   =   Ø Ø Z ] T   is   th e   s tato r   f l u x   li n k ag e   v ec to r   o f   XY Z   dt d I R V A BC A BC S A BC Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708     R esp o n s B a s ed   C o mp a r a tive  A n a lysi s   o f Tw o   I n ve r ter F ed   S ix  P h a s P MS M Drive    ( A n u r a g   S . T . )   2645   w i n d i n g L 11   is   th s ta to r   in d u ctan ce   v ec to r   o f     w i n   A B C   w i n d in g ; L 22   is   t h s tato r   in d u cta n ce   v ec to r   o f   XYZ   w i n d i n g L 12   an d   L 21   ar th m u tu al  i n d u ctan ce   v ec to r s Ø MA B C   is   th p er m a n e n t - m a g n e f l u x   li n k ag v ec to r   o f   A B C   w i n d in g   Ø‟ MX YZ  is   t h p er m a n e n t - m a g n et  f l u x   lin k ag v ec to r   o f   XYZ   w in d i n g .   I n   o r d e r   to   co n tr o th s i x - p h ase  P MSM ,   th f o ll o w i n g   T r an s f o r m atio n   m atr i x es  h av b ee n   u s ed   to   tr an s f er   th ab o v E q u atio n s   in to   th s y n c h r o n o u s   r o tati n g   r ef er en ce   f r a m e:     2 1 2 1 2 1 ) 120 s i n ( ) 120 s i n ( s i n ) 120 c o s ( ) 120 c o s ( c o s 3 2 1 0 0 0 0 e e e e e e T q d             ( 5 )     2 1 2 1 2 1 ) 90 s i n( ) 1 50 s i n( ) 30 s i n( ) 90 c os ( ) 1 50 c os ( ) 30 c os ( 3 2 2 0 0 0 0 0 0 e e e e e e T qd             ( 6 )     w h er T qd 1   is   th e   tr an s f o r m ati o n   m atr ix   f o r   A B C   w i n d i n g T qd 2   is   t h tr a n s f o r m atio n   m atr i x   f o r   X YZ   w i n d in g ;   θ e   is   th r o to r   f lu x   an g le.   Mo r eo v er ,   th m ac h i n m o d el  o f   s ix - p h a s P MSM   ca n   b d escr ib ed   in   s y n ch r o n o u s   r o tati n g   r e f er en c f r a m as  f o llo w s :     ) ( 1 11 1 11 1 1 PM d d e q q q s q I L dt dI L I R v             ( 7 )     1 11 1 11 1 1 q q e d d d s d I L dt dI L I R v               ( 8 )     ) ( 2 22 2 22 2 2 PM d d e q q q s q I L dt dI L I R v             ( 9 )     2 22 2 22 2 2 q q e d d d s d I L dt dI L I R v             ( 1 0 )     r e P 2                   ( 1 1 )     w h er d 1   an d   q 1   ar t h d - ax is   v o ltag e s   o f   A B C   w i n d in g ;   2   an d   q 2     ar th d - ax is   v o lta g es  o f     X YZ   w i n d i n g i d 1   a n d   i q 1   ar th d - ax is   cu r r en t s   o f   A B C   w in d in g ;   i d2   an d   i q2   ar th d - ax is   cu r r en t s   o f   X YZ   w i n d i n g d 11   an d   q 11   ar e   th d - ax is   i n d u cta n ce s   o f   A B C   w in d i n g 22   and   q 22   ar e   th d - ax is   in d u cta n ce s   o f   X Y w in d i n g ω r   is   th r o to r   an g u lar   v elo cit y ;   ω e   is   th elec tr ical  an g u lar   v elo cit y Ø PM   is   th e   p er m a n e n m ag n et  f l u x   li n k a g e;  P   is   th n o .   o f   p o le  p air s   o f   s ix   p h ase  P MSM .   As  as s u m e d   th at  w i n d in g   s et s   ar id en tical  ( L q11   =   L q22   L an d   L d 11   =   L d22   L d ) .   F u r th er m o r e,   th d ev elo p ed   elec tr i to r q u Te  c an   b e   r ep r esen ted   b y   t h f o llo w i n g   e q u atio n :     2 2 1 1 2 1 2 2 3 q d q d q d q q PM e I I I I L L I I P T           ( 1 2 )     Ho w e v er ,   th elec tr o m a g n e tic   to r q u ca n n o b esti m ated   a cc u r atel y   i n   g e n er al  ca s w i th o u k n o w led g o f   th c u r r en ts   o f   b o th   w i n d in g   s ets  an d   t h in d u ctan ce   p ar a m e ter s   th a d escr ib th e   m a g n etic   co u p lin g   b et w ee n   th e m .   I n   ad d itio n ,   th m ec h a n i ca l d y n a m ic  eq u atio n   o f   t h s i x - p h ase  P MSM   is :     L r r e T B dt d J T                 ( 1 3 )                       w h er i s   t h in er tia   o f   s i x - p h ase  P MSM i s   t h d a m p in g   C o ef f icie n t;  T L   is   t h lo ad   to r q u e.   T h m ac h in e   p ar am eter   f o r   th a b o v m o d el in g   i s   g iv e n   i n   T ab le   1   [ 1 5 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E   Vo l.  6 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 6   2 6 4 3     2 6 5 7   2646   T ab le   1 .   Ma ch in P ar am eter   S.   NO.   N A M E   R A T I N G   1.   N o mi n a l   v o l t a g e   V n   3 8 0   v o l t s   2.   N o mi n a l   s p e e d   n n   3 5 0 R P M ( 3 6 . 5 r a d / s)   3.   N o .   o f   P o l e s   8   4.   S t a t o r   R e si st a n c e   R s   0 . 6 4   o h m   5.   P M   f l u x   L i n k a g e   Ø PM   2 . 0 4   w b   6.   L d ,   L q   2 4 mH , 3 1 . 4 mH   7.   I n e r t i a   J   . 0 1 4 N m / ( r a d / se c 2 )   8.   D a mp i n g   c o e f f i c i e n t   B   . 0 1 2 4 N m/ ( r a d / se c )       T h m o d eli n g   i n   s i m u li n k   ( M A T L A B )   o f   Si x   p h ase  P MSM   is   p r esen ted   in   f o llo w i n g   Fig u r e   2 .         Fig u r e   2.   Ma tlab /Si m u li n k   M o d el  o f   Six   P h ase  P MSM .       3.   CO NT RO L L E R   SCH E M E   T h d if f er en ce   b et w ee n   th d e s ir ed   in p u ( ω m ref )   an d   t h ac tu al  o u tp u ( ω m ac t )   is   v ar iab le  Δ ω r   w h ic h   is   k n o w n   as  tr ac k in g   er r o r .   T h is   tr ac k in g   er r o r   s ig n al  i s   s en d   to   co n tr o ller   w h ich   g en er ate s   iq *   k n o w n   q - a x i s   co m m a n d   cu r r e n t.  T h is   o u tp u t   o f   co n tr o ller   an d   i d * ( =   0)   ar tr an s f o r m ed   to   A B C   a n d   XY Z   cu r r en co m m a n d   u s i n g   i n v er s p ar k s   tr a n s f o r m .   T h ese  co m m a n d   c u r r en ts   ar n o w   co m p ar ed   w it h   t h e   ac tu al  c u r r en t s   t o   g en er ate  t h P W s ig n al s   w h ich   w ill  t h an   f ir th s e m ico n d u cto r   d ev ices  to   p r o d u ce   ac tu al  v o lta g es  f o r   Six   P h ase  m o to r   to   o p er ate  p r o p e r l y   Fi g u r e   3 .                            Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708     R esp o n s B a s ed   C o mp a r a tive  A n a lysi s   o f Tw o   I n ve r ter F ed   S ix  P h a s P MS M Drive    ( A n u r a g   S . T . )   2647       Fig u r e   3 .   B lo ck   Diag r a m   O f   S ix   P h ase  P MSM   d r iv e       3 . 1 .   P ro po rt io na l -   I nte g ra Co nt ro ller  ( P I )   T h P I   c o n tr o ller   p r o d u ce s   an   o u tp u s ig n al  co n s is tin g   o f   t wo   ter m s -   o n p r o p o r tio n al  to   in p u s ig n al   an d   th e   o th er   p r o p o r tio n al  to   th i n te g r al  o f   in p u s i g n al.   T h co n ce r n s   o f   P I   co n tr o ller   in   t h s y s te m   ar to   r ed u ce   th s tead y   s tate  er r o r   an d   in cr ea s ed   th o r d er   an d   t y p o f   t h s y s te m   b y   o n w h ic h   is   s h o w n   i n     Fig u r e   4   [ 1 6 ] .           Fig u r e   4 .   P I   Co n tr o ller     T r an s f er   f u n ctio n   S K K PI i p               ( 1 4 )     dt K K i r i r p q *                 ( 1 5 )     T h is   iq *   is   t h a n   s e n f u r t h er   in   th s y s te m   to   co n tr o t h o p er atio n   o f   Si x   P h a s P MSM   d r iv s y s te m   as  s h o w n   i n   b lo ck   d iag r a m   i n   Fi g u r e   3   f o r   t u n in g   o f   P I   co n tr o ller   C lo s ed   L o o p   Z ie g ler - Nich o ls   Me t h o d   is   u s ed .   Si n ce   it  is   tr ial  a n d   er r o r   m eth o d   it  is   t i m co n s u m in g .   I n itiall y   r an d o m   v a lu o f   K p   an d   Ki  is   ch o s e n   th en   a f ter   s ee in g   t h i m p r o v e m en ts   i n   r esp o n s o f   t h m o d el,   th m o s s u i tab le  v al u e   o f   Kp   an d   Ki  i s   s elec ted .       3 . 2 .   F uzzy   L o g ic  Co ntr o ller    I n itiall y   t h f u zz y   in p u v ec to r   s h o u ld   b d e f in ed .   I t   co n s i s ts   o f   t w o   v ar iab les;   th s p ee d   er r o r       (   )                          an d   its   d er iv a tiv       (   )             (                    ) .   A   f u zz y   s et  f o r   in p u a n d   o u tp u t   v ar iab les  is   d esig n ed .   Fig u r 5 ( a)   an d   Fig u r 5 ( b ) ,   s h o w s   t h s ev e n   lin g u is tic  v ar iab les  u s ed   f o r   ea ch   f u zz y   in p u v ar iab le,   w h ile  t h o u t p u v ar iab le  f u zz y   s et  i s   s h o w n   i n   F ig u r 5 .   T h lin g u is ti v ar iab les  u s ed   f o r   in p u t s   s h o w n   ar P S   ( P o s itiv e   S m all) ,   P ( P o s itiv Me d iu m ) P B   ( Po s itiv B ig ) Z E   ( Z er o ) NB   ( Neg ativ e   B ig ) an d   NM   ( Ne g ativ Me d iu m ) ,   NS   ( Ne g ati v S m al l)   t h s a m L V s   ar u s ed   f o r   t h o u tp u f u zz y   s e t .   A   lo o k - u p   tab le  is   r eq u ir ed   to   d ev elo p   th s et  o f   r u les,  in   wh ich   th e   r elatio n   b et w ee n   t h i n p u v ar iab les,  e ( t)   an d   d [ e( t) }/  d t   ]   ar d ef in ed   an d   th o u tp u v ar iab le  o f   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   ca n   b o b tain ed   1 6 .   T o   d ef in e   th co n tr o r u le s ,   th e   r es u lts   f r o m   P I   co n tr o ller   g i v a n   o p p o r tu n it y   an d   g u id an ce   f o r   r u le  j u s ti f icatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E   Vo l.  6 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 6   2 6 4 3     2 6 5 7   2648   T h er ef o r af ter   th o r o u g h   s er i es  o f   a n al y s i s t h to tal  4 9   r u les  h a v b ee n   j u s ti f ied   as  s h o w n   i n   T ab le  2   t h is   lo o k - u p   tab le  is   u s ed   i n   th s i m u latio n   p r o g r a m   [ 1 7 - 1 9 ] .       T h I n p u t/o u tp u t d ep en d s   o n   t h f u zz y   r u le  ex p r es s ed   as f o ll o w s ;   I f   ( E   is   NB   A ND  C E   is   NB )   T HE I q *   i s   NB .   I f   ( E   is   Z   A N C E   in   P S)  T HE I q *   is   PS   I n   to tal  4 9   f u zz y   r u les ar m ad to   m ee t t h g o al.         T ab le  2 .   Fu zz y   R u le  L o o k   Up   T ab le   CE   E     NB   NM   NS   Z   PS   PM   PB   NB   NB   NB   NB   NB   NM   NS   Z   NM   NB   NB   NB   NM   NS   Z   PS   NS   NB   NB   NM   NS   Z   PS   PM   Z   NB   NM   NS   Z   PS   PM   PB   PS   NM   NS   Z   PS   PM   PB   PB   PM   NS   Z   PS   PM   PB   PB   PB   PB   Z   PS   PM   PB   PB   PB   PB                         ( a)     E r r o r                                                                                                              ( b )   C h an g i n   E r r o r     Fig u r e 5 .   ( a) ,   ( b )   Me m b er s h ip   Fu n ctio n   P lo ts t h I n p u E r r o r   e‟   a n d   Ch an g i n   Er r o r   Δ e‟       M e m b er s h ip   f u n ctio n   p lo t f o r   Ou tp u t v ar iab le  iq *   is   s h o w s   i n   Fi g u r 6 .           Fig u r 6 .   Me m b er s h ip   F u n ctio n   P lo t f o r   Ou tp u Va r iab le  iq *                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708     R esp o n s B a s ed   C o mp a r a tive  A n a lysi s   o f Tw o   I n ve r ter F ed   S ix  P h a s P MS M Drive    ( A n u r a g   S . T . )   2649   Fu zz y   lo g ic  b ased   co n tr o ller   is   s h o w s   i n   Fi g u r 7 .              Fig u r e   7 .   Fu zz y   L o g ic  B ased   C o n tr o ller       4.     RE SU L T   A ND  DI SCUS SI O N   4 . 1 .     Ca s I :     w hen Speed is  s et   a t   3 6 . 5   rps   ( ra t ed  s peed)   4 . 1 . 1 .   L o a d T o rque  is   F ix e T L =   1 5 0 N - M   T h m o d el  is   s i m u lated   at  f ix   lo ad   T o r q u ( T L   =   1 5 0   N - M)   an d   at  r ated   s p ee d   ( ω 3 6 . 5   r ad /s ec . ) .   Fig u r e   8   an d   Fi g u r 9   s h o w s   to r q u r esp o n s e,   r o to r   s p ee d   an d   s i x   p h ase  c u r r en r e s p ec tiv el y   f o r   b o th   th e   p r o p o s ed   s ch e m e.   T h s i m u lat io n   r es u lt s   s h o w   th at  a 0 . 0 1 5 - 0 . 0 2   s ec .   Sp ee d   an d   T o r q u r ea ch es,  it‟s  s et   v al u f o r   Fu zz y   co n tr o ller ,   an d   f o r   P I   co n tr o ller   th s ettl in g   ti m is   d ela y ed   at  0 . 0 8 - 0 . 0 9   s ec .   T h v alu o f   i n itial  to r q u is   3 1 2 N - f o r   P I   co n tr o ller   a n d   1 2 5 0 N - f o r   f u zz y   co n tr o l ler . th v al u o f   s tead y   s tate  m ax   cu r r en is   8 . 7 6 an d   8 . 7 9 A   r esp ec tiv el y   f o r   P I   an d   f u zz z y   lo g ic  b ased   co n tr o ller .           F ig u r 8 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h ase  i n   P I   C o n tr o ller   ( R ated   S p ee d   &   Fix   L o ad )     Fig u r 9 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h ase  i n   F u zz y   Co n tr o ller   ( R ated   S p ee d   &   Fi x   L o ad )         4 . 1 . 2 .   Dy na m ic  O pera t io n   T L   = 0   t o   T L = 1 5 0   N - M   a t   I ns t a nce  0 . 1 2   s ec   T h m o d el  h a s   b ee n   s i m u late d   f o r   d y n a m ic   lo ad   o p er atio n lo ad   to r q u is   i n it iall y   s et   to   ze r o   an d   at   0 . 1 2   s ec . lo ad   t o r q u is   s u d d en l y   ch a n g ed   to   1 5 0   N - M.  Fig u r e   1 0   an d   Fig u r e   1 1   s h o w s   th at   w h e n   lo ad   T o r q u is   ap p lied   s u d d en l y   at  0 . 1 2   s ec .   ( Fro m   T L =0   to   T L =1 5 0 N - M) .   I n   P I   co n tr o ller   t h s p ee d   f all s   v er y   h ea v il y   ( 2 5 . 5   r p s ) .   Th r ec o v er y   ti m o f   r o to r   s p ee d   to   c o m b ac k   t o   s et  r ated   s p ee d   ( 3 6 . 5   r p s )   af ter   0 . 0 8   s ec .   W h ile  in   Fu zz y   co n tr o ller   th s p ee d   f alls   v er y   s li g h tl y   ( 3 5 . 6   r p s )   a n d   r ec o v er s   v er y   f a s tl y   ( a f ter   . 0 0 4   s ec ) .   T h v alu o f   i n itial  to r q u is   2 1 3 N - M   f o r   P I   co n tr o ller   an d   1 0 8 8 N - f o r   f u zz y   co n tr o ller .   T h v al u o f   s tead y   s tate  m a x   cu r r en t is  6 . 0 9 A   a n d   8 . 7 6 A   f o r   P I   c o n tr o ller   &   3 . 5 A   an d   8 . 9 A   f o r   f u zz z y   lo g ic  b ased   co n tr o ller .   0 0 . 3 5 0 . 7 1 . 0 5 1 . 4 1 . 7 5 2 . 1 - 5 0 0 50 100 150 200 T i m e T e , W m , S i x p h a s e T o r q u e ( T e ) S p e e d ( W m ) S i x   P h a s e 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 - 2 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 T i m e T e , W m , S i x p h a s e T o r q u e ( T e ) S p e e d ( W m ) S i x p h a s e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E   Vo l.  6 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 6   2 6 4 3     2 6 5 7   2650         Fig u r 1 0 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   P I   C o n tr o ller   ( R ated   s p ee d   &   D y n a m ic  L o ad )     Fig u r 1 1 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   F u zz y   C o n tr o ller   ( R ated   S p ee d   &   D y n a m ic  L o ad )       4 . 2 .         Ca s I I :     w hen Speed is 2 0 I ncre a s ed  t o   t ha t   o f   R a t ed  Sp ee d   4 . 2 . 1 .   L o a d T o rque  is   F ix e T L =   1 5 0 N - M   T h m o d el  is   s i m u lated   at  f ix   lo ad   T o r q u ( T L = 1 5 0   N - M)   an d   at  2 0 in cr ea s ed   r ated   s p ee d     Fig u r e   12   an d   Fi g u r e   13   s h o w s   to r q u r esp o n s e,   r o to r   s p e ed   an d   s i x   p h ase   cu r r en t   r esp ec tiv el y   f o r   b o th   th e   p r o p o s ed   s ch e m e.   T h s i m u l atio n   r esu lt s   s h o w   t h at  at  0 . 0 1 5 - 0 . 0 2   s ec .   Sp ee d   an d   T o r q u r ea ch es,  it‟s  s et   v al u e   f o r   F u zz y   co n tr o ller ,   an d   f o r   P I   co n tr o ller   it  is   d ela y e d   till   0 . 0 8 - 0 . 0 9   s ec .   T h v al u e   o f   i n itial  to r q u i s   353N - f o r   PI  co n tr o ller   an d   1 4 1 3 N - f o r   f u zz y   co n tr o ller .   T h v alu o f   s tead y   s tate  m ax   cu r r en is   9 . 4 5 an d   1 0 . 2 A   r esp ec tiv el y   f o r   P I   an d   f u zz y   lo g ic  b ased   co n tr o ller .           Fig u r 1 2 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   P I   C o n tr o ller   ( 1 2 0 % R ated   S p ee d   &   Fix   L o ad )     Fig u r 1 3 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   F u zz y   Co n tr o ller   ( 1 2 0 % R ated   S p ee d   &   Fix   L o ad )       4 . 2 . 2 .   Dy na m ic  O pera t io T L   = 0   t o   T L = 1 5 0   N - M   a t   I ns t a nce  0 . 1 2   s ec   T h m o d el  h a s   b ee n   s i m u late d   f o r   d y n a m ic   lo ad   o p er atio n lo ad   to r q u is   i n it iall y   s et   to   ze r o   an d   at   0 . 1 2   s ec . lo ad   t o r q u is   s u d d en l y   ch a n g ed   to   1 5 0   N - M.  Fig u r e   1 4   an d   Fig u r e   1 5   s h o w s   th at   w h e n   lo ad   T o r q u is   ap p lied   s u d d en l y   at  0 . 1 2   s ec .   ( Fro m   T L =0   to   T L =1 5 0 N - M) .   I n   P I   co n tr o ller   t h s p ee d   f all s   v er y   h ea v il y     ( 31   r p s ) .   T h r ec o v er y   ti m o f   r o to r   s p ee d   t o   co m b ac k   to   s et   s p ee d   ( 3 6 . 5   r p s )   b etw ee n   0 . 0 8 - 0 . 0 9   s ec .   W h ile  in   Fu zz y   co n tr o ller   th s p ee d   f alls   v er y   s li g h tl y   ( 3 6 . 0 6   r p s )   an d   r ec o v er s   v er y   f astl y   ( af ter   0 . 0 0 4   s ec ) .   T h v alu e   o f   in itial  to r q u e   is   2 5 6 N - f o r   P I   co n tr o ller   an d   1 2 5 0 N - f o r   f u zz y   co n tr o ller .   T h v alu e   o f   s tead y   s tate  m a x   c u r r en t is  6 . 0 9 A   a n d   9 . 4 5 A   f o r   P I   c o n tr o ller   &   3. 6 4 A   an d   1 0 . 2 A   f o r   f u zz y   lo g ic  b ased   co n tr o ller .   0 0 . 3 5 0 . 7 1 . 0 5 1 . 4 1 . 7 5 2 . 1 - 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 T i m e T e , W m , S i x p h a s e T o r q u e ( T e ) S i x   P h a s e S p e e d ( W m ) 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 - 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 T i m e T e , W m , S i x p h a s e     T o r q u e ( T e ) S p e e d ( W m ) S i x p h a s e 0 0 . 0 4 0 . 0 8 0 . 1 2 0 . 1 6 0 . 2 - 5 0 0 50 100 150 200 250 T i m e T e ,   W m ,   S i x   p h a s e     T o r q u e ( T e ) S p e e d ( W m ) S i x   P h a s e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 - 2 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 T i m e T e , W m , S i x p h a s e T o r q u e ( T e ) S i x p h a s e S p e e d ( W m ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708     R esp o n s B a s ed   C o mp a r a tive  A n a lysi s   o f Tw o   I n ve r ter F ed   S ix  P h a s P MS M Drive    ( A n u r a g   S . T . )   2651         Fig u r 1 4 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   P I   co n tr o ller   ( 1 2 0 % R ated   s p ee d   &   Dy n a m i L o ad )     Fig u r 1 5 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   u zz y   co n tr o ller   ( 1 2 0 % R ated   s p ee d   &   D y n a m ic  L o ad )       4 . 3 .       Ca s I I I :     w hen Speed  is   4 0 increa s ed   t o   t ha t   o f   Ra t ed  Sp ee d   4 . 3 . 1 .   L o a d T o rque  is   F ix e T L =   1 5 0 N - M   T h m o d el  is   s i m u lated   at  f ix   lo ad   T o r q u ( T L = 1 5 0   N - M)   an d   at  4 0 in cr ea s ed   r ated   s p ee d     Fig u r e   16   an d   Fi g u r e   17   s h o w s   to r q u r esp o n s e,   r o to r   s p e ed   an d   s i x   p h ase   cu r r en t   r esp ec tiv el y   f o r   b o th   th e   p r o p o s ed   s ch e m e.   T h s i m u l atio n   r esu lt s   s h o w   t h at  at  0 . 0 1 5 - 0 . 0 2   s ec .   Sp ee d   an d   T o r q u r ea ch es,  it‟s  s et   v alu e   f o r   F u zz y   co n tr o ller ,   a n d   f o r   P I   co n tr o ller   it  r ea ch e s   till   0 . 0 8 - 0 . 0 9   s ec .   T h v alu o f   i n itial  to r q u i s   394N - f o r   PI  co n tr o ller   an d   1 5 3 5 N - f o r   f u zz y   co n tr o ller .   T h v alu o f   s tead y   s tate  m ax   cu r r en is   7 . 0 6 an d   8 . 6 A   r esp ec tiv el y   f o r   P I   a n d   f u zz y   lo g ic  b ased   co n tr o ller .           ig u r 1 6 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h ase  in   P I   C o n tr o l ler   ( 1 4 0 % R ated   s p ee d   &   Fix   L o a d )     Fig u r 1 7 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   F u zz y   C o n tr o ller   ( 1 4 0 % R ated   s p ee d   &   Fi x   L o ad )       4 . 3 . 2 .   Dy na m ic  O pera t io n   T L   = 0   t o   T L = 1 5 0   N - M   a t   I ns t a nce  0 . 1 2   s ec   T h m o d el  h a s   b ee n   s i m u late d   f o r   d y n a m ic   lo ad   o p er atio n lo ad   to r q u is   i n it iall y   s et   to   ze r o   an d   at   0 . 1 2   s ec .   L o ad   to r q u is   s u d d en l y   ch a n g ed   to   1 5 0   N - M.  Fig u r e   1 8   an d   Fig u r e   1 9   s h o w s   t h at  w h e n   lo ad   T o r q u is   ap p lied   s u d d en l y   a 0 . 1 2   s ec .   ( Fro m   T L =0   to   T L =1 5 0 N - M) .   I n   P I   co n tr o ller   t h s p ee d   f alls   v er y   h ea v i l y   ( 3 8 . 7   r p s ) . T h r ec o v e r y   t i m o f   r o to r   s p ee d   t o   co m b ac k   to   s et  s p ee d   is   b et wee n   0 . 0 8 - 0 . 0 9   s ec s .   W h ile  i n   F u zz y   co n tr o ller   t h s p ee d   f alls   v er y   s lig h tl y   a n d   r ec o v er s   v er y   f ast l y   ( a f ter   . 0 0 4   s ec ) .   T h v al u o f   in itial  to r q u is   2 9 9 N - f o r   P I   c o n tr o ller   an d   1 3 7 9 N - f o r   f u zz y   co n tr o ller .   T h v alu o f   s tead y   s tate  m ax   cu r r en t is  6 . 0 9 A   a n d   1 0 . 4 A   f o r   P I   c o n tr o ller   &   6 . 2 A   an d   1 0 . 4 A   f o r   f u zz y   lo g ic  b ased   co n tr o ller .     0 0 . 0 3 5 0 . 0 7 0 0 . 1 0 5 0 . 1 4 0 0 . 1 7 5 0 . 2 1 - 5 0 0 50 100 150 200 250 300 T i m e T e , W m , S i x p h a s e T o r q u e   ( T e ) S p e e d ( W m ) S i x p h a s e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 - 2 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 T i m e T e , W m , S i x p h a s e T o r q u e ( T e ) S p e e d ( W m ) S i x p h a s e 0 0 . 0 3 5 0 . 0 7 0 . 1 0 5 0 . 1 4 0 . 1 7 5 0 . 2 1 0 - 5 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 T i m e T e , W m , S i x p h a s e T o r q u e ( T e ) S i x   P h a s e S p e e d ( W m ) 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 - 2 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 T i m e T e , W m , S i x p h a s e S i x p h a s e S p e e d ( W m ) T o r q u e ( T e ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E   Vo l.  6 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 6   2 6 4 3     2 6 5 7   2652         Fig u r 1 8 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   P I   C o n tr o ller   ( 1 4 0 % R ated   S p ee d   &   Dy n a m ic  L o ad )     Fig u r 1 9 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   F u zz y   C o n tr o ller   ( 1 4 0 % R ated   S p ee d   &   D y n a m ic  L o ad )       4 . 4       Ca s V:     w hen Speed i s   5 0 re du ce t o   t ha t   o f   R a t ed  Sp ee d   4 . 4 . 1 .   L o a d T o rque  is   F ix e T L =   1 5 0 N - M   T h m o d el  is   s i m u lated   at   f i x   lo ad   T o r q u ( T L = 1 5 0   N - M)   an d   at   5 0 d ec r ea s ed   i n   r ated   s p ee d   Fig u r e   20   an d   Fi g u r e   21   s h o w s   to r q u r esp o n s e,   r o to r   s p e ed   an d   s i x   p h ase   cu r r en t   r esp ec tiv el y   f o r   b o th   th e   p r o p o s ed   s ch e m e.   T h s i m u l atio n   r esu lt s   s h o w   t h at  at  0 . 0 1 5 - 0 . 0 2   s ec .   Sp ee d   an d   T o r q u r ea ch es,  it‟s  s et   v alu e   f o r   F u zz y   co n tr o ller ,   an d   f o r   P I   co n tr o ller   it  is   d ela y e d   till   0 . 0 8 - 0 . 0 9   s ec .   T h v al u e   o f   i n itial  to r q u i s     216N - f o r   P I   co n tr o ller   an d   8 2 7 N - f o r   f u zz y   co n tr o ller .   T h v alu o f   s tead y   s tate  m a x   cu r r en is   7 . 0 6 an d   8 . 6 A   r esp ec tiv el y   f o r   P I   a n d   f u z z y   lo g ic  b ased   co n tr o ller .           Fig u r 2 0 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   P I   C o n tr o ller   ( 5 0 % R ated   S p ee d   &   Fix   L o ad )     F ig u r 2 1 .   T o r q u e,   Sp ee d   &   Six p h a s in   F u zz y   C o n tr o ller   ( 5 0 % R ated   S p ee d   &   Fi x   L o ad )       4 . 4 . 2   D y na m ic  O pera t io n   T L   = 0   t o   T L = 1 5 0   N - M   a t   I ns t a nce  0 . 1 2   s ec   T h m o d el  h a s   b ee n   s i m u late d   f o r   d y n a m ic   lo ad   o p er atio n lo ad   to r q u is   i n it iall y   s et   to   ze r o   an d   at   0 . 1 2   s ec .   L o ad   to r q u is   s u d d en l y   ch a n g ed   to   1 5 0   N - M.  Fig u r 2 2   an d   Fig u r 2 3   s h o w s   t h at  w h e n   lo ad   T o r q u is   ap p lied   s u d d en l y   at   0 . 1 2   s ec .   ( Fro m   T L =   0   to   T L =1 5 0 N - M) .   I n   P I   co n tr o ller   th s p ee d   f al ls   v er y   h ea v i l y   ( 1 7 . 8   r p s ).   T h r ec o v e r y   ti m o f   r o to r   s p ee d   t o   co m b ac k   to   s et   s p ee d   b etw ee n   0 . 0 8 - 0 . 0 9   s ec .   W h ile  in   F u zz y   co n tr o ller   th s p ee d   f all s   v er y   s li g h tl y   ( 2 1 . 5   r p s )   an d   r ec o v er s   v er y   f astl y   ( a f t er   0 . 0 0 4   s ec ) .   T h v alu o f   i n itial  to r q u is   1 0 6 N - f o r   P I   c o n tr o ller   an d   6 8 1 N - f o r   f u zz y   co n tr o ller .   T h v alu o f   s tead y   s tate   m ax   c u r r en t 1 . 9 A   a n d   7 . 0 6 A   f o r   PI  co n tr o ller   &   2 . 3 A   an d   8 . 6 A   f o r   f u zz y   lo g ic  b ased   co n tr o ller .   0 0 . 0 3 5 0 . 0 7 0 . 1 0 5 0 . 1 4 0 . 1 7 5 0 . 2 1 - 1 0 0 - 5 0 0 50 100 150 200 250 300 T i m e T e , W m , S i x p h a s e T o r q u e ( T e ) S p e e d ( W m ) S i x   P h a s e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 - 2 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 T i m e T e , W m , S i x p h a s e T o r q u e ( T e ) S p e e d ( W m ) S i x p h a s e 0 0 . 3 5 0 . 7 1 . 0 5 1 . 4 1 . 7 5 2 . 1 - 5 0 0 50 100 150 200 250 T i m e T e , W m , S i x p h a s e S p e e d ( W m ) S i x   P h a s e T o r q u e ( T e ) 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 - 1 0 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 T i m e T e , W m , S i x p h a s e S i x p h a s e T o r q u e ( T e ) S p e e d ( W m ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.