Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.  6, N o . 5 ,  O c tob e r  201 6, p p . 1 994 ~200 4  I S SN : 208 8-8 7 0 8 ,  D O I :  10.115 91 /ij ece.v6 i 5.1 087 9          1 994     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Five-Phase P e rmanent M agn etic  Synchronous Motor Fed by  Fault Tolerant Five Phas e Voltage Source Inverter       Hichem Kes r aoui 1 , Ha mdi  E c heikh 1 , Ati f   I qbal 2 ,   Me d F a ouz i  Mimouni 1   1  Nation a l Engin eering  School of  Monastir  Tunisia  2  Electr i cal  Engineering  Depar t ment , Qatar University ,  Doha Qatar      Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Apr 15, 2016  Rev i sed  Jun  29,  201 6  Accepte d  J u l 15, 2016      Multiphase m a c h ines have gain e d  atten ti on in nu merous fields of pplications  such as Aircraft, ship propulsion, petr och e mical and  automobiles, where  high  reli abil it y is r e q u ired.  The  addi t i ona l number of  phases guar a ntees th at th e  s y stem continues to operate in faulty   conditions  compared to the traditional  three-ph ase machine due to  the h i gh degr ee of freedom. Among faults able  to  affec t  m u ltiph a se s y st em , break  between  a m a c h ine phase  and  the volt a g e   s ource inv e rt er ( V S I) degrade  th e perform an ce  o f  the  cont rol.  In  this pap e r,  a   five-phase permanent magn et s ynchr onous mach ine (PMSM) is fed through  a  fault toleran t  voltag e  source inverter  with ne w structure to ensure driv e   continuity  when  open  circu it o c curs.  Th e fiv e   phase PMSM is controlled   with fuzzy   logic  regulator to minimize di s t urb a nc e im pac t  th at  ca n aris e f a ul t   condition .  P a pe r is accom p lished w ith real  tim e sim u lati ons using  MATLAB-Simu link in order to  validate th e new topolog y  and  show the  effectiven ess of  the proposed  solution. Keyword:  Fi ve- P hase  Pe r m anent   Mag n e tic Mo t o r  Fuzzy L o gic   Vector Control l er  Vol t a ge  S o u r c e  I nve rt er   Copyright ©  201 6 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d .  Co rresp ond i ng  Autho r :  Kesra o ui Hic h em ,   Electrical Engi neeri n g De part ment,  Nat i onal   En gi n eeri n g Sc h ool   of  M o nast i r  T u ni si a,   Ibn El jazzar St reet,  5000 , M o nastir,  Tunisia.  Em a il: k e sraouih i ch em @g m a il.co m       1.   INTRODUCTION  Certain applications like electric  vehi cl es,  wi n d  o r  m a ri ne cur r ent  t u rbi n es an d s h i p s  pr o pul si o n ,   requ ire a  h i gh  reliab ility o f  on -bo a rd  equ i pmen t. Th e elec trical  m ach in e is th e h eart of t h ese app lication s  and   it is so m e t i m e s  h i gh ly d e sirab l e ev en  essential to  k eep i t s  ope rat i on e v e n  u nde r se vere  con d i t i ons  wh ere a  fai l u re em erge s an d t h e i n t e rv ent i o n  bec o m e s ri sky   o r  t o o e xpe nsi v e.   A certain  num b e r o f  th ese ap p licatio n s   th en  b e tted   on  th e train i ng syste m  b y  s u ppo rting  th e  m u ltiphase  m a chine where num b er of phas es is higher  than three, it offers a cer t a i n  n u m b er o f  ad di t i onal   free dom  degre e s com p ared t o  the classical three - phase  m achines  [1]. The s e free d om  degrees ca n be  exploited  to  i m p r ov e the  to rqu e  d e n s ity [2 ] o r  to  co n t ro l sev e ral  mach in es serial o r  p a rallel co nn ected   [3 ]  o r  to  main tain  a cert a in  op eratio n du ri n g  th e  fau lt  co nd itio ns.  A  d e fect  o n  an in v e rter’s  o r  i n  its conn ection   with  th e correspo nd ing  m u ltip h a se m ach ine wind ing  gene ral l y  l eads t o  deg r a d at i o n  by  ru pt u r e o f   a st at or p h ase.  It is the  m o st comm on  fau lt in  m ach in e-conv erter  association [4], this ca uses t h e an n u l ation   o f  th e cu rren t i n   th e corres ponding  phase a n d  thus t h e a ppe a r ance   of a torque  ripple. T h e  de velopm ent of c o ntrol  whic h m a intains a  consta nt torque is m o re  tha n   neces sary.  In  th e literatu re man y  research   works add r essed  to  fau lt cond itio n s  su ch  as in  [5 ] a p r ed ictiv e co n t ro l sch e m e   is   m odi fi ed t o  al l o w  p o st  fa ul t  o p erat i o n  of a  fi ve- p hase  dri v e  wh en  o n e  pha se i s  o p en . I n   [ 6 ] ,  ne w c u r r e n t s  are   im posed  t o  m i ni m i ze jo ul e' s l o sses i n  r e m a i n i n g  p h ases  a n d  av oi d  t o rq ue  ri p p l e  w h e n   one   phase  g o es  i n   ope n - ci rcui t ,   whe n  t h e c ont rol  sc hem e  i s   val i d at ed  by  si m u latin g  an  actu atio n  system with  a fiv e -ph a se  seg m en t m o to r.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN :  208 8-8 7 0 8       Fi ve Ph ase  Pe rma n e n t  M a g n e t i c  Sync hr on o u s M o t o r  Fe d  by F a ul t  Tol e r ant   ... . ( H i c he m K e sr ao ui )   1 995 In  [7 ], op ti m a l  cu rren ts wh ich  m i n i m i se  j o u l e's  lo sses ar e ob tain ed   b y  ap plyin g  in stan taneo u s pow er  b a lan ce th eo ry  after in tro d u c i n g  th e co n c ep t o f  fau lt to lerant cu rren t s in  th e sp atially s y mmetrical p h a ses. Th e  g o a l  o f  all th ese work s is to   co m p en sate fau lt d e scri bed b y   an  op en pha se  and kee p   o p erat i n g dri v e sy st em   wi t h  t h e rem a i n i ng  heal t h y   pha ses,  no a d di t i onal  ha r d w a re was  pr o p o s ed,  no net h el e ss, i t   m a y  be  m o re   bene fi ci al  an d  l e ss ex pensi v e. Se veral   ope n ci rc ui t  faul t s  can  dam a ge t h e pe rf o r m a nce sy st em  [8] ;  t h ey  include t h e open phase m achine. Pha s e  can b e  lo st in  th e  m ach in e sid e  (stato r  wind ing  p a rt), on e need  to  co nsid er th e  remain in g   p h a ses on ly fo r t h e  co n t ro l  pu rp ose.  It ca n als o   be lost in t h e inverter side , the r efore ,   leg  b e co m e  u n ab le to  en su re  su pp ly.  Foc u si n g  o n  t h e ene r gy  co n v ersi on c h ai n,  t h e faul t y   m o d e  appea r s as soo n  as a com pone nt  o f  t h e   su pp ly of t h e  m u l tip h a se m a ch in e is  d e fected .  Am o n g  its o r i g in s, on e  note: fau lts related  to ON/OFF switch e s  an d fau lts relat e d  to conn ection  m ach in e-inverter.  Wh en  th e  fault o n  an  elemen t d i rectly im p l ies o p e n i ng  ph ase, th is  lead s to  annu latio n  of th e  cor r es po n d i n g  cur r ent .  O n  t h e ot he r  ha nd , i f  a c ont rol l e d   swi t c h  do es  n o t  o p e n   or i f  a  m achi n e wi n d i ng i s   short-circ uited an ove r curre nt a ppea r s, the fuse  prot ect io n in   series  with  t h e tran sisto r  i n terv en es and  eliminates the  current i n crea s e  to  protect the m achine and avoid c o nd uct o rs  ove r heating.  He nce, i n  the two  pre v ious fa ult-cases curre n t is zero.  The immediate conse que nce is unba l anced in t h e magnetic  m o rtice force   (M M F ),  w h i c h  i n v o l v es  creat i ng t o r que  ha r m oni cs, t h en  a dve rse e ffects  on t h e  dri v en  mechanism  appears .   M o re ove r, t h e  ope ni n g   of  o n e  p h ase  does  n o t  m a ke i t  pos si bl e any  m o re  t h e i n vert e r  t o  feed  co rres p o ndi ng   wind ing .  A st ato r  po ten tial o f  th e m ach in e is n o t  co n t rolled  an y  m o re. Th is asp ect particu l arly tak e s in to   account sy nchronous  pe rm anent m a gne t machines ,  because flux produc e d  by rem a ining phases  generates   u n c on tro lled   vo ltag e  in th e lost ph ase.    The  prese n t  w o r k  f o c u s  on  faul t  t o l e ra nt   cont rol   of  fi ve -p hase PM SM  by  rec o n f i g ur at i on o f  i t s   i nve rt er aft e r o n e o p e n  l e g c o nnect i o n,  seeki ng  p r eve n t i o n  of  fu rt he r  dam a ges.  The  pr o p o se d st rat e gy   h a s n o   i m p act o n   con t ro l tech n i q u e  used  i n   h ealth y  co nd itio n.  As far as th e au tho r s  kn ow th at th ere i s  n o   wo rk  exten d e d  on  th e  m u ltip h a se m o to r an d  it s  associ at i o n  wi t h  m u l t i phase VSI .  T h e p a pe r i s  st ru ct ure d  as fol l ow:  Se ct i on 2  p r ese n t s   m odel l i ng  o f  fi ve - pha se pe rm anent  m o t o r an d i t s  i nve rt er, sect i on  3 i n t r o duce d  t h e  pr o pose d  sol u t i o n aft e r  an o p e n  co n n e c t i on,   sect i on  4  desc ri bes  f u zzy  l o gi c c ont r o l l e r  use d  t o  re g u l a t e  spee d m o t o r  f o l l o we d  by  s i m u l a t i on res u l t s a n d   d i scu ssi on . C o n c lu si o n  will be ob j ect  of sect io n   5 .       2.   FIVE-PHASE  SYSTEM  MODELING  The fi ve - phase  PM SM  beha v i ou r o b ey s a cert a i n  n u m b er of e quat i o ns e x p r esse d al l  i n  a nat u ral   base. T h ese eq uat i o n s  pres ent  a st ron g  cou p l i ng w h i c h ca n obst r uct  t h e de vel o pm ent  of i t s  cont r o l .   W i t h  t h e   fi ve- o rde r  t r a n sfo r m a t i on (1 )  of  C o nco r di a,  one  m a nages t o   ove rc om e t h is p r o b l e m  by  obt ai ni ng  t h e  s y st em   of  dec o upl e d  e quat i o ns  ( 2 ) .     Fi nal l y , by  appl y i ng Pa rk t r ansf o r m a ti on ( 3 ) ,  o n e o b t a i n s t h e sy st em  ( 4 ) c onsi d ere d   as a sui t a bl e  m odel of c o ntrol whe r e m echanical equation is adde d.    cos c os co s c o s sin s i n sin s in cos c os cos 2 π 4 π 6 π 8 π 1( ) ( ) ( ) ( ) 55 5 5 2 π 4 π 6 π 8 π 0( ) ( ) ( ) ( ) 55 5 5 2 4 π 8 π 12 π 16 π C 1 ( )( )( ) ( ) 5 55 5 5 4 π 8 π 12 π 16 π 0 ( )( ) ( )( ) 55 5 5 11 1 1 1 22 2 co s sin 2 si n s i n s i 2 n                (1 )     di d λ di s α 1 β 1r α 1 β 1s α 1 β 1 v = R.i + L . + = R.i + L . + E pp S α 1 β 1s α 1 β 1s α 1 β 1 α 1 β 1 dt dt dt di d λ di s α 2 β 2r α 2 β 2s α 2 β 2 v = R.i + L . + = R.i + L . + E ss S α 2 β 2s α 2 β 2s α 2 β 2 α 2 β 2 dt dt dt  (2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e r  20 16   :   199 4  –  20 04  1 996 cos( θ )s i n ( θ )0 0 ee -s i n ( θ )c o s ( θ )0 0 ee P= 00 c o s ( 3 θ )- s i n ( 3 θ ) ee 00 s i n ( 3 θ )c o s ( 3 θ ) ee         (3 )     dI d1 V= R . I + L . - L . ω .I pe p1 q 1 d1 d 1 dt dI q1 V= R . I + L . + L . ω .I + ω . λ pe e q1 q 1 p1 d1 r d 1 dt dI d2 V= R . I + L . + 3 . L . ω .I ss e q2 d2 d2 dt dI q2 V= R . I + L . - 3 . L . ω .I ss e q2 q2 d2 dt d Ω J. + f . Ω =T - T em r dt 5 T= p . λ .I = p . . λ .I em m q1 q1 rd1 2  (4 )     Whe r e:  ò θ = ω dt ee  and  ω e de sign the electri cal  m o tor s p ee d  ω =p Ω e   Po wer  ci rc ui t  t o p o l o gy   of  a  fi ve- p hase  v o l t a ge s o urce  i n ve rt er  (V SI ) i s  a   st anda rd  st r u ct ure  ( f i g ure 1 )   cont ai ni ng t e n  swi t c hes  S i  and  ( ' Si = 1 … 5 ) i offe rin g   = 5 23 2 co m b in ation s , each switch  co nsists o f  two   sem i cond uct o r  devi ces, c o n n ect ed i n  ant i - p a ral l e l :  a bi pol ar t r ansi st o r  o r  IGB T  an d a d i ode.  In vert e r ’ s  i nput   i s  a DC   v o l t a g e  re gar d ed  f u rt her  o n   bei n g c onst a nt   V dc  . T h e  load is  a  why  coupled fi ve-phase  perm anent  m a gnet   sy nc h r on o u s  m achi n e  (PM S M )  of  whi c h pha se v o l t a ges  a r e de not e d   ( vi = 1 … 5 ) in . Th e  relatio n   bet w ee n t h e s e  out put   v o l t a ges  an d i n ve rt er’s   swi t c hes a r e  gi ven  i n   ( 5 ).                                 Fi gu re  1.  Fi ve - pha se  vol t a ge  s o u r ce i nve rt er       v S 1n 1 4 - 1- 1- 1- 1 v S - 1 4 - 1- 1- 1 2n 2 V dc  v= - 1 - 1 4 - 1 - 1 . S 3n 3 5 -1 - 1 - 1 4 - 1 vS 4n 4 - 1 - 1 -1 -1 4 vS 5n 5                    (5 )   F I     FIVE-PHASE INVERTER   FIVE-PHAS E  PMS M        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN :  208 8-8 7 0 8       Fi ve Ph ase  Pe rma n e n t  M a g n e t i c  Sync hr on o u s M o t o r  Fe d  by F a ul t  Tol e r ant   ... . ( H i c he m K e sr ao ui )   1 997 Since it is about five -dim ension a n d according t o  fi ve phase PMSM m odelling,  vect ors in two leve l   VSI  ca n  be  pr oject e d  i n t o  t w o  t w o- di m e nsi onal  s u bs pac e s  11 ( αβ ) and  ( α 2 β 2)  [ 9 ]  as  de pi ct ed i n   fi gu re 2.   Space  vectors  form  3 deca gons in each  pla n .  In t h e literature, for t h ree - phase  inve rter, control of switc hes can  be e n su re d  wi t h  di f f e r ent  t e chni que s o f   p u l s e wi dt h m odul at i o n  (P W M ) suc h  as  si nus oi dal  p u l s e  wi dt h  m odulation (S P W M) a nd s p ace vector  pulse width m odula tion (S VP WM). The r e is an increa sing trend  of  usi n g  SVP W M  t echni qu e  due  t o  t h e  easi n e s s o f   di gi t a l  rea l i zat i on, re d u ci ng  ha rm oni cs  and  s w i t c hi n g   l o sses   with  b e tter d c  b u s  u tilizatio n  [10 ] .  W ith  fiv e -p h a se  inv e rter, SVPW M  is en su red  after satisfyin g  certain  criteria [11]. Sector in  which evol ves the  vect or re fere nce  voltage is  det e rm ined first in  11 ( αβ )   p l a n ,  t h e n ,   according t o  its pa rity, a temporal a v era g e of four vectors   lim i ting  the  st udie d  sect or  (2 large a n d  2 medium   v ectors) ad equately selected  is calcu lated  all o wi n g  to   filter, in   22 ( αβ ) pl an,  t h i r d  h a rm oni c.                                                                                          Fi gu re 2.   S w i t c hi n g  vect ors in refe re nce frames  11 ( αβ )  and  22 ( αβ )     110 100 010 110 111 110 100 110 101 100 000 100 000 101 010 001 000 001 001 011 101 000 111 011 001 010 011 111 111 011 101 010 1010 0010 0010 1000 1110 0011 0110 1010 1011 1110 0000 0110 0000 1111 0011 1000 1011 1000 1111 1001 1100 0001 1101 0101 1101 0111 0001 0100 0101 0100 0111 1100 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e r  20 16   :   199 4  –  20 04  1 998 The sect o r  i n  whi c h t h e refe rence v ect or e vol ves at  a gi ven m o m e nt  can be i d e n t i f i e d  by  respect i n g   an al g o ri t h m  where c o m pone nt s o f  t h i s  vect or a r e det e rm ined a n d com p ared  [1 2] , i t  can  al so be i d e n t i f i e d by   calculating s w itching functions re pres en ting each  one a  half pla n  of me m b er shi p  of the re fere nce [13] or  sim p ly by dete rm ination of the phase  refe rence vector  α  s u c h  as  :    5 π ) α N = int( se ct  (6 )     Whe r e t h e function  in t (.)  p r ov id es th e i n teger  p a rt  of element bet w een brackets.  Top o l o g y   g i v e n  in Figu re 1 do es  n o t  all o w a fau lt t o leran t  co n t ro l i n  op en   circu it fau lt con d ition :  t h e  bipolar t r ansist or or t h e  IGB T  can fall i n  t h e  OFF stat e an d rem a in s in   th is situ ation   reg a rd less  of the g a te  vol t a ge  val u e.  An  o p en  ci rcui t  faul t  occ u rs  d u e t o  l i f t i n g  of  bo n d i n g  wi res  cause d by  t h er m i c cy cli ng.  It   m a y   be  ca use d  by   a dri v er fa ul t   or  a  sh ort   ci rcui t  f a ul t   i n d u ce d I G B T  ru pt u r e.   Ope n  ci rc ui t  f a ul t s  d o   not  c a use sy st em  shut -d o w n  b u t   deg r a d e i t s  pe rf orm a nce. T h e pr o p o s e d   so lu tion  con s ists o f  an ticip ati o n b y  env i sag i n g  a  ru pture between one phase  m achine and the c o rres p onding  in v e rter arm :  a n  add itio n a l switch ,  in itially o p e n e d ,  i n terv en es b y  its clo s i n g  t o  conn ect lo st ph ase m ach in e to   t h e  m i d-poi nt  O of DC  b u s ( F i g u r e 3) .   Fi ve ne w s w i t c hes  ( i ki = 1 … 5 ) , norm ally ope ned, are   pre p are d  t o  commutate, any inve rter arm   can  be  di sco n n ect ed, t h e c o r r e s po n d i n g s w i t c h  have  t o   bal a n ce an d sa ve t h e  di sc on nect ed   pha se.                                           Fi gu re  3.  Tol e r a nt  arm - pha se  ru pt u r e c o n f i g urat i o n       3.   ASS O CI ATI O N  BEH A V I O R AFTE R  L E G-PH ASE  BREAK   Sin ce th is stud y con c ern the lo ss  o f  on ly on e  phas e , s u ppose t h at at a gi ven tim e , connecti on  bet w ee n  pha se  5 a n d V S I i s   l o st , s w i t c h  5 k i s  ON , fi ve- p has e  PM SM  i s  t h en s u p p l i e d t h ro u gh a n  i nve r t er  wi t h  new   st r u ct ure usi n g f o ur arm s ,  onl y   4 2= 1 6 co m b in atio n s  are  po ssib l e, relatio n (1 ) is no  long er  available, it’s replace d in this case by equation (7) and  16 di ffe re nt  vect o r s i rre gul a r l y  space d wi t h  si x   di ffe re nt  am pl it ude f o rm  an unbal a nced  p o l y go n i n  eac h  11 ( αβ )  and  22 ( αβ ) pl ans ,  so , u s i ng S V P W M   l eads   t o  t r eat   di ffe re nt  cases a n d m a y  not   be  si m p le.    Aimin g  to  adju st th e o u t p u t   cu rren t and  to  track  th e cu rre nt refere nce ,  h y s teresis curre nt contr o l is  use d . C o m p aring the i n stanta neous  curre nt i n  the  fi ve- p h a se PMSM  with   th e referen ce  sig n a l, t h e con t ro ller  shoul d  a d just t h e  duty cycle  of the   PW M  signal in t h e i nve rter [14].    FIVE-PHASE INVERTER   FIVE-PHAS E  PMS M   RUPTURE DE TECTION   k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5  (1 OF 5)   O  V d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJEC E     4.   P to ler a lo o p   a techn i wo rk s req u i r rules  result reg u l a mach i p ha s e cont r o defi n e mech a l i ngu i in to   a one  d e                                                 E    F ive Ph a v 1n v 2n V v= 3n v 4n v 5n             P OST F A U L To verify   a nt structure.  S a nd  p r ovi des  I The m a in  i q u es  bas e d  o s  co nfirm  it si n Contra ry   t r e a  preci se  m callin g  on   lin s.   A lth oug h  a tors are alw a i ne m odel ,  t h i e s s u pply.    For t h is r e o l. In   fu zzy c o e  for eac h sy a ni sm  of i n f e i stic ru les in i t a  no n-v a gu e  v ef in e to  th e   f u Ω ∗   a se Pe rmane n 4- 1 -1 4 V dc -1 - 1 5 -1 - 1 -1 - 1 L T OPERAT I t h e st udi e d   n S ince the fi v e I q  cu rre nt  r e f e id ea co nsists  o n fuzzy logi c n ce work  of  M t o the classic a m a t h e m a tic al  k gu istic v a ria b th e m a th e m a a ys p r esen t i n i s  c h ang e  ca n   e ason , on e p r o nt rol syste m stem  input a  e re nce cal cul a t iall y d e fined   v al ue allowin g u zzy regul a to r + Ω Er ro r      I S n t Ma gnetic S y -1 -1 - 1 -1 -1 - 1 4- 1 - 1 -1 4 - 1 - 1 -1 -1 I ON USI N G   F n ew  co nf igu r a e - p hase PM S M er e n ce.  on usi ng  c o n t c  di dn ’t  st o p   s M am dani  i n   1 9 a l regu lato rs, k no w l edg e  co les. An  expe r a tical m odel s n   mo s t  o f  t h e   be related  t o   r esen ts th e c o m s, one ca n  di s speec h univ e a tes th e fu zz y by  an e xpe r t g  the e ffecti v e r  t w o  i n put   va r Fig u Fuzz y   R u B 1     SSN :  208 8-8 7 y nc hr on o u s  M S 1 S 2 V dc S- 3 5 S 4 S 5           FUZZ Y LO G r at i o n, a  fi ve  M  is a n o n lin e t ro l insen s itiv s ho w i n g  th ei r 9 74  [ 1 5 ] .   t h e a d opt i o n  o n c en tr a t ed  ar o r t feed s t h is b a s  of the ele c l oops , t h ei r  u th e p a ram e tr i o nt ri but i on o f s t i ngui s h  t h re e rse  an d a  p a y  subset  rel a t t . Fin a lly th e  e  co nt r o l  of t h r iab l es: th e s p u re 4.   C o nt r o l     u les  Base   7 08 M ot or  Fe d  by  F 0.5 0.5 0.5 0.5 -2 G I C  CO NT R phase P M S M e ar syste m , a  e t o  di st u r ba n r pe rf orm a nce of  a  fu zzy lo o u nd t h e p r o c a se by  pr el im i c tric mach in e u se bec o m e s  l i c vari at i o ns  o f  fuzzy logic  e   p rincipal  p a a rtitio n i ng  o f   i ng t o  t h e c o defuzzificati o h e system . F o p eed error «  e  di a g ra m    ∗    ∗ 0    ∗ 0    ∗    1      F au lt To lera n t R OL   M  is fed  t h ro u f uzzy control  n ce an d  no nl i n s  and their e f g ic regu lato r  c ess, bu t it re q i nary  dat a , b y e  ar e  kno wn   l i m ited  in  fro n o r accidental  o regu lato r to   a rts [16 ] : th e  f th i s  u n iv e r s e   ntr o l of  th e  s o n wh ich  tra n o r the case of  »  an d its v a ri a +   In ve r   T o   5-P h PMS   t ... .  ( H ic he m  u gh  th e  VSI    is  ap p lied  in   n earities .The  f fectiv en ess a n in  sp e e d  l o o p q uires a base  y  e nvi sa ge d o r and  th e  c o n n t o f   su dd en   o pe ni n g  of o n check the  pe f uz zi fi cat i on  w i n  v a gu e un i s y s t e m  bei ng  n sf or m  th e   f u z f the fiv e - p ha s a t i on «   de »  ( F + r te r   O   o      h ase   SM -    K e sr ao ui )   1 999 (7 )   with  fau lt  the spee d  in tellig en t   n d s e vera l   p  do es no t  of  sev e r a l  r  de si r able   n ve nt i onal   cha nge o f   n e or   mo r e   r fo rm ance   w he r e  o n e   i ts, th en a  bas e d o n   z zy s ubs et  s e PMSM,  F ig u r e 4 ) .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e r  20 16   :   199 4  –  20 04  2 000 A  dat a base  o f   49  r u l e s ca n  b e  sum m ari zed i n  t a bl e  1  whe r e se ven  m e mbers h i p  f u nct i o ns i s   defi ne d   for each  inpu t, th ey  are  note d respectively  NG ,  NM ,  NP ,  EZ ,  PP ,  PM  an d  PG  to   b e   ab le to   d e scrib e , in  a  l i ngui st i c  way ,  t h e st at e of  t h e err o r a n d i t s  vari at i o n .  M e m b ershi p  fu nct i o n s  are  t r i a ng ul ar f o r m ,  t h e  fu zzification  m e th od  ad op ted   is th e m a x - m i n  m e th o d  and  t h e d e fu zzifiation  is cen t ro id  m e th od .      Tabl e  1.  Defi ni t i on  of  base  r u l e s f o r  er ro r a n d  i t s  vari at i o n    NG  NM  NP   E Z   PP   PM  PG  NG  NG  NG   NG   NM   NM   NP  EZ   NM  NG   NG   NG   NM   NP EZ  PP  NP   NG  NG   NM   NP  EZ   PP  PM   EZ   NG  NM   NP  EZ   PP  PM1  PG  PP   NM   NP  EZ   PP  PM  PG PG  PM   NP EZ   PP  PM   PG  PG  PG  PG   EZ  PP  PM   PG  PG  PG  PG      5.   R E SU LTS AN D ANA LY SIS  Si m u latio n  resu lts are illu strated  in  Fi g u re 5   u s in g  fu zzy lo g i c con t roller in  h ealth y  an d fau lty  m odes. The  p a ram e t e rs of t h e  st u d i e d  fi ve -p hase  PM SM  a n d  i t s  i n vert er   are s p eci fi ed  i n  Ta bl e  2.  The  m o t o r  i s  dri v ed  at  1 5 0 0 r pm  wi t hout  l o ad .   Fi gu re  5.a  p r es ent s  t h e  re fere nce a n d  act ual  spee d,  Fi g u re   5. b s h o w s  el ect rom a gnet i c  t o rq ue,  st at or   cu rren ts in  th e  ro tating  fram e   (d q ) 11  are gi ve n i n  F i gu re 5.c a nd  g i ven i n  Fi gu re  5. d w h en e x pr essed i n  t h e  refe rence f r am e 11 ( αβ ) . Fi gu re 5 . e and Fi gu re 5 . f  hi ghl i g ht  t h e  rev o l u t i o ns o f  curre nt  an d v o l t a ge i n  t h e   refe rence  f r am e res p ectively .   Finally , di sc on nect ed  p h as e cur r e n t  an d i t s zoom  are gi ven  i n  Fi gu re  5. g a n d   Fi gu re 5. h.       Tabl e 2. Param e t e rs  o f  fi ve p h a se  PM SM   a n d   i nve rt er   Variable  Value  Unit  R 0. 67   Ω   L p  3. 2  m H   L s   m   J  V dc  F e   0. 93   0. 2  0. 001   400   5000   mH   Wb   Kg. m 2  V  Hz      Fi ve p h ase P M SM  i s  run n i ng  whi l e  a c o n n ect i o n r u pt ure  bet w ee n  pha se n u m b er 5 an d t h e   cor r es po n d i n g l e g i nve rt er  h a ppe ns at  t i m e  faul t   t f =0. 5 s , at  t=0 . 55 s , add itio n a l switch co mm u t ate to  b r ing  ope rat i n g sy st e m  back, p h ase   num ber  5 i s  c o nnect e d  a g ai n ,   but  t o  m i ddl e p o i n t   O as  i t  m e nt i one d  be fo re.   On e can no tice th e im p act of th is  d i sturb a n ce in all waveform s d u r i n g  lo st ph ase time  (t f =0. 05s) .  In dee d , m o t o r  spee d reac hes   rapi dl y  i t s  fi na l  val u e  wi t h   a  sm al l  overs h o o t ,   ri se an d  re spo n se  t i m e s alm o st  equal re specti v ely to  7. 7m s  and  8. 5 m s . This co nf ir m s  th e h i gh  d ynam i c  and e fficienc y  of fuzzy controller  even at fa ult instant: im pact of  dist urba nce is  alm o st insigni f icant.    The electrom a gnetic torque  has s o m e  peaks at  t f   and  an acceptable ripple  ens u red  by  the adopte d  so lu tion  an d   I q1   cu rren t  h a s the sam e   to rqu e ’s form  wh ich   perm i t  to  v e rify  last relatio n  in   (4) wh ere to rqu e  is  co n t ro lled with  I q1  cu rren t  on ly,  I d1  i s   kept  ze ro .       e  e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN :  208 8-8 7 0 8       Fi ve Ph ase  Pe rma n e n t  M a g n e t i c  Sync hr on o u s M o t o r  Fe d  by F a ul t  Tol e r ant   ... . ( H i c he m K e sr ao ui )   2 001     (a)           (b )           (c)          (d )   0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1 0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 Ti m e ( s ) M o t o r S p e e d  (rp m )     * 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1 0 5 10 15 20 25 Ti m e ( s ) E l e c t r om ag net i c  T o rque   (N. m ) 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1 0 10 20 30 40 50 60 70 Ti m e ( s ) I d 1  , Iq 1  ( A )     Id 1 Iq 1 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 Ti m e ( s ) Ia 1 ,  Ib 1  ( A )     i 1 i 1 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e r  20 16   :   199 4  –  20 04  2 002     (e)           ( f)          (g )     -1 5 -1 0 -5 0 5 10 15 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 ia1 ( A ) Ib 1 ( A ) -600 - 400 -200 0 200 400 600 - 500 - 400 - 300 - 200 - 100 0 100 200 300 400 500 V a1(V ) V b1(V ) 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 1 -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 Ti m e ( s ) cu r r e n t  sa ve d   p h a s e Pre-fau lt  After-fau lt  Co rrectio n  Di st ur ba nce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN :  208 8-8 7 0 8       Fi ve Ph ase  Pe rma n e n t  M a g n e t i c  Sync hr on o u s M o t o r  Fe d  by F a ul t  Tol e r ant   ... . ( H i c he m K e sr ao ui )   2 003     (h )     Fig u re  5 .  Sim u latio n  resu lts  usin g fu zzy log i c con t ro ller in  h ealth y and   fau lty  m o d e s      6.   CO NCL USI O N   A wy e c o u p l e d fi ve - phas e  P M SM  has bee n  st u d i e d i n  a  part i c ul a r  case  whe n  c o n n ect i on  bet w ee n  one  p h ase a n d  l e g i n vert er  i s  s e vere d. C a use d  di st u r ba nce  ha s bee n  e x t e n u a t ed by  c o nnect i n g  t h e l o st  p h a s e t o   m i d-p o i n t  DC  bus i n vert er , fo rm s of di ffe rent  res p o n ses  have bee n  i m prove d by  t h e use o f  f u z z y  l ogi c  cont roller.  One can notice that success f ul ope ration  without cha n ging or m odify ing the used c ontroller  n e ith er th e m ach in e m o d e llin g  is g u a ran t eed , th is m i n i mi ze th e to leran t  so lu tion  co st  an d   d o wn tim e  wh ich  have  a  real im p act on the  whol e syste m  reve nue.       REFERE NC ES   [1]   L. Parsa, “ O n  advant ages of  m u lti-phase m a chines, ”   Industrial Electronics Soc iety, 2005 . I E CON 2005. 31st  Annual Con f erence o f  I EEE,  pp . 6, 2005.  [2]   P. Zhao and G. Yang, “Torque Dens ity  I m provement of Five-Phase PM S M  Drive for Elec tric Vehi cles   Applications.”  [3]   E.  Lev i , “Supply i ng Two Fiv e -Phase Seri es-Connected Machines ,” pp. 222–227, 2 006.  [4]   J .  F u  and T .  A.  Lipo, “ D is turban ce-F r ee  Opera tio n of a  M u l tiphas e  Current -Regul ated M o tor  Driv e with  an Opene d   Phase,” vo l/issu e: 30(5) , pp . 5–1 2, 1994 .  [5]   H.  Guzmán,   et al. , “Fault –  Tolerant Curr ent Pr edictive Control of  Five – Phase Induction Moto r Drives with an  Open Phase,” pp . 3680–3685 , 20 11.  [6]   F. Baudar t ,  et  a l . ,  “ C ontrol str a t e g y  with  m i nim a l  controller  reconfiguration of   fault tolerant po ly ph ase PMSM  drives under open circuit fault of one phase,”  Electrical Mach ines ( I CEM) , 2010 X I X Internationa l Conference on. ,  pp. 1–6 , 2010 .  [7]   S.  Dwari,   et al. ,  “Optimal Curren t  Waveforms fo r Five-phase Per m anent Magnet  Mo tor Drives un der Open- circu i t   Fault,” pp . 1–5 ,  2008.  [8]   B. J. Rabi , “ F ault Tol e ran t  Cont rol in  ZSource I nverter Fed Indu ction Motor , ”  Int .  J.  P o we r El ec tron. Drive Syst. ,  vol/issue:  1(1), p p . 29–35 , 2011 .  [9]   W.  N.  W.   A.  M uni m,   et al. , “ S witching te chniq u e com p arison for m u lti-phase inverters, ”  Power Engineering and   Optimization Co nference ( PEOC O ) ,  2013 IEEE 7 t h International .  pp. 155–160 , 20 13.  [10]   A. Porwal, “Modeling and Simu lati on of SVPWM Based Application , ”  Int .  J .  A ppl. Power Eng . , vol/issue: 3(2),  2014.  [11]   A. Iqbal,  et a l . , “ S pace Ve ctor M odulation  Schem e s for a  Five-Ph a se Volt age Sou r ce Inv e rt er Ke ywords Modellin g   of a Fiv e -Phase  VSI,” pp. 1–12,  2005.  [12]   T. T .  Liu ,   et al. ,  “Simulation of PMSM  Vector Co nt rol S y stem Based on Matlab/Simulink,”  Measu r ing Technology  and Mecha t ronics Automation, 2 009. ICMT MA ’ 09. Internati onal Conferen ce on ,  vol. 2 ,  pp . 343–3 46, 2009 .  [13]   A.  Lega,  et al. , “General Th eor y   of Space Vector  Modulatio n  for  Five-Phase Inver t ers,” pp. 237–2 44, 2008 .  [14]   P. Qian and Y.  Zhang, “Ele ctro nics and Signal  Processing: Selected  Pap e rs from the 2011 Intern ation a l Confer en ce  on Electr i c and  Electronics (EEI C 2011) in Nanc hang, Chin a on June 20--22, 2011, Volume 1,” W. Hu, Ed. Berlin,  Heidelb e rg, Springer Ber lin  Heid elberg , pp . 889– 895, 2011 .  [15]   E. H. Mamdani, “Application of  Fuzzy   Logic  to  Appr oximate Reasoning Using Linguist ic S y n t h e sis,” vol/issue:  C(12), pp . 1182 –1191, 1977 .  [16]   Z. Salem, “DSP  Based Vector  C ontrol of FivePhase Induction  Using Fuzzy   Logic Control,”  Int .  J .  Power Elec tron.   Dr ive Sys t . , vol/issue: 2(2), pp. 1 92–202, 2012 .      0. 45 0. 5 0. 55 0. 6 0. 65 0. 7 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 Ti m e ( s ) z o om  c u rrent  s a v ed phas e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.