I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   96 ~ 105   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 6 .i 1 . p p 96 - 1 0 5       96     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Ana ly sis  and impl ementatio n of  pea k arm a ture  curre nt  (Ima x o a  chopper - fed   DC - D C mo tor d ri v e in  DCM       M o ha m a d Na zir  Abdu lla h,  M uh a m m a d H a f ee M o ha med H a riri,   M o hd   K ha iruna M a t   Desa ,   M o hd   Na dzri  M a m a t Su a rdi K a ha rudd in   S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   S a i n M a l a y si a   ( U S M ) ,   N i b o n g   Te b a l ,   M a l a y si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 6 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct  4 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct  2 3 ,   2 0 2 4       At  lo fre q u e n c ies   o o p e ra ti o n   i n   a   c h o p p e r - fe d   d irec c u rre n ( DC )   m o to r   d riv e ,   th e   a rm a tu re   c u rre n t   m a y   b e c o m e   d isc o n ti n u o u t h u t h e   c o n tr o ll e o p e ra tes   in   d isc o n ti n u o u c o n d u c ti o n   m o d e   (DCM).   S i n c e   th e   m in imu m   a rm a tu re   c u rre n is  z e ro   in   DCM,   t h e   a n a ly sis  o f   p e a k   a rm a tu re   c u rre n (Im a x )   is  to   i n v e sti g a te  th e   ri p p le   c o n te n i n   a rm a tu re   c u rre n t   a d iffere n t   v a lu e o d u t y   c y c le  wh ic h   will   h e lp   in   d e c r e a sin g   th e   p e a k y   c u rre n o DC  m o to d u r in g   o p e ra ti o n .   Th e   sim u lati o n   wa c a rried   o u t   u si n g   M AT LAB - S imu li n k   so ftwa re   a n d   th e   la b o ra t o ry   se tu p   wa b a se d   o n   Atm e g a   3 2 8   m icro c o n tro ll e r   b o a rd .   In   th is p a p e r,   th e   th e o re ti c a a n d   e x p e rime n tal  a n a ly sis o p e a k   a rm a tu re   c u rre n we re   p e rfo rm e d   a fix   lo fre q u e n c y   in   DCM  a n d   v a riab le  d u ty   c y c les   to   p ro v id e   f u ll   c o n tro o DC  m o t o sp e e d .   T h e   re su lt sh o t h a th e   p e a k   a rm a tu re   c u rre n c h a n g e s with   th e   c h a n g e   o d u t y   c y c les   a n d   it s m a g n it u d e   is   d e c re a se d   a lmo st 5 0 %   a h i g h e d u ty   c y c le v a lu e s.   K ey w o r d s :   Ar m atu r cu r r en t   Atm eg 3 2 8   m icr o co n tr o ller   B u ck   c o n v e r ter   DC   m o to r   Dis co n tin u o u s   cu r r e n t m o d e   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mu h am m ad   Haf ee Mo h am e d   Har ir i   Sch o o l o f   E lectr ical  a n d   E lectr o n ic  E n g i n ee r in g ,   Un iv er s iti Sain s   Ma lay s ia  ( USM)   Nib o n g   T e b al,   1 4 3 0 0 ,   Pen an g ,   Ma lay s ia   E m ail:  m u h am m a d h af ee z@ u s m . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Dir ec cu r r e n ( DC )   m o to r   d r i v es  ca n   b ca te g o r ized   in to   tw o   m ain   to p o lo g ies d ep en d in g   o n   th e   ty p o f   in p u s o u r ce .   T h to p o lo g ie s   ar p h ase  co n tr o lled   DC   m o t o r   d r iv an d   ch o p p e r - f ed   DC   m o to r   d r iv as  s h o wn   in   Fig u r 1 .   I n   p h ase  c o n tr o ll ed   eith er   AC   m o to r   o r   DC   m o to r   d r iv es,  th in p u s u p p ly   i s   alter n atin g   cu r r en t   ( AC )   s in g le  o r   th r ee   p h ase  s o u r ce s   [ 1 ] .   T h e   co n tr o ller   is   b r i d g th y r is to r - b ased   r ec tifie r   A C   to   DC   co n v er ter   wh ich   co n v er ts   th e   AC   in p u in to   a   co n tr o llab le  v a r iab le  o u tp u DC   as  illu s tr ated   in   Fig u r 1 ( a) .   T h e   s p ee d   co n tr o is   o b tain ed   b y   co n t r o l lin g   th f ir in g   an g le   o f   th t h y r is to r   th at  v ar ies  th e   m ea n   v alu o f   th r ec tifie d   v o ltag [ 2 ] ,   [ 3 ] .   T h d is ad v an tag es  o f   u s in g   th is   to p o l o g y   is   it  p r o d u ce s   h ig h   r ip p le  in   t h o u tp u v o ltag a n d   h ig h   p u ls atin g   ar m at u r cu r r en an d   lead   to   th h ea tin g   o f   DC   m o to r   [ 3 ] .   An o th er   p o in is   p o o r   p o wer   f ac to r   o n   th AC   s id in   p h ase  co n tr o l n ee d   to   b ta k en   i n to   co n s id er at io n   wh ile  u s in g   th is   to p o lo g y .   I n   ch o p p er - f e d   DC - DC   m o to r   d r iv s h o wn   in   Fig u r 1 ( b ) ,   th p o wer   co n v er s io n   is   o n ly   wo r k in g   i n   DC   wh en   th in p u s u p p ly   is   DC   p o wer   s o u r ce   o r   b atter ies.   T h s p ee d   co n tr o is   o b tain e d   b y   co n tr o llin g   th d u ty   cy cle  tr i g g er e d   to   th g at o f   th s witch   at  ce r tain   s witch in g   f r e q u en c y   an d   th v a r iab l co n v er te r s   o u tp u v o ltag is   o b tain ed   [ 3 ] - [ 5 ] .   T h is   to p o lo g y   p r o v id es  s ig n if ica n ad v an tag es  lik lo o u tp u v o ltag r ip p le,   lo w   p u ls atin g   ar m atu r e   cu r r e n an d   g r ea ef f icien c y   [ 6 ] .   T h a r m a tu r cu r r e n o f   cir cu it  p r esen te d   in   Fig u r 1 ( b )   ca n   b an aly ze d   b ased   o n   co n tin u o u s   co n d u ctio n   m o d ( C C M)   an d   d is co n tin u o u s   co n d u ctio n   m o d ( DC M)     m o d es [ 7 ] .   T h er ar s ev er al  f ac to r s   wh ich   m ay   lead   th co n v er ter   to   o p er ate  in   C C o r   D C M.   T h o p er atio n   o f   th co n v e r ter   in   ch o p p er - f ed   DC   m o to r   d r iv is   in   C C o r   DC d ep en d s   o n   th m o to r   r esis tan ce   R a m o to r   in d u ctan ce   L a ,   d u ty   c y c le  k   an d   ch o p p e r s   s witch in g   f r eq u en c y ,   f s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lysi s   a n d   imp leme n ta tio n   o f p ea a r ma tu r cu r r en t ( I ma x)   o a   c h o p p er -     ( Mo h a m a d   N a z ir   A b d u lla h )   97       ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   AC - DC   m o to r   d r iv s y s tem : ( a)   p h ase - co n tr o lled   DC   m o to r   d r iv e   a n d   ( b )   c h o p p e r - f ed   DC   m o to r   d r iv e       I n   m an y   ap p licatio n s ,   C C is   em p lo y ed .   W h en   d esig n i n g   co n v er ter   with   p r i o r ity   g i v en   to   r ed u ce   th o u tp u r i p p le  v o ltag e,   C C is   u s ed .   I n   C C M,   th v alu o f   th ar m atu r cu r r e n o f   th co n v er ter   is   alwa y s   p o s itiv an d   v a r ies  b etwe en   m in im u m   an d   m ax im u m   v alu es.   Un lik in   C C M,   th v alu o f   th ar m atu r e   cu r r e n t   ch an g es  b etwe en   ze r o   lev el  a n d   p o s itiv v alu e   in   DC at  a   ce r tain   p e r io d   o f   tim e.   At  lig h lo ad   ( s m all  m o to r   cu r r en t) ,   o p e r atin g   t h co n v er ter   at  h ig h   f r e q u en c y   in   C C m ay   in c r ea s th s witch in g   l o s s es  o f   MO SF E T   th u s   r ed u cin g   th ef f icien c y   o f   th co n v er ter .   T h is   is   co m m o n   d r awb ac k   to   c h o p p er - f ed   DC   m o to r   d r iv e   s y s tem s .   I n   o r d e r   to   im p r o v t h ef f icien c y   of   lig h lo a d   ap p licatio n s ,   DC is   g en er ally   ap p lied .   Ho wev er ,   th e   p ea k   ar m atu r cu r r en is   th m ain   is s u s in ce   it  b ec o m es  lar g in   DC m o d e.   I f   we  co n s id er   th s witch in g   f r eq u e n cy   o f   th e   ch o p p er   is   lo f r eq u e n cy   a n d   t h ar m at u r e   in d u ctan ce   o f   th DC   m o t o r ,   L a   is   to o   s m all,   th e   ar m atu r cu r r en t w ill b o p er a tin g   in   DC [ 8 ] .   T h DC m o d u s u ally   o cc u r s   in   co n v er te r s   wh ich   co n s is t o f   th s in g le - q u a d r an s witch   with   f r ee wh ee lin g   d io d an d   m ay   also   o cc u r   in   co n v er ter s   with   two - q u ad r an t   s witch es.  I n   co n v er ter s   o f   th e   s in g le - q u a d r an t   s witch   with   an o th er   s witch   to   r ep lace   th e   f r ee wh ee lin g   d i o d lik e   in   s y n ch r o n o u s   r ec tifie r ,   th e   co n v er ter   e f f icien cy   m ay   b i n cr ea s ed   an d   DC m o d ca n   b av o id e d .   Ma n y   co n v er ter s   ar d ev elo p ed   f o r   ap p licatio n s   in   DC   m o to r   d r iv es  in   o r d er   to   im p r o v h ig h er   ef f i cien cy   an d   s m aller   s ize  o r   v o lu m e ,   wh er h ig h   s w itch in g   f r e q u en c ies ca n   b ap p lied   to   th co n v er ter s   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .     T h LLC - L C   r eso n an co n v er ter   f ed   p er m an en m a g n et  d ir ec cu r r en o r   PMDC  m o to r   wh ich   was  p r o p o s ed   in   [ 1 1 ]   was  m o r ef f icien with   s m aller   g ap   s wi tch in g   f r eq u en cy   r an g f o r   wid r an g o f   l o ad   v ar iatio n   ap p licatio n s .   Similar ly ,   p ap e r   in   [ 1 2 ]   s u g g ested   a   th r ee - p h ase  s er ies - p ar allel  r es o n an co n v er ter - f ed   DC - d iv s y s tem   th at  h as  ze r o   s witch in g   lo s s es  at  h ig h er   s wit ch in g   f r e q u en cies.  T h r esear c h   d o n b y   [ 1 3 ]   u s es   f o u r - q u ad r an ze r o   cu r r en tr a n s itio n   ( Z C T )   co n v er ter - f e d   DC   m o to r   d r iv es  f o r   elec tr ic  p r o p u ls io n   wh ich   h as   ad v an tag es  i n   r ed u cin g   s witch in g   s tr ess   at  ze r o   c u r r e n s witch in g .   Mo d elin g   a n d   s im u latio n   o f   AC - DC   b u ck - b o o s co n v er ter   f e d   DC   m o to r   with   u n if o r m   p u ls wid th   m o d u latio n   ( PW M )   tech n iq u was  im p lem en ted   in   [ 1 4 ]   to   s u it   as  f r o n t - en d   p o wer   s o u r ce   i n   v ar ia b le  s p ee d   d r iv s y s tem .   Ma n y   p a p er s   in   th liter atu r r e v iew  h av d is cu s s ed   th eir   s tu d y   in   C C an d   DC M.   I n   [ 1 5 ] ,   ch ar ac ter ized   co n tr o o f   f o u r - qu ad r an DC - DC   co n v er ter   o p er atin g   C C an d   DC was  d ev elo p e d   to   lim it  th in p u cu r r en t.   n ew   m o d elin g   m eth o d   b ased   o n   p r o p o r tio n al  ca lcu lu s   an d   l in ea r   co n s tr ain ts   f o r   B o o s co n v er ter   in   C C an d   DC w as  p r o p o s ed   in   [ 1 6 ]   wh ile  th p ap er   in   [ 1 7 ]   h as  p r esen ted   an d   v alid ated   th co m p ar is o n   o f   ef f icien cies  o f   ju n ctio n   f ield   ef f ec tr an s is to r   ( J FET )   an d   in s u lated - g ate  b ip o lar   tr an s is to r   I GB T   f o r   f u ll  b r id g e   co n v er ter   o p er a ted   u n d e r   C C an d   DC M.   p o wer   lo s s   an aly s is   o f   ac tiv e   clam p   f o r war d   co n v er ter   in   C C an d   DC M   was  p r esen ted   in   [ 1 8 ]   to   in cr ea s th ef f icien cy   o f   lig h lo ad   ap p licatio n s .   I n   ter m s   o f   s p ee d   co n tr o l,  th e r ar s ev er al  p ap er s   h av e   p r esen ted   th eir   s tu d y .   A   s ep ar ate   DC   m o to r   s p ee d   c o n tr o ller   b ased   o n   f o u r - q u ad r an t   c h o p p er s   was  p r esen ted   in   [ 1 9 ] .   T h is   in clu d es  f o u r - q u ad r a n t   o p er atio n   o f   DC   m o to r   with   d ig ital  co n tr o s tr ateg y   wh ich   was  p r o p o s ed   in   [ 2 0 ]   w h ile  th e   p a p er   in   [ 2 1 ]   in v esti g ated   a   co m p ar ativ a n d   r o b u s tn ess   an a ly s is   o f   clo s ed - lo o p   s p ee d   co n tr o f o r   f o u r - q u ad r a n t   ch o p p er s .   d etailed   an aly s is   o n   DC   ch o p p er s   an d   s p ee d   co n tr o tech n iq u es   was p er f o r m ed   in   [ 2 2 ]   to   s tu d y   th eir   p e r f o r m an ce .   T h is   p ap er   also   ex am in es  th ar m atu r cu r r en o f   ch o p p er - f ed   DC   m o to r   in   C C M   an d   DC m o d es.  I n   s ec tio n   2 ,   th f ir s q u a d r an t   DC   ch o p p er   d esig n   is   p r o p o s ed   an d   th e   m ath em atica m o d el  is   p r esen ted .   T h e   s p ec if ic  an aly s is   o n   t h ar m atu r cu r r en o f   th e   co n v er ter   in   C C an d   DC is   also   p r esen ted .   I n   s ec tio n   3 ,   th e   ca lcu latio n   an d   s im u latio n   o f   t h p ea k   a r m atu r c u r r en o f   th co n v er ter   in   DC ar s h o w n .   T h e x p er im en tal   p r o to ty p an d   v er if ied   r esu lts   ar d escr ib ed   in   s ec tio n   4 .   T h e   p ap er   is   co n clu d ed   in   s ec tio n   5 .       2.   CH O P P E R - F E DC  M O T O DRIVE   DC   ch o p p er   o r   co m m o n ly   k n o wn   as  DC - DC   co n v er te r   is   d r iv er   t h at   ch an g es  f ix   DC   in p u v o ltag to   ce r tain   v alu e   o f   D C   o u tp u v o ltag e .   ch o p p er - f ed   DC   m o to r   d r iv u s es  p o w er   elec tr o n ic  s witch ,   ty p ically   t h y r is to r   o r   tr an s is to r ,   to   r e g u late  th e   v o ltag e   s u p p lied   to   DC   m o to r   b y   r ap id l y   tu r n in g   th s u p p ly   o n   an d   o f f .   DC   m o to r   is   wid ely   u s ed   in   ad ju s tab le  s p ee d   d r i v an d   p o s itio n   co n tr o o f   ap p licatio n s   lik r ap id   tr an s it  s y s tem s ,   r o b o tic  d r iv es,   p ed al - ass is ted   b icy cles ,   tr o lley   ca r s ,   an d   t r ac tio n   m o to r   c o n t r o l [ 2 3 ] - [ 2 5 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   96 - 1 0 5   98   2 . 1 .   B uck   DC  cho pp er   de s ig n   f ir s q u ad r an ch o p p e r - f ed   DC   m o to r   d r iv b ased   o n   bu ck   co n v er ter   is   d r awn   in   Fig u r 2 .   I n   th is   cir cu it,  th DC   m o to r   is   eq u iv alen to   th co m b in atio n   o f   an   in ter n al  r esis tan ce   R a ,   an   in ter n al  in d u ctan ce   L a   in   s er ies  with   b ac k   E MF   v o ltag e   E   [ 2 6 ] .   T h e   b u ck   co n v er ter   c o m p r is es  f ast  r ec o v e r y   d io d D 1   an d   an   ac tiv e   s witch   S W1   in   s er ies with   DC   in p u t su p p ly   V D .   T h e   D C   i n p u t   s u p p l y   is   a p p l i e d   t o   t h e   D C   m o t o r   w h e n   t h e   s w it c h   i s   O N .   T h e   c u r r e n t   i s   c o n d u c t e d   f r o m   t h e   s o u r c t o   t h i n t e r n al   wi n d in g   o f   t h e   DC   m o t o r .   I n   t h e   f i r s q u a d r a n t   D C   c h o p p e r ,   t h e   m o t o r   ( a r m a t u r e )   c u r r e n I a   o f   t h e   D C   m o t o r   i s   i n   o n e   d i r e c t i o n   a n d   t h e   p o l a r it y   o f   t h e   t e r m i n a l   o u t p u t   v o l t a g e   o r   k n o w n   a s   m o t o r   ( a r m a t u r e )   v o l t a g e   V a   c a n n o t   b e   r e v e r s e d .   W h e n   t h c h o p p e r   is   OF F ,   t h e   D C   i n p u t   s u p p l y   is   d is c o n n e c t ed   f r o m   t h e   DC   m o t o r .   T h e   e n e r g y   i s   s t o r e d   i n   t h i n t er n a l   i n d u c t a n c e   a n d   t h e   b a c k   E M F   o f   t h m o t o r   d r i v es   t h e   i n t er n a l   c u r r e n t   t h r o u g h   a   f a s t   r e c o v e r y   d i o d e .   T h is   c o n d i t i o n   i s   v al i d   f o r   C C M   o n l y .   B o t h   t h e   i n te r n a l   c u r r e n t   a n d   t h e   m o t o r   v o l t a g e   w i ll  b e   a l w a y s   p o s i ti v e .   T h e   m o t o r   v o l t a g e   h o w e v e r   c a n   b e   c o n t r o l l e d   f r o m   z e r o   t o   t h e   m a x i m u m   r a t e d   v o l t a g e   b y   a l t e r i n g   t h e   d u t y   c y c le   o f   t h e   s w i t c h .   T h is   m a k es   a   DC   m o t o r   c o n t r o l l a b l e   o v e r   a   wi d e   r a n g e   o f   s p e e d s .     2 . 2 .   M o dellin g   o f   DC  cho pp er   Gen er ally ,   m o d el  o f   DC   ch o p p e r   ca n   b d ev elo p ed   u s in g   th o p e r atio n   m o d es  a n d   cu r r en co n d u ctio n   m o d es  o f   th e   co n v er ter .   T h e r ar e   th r ee   o p e r atio n   m o d es  h av e   b ee n   co n s id er e d   f o r   th e   co n v er ter   o v er   f u ll  s witch in g   cy cle   an d   th ese  m o d es  ar e   illu s tr ated   i n   Fig u r e s   3 ( a) - 3 ( c ) .   T h s tate  v a r iab les  will  d escr ib e   th d y n am ic  b eh av io r   o f   c h o p p er - f ed   DC   m o to r   b ased   o n   th s witch in g   s tates  o f   S W1   an d   th d io d D1 C o n s id er in g   th wav e f o r m   ch ar ac ter is tic  o f   ar m atu r e   cu r r en t c o n d u cte d   th r o u g h   th DC   m o to r ,   th e   m o d el   will  b d er iv ed   b ased   o n   th cu r r e n co n d u ctio n   m o d es  o f   th c o n v er ter   i n   C C an d   DC M.   T h g ate  s witch in g   v o ltag f o r   s witch   V g ,   th m o t o r   v o ltag V a ,   an d   th m o to r   c u r r en I a   wav e f o r m s   o f   ch o p p er - f ed   DC   m o to r   i n   C C an d   DC ar s h o w n   in   Fig u r e s   4 ( a)   an d   4 ( b ) ,   wh e r I max   an d   I min   a r th e   m ax im u m   v alu es   an d   m in im u m   v alu o f   t h m o to r   cu r r en t r es p ec tiv ely .           Fig u r 2 .   B u ck   c o n v e r ter   DC   m o to r   d r iv with   f ir s t q u ad r a n t o p er atio n             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 3 .   Op e r atin g   m o d es o f   ch o p p e r - f ed   DC   m o to r : ( a)   M o d 1 : SW 1   ON,   D1   OFF   ( b )   M o d 2 : SW 1   OFF,  D1   ON ,   an d   ( c)   M o d 3 : SW 1   OFF,   D1   OFF           ( a)   ( b )     Fig u r 4 .   Switch in g   s tate,   ar m atu r v o ltag e ,   an d   a r m atu r e   cu r r en t :   ( a)   C C M   an d   ( b )   DC M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lysi s   a n d   imp leme n ta tio n   o f p ea a r ma tu r cu r r en t ( I ma x)   o a   c h o p p er -     ( Mo h a m a d   N a z ir   A b d u lla h )   99   3.   SI M UL A T I O O F   P E AK   DCM AR M AT URE C URR E NT   I n   o r d e r   to   an aly ze   th v alu o f   p ea k   ar m atu r cu r r en t,  p o we r f u s im u latio n   to o s o f twar is   r eq u ir ed .   T h s im u latio n   s etu p   is   ca r r ie d   o u u s in g   th MA T L AB /Si m u lin k   s o f twar e .   MA T L AB /Si m u lin k   was   ch o s en   b ec au s it h as p o wer f u l a n d   m o d er n   f ea tu r es.     3 . 1 .   Sim ula t io n r esu lt s   T h r o u g h   Simu lin k ,   th e   cir cu it  d esig n   ca n   b cr ea te d ,   a n d   th e   d esire d   o u t p u wav e f o r m s   ca n   b v iewe d   clea r ly .   I n   a d d itio n ,   r ea l - tim e   s im u latio n   o f f e r ed   in   MA T L AB /Si m u lin k   is   u s ed   to   p r ed ict  an d   ch ar ac ter ize   th b eh av i o r   o f   in p u ts   an d   o u t p u ts   in   an   ac t u al  h ar d war im p lem en tatio n .   T h s im u latio n   cir cu it m o d el  f o r   t h e   ch o p p e r - f ed   DC   m o to r   d r iv is   s h o wn   in   Fig u r 5 .   T h co n v er ter   co n s is ts   o f   in p u s u p p ly   V D bu ck   s u b s y s tem ,   an d   o u t p u p ar a m eter s .   T h s u b s y s tem   co n s is ts   o f   b u ck   co n v er ter   an d   DC   m o to r   m o d el.   T h g atin g   s ig n al  V g   is   th p u ls g en er ate d   b y   th e   d u ty   c y cle  d   an d   th e   PW g en er ato r   b lo ck .   T h s im u latio n   was  p er f o r m e d   at   f ix ed   in p u v o ltag an d   f ix e d   s witch in g   f r eq u e n cy .   I n   th s im u latio n ,   th cir cu it  was  ass u m e d   to   o p er ate   in   id ea l   cir cu it  p ar a m eter s .   T h e   s im u l atio n   was  also   c o n d u cted   in   n o   lo ad   co n d itio n   with o u t   an y   lo ad   attac h e d   to   th e   m o to r   ( T L   =   0 ) .   T h er is   n o   f e ed b ac k   co n tr o ller   r e q u ir e d   s in ce   th ch o p p er - f e d   DC   m o to r   was  o p er atin g   in   th e   f ir s q u ad r a n t,   an d   its   s p ee d   was d eter m in ed   d ir ec tl y   b y   t h d u ty   cy cle.           Fig u r 5 .   Simu latio n   cir cu it m o d el  in   MA T L AB /Si m u lin k       T h in p u v o ltag was  s et  to   2 4   an d   th PW g atin g   s ig n al  wer v ar ied   f r o m   m in i m u m   0   to   m ax im u m   1 .   T h s im u latio n   r e s u lts   f o r   n o - lo ad   co n d itio n   a r d is p lay ed   in   th f o llo win g   f ig u r es.  T h s witch in g   f r eq u e n cy   was  f ix e d   at  1 k Hz.   T h m o to r   v o ltag e,   th in p u cu r r en a n d   t h m o t o r   c u r r en t   wav ef o r m s   f o r   th e   s im u latio n   cir cu it a r d is p lay e d   in   Fig u r 6 ( a)   a n d   Fig u r 6 ( b )   at  k   0 . 2   a n d   k   0 . 4   r esp e ctiv ely .   I n   th ab o v two   p lo ts ,   th m o to r   ar m atu r cu r r e n wav ef o r m s   s h o th at  th ch o p p er - f ed   DC   m o to r   o p er ates  in   DC M.   At  th b e g i n n in g   o f   SW 1   ON,   th a r m atu r cu r r e n r is es  u p   s lo wly   f r o m   ze r o   t o   p ea k   v alu e   u n til  it  is   OFF.  T h ar m at u r cu r r en c o n tin u es  t o   f lo w   in   a   s h o r tim b u ab r u p tly   d r o p s   t o   ze r o   d u e   to   s m all  v alu o f   a r m atu r e   in d u cta n ce   e x is ted   in   DC   m o to r .   At  th r e m ain in g   p e r io d   o f   tim e,   d u r in g   th s witch   is   tu r n ed   OFF,  it  r etu r n s   to   ze r o   in d icati n g   th at  th c o n v er te r   is   r u n n i n g   in   DC M.   I n   Fig u r e s   6 (a )   an d   6 ( b ) ,   b y   u s in g   th p ea k   f i n d er   f ea tu r in   MA T L A B /Si m u lin k ,   th p ea k   a r m atu r e   cu r r e n wav e f o r m s   we r r ec o r d ed   at   7 . 6 0   A   wh en   k   =   0 . 2   an d   at  6 . 4 0   w h en   k   =   0 . 4 .   T h wa v ef o r m s   ar s h o wn   in   th i n ter v als b etwe en   1 1 . 4 7 6 5   s   to   1 1 . 7 2 9 5   s   as th o u tp u ts   wer in   a   s tead y   s tate  co n d itio n   d u r in g   th is   p er io d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   96 - 1 0 5   100     ( a)     ( b )     Fig u r 6 .   W av ef o r m s   f o r   ch o p p er - f ed   DC   m o to r   in   DC m o d e.   Fro m   to p   to   b o tto m :   V g V a ,   I in   an d   I a   ( a)   k   =   0 . 2   an d   ( b )   k   =   0 . 4       4.   E XP E R I M E N T A L   VAL I D AT I O N   E x p er im en tal   v alid atio n   in v o l v es  co n d u ctin g   h ar d war cir c u itry   test s   to   v er if y   th e   p er f o r m an ce   an d   ac cu r ac y   o f   p r o p o s ed   p r o to t y p e.   T h m ea s u r ed   d ata  b ased   o n   th e x p er im e n tal  s etu p   a r e   co m p a r ed   with   th e   ex p ec ted   r esu lts   to   v alid ate  its   r eliab ilit y   an d   p er f o r m a n ce I n   p r ac tice,   th ac tu al  s witch   i s   r ea lized   by  u s in g   p o wer   MO SF E T   wh ich   ca n   b e   o p er ated   at  h ig h   cu r r e n t in   s ev er al  am p er es .     4 . 1 .   E x perim ent a l set up   T h cir cu it  r ea lizatio n   o f   Fig u r 5   em p l o y s   s in g le  q u ad r a n s witch .   T h s witch   o n ly   allo ws  th p o we r   to   f lo in   o n d ir ec tio n ,   wh ic h   is   f r o m   th DC   s o u r ce   to   th lo ad .   Fig u r 7   s h o ws  th ex p er im en tal  s etu p   o f   ch o p p e r - f ed   DC   m o to r   d r iv s y s tem .   E x p er im en tal   wo r k   wa s   p er f o r m ed   i n   lab o r ato r y   w o r k b e n ch   to   v alid ate  th p r ev io u s   s im u latio n   r esu lts .           Fig u r 7 .   T h ex p er im en tal  s etu p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lysi s   a n d   imp leme n ta tio n   o f p ea a r ma tu r cu r r en t ( I ma x)   o a   c h o p p er -     ( Mo h a m a d   N a z ir   A b d u lla h )   101   T h p a r am eter s   o f   p r o to ty p a r th s am e   as  u s ed   in   th e   s im u l atio n   s ec tio n .   T h e   p r o t o ty p e   is   co m p o s ed   o f   ch o p p er   p o wer   s tag cir cu i t,  PW co n tr o cir cu it,  DC   m o to r ,   DC   p o wer   s u p p ly   an d   s ig n al  co n d itio n in g   eq u ip m en t.   T wo   r e g u lated   D C   p o wer   s u p p lies   wer u s e d ,   o n s u p p l y in g   t h ch o p p er   cir cu it  an d   a n o th er   o n e   f o r   PW co n tr o cir cu it.  T h f ir s DC   p o wer   s u p p ly   o u tp u was  s et  at  1 2   f o r   PW co n tr o cir cu it  an d   th e   o th er   p o wer   s u p p ly   o u tp u t a 2 4   to   th e   ch o p p er   cir c u it.  T h ch o p p er   cir c u it wa s   b u ilt b ased   o n   h ig h   p o wer   an d   h i g h   s p ee d   MO SF E T   I R FZ4 4 co m b in ed   with   a   h ig h   s p ee d   Sch o ttk y   d io d e   MU R 8 6 0 .   T h e   ch o p p er   s etu p   was  th en   f ed   with   DC   m o t o r .   T h e   v o ltag m ea s u r em en t   was  d o n u s in g   t h Ag ilen N2 7 9 1 d i f f er en tial   p r o b wh ile  th in p u an d   th e   ar m atu r cu r r e n m ea s u r em e n ts   wer d o n e   u s in g   th T ek tr o n ix   A6 2 2   AC /DC   cu r r en p r o b e.   All  th ese  m ea s u r em en ts   wer th en   d is p lay ed   o n   th T ek tr o n ix   MD 0 3 0 2 4 ,   4 - ch an n el  d i g ital  o s cillo s co p e.   T h e   s p ee d   o f   DC   m o to r   was  o b tain ed   b y   r ea d i n g   an d   co n v er tin g   t h f r eq u e n c y   o f   p u ls g en e r ated   b y   an   o p tical  en co d er   Su n x   P MT 5 3 B   wh ich   is   m o u n te d   o n   th s h af t o f   th e   m o to r .     4 . 2 .   P WM   co ntr o l m et ho do lo g y   As  we  k n o w,   if   th c o n v e r ter   o p er ates  in   DC M,   th p ea k   ar m atu r cu r r en ca n   b e   co n tr o lled   f r o m   ze r o   to   its   m ax im u m   v alu e.   B y   tak i n g   co n s id er atio n   th e   v ar iatio n   o f   E ,   a   co n tr o s y s tem   ca n   b e   d esig n ed   to   v a r y   th e   d u ty   cy cle  an d   p r o d u ce   th p e ak   ar m atu r cu r r en at  ce r tain   v alu e.   T h co n tr o s y s tem   w as  d ev elo p ed   s o   th at  th DC   m o to r   s p ee d   lin ea r ly   ch an g ed   wh e n   th d u ty   c y cle  is   ad ju s ted .   Sin ce   th DC   m o to r   was  n o att ac h ed   to   an y   lo a d ,   th e   v alu e   o f   E   will  also   ch an g e   lin ea r ly .   T h e   m et h o d   o f   c o n tr o u s ed   is   a   p u ls e   wid th   m o d u latio n   ( PW M)   an d   co n s tan t lo f r e q u en cy   c o n tr o l a s   s h o wn   in   Fig u r 8 .   T h im p lem en tatio n   o f   th co n tr o l   cir cu it  was  d iv id ed   in to   tw o   p ar ts .   T h f ir s p ar is   u s in g   t h Atm eg a   3 2 8   m icr o co n tr o ller   b o ar d   to   g en er ate  p er io d ic  PW s ig n al,   wh ich   was  u s ed   as  g atin g   s ig n al  to   d r iv th e   p o wer   MO SF E T   b y   tu r n in g   it  ON  an d   OFF  a lter n ately .   T h m icr o co n tr o ller   b o a r d   P W p in   was  th en   co n n ec ted   to   o n o f   t h d if f er en tial  p r o b es  s o   th at  th d u ty   cy cle  an d   th f r e q u en c y   o f   P W s ig n al  ca n   b m o n ito r ed   u s in g   d ig ital o s cillo s co p e.   T h co n tr o l c ir cu it p er i o d   was   s et  to   1   m s ,   th er ef o r th lo wer   s witch in g   f r eq u e n cy   ca n   b o b tain ed   at  1   k Hz.   T h e   s ec o n d   p ar t   o f   th e   c o n tr o l   cir cu it c o n s is ts   o f   two   i n teg r ated   ch ip   u s ed   as  th d r iv cir cu it  f o r   th p o wer   MO SF E T .   T h PW M   s ig n al  f o r   th s witch   wh ich   was  g en er ated   b y   m icr o co n tr o ller   was  o n ly   at  5   am p litu d e.   I is   r e q u ir ed   to   l ev el  u p   th PW s ig n al  to   1 2   am p litu d in   o r d e r   to   ch ar g e   an d   d is ch ar g th ca p ac itan ce   in   MO SF E T .   T h e   f ir s MO SF E T   d r iv er   ch ip   T C 4 4 2 7   d i d   th is   jo b .   Sin ce   ch o p p e r - f ed   DC   m o to r   c o n v er ter   h as   MO SF E T   f lo atin g   in   th cir cu it,  th s ec o n d   ch i p   I R 2 1 0 1   was  n ee d ed   t o   p r o v id e   f lo atin g   r ef e r en ce   f o r   th MO SF E T   as  s h o wn   in   Fig u r 9 .   On ly   t h en   th e   co n t r o P W o u tp u s ig n al   ca n   b f e d   in to   th e   s witch   th r o u g h   th e   d r iv e r   cir cu its .           Fig u r 8 .   B lo ck   d iag r am   o f   c o n s tan t lo f r eq u e n cy   c o n tr o l           Fig u r 9 .   MO SF E T   d r iv e r   cir c u it     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   96 - 1 0 5   102   4 . 3 .   E x perim ent a l r esu lt s   T ab le  1   lis ts   th o b tain ed   ex p er im en tal  r esu lts   o f   th co n v e r ter   at  s tead y   s tate  co n d itio n .   T h r esu lts   ar b ased   o n   m ea s u r em en ts   d o n u s in g   Ag ilen U1 2 3 2 d ig ital  m u ltime ter s   f o r   r m s   m o to r   v o ltag an d   r m s   m o to r   c u r r e n t.  T h e   m o t o r   s p e ed   in   r p m   is   d eter m in e d   b y   m u ltip ly in g   t h r ec o r d e d   f r e q u e n cy   o f   th e   en c o d e r   o u tp u s ig n al  with   6 0 .   T h b ac k   E MF  v o ltag is   ca lcu lated   b y   m u ltip ly in g   t h m o to r   s p ee d   with   th b ac k   E MF  co n s tan t.  T h e   p ea k   ar m atu r e   cu r r en t   is   r ec o r d ed   f r o m   p ea k - to - p ea k   wav ef o r m   d is p lay ed   in   th o s cillo s co p e.   B y   ad ju s tin g   th d u t y   cy cle,   wid r an g o f   m o t o r   v o ltag e,   m o to r   cu r r en t a n d   m o to r   s p ee d   ca n   b o b tain ed .   I t   is   clea r ly   s h o wn   th at  th m o to r   v o ltag ca n   b c o n tr o lled   f r o m   0   to   2 2 . 1 0   wh en   d u ty   cy c le  is   v ar ied   b etwe en   k   =   0   to   k   =   1 . 0 .   T h r m s   m o to r   cu r r e n v ar ied   f r o m   0   t o   1 . 2 0   an d   th ca lc u lated   m o t o r   s p ee d   wer 0   to     3 1 5 0   r p m   e x p er im e n tally .   T h o b tain e d   r esu lts   o f   th a r m atu r v o ltag e,   th e   to tal  in p u cu r r en a n d   t h m o t o r   ar m atu r cu r r e n o f   co n v er ter   at  d if f er en d u ty   cy c les  o p er atin g   i n   DC ar s h o wn   in   Fig u r e   1 0 .   I n   DC M,   r eg ar d less   o f   v alu e   o f   k th m in im u m   a r m atu r e   cu r r en is   ze r o .   T h e   u ltra f ast  d io d e   h as  p r ev e n ted   th a r m atu r e   cu r r en f r o m   g o in g   to   n eg ativ v al u e.   T h r ec o r d e d   p ea k   o r   m a x im u m   v alu e   o cc u r r ed   at   t=t on   d u r in g   m o d 1 .   T h ar m atu r cu r r en t   d ec r ea s ed   to   ze r o   ag ai n   at   t=t x   d u r i n g   m o d e   2 .   At  t h is   p o in t   th a r m atu r e   v o ltag e q u a ls   t o   th e   v alu e   o f   b ac k   E MF  v o ltag as c an   b s ee n   as   f lat  lin at  lo wer   d u ty   c y cles.  Alth o u g h   th e   r m s   ar m atu r e   cu r r en I a, rms   d o es n o t   s h o an y   s ig n i f ican in cr ea s wh en   k   is   in c r ea s ed ,   we  c an   s ee   th at  th p ea k   a r m atu r cu r r e n I max, DCM   is   ex tr em ely   h ig h   at  lo d u ty   cy cles.  T h p ea k   ar m atu r cu r r e n m ag n itu d is   alm o s 6   to   7   tim es  h ig h er   th an   th e   r m s   ar m atu r c u r r e n t.  T h e   p e ak   ar m atu r cu r r en ts   s h o s o m d ec lin in g   p atter n   wh en   k   i s   in cr ea s ed   b u t h m ag n itu d es  ar s till   alm o s 4   t o   5   tim es  h ig h er .   As  in cr ea s ed ,   th p ea k   ar m atu r cu r r e n m ag n itu d ten d s   to   b r ed u ce d   to   4 . 0   wh ile  its   m ax im u m   v alu is   at  7 . 8 0   A.   T h is   r ed u ctio n   r esu lts   in   th a r m atu r cu r r en to   b eh av m o r s tab le  an d   r eg u lated   wh ile  co n d u ctin g   in   DC M.       T ab le  1 .   Peak   m o to r   a r m atu r cu r r en t m ea s u r em en ts   in   DC M   k   V a ,   ( V )   I a , rm s ,   ( A )   n , ( r p m)   E,   ( V )   I m a x, D CM ,   ( A )   0   0   0   0   0   0   0 . 1   6 . 0 0   0 . 7 4   5 7 3   4 . 0 0   7 . 8 0   0 . 2   1 1 . 9 5   0 . 9 6   1 5 9 6   1 1 . 1 5   7 . 7 9   0 . 4   1 7 . 9 0   1 . 1 0   2 4 8 4   1 7 . . 3 5   6 . 2 0   0 . 6   2 0 . 2 0   1 . 1 6   2 8 6 2   1 9 . 9 9   5 . 2 2   0 . 8   2 1 . 3 4   1 . 1 7   3 0 2 1   2 1 . 1 0   4 . 5 9   0 . 9 8   2 1 . 7 0   1 . 1 9   3 0 7 8   2 1 . 5 0   4 . 4 9   1   2 2 . 1 0   1 . 2 0   3 1 5 0   2 2 . 0 0   4 . 0 0       T h m ea s u r ed   wav ef o r m s   o f   ar m atu r v o ltag es  an d   p ea k   ar m atu r cu r r e n ts   as  d ep icted   in   th ab o v f ig u r h as  clea r ly   s h o wn   t h at  th co n v er ter   o p er ated   i n   th r ee   m o d es  as  d is cu s s ed   in   s ec tio n   2 . 2 .   Pra ctica lly ,   th e   in ter v al  tim e   o f   m o d 2   is   v e r y   s h o r t   an d   it  d ep en d s   o n   th e   v alu o f   k .   At  k   =   1 ,   th i n ter v al  was  2 0 0   u s   wh ile  at  k   =   0 . 9 8   th i n ter v al  was  4 0   u s .   T h is   im p lies   th tim e   tak en   f o r   ar m atu r cu r r en t o   b ec o m ze r o .   C o m p ar in g   r esu lts   o b tain ed   in   T ab le  1   wi th   Fig u r e s   10 ( a)   a n d   1 0 ( b ) ,   it  co m es  to   co n clu s io n   t h at  th p ea k   v alu es  o f   t h ar m atu r cu r r e n in   th ex p er i m en tal  r esu lts   an d   th s im u lat io n   r esu lts   ar v er y   clo s to   e ac h   o th er   f o r   d u ty   cy cle  ab o v 0 . 2 .   At  k   =   0 . 1 ,   th er is   s m all  d if f er e n t b ec au s t h b ac k   E MF  v o lta g d if f er s   a r o u n d   2   b etwe en   s im u latio n   an d   e x p er im e n t.  T h er ef o r e,   o v er all  ex p er im e n r es u lts   ar co n s is ten with   th s im u latio n   p ar t,   wh ich   co n f ir m   th e   v alid ity   o f   th e   an aly s is   p r esen ted   in   th is   p a p er .   T h e   s im u lated   a n d   ex p er im e n tal  r esu lts   o f   p ea k   ar m atu r cu r r en ts   v er s u s   th d u ty   cy cle  ar r ep r esen te d   b y   th cu r v es  s h o wn   in   Fig u r 1 1 .   I f   we  d o   th e   co m p ar is o n   b etwe en   th ese  two   cu r v es,  we  ca n   s ee   th at  th e   wav ef o r m s   p atter n   o f   th p e ak   ar m atu r cu r r e n t   b etwe en   ex p er im en t   an d   s im u latio n   ar e   alm o s th e   s am ea ch   o th e r .   T h e   p att er n   s h o ws  a n   alm o s n o n lin ea r   ch ar ac ter is tic  f o r   th ese  two   wa v ef o r m s .   At  h ig h er   d u ty   c y cles,  f r o m   th ex p e r im en tal  r esu lts   wav e f o r m s ,   th e   b ac k   E MF  v o ltag s e em s   n o s o   s tab le  an d   k ee p   ch an g in g   as  we  ca n   s ee   i n   Fig u r es   1 0 ( c ) - 1 0 ( f ) .   T h er e f o r e,   th e   r ea d in g s   t ak en   f o r   b ac k   E MF  v o ltag is   av er a g ed   o v er   th w h o le  p er i o d   o f   tim e.   T h d esig n   o f   c h o p p er - f ed   DC   m o to r   d r iv s y s tem   is   r ea lly   ap p licab le  f o r   lo an d   lig h l o ad   p o wer   a p p licatio n s ,   s u ch   as  lo f r eq u en cy   p o wer   s u p p lies   an d   lo p o wer   m o to r   d r iv es.  Fo r   s tar tin g   th DC   m o to r s   at  lo wer   s tar tin g   p ea k   ar m atu r e   cu r r en t,  th is   s y s tem   will  d o   its   jo b   p er f ec tly .   I n   s u m m ar y ,   th e   f ir s q u ad r a n ch o p p er   co n v er ter   ca n   b m o r e   ef f ec tiv e   wh en   u s in g   DC   m o t o r   i n   an y   elec tr ic  d r iv s y s tem .   T h m ain   th i n g   to   b e   co n s id er e d   b y   d esig n er s   is   th p ea k   ar m atu r cu r r en wh ic h   ap p ea r s   to   b q u ite  h ig h   c o m p ar ed   to   th r m s   v alu e.   Fig u r 1 1   also   s h o ws  th r ip p le  co n te n o f   ar m atu r cu r r e n t   o f   th m o to r   ca n   b m a d lo wer   b y   o p er atin g   th co n v er t er   at  h ig h   d u ty   cy cles.  T h d if f er en ce   b etwe en   s im u lated   an d   e x p er im e n tal  r e s u lt  ar ca u s ed   b y   t h s witch in g   d ev ice   lo s s es  an d   th e   n o n lin ea r ity   ch ar ac ter is tic  o f   b ac k   E MF  v o ltag e.   I n   th c alcu latio n ,   lo s s es a r n eg lig ib le  d u r in g   t h an aly s is   s in ce   all  th co m p o n en ts   ar e   ass u m ed   to   b id ea l.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lysi s   a n d   imp leme n ta tio n   o f p ea a r ma tu r cu r r en t ( I ma x)   o a   c h o p p er -     ( Mo h a m a d   N a z ir   A b d u lla h )   103       ( a)   ( b )       ( c)   ( d )       ( e)   (f)     Fig u r 1 0 .   E x p e r im en tal  wav e f o r m s   at  d if f e r en t d u ty   cy cles.  Fro m   to p   to   b o tto m :   V ( b l u e) ,   V ( cy a n ) ,   I in   ( p u r p le )   an d   I a   ( g r ee n ) ( a)   k   =   0. 1 ,   ( b )   k   =   0 . 2 ,   ( c)   k   =   0 . 4 , ( d)   k   =   0 . 6 , ( e)   k   =   0 . 8 ,   an d   ( f )   k   =   0 . 9 8           Fig u r 1 1 .   C o m p ar is o n   b etwe en   th s im u lated   ( ca l)   an d   m ea s u r ed   ( ex p )   o f   p ea k   ar m atu r e   c u r r en t ( I max )   in   DC at  d if f er en t d u ty   cy cles       5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   th an aly s is   o f   p e ak   ar m atu r cu r r en f o r   th im p lem en tatio n   o f   ch o p p er - f ed   DC   m o to r   d r iv s y s tem   h as  b ee n   d is cu s s ed   in   d etail.   T h m ain   f o cu s   in   th is   p ap er   is   ab o u to   m o n ito r   th m ax im u m   ar m atu r cu r r en v alu es  th at  is   p r o d u ce d   at  d if f er en d u ty   cy c les  wh en   th co n v er ter   o p e r atin g   in   DC at  lig h t   lo ad .   T h m o d el  o n ly   u s ed   s in g le  q u ad r an bu ck   co n v er t er   with   DC   m o to r   attac h ed   to g eth er .   T h p ea k   ar m atu r e   cu r r e n o f   t h is   d r iv e   s y s tem   is   p r esen ted   in   c o m p u ter   s im u latio n .   T h e   lab o r ato r y   te s ts   wer test ed   at   f ix   f r eq u en cy   in   o r d e r   to   co m p ar th p ea k   a r m atu r c u r r e n m ag n itu d at  v a r iab le  d u ty   cy cles.  T h r esu lts   s h o th at  th p ea k   ar m atu r cu r r en ch a n g es  with   th ch an g o f   d u ty   cy cles  an d   th p e ak   ar m atu r cu r r en t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   96 - 1 0 5   104   m ag n itu d is   d ec r ea s ed   alm o s 5 0 at  h ig h er   d u ty   cy cle  v alu es.  Du to   h ig h   p ea k   ar m atu r cu r r en t,  th e   ch o p p e r - f ed   DC   m o to r   is   m o r s u itab le  f o r   an y   elec tr ical  d r i v s y s tem   r u n n i n g   at  lo p o w er   ap p licatio n s .       ACK NO WL E DG E M E NT S   Au th o r s   g r atef u lly   ac k n o wled g th s u p p o r o f   R C MO   Un iv er s iti  Sain s   Ma lay s ia  with   s h o r ter m   g r a n 3 0 4 /PEL E C T /6 3 1 5 3 2 9   f o r   p r o v id in g   en o u g h   all o ca tio n   an d   lab o r at o r y   f ac ilit ies  to   ca r r y   o u th is   r esear ch   at   USM.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   P .   X u ,   J.  X i a o ,   a n d   Y .   D a n ,   M u l t i - r a t e   i n p u t   b a s e d   mo d e l   p r e d i c t i v e   c o n t r o l   f o r   p e r ma n e n t   ma g n e t   sy n c h r o n o u s   mo t o r ,   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   S y s t e m s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 ,   p p .   1 3 0 1 4 2 ,   2 0 1 8 .   [ 2 ]   D .   A .   B a r k a s,  G .   C .   I o a n n i d i s ,   C .   S .   P so m o p o u l o s,  S .   D .   K a mi n a r i s,  a n d   G .   A .   V o k a s,  B r u sh e d   D C   mo t o r   d r i v e f o r   i n d u st r i a l   a n d   a u t o m o b i l e   a p p l i c a t i o n s   w i t h   e mp h a s i o n   c o n t r o l   t e c h n i q u e s:   a   c o m p r e h e n si v e   r e v i e w ,   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   9 ,   n o .   6 ,   p .   8 8 7 ,   M a y   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 9 0 6 0 8 8 7 .   [ 3 ]   G .   C .   I o a n n i d i e t   a l . ,   A C - D C   &   D C - D C   c o n v e r t e r f o r   D C   m o t o r   d r i v e s,   i n   Pro c e e d i n g s   o f   t h e   2 0 1 3   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   El e c t ro n i c a n d   C o m m u n i c a t i o n   S y st e m s ,   2 0 1 3 ,   p p .   9 6 1 0 3 .   [ 4 ]   A .   A l - M a y y a h i   a n d   A .   O b e d ,   Ef f e c t   o f   d u t y   c y c l e   a n d   c h o p p e r   f r e q u e n c y   o f   P W M   D C - D C   c o n v e r t e r   d r i v e   o n   p e r f o r m a n c e   c h a r a c t e r i s t i c o f   D C   mo t o r ,   i n   C o n f e re n c e :   T h e   4 t h   I n t e r n a t i o n a l   S c i e n t i f i c   C o n f e re n c e   o f   S a l a h a d d i n   U n i v e rsi t y - Erb i l ,   2 0 1 1 .   [ 5 ]   S .   N .   A l - B a r g o t h i ,   G .   M .   Q a r y o u t i ,   a n d   Q .   M .   Ja b e r ,   S p e e d   c o n t r o l   o f   D C   mo t o r   u s i n g   c o n v e n t i o n a l   a n d   a d a p t i v e   P I D   c o n t r o l l e r s,   I n d o n e si a n   J o u rn a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e ,   v o l .   1 6 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 2 1 1 2 2 8 ,   D e c .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s. v 1 6 . i 3 . p p 1 2 2 1 - 1 2 2 8 .   [ 6 ]   A .   R a i k w a r ,   C .   S .   S h a r m a ,   a n d   M .   E.   S c h o l a r ,   C h o p p e r   f e d   c l o se d   l o o p   s p e e d   c o n t r o l l e r   s y st e m   f o r   se p a r a t e l y   e x i t e d   D C   m o t o r   f o r   i n d u st r i a l   a p p l i c a t i o n   u s i n g   P I   c o n t r o l l e r ,   E n g i n e e r i n g ,   2 0 2 1 .   [ 7 ]   B .   A .   N a s i r ,   A z .   M .   A b d u l l a h ,   a n d   O .   M .   A l i ,   C o n t i n u o u s a n d   d i sc o n t i n u o u s o p e r a t i o n   o f   D . C   m o t o r   f e d   f r o t h y r i st o r   c h o p p e r , ”  Al - T a q a n i ,   v o l .   2 6 ,   n o .   2 ,   p p .   9 2 7 ,   2 0 1 3 .   [ 8 ]   B .   E sk a n d a r i ,   H .   V .   H a g h i ,   M .   T.   B i n a ,   a n d   M .   A .   G o l k a r ,   A n   e x p e r i m e n t a l   p r o t o t y p e   o f   b u c k   c o n v e r t e r   f e d   seri e s   D C   m o t o r   i mp l e m e n t i n g   s p e e d   a n d   c u r r e n t   c o n t r o l s ,   i n   2 0 1 0   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e Ap p l i c a t i o n s   a n d   I n d u st ri a l   El e c t ro n i c s I EEE,   D e c .   2 0 1 0 ,   p p .   6 0 6 6 0 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C A I E. 2 0 1 0 . 5 7 3 5 0 0 6 .   [ 9 ]   I .   I .   A b d a l l a ,   E .   Z a i n a l ,   A .   R .   T.   A n w a r u d i n ,   F .   F i r ma n s y a h ,   A .   R .   A .   A z i z ,   a n d   M .   H e i k a l ,   C o g g i n g   f o r c e   i ss u e o f   p e r ma n e n t   mag n e t   l i n e a r   g e n e r a t o r   f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e ,   J o u r n a l   o f   E l e c t ri c a l   S y s t e m s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   3 ,   p p .   4 8 9 5 0 2 ,   2 0 1 7 .   [ 1 0 ]   I .   Y a h i a ,   C .   B e n   S a l a h ,   a n d   M .   F .   M i mo u n i ,   O p t i ma l   c o n t r i b u t i o n   o f   e n e r g y   m a n a g e me n t   o f   e l e c t r i c   v e h i c l e s ,   J o u rn a l   El e c t ri c a l   S y s t e m s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   4 ,   p p .   6 6 0 6 7 1 ,   2 0 1 6 .   [ 1 1 ]   M .   S .   R a n i   a n d   S .   S .   D a s h ,   P e f o r m a n c e   a n a l y s i o f   LL C - LC   r e so n a n t   c o n v e r t e r   f e d   P M D C   mo t o r ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   C o n t r o l   a n d   Au t o m a t i o n ,   v o l .   8 ,   n o .   4 ,   p p .   1 1 7 1 3 6 ,   A p r .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 4 2 5 7 / i j c a . 2 0 1 5 . 8 . 4 . 1 4 .   [ 1 2 ]   M .   D a i g a v a n e ,   H .   S u r y a w a n s h i ,   a n d   J.  K h a n ,   A   n o v e l   t h r e e   p h a se   ser i e s - p a r a l l e l   r e so n a n t   c o n v e r t e r   f e d   D C - d r i v e   s y st e m,”   T h e   K o r e a n   I n st i t u t e   o f   P o w e r E l e c t r o n i c s   J o u r n a l   o f   P o w e r E l e c t r o n i c s ,   v o l .   7 ,   n o .   3 ,   p p .   2 2 2 2 3 2 ,   2 0 0 7 .   [ 1 3 ]   T.   W .   C h i n g ,   F o u r - q u a d r a n t   z e r o - c u r r e n t - t r a n si t i o n   c o n v e r t e r - f e d   D C   m o t o r   d r i v e s   f o r   e l e c t r i c   p r o p u l si o n ,   J o u rn a l   o f   Asi a n   El e c t r i c   Ve h i c l e s ,   p p .   9 1 1 9 1 7 ,   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 4 1 3 0 / JA EV . 3 . 6 5 1 .   [ 1 4 ]   N .   A .   A h me d ,   M o d e l i n g   a n d   si m u l a t i o n   o f   a c d c   b u c k - b o o st   c o n v e r t e r   f e d   d c   m o t o r   w i t h   u n i f o r P W M   t e c h n i q u e ,   E l e c t ri c   Po w e S y s t e m s   Re s e a r c h ,   v o l .   7 3 ,   n o .   3 ,   p p .   3 6 3 3 7 2 ,   M a r .   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e p sr . 2 0 0 4 . 0 8 . 0 1 0 .   [ 1 5 ]   H .   C h a o u i ,   M .   A l z a y e d ,   O .   O k o y e ,   a n d   M .   K h a y a m y ,   A d a p t i v e   c o n t r o l   o f   f o u r - q u a d r a n t   D C - D C   c o n v e r t e r i n   b o t h   d i sc o n t i n u o u s   a n d   c o n t i n u o u s   c o n d u c t i o n   m o d e s,   E n e r g i e s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 6 ,   p .   4 1 8 7 ,   A u g .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 3 1 6 4 1 8 7 .   [ 1 6 ]   J.  H a n ,   B .   Z h a n g ,   a n d   D .   Q i u ,   U n i f i e d   m o d e l   o f   b o o st   c o n v e r t e r   i n   c o n t i n u o u s   a n d   d i sc o n t i n u o u s   c o n d u c t i o n   m o d e s,   I ET   P o w e r   El e c t r o n i c s ,   v o l .   9 ,   n o .   1 0 ,   p p .   2 0 3 6 2 0 4 3 ,   A u g .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 5 . 0 7 5 4 .   [ 1 7 ]   V .   V .   S .   K .   B h a j a n a ,   P .   D r a b e k ,   M .   J a r a ,   a n d   Z .   P e r o u t k a ,   C o m p a r i so n   o f   m a i n   d e si g n   c o n c e p t o f   a u x i l i a r y   d r i v e s   f o r   D C   c a t e n a r y   f e d   l i g h t   t r a c t i o n   v e h i c l e s :   S i C   JF ET  v S i   I G B t e c h n o l o g y ,   EPE   J o u rn a l ,   v o l .   3 1 ,   n o .   1 ,   p p .   1 7 3 1 ,   Ja n .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 0 9 3 9 8 3 6 8 . 2 0 2 0 . 1 8 1 1 5 7 3 .   [ 1 8 ]   S .   X u ,   T.   Z h a n g ,   Y .   Y a o ,   a n d   W .   S u n ,   P o w e r   l o ss   a n a l y s i s o f   a c t i v e   c l a mp   f o r w a r d   c o n v e r t e r   i n   c o n t i n u o u c o n d u c t i o n   mo d e   a n d   d i s c o n t i n u o u c o n d u c t i o n   mo d e   o p e r a t i n g   m o d e s,”   I ET   P o w e E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 ,   n o .   6 ,   p p .   1 1 4 2 1 1 5 0 ,   J u l .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 3 . 0 0 1 9 .   [ 1 9 ]   A .   I .   U me o g a m b a ,   C .   U .   O g b u k a ,   a n d   E.   E j i o g u ,   A r mat u r e   v o l t a g e   s p e e d   c o n t r o l   o f   a   se p a r a t e l y   e x c i t e d   D C   mo t o r   u s i n g   f o u r   q u a d r a n t   c h o p p e r ,   I EEE  1 s t   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Me c h a t r o n i c s ,   A u t o m a t i o n   a n d   C y b e r - P h y si c a l   C o m p u t e S y s t e m ,   p p .   29 3 5 ,   2 0 1 9 .   [ 2 0 ]   P .   B ,   P .   K .   S .   C h i n a m a l l i ,   a n d   R .   Y a n a ms h e t t i ,   D i g i t a l   c o n t r o l   st r a t e g y   f o r   f o u r   q u a d r a n t   o p e r a t i o n   o f   D C   m o t o r   u si n g   D S P I C 3 0 F 4 0 1 1 ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   R e c e n t   T e c h n o l o g y   a n d   En g i n e e ri n g   ( I J RT E) ,   v o l .   3 ,   n o .   3 ,   p p .   7 3 7 7 ,   2 0 1 4 .   [ 2 1 ]   C .   K .   D a a n d   S .   K .   S w a i n ,   C l o se d   l o o p   s p e e d   c o n t r o l   o f   c h o p p e r   f e d   D C   m o t o r   f o r   i n d u s t r i a l   d r i v e   a p p l i c a t i o n ,   i n   2 0 1 7   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Po w e a n d   Em b e d d e d   D ri v e   C o n t r o l   ( I C PED C ) ,   I EEE,   M a r .   2 0 1 7 ,   p p .   4 7 8 4 8 3 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C P ED C . 2 0 1 7 . 8 0 8 1 1 3 7 .   [ 2 2 ]   M .   R .   Ç o r a p si z ,   B .   A l i m ,   a n d   H .   K a h v e c i ,   D e t a i l e d   a n a l y si s   o f   D C   c h o p p e r s   a n d   a n   e x a mp l e   o f   P M D C   m o t o r   sp e e d   c o n t r o l ,   Ea st e r n   A n a t o l i a n   J o u r n a l   o f   S c i e n c e ,   v o l .   I V ,   n o .   I ,   p p .   1 6 3 6 ,   2 0 1 8 .   [ 2 3 ]   F .   E.   H o y o V e l a sc o ,   J .   E.   C a n d e l o - B e c e r r a ,   a n d   A .   R i n c ó n   S a n t a marí a ,   D y n a mi c   a n a l y si o f   a   p e r ma n e n t   ma g n e t   D C   mo t o r   u s i n g   a   b u c k   c o n v e r t e r   c o n t r o l l e d   b y   ZA D - F P I C ,   En e rg i e s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 2 ,   p .   3 3 8 8 ,   D e c .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 1 1 2 3 3 8 8 .   [ 2 4 ]   E.   H e r n á n d e z - M á r q u e z   e t   a l . ,   R o b u s t   t r a c k i n g   c o n t r o l l e r   f o r   a   D C / D C   b u c k - b o o s t   c o n v e r t e r i n v e r t e r D C   mo t o r   sy st e m,   E n e r g i e s v o l .   1 1 ,   n o .   1 0 ,   p .   2 5 0 0 ,   S e p .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 1 1 0 2 5 0 0 .   [ 2 5 ]   M .   R o d i č ,   M .   M i l a n o v i č ,   a n d   M .   Tr u n t i č ,   D i g i t a l   c o n t r o l   o f   a n   i n t e r l e a v i n g   o p e r a t e d   b u c k - b o o st   s y n c h r o n o u s c o n v e r t e r   u se d   i n   a   l o w - c o st   t e st i n g   s y s t e m f o r   a n   a u t o mo t i v e   p o w e r t r a i n ,   E n e r g i e s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   9 ,   p .   2 2 9 0 ,   A u g .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 1 0 9 2 2 9 0 .   [ 2 6 ]   M .   N .   A b d u l l a h ,   M .   K .   M a t   D e s a ,   E.   A .   B a k a r ,   a n d   M .   N .   A k h t a r ,   E x p e r i me n t a l   a n d   n u mer i c a l   s t u d i e f o r   p a r a m e t e r i d e n t i f i c a t i o n   o f   d i r e c t   c u r r e n t   m o t o r ,   I n d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   El e c t r i c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e ,   v o l .   2 7 ,   n o .   2 ,   p p .   5 9 2 6 0 0 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s. v 2 7 . i 2 . p p 5 9 2 - 6 0 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lysi s   a n d   imp leme n ta tio n   o f p ea a r ma tu r cu r r en t ( I ma x)   o a   c h o p p er -     ( Mo h a m a d   N a z ir   A b d u lla h )   105   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Mo h a m a d   N a z ir  Abd u ll a h           re c e iv e d   h is   B. En g .   in   El e c tri c a f ro m   Un i v e rsiti   S a in s M a lay sia   (U S M in   2 0 0 0   a n d   re c e iv e d   m a ste o e lec tri c a e n g in e e rin g   fr o m   S c h o o o f   El e c tri c   a n d   El e c tro n ic  En g in e e r in g   US M   in   2 0 0 9 .   He   jo i n e d   U n iv e rsiti   S a in M a lay sia   (USM a re se a rc h   o ffice a El e c tri c a De p a rtme n sin c e   2 0 0 1 .   His  r e se a rc h   in tere sts  in c lu d e   p o we e lec tro n ics ,   e n e rg y   c o n v e r sio n ,   a n d   re n e wa b le  e n e rg y   s y ste m .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il e e m n a z ir@u sm . m y .         Mu h a m m a d   H a fe e z   Mo h a m e d   H a r iri          re c e iv e d   a   B. E n g .   a n d   M . S c .   fr o m   t h e   Un iv e rsiti   S a in s   M a lay sia   (US M in   2 0 1 0   a n d   2 0 1 4   re sp e c ti v e l y .   In   M a rc h   2 0 2 2 ,   h e   wa a wa rd e d   h is  P h . D .   d e g re e   fro m   S c h o o l   o E lec tri c a a n d   El e c tro n i c   En g i n e e rin g ,   Un i v e rsiti   S a in M a lay sia   (USM ).   He   is   a   r e g istere d   p r o fe ss io n a l   e n g in e e u n d e B o a rd   o f   En g i n e e rs  M a lay sia   (BEM in   t h e   e lec tri c a trac k .   Cu rre n tl y ,   h e   is  a   se n i o lec tu re a S c h o o o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  En g i n e e rin g ,   Un i v e rsiti   S a in M a lay sia   (USM ).   He   h a a u th o re d   a n d   c o - a u t h o re d   n u m b e o we ll   re c o g n ize d   jo u rn a ls  a n d   c o n fe re n c e   p a p e rs.  His  re se a rc h   in tere sts  a re   in   e lec tri c a p o we s y ste m s,  p o we e lec tro n ics ,   a n d   re n e wa b le  e n e rg y   s y st e m ( p h o to v o lt a ic).   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il m u h a m m a d h a fe e z @u sm . m y .         Mo h d   K h a iru n a z   M a De sa           is  a   m e m b e r   of   IEE E .   He   re c e iv e d   th e   m a ste r' s   d e g re e   in   El e c tri c a En g i n e e rin g   f ro m   Lo u g h b o ro u g h   U n iv e rsit y ,   U n it e d   Ki n g d o m ,   in   2 0 0 8   a n d   P h . D.  d e g re e   i n   Re n e wa b le  En e rg y   fr o m   Na ti o n a U n iv e rs it y   o M a lay sia ,   Ba n g i ,   S e lan g o r ,   in   2 0 1 4 .   He   is  a   se n i o lec tu re with   th e   S c h o o o El e c tri c a a n d   El e c tro n ic   En g i n e e rin g ,   U n iv e rsiti   S a i n M a lay sia ,   Ni b o n g   Teb a l,   M a lay sia .   He   is  sp e c ialize d   in   so la r   p h o to v o lt a ics   (sili c o n   tec h n o lo g y   a p p li c a ti o n s),  p h o to v o l taic - th e rm a l,   re n e wa b le  e n e rg y   (win d ,   b i o m a ss ,   a n d   h y d ro p o we r),   p o we e lec tro n ics ,   a n d   e n e rg y   p o l icy .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il k h a iru n a z @u sm . m y .         Mo h d   Na d z r M a m a         re c e iv e d   h is   B. En g .   in   El e c tri c a fro m   U n iv e rsiti   S a in s   M a lay sia   (USM i n   2 0 0 0   a n d   r e c e iv e d   m a ste o e lec tri c a e n g in e e rin g   fro m   S c h o o o f   El e c tri c   a n d   El e c tro n ic  En g in e e r in g   US M   in   2 0 0 9 .   He   jo i n e d   U n iv e rsiti   S a in M a lay sia   (USM a re se a rc h   o ffice a El e c tri c a De p a rtme n sin c e   2 0 0 1 .   His  r e se a rc h   in tere sts  in c lu d e   e lec tri c a p o we sy ste m s,  m a c h in e s ,   a n d   d r iv e s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   e e n a d z ri@u sm . m y .         S u a r d i   K a h a r u d d in           re c e iv e d   h is   B. En g .   in   El e c tri c a l   &   M e c h a tro n ics   fr o m   Un iv e rsiti   S a in M a la y sia   (USM in   2 0 0 2   a n d   re c e iv e d   m a ste o e l e c tri c a e n g in e e rin g   fr o m   S c h o o o El e c tri c   a n d   E lec tro n i c   En g i n e e rin g   USM   in   2 0 0 9 .   H e   jo in e d   Un iv e rsiti   S a in s   M a lay sia   (USM a re se a r c h   o ffice a El e c tri c a D e p a rtme n s in c e   2 0 0 2 .   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   p o we e lec tro n ics ,   m icro c o n tr o ll e r ,   a n d   e m b e d d e d   sy ste m .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il su a rd i@u sm . m y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.