I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  1 5 ,   No .   3 Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   1 13 2 ~ 1 14 6   I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e. v 1 5 . i 3 . p p 1 13 2 - 1 14 6           1132     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ija p e. ia esco r e. co m/   Fuzzy lo g ic bas ed  int ellig en co nt ro l of activ front  e nd  co nv erte for five  phas e vo ltag e so urce inver ter fed  induction   mo tor driv e       C.   K a la iv a ni 1 D.   Ra j a 2 S.   Si v a s a k t hi 3 R .   G na na s elv a m 4   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   A M ET  U n i v e r s i t y ,   C h e n n a i ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   S r i   M a n a k u l a   V i n a y a g a r   En g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   P u d u c h e r r y ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   K r i s h n a sam y   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   C u d d a l o r e ,   I n d i a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s   a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   K a r p a g a   V i n a y a g a   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   K a r p a g a   V i n a y a g a   Ed u c a t i o n a l   Lo r e   f o r   Le a r n i n g   ( D e e me d   t o   b e   U n i v e r s i t y ) C h e n g a l p a t t u I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 4 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   3 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u n   9 ,   2 0 2 6       Th is  p a p e d e a ls  with   a n   a c ti v e   fro n t - e n d   c o n v e rter  (AFE C)  fo a   5 - ϕ   in v e rter - fe d   in d u c ti o n   m o t o (IM d riv e .   M u lt i - p h a se   IM   d r iv e   sta n d a a n   e v o l v i n g   d o m a in   o f   e lec tri c a d ri v e   u sa g e s.  S u p p l y   fr o m   t h e   g rid   is  p r o n e   t o   b e   u n b a la n c e d   a n d   a ffe c ts  th e   in p u t   p o we q u a li t y   o f   a d j u sta b le  m u lt i - p h a se   IM   d riv e s.  Th is  wo rk   p r o p o se a   fu z z y   lo g ic  c o n tr o stra teg y   wit h   th e   sp a c e   v e c to r   p u lse   wid t h   m o d u lati o n   (S VP W M sw it c h in g   sc h e m e   fo th e   AFE o u ter  v o lt a g e   c o n tr o a lo n g   wit h   i n n e r   c u rre n c o n tro l o o p fo a tt e n u a ti n g   t h e   d istu r b a n c e d u e   to   v o lt a g e   u n b a l a n c e   c o n d it i o n s.  T h is  m e th o d   o c o n tr o c a n   k e e p   th e   p o we fa c to r   n e a rb y   u n it y   o n   t h e   AC  sid e   wit h   si n u so id a AC  c u rre n t   a n d   c o n sta n t   DC  v o l tag e   a th e   DC  li n k   c a p a c it o r .   A   5 - ϕ   i n v e rte d e sig n e d   with   S VPW M   f o I M   d riv e   e n a b les   o p e ra ti o n   o f   th e   d ri v e   wit h   re d u c e d   p e rc e n tag e   to tal  h a rm o n ic  d isto r ti o n   ( THD)  in   t h e   v o lt a g e   o o u tp u si d e .     Th is  S VPW M   c o n tr o fo a   5 - ϕ   v o lt a g e   so u rc e   in v e rter  (VSI)   u se e n ti re   v o lt a g e   o f   t h e   DC  b u s   a n d   t h e   o u tp u re sp o n se a re   m o re   e fficie n h a v in g   a   m in ima lo we o rd e THD.  T h e   d y n a m ic  p e rfo rm a n c e o a   5 - ϕ   V S fe d   IM   d riv e   a re   in v e stig a te d .   Th e   si m u latio n   re su l ts  sh o th e   sy st e m   h a a n   imp ro v e d   p o we fa c to a th e   f ro n t - e n d ,   c o n sta n DC  v o lt a g e   a c ro ss   th e   c a p a c it o r,   l o THD   a th e   in p u t   c u rre n t,   a n d   a   s u p e ri o o u t p u p e rfo rm a n c e   fo th e   5   p h a se   IM   b a se d   d ri v e .     K ey w o r d s :   5 - ϕ   in d u ctio n   m o to r   Activ f r o n t e n d   co n v er ter     Fu zz y   lo g ic  co n tr o l   Sp ac v ec to r   PW M   Un ity   p o wer   f ac t o r   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 :   C.   Kala iv an i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   AM E T   Un iv er s ity   C h en n ai I n d ia   E m ail:  d r . k alaiv an i@ am et - is t.in       1.   I NT RO D UCT I O N   Mu lti - p h ase  d r iv es  h o ld   n u m e r o u s   ad v a n tag es  o v e r   3 - ϕ   d r i v es  an d   ar u tili ze d   in   ap p licatio n s   d u t o   s ev er al  b en ef its   in   th au to m o tiv e,   av iatio n ,   an d   elec tr ic  p o wer   g en er atio n   s ec to r s .   W h en   th er ar ev en   n u m b er s   o f   p h ases ,   th p o les co in cid alo n g s id ea c h   o t h er ,   r ed u cin g   m o t o r   f u n ctio n in g .   Hen ce ,   o d d   n u m b e r s   o f   p h ases   ar ch o s en   in s tead   o f   ev en   am o u n o f   p h ases   [ 1 ] [ 2 ] .   Als o ,   th 5 - ϕ   in d u ctio n   m o to r   ( I M)   h as  s u p er io r   f au lt  to ler an ce   ab ilit y   as   co m p ar ed   with   t h 3 - ϕ   s y s tem ,   d iv e r tin g   atten tio n   to   th d ev elo p m en o f   m u ltip h ase  m ac h in co n tr o l f o r   in d u s tr y   a p p licatio n s   [ 3 ] - [ 5 ] .     No n lin ea r   lo a d s   s u ch   as  v ar i ab le  s p ee d   I M   d r i v es  ar th e   s o u r ce   o f   h ar m o n ics  in   cu r r en t,  wh ich   p r o d u ce   r ea ctiv p o wer   an d   lo s s es  in   th tr an s m is s io n   lin e.   I r eq u ir es  p o wer   f ac to r   co r r ec tio n   ( PF C )   co n v er ter s   to   lim it  th e   in p u c u r r en t   h ar m o n ics  o f   m o d er n   v ar iab le  s p ee d   d r iv es  ( VSDs )   as  p er   I E E E 5 1 9 ,   I E C 1 0 0 0 - 3 - 2 ,   an d   E N 6 1 0 0 0 - 3 - 2 .   R esear ch   i n ter est  in   t h is   f o r m   o f   p u ls w id th   m o d u latio n   ( PW M )   co n v er ter   h as   d ev elo p ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       F u z z lo g ic  b a s ed   in tellig en t c o n tr o l o f a ctive   fr o n t e n d   co n v erter   fo r   five  p h a s e     ( C .   K a l a iva n i )   1133   r ap id ly   o v er   th p ast  f ew  y ea r s   an d   v ar io u s   tec h n iq u es  h av e   b ee n   p r o p o s ed   in   th e   liter atu r [ 6 ] - [ 8 ] .   Desig n   o f   d ir ec p o wer   co n tr o ( DPC )   an d   DPC - s p ac v ec to r   m o d u latio n   ( SVM )   tech n iq u es  f o r   3 - ϕ   PW co n v er ter s   led   to   in p u t sid p o wer   q u ality   im p r o v em e n t [ 9 ] - [ 1 5 ] .   T h e   f u z z y   c o n t r o l l e r   i s   a n   a l t e r n a t i v e   s o l u t i o n   t o   t h e   P I   c o n t r o l l e r   a n d   i t   i s   p r o p o s e d   f o r   s w i t c h ed   r e l u c t a n c e   m o t o r   s p e e d   r e g u l a ti o n .   I t s   p e r f o r m a n c e   i s   f o u n d   t o   b e   s a t i s f a ct o r y   c o m p a r e d   t o   t h e   c o n v e n t i o n a l   P I   c o n t r o l l e r   [ 1 6 ] .   T h e   s e l e ct i v e   h a r m o n i c   e l i m i n a t i o n   m et h o d s   ar e   p r o p o s e d   f o r   h i g h   p o w e r   e l ec t r i c   d r i v e   w i t h   t h g o a l   t o   i m p r o v e   t h e   s y s t e m s   p o w e r   q u a l it y   [ 1 7 ] - [ 2 0 ] .   H o w e v e r ,   p r o b l e m s   w i t h   i n p u t   s i d p o w er   q u a l i t y ,   i n c l u d i n g   f l i c k e r ,   s w e l l ,   a n d   s a g   i n   t h e   v o l t a g e ,   s h o u l d   b e   c o n s i d e r e d   w h i l e   d e s i g n i n g   t h e   c o n t r o l   a l g o r ith m   f o r   A F E C .     I n   th is   p a p er ,   d u al  c o n tr o s tr a teg ies  with   ( s p ac v ec to r   PW M )   SVPW ar u s ed   to   im p r o v th e   lin cu r r en q u ality   at  th AC   in p u s u p p ly   with   u n ity   PF   an d   co n s tan DC   lin k   v o ltag f o r   I d r iv es.  I n   th e   f r o n t - en d   d ec o u p led   co n tr o l,  f u zz y   c o n tr o ller   wo r k s   b etter   th an   PI  c o n tr o ller s   to   ac h iev b etter   d y n am ic  p er f o r m a n ce .    T h SVPW s ch em g en er at es  th tr ig g e r   p u ls es  f o r   I GB T   s witch es  in   th AC - DC   co n v er ter   to   h av e   to tal   co n tr o o f   in p u cu r r en to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD ) ,   r ea ctiv p o wer ,   a n d   DC   b u s   p o te n tial.  T h SVPW M   s witch in g   s ch em is   p r esen ted   with   r eg ar d   t o   th 5 - ϕ   VSI - f e d   d r iv e.   T h is   co n tr o l u s es th en tire   v o ltag o f   th e   DC   b u s   an d   th o u tp u t r esp o n s es a r m o r ef f icien h av in g   a   m ar g in ally   lo we r   o r d er   T HD.       2.   VO L T AG E   SAG S O V SD S   Un wan ted   tr ip p in g   o f   th eq u ip m en d ep e n d s   o n   b o th   u n b alan ce d   v o ltag a n d   p h ase  an g le  s h if t.   T h v o ltag e   s ag s   in   th AC   in p u s u p p ly   p o in is   d u t o   v ar io u s   f au lts   in   th p o wer   s y s tem .   Vo ltag s ag   class if icatio n   ac co r d in g   to   I E E E   1 1 5 9   s tan d ar d s   is   g iv en   in   T ab le  1 .   T h VSD  co m p r is es  f r o n e n d   co n v er ter ,   DC   b u s   a n d   a n   in v er te r .   Dif f er e n ty p es  o f   s ag s   m ay   ap p ea r   in   th p o wer   s y s tem   an d   it  will  d is tu r b   th p er f o r m a n ce   o f   VSDs   [ 2 1 ] .   VSD  p er f o r m an ce   d ep e n d s   o n   th h ar d war e,   s o f twar f o r   th e   co n tr o ller ,   an d   r esp o n s tim o f   co n tr o s y s tem .   T h DC   li n k   m ay   s u p p ly   th e   en er g y   d u r in g   s h o r s ag s ,   b u f o r   th lo n g er   s ag s   th ca p ac it o r   v o ltag r e d u ce s   to   lo wer   lev el  an d   it  ca n n o t   s u p p ly   t h en e r g y .   So ,   th e   in v e r ter   will  tr ip   d u r in g   th is   co n d it io n .   An aly s is   o f   in s tan tan eo u s   v o ltag s ag   an d   its   m itig at io n   ar co n s id er ed   f o r   t h 5 - ϕ   I d r iv e .       T ab le  1 .   Vo ltag s ag   ca teg o r iz atio n   Ty p e   o f   s a g   D u r a t i o n   M a g n i t u d e   ( p u )   I n st a n t a n e o u s   0 . 0 1 - 0 . 4   s e c   0 . 1   -   0 . 9   M o me n t a r y   0 . 4 - 3   sec   0 . 1   -   0 . 9   Te mp o r a r y   3 - 1   mi n   0 . 1   -   0 . 9       3.   ACTI VE   F RO N T - E ND  CO NVER T E F O F I VE - P H ASE   I M   DR I VE   Dec o u p led   co n t r o is   n ec ess ar y ,   s im ilar   to   DC   m o to r   co n tr o l,  to   ac h iev g o o d   d y n am ic  p e r f o r m a n ce   in   th lin e   s id o f   an   AC   to   DC   co n v e r ter .   T h is   d ec o u p led   c o n tr o is   p o s s ib le  o n l y   b y   th e   v ec t o r   co n tr o m et h o d .   T h p r im a r y   o b jectiv o f   v ec t o r   co n tr o r em ai n s   to   tr an s f o r m   th 3 - ϕ   q u an titi es  in to   2 - ϕ   q u an titi es.  Her e,   in p u t   cu r r en ts   i a , i b      i c   ar co n v er ted   in to   i q   an d   i d   p ar am eter s .   R ea ctiv p o wer   is   r eg u lated   th r o u g h   th i q   p ar am eter ,   a n d   DC   ca p ac ito r   v o ltag in   t h DC   lin k   b y   th e   i d   p ar am eter s .   T h e   f ee d b ac k   a n d   f o r war d   c o n tr o h elp   to   o b tain   f aster   d y n am i r esp o n s e.   T h er a r ce r tain   p o wer   q u alit y   is s u es  r elate d   t o   a d ju s tab le  s p ee d   d r iv es  wh ic h   n ee d   to   b co n tr o lled   at  th f r o n en d   o f   th I d r i v s y s tem .   T h cir c u it  in   Fig u r 1   s h o ws  th at  th b asic  s tr u ctu r o f   3 - ϕ   PF C   co n v er ter   f o r   5 - ϕ   I d r iv e   c o n s is ts   o f   a   d u al   clo s ed   lo o p   i n clu d in g   f o r war d   p ath ,   f ee d - f o r war d   co n tr o l,  a n d   f ee d b ac k   c o n tr o l.   T h 3 - ϕ   q u a n titi es a r tr an s f o r m ed   to   2 - ϕ   q u an titi es f o r   th p u r p o s o f   d ec o u p led   co n tr o l b y   s en s in g   th 3 - ϕ   c u r r en ts   an d   v o ltag es  f r o m   th s u p p ly .   SVP W r ec eiv es  th α β  co m p o n e n ts   to   p r o d u ce   g ate   s ig n als th at  ar f ed   to   t h co n v er ter .     3 . 1 .     M a t hema t ica l r epre s ent a t io n o f   f ro nt - end c o nv er t er   T h b asic  cu r r en r elatio n s h i p   is   g iv en   b y   ( 1 ) .   PW co n v er ter   in p u v o ltag es  ca n   b d escr ib ed   as    ( 2 ) - ( 4 ) .     + +   = 0         ( 1 )     =     +   +                          ( 2 )       L     +    +    ( 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 13 2 - 1 14 6   1134     L     +    +    ( 4 )     I n p u t lin v o ltag es o f   PW co n v er ter   is   g iv en   as  ( 5 ) - ( 7 ) .        = [   1 3   ( + + )]      ( 5 )        [   1 3   ( + + )]      ( 6 )        [   −  1 3   ( + + )]      ( 7 )     T h 3 - ϕ   s y s tem   v o ltag eq u atio n   u n d er   b alan ce d   c o n d itio n   is   as  ( 8 ) - ( 1 0 ) .     =     +     ( 8 )      +     +   ( 9 )     [ ]   R   [ ]   L      [ ]   [    ]   ( 1 0 )     I n   ad d itio n ,   f o r   cu r r en ts   ( 1 1 ) .            +     +     -     ( 1 1 )     T h p ar k   co o r d in ate  tr a n s f o r m atio n   is   u s ed   to   o b tain   s y n ch r o n o u s   d - q   co o r d in ate  e q u atio n   [ 9 ] .     P =   2 3 [       c os   θ       c os ( θ 2 π   3     )        ( θ + 2 π   3     ) s in   θ       s in ( θ 2 π   3     )        ( θ + 2 π   3     ) 0 . 5                                                     0 . 5                                               0 . 5                         ]         ( 1 2 )     L       -        +      -        ( 1 3 )     L       -        +      -      ( 1 4 )          3 2 (   +     -      ( 1 5 )     W h er e :       =     co s        s in        ( 1 6 )       =     co s        s in        ( 1 7 )        =        ( 1 8 )        =        ( 1 9 )      ,      an d     ,     ar in p u t   v o ltag es o f   r ec ti f ier ,   s witch in g   f u n ctio n   i n   s y n ch r o n o u s   r o tatin g   d - q   co o r d in ate,   r esp ec tiv ely .     ,          ,     ar v o ltag es  an d   cu r r en ts   in   s y n ch r o n o u s   r o tatin g   d - q   co o r d in ate,   r esp ec tiv ely ,   an d   ω   is   th an g u lar   f r eq u en cy .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       F u z z lo g ic  b a s ed   in tellig en t c o n tr o l o f a ctive   fr o n t e n d   co n v erter   fo r   five  p h a s e     ( C .   K a l a iva n i )   1135       Fig u r 1 .   Activ e   f r o n t - en d   c o n v er ter   f o r   5 - ϕ   I d r iv e       4.   CO NT RO L   ST R AT E G I E F O AF E C   Vo ltag an d   v ir tu al - b ased   co n tr o ar th e   2   c o n tr o s tr ateg ie s   u s ed   f o r   AFEC.  I n   th is   p ap e r ,   v o ltag e   b ased   co n tr o is   u s ed   f o r   th e   PW g en er atio n .   T h e   in n er   c u r r en lo o p   o f   th e   VOC  s ch em is   d esig n ed   i n   s u c h   way   th at  it sh o u ld   g iv th b est s tatic  an d   d y n am ic  p er f o r m an ce   o f   i n ter n al  co n tr o l lo o p s .   Fig u r 2   s h o ws  th v o ltag o r ien ted   d - q   co o r d in ate  tr an s f o r m atio n ,   in   th at  t h AC   in p u c u r r en i is   d iv id ed   in to   i L   [ i Ld ,   i Lq ] ,   two   r ec tan g u lar   co m p o n e n ts .   T h i Lq   p ar d ec id es  th r ea ctiv p o wer ,   wh er ea s   th i Ld   p ar t d eter m in es a n   ac tiv p o wer   f lo w.   Hen ce ,   t h two   p o wer s   ( r ea an d   r ea ctiv e )   ar r eg u la ted   in d ep e n d en tly .   T h cir cu it   ac h iev es  th u n ity   p o wer   f ac to r   co n d itio n   d u r in g   th alig n m en o f   i L   an d   v L .   A n   ( 2 0 )   an d   ( 2 1 )   g iv es th s im p lifie d   d y n a m ic  m o d el  o f   d - q   s y n ch r o n o u s   f r am v o ltag eq u atio n s .                +L        +          ( 2 0 )                  +L        +          ( 2 1 )           Fig u r e   2 .   Ph aso r   d iag r am   o f   d - q   to   - β  co - o r d i n ates tr an s f o r m atio n   in   VOC       Dec o u p led   cu r r en co n tr o is   ess en tial  f o r   th AFEC  to   ac h iev h ig h   p er f o r m a n ce   with   ac cu r ate  cu r r en t   tr ac k in g   [ 9 ] .   Fig u r e   3   s h o ws  t h f lo d iag r am   o f   s u c h   d ec o u p led   cu r r e n co n tr o f o r   th e   AFEC.  R ea p o wer   an d   r ea ctiv p o wer   r ef e r en ce   f r am co n tr o ls   ar r ef er r e d   to   a s   i d   an d   i q   co n tr o ls ,   r esp ec tiv el y .   DC   lin k   v o ltag e   s tead in ess   s h all  b ac h iev ed   b y   ac tiv p o wer   V dc   co n tr o lo o p   as  well  as  th p o wer   f ac to r   b y   th r ea ctiv p o wer   in n er   cu r r en t c o n tr o l lo o p .                +   +     (2 2 )          +     (2 3 )     Her e,   th o u t p u t o f   cu r r en t c o n tr o ller s   is   as ( 2 4 )   an d   ( 2 5 ).       =   ( ) + ( dt   (2 4 )       =   ( ) + ( dt   (2 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 13 2 - 1 14 6   1136   Fro m   ( 2 4 )   a n d   ( 2 5 ) ,     an d     r ep r esen th p r o p o r tio n al  a n d   in t eg r al  co n t r o ller   g ain s ,   r esp ec ti v ely .   T h o u tp u ts   o f   th PI  co n tr o ll er   ar th en   tr a n s f o r m e d   in to   t h d q   r e f er en ce   f r am e.   T h ese  tr an s f o r m ed   o u tp u ts   ar s u b s eq u en tly   u s ed   to   g en er ate  th co n v e r ter   f ir in g   p u ls es th r o u g h   s p ac e   v ec t o r   m o d u lati o n .           Fig u r e   3 .   Dec o u p led   c u r r e n t c o n tr o l f o r   f r o n t - e n d   PW co n v er ter       4 . 1 .     F uzzy   lo g ic  co ntr o llers   T h f u zz y   lo g ic   co n tr o ller   ( FL C )   is   n o n - lin ea r   a n d   ad ju s ts   its   co n tr o s ig n al   ac co r d in g   to   t h ch an g es  in   th in p u a n d   o u tp u d is tu r b an ce s .   Her e,   Ma m d an ty p f u zz y   b ased   co n tr o is   u s ed   in   th o u ter   co n tr o lo o p   o f   v o ltag e   to   im p r o v t h DC   lin k   v o ltag e   s tead in ess ,   an d   an   in n er   co n tr o l   o f   cu r r e n f o r   p o wer   f ac to r   im p r o v em e n th r o u g h   th e   r ea ctiv p o wer   co n tr o l.  I n p u t   an d   o u t p u v ar iab les  o f   f u zz y   c o n tr o ller s   u s a   5 × tr ian g u lar   m em b e r s h ip   f u n cti o n   [ 1 6 ] .   T h e   well - d ef in ed   r u l b ase  is   p r esen te d   in   T ab le   2 .   T h e   m em b er s h ip   v alu es a r tu n e d   to   g i v th b e s t c o n tr o l p er f o r m a n ce .       T ab le  2 .   Fu zz y   r u le  b ase   I n p u t   v a r i a b l e s   Er r o r   ( e )   C h a n g e   i n   e r r o r   ( d e )     NL   NS   Z   PS   PL   NL   NL   NL   NS   NS   Z   NS   NL   NS   NS   Z   PS   Z   NS   NS   Z   PS   PS   PS   NS   Z   PS   PS   PL   PL   Z   PS   PS   PL   PL       e’   an d   d e   ar th two   in p u ts   to   th co n tr o ller s .   T h r ee   FLC  ar u s ed   f o r   th d ec o u p led   co n tr o l,  o n e   aim ed   at  th v o ltag c o n tr o o f   o u ter   DC   lin k   an d   t h o th er   two   in   th in n er   lo o p   f o r   r ea c tiv p o wer   co n tr o l   th r o u g h   wh ich   th UPF  an d   p u r s in u s o id al  cu r r e n in   in p u c an   b ac h iev e d .   T h c o n tr o ller s   ar d esig n ed   with   th tr ian g u lar   m e m b er s h ip   f u n ctio n   a n d   u s ed   f o r   o u ter   v o l tag co n tr o lo o p   a n d   in n er   c u r r en c o n tr o lo o p ,   s h o wn   in   Fig u r e s   an d   5 ,   r es p ec tiv ely .   T h r a n g f o r   e’   is   - 3   to   1   an d   f o r   ' d e'   is   - 0 . 3   to   0 . 1 5 ,   wh er ea s   f o r   th co n tr o ller   o u tp u t,  it is   - 3 0   to   3 0   f o r   th o u ter   v o ltag co n tr o l lo o p .   T h r an g f o r   ' e'   i s   - 0 . 6   to   3 . 5   an d   f o r   ' d e'   is   - 0 . 2   to   0 . 2 ,   wh er ea s   f o r   th o u tp u t,  it is   1 9 5   to   2 0 0   f o r   th in n er   cu r r en t c o n tr o ller s .   T h r u les  ar d esig n ed ,   r esu lti n g   in   s y m m etr ical  m atr ix .   T h r u le  b ase  o f   FLC  s y s tem   i s   r ep r esen ted   b y : I f   e( t)   is   PL’   a n d   d e( t)   is   Z   th en   c   is   PS .     e =   V dc V d cr ef   (2 6 )     de =   e k e k 1   (2 7 )     ( ) =   ( ( ) ,  ( ) )   ( 28 )     W h er f   is   th f u zz y   lo g ic  co n tr o f u n cti o n   th at  r elate s   th er r o r   an d   ch a n g i n   er r o r   to   th co n tr o l o u tp u t.   T h e   m ax - m in   in f e r en ce   m eth o d   is   u tili ze d   ( 29 )   to   m ap   t h f u zz if i ed   v alu es to   th o u tp u t f u zz y   v ar iab les c( t)   o u t o f   d if f er en t in f er en ce   al g o r ith m s .     ( ) =  = 1 . . [ min ( , ( ) ) ]   ( 29 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       F u z z lo g ic  b a s ed   in tellig en t c o n tr o l o f a ctive   fr o n t e n d   co n v erter   fo r   five  p h a s e     ( C .   K a l a iva n i )   1137       Fig u r 4 .   Gen e r al  FLC   r u le  b a s s y s tem           Fig u r 5 FLC m em b e r s h ip   f u n ctio n s   f o r   b o th   s p ee d   er r o r   ( e )   an d   p r ev io u s   s tate  s p ee d   er r o r   ( d e)       5.   P WM   T E CH N I Q UE S   T h SVPW co n tr o s tr u ctu r is   p r esen ted   in   Fig u r 6 .   On s witch in g   cy cle  is   d iv id ed   i n to   8   s tates   (V 0   to   V 7 )   o u t   o f   wh ich   6   ar e   ac tiv ( V 1   u p to   V 6 )   an d   2   ar e   ze r o   co n d itio n s   ( V 0   an d   V 7 ) .   T h r ef er en ce   v ec to r   V r   is   ca lcu lated ,   an d   it  r o tates  o v er   3 6 0   d eg r ee s   in   all  s ec to r s .   V tr av el  in   an g le  ϴ   d ep en d s   o n   s witch in g   f r eq u e n cy .   Her e,   th SVPW M   is   u s ed   an d   th r esp o n s ib ilit ies ar as f o llo ws:   ˗   T o   s u s tain   co n s tan an d   r eg u late  th v o ltag in   DC   lin k   with   r eg ar d   to   c h an g es  in   l o ad   an d   u n b alan ce   in   th s u p p ly   n etwo r k .   ˗   T o   m in im ize  h ar m o n ics  in jecte d   b y   th r ec tifie r   s witch in g   in   th lin s id e ,   an d   to   p r o v id UPF  at  th s u p p ly   p o in t .           Fig u r 6 .   Sp ac v ec to r   r ep r ese n tatio n   f o r   th SVPW tech n iq u e       6.   F I VE   P H AS E   VS I   WI T H   S VP WM   CO N T RO L   T h 5 - ϕ   2 - le v el  VSI   an d   its   S VPW co n tr o ar s h o wn   in   Fig u r es  7   an d   8 .   I ca n   b r ep r esen ted   in   th (d 1 - q 1 )   s p ac v ec t o r   p lan e,   wh ich   co n tain s   two   ze r o   v ec t o r s   an d   th ir ty   ac tiv v ec to r s .   T h in v er ter   h as  3 2   s witch in g   s tate  co m b in atio n s   ( i.e . ,   2 ,   wh er is   th n u m b er   o f   p h ases )   [ 2 2 ] [ 2 5 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 13 2 - 1 14 6   1138       Fig u r 7 .   5 - ϕ   VSI   f e d   I d r iv e           Fig u r 8 .   SVPW co n tr o l f o r   5 - ϕ   2 - le v el  VSI       I n v er ter   p o le  v o ltag es  co u ld   b u s ed   to   ex p r ess   th 5 - ϕ   VSI 's  p h ase  to   n eu tr al  v o ltag es  ( V a   V e )   as  s h o wn   in   ( 3 0 )   a n d   ( 3 1 )   [ 1 2 ] .     = 4 5 V j 1 5 V j , if   j < 5   5 i , i j   (3 0 )     = 4 5 V j 1 5 V j , if   j = 5   4 i , i j   (3 1 )     In   ( 28 )   in d icate s   th 5 - ϕ   in v e r t er   v o ltag es  in   2 - ϕ   d - q   p lan e .   T h v alu o f   a , a 2 , a 3   a n d   a 4   ar d o n ated   b y   ( 3 2 )   to   (3 6 ).     1 1 = 2 5 V dc [ V a + a V b + a 2 V c + a 3 V d + a 4 V e ]   (3 2 )     a = c os 2 π 5 + s in 2 π 5   (3 3 )     a 2 = c os 4 π 5 + s in 4 π 5   (3 4 )     a 3 = c os 4 π 5 s in 4 π 5   (3 5 )     a 4 = c os 2 π 5 s in 2 π 5   (3 6 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       F u z z lo g ic  b a s ed   in tellig en t c o n tr o l o f a ctive   fr o n t e n d   co n v erter   fo r   five  p h a s e     ( C .   K a l a iva n i )   1139   T h e   two   ze r o   v ec to r s   ar th e   s tar tin g   p o i n f o r   t h 3   c o o r d i n at ed   d ec ag o n s   m ad u p   o f   th th ir ty   ac tiv v ec to r s ,   an d   ar s h o wn   in   Fig u r 7 .   I n n er ,   ce n ter ,   an d   o u ter   d ec ag o n   v alu es  ar 0 . 2 4 7 2 ,   0 . 4 ,   an d   0 . 6 4 7 2 ,   r esp ec tiv ely .   T ab les  3   an d   4   p r esen t   m ag n itu d e s   an d   p h ase  an g le s   o f   th e   v ec to r s   i n   d - p lan e,   wh ich   ar e   ca lcu lated   u s in g   ( 3 7 ) .     1 1 = 2 5 V dc [ V a + a V b + a 2 V c + a 3 V d + a 4 V e ]   (3 7 )     T h e   d 1 q 1   p lan e' s   lar g d ec ag o n ' s   s p ac v ec to r s   ar tak en   in t o   ac co u n t.  As  illu s tr ated   in   Fig u r 9 ,   th e   s witch in g   v ec to r   tr av els  co u n t er - clo ck wis f r o m   V2 5   to   V1 7   to   th e   n eig h b o r i n g   s p ac v e cto r .   T h o p er atio n   tim f o r   ev e r y   s witch in g   s tate  is   d eter m in ed   u s in g   ( 38 )   to   ( 4 0 )   an d   is   d is p lay ed   in   Fig u r e   1 0 .   T h e   f o llo win g   f o r m u las ar u s ed   to   d ete r m in ev er y   s witch in g   s tate' s   co n d u ctio n   p er i o d .     t al = | V r ef | s i n ( ( K π 5 ) θ ) V l s i n ( π 5 ) t s   ( 38 )     t bl = | V r ef | s i n ( θ ( ( K 1 ) π 5 ) ) V l s i n ( π 5 ) t s   ( 39 )     t 0 = t s t al t bl 2   (4 0 )     L ar g s p ac v ec to r ' s   h ig h est f ea s ib le  f u n d am e n tal  v o ltag p ea k   is   as  (4 1 ).     V m ax = | V l | c os π 10 V dc = 0 . 6155 V dc   (4 1 )       T ab le  3 .   Ma g n itu d a n d   p h ase  an g le  o f   v ec to r s   in   d - q   p lan e   f o r   d ec im al  v al u 1 - 15   D e c i m a l   v a l u e   Eq u i v a l e n t   b i n a r y   n u m b e r   d - p l a n e   M a g n i t u d e   ( pu )   A n g l e   ( d e g r e e )   0   0 0 0 0 0   0   0   1   0 0 0 0 1   0 . 4   - 72   2   0 0 0 1 0   0 . 4   - 1 4 4   3   0 0 0 1 1   0 . 6 4 7 2   - 1 0 8   4   0 0 1 0 0   0 . 4   1 4 4   5   0 0 1 0 1   0 . 2 4 7 2   - 1 4 4   6   0 0 1 1 0   0 . 6 4 7 2   1 8 0   7   0 0 1 1 1   0 . 6 4 7 2   - 1 4 4   8   0 1 0 0 0   0 . 4   72   9   0 1 0 0 1   0 . 2 4 7 2   0   10   0 1 0 1 0   0 . 2 4 7 2   1 4 4   11   0 1 0 1 1   0 . 2 4 7 2   - 1 0 8   12   0 1 1 0 0   0 . 6 4 7 2   1 0 8   13   0 1 1 0 1   0 . 2 4 7 2   1 0 8   14   0 1 1 1 0   0 . 6 4 7 2   1 4 4   15   0 1 1 1 1   0 . 4   1 8 0       T ab le  4 .   Ma g n itu d a n d   p h ase  an g le  o f   v ec to r s   in   d - q   p lan e   f o r   d ec im al  v al u 1 6 - 31   D e c i m a l   v a l u e   Eq u i v a l e n t   b i n a r y   n u m b e r   mag n i t u d e   ( pu )   d - p l a n e       16   1 0 0 0 0   0 . 4   0   17   1 0 0 0 1   0 . 6 4 7 2   - 36   18   1 0 0 1 0   0 . 2 4 7 2   - 72   19   1 0 0 1 1   0 . 6 4 7 2   - 72   20   1 0 1 0 0   0 . 2 4 7 2   72   21   1 0 1 0 1   0 . 2 4 7 2   - 36   22   1 0 1 1 0   0 . 2 4 7 2   1 8 0   23   1 0 1 1 1   0 . 4   - 1 0 8   24   1 1 0 0 0   0 . 6 4 7 2   36   25   1 1 0 0 1   0 . 6 4 7 2   0   26   1 1 0 1 0   0 . 2 4 7 2   36   27   1 1 0 1 1   0 . 4   - 36   28   1 1 1 0 0   0 . 6 4 7 2   72   29   1 1 1 0 1   0 . 4   36   30   1 1 1 1 0   0 . 4   1 0 8   31   1 1 1 1 1   0   1 3 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   3 ,   Sep tem b er   20 2 6 :   1 13 2 - 1 14 6   1140       Fig u r 9 .   Switch in g   s tates o f   d 1 - q 1   s u b s p ac e           Fig u r 1 0 .   S witch in g   s eq u en c es f o r   lar g v ec to r s   o f   d 1 - q 1   s u b - s p ac e       7.   SI M UL A T I O R E S UL T S   MA T L AB /S im u lin k   h as  b ee n   em p lo y ed   to   d e v elo p   th AF E C   f o r   th f iv p h ase  VSI   co n tr o lled   I M   d r iv a n d   t h s p ec if icatio n s   ar g iv en   in   T a b le  5 .   T h 3 - ϕ   R MS  in p u lin e   v o ltag e   is   4 1 5   V ,   5 0   Hz.   T h DC   lin k   ca p ac ito r   is   5 6 0   μ an d   th l in v alu o f   in d u ctan ce   is   7   m H.   I n   th s tead y   s tate,   th DC   o u tp u p o ten tial   is   4 0 0   an d   3   k Hz  is   tak en   as th s witch in g   f r eq u en cy .       T ab le  5 .   Par am eter s   o f   th 3 - ϕ  ac tiv f r o n t - en d   c o n v e r ter   f e d   5 - ϕ   I d r iv e   P a r a me t e r s   V a l u e   P h a se   R M S   v o l t a g e     2 3 0   V   F r e q u e n c y     5 0   H z   Li n e   r e s i st a n c e ,   i n d u c t a n c e   1   o h m ,   7   mH   R e a c t i v e   p o w e r   ( R e f .   v a l u e )   0   D C   b u v o l t a g e     4 0 0   V   D C   l i n k   c a p a c i t o r   7 6 0   µ F   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   3   K H z   P o w e r   ( P )   1   h p   I n p u t   v o l t a g e   o f   mo t o r   (V)   2 2 0   N u mb e r   o f   p h a s e s,   t o t a l   c o u n t   p o l e ( p )   5 ,   4   S t a t o r   r e s i st a n c e ,   i n d u c t a n c e   1 0 . 1   ,   0 . 8 3 3   H e n r y   R o t o r   r e si s t a n c e ,   i n d u c t a n c e     9 . 8 5 4   ,   0 . 7 8 2   H e n r y   M u t u a l   i n d u c t a n c e   0 . 7 8 2   H e n r y   I n e r t i a   o f   r o t o r   0 . 0 0 8 8   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       F u z z lo g ic  b a s ed   in tellig en t c o n tr o l o f a ctive   fr o n t e n d   co n v erter   fo r   five  p h a s e     ( C .   K a l a iva n i )   1141   T h e   5 - ϕ   I f e d   f r o m   th AFE C   with o u p o wer   f ac to r   c o r r e ctio n   co n tr o is   s im u lated .   T h r ee   d if f er e n t   s ag   co n d itio n s   ar s im u lated   an d   th in p u c u r r en T HD,   p o wer   f ac to r ,   r ea p o wer ,   r ea ct iv p o wer ,   an d   DC   v o ltag v ar iatio n s   ar r ec o r d e d .   Fro m   Fig u r e   1 1 ( a)   th 3 - ϕ   v o ltag s ag   co n d itio n   is   o b s er v ed   with   r ed u ctio n   in   v o ltag e   o f   2 0 b etwe en   1   s ec o n d   an d   1 . 3   s ec o n d s .   T h e   DC   lin k   p o ten tial  is   d ec r ea s in g   f r o m   3 8 0   V   to   2 8 2   V,   as p r esen ted   in   Fig u r e   1 1 ( b ) .   T h e   p o w er   f ac t o r   is   as   l o w   as   0 . 7 2   b e ca u s e   o f   r ea s o n a b le   r ea c t iv e   p o w er   i n   t h e   s y s te m .   T h er e   is   a   p h ase  d is p la ce m e n t   a m o n g s t   t h e   v o lt ag an d   c u r r e n t   as   d e p i cte d   i n   Fig u r es   1 1 ( c ) ,   1 1 ( d ) ,   a n d   1 1 ( e ) ,   an d   t h v ar iat io n s   in   t o r q u a n d   s p e ed   a r u n d esi r ab l e,   w h ic h   ca n   b o b s e r v e d   f r o m   Fi g u r es   1 1 ( f )   an d   1 1 ( g ) .   Si m il ar   to   t h is ,   r esu lts   ar o b ta in ed   f o r   o th e r   t wo   c ase s ,   an d   t h e   i n p u t   c u r r e n t   h ar m o n ics   a n d   p o w er   f ac to r   a r e   g i v e n   in   T a b le   6 .           ( a)   ( b )       ( c)   ( d )     ( e)       (f)   ( g )     Fig u r e   1 1 .   R esp o n s es o f   th 5 - ϕ   I d r iv e   with o u t A FEC : ( a)   v o ltag s ag   in   all  p h ases ,   ( b )   DC   lin k   v o ltag e,   ( c)   in p u t p o wer   f ac to r ,   ( d )   r ea l   an d   r ea ctiv p o wer ,   ( e)   p h ase  r elatio n s h ip   b etwe en   in p u t p h ase  v o ltag an d   cu r r en t,  ( f )   lo a d   an d   m o to r   to r q u e,   an d   ( g )   s p ee d   r esp o n s e       T h is   ty p o f   s ag   g r ea tly   af f ec t s   th in p u p o wer   q u ality   an d   th o u tp u f u n ctio n in g   o f   th s y s tem .   I n   o r d er   to   im p r o v e   p o we r   q u ality ,   th AFEC  is   d esig n ed   an d   it  is   ap p lied   f o r   th e   5 - ϕ   I M   d r iv e.   AFEC  with   d ec o u p le d   co n tr o in   th f r o n t   en d   o f   th 5 - ϕ   I d r iv im p r o v es  th o v er all  p er f o r m an ce   o f   th s y s tem .   T wo   ty p es  o f   d ec o u p ed   co n t r o ls   ( PI  an d   f u zz y )   ar e   p r o p o s ed   an d   th e   ef f ec tiv e n ess   o f   t h co n tr o ac tio n s   ar e   co m p ar ed .   Fig u r es   1 2   a n d   1 3   in d icate   th e   r esp o n s es  o f   th s y s tem   u n d e r   1 - ϕ  an d   2 -   ϕ   s ag   co n d itio n s .   Similar   to   th p r e v io u s   ca s e,   th s ag   ev e n is   n o ticed   b etwe en   0 . 9   a n d   1 . 2   s ec o n d s .   T h v ar io u s   r esp o n s es  s h o w   th at   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.