Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter
Introduction. The growing need for efficient and high-performance electric drive systems has led to increased research in advanced control strategies for multi-machine configurations. Among them, dual-star permanent magnet synchronous machines (DSPMSMs) connected in parallel to a single inverter off...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/332661 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Репозитарії
Electrical Engineering & Electromechanics| _version_ | 1856543532916932608 |
|---|---|
| author | Bounab, A. Chaiba, A. Belkacem, S. Chariete, A. |
| author_facet | Bounab, A. Chaiba, A. Belkacem, S. Chariete, A. |
| author_sort | Bounab, A. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-01-01T22:10:06Z |
| description | Introduction. The growing need for efficient and high-performance electric drive systems has led to increased research in advanced control strategies for multi-machine configurations. Among them, dual-star permanent magnet synchronous machines (DSPMSMs) connected in parallel to a single inverter offer a promising solution for applications requiring high reliability and precise control. Problem. Conventional direct torque control (DTC) strategies, typically relying on PI controllers, suffer from significant torque and flux ripples, which negatively impact system efficiency and dynamic response. Moreover, these traditional controllers face challenges in handling parameter variations and external disturbances, limiting their applicability in demanding environments. Goal. This study aims to enhance the performance of DSPMSM drive systems by improving speed regulation, minimizing torque and flux fluctuations, and increasing robustness against disturbances, thereby ensuring greater efficiency and stability. Methodology. To address these challenges, we propose a novel DTC strategy that replaces the conventional PI controller with a type-2 fuzzy logic controller (T2-FLC). This intelligent control approach leverages the adaptability of fuzzy logic to improve response accuracy and dynamic performance. The proposed methodology is validated through extensive simulations using MATLAB/Simulink, analyzing various operating conditions and comparing the performance with conventional DTC techniques. Results. Simulation results confirm that the T2-FLC-based DTC significantly reduces torque and flux ripples while ensuring precise speed regulation. The proposed approach also demonstrates improved robustness against disturbances and parameter variations, outperforming traditional PI-based DTC in terms of efficiency and control accuracy. Scientific novelty. This research introduces an innovative application of T2-FLC in DTC for parallel-connected DSPMSMs, offering a novel control strategy that effectively mitigates the drawbacks of conventional methods. The integration of T2-FLC into the DTC framework provides enhanced adaptability and superior performance, distinguishing this study from existing works. Practical value. The proposed control strategy enhances the reliability, efficiency, and stability of DSPMSM-based drive systems, making it well-suited for high-performance applications such as railway traction, electric vehicles, and industrial automation. By improving control precision and robustness, this approach contributes to the advancement of intelligent drive technologies in modern electric propulsion systems. References 39, tables 4, figures 16. |
| first_indexed | 2026-02-08T08:04:43Z |
| format | Article |
| id | eiekhpieduua-article-332661 |
| institution | Electrical Engineering & Electromechanics |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:04:43Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | eiekhpieduua-article-3326612026-01-01T22:10:06Z Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter Bounab, A. Chaiba, A. Belkacem, S. Chariete, A. permanent magnet synchronous machine type-2 fuzzy logic controller direct torque control six-phase inverter multi-machines system синхронна машина з постійними магнітами контролер з нечіткою логікою 2 типу пряме управління крутним моментом шестифазний інвертор багатомашинна система Introduction. The growing need for efficient and high-performance electric drive systems has led to increased research in advanced control strategies for multi-machine configurations. Among them, dual-star permanent magnet synchronous machines (DSPMSMs) connected in parallel to a single inverter offer a promising solution for applications requiring high reliability and precise control. Problem. Conventional direct torque control (DTC) strategies, typically relying on PI controllers, suffer from significant torque and flux ripples, which negatively impact system efficiency and dynamic response. Moreover, these traditional controllers face challenges in handling parameter variations and external disturbances, limiting their applicability in demanding environments. Goal. This study aims to enhance the performance of DSPMSM drive systems by improving speed regulation, minimizing torque and flux fluctuations, and increasing robustness against disturbances, thereby ensuring greater efficiency and stability. Methodology. To address these challenges, we propose a novel DTC strategy that replaces the conventional PI controller with a type-2 fuzzy logic controller (T2-FLC). This intelligent control approach leverages the adaptability of fuzzy logic to improve response accuracy and dynamic performance. The proposed methodology is validated through extensive simulations using MATLAB/Simulink, analyzing various operating conditions and comparing the performance with conventional DTC techniques. Results. Simulation results confirm that the T2-FLC-based DTC significantly reduces torque and flux ripples while ensuring precise speed regulation. The proposed approach also demonstrates improved robustness against disturbances and parameter variations, outperforming traditional PI-based DTC in terms of efficiency and control accuracy. Scientific novelty. This research introduces an innovative application of T2-FLC in DTC for parallel-connected DSPMSMs, offering a novel control strategy that effectively mitigates the drawbacks of conventional methods. The integration of T2-FLC into the DTC framework provides enhanced adaptability and superior performance, distinguishing this study from existing works. Practical value. The proposed control strategy enhances the reliability, efficiency, and stability of DSPMSM-based drive systems, making it well-suited for high-performance applications such as railway traction, electric vehicles, and industrial automation. By improving control precision and robustness, this approach contributes to the advancement of intelligent drive technologies in modern electric propulsion systems. References 39, tables 4, figures 16. Вступ. Зростаюча потреба в ефективних та високопродуктивних системах електроприводу призвела до посилення досліджень удосконалених стратегій керування для багатомашинних конфігурацій. Серед них, синхронні машини з постійними магнітами та обмоткою статора за схемою з’єднання «зірка» із спільним регулюванням струмів обмоток статора (DSPMSM), що підключені паралельно до одного інвертора, пропонують перспективне рішення для застосувань, які вимагають високої надійності та точного керування. Проблема. Традиційні стратегії прямого керування крутним моментом (DTC), які базуються на PI-контролерах, мають значні пульсації крутного моменту та потоку, що негативно впливає на ефективність системи та динамічну характеристику. Крім того, ці традиційні контролери стикаються з проблемами обробки коливань параметрів та зовнішніх збурень, що обмежує їхню застосовність у складних умовах. Мета. Це дослідження спрямоване на підвищення продуктивності систем приводу DSPMSM шляхом покращення регулювання швидкості, мінімізації коливань крутного моменту та потоку, а також підвищення стійкості до збурень, тим самим забезпечуючи більшу ефективність та стабільність. Методологія. Для вирішення цих проблем запропоновано нову стратегію DTC, яка замінює традиційний PI-контролер контролером з нечіткою логікою 2-го типу (T2-FLC). Цей інтелектуальний підхід до керування використовує адаптивність нечіткої логіки для покращення точності відгуку та динамічних характеристик. Запропонована методологія перевірена за допомогою масштабної симуляції з використанням MATLAB/Simulink, аналізуючи різні робочі умови та порівнюючи продуктивність з традиційними DTC методам. Результати моделювання підтверджують, що DTC на основі T2-FLC значно зменшує пульсації крутного моменту та потоку, забезпечуючи при цьому точне регулювання швидкості. Запропонований підхід демонструє покращену стійкість до збурень та коливань параметрів, перевершуючи традиційний DTC на основі PI з точки зору ефективності та точності керування. Наукова новизна. Це дослідження представляє інноваційне застосування T2-FLC у DTC для паралельно з’єднаних DSPMSM, пропонуючи нову стратегію керування, яка ефективно усуває недоліки звичайних методів. Інтеграція T2-FLC у структуру DTC забезпечує покращену адаптивність та високу продуктивність, що відрізняє це дослідження від існуючих робіт. Практична значимість. Запропонована стратегія керування підвищує надійність, ефективність та стабільність систем приводу на основі DSPMSM, що робить її добре придатною для високопродуктивних застосувань, таких як залізниця, електромобілі та промислова автоматизація. Завдяки покращенню точності та надійності керування, цей підхід сприяє розвитку інтелектуальних технологій приводу в сучасних електричних рушійних системах. Бібл. 39, табл. 4, рис. 16. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2026-01-02 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/332661 10.20998/2074-272X.2026.1.04 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 1 (2026); 28-37 Электротехника и Электромеханика; № 1 (2026); 28-37 Електротехніка і Електромеханіка; № 1 (2026); 28-37 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/332661/334573 Copyright (c) 2025 A. Bounab, A. Chaiba, S. Belkacem, A. Chariete http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | permanent magnet synchronous machine type-2 fuzzy logic controller direct torque control six-phase inverter multi-machines system Bounab, A. Chaiba, A. Belkacem, S. Chariete, A. Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter |
| title | Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter |
| title_alt | Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter |
| title_full | Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter |
| title_fullStr | Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter |
| title_full_unstemmed | Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter |
| title_short | Performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter |
| title_sort | performance improvement of parallel dual-star permanent magnet synchronous machines via type-2 fuzzy direct torque control with a single six-phase inverter |
| topic | permanent magnet synchronous machine type-2 fuzzy logic controller direct torque control six-phase inverter multi-machines system |
| topic_facet | permanent magnet synchronous machine type-2 fuzzy logic controller direct torque control six-phase inverter multi-machines system синхронна машина з постійними магнітами контролер з нечіткою логікою 2 типу пряме управління крутним моментом шестифазний інвертор багатомашинна система |
| url | http://eie.khpi.edu.ua/article/view/332661 |
| work_keys_str_mv | AT bounaba performanceimprovementofparalleldualstarpermanentmagnetsynchronousmachinesviatype2fuzzydirecttorquecontrolwithasinglesixphaseinverter AT chaibaa performanceimprovementofparalleldualstarpermanentmagnetsynchronousmachinesviatype2fuzzydirecttorquecontrolwithasinglesixphaseinverter AT belkacems performanceimprovementofparalleldualstarpermanentmagnetsynchronousmachinesviatype2fuzzydirecttorquecontrolwithasinglesixphaseinverter AT charietea performanceimprovementofparalleldualstarpermanentmagnetsynchronousmachinesviatype2fuzzydirecttorquecontrolwithasinglesixphaseinverter |