I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   20 1 9 ,   pp .   620 ~ 630   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 2 . pp 620 - 630             620       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   D e si g n   o f   si n g l e   p h a se  i n v e r t e r   f o r   p h o t o v o l t a i c   a p p l i c a t i o n   c o n t r o l l e d   w i t h   si n u s o i d a l   p u l s e   w i d t h   m o d u l a t i o n       I b r ah i m   A l h am r o u n i 1 ,   N .   Zai n u d d i n 2 ,   M o h am e d   S al e m 3 ,   N ad i H .   A .   R ah m an 4 Li l i   A w al i n 5   1 , 2 , 4 , 5 E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   S e c t i o n,   U ni v e r s i t y   K ua l a   L um pur   ( U n i K L   B M I ) ,   M a l a y s i a     3 S c hoo l   o f   E l e c t r i c a l   a nd   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   S a i n s   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e O c t   1,   2018   R e v i s e D e c   10,   2018   A c c e pt e J an   25,   201 9       T he   a pp l i c a t i o o f   f o s s i l   f ue l s   l i ke   c o a l ,   o i l   a nd  g a s   g i v e s   e no r m o us   e nv i r o nm e nt a l   i m p a c t   a nd  ha z a r do us   e f f e c t s   t o   t h e   e a r t h .   H e nc e ,   r e ne w a b l e   e ne r g y   ha s   be c o m e   t he   m o s t   t r e m e ndo us l y   f r i e nd l y   m e t ho t o   g e ne r a t e   e l e c t r i c i t y   w i t ho ut   po l l ut i o a nd  e m i s s i o ns .   I nv e r t e r   i s   a   po w e r   e l e c t r o ni c s   de v i c e   w hi c i s   u s e t o   c o nv e r t   D i r e c t   C ur r e n t   ( D C )   i n t o   A l t e r na t i n g   C ur r e n t   ( A C ) .   T he   c o nv e nt i o na l   i nv e r t e r   no   l o ng e r   f ul f i l l s   t he   r e qu i r e m e nt   o f   r e duc i ng   ha r m o ni c   di s t o r t i o ns ,   p l us   i t   c a us e s   g l o ba l   w a r m i ng   a nd  g r e e n ho us e   e f f e c t .   F o r   i nc r e a s i ng   t he   e f f i c i e nc y   a nd  r e l i a b i l i t y   o f   t he   s y s t e m ,   t h e   P V   i nv e r t e r   b e c o m e s   a   v i t a l   p a r t   i t he   c o nv e r s i o o f   D C   t o   A C   o ut put .     T hi s   r e s e a r c t hu s   p r e s e n t s   a   s i ng l e   ph a s e   pho t o v o l t a i c   i nv e r t e r   c o nt r o l l e d   w i t s i nus o i d a l   p ul s e - w i d t h - m o dul a t i o ( S P W M )   a nd  l o w   pa s s   f i l t e r   c o nne c t i o be t w e e t h e   i nv e r t e r   a n t he   u t i l i t y   g r i t o   r e duc e   t h e   ha r m o ni c s   r e s ul t e d   due   t o   i nt e r m i t t e n t   na t ur e   o f   t he   r e ne w a bl e   e n e r g y   s o ur c e s .   U ni po l a r   a nd  B i po l a r   s w i t c hi ng   s c h e m e   a r e   a p pl i e t o   c o nt r o l   t he   m a g n i t u de   a nd  f r e que nc y   o f   o ut put   v o l t a g e   a nd  r e s ul t   o f   bo t uni po l a r   a nd  b i po l a r   a r e   c om pa r e d .   T he   s i m ul a t i o o f   t he   pr o po s e t e c hni que   i s   e xe c ut e d   b y   us i ng  M a t l a b/ S i m u l i nk.   Ke y w or ds :   B i po l a s w i t c h i ng  s c h e m e   P h o t o vo l t a i c   R e n e w a b l e   e n e r gy   S i ngl e   p ha s e   i n v e rt e r   S i nus o i da l   pul s e   w i dt m o dul a t i o n   U n i po l a r   s w i t c h i n g   s c h e m e   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Ib r a hi m   A l ha m r o u n i ,   E l e c t r i c a l   E n gi n e e r i n g   S e c t i o n,     U n i v e r s i t y   K ua l a   L um pu (U ni K L   B M I),     G o m b a 53100 ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   Ib r a hi m . m o ha m e d @ u n i kl . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N     N ow a da y s ,   t h e r e   ha s   b e e n   a   ra pi g r o w t h   i n   e l e c t r i c a l   e n e r g y   us a ge   w h i c h   a l s o   r e s ul t s   i n   i n c r e a s i n g   t h e   pr o duc t i o n   o f   r e n e w a b l e   e n e r gy .   Curr e nt l y ,   t h e r e   a re   v a r i o us   a pp l i c a t i o n s   o f   e n e r gy   s o ur c e s   b ut   un f o r t u na t e l y ,   m o s t   of   t h e   s o ur c e s   of   e n e r gy   ob t a i n e f r o m   c o m m o n   f o s s i l   f u e l s   t ha t   r e s ul t i n i n   g l o b a l   e m i s s i o n   a nd  g r e e nh o us e   e ffe c t   [1 - 3].   R e n e w a b l e   e n e r gy   i s   ge n e ra t e f r o m   r e pl e n i s h e na t u ra l   s o u r c e s   a n d   c a n   b e   t ra n s f o r m e t o   e l e c t r i c i t y   t hr o ug h   t h e   c o n v e r s i o t e c hn o l o gi e s   s uc h   a s   s o l a r   a nd  w i n t u r b i n e .   H ow e ve r ,   t hi s   m e t h o i s   y e t   t o   b e   i n   t h e   pr o c e s s   of   a c qui r i ng   h i g h   m a r ke t   pe n e t r a t i o n   l e v e l   a n t e c hn o l o gi c a l   a dv a n c e m e n t .   T h e   us e   of   di ff e r e n t   r e n e w a b l e   e n e r gy   a s   a n   e n e r gy   s o ur c e   c urr e nt l y   h a v e   d e v e l o pe i n v o l v e m e n t   of  di s t r i b ut e ge n e r a t i o n   b ut   t h e   o ut put   po w e r   f r o m   t h e s e   RE   s o ur c e s   i s   un s t e a dy   [4].   T h e r e f o r e ,   t h e   m o s t   t r e m e ndo us   w a y   t a c qui r e   t h e   s t a b i l i t y   i s   by   i m pl e m e nt i ng  t h e   pow e r   e l e c t r o n i c s   i n t e r f a c e   s y s t e m   s u c h   a s   a   m o de rn   i n v e r t e r   s y s t e m   [5 ,   6].   F o r   i n c r e a s i n t h e   e ff i c i e nc y   a n r e l i a b i l i t y   of   t h e   ut i l i t y   gr i d,   t h e   s m a rt   i n v e r t e r   b e c o m e s   a   v i t a l   p a r t   o f   t h e   di s t ri b ut e ge n e ra t i o n   i n t e r f a c e   [7 8].   T y pi c a l l y ,   t h e   i n v e rt e r   o f t e n   a s s i g n e f o r   c o n v e r t i n i n put   o f   D v o l t a ge   t o   a n   o ut pu t   o A v o l t a ge   a nd  f un c t i o n   a s   a n   i n t e r f a c e   i n   t h e   m i dd l e   of   t h e   r e n e w a b l e   e n e r gy   a n t h e   ut i l i t y   gr i [9 10] .   H ow e ve r ,   t h e   i n j e c t e h a rm o ni c   of   t h e   o ut put   c urr e n t   a n e f fe c t i ve n e s s   of   t h e   i n v e rt e r   a r e   t h e   v i t a l   i s s ue s   [11].   T o   r e duc e   t h e   po w e r   qua l i t y   i n t e rr up t i o f r o m   t h e   s y s t e m ,   di f fe r e nt   t y pe s   of   i n v e r t e r   s t ruc t u r e   ha v e   be e n   i m pl e m e n t e [12 13].   T h e   IG B T   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   s i ng l e   phas e   i nv e r t e r   f or   pho t ov ol t a i c   a ppl i c a t i on   c ont r o l l e w i t h…   ( Ibr ahi m   A l ha m r oun i )   621   i m p l e m e nt e i n   t h e   c o n v e r s i o n   of   D t o   A o ut put   [14 15].   T hi s   w o r i s   o r ga n i z e i n   t h e   f o l l ow i n s e c t i o n s .   I n   S e c t i o n   2 ,   t h e   p r o po s e s y s t e m   c o n f i gur a t i o n   i s   o ut l i n e d .   T h e   s i m ul a t i o n   p a r t   i s   e xp l a i n e i S e c t i o n   3 .   I n   a d di t i o n,   t h e   a na l y s i s   pe r fo r m a n c e   of   t h e   t w s w i t c h i n s c h e m e s   a r e   c o m pa r e i n   S e c t i o n   4 .     A   di s c us s i o n   o n   t h e   o b t a i n e r e s ul t s   ha v e   b e e n   p r e s e n t e i S e c t i o n   5 ,   w hi l e   S e c t i o n   i s   t h e   c o n c l us i o n   o t h e   c urr e nt   w o r k       2.   PR O P O S ED   S Y S TEM   C O N F I G U R A TI O N   T h e   b a s i c   b l o c di a g ra m   o f   t h e   p r o po s e s y s t e m   i s   i l l us t r a t e i F i gu r e   1.           F i gu r e   1 .   B l o c di a g r a m   o f   pr o po s e m o de l       2 . 1 .      P V   S o u r c e   T h e   m a i n   i nput   po w e r   fo r   t h e   i n v e r t e r   i s   t h e   po w e r   pr o duc e by   t h e   s o l a r   pa n e l .   T h e   us e   o D C - D C   c o n v e r t e r   i s   p r e f e r r e t o   c a t e r   t h e   p r o b l e m   of   t h e   f l uc t ua t i o n   e n c o un t e r e t o   s t a b i l i z e   t h e   v o l t a g e.     T h e   f r e que n c y   us e d   fo r   t h i s   c i r c u i t   i s   s e t   t o   b e   50H z .     2. 2 .      I G B T   F u l l   H - Br i d g e   I n v e r t e r   T h e   n u m b e r   o f   s e m i c o n duc t o r   us e a r e   b a s e o t h e   c o n f i g ura t i o n   o f   t h e   i n v e rt e e i t h e r   ha l f   b ri dge   o r   f ul l   b r i dge   [1 6].   D ue   t o   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   f ul l   b ri dge   c o n f i gu r a t i o n,   i t   c o nt a i n s   o f   fo ur   IG B T s .     T h e   IG B T   g a t e   a r e   ge n e r a t e by   t h e   m e a n s   o f   S W P M   pul s e s .       2. 3 .      S P W M   G e n e r a to r   T h e   S P W M   g e n e ra t o r   w i l l   p r o duc e   pul s e s   fo r   S i n us o i d a l   P ul s e   W i dt h   M o dul a t i o n   s w i t c h i ng  s c h e m e .     2. 4 .      F i l te r   an d   Lo ad   C i r c u i t   T h e   IG B T s   w i l l   ge n e r a t e   s o m e   h a rm o ni c   c o m po n e n t   a t   t h e   o ut put   h e n c e ,   t h i s   f i l t e r   c i r c ui t   w i l l   f i l t e t h e   h a rm o ni c   c o n t e n t .   R e s i s t o w i l l   b e   t h e   l o a f o r   t h i s   c i r c ui t .       3.   S I N U S O I D A P U LS WI D TH   M O D U LA TI O N   S P W M   i s   de v e l o pe by   c o m pa r i n g   t h e   s i n us o i da l   w a v e form   a s   m o dul a t i o w a v e fo r m   w i t t h e   t r i a ngul a r   w a v e f o r m s   o r   (s a w   t o o t h   w a ve fo r m a s   c a rri e r   w a v e fo r m   w h o s e   m uc h   hi g h e r   f r e que n c y   t h a n   t h e   m o dul a t i o n   w a v e .   S P W M   g e n e ra t o r   s h o w i n a   b e t t e r   a c c o m pl i s hm e n t   w i t h   t h e   a c h i e v e m e n t   o b e t t e r   s w i t c h i n f r e que n c y ,   b e t t e r   r e s o l ut i o n   o f   S P W M   w a v e fo r m s   a n l e s s e r   h a rm o ni c   di s t o r t i o n   [17] .   T h e r e   a r e   t w o   t y p e s   o f   S P W M   s w i t c h i n g   w h i c h   a r e   u ni po l a r   s w i t c hi n a n b i po l a s w i t c h i ng.   F o r   t h i s   r e s e a r c h ,     bo t s w i t c h i ng  s c h e m e s   w i l l   b e   i m pl e m e n t e d   h e n c e   bo t r e s ul t   w i l l   b e   c o m pa r e d.     3. 1 .       S i m u l ati o n   T o   be gi n   w i t h,   t h e   p r o po s e i n v e r t e r   f o r   bo t h   s c h e m e s   a r e   s i m ul a t e i M a t l a b / S i m ul i n a n t h e   r e s ul t s   f o r   b o t h   s c h e m e s   a r e   o b s e r v e d.   S i m ul a t i o n   i s   e xe c ut e w i t di s c r e t e   po w e r   a nd  f i xe a t   0 . s e c   s a m pl e   t i m e .   T h e   s i m u l a t i o m o de l s   o f   bo t h   S P W M   u ni po l a r   a n b i po l a s w i t c h i ng  s c h e m e   a r e   de m o n s t ra t e i n   t h e   F i gu r e s   a n d   3 .     3. 2 .       C i r c u i D e s c r i p t i o n   T h e   p r o po s e de s i gn   i s   c o n s t ruc t e b a s e o t w o   di ff e r e n t   s w i t c h i n g   t e c hni que s   a s   f o l l ow s :     3. 2 .   C as e   1:   U n i p o l ar   S w i tc h i n S c h e m e   T h e   uni po l a r   m o dul a t i o n   n o rm a l l y   r e qui r e s   t w o   s i n us o i da l   m o dul a t i ng  w a ve s   v m   a n - v m   w h i c h   a r e   of   s a m e   m a g ni t ude   a nd  f r e que n c y   b ut   180˚  o ut   of   ph a s e .   T h e   t w o   m o dul a t i n w a v e   a r e   c o m pa r e w i t h   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     620   -   630   622   c o m m o n   t ri a n g ul a r   c a rri e w a v e   V c r   ge n e r a t i n g   t w o   ga t i ng  s i g na l s   V g1   a nd  V g3 .   F o u n i po l a r   s w i t c hi n g   s c h e m e ,   t h e r e   a r e   t w l e gs   w h o s e   G a n G a r e   o n   o n e   l e w h i l e   G a n G a r e   i n   a n o t h e r   l e [18].     W h e n   t h e   G t u rn e o n,   t h e   G i s   t u rn e o f f   a n v i c e   v e r s a .   T h e   o ut put   v o l t a ge   f o r   uni po l a r   s w i t c hi n c a b e   e i t h e V dc   du ri n g   n e ga t i v e   h a l f   c y c l e ,   0V dc   o + V d   du ri n g   po s i t i v e   h a l f   c y c l e .     3. 2 .   C as e   2:   B i p o l ar   S w i t c h i n g   S c h e m e   N e ve r t h e l e s s ,   fo r   b i po l a r   s w i t c h i ng  i n v e r t e r ,   t h e   s w i t c h e s   a re   o r ga ni z e di a go na l l y .   T h e   uppe r   a n d   t h e   l ow e r   s w i t c h e s   i n   t h e   s a m e   i n v e r t e r   l e w o r i n   a   c o m pl e m e n t a r y   m a nn e r   w i t h   o n e   s w i t c h   t u rn e o n   a n d   o t h e t u rn e d   o ff .   T h us   w e   n e e t o   c o n s i de o nl y   t w o   i n de pe n de n t   ga t i n g   s i g na l s   v g1  a nd  v g3  w hi c a r e   ge n e ra t e b y   c o m pa r i ng  s i nus o i da l   m o dul a t i n g   w a v e   v m   a n d   t ri a n g ul a r   c a rri e r   w a v e   vc r .   It   c a b e   n o t i c e d   t h a t   w h e n   S 1S i s   s w i t c h e o n ,   t h e   S 2S i s   s w i t c h e off   a n v i c e   v e r s a   [19].   T h e   p r o c e s s   of  b i p o l a r   m e t h o i s   t h e   s a m e   a s   uni po l a r   m e t h o d,   h o w e v e r   o n l y   o n e   s i n us o i d a l   s i g na l   i s   c o m pa r e w i t h   t ri a ngul a r   w a v e fo r m   w i t h o ut   i n v e r s i n g   i t .         F i gu r e   2 S P W M   u ni po l a s w i t c h i ng  s c h e m e         F i gu r e   3 .   S P W M   b i po l a s w i t c h i ng  s c h e m e       4.   R ES U LT  A N D   A N A L Y S I S   T h e   pr o po s e de s i gn   i s   a na l y s e f r o m   di f fe r e n t   a s pe c t s ,   a c c o r di n t o   t h e   s w i t c h i ng  t e c hni que   us e d.   A   de t a i l e c o m pa ri s o n   b e t w e e n   t h e   t w o   a ppl i e s w i t c hi n g   t e c hn i q ue s   i s   a s   f o l l ow s :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   s i ng l e   phas e   i nv e r t e r   f or   pho t ov ol t a i c   a ppl i c a t i on   c ont r o l l e w i t h…   ( Ibr ahi m   A l ha m r oun i )   623   4. 1 .       A n a l ys i s   o S P W M   O u tp u Wav e fo r m   T h e   S P W M   o ut put   w a v e fo r m   ha s   b e e n   o b t a i n e b a s e o n   t w o   di ff e r e n t   s w i t c hi n s c h e m e s ,   na m e l y ,   uni po l a a nd  b i b o l a s w i t c h i ng  s c h e m e s .     4. 1 .   C as e   1:   U n i p o l ar   S w i tc h i n S c h e m e   F i gu r e   e xhi b i t s   S P W M   P ul s e   G e n e ra t o r   Ci r c ui t   t ha t   us e   t w o   s i n e   w a ve   s i gn a l   ( r e f e r e n c e   s i g n a l )   ha s   180˚   p h a s e   o ppo s i t e   t o   e a c h   o t h e r   c o m pa r e w i t h   t r i a ngul a w a v e   a n p r o duc e   s w i t c h i n p ul s e s   t o   t h e   IG B T   [20 - 22] .           F i gu r e   4 .   O u t put   w a v e fo r m   o f   S P W M   un i po l a r       T h e   P W M   pul s e   ge n e r a t o r   b l o c k   ge n e r a t e s   t h e   fo ur   P W M   pul s e s   a s   i l l us t ra t e d   i n   F i g u r e s   a n 6 .   H e n c e ,   t h e s e   pu l s e s   a r e   g i v e n   t o   t h e   g a t e s   o f   t h e   IG B T s   f o r   t urni n g   o a nd  o f f .         F i gu r e   5 .   P u l s e   ge n e r a t e by   IG B T   G a n d   G 4         F i gu r e   6 .   P u l s e   ge n e r a t e by   IG B T   G a n d   G 3       4. 1 .   C as e   2:   B i p o l ar   S w i t c h i n g   S c h e m e   F i gu r e   e xh i b i t s   S P W M   P ul s e   G e n e r a t o r   Ci r c ui t   ge n e r a t e b y   c o m pa r i ng  o n e   s i n us o i da l   m o dul a t i n g   w a ve   v m   a n t r i a n gu l a c a rri e w a v e   vc r   t o   p r o duc e   s w i t c h i n pu l s e s   t o   t h e   IG B T .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     620   -   630   624     F i gu r e   7 .   O u t put   w a v e fo r m   o f   S P W M   b i p o l a r       T h e   P W M   pul s e   ge n e r a t o r   b l o c ge n e r a t e s   t h e   t w o   P W M   pul s e s   S 1S a n S 2S a s   i l l us t r a t e   i F i gu r e   8 .   H e n c e ,   t h e s e   pu l s e s   a r e   g i v e n   t o   t h e   g a t e s   o f   t h e   IG B T s   fo r   t u rn i ng  o n   a n d   o ff .         F i gu r e   8 .   P u l s e   ge n e r a t e by   S 1S a nd  S 2S 3       4. 2 .       A n a l ys i s   o O u tp u V o l tage   an d   C u r r e n t   T h e   o ut put   c u rr e n t   a n d   v o l t a ge   w a v e fo r m s   a r e   a n a l y s e a s   f ol l o w s :     4. 2 .   C as e   1:   U n i p o l ar   S w i tc h i n S c h e m e   T h e   o ut put   r m s   i n i t i a t e   t h a t   t h e   r m s   v o l t a ge   a n c u rr e n t   f o r   u ni po l a r   s c h e m e   a r e   237. 6V   a nd  4 . 752A   r e s pe c t i v e l y .   T h e   f i l t e r e A o ut put   c u rr e nt   a n d   v o l t a ge   p ro duc e by   un i po l a r   s w i t c h i n g   s c h e m e   a c qui r e f r o m   s i m ul a t i o n   a r e   de m o n s t r a t e   i F i gu r e   9   a nd  1 0 .         F i gu r e   9 O u t put   c u rr e n t   w a v e fo r m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   s i ng l e   phas e   i nv e r t e r   f or   pho t ov ol t a i c   a ppl i c a t i on   c ont r o l l e w i t h…   ( Ibr ahi m   A l ha m r oun i )   625     F i gu r e   10 O u t pu t   v o l t a ge   w a v e f o r m         4. 2 .   C as e   2:   B i p o l ar   S w i t c h i n g   S c h e m e   F o r   b i po l a r ,   t h e   o ut put   rm s   i ni t i a t e   t ha t   t h e   rm s   v o l t a ge   i s   305. 3V   a n d   t h e   rm s   c u rr e n t   i s   6 . 107A   r e s pe c t i v e l y .   T h e   f i l t e r e o ut put   c urr e n t   a nd  vo l t a ge   pr o du c e by   b i po l a r   s w i t c h i n s c h e m e   a c qui r e f r o m   s i m ul a t i o a r e   de m o n s t ra t e d   i F i gu r e   11  a n d   12 .         F i gu r e   11 .   O u t pu t   c u rr e n t   w a v e fo r m           F i gu r e   1 2 .   O u t pu t   v o l t a ge   w a v e f o r m         B a s e o n   t h e   r e s ul t   a c qui r e f r o m   b o t h   s c h e m e s ,   i t   c a n   b e   o bs e r v e t h a t   t h e   u ni po l a r   s w i t c h i ng  s c h e m e   p r o duc e m o r e   o ut pu t   c u rr e n t   a nd  v o l t a ge   c o m pa r e d   t o   t h e   b i po l a r   s w i t c h i n g   s c h e m e .       4. 3 .       A n a l ys i s   o To tal   H ar m o n i c   D i s to r t i o n   u s i n F F T   T h e   T H D   a na l y s i s   i s   pe r fo r m e i n   o rde r   t o   de t e r m i n e   t h e   m a g ni t u de   of   h a rm o n i c   c o m po n e nt   a n d   pha s e   o f   t h e   i n pu t   s i g n a l   a s   a   f u n c t i o o f   t i m e .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     620   -   630   626   4. 3 .   C as e   1:   U n i p o l ar   S w i tc h i n S c h e m e   B a s e o n   t h e   s i m ul a t i o n,   t h e   T H D   o f   t h e   o ut put   v o l t a ge   a n d   c u rr e nt   i n   u ni po l a i s   de t e rm i n e a s   1. 91%   w h i l e   t h e   f un d a m e nt a l   c u rr e nt   a n v o l t a ge   a r e   6 . 75 4 A   a n 3 37. 7V   r e s pe c t i v e l y .   F i gur e   13 - 1 s h ow   t h e   s i g na l   m a g n i t ude   a n d   t h e   f r e que n c y   s pe c t r um   o f   o ut put   c urr e nt   a n v o l t a ge   f o r   u ni po l a s w i t c h i ng  s c h e m e   i n   F F T   a na l y s i s .         F i gu r e   1 3 S i g n a l   m a g n i t ude   o f   o ut put   c u rr e n t         F i gu r e   14 .   F r e que n c y   s pe c t r um   o f   o ut put   c u rr e n t         F i g u r e   15 .   S i g n a l   m a g n i t ude   o f   o ut put   v o l t a ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   s i ng l e   phas e   i nv e r t e r   f or   pho t ov ol t a i c   a ppl i c a t i on   c ont r o l l e w i t h…   ( Ibr ahi m   A l ha m r oun i )   627     F i g u r e   1 6.   F r e que n c y   s pe c t r um   o f   o ut put   v o l t a ge       4. 3 .   C as e   2:   B i p o l ar   S w i t c h i n g   S c h e m e   A s   fo r   t h e   s i m ul a t i o n   o f   t h i s   s c h e m e ,   t h e   T H D   of   t h e   o ut put   v o l t a ge   a nd  c u rr e nt   i b i po l a r   i s   de t e r m i n e a s   2 . 50%  w hi l e   t h e   f unda m e nt a l   c urr e nt   a nd   vo l t a ge   a r e   4. 6 8A   a n 337 . 7V   r e s pe c t i v e l y .     F i gu r e s   17  a n 18  s h o w   t h e   s i g n a l   m a g n i t ude   a n t h e   f r e que n c y   s pe c t r u m   o f   o ut put   c urr e nt   f o r   b i po l a r   s c h e m e   i F F T   a na l y s i s .         F i g u r e   1 7 .   T h e   s i g n a l   m a g ni t ude   o f   t h e   c urr e nt   i n   F F T   a n a l y s i s         F i g u r e   18 .   T h e   f r e que n c y   s pe c t r um   o f   t h e   o ut put   c u rr e nt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   2 A ugus t   2 019   :     620   -   630   628   F i gu r e s   19  a n 2 s h o w   t h e   s i g na l   m a g ni t ude   a n t h e   f r e que n c y   s pe c t r um   o f   o ut put   v o l t a ge   fo r   b i po l a s c h e m e   i n   F F T   a n a l y s i s .         F i g u r e   19 .   T h e   s i g n a l   m a g ni t ude   o f   vo l t a ge   i F F T   a na l y s i s         F i g u r e   20 .   F r e que n c y   s pe c t r um   o f   t h e   o ut put   v o l t a ge       B a s e o n   t h e   r e s ul t   a c qui r e f r o m   b o t h   s c h e m e ,   i t   c a b e   ob s e r v e t ha t   t h e   b i po l a r   s w i t c h i n g   s c h e m e   pr o duc e m o r e   ha rm o n i c   di s t o r t i o n   c o m pa r e t o   t h e   u ni po l a r   s w i t c hi n s c h e m e .   It   c a n   b e   c o n c l ude t h a t   t h e   uni po l a r   s w i t c hi n s c h e m e   o ff e r e be t t e r   pe r f o r m a n c e   i n   t e rm   o f   e ff i c i e n c y   a n l o w e r   T H D   a s   c o m pa r e t o   b i po l a s w i t c h i ng  s c h e m e .         5.   R ES U LTS   D I S C U S S I O N   T h e   us e   of  r e n e w a b l e   e n e r gy   s t i l l   ha s   m a n y   l i m i t a t i o n s   a nd  s t i l l   f a c e   m a n y   t e c h n i c a l   di f f i c ul t i e s .     T h e   a p pl i c a t i o n   o f   pow e r   e l e c t r o n i c s   i r e n e w a b l e   e n e r gy   ge n e r a t i o n   a l s o   l a c o f   c o m pl e t e   a n e f f i c i e n t   pr o c e dur e   t h a t   t a c kl e s   t h e   e xi s t i n p r o b l e m s   [19 25].   D ue   t o   t h e   f l uc t ua t i n na t u r e   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o ur c e s ,   t h e r e   a r e   m a n y   i s s ue s   a s s o c i a t e w i t h   t ha t .   F o r   i n s t a n c e ,   t h e   ha rm o n i c s   p r e s e n c e   w h i c h   h a s   a   s e v e r e   i m p a c t   o n   t h e   o v e r a l l   e l e c t r i c a l   po w e r   s y s t e m .   In   t h i s   s t udy ,   a   s i n g l e   pha s e   s t a n d a l o n e   i n v e rt e r   f o r   ph o t o vo l t a i c   a ppl i c a t i o n   ha s   b e e n   de s i g n e d.   T h e   m a i n   f e a t u r e s   o f   t h e   de s i g n e i n v e rt e a r e   t h a t ;   i t   h a s   b e e n   c o n t r o l l e us i n t w o   di ffe r e nt   s c h e m e s .   U n i po l a a nd  b i po l a s w i t c h i n g   s c h e m e s   w i t h   a   f i l t e r   c i r c ui t   t o   r e duc e   t h e   pr e s e n c e   of  h a rm o ni c s   a c c o r di n t o   s y s t e m   s t a n da rds .   T h e   p r o po s e de s i gn   ha s   pr o duc e pr o m i s i ng  r e s ul t s   i n   t e rm   o f   r e s po n s e   a s   w e l l   a s   ha r m o n i c s   r e duc t i o n .   T h e   o b t a i n e r e s ul t s   h a v e   be e n   c o m pa r e t o   t h o s e   pub l i s h e i n   [ 26],   t h e   c u rr e n t   s t udy   pr o duc e v e r y   goo r e s ul t s   w i t h   m i ni m a l   us e   o f   pow e r   e l e c t r o ni c s   w h i c h   r e f l e c t s   o n   t h e   o v e r a l l   c o s t .   I n   t e r m   o f   t e c h ni c a l i t y ,   t h e   h a rm o n i c s   l e v e l   h a s   b e e n   r e duc e t o   b e   w i t hi n   t h e   s t a n d a r (5%) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   of   s i ng l e   phas e   i nv e r t e r   f or   pho t ov ol t a i c   a ppl i c a t i on   c ont r o l l e w i t h…   ( Ibr ahi m   A l ha m r oun i )   629   6.   C O N C LU S I O N   T h i s   w o r p r e s e n t e a   s i n g l e   p h a s e   s t a n da l o n e   i n v e rt e r   c o n t r o l l e w i t h   s i n us o i da l   pu l s e - wi dt h - m o dul a t i o (S P W M a n d   l o w   pa s s   f i l t e r.   I t   i s   c o nn e c t e b e t w e e n   t h e   i n v e rt e a nd  t h e   ut i l i t y   gr i d   t o   r e duc e   t h e   ha r m o n i c s   p r e s e n c e   due   t o   i n t e r m i t t e nt   na t u r e   o f   t h e   r e n e w a b l e   e n e r gy   s o ur c e s .   T h e   r e s e a r c h   c a rri e o ut   t w c a s e   s t udi e s ,   w h i c h   a r e :   t h e   f i r s t   c a s e   s t udy   i s   r e l a t e t o   uni po l a r   s w i t c h i ng  s c h e m e   w h i l e   t h e   s e c o n c a s e   s t udy   i s   l y i n o n   b i po l a r   s w i t c hi n s c h e m e .   T o   s um   i t   up ,   b o t h   s c h e m e s   h a v e   b e e n   s t ud i e i n   de pt h   a n b o t r e s ul t s   a r e   b e i n c o m pa r e d .   T h e   de s i g n   o f   t h e   P V   s i n gl e   pha s e   i n v e r t e r   s y s t e m   a n t h e   de v e l o pm e n t   of  S P W M   s w i t c h i n s c h e m e   w e r e   a c c o m pl i s h e d.     T h e   i m p l e m e nt a t i o n   o f   f i l t e r   c i r c ui t   t o   e l i m i na t e   t h e   h a rm o ni c   di s t o rt i o i t h e   s y s t e m   a l s o   a c h i e v e d.   O ut pu t   v o l t a ge   a nd  o ut put   c u rr e nt   f o r   b o t h   s c h e m e s   w e r e   a na l y z e d.   N e xt ,   t h e   T H D   a n a l y s i s   fo r   b o t h   s c h e m e s   ha v e   be e n   pe r f o r m e by   us i n F F T   a n a l y s i s .   B a s e o n   b o t h   r e s ul t s   a c qui r e f r o m   u ni po l a a nd  b i po l a r   s w i t c hi n s c h e m e ,   t h e   u n i po l a r   s w i t c hi n s c h e m e   gi v e s   b e t t e r   pe r f o r m a n c e   t h a n   b i po l a r   s w i t c h i ng  s c h e m e .   T h e   r e a s o n   i s ,   u ni po l a r   s w i t c h i ng  s c h e m e   pr o duc e m o r e   o ut put   c urr e n t   a nd  o ut put   v o l t a ge .   By   a n a l y z i n t h e   s i m u l a t i o n   w o r k,   t h e   u n i po l a r   s w i t c hi n s c h e m e   p r o duc e a   b e t t e r   s i n us o i da l   o ut pu t   w a v e f o r m   a nd  l e s s   ha r m o n i c   d i s t o rt i o c o m pa r e t o   t h e   b i po l a r   s w i t c hi n s c h e m e .   A l t h o ug h   b i po l a r   s w i t c h i n g   s c h e m e   ha v e   l ow   pow e r   qu a l i t y   c o m pa r e t o   u n i po l a r   s c h e m e ,   i t s   c o m pl e o c o n t r o l   i s   s i m pl e   c o m pa r e t o   uni po l a s c h e m e .   T h e   l i m i t a t i o n s   i n   t h i s   r e s e a r c h   a r e   t h e   p a r a s i t i c   r e s i s t a n c e   of  L f i l t e r   i s   n e gl e c t e a n t h e   i n put   v o l t a ge   f r o m   P V   s y s t e m   i s   a s s um e t o   b e   c o n s t a nt   w i t h o ut   a n y   r i ppl e .   A s   fo r   t h e   s i n gl e   p ha s e   i n v e rt e r,   u ni po l a a nd  b i po l a s w i t c h i ng  s c h e m e ,   f urt h e r e s e a r c h   c a b e   a c c o m pl i s h e d   s uc h   a s   t h e   s o f t   s w i t c h i n i n v e r t e r s ,   s i n gl e - p ha s e   U P S   a n d   s i ngl e - p h a s e   i n duc t i o n   m o t o r   d ri v e s .   A s   pa r t   of  f ut ur e   w o r k,   t h e   a na l y s i s   of   s t a t e   s pa c e   a nd  F F T   a l go r i t hm   c a b e   pe r f o r m .       A c k n o w l e d g e m e n   T h e   a ut h o r s   w o ul l i ke   t o   e xpr e s s   t h e i r   g ra t i t ude   t o   U n i v e r s i t i   K u a l a   L um pu r   f o r   s uppo rt i n a n d   f un di n g   t hi s   r e s e a r c h   u nde g ra n t   N o .   s t r18005 .       R EF ER EN C ES     [ 1]   K   P r a s a da   R a o ,   S u khde o   S a o ,   J B V   S ub r a hm a ny a m ,   D e s i g a nd  A na l y s i s   o f   a   N o v e l   M ul t i l e v e l   I nv e r t e r   T o po l o g y   S ui t a b l e   f o r   R e n e w a b l e   E ne r gy   S o ur c e s   I nt e r f a c i ng   t o   A C   G r i f o r   H i g P o w e r   A ppl i c a t i o n .   I n t e r na t i o na l   J o ur n al   of   Sc i e nt i f i c   and   R e s e ar c h   P ubl i c a t i on s ,   V o l um e   3 ,   I s s ue   5 ,   M a y   20 13    [ 2]   A s i m   H .   S y e d,   M .   A .   A bi do ,   N e w   R o bus t   C o nt r o l l e r   D e s i g f o r   V o l t a g e   S o ur c e   I nv e r t e r s   i n   M i c r o g r i ds ,   2 014  22nd   M e d i t e r r a n e a n   C o nf e r e nc e   o C o nt r o l   a nd   A ut o m a t i o ( M E D )   [ 3]   J i a L i u,   W e nx i   Y a o ,   Z he ng y L u,   X i a oy i   X u,   D e s i gn  a nd  I m pl e m e nt at i on  of   D SP   bas e H i gh -   F r e que nc y   SP W M   G e ne r at or ,   I E E E   8t I nt e r na t i o na l   P o w e r   E l e c t r o ni c s   a nd   M o t i o C o nt r o l   C o nf e r e nc e   ( I P E M C - E C C E   A s i a ) ,   2 016   [ 4]   O l a w a l e   I .   A de ko l ,   A l i   M .   A l m a k t o o f   a nd  A .   K .   R a j i ,   D e s i g o f   a   S m a r t   I nv e r t e r   S y s t e m   f o r   P ho t o vo l t a i c   S y s t e m s   A ppl i c a t i o n .   2 016 .   [ 5]   L .   B o   a nd  X .   G uo - C hun,   C o m pa r i s o o f   pe r f o r m a nc e   b e t w e e bi po l a r   a nd   un i po l a r   do ub l e - f r e qu e nc y   s i nus o i da l   pul s e   w i d t h   m o dul a t i o n   i n   a   d i g i t a l l y   c o nt r o l l e H - br i dg e   i nv e r t e r   s y s t e m ,   C h i ne s e   P hy s i c s   B ,   v o l .   22,   2 013 .   [ 6]   D e e pa   S a nk a r .   C a s c a de H - B r i d ge   M u l t i l e v e l   I nv e r t e r   T op ol ogi e s   f or   P V   A ppl i c at i on :   A   C om par i s on .   I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e   o C i r c ui t ,   P o w e r   a nd  C o m pu t i ng   T e c hn o l o g i e s   ( I C C P C T ) .   20 16.   [ 7]   K r i s m a di na t a ;   N a s r udi A bd.   R a hi m ;   H e w   W oo i   P i ng ;   J e y r a j   S e l v a r a j .   P hot ov o l t ai c   M o dul e   M o de l i n us i ng   Si m u l i n k / M a t l ab .   T he   3r I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o S us t a i na bl e   F ut u r e   f o r   H um a n   S e c u r i t y .   2012 .   [ 8]   L e o M .   T o l be r t ;   F a ng   Z .   P e ng .   M u l t i l e v e l   P W M   M e t ho ds   a t   L o w   M o dul a t i o I ndi c e s .   G e o r g i a   I ns t i t u t e   o f   T e c hno l o gy .   [ 9]   C H .   A s hl e s ha ;   A .   M o uni ka ;   B .   A pa r n a ;   N .   S ha r a da ,   D e s i g o f   S i ng l e   P ha s e   H - B r i dg e   M ul t i L e v e l   I n v e r t e r   u s i ng   M i c r o c o nt r o l l e r   A T M E L   89C 51.   2 008 - 201 2.   [ 10]   R a t ho r e   S . ;   K i r a r   M .   K . ;   S . K   B ha r dw a j ,   S i m ul a t i o o f   C a s c a de d   H - B r i dg e   M ul t i l e v e l   I nv e r t e r   u s i ng   P D ,   P O D ,   A P O D   T e c hni que s .   E l e c t r i c a l   &   C om pu t e r   E n gi ne e r i n g:   A i nt e r na t i ona l   J oi nal   ( E C I J )   V o l um e   4 ,   N o .   3.   S e pt e m be r   2015 .   [ 11]   L .   B o w t e l l   a nd  T .   A hf oc k,   "C om par i s on  be t w e e uni pol ar   a nd  b i pol a r   s i ng l e   phas e   g r i c on ne c t e i n v e r t e r s   f o r   P V   appl i c a t i ons , "   I E E E   i n   P o w e r   E ng i ne e r i ng   C o nf e r e nc e   ( A U P E C   200 7)   A us t r a l a s i a   U ni v e r s i t i e s ,   pp .   1 - 5,   20 07.   [ 12]   S uj a na r ko ,   B . ,   S i m ul a t i o D e v e l o pm e nt   o f   C a r r i e r   ba s e P ul s e   W i dt h .   I n t e r na t i o na l   J our nal   o f   C om pu t e r   A ppl i c a t i ons .   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t y   o f   J e m be r ,   201 4.   [ 13]   N o r dv a l l ,   A . ,   M ul t i l e v e l   I nv e r t e r   T o po l o gy   S ur v e y .   M a s t e r   o f   S c i e nc e   T he s i s   i n   E l e c t r i c   P o w e r   E ng i ne e r i ng .   D i v i s i o o f   E l e c t r i c   P o w e r   E ng i ne e r i ng ,   D e p a r t m e n t   o f   E ne r g y   a nd  E nv i r o nm e n t .   G ö t e bo r g ,   S w e de n:   C ha l m e r s   U ni v e r s i t y   O f   T e c hno l o gy ,   2011.   [ 14]   G e r s o E .   M . ;   L a c t e c ;   E dua r do   P .   R .   T o t a l   H a r m o ni c   D i s t o r t i o C a l c ul a t i o b y   F i l t e r i ng   f o r   P o w e r   Q ua l i t y   M o ni t o r i ng .     [ 15]   H a r t ,   D .   W . ,   P o w e r   E l e c t r o ni c s .   P g   33 9.   N e w   Y o r k:   M c G r a w - H i l l .   2011 .   [ 16]   R a j e s I ng a l e .   H a r m o ni c   A na l y s i s   U s i ng   F F T   a nd   S T F T .   I n t e r nat i onal   J o ur n al   of   S i gn al   P r oc e s s i ng  and   P at t e r n   R e c ogni t i on ,   V o l .   7 ,   N o .   4 .   201 4.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.