I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   9 ,   No .   1 J an u ar y   201 8 ,   p p .   20 ~ 23   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 9 . i1 . p p 20 - 23     20       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   A P ho to  Vo ltaic S o urce F e d Nov el  Bo o sting  S w itched  Z - So urce   M ultilevel Inv ert er       Sin u K J 1 ,   G .   Ra ng a na t ha n 2   1 De p a rtme n o f   EE EM ,   A M ET   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i   2 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   P S G   In stit u te o f   A d v a n c e d   S tu d ies ,   Co im b a to re       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   1 0 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   2 6 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Dec   1 8 ,   2 0 1 7       T h is  p a p e p re se n ts  a   n e w   sw it c h e d   z - so u rc e   m u lt il e v e in v e rter  p o w e re d   f ro m   a   p h o to v o lt a ic  so u rc e .   Ad d it i o n   o f   a   p o w e e l e c tro n ic  sw it c h   in   c o n v e n ti o n a z - so u rc e   n e tw o rk   p ro v id e e x c e ll e n v o lt a g e   b o o sti n g   c a p a b il it y   w it h   m o d e ra te  p o w e ra ti n g   w h ich   m a k e it   su it a b le  f o lo w   v o l tag e   p h o t o   v o lt a ic  a p p li c a ti o n s.  P ro p o se d   t o p o lo g y   c o n sists   o f   sin g le  DC  so u rc e ,   six   p o w e s w it c h e s,  t w o   d io d e s,  f o u r   c a p a c it o rs  a n d   tw o   in d u c to rs  c o m p a rin g   to   c o n v e n ti o n a f iv e   lev e sc h e m e p ro p o se d   t o p o l o g y   c o n tain les n u m b e o sw it c h e a n d   p a ss iv e   e le m e n ts.  Th is sc h e m e   p ro d u c e s v o lt a g e   w a v e f o r m   w it h   les se h a r m o n ics   a n d   sh o w le ss e T HD   p e rc e n tag e   b y   u sin g   d iff e re n t   m o d u latio n   i n d e x   o f   m u lt c a rri e lev e sh i f ted   P W M   tec h n i q u e .   P ro p o se d   sw it c h e d   z - so u rc e   m u lt il e v e i n v e rter  is  i m p le m e n ted   u sin g   M AT LAB   so f t w a re   a n d   re su lt s a re   p re se n ted   to   v e rify   m e rit s o f   th e   sc h e m e .   K ey w o r d s :   S w itc h ed   Z - So u r ce   M u ltil e v el   Vo ltag B o o s tin g   P h o to v o ltaic  So u r ce   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sin u   KJ   R esear ch   Sch o lar ,   Dep ar t m en o f   E E E M,   A ME T   Un i v er s it y ,   C h en n ai .       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   t h las f e w   d ec ad es,  t h er h as  b ee n   d r ast ic  i n cr ea s i n   th d e m an d   f o r   elec tr icit y .   T h is   h as  led   to   r ap id   u s an d   d ep letio n   o f   f o s s il  f u el s .   T h ese   f ac to r s   h av e   led   th r esear ch er s   to   r en e w a b le  en er g y   s o u r ce s   s u c h   as   w i n d ,   s o lar   P an d   f u e ce ll  s tac k .   So lar   P h o to v o ltaic  ( P V)   an d   f u el  ce ll   en e r g y   s o u r ce s   p la y   a   p r o m i n en r o le  a m o n g   th e   ex i s tin g   r e n e w ab le  s o u r ce s   p o s es   m aj o r   ch allen g e s   s u ch   as:  ( a)   Op ti m al  u til izatio n   o f   t h s o u r ce   d u to   th eir   n o n - lin ea r   ch ar ac ter is t ics  ( e. g .   Ma x i m u m   P o w er   P o in T r ac k in g   ( MP PT)   i s   r eq u ir ed   to   tr ac k   m a x i m u m   a v ailab le  p o w er   f r o m   P s o u r ce )     P ro ble m   Descript io n   P in v er ter s   ar s h o w n   g r ea f o cu s   in   n e w   r e s ea r ch in v er te r s   h a v to   b d esig n ed   f o r   h i g h er   p o w er   q u alit y   a n d   p er f o r m a n ce   k ee p in g   co s in   m i n d .   A cc o r d in g   t o   I E E E   an d   I E C   s tan d ar d s   P V   in v er ter s   d es ig n ed   f o r   lo w   v o ltag e   u t ilit y   p u r p o s s h o u ld   h av e   T HD  co n te n i n   v o ltag e   les s   t h a n   8 %.  I n   g e n er al  M L I   u s e   m o r e   n u m b er   o f   DC   s o u r ce s ,   p o w er   s w itc h es a n d   d o es n o t h av ab ilit y   to   b o o s t in p u t v o lta g e     B a ck g ro un d   L iter at u r [ 1 ]   p r o p o s ed   m u l ti  lev el  in v er ter   f o r   r en e w ab le   en er g y   ap p licatio n s   b ased   o n   z - s o u r ce   n et w o r k .   I n   r ef er e n ce   [ 2 ]   d if f er en m u lti  ca r r ier   P W tech n iq u e s   h as  b ee n   d is c u s s ed   f o r   ca s ca d ed   s o u r ce   m u ltil e v el  i n v er ter .   Ho w e v e r   s p ac v ec to r   P W cr ea t ed   g o o d   s co p f o r   m u lt l ev el  i n v er ter s   b u t   i m p le m en ta tio n   f o r   h i g h er   lev el  in v er ter s   is   d if f ic u lt  ta s k   [ 3 ] .   L iter atu r [ 4 ]   p r o p o s ed   q u asi  z - s o u r ce   th r ee   p h ase  m u lti  le v eli n v er t er s   f o r   in d u c tio n   m o to r   d r iv es,   w h il ap p ly in g   m u lti  lev el   i n v er te r   f o r   d r iv es  p o w er   b alan ce   is   m aj o r   p r o b lem   b ec au s m u ltil e v el  o u tp u s h o w s   lo w   p o w er   o u tp u it  h as  to   b o v er co m w h ile   i m p le m en t in g   d r iv e s   u s i n g   m u lti  le v el  in v er ter .   L iter atu r [ 5 ]   p r o p o s ed   z - s o u r ce   m u lti  le v el  in v er ter   s u itab le  f o r   d is tr ib u ted   en er g y   r eso u r ce s ,   in   m u lti  lev el  to p o lo g y   m a x i m u m   p o w er   ex tr ac tio n   is   tau n ti n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SS N : 2502 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  9 ,   No .   1 J an u ar y   2 0 1 8   :   20 23   21   task   h en ce   P W tech n iq u s h o u ld   b tak en   ca r o p ti m u m   p er f o r m a n ce   o f   m u lti  le v el  i n v er ter s .   C o n v er ter   T o p o lo g y   f o r   Gr id   f ed   Op er a tio n s   [ 6 ]   w as  b ased   o n   th m o d ellin g   o f   p h o to v o ltaic  s y s te m .   P h o to   ca tal y tic   d eg r ad atio n   o f   tr iazin e   d y es   o v er   N - d o p ed   T iO2   in   s o lar   r ad iatio n   i s   d escr ib ed   in   [ 7 ] .   P r ed ictiv Dir ec t P o w er   C o n tr o ( P DP C )   o f   Gr id - C o n n ec ted   Du al - A cti v B r id g Mu ltil e v el  I n v er ter   is   ex p lai n ed   in   [ 8 ] .   Pro p o r tio n al  I n teg r al  E s ti m ato r   o f   th Stat o r   R esis ta n ce   f o r   Dir ec T o r q u C o n tr o I n d u ctio n   Mo to r   Dr iv i s   d is c u s s ed   i n   [ 9 ] .   C o m p ar is o n   P er f o r m an ce s   o f   I n d ir ec Field   Or ien ted   C o n tr o f o r   T h r ee - P h ase  I n d u cti o n   Mo to r   Dr iv es  i s   p r esen ted   in   [ 1 0 ] .   Sen s o r   less   C o n tr o o f   B L DC   Mo to r   u s i n g   F u zz y   lo g ic  co n tr o lle r   f o r   So lar   p o w er   Gen er atio n   i s   d is cu s s ed   i n   [ 1 1 ] .       2.   P RO P O SE T O P O L O G Y   I n   th p r o p o s ed   s ch e m p h o to   v o ltaic  s o u r ce   is   s i m u late d   b y   u s in g   it s   eq u i v alen ci r cu it  an d   m o d eli n g   b y   m ath e m at ical  eq u atio n   o f   P p ar am eter s .   A   p o w er   s w i tch   i s   ad d ed   in   s er ies  b ef o r co n v en t io n al   z - s o u r ce   n et w o r k   w h ic h   b o o s t s   t h i n p u t   v o lta g to   d esire d   lev el.   T h en   b o o s ted   v o lta g e   o u tp u t   is   f ed   in to   lev el  s elec tio n   s w itc h   f o r   ac h iev i n g   m u lti   lev el   in   o u tp u v o ltag w a v ef o r m   an d   a n   co n v en t io n al  H - b r id g e   s in g le   p h ase   f o u r   s w itc h   cir c u it  is   u s ed   f o r   g e n er ati n g   ac   v o ltag i.e   b o th   p o s i tiv e   an d   n e g ati v c y cle.   M u lti   ca r r ier   lev el  s h i f ted   P W tec h n iq u i s   u s ed   f o r   P W g e n e r atio n   o f   in v er ter   s id s w i tch e s   an d   f o r   s w itc h   at   Z - s o u r ce   n et w o r k   h i g h   f r eq u e n c y   s q u ar p u l s at  d u t y   c y c le  g r ea ter   th a n   5 0 is   ap p lied .   Mu lti  ca r r ier   P W u s e s   o n r ef er en ce   s in w a v e   an d   t w o   d if f er en le v el  ca r r ier   w av a n d   in v o lv es  co n v e n tio n al  s i n ca r r ier   co m p ar is o n   P W tech n iq u e.   Fig u r s h o w s   t h o v er all  b lo ck   d iag r a m   o f   p r o p o s ed   s y s te m .       Fig u r 1 .   B lo ck   Diag r a m   o f   P r o p o s ed   Sy s te m       3.   SI M UL AT I O R E S UL T AND  DIS CUSS I O N   T h p r o p o s ed   s w itch ed   z - s o u r ce   m u l ti lev e l   in v er ter   p o w er e d   f r o m   p h o to v o ltaic  s o u r ce   is   s i m u lated   in   M A T L A B   Si m u lin k   s o f t w a r an d   r esu lts   ar s h o w n   b elo w .   Fi g u r s h o w s   t h s i m u lati o n   i m p le m en tatio n   o f   p r o p o s ed   t o p o lo g y .     Fig u r 2 .   Si m u latio n   I m p le m e n tatio n   o f   P r o p o s ed   C ir cu it   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci   I SS N:  2502 - 4752     A   P h o to   V o lta ic  S o u r ce   F ed   N o ve l B o o s tin g   S w itch ed   Z - S o u r ce   Mu ltil ev el  I n ve r ter   ( S in u   K J )   22     T ab le   1 .   Sim u latio n   P ar am e ter s   P a r a me t e r s   P V   V o l t a g e   12v   O u t p u t   V o l t a g e   72v   Z - so u r c e   I n d u c t o r   7 0 mH   Z - so u r c e   C a p a c i t o r   1 0 0 u F   C a p a c i t o r   C 1 ,   C 2   2 2 0 0 u H   L o a d   r e si st o r   1 0 0   o h ms           Fig u r 3 .   P Mo d el  R esp o n s e           Fig u r 4 .   Fiv L ev el  O u tp u t V o ltag W av e f o r m       T ab le   s h o w s   s i m u la tio n   p ar a m eter s   ap p lied   in   p r o p o s ed   i m p le m en ta tio n   cir cu it   Fi g u r e   s h o w s   P s o u r ce   r esp o n s i n   s i m u latio n   an d   Fig u r s h o w s   g en er at ed   f iv le v el  in v er ter   o u tp u v o ltag w i th   le s s e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SS N : 2502 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  9 ,   No .   1 J an u ar y   2 0 1 8   :   20 23   23   h ar m o n ics   an d   f r o m   w ca n   o b s er v ex ce lle n t   v o lta g b o o s tin g   ca p ab ilit y   o f   p r o p o s ed   s ch e m e.   Ach ie v ed   b o o s t r atio   is   1 :6   w h ich   i s   h i g h er   in   co m p ar is o n   w it h   co n v e n tio n al  b o o s ted   m u lti le v el  i n v er ter s .       T ab le   2 .   Nu m b er   o f   co m p o n e n ts   U s ed   in   M u ltil e v el  I n v er te r   C o mp o n e n t   P o w e r   e l e c t r o n i c   sw i t c h   6   I n d u c t o r s   2   C a p a c i t o r s   4     D i o d e s   2   S o u r c e   1       4.   CO NCLU SI O N   T h p r o p o s ed   s w itc h ed   z - s o u r ce   m u lt lev e l   in v er ter   is   s i m u lated   in   Si m u lin k   s o f t w ar a n d   r esu lt s   ar p r esen ted .   R es u lt s   s h o wn   i n   p r ev io u s   s ec tio n   v er i f ie s   th e   m er it s   o f   th e   p r o p o s ed   s ch e m e.   I s h o w s   ex ce lle n v o ltag e   b o o s tin g   ca p ab ilit y   i n   th e   r an g o f   1 :6   a n d   T HD  o f   o u tp u t   v o lta g e   w it h o u t L C   f il ter   is   u n d er   2 0 w h ic h   i s   f ar   le s s er   v al u o f   T HD  co m p ar ed   to   co n v en ti o n al  f iv e   le v el  i n v er ter   s c h e m es.  T HD  o f   o u tp u t   v alu w i th   L C   f ilter   is   4 w h i ch   s h o w s   h i g h er   p o w er   q u ali t y   o f   p r o p o s ed   in v er ter .       RE F E R E NC E S   [1 ]   S .   Jia n g   a n d   F .   Z.   P e n g ,   " M o d u l a sin g le - p h a se   tra n s - Z - so u r c e   in v e rte fo mu lt i - in p u re n e wa b le  e n e rg y   sy ste m ,"   2 0 1 2   T w e n t y - S e v e n th   A n n u a IEE A p p li e d   P o w e El e c tro n ics   Co n f e re n c e   a n d   Ex p o siti o n   (A P EC),   Orla n d o ,   F L ,   2 0 1 2 ,   p p .   2 1 0 7 - 2 1 1 4 .   [2 ]   U.  S h a ji t h   A li   a n d   V .   Ka m a ra j,   " Bi p o l a mu l ti c a rr ier   PW M   t e c h n i q u e f o c a sc a d e d   q u a si - Z - so u rc e   mu lt il e v e in v e rte r ,"   2 0 1 3   I n tern a ti o n a Co n f e r e n c e   o n   Circu it s,  P o w e a n d   Co m p u ti n g   T e c h n o lo g ies   (ICCP CT ),   Na g e rc o il ,   2 0 1 3 ,   p p .   2 3 6 - 2 4 0 .   [3 ]   B.   Ch o k k a li n g a m   a n d   J.  L .   M u n d a ,   " S im p li f ied   S VP W M   f o S o u rc e   T - NP C - M L in c lu d i n g   n e u tral  p o in t   b a lan c in g , "   2 0 1 6   IEE S y m p o siu m   o n   Co m p u ter  A p p li c a ti o n &   In d u strial  El e c tr o n ics   (IS CA IE) ,   P e n a n g ,   2 0 1 6 ,   p p .   1 3 2 - 1 3 8 .   [4 ]   F .   G a o ,   P .   C.   L o h ,   F .   Blaa b jerg   a n d   R.   T e o d o re sc u ,   " M o d u l a ti o n   S c h e me o M u lt i - p h a se   T h re e - L e v e Z - S o u rc e   In v e rte rs ,"   2 0 0 7   I EE P o w e El e c tro n ics   S p e c ialists Co n f e re n c e ,   Orla n d o ,   F L ,   2 0 0 7 ,   p p .   1 9 0 5 - 1 9 1 1 .   [5 ]   V .   R.   K u m a a n d   A .   S re e d e v i,   " De sig n   a n d   d e v e lo p me n o Z - so u rc e   mu lt i - lev e in v e rte fo so la e n e rg y ,"   2 0 1 5   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   A p p li e d   a n d   T h e o re ti c a Co m p u ti n g   a n d   Co m m u n ica ti o n   T e c h n o l o g y   (iC AT c c T ),   Da v a n g e re ,   2 0 1 5 ,   p p .   2 2 9 - 2 3 2 .   [6 ]   UMA DEV I,   K.,   NA LA ND H A ,   P . ,   &   KES A V A N,  C.   C.   M o d e ll in g   o Ph o to v o lt a ic  S y ste wit h   Co n v e rte r   T o p o lo g y   f o r Gr id   fe d   Op e ra ti o n s .   [7 ]   S e lv a ra j,   A . ,   S iv a k u m a r,   S . ,   Ra m a sa m y ,   A .   K.,   &   B a las u b ra m a n ian ,   V .   (2 0 1 3 ) .   P h o to   c a taly ti c   d e g ra d a ti o n   o tri a z in e   d y e s o v e N - d o p e d   T iO2   in   so lar ra d iatio n .   Res e a rc h   o n   C h e mic a In ter me d i a tes ,   3 9 (6 ) ,   2 2 8 7 - 2 3 0 2 .   [8 ]   G o h ,   H.  H.,   A id a ,   A . ,   Lee ,   S .   S . ,   S im ,   S .   Y.,   &   G o h ,   K.  C.   (2 0 1 7 ).   P re d ictiv e   Dire c P o w e Co n tro ( P D P C)  o f   G rid - Co n n e c ted   Du a l - A c ti v e   Bri d g e   M u lt il e v e In v e rter  (D A BM I).   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) ,   8 (4 ) .   [9 ]   Ch a u d h a ri,   J.  G . ,   Bo d k h e ,   S .   B. ,   &   Aw a re ,   M .   V .   ( 2 0 1 7 ) .   P ro p o rt i o n a I n teg ra Esti m a to o f   th e   S tato Re sista n c e   f o Dire c T o rq u e   Co n tro I n d u c t io n   M o to Driv e .   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m s   ( IJ PE DS ) ,   8 (4 ) .   [1 0 ]   A z iri ,   H.,   P a tak o r,   F .   A . ,   S u laim a n ,   M . ,   &   S a ll e h ,   Z.   (2 0 1 7 ).   Co m p a riso n   P e rf o rm a n c e o f   In d irec F ield   Orie n ted   Co n tr o f o T h re e - P h a se   In d u c ti o n   M o t o Driv e s.  In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m s   ( IJ PE DS ) ,   8 (4 ) .   [1 1 ]   S u n d a ra m ,   A . ,   &   Ra m e sh ,   G .   P .   S e n so les Co n tro o f   BLDC  M o to u si n g   F u z z y   lo g ic  c o n tro l ler  f o S o lar  p o w e G e n e r a ti o n .   I n ter n a ti o n a l   jo u rn a l   o M sq u a re   sc ien ti fi c   re se a rc h   ( IJ M S R),   9 (2 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.