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 .   24 ~ 28   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 9 . i1 . p p 24 - 28     24       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 V  F ED  Three   Phas e Sw itched  Z - So urce  M ul ti  Le v el  Inv erte for Indu ction M o tor Driv es       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 5 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   2 4 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Dec  15 ,   2 0 1 7       G e n e r a ll y   in d u c ti o n   m o to d riv e p o ss e s   h ig h e h a rm o n ic  c o n ten ts  in   li n e   v o lt a g e   a n d   c u rre n d u e   to   h ig h   sw it c h in g   f re q u e n c y   u se d   in   in v e rters .   Co n v e n ti o n a i n d u c ti o n   m o to d riv e e m p lo y   t w o   lev e v o lt a g e   so u rc e   in v e rters   w h ich   h a T HD   in   lev e o f   5 0 % .   T h is  p a p e p re se n ts  a   s w it c h e d   z - so u rc e   m u lt il e v e in v e rter  w h ic h   h a v o lt a g e   b o o st in g   c a p a b il it y   a n d   h a s   les se T H lev e in   c o m p a riso n   w it h   c o n v e n ti o n a tw o   lev e v o lt a g e   so u rc e   in v e rters .   T h is  d riv e   is   f e d   f ro m   a   p h o t o   v o lt a ic  so u rc e   b e c a u se   o f   i ts  v o lt a g e   b o o st in g   c a p a b il i ty .   A   sin g le  p h a se   f i v e   le v e s w it c h e d   z - so u rc e   in v e rter  is  in it ially   d e sig n e d   a n d   c o n sid e re d   a sin g le  c e ll   a n d   th re e   su c h   c e ll a re   c re a ted   f o p o w e rin g   th re e   p h a s e   in d u c ti o n   m o to r.   T h e   p ro p o se d   th re e   c e ll   P V   so u rc e   s w it c h e d   z - so u rc e   m u lt il e v e in v e rter  f o th re e   p h a se   in d u c ti o n   m o to is  sim u late d   in   M A TL AB/S im u li n k   so f twa re   to   v e ri fy   m e rit o p ro p o se d   I M   d r iv e .   K ey w o r d s :   MA T L A B   P s o u r ce   S w itc h ed   z - s o u r ce   m u lt ilev el   in v er ter   T HD   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 t 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   T HR E E - P HA SE  i n d u c tio n   m o to r s   h av b ee n   co n s id er ed   o n of   t h e   m o s co m m o n l y   u s ed   elec tr ic   m ac h in e s   i n   in d u s tr ial   ap p licatio n s   d u to   th eir   lo w   co s t,  s i m p le  a n d   r o b u s t   co n s tr u ctio n .   T h r ee - p h a s e   in v er ter s   ar co n s id er ed   an   es s en tia p ar t   i n   t h e   v ar iab le  s p ee d   AC   m o to r   d r iv es.   P r ev io u s l y ,   t h tr ad itio n a l   s ix - s w itc h   t h r ee - p h a s ( SS T P )   in v er ter s   h av b ee n   w id el y   u s ed   i n   d if f er e n i n d u s tr ial  ap p licatio n s .   s w itc h ed   z - s o u r ce   m u l tilev e in v er ter   w h ic h   h as  v o lta g b o o s tin g   ca p ab ilit y   a n d   h a s   le s s er   T HD  lev el  i n   co m p ar is o n   w it h   co n v e n tio n a t w o   lev el  v o ltag s o u r ce   in v er ter s .   T h is   d r iv is   f ed   f r o m   p h o to   v o ltaic  s o u r ce   b ec au s o f   it s   v o lta g e   b o o s tin g   ca p ab ilit y .   s i n g l p h ase   f iv e   le v el  s w itc h ed   z - s o u r ce   i n v er ter   i s   in itial l y   d esi g n ed   a n d   co n s id er ed   as  s i n g le  ce ll   an d   t h r ee   s u c h   ce ll s   ar cr ea ted   f o r   p o w er i n g   t h r ee   p h as e   in d u ctio n   m o to r .     P ro ble m   Descript io n   C o n v en t io n al  t w o   le v el  v o lta g s o u r c i n v er ter   ex h ib its   h i g h er   T HD  in   o u tp u v o ltag an d   cu r r en t   w a v e f o r m   w h e n   f ed   to   th r ee   p h ase  in d u ctio n   m o to r .   T h r ee   in d u ctio n   m o to r   is   p u r in d u ctiv lo ad   w h ic h   ad d s   ce r tain   o r d er   h ar m o n ics t o   v o ltag ir r esp ec tiv o f   h ar m o n ics  f r o m   VSI .     B a ck g ro un d   [ 1 ]   Pre s en ts   P p o w er ed   d r iv w it h   h ig h   m o to r   p er f o r m an ce   b ec a u s s o lar   is   p o w er   s o u r ce   ex tr ac ti n g   p o w er   f r o m   s o lar   is   d if f icu lt  j o b   h en ce   in v er ter   cir cu it  an d   co n tr o ller   m u s b ch o s en   f o r   co m p e n s at in g   s u ch   d is ad v a n ta g f r o m   P s o u r ce .   L iter at u r [ 2 ]   s h o w n   s in g le  p h a s th r e lev el  m u lti  lev e l   in v er ter   f o r   ce n tr i f u g al  p u m p   ap p licatio n s   f ed   f r o m   p h o to   v o ltaic  s o u r ce .   T HD  s h o u ld   b r ed u ce d   in   o r d er   to   av o id   ac o u s tic  n o is o f   m o t o r ,   r ed u cin g   T HD  en h an ce s   p o w er   q u alit y   o f   li n [ 3 ] .   L iter a tu r [ 4 - 5 ]   p r o p o s ed   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   :   24 28   25   P b ased   Z   s o u r ce   in v er ter   f o r   v ar iab le  s p ee d   i n d u ctio n   m o to r   d r iv ap p licatio n s .   I u s es  s p ac v ec to r   b ased   ap p r o ac h   f o r   p u ls g en er atio n   o f   i n v er ter s ec to r   s el ec tio n   al g o r ith m   i s   i m p le m e n ted   in   s p ac v ec to r   ap p r o ac h .   I n   th is   p ap er   d escr ib ed   th at  th P in v er ter   to p o lo g y   it  i s   h i g h   ef f ic ien c y   to p o lo g y   [ 6 ] .   Fire f l y   alg o r ith m   is   p r esen ted   in   th i s   p ap er   in   th is   al g o r ith m   u s ed   to   g en er ate  th r ea ctiv p o w er   [ 7 ] .   Pre d ictiv Dir ec 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 c ti v B r id g M u lti lev el   I n v er ter   is   e x p lain ed   i n   [ 8 ] .   P r o p o r tio n al  I n teg r al  E s ti m at o r   o f   th Stato r   R esi s tan ce   f o r   Dir ec T o r q u C o n tr o I n d u ct io n   Mo to r   Dr iv is   d is cu s s ed   in   [ 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 Fi eld   Or ien ted   C o n tr o f o r   T h r ee - P h ase  I n d u ctio n   Mo to r   Dr iv es  is   p r ese n ted   in   [ 1 0 ] .   Sen s o r   less   C o n tr o o f   B L D C   Mo to r   u s i n g   F u zz y   lo g ic   co n tr o ller   f o r   s o lar   p o w er   Gen er atio n   i s   d is c u s s ed   in   [ 1 1 ] .       2.   P RO P O SE SW I T CH E Z - SO URCE M UL T I L E VE L   I NVER T E DRIV E   Fig u r 1   s h o w s   o v er all  b lo ck   d iag r a m   o f   p r o p o s ed   in d u c tio n   m o to r   d r iv u s i n g   s w itc h ed - s o u r ce   m u lti  le v el  i n v er ter .   I n itiall y   s in g le  p h ase  p h o to v o ltaic  p o w er ed   s w itc h ed   in d u cto r   z - s o u r ce   in v er ter   i s   i m p le m en ted   w h ic h   i s   ter m e d   as  s i n g le  ce ll  o r   u n it.  T h r ee   s u c h   ce l ls   ar f o r m ed   f o r   f ee d in g   th r ee   p h ase   in d u ctio n   m o to r .   T h p r o p o s e d   d r iv is   i m p le m e n ted   i n   clo s ed   lo o p   u s in g   s p ee d   p co n tr o ller ,   p co n tr o ller   r esp o n s co n tr o ls   th m o d u lati o n   in d ex   o f   s i n ca r r ier   P W M.   T h r ee   p h ase  s in w a v is   g e n er ated   an d   p r o d u ct   w it h   p r esp o n s a n d   co m p ar e d   w it h   lev el  s h i f ted   m u lt ca r r ier   tr ia n g u lar   w a v to   g e n er ate  P W f o r   s w itch e s   u s ed .   Si n g le  P I   co n tr o ller   is   u s ed   in   clo s ed   lo o p   w h ic h   is   ea s ier   o f   tu n i n g   b ec a u s ac h i ev e m e n o f   v o lta g lev el  an d   s p ee d   p er f o r m an ce   i s   also   co n s id er ed .   I f   m u l tip le  p co n tr o ller s   in v o l v ed   in   clo s ed   lo o p   it  w ill  m a k e   s y s te m   t u n i n g   co m p le x .         Fig u r 1.   B lo ck   Diag r a m   o f   p r o p o s ed   s y s te m       3.   SI M UL AT I O R E S UL T AND  DIS CUSS I O N   T h r ee   p h ase  s w i tch ed   z - s o u r ce   m u l ti  le v el   i n v er ter   p o w er ed   f r o m   p h o to   v o ltaic   s o u r ce   i s   i m p le m en ted   i n   Si m u li n k   an d   r esu lts   ar d is cu s s ed   in   t h is   s ec tio n .   Fig u r 3   s h o w s   Si m u li n k   i m p le m en ta tio n   o f   p r o p o s ed   s w i tch ed   z - s o u r ce   m u l tile v el  in v er ter   f ed   i n d u cti o n   m o to r   d r iv e.       T ab le   1 .   Sim u latio n   p ar a m eter s   M o t o r   P a r a me t e r s   S t a t o r   R e si st a n c e   R s   0 . 0 9 9 6 1   o h ms   S t a t o r   I n d u c t a n c e   L s   0 . 0 0 0 8 6 7   H   R o t o r   r e si st a n c e   R r   0 . 0 5 8 3 7   o h ms   R o t o r   i n d u c t a n c e   L r   0 . 0 3 0 3 9   H   M u t u a l   I n d u c t a n c e   L m   0 . 0 0 0 8 6 7   H   I n e r t i a   J   0 . 4   P o l e   p a i r s   2       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 PV FED  T hr ee  Pha s e Sw i t ched Z - s o u r ce   Mu lti Leve l I n ve r ter fo r   I n d u ctio n   Mo to r   Dri ve s   ( S in u   K J )   26     Fig u r 3 .   C ir cu it Dia g r a m   o f   S in g le  C ell  o f   S w itc h ed   Z - So u r ce   Mu ltil e v el  I n v er ter           Fig u r 4 .   Sp ee d   R esp o n s of   P r o p o s ed   Sch e m e           Fig u r 5 .   T o r q u R esp o n s of   P r o p o s ed   Sch e m e     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   :   24 28   27       Fig u r 6 .   R   P h ase  Stato r   C u r r en o f   I M           Fig u r 7 .   R   P h ase  Stat o r   Vo lta g o f   I M       Fig u r 4   s h o w s   s p ee d   r esp o n s o f   p r o p o s ed   d r iv f o r   r ef er en ce   s p ee d   o f   5 0 0   r p m   an d   co r r esp o n d in g   f i g u r es  f r o m   5 - 7   s h o w s   p er f o r m an ce   o f   i n d u ctio n   m o to r   s u ch   as  elec tr o m a g n et ic  to r q u e,   s tato r   cu r r en an d   lin v o lta g w h en   f ed   f r o m   s witch ed   z - s o u r ce   m u lt ilev el  i n v er ter   cir cu it.       T ab le   2 .   T HD  C o m p ar is o n   o f   P r o p o s ed   Sch e m e   T H D   C o mp a r i so n   T H D   o f   M L I   w i t h o u t   L C   f i l t e r   R - l o a d   2 0 %   T H D   o f   M L I   w i t h   L C   f i l t e r   R - l o a d   4%   T H D   o f   M L I   w i t h o u t   L C   f i l t e r   I M   3 0 %   T H D   o f   M L I   w i t h   L C   f i l t e r   I M   8%       4.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r esen ted   n e w   s w itc h ed   z - s o u r ce   m u lti  le v el  i n v er ter   f o r   th r ee   p h ase  i n d u ct io n   m o to r   d r iv e.   T h p r o p o s ed   to p o lo g y   is   s i m u la ted   u s in g   M A T L A B   s o f t w ar a n d   r es u lts   s h o w n   in   p r ev io u s   s ec tio n   v er if ie s   t h m er it s   o f   p r o p o s ed   s ch e m e.       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 PV FED  T hr ee  Pha s e Sw i t ched Z - s o u r ce   Mu lti Leve l I n ve r ter fo r   I n d u ctio n   Mo to r   Dri ve s   ( S in u   K J )   28   RE F E R E NC E S   [1 ]   K.  C.   R.   Nish a   a n d   S .   Ja in ,   " PV   p o we re d   p e rf o rm a n c e   e n h a n c e d   t h re e - sta g e   c a sc a d e d   q u a si  Z - so u rc e   in v e rte fed   in d u c ti o n   mo to d riv e " ,   2 0 1 5   In tern a ti o n a Co n f e re 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 - 2 0 1 5 ] ,   Na g e rc o il ,   2 0 1 5 ,   p p .   1 - 7.   [2 ]   R.   Ch in t h a m a ll a ,   K.  S .   G a n e sh   a n d   S .   Ja i n ,   " An   o p ti ma a n d   e ff ici e n PV   sy ste u sin g   two   2 - lev e c a sc a d e d   3 - lev e in v e rte fo Ce n trif u g a l   p u mp " ,   2 0 1 4   I EE E   In tern a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n   P o w e El e c tro n ics ,   Dri v e a n d   En e rg y   S y st e m s (P EDES ) ,   M u m b a i,   2 0 1 4 ,   p p .   1 - 6.   [3 ]   G .   Du rg a su k u m a r   a n d   M .   K.  P a t h a k ,   " T HD   re d u c ti o n   in   p e rfo rm a n c e   o mu lt i - lev e in v e rte fed   i n d u c t io n   mo to r   d riv e " ,   In d ia In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   P o w e El e c tro n ics   2 0 1 0   ( IICP E 2 0 1 0 ) ,   Ne w   De lh i,   2 0 1 1 ,   p p .   1 - 6.   [4 ]   V .   V i jay ,   K.  J.  S h ru t h i,   P .   G .   Kin i,   C.   V isw a n a th a   a n d   M .   S .   B h a tt ,   " M o d if ied   Z - so u rc e   in v e rte b a s e d   th re e   p h a se   in d u c ti o n   mo t o d riv e   fo so la PV   a p p li c a t io n s " ,   2 0 1 4   I n tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   P o w e S ig n a ls  Co n tro a n d   Co m p u tatio n s ( E P S CICON ) ,   T h ri ss u r,   2 0 1 4 ,   p p .   1 - 5.   [5 ]   S .   P a tra,  A n k u r,   A .   M o h a n ty ,   S .   R.   M o h a n ty   a n d   N.  Kish o r,   " Co mp a ra t ive   a ss e ss me n o th e   imp ro v e me n o o u t p u t   v o lt a g e   wit h   in c re a se d   lev e q u a si - Z   S o u rc e   M u lt il e v e in v e rte r " ,   2 0 1 3   S t u d e n ts  Co n f e re n c e   o n   En g in e e rin g   a n d   S y st e m s (S CES ) A ll a h a b a d ,   2 0 1 3 ,   p p .   1 - 5.   [6 ]   Ba v it ra ,   K.,   S in th u ja,  S . ,   M a n o h a ra n ,   N.  a n d   Ra jes h ,   S . ,   2 0 1 5 .   T h e   h ig h   e ff icie n c y   re n e wa b le  P V   i n v e rter  to p o lo g y .   In d ia n   J o u rn a o S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   8 ( 1 4 ) .   [7 ]   Ka n n a n ,   G . ,   S u b ra m a n ian ,   D.P .   a n d   S h a n k a r,   R. U.,   2 0 1 5 .   Re a c ti v e   p o w e o p ti m iz a ti o n   u si n g   f iref l y   a lg o rit h m .   In   Po we r E lec tro n ics   a n d   Ren e w a b le E n e rg y   S y ste ms   (p p .   8 3 - 9 0 ).   S p rin g e In d ia.   [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 t io 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 ll e 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.