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 .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9 ,   pp .   1141 ~ 1147   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 3 . pp 114 1 - 1147             1141       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   Im p r o v e d   r e l i a b l e   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   f o r   r e n e w a b l e     e n e r g y   s y st e m s       M.   S u jath a,   A . K .   P a r v ath y   D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a nd   E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r i ng ,   H i n dus t a n   I ns t i t u t e   o f   T e c hno l o gy   a nd  S c i e nc e ,   I ndi 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 d   N ov   20 ,   201 8   R e v i s e J a n   21 201 9   A c c e pt e F e b   27 ,   201 9       N e w   i m pr o v e m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   ( M L I )   t o po l ogy   f o r   R e ne w a b l e   e ne r gy   s y s t e m s   i s   p r o po s e i t h i s   p a pe r .   C a s c a de m ul t i l e v e l   i nv e r t e r s   ( C M L I )   pr o duc e   a o ut put   v o l t a g e   l e v e l   de pe nd i ng   o t he   num be r   o f   i nd i v i dua l   s o ur c e s   c o nne c t e d.   T he   m a i dr a w b a c o f   C M L I   i s ,   a s   t he   o ut p ut   v o l t a g e   l e v e l   i nc r e a s e s   i n um be r ,   t he   s w i t c he s   us e i t h e   de v i c e   a l s o   i nc r e a s e s   a n he nc e   t he   c o m pl e xi t y   of   t he   c i r c ui t   i nc r e a s e s .   A s   t h e   num be r   o f   s w i t c he s   i nc r e a s e s ,   t h e   r e l i a bi l i t y   of   t he   c i r c ui t   de c r e a s e s .   I t h i s   pa p e r   a   n o v e l   M L I   t o po l ogy ,   w hi c e m pl o y s   l e s s e r   num b e r   o f   s w i t c he s ,   i s   pr o po s e d.     A   s i m ul a t i o m o de l   o f   C M L I   a nd  t h e   p r o po s e M L I   ha s   be e bu i l t   i n   M A T L A B / S I M U L I N K .   T he   r e l i a b i l i t y   o f   t he   C M L I   a nd  t h e   n e w   t o po l o g M L I   i s   a na l y z e b y   us i ng   M I L - H D B K - 217.   Ke y w or ds :   M e a t i m e   b e t w e e n   f a i l u r e s   M IL - H D B K   M ul t i l e v e l   i n v e r t e r   R e l i a b i l i t y   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 :   M . S uj a t ha ,     D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a nd  E l e c t r o ni c s   E n g i n e e ri n g,   H i n dus t a n   I n s t i t ut e   o f   T e c hn o l o g y   a n S c i e n c e ,   P . O .   N o   1 ,   R a j i v   G a nd h i   S a l a i ,   P a du r,   C h e nn a i   600103 ,   T a m i l na du,   I ndi a .   E m a i l :   m s uj a t ha @ h i ndus t a n u ni v . a c . i n       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   e n v i r o nm e n t a l   c o n c e rn  a nd  i n c r e a s i n po w e r   s h o r t a ge   ha s   l e t o   t h e   w o r l s p r e a pe n e t ra t i o n   o r e n e w a b l e   e n e r gy .   In c r e a s i ng  p r o po r t i o o f   r e n e w a b l e   e n e r gy   c o n t ri b ut i o n,   po w e r   di s t r i b ut i o n   a n d   po w e r   qua l i t y   i s s ue s   h a v e   l e t t h e   a dv a n c e m e n t   o f   n e w   pow e r   c o n v e r t e r   t o po l o gi e s .   M ul t i l e v e l   i n v e r t e r s   c a a c hi e v e   h i g h   po w e r   us i n m a t u r e   m e d i u m   po w e r   s e m i c o n duc t o r   t e c hn o l o g y   [1].   M ul t i l e v e l   i n v e rt e t e c hn o l o g y   h a s   g a i n e d   po pul a ri t y   i n   i n dus t r y   fo r   m e di um   a nd   h i g v o l t a ge   a p pl i c a t i o n s .   W h e c o m pa r e w i t h   t h e   t ra di t i o n a l   t w o - l e ve l   i n v e r t e r ,   t h e   qu a l i t y   of   o ut put   vo l t a ge   pr o duc e by   M L i s   h i g h .   Cu rr e nt l y ,   M L a r e   b r o a dl y   us e i n   v a ri o us   a ppl i c a t i o n s   [2]  s uc h   a s   H i gh   V o l t a ge   D t ra n s m i s s i o n ,   F l e xi b l e   A T ra n s m i s s i o S y s t e m   (F A CT S ),   h y b r i e l e c t ri c   ve h i c l e   s y s t e m s   ( H E V e t c . ,   M ul t i l e v e l   i n v e r t e r s   c a n   a l s o   b e   us e i n   t h e   gri c o nn e c t e s y s t e m s   w i t h o ut   t h e   us e   o f   b ul k y   t ra n s f o r m e rs .   T h e   c o m m e r c i a l l y   a v a i l a b l e   M L Is   a r e   N e ut ra l   P o i nt   Cl a m pe (N P C)  i n v e r t e r s ,   F l y i n c a pa c i t o r   (F C)  i n v e rt e r s   a nd  Ca s c a de M ul t i l e v e l   In v e r t e r s   (CM L I)  [ 3].   F o r   gi v i n t h e   s a m e   vo l t a ge   l e v e l ,   di ff e r e n t   i n v e r t e r s   f o l l o w   di f fe r e n t   m e c ha n i s m .   F i v e   l e ve l   i n v e r t e us e fo r   p h o t o vo l t a i c   a pp l i c a t i o n   i s   b r o a dl y   di s c us s e [4] - [5].   N P i n v e r t e r s   ha v e   l e s s   n um b e r   o c a pa c i t o r s   t ha n   t h e   F i n v e r t e r s   a n CM L I.     T h e   l i m i t a t i o n   o N P i s   t h e   di f f i c ul t y   i n   t h e   b a l a n c i n o D C - l i n v o l t a ge   [ 6 ]   a n b e c a us e   of  t h i s   e xt r a   c l a m p i n di o de s   a r e   n e e de d.   H i gh   n u m b e r   o c a pa c i t o r s   a re   n e e de by   F C   i n v e r t e r   [ 7 ] .   T h e   CM L [ 8 i s   de s i gn e by   us i n H - b r i dge s   i n   s e ri e s   a n i t s   a rr a nge m e nt   i s   s i m p l e   t h a n   t h e   o t h e r   t y pe s   o i n v e r t e r s .     B ut   i t hi s ,   w i t i n c r e a s e o ut pu t   l e v e l s ,   t h e   s w i t c h e s   us e d   f or  t h e   c o n v e r t e o pe r a t i o a l s o   i n c r e a s e s .   M a i n   di s a dv a n t a ge   of   CM L c o n f i gur a t i o n   i s   t h e   i n c r e a s e   i n   n u m b e r   of   s w i t c h i n de v i c e s   a n i t s   c o m pl e dri v e r   c i r c ui t s   [ 9 ] .   Co m p l e xi t y   of   t h e   s y s t e m   de c r e a s e s   t h e   i n v e rt e r ’s   r e l i a b i l i t y .   T h e   r e l i a b i l i t y   of  i n v e r t e i s   c ri t i c a l   f o r   t h e   s m o o t h   o pe ra t i o o f   c o nn e c t e p h o t o vo l t a i c   s y s t e m .   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 .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1141     1147   1142   By   de v e l o pi n n e w   t o po l o g y   of   i n v e r t e r s ,   t h e   c o m pl e xi t y   c a n   b e   de c r e a s e a n h e n c e   t h e   r e l i a b i l i t y   c a n   b e   i n c r e a s e [ 10 ].   By   h a v i n i n v e r t e r s   w i t h   l e s s   n u m b e r   o s w i t c h e s ,   f o r   t h e   s i m i l a r   v o l t a ge   l e ve l ,     t h e   r e l i a b i l i t y   o f   t h e   i n v e rt e c a b e   i m p r o v e d.   In   t hi s   pa pe r   a   n e w   m ul t i l e v e l   i n v e r t e r   h a v i n l e s s e r   n u m b e r   of   s w i t c h e s   t h a n   t h e   c o n v e n t i o n a l   CM L i s   pr o po s e a n i s   a n a l y z e d.   F ur t h e r   t h e   r e l i a b i l i t y   of   t h i s   n e w   i n v e r t e r   i s   c o m pa r e w i t h   t h a t   o f   t h e   e xi s t i n g   CM L a n d   t h e   r e s ul t s   p r o v e   t ha t   t h e   p r o po s e i n v e r t e r   i s   m o r e   r e l i a b l e   t ha t h e   CM L I .       2.   C A S C A D ED   M U LTI LEV E I N V ER TER   (C M LI )     T h e   c i r c ui t   d i a g r a m   o f   CM L i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1 .   T h e   CM L i s   c o m po s e of   a   n u m b e r   o f   H - b r i dge   uni t s   [11] .   O ut p ut   f r o m   e i t h e r   s e pa r a t e   s o l a r   pa n e l s   o r   i n di v i dua l   D u n i t s   a r e   c o n n e c t e t o   t h e   H -   b r i dge   uni t s   a s   i nput s .   T o   ob t a i n   a   m u l t i l e v e l   o ut put   vo l t a ge ,   t he   A o ut put s   o i n di v i du a l   H - b r i dge   u n i t s   a r e   c o n n e c t e i s e r i e s .   F o r   K   n u m b e r   o f   i n d i v i dua l   D s o u r c e s ,   t h e   n u m b e r   o f   l e ve l s   of   o ut put   p ha s e   v o l t a ge   of  CM L i s   g i v e n   b y   2K + 1.   T h e   S w i t c r e qui r e m e nt   o f   Ca s c a de M ul t i l e v e l   In v e r t e i s   gi v e n   i T a b l e   1.       T a b l e   1 .   S w i t c R e qui r e m e nt   f o r   Ca s c a de M u l t i l e v e l   I n v e r t e r   P a ra m e t e r s     Ca s c a d e d     L e v e l s   7   9   11   13   S w i t c h e s   r e q u i r e d   12   16   20   24       F o r   a   7 - l e v e l   o ut put   p ha s e   v o l t a ge ,   i n d i v i dua l   D s o u r c e s   a nd  i n d i v i dua l   H - b r i dge   u ni t s   a r e   r e qui r e d .   T h e   c i r c ui t   di a g r a m   i s   s h o w n   i F i gu r e   1 .           F i g u r e   1 .   C i r c ui t   d i a g ra m   o f   Ca s c a de M u l t i l e v e l   In v e rt e r       T h e   S w i t c hi n P a t t e rn  o f   l e v e l   CM L i s   gi v e i T a b l e   2.       T a b l e   2 .   S w i t c hi n g   P a t t e rn   o f   CM L I   L e v e l   S w i t c h e s   i n   O N   S t a t e   O u t p u t   V o l t a g e   3   S 1 , S 2 ,   S 5 , S 6 ,   S 9 ,   S 10   + 3   V dc   2   S 1 , S 2 ,   S 5 , S 6 ,   S 10 , S 12   + 2   V dc   1   S 1 , S 2 ,   S 6 , S 8 ,   S 10 , S 12   +   V dc   0   S 2 , S 4 ,   S 6 , S 8 ,   S 10 , S 12   0   - 1   S 3 , S 4 ,   S 6 , S 8 ,   S 10 , S 12   - 1   V dc   - 2   S 3 , S 4 ,   S 7 , S 8 ,   S 10 , S 12   - 2   V dc   - 3   S 3 , S 4 ,   S 7 , S 8 ,   S 11 , S 12   - 3   V dc   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       Im pr ov e d   r e l i ab l e   m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   f or   r e n e w abl e   e ne r g y   s y s t e m s   ( M. Suj a t ha )   1143   U s i n M A T L A B / S IM U L IN K   fo r   i nput   v o l t a ge   o f   V d c1 =V d c 2 =V d c 3 = 1 0V ,   t h e   s i m ul a t i o n   i s   pe r f o r m e a nd  t h e   o ut put   v o l t a ge   w a ve f o r m   o f   Ca s c a de m ul t i l e v e l   i n v e r t e r   i s   s h o w n   i   F i g u r e   2.           F i g u r e   2 .   S i m u l a t i o o ut put   o f   c a s c a de m ul t i l e v e l   i n v e rt e r       3.   R ELI A B I LI T Y   A N A L Y S I S   O F   EX I S TI N G   C A S C A D ED   M U L TI LEV EL   I N V ER TER     R e l i a b i l i t y   a na l y s i s   of   i n v e r t e r   i s   do n e   us i n g   da t a   gi v e n   i M i l i t a r y   ha n db o o k,   M IL -   H D B K - 217   [1 2 ].   A s   t h e   s w i t c h   i s   m o s t   pr o n e   t o   f a i l ur e t h e   r e l i a b i l i t y   of   t h e   s w i t c h   o f   t h e   i n v e r t e r   i s   c a l c ul a t e d   [1 3 ] .     A l l   r e l a t i o n s ,   e qua t i o n s   a nd  c o e ff i c i e n t s   a r e   r e f e r r e f ro m   M IL -   H D B K - 217.   F o r   M O S F E T   S w i t c h ,     t h e   f a i l u r e   r a t e   i s   gi v e by   (1) ,     λ P b T A Q E   f a i l u r e s /   10 6   H o ur s   (1)     w h e r e   λ b   =   B a s e   f a i l u r e   ra t e   =   0. 0 12 ;   π Q =   Q ua l i t y   F a c t o r   =   5. 5 ;   π E =   E n v i r o n m e n t a l   F a c t o =   1 ;   π C =   Co n s t ruc t i o F a c t o r   =   1 ;   π A A ppl i c a t i o n   F a c t o =   10;   π T =   T e m pe r a t u r e   F a c t o r = e xp[ - 1925*((1 / T j + 2 73)+ (1/ 29 8))]   T c   =   T a   +   θ ca   *   P l o s s ;   T =   T +   θ jc   *   P l o s s   θ jc   =   0 . 25 ,   T =   27 ,   θ ca =1   P l o s s =   I 2 *R on *D ,   w h e r e   R on   i s   t h e   d ra i n - s o u r c e   r e s i s t a n c e   o f   t he   M O S F E T   i s   t h e   R M S   v a l ue   o f   c urr e n t   t h r o ug t h e   s w i t c h   F o r   c a l c ul a t i n t h e   po w e r   l o s s   of   t h e   s w i t c h e s   a n h e n c e   t h e   r e l i a b i l i t y ,   t h e   s w i t c h   c urr e nt   w a ve fo r m s   a r e   a na l y s e d.   G a t e   pul s e   a n Cu rr e nt   w a ve fo r m s   of   s w i t c h e s   S 1 , S 2 , S 3   &   S 4   of   CM L i s   s h ow n   i F i g u r e   3 .           F i g u r e   3 .   G a t e   pu l s e   a nd  C u rr e nt   w a v e fo r m s   o f   s w i t c h e s   S 1 ,   S 2 , S 3   &   S 4   o f   Ca s c a de M u l t i l e v e l   I n v e r t e r       T h e   pow e r   l o s s   i n   s w i t c h e s   S 1 ,   S 2 ,   S 3   &   S 4   o f   CM L a r e   gi v e n   i n   T a b l e   3.   S i m i l a rl y ,   pow e r   l o s s   i n   s w i t c h e s   S 5 - S 12   o f   CM L a r e   g i v e n   i T a b l e   4 .     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 .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1141     1147   1144   T a b l e   3 .   P o w e r   l o s s   i n   S w i t c h e s   S 1 ,   S 2 , S 3 &S 4   o f   CM L I   S w i t c h   n u m b e r   Cu rre n t   i n   t h e   S w i t c h   D u t y   C y c l e   P l o s s   S 1   2 . 2 7 1 5   0 . 4   0 . 0 2 0 6   S 2   1 . 6 0 6 2   0 . 7   0 . 0 1 8 0   S 3   1 . 6 0 6 2   0 . 4   0 . 0 1 0 3   S 4   1 . 6 0 6 2   0 . 6   0 . 0 1 5 4 8       T a b l e   4 P o w e r   L o s s   i n   S w i t c h e s   S 5 -   S 12   o f   CM L I   S w i t c h   n u m b e r   Cu rre n t   i n   t h e   S w i t c h   D u t y   C y c l e   P l o s s   S 5   2 . 2 1 8   0 . 0 2 5   0 . 0 0 1 2 3   S 6   1 . 7 2   0 . 7 5   0 . 0 2 2 2   S 7   1 . 5 6 9   0 . 3   0 . 0 0 7 4   S 8   1 . 1 4 0 6   0 . 9 5   0 . 0 1 2 3   S 9   1 . 5 3 4   0 . 1 5   0 . 0 0 3 5   S 10   1 . 0 8 4   0 . 8 5   0 . 0 0 9 9   S 11   1 . 0 8 4   0 . 1 5   0 . 0 0 1 7   S 12   1 . 2 2 8   0 . 9 0 4   0 . 0 1 3 6       F a i l u r e   r a t e   o f   a l l   s w i t c h e s ,   a n d   h e n c e   f a i l u r e   ra t e   o f   t h e   s y s t e m ,   i s   c a l c ul a t e a s ,     λ ps   =   Σ   λ n   =   2. 028*10 - 5   P r o duc t   R e l i a b i l i t y   [1 4 i s   qua n t i f i e a s   M T B F   (M e a n   T i m e   b e t w e e n   F a i l u r e s f o r   r e p a i ra b l e   pr o duc t .   M T B F   i s   a   qua n t i t y   w h i c h   m e a s u r e s   t h e   r e l i a b i l i t y   l e v e l   of   t h e   pr o duc t .   H o ur s   i s   us ua l l y   i t s   uni t .     T h e   h i g h e t h e   M T B F ,   t h e   m o r e   r e l i a b l e   t h e   p r o duc t   i s .   M T B F   o f   t h e   CM L i s   g i v e n   a s   49 309   m i l l i o n   h o ur s .   E f f i c i e n c y =   (O ut pu t   P o w e r / I n pu t   P o w e r )*100   T h e   e ff i c i e n c y   of   t h e   CM L i s   c a l c ul a t e by   l oo ki n g   a t   t h e   o ut put   po w e r   a n d   i n p ut   po w e r .   F r o m   t h e   s i m ul a t i o r e s ul t s   i s   c a l c ul a t e a s   90 . 33%       4.   P R O P O S ED   N EW   M U LTI - LEV E I N V ER TER     T h e   s w i t c h   r e qui r e m e n t   o f   t h e   pr o po s e n e w   M L I   i s   gi ve n   i n   T a b l e   5 .   In   t h e   pr o po s e n e w   i n v e r t e r,   t h e   num b e r   o f   s w i t c h e s   us e fo r   t h e   s a m e   l e v e l   of   o ut put   i s   l e s s e r   w h e n   c o m pa r e t o   Ca s c a de m ul t i l e v e l   i n v e r t e r.   H e r e   o n l y   t w o   s w i t c h e s   c o n duc t   a t   a   t i m e   t o   a c hi e ve   t h e   r e qu i r e v o l t a ge   l e v e l .   T h i s   m a ke s   t h e   ga t e   dri v e r   c i r c ui t   s i m p l e .   T h e   c i r c ui t   di a g r a m   o f   t h e   p r o po s e n e w   M L i s   s h o w n   i n   F i g u r e   4 .         T a b l e   5 .   S w i t c R e qui r e m e nt   f o r   P r o po s e M ul t i l e v e l   In v e r t e r   P a ra m e t e r s   P ro p o s e d   I n v e r t e r   L e v e l s   7   9   11   13   S w i t c h e s   r e q u i r e d   8   10   12   14           F i g u r e   4 .   C i r c ui t   d i a g ra m   o f   n e w   pr o po s e m ul t i l e v e l   i n v e rt e r   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       Im pr ov e d   r e l i ab l e   m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   f or   r e n e w abl e   e ne r g y   s y s t e m s   ( M. Suj a t ha )   1145   T a b l e   6   s h o w s   t h e   s w i t c h e s   w h i c h   a r e   c o n duc t i n g   f o r   di f f e r e nt   v o l t a ge   l e v e l s   i t h e   p r o po s e M L I.       T a b l e   6 .   Co n duc t i ng  S w i t c h e s   o f   P r o po s e M ul t i l e v e l   In v e r t e r   f o r   D i f fe r e nt   V o l t a ge s   S l . N o .   S w i t c h e s   w h i c h   a r e   c o n d u c t i n g   O u t p u t   V o l t a g e   1   S 6 , S 8   +V dc   2   S 4 , S 8   + 2 V dc   3   S 2 , S 8   + 3 V dc   4   N i l   0   5   S 5 , S 7   - V dc   6   S 3 , S 7   - 2V dc   7   S 1 , S 7   - 3V dc       U s i n M A T L A B / S IM U L IN K   fo r   i n put   v o l t a ge   o V d c1 =V d c 2 =V d c 3 = 1 0V ,   t h e   s i m ul a t i o n   o f   t h e   n e w   M L i s   pe r f o r m e a n d   t h e   w a v e f o r m   o f   t h e   o ut put   v o l t a ge   i s   s h o w n   i F i g u r e   5.           F i g u r e   5 .   O u t put   V o l t a ge   w a v e fo r m   o f   n e w   M L I       5.   R ELI A B I LI T Y   A N A L Y S I S   O F   N EW  P R O P O S ED   M U L TI - LEV EL  I N V ER T ER   S i m i l a r   t o   c a s c a de m ul t i - l e v e l   i n v e r t e r ,   f o r   c a l c ul a t i n t h e   pow e r   l o s s   of   t h e   s w i t c h e s ,   t h e   s w i t c h   c urr e n t   w a v e fo r m s   a r e   a na l y z e d.   T h e   r e l i a b i l i t y   of   t h e   ne w   M L I,   i s   c a l c ul a t e by   us i n t h e   r e l a t i o n s ,   e qua t i o n s   a n d   c o e ff i c i e n t s   a r e   r e f e r r e f r o m   M IL - H D B K - 217.   G a t e   pul s e   a nd  Cu rr e nt   w a v e fo r m s   o f   s w i t c h e s   S 1 , S 2 ,   S &   S 4   o f   n e w   M L i n v e rt e i s   s h o w n   i F i g u r e   6 .           F i g u r e   6 .   G a t e   pu l s e   a nd  c u rr e n t   w a v e fo r m s   o f   s w i t c h e s   S 1 ,   S 2 ,   S 3   &   S 4   o f   n e w   M L I       T h e   po w e r   l o s s   i n   s w i t c h e s   S 1 ,   S 2 , S 3   &   S 4   o f   pr o po s e n e w   M L a r e   g i v e n   i T a b l e   7 .         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 .   1 4 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1141     1147   1146   T a b l e   7 .   P o w e r   L o s s   i n   S w i t c h e s   S 1 ,   S 2 , S 3 &S 4   of  P r o po s e N e w   M L I   S w i t c h   n u m b e r   Cu rre n t   i n   t h e   S w i t c h   D u t y   C y c l e   P l o s s   S 1   0 . 1 1 6 1 8   0 . 1 5   2 . 0 2 4 * 1 0 - 5   S 2   0 . 1 1 6 1 8   0 . 1 5   2 . 0 2 4 * 1 0 - 5   S 3   0 . 1 0 5 8 3   0 . 1 4   1 . 5 6 7 9 * 1 0 - 5   S 4   0 . 0 7 2 1 1   0 . 1 3   6 . 7 5 * 1 0 - 6       S i m i l a rl y ,   t h e   po w e r   l o s s   i n   s w i t c h e s   S 5 ,   S 6 , S 7   &   S 8   o f   pr o po s e M L i s   g i v e n   i n   T a b l e   8         T a b l e   8 .   P o w e r   l o s s   i n   S w i t c h e s   S 5 ,   S 6 ,   S &   S 8   o f   pr o po s e d   n e w   M L I   S w i t c h   n u m b e r   Cu rre n t   i n   t h e   S w i t c h   D u t y   C y c l e   P l o s s   S 5   0 . 0 5 2 9   0 . 1 4   3 . 9 1 * 1 0 - 6   S 6   0 . 0 3 6   0 . 1 3   1 . 6 8 * 1 0 - 6   S 7   0 . 1 6 1 2 4   0 . 4   1 . 0 3 * 1 0 - 4   S 8   0 . 1 3 9 6 4   0 . 5   9 . 7 4 * 1 0 - 5       F a i l u r e   r a t e   o f   a l l   s w i t c h e s ,   a n d   h e n c e   f a i l u r e   ra t e   o f   t h e   s y s t e m ,   i s   c a l c ul a t e a s ,     λ ps   =   Σ   λ n   = 1. 352*10 - 5   M e a t i m e   b e t w e e n   f a i l u r e   o f   t h e   n e w   M L i s   73964   m i l l i o n   h o ur s .   F r o m   t h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   t h e   e ff i c i e n c y   of   t h e   p r o po s e n e w   M L i s   c a l c ul a t e a s   9 5. 4 5% .   W e   c a n   i n f e r   t ha t   p r o po s e n e w   M L h a s   b e t t e r e l i a b i l i t y   i n d i c e s   a n b e t t e e ff i c i e n c y   t ha n   CM L I ,   due   t o   de c r e a s e   i n   n u m b e r   o f   s w i t c h e s .   F u rt h e r   a na l y s i s   of   t h e   n e w   i n v e r t e w i t h   d i f fe r e nt   qu a l i t y   c o m po n e n t   r e v e a l s   t h a t   t h e   i n v e r t e r   w i t S   g ra de   i s   ha v i ng  b e t t e r   r e l i a b i l i t y   t h a c o m po n e nt s   w i t h   g ra de s   R ,   P ,   M   o r   c o m m e r c i a l .   T a b l e   9   gi v e s   t h e   r e l i a b i l i t y   of   D C - A i m p r o v e m ul t i l e v e l   i n v e r t e r   c i r c ui t   w i t h   d i f fe r e nt   qua l i t y   gra de   c o m po n e nt s .       T a b l e   9 .   R e l i a b i l i t y   fo r   D i f f e r e n t   G r a de   Co m po n e n t   S l . n o   Co m p o n e n t   G ra d e   Q u a l i t y   F a c t o r   π Q   S w i t c h   λ p   F a i l u re   Ra t e   λ p s   M T BF   ( * 1 0 6   H o u r s )   1   S   0 . 0 3   9 . 3 4 * 1 0 - 9   7 . 4 7 2 * 1 0 - 8   1 3 3 8 1 9 9 5   2   R   0 . 1   3 . 1 1 * 1 0 - 8   2 . 4 9 * 1 0 - 7   4 0 1 4 5 9 8   3   P   0 . 3   9 . 3 4 * 1 0 - 8   7 . 4 7 2 * 1 0 - 7   1 3 3 8 1 9 9   4   M   1 . 0   3 . 1 1 * 1 0 - 7   2 . 4 9 * 1 0 - 6   4 0 1 4 5 9   5   Co m m e rc i a l   5 . 5   1 . 7 1 * 1 0 - 6   1 . 3 5 2 * 1 0 - 5   7 3 9 6 4       6.   C O N C LU S I O N   In   t h i s   p a pe r,   a   s i m u l a t i o n   m o de l   of   e xi s t i n CM L i s   c o n s t ruc t e a nd  i t s   r e l i a b i l i t y   a n e ff i c i e n c y   i s   c a l c ul a t e d .   A l s o   a   n o v e l   M L h a s   b e e n   b ui l t   us i n M A T L A B / S IM U L IN K   a n i t s   r e l i a b i l i t y   a n e f f i c i e n c y   i s   e v a l ua t e d.   I t   i s   f o un t ha t   f o r   bo t h   r e l i a b i l i t y   a n e f f i c i e n c y ,   t h e   p r o po s e n e w   n ov e l   M L i s   be t t e r   t ha n   i t s   c o un t e r p a r t .   M o r e o v e r ,   t h e   M T B F   of   t h e   n e w   M L i s   1. 5   t i m e s   t h a t   o f   t h e   c a s c a de m ul t i l e v e l   i n v e r t e r   a n d   t h e r e   i s   a   5%  i n c r e a s e   i n   e f f i c i e n c y .   A l s o ,   t h e   n e w   i n v e r t e i s   a na l y s e d   fo r   di ff e r e n t   qu a l i t y   of   c o m po n e nt s   w h i c r e v e a l s   t ha t   i n v e r t e w i t S   g r a de   c o m po n e n t   i s   m o s t   r e l i a b l e .       R EF ER EN C ES     [ 1]   F r a n que l o ,   L . G . ,   R o d r i g ue z ,   J . ,   L e o n,   J . I . ,   K o ur o ,   S . ,   P o r t i l l o ,   R . ,   a nd  P r a t s ,   M . A . M . ,   T he   a g e   o f   m ul t i l e v e l   c o n v e r t e r s   a r r i v e s ,   I E E E   I nd .   E l e c t r on .   M ag. ,   v o l .   2 ,   no .   2,   pp . 28   - 3 20 08 .   [ 2]   R a s h i d,   M . H ,   200 4.   P o w e r   E l e c t r o ni c s :   c i r c ui t s ,   d e v i c e s   a nd   a p pl i c a t i o ns .   T hi r d   E d i t i o n,   P r e nt i c e   H a l l .   ( B o o k)   [ 3]   S .   N .   R a o ,   D . V .   A s ho k - K um a r ,   C .   S .   B a bu ,   I m pl e m e nt a t i on  o f   C as c a de bas e R e v e r s i ng  V o l t age   M u l t i l e v e l   I nv e r t e r   us i ng   M ul t i   C a r r i e r   M odu l a t i o S t r at e gi e s ,   I nt e r na t i o na l   J o ur na l   o f   P o w e r   E l e c t r o ni c s   a nd  D r i v e   S y s t e m s ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   pp .   2 20 - 230 ,   M a r c h. ,   201 8   [ 4]   I br a hi m   H a r un a   S ha no no ,   N o r   R ul   H a s m a   A bdul l a h ,   A i s ha   M uh a m m a d,   F i v e - L e v e l   S i ng l e   Sour c e   V o l t a ge   C onv e r t e r   C o nt r ol l e U s i ng  Se l e c t i v e   H ar m on i c   E l i m i nat i on ,   I ndo ne s i a J o ur na l   o f   E l e c t r i c a l   e ng i ne e r i ng   a nd   c om put e r   s c i e nc e ,   V o l   12,   N o   3:   D e c e m be r   20 18   [ 5]   R .   P a l a ni s a m y ,   K .   V i j a y a kum a r ,   D .   S e l v a bha r a t h i ,   M SP W M   B as e I m p l e m e nt at i on  of   N ov e l   5 - l e v e l   I n v e r t e r   w i t P hot ov o l t a i c   Sy s t e m ,   I nt e r na t i o na l   J o ur na l   o f   P o w e r   E l e c t r o ni c s   a nd  D r i v e   S y s t e m s ,   v o l . 8,   N o . 4,   pp .   1 494 - 150 2,   D e c .   20 17   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       Im pr ov e d   r e l i ab l e   m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   f or   r e n e w abl e   e ne r g y   s y s t e m s   ( M. Suj a t ha )   1147   [ 6]   C a r p i t a ,   M   &   T e nc o ni ,   S   1 991 ,   A   N ov e l   M u l t i l e v e l   S t r u c t ur e   f o r   V ol t age   Sou r c e   I nv e r t e r ,   E P E ' 91  C o nf e r e nc e   P r o c e e di ng s ,   pp . 1 . 0 90 - 1. 0 94 .   [ 7]   B um - S e o k,   S i nha ,   G ,   M a nj r e k a r ,   M D   &   L i po ,   T A   1998 ,   M u l t i l e v e l   pow e r   c onv e r s i o n - a o v e r v i e w   of   t op ol o gi e s   and  m odu l a t i on  s t r a t e gi e s ,   I E E E   P r oc e e di ng s   o f   t he   6t I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o O pt i m i z a t i o o f   E l e c t r i c a l   a nd   E l e c t r o n i c   E qu i pm e n t s ,   O P T I M ' 98  v o l .   2 ,   pp.   A D - 11.   [ 8]   C ho i ,   N S ,   C ho ,   J G   &   C ' ho ,   G H   1993,   A   G e ne r al   C i r c u i t   T o pol o gy   o f   M u l t i l e v e l   I nv e r t e r ,   I E E E   - P E S C ' 9l   C o nf e r e nc e   R e c o r d,   pp .   96 - 103 .   [ 9]   F .   Z .   P e ng   a nd  J .   S .   L a i ,   M u l t i l e v e l   c as c ade   v o l t a ge - s o ur c e   i n v e r t e r   w i t s e par a t e   D C   s our c e s ,   U . S .   P a t e nt   642   275,   J une   24 ,   199 7   [ 10]   D i xo n,   J   &   M o r a n ,   L   2 006,   H i g h - l e v e l   m ul t i s t e i nv e r t e r   o pt i m i z a t i o us i ng   a   m i ni m um   num be r   o f   po w e r   t r a ns i s t o r s ,   I E E E   T r a ns .   P ow e r   E l e c t r oni c s ,   v o l .   21 ,   no .   2,   pp .   330 - 337.   [ 11]   N a j a f i ,   E   & Y a t i m ,   A H M   201 2,   D e s i g a nd  i m pl e m e n t a t i o o f   a   ne w   m u l t i l e v e l   i nv e r t e r   t o po l o gy ,   I ndus t r i a l   E l e c t r o n i c s ,   I E E E   T r an s ac t i ons ,   v o l .   59 ,   no .   11,   p p.   41 48 - 4154   [ 12]   M I L - H D B K - 217,   R e l i a b i l i t y   P r e di c t i o o f   E l e c t r o ni c   E qu i pm e nt   ( B o o k) .     [ 13]   M . S uj a t h a ,   A . K . P a r v a t hy ,   R e l i abi l i t y   A nal y s i s   o f   B oo s t   C on v e r t e r   U s e f or   So l a r   P V   Sy s t e m ,   J o ur   o f   A dv   R e s e a r c i D y na m i c a l   &   C o nt r o l   S y s t e m s ,   11 - S pe c i a l   I s s ue ,   N o v e m be r   2 01 7,   I S S N   1943 - 023X ,   pp. 703 - 709 ,   N o v   2017   [ 14]   E be l i ng ,   C .   E ,   A i nt r o duc t i o t o   R e l i a b i l i t y   a nd  M a i n t a i na bi l i t y   E ng i ne e r i ng ,   T a t a   M c G r a w   H i l l   P ub l i s h i ng   C o m pa n y   L i m i t e d ,   N e w   D e l h i ,   p p.   18 9 - 275 ,   2 005       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S           M . S uj a t h a   r e c e i v e he r   B . E . ,   d e g r e e   f r o m   A l a g a pp a   C h e t t i a r   C o l l e g e   o f   E ng g . ,   a n T e c hno l o g y ,   K a r a i k ud i   i 1 99 a n M . E . ,   de g r e e   f r o m   C o l l e g e   o f   E ng i n e e r i n g ,   G u i ndy ,   A nna   U n i v e r s i t y ,   C he nn a i   i 2 009 .   S h e   i s   a   m e m b e r   o f   I S T E   a n I E T .   S he   i s   c ur r e n t l y   w o r ki ng   a s   A s s i s t a n t   P r o f e s s o r   w i t t he   de pa r t m e n t   o f   e l e c t r i c a l   a nd  e l e c t r o n i c s   e ng i n e e r i ng   i H i n du s t a n   I ns t i t u t e   o f   T e c hno l o gy   a nd  S c i e nc e   a n w o r ki ng   t o w a r ds   P h . D .   d e g r e e   i t he   a r e a   o f   r e l i a b i l i t y   i m p r o v e m e n t   o f   c o n v e r t e r s   a nd   i nv e r t e r s .   H e r   a r e a s   o f   i n t e r e s t   i nc l ud e   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n R e n e w a b l e   E ne r g y           D r . A . K . P a r v a t hy   r e c e i v e he r   B . T e c h.   a n M . T e c h .   de g r e e s   f r o m   C a l i c u t   U n i v e r s i t y ,   I ndi a ,   i n   199 a nd  19 98  r e s pe c t i v e l y .   S h e   o b t a i ne P h. D .   i A dv a nc e C o nt r o l   o f   P M S M   f r o m   A nna   U ni v e r s i t y ,   C he nn a i ,   I ndi a   i 20 13 .   S h e   i s   s e r v i ng   a s   P r o f e s s o r   &   H e a o f   D e pa r t m e nt ,   D e p a r t m e n t   o f   E E E ,   H I T S ,   C he nn a i .   S h e   h a s   p ub l i s h e a r o u nd  3 pa pe r s   i I nt e r na t i o na l   a n d   N a t i o n a l   j o u r n a l s   a nd  c o nf e r e nc e   p r o c e e d i ng s .   H e r   r e s e a r c i n t e r e s t s   a r e   l i ne a r i z a t i o n ,   m o t i o n   c o nt r o l   a n r e n e w a b l e   e n e r g y   s o ur c e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.