I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   24 ,   No .   2 N o v em b e r   20 21 p p .   6 7 3 ~ 6 7 9   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 2 4 .i 2 . pp 673 - 6 7 9          673       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   A series - co nnect e d switch ed so urce  and a H - bri dg ba sed  multilev el inver te r       Siv a   P a chipa la 1 Am a rsrina dh   G ud a 2 M ent im i Sa n deep   B a bu 3 ,   Vee ra na ra y a na   B . 4   K V .   S .   Ra ma cha nd ra   M urt hy 5 ,   Abhi la s T iru pa t hi 6   1 , 2, 3, 4 , 5 De p a rtme n t   o El e c tri c a E n g in e e rin g ,   A d it y a   En g in e e rin g   C o ll e g e ,   S u ra m p a lem ,   In d ia   6 D e p a r tm e n t   o f   E l e c tr i c a l   E n g i n e e r i n g ,   A c c e n d e r e   K n o w l e d g e   M a n a g e m e n t   S e r v i c e s ,   C L   E d u c a te   L t d . ,   N e w   De l h i I n d i a         Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J a n   7 2 0 2 1   R ev is ed   Au g   30 2 0 2 1   Acc ep ted   Sep   17 2 0 2 1       An   in v e rter  c ircu it   is  p r o m o ted   in   th is p a p e r,   u sin g   se ries - c o n n e c te d   sw it c h e d   d c   so u rc e a lo n g   wit h   a n   H - b ri d g e   c ircu it   with   o p ti m ize d   c ircu it   e lem e n ts   li k e   sw it c h i n g   d e v ice a n d   d i o d e   c lam p e d   ( DC )   s o u rc e s.  T h is  c o n fig u ra ti o n   u se DC  su p p li e t h a c a n   b e   str u n g   t o g e t h e i n   se ries   to   c re a te  a   sig n ifi c a n t   v o lt a g e   lev e l.   Th is  to p o l o g y   c o n sists   o tw o   p a rts,   n a m e ly 1 lev e l   p ro d u c ti o n   p a rt  a n d   2 p o larity   p r o d u c t io n   p a rt.   Th e   c o m b in a ti o n   o so m e   o th e   d c   so u rc e a n d   sw it c h in g   d e v ice c o m p lete th e   lev e p ro d u c ti o n   p a rt.   Th e   H - b ri d g e   i n   t h e   p re se n ted   str u c tu re   p r o d u c e th e   p o larit y   g e n e ra ti o n   p a rt.   Th e   DC - li n k   c a p a c it o rs  a re   n o n e e d e d   in   t h is  d e sig n .   T h e re   is  a   f u ll   p re se n tatio n   o f   th e   o p e ra ti n g   m o d e a n d   m o d e li n g   p ro c e ss   o f   th e   p ro p o se d   c o n v e rter.  F in a ll y ,   in   th e   M A TL AB/S IM ULINK   se tt in g   th e   p ro p o se d   to p o lo g y   is   sim u late d   a n d   o u t p u c u rre n t   a n d   v o lt a g e   re su lt s   h a v e   b e e n   e x a m in e d .   K ey w o r d s :   H - b r id g e   Mu ltil ev el  in v er ter   Pu ls e - wid th   m o d u latio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ab h ilas h   T ir u p ath i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g   Acc en d er e   Kn o wled g Ma n ag em en t Ser v ices,  C L   E d u ca te  L td   An n Nag ar   W est E x ten s io n ,   C h en n ai,   T am il Na d u   6 0 0 1 0 1 ,   I n d ia   E m ail: a b h ilas h . tr ip u ath i@ ac ce n d er e. co . in       1.   I NT RO D UCT I O N     S e r i e s - c o n n e c t e d   s w i t c h e d   d i o d e   c l a m p e d - a n o d e   c l a m p e d   ( DC - AC )   c o n v e r t e r s   a r e   h i g h l y   f l e x i b l e   a n d   m o d u l a r   i n   t h e   f a m i l y   o f   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r s .   I n   t h i s   g r o u p ,   c a s c a d e d   H - b r i d g e   ( C H B )   c o n v e r t e r s   1 1] - [ 3 ]   a r e   t h e   c l a s s i c a l   a n d   t r a d i t i o n a l   t y p e s .   C H B   c o n v e r t e r s   h a v e   t h e   a d v a n t a g e s   o f   e q u a l   v o l t a g e   s t r e s s   i n   s y m m e t r i c a c o n f i g u r a t i o n s ,   e a s y   t o   a d d / r e m o v e   t h e   H - b r i d g e s   t o   i n c r e a s e / d e c r e a s e   t h e   n u m b e r   o f   o u t p u t   v o l t a g e   l e v e l s .   M u l t i - l a y e r   i n s u l a t i o n   ( M L I )   t e c h n o l o g y   i s   s p r e a d i n g   t o   s e v e r a l   a r e a s   s u c h   a s   A C   d r i v e s ,   s t a t i c   r e a c t i v e   c o m p e n s a t o r s ,   m i c r o - g r i d   s y s t e m s   a n d   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s   [ 4 ] - [ 6 ] .   T h e   n e u t r a l   p o i n t   c l a m p e d   ( N P C )   o r   d i o d e   c l a m p e d   ( D C ) ,   f l y i n g   c a p a c i t o r   c l a m p e d   ( F C C ) ,   a n d   C H B   c o n v e r t e r s   [ 7 ] - [ 9 ]   a r e   e s t a b l i s h e d   a s   s t a n d a r d   t o p o l o g i e s   i n   t h e   M L I   f a m i l y .   I n   t h e s e   c o n f i g u r a t i o n s ,   t h e   d e v i c e   c o u n t   i n c r e a s e s   e x p o n e n t i a l l y   w . r . t   t h e   n u m b e r   o f   l e v e l s   i n   t h e   o u t p u t   v o l t a g e ,   t h e   r e q u i r e m e n t   o f   u n e q u a l   v o l t a g e   r a t i n g s   o f   t h e   c l a m p i n g   d i o d e s ,   u n e q u a l   c a p a c i t o r   s i z e   a n d   a   g r e a t e r   n u m b e r   o f   d c   s o u r c e s   p u t s   l i m i t a t i o n s   o n   t h e s e   t o p o l o g i e s .   S e v e r a l   n e w   M L I   c o n f i g u r a t i o n s   w i t h   t h e   i n t e n t i o n   o f   a v o i d i n g   t h e   d r a w b a c k s   i n   t h e   s t a n d a r d   t o p o l o g i e s   w e r e   p r o p o s e d   i n   t h e   l i t e r a t u r e   f o r   s e v e r a l   a p p l i c a t i o n s   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   I n   r e c e n t   t i m e s ,   c a s c a d e d   c o n v e r t e r s   a r e   a t t r a c t i n g   a t t e n t i o n   f r o m   i n d u s t r i e s   a s   w e l l   a s   a c a d e m i a .   S e v e r a l   s u c h   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r s   ( V S I s )   w e r e   p r o p o s e d   i n   t h e   l i t e r a t u r e   [ 1 2 ] - [ 1 5 ]   b y   e m p l o y i n g   s e v e r a l   c o m b i n a t i o n s   o f   s w i t c h e s ,   D C   p o w e r   s u p p l i e s .   T h e   c o n v e r t e r   h a s   t h e   a d v a n t a g e s   o f   r e d u c i n g   t h e   n u m b e r   o f   c o m p o n e n t s   a n d   r e d u c e d   b l o c k i n g   v o l t a g e   o v e r   t h e   s w i t c h i n g   u n i t s   t o   r e d u c e   t h e   c o s t .   I n   t h i s   c o n f i g u r a t i o n ,   t h e   r e s t   o f   t h e   p a p e r   i s   a r r a n g e d   i s   b e i n g   a s :   s e c t i o n   2   d e s c r i b e s   w o r k   a n d   o p e r a t i n g   m o d e s ,   s e c t i o n   3   p r e s e n t s   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  2 4 ,   No .   2 No v em b er   20 21 6 7 3   -   679   674   m o d u l a t i o n   t h e o r y   f o r   g e n e r a t i n g   t h e   n e c e s s a r y   o u t p u t   v o l t a g e ,   s e c t i o n   4   d e m o n s t r a t e s   t h e   j u s t i f i c a t i o n   b y   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   m o d u l a t i o n   i n d e x   o f   t h e   p r o p o s e d   c o n v e r t e r ,   a n d   s e c t i o n   5   c o n c l u d e s   f i n a l l y .       2.   SYST E M   CO NF I G URA T I O N   Fig u r 1   s h o ws  th s u g g ested   co n v er ter .   I t' s   es s en tially   s i n g le - p h ase  AC   p o wer   s u p p ly   v o ltag at  n in lev els.  T h co n v er ter   u s es  f o u r   is o lated   p o wer s   s u p p lied   an d   eig h b i - d ir ec tio n al  co n d u ctin g   s witch es.  Alth o u g h   th s witch in g   s y s te m s   h av two - d ir ec tio n al  d r iv i n g   ch ar ac ter is tics ,   th ey   o n l y   b lo ck   th v o ltag in   o n d ir ec tio n   b ec a u s o f   a n t i - p ar allel  d io d es.  T h p r o p o s ed   ar ch itectu r e   ca n   lev e r ag e   f o u r   d if f e r en DC   s o u r ce s   p r o d u ce d   eith e r   f r o m   b atter y   s y s tem s   o r   p h o to v o ltaic  ( PV )   s y s tem s .   T h e   s w it c h i n g   c o n d i t i o n s   o f   p o s i ti v e   a n d   n e g a t i v e   z e r o   v o l t a g e   c r o s s i n g s   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e s   2 ( a )   a n d   2 ( b )   r e s p e c t i v e l y .   T h e   o u t p u t   v o l t a g e   a t   a   p o s i ti v e   z e r o - c r o s s i n g   i s   r e p r es e n t e d   b y   t h e   s y m b o l   V 0   =   0 +   a n d   s i m il a r l y   V 0   =   0 -   r e p r e s e n t s   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   n e g a t i v e   ze r o - cr o s s i n g .   I t   i s   n e ce s s a r y   t o   a p p l y   b o t h   s w i tc h i n g   s t a te s   e q u a l l y   i n   d i r e c ti o n   t o   k ee p   t h e   t e m p e r at u r e ,   i n c r e as e   i n   e n t i r e l y   s w it c h e s ,   a n d   a ll   o f   t h s wi t c h i n g   d e v i ce s   f o r   b e i n g   e q u a l .   A   p o s i t i v e - lev e l   v o l t a g is   g e n e r a t e d   e n t i r t h e   o u t c o m s i d e   o f   t h e   c o n v e r t e r   r e p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   3 ,   w h i c h   is   t h e   o p e r a t io n   o f   t h e   c o n v e r t e r   u n d e r   c o n s i d e r a t i o n .   As   s h o w n   i n   F i g u r e   3 ( a ) ,   t h e   p o w e r   s e m i c o n d u c t o r   d e v i ce s   ( I G B T s )   S 1 ,   S 5 ,   a n d   S 8   o p e r at e   i n   t h e   s a m e   o p e r a t i n g   m o d a s   w h e n   V 0   =   V dc   is   g e n e r a t e d .   T h i s   o p e r a ti n g   m o d e   c a u s es   t h e   I GB T s   S 2 ,   S 5 ,   a n d   S 8   t o   c o n d u c t .   I n   Fi g u r e   3 ( b )   g e n e r a t e s   V 0   =   2 V dc a n d   t h e   I GB T s   S 2 , S 5 ,   a n d   S 8   co n d u c t   i n   t h is   o p e r a t i n g   m o d a n d   F i g u r e   3 ( c )   d e p i ct s   t h e   m ax i m u m   v o l t a g e   o f   V 0   =   3 V dc .   I t   i n d i ca t es   t h a t   t h e   I GB T s   S 3 ,   S 5 ,   a n d   S 8   a r e   o p e r a t i o n a l   i n   t h is   o p e r a t i n g   m o d e .   F i g u r e   3 ( d )   d e p i c t s   t h m a x i m u m   v o l t a g e   o f   V 0   =   4 V dc ,   w h i c h   i n d i c a te s   t h a t h e   I G B T s   S 4 ,   S 5 ,   a n d   S 8   a r o p e r a t i o n a l   i n   t h is   o p e r a t i n g   m o d e .   F i g u r e   4   i l l u s t r at e s   t h d i f f e r e n t   w o r k i n g   c o n v e r te r s   m o d e s   t h a a r u s e d   t o w a r d   g e n er a t e   n e g a ti v e   o u t p u v o l t a g e   l e v el s .   As   g i v e n   i n   F i g u r e   4 ( a ) ,   w h e n   V 0   - V dc   is   g e n e r a t e d .   T h e   I G B T s   S 4 ,   S 1 ,   S 6   a n d   S 7   a r e   a ct i v a te d   i n   t h i s   o p e r a ti n g   m o d e .   F i g u r e   4 ( b )   s h o w s   t h e   o u t p u t   v o l ta g e   V 0   - 2   V dc ,   w h i c h   c o r r e s p o n d s   t o   t h e   ti m e   p e r i o d   d u r i n g   w h i c h   t h e   I GB T s   S 2 ,   S 6 ,   a n d   S 7   a r e   t u r n e d   o n .   D u r i n g   th i s   i n t e r v a l ,   t h I GB T s   S 3 ,   S 6 ,   a n d   S 7   a r t u r n e d   o n   b e c a u s e   o f   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   V 0   - 3   V dc   p r o d u c e d   b y   F i g u e r   4 ( c ) .   T h e   o u t p u t   v o l t a g e   V 0   - 4   V dc   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   4 ( d ) ,   a n d   t h e   I G B T s   S 4 ,   S 6   a n d   S 7   a r e   t u r n e d   o n   t h r o u g h o u t   t h i s   ti m e   p e r i o d .           Fig u r 1 .   Sch em atic  d iag r am   o f   th p r o p o s ed   m o d u le           ( a)   ( b )     Fig u r 2 .   Z e r o   cr o s s o v er   o p er atin g   m o d es ( a)   V 0   = 0 + ( b )   V 0   = 0 -   V 0 + - S 5 S 6 S 7 S 8 + - V dc S 1 + - V dc + - V dc + - V dc S 2 S 3 S 4 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4 7 5 2       A   s eries - co n n ec ted   s w itch ed   s o u r ce   a n d   a n   H - b r id g b a s ed   mu ltil ev el  in ve r ter  ( S iva   P a ch ip a la )   675       ( a)   ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r 3 .   Po s itiv e - lev el  o p er at in g   m o d es ;   ( a)   V 0   V dc ,   ( b )   V 0   = 2 V dc ,   ( c)   V 0   = 3 V dc ( d )   V 0   =   4 V dc           ( a)   ( b )         ( c)   ( d )     F i g u r e   4 .   N e g a t i v e   v o l t a g e   l e v e l s   f o r   o p e r a t i o n   m o d e s ;   ( a )   V 0   -   V dc ,   ( b )   V 0   - 2   V dc ,   ( c )   V 0   - 3   V dc ( d )   V 0   - 4   V dc   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  2 4 ,   No .   2 No v em b er   20 21 6 7 3   -   679   676   3.   M O DUL AT I O T E CH NIQ UE   F o r   t h e   p u r p o s o f   p r o v i d i n g   m o r e   a c c u r a te   e x p l a n at i o n   o f   t h e   s w i t c h i n g   c o n d i t i o n s   a n d   o n   a n d   o f f   m o d e s   o f   t h e   s w i t c h es   i n   t h e   p r e s e n t e d   c o n v e r t e r   a t   v a r i o u s   o u t p u t   v o l t a g e   v a l u e s   i s   g i v e n   in   T a b l e   1 .   F i g u r e   1   I GB T s '   o n /o f f   s tates  ar in d ic ated   an d   s h wo n   T ab le  1   with   1   an d   0   r esp ec tiv ely .   E x am in th at  th H - b r i d g e   s witch es  S 5 ,   S 6 ,   S7 an d   S 8   ar r u n n i n g   at  lo wer   s witch in g   f r eq u e n c y   th an   th o th e r   H - b r id g s witch es,  as  r esu lt  o f   wh ic h   th e   s witch in g   lo s s es  ar r ed u ce d .   Fig u r 5   s h o ws  th m o d u latio n   m eth o d   [ 1 6 ] - [ 1 8 ]   in   th e   s u g g ested   to p o lo g y   f o r   th e   g e n er atio n   o f   g ate   p u ls t o   I GB T s   [ 1 6 ] - [ 1 8 ] .   8 - tr ia n g u lar   wav ef o r m s   ar e   s tack ed   o n   t o p   o f   ea ch   o th er   with   s in u s o id al  wav ef o r m   o n   t o p .   T h s in wav is   k n o wn   as  wav r ef er e n ce   an d   ca r r ier   wav is   r ep r esen ted   b y   tr ian g u lar   wav e .     T h r ef er en ce   wav is   im p ac ted   b y   ea ch   ca r r ier   wav at  ce r tain   in ter v als  th at  ar s h o wn   a s   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   1 ' ,   2 ' ,   3 ' ,   an d   4 ' .   T h er ef o r e,   th p u ls es  p r o d u ce d   ar P1 - P4   an d   N1 - N4   b ec a u s o f   th in t er ac tio n s   am o n g   th e   ca r r ier   an d   r ef e r en ce   wav es.  T h ese  p u ls es  ar ef f icien tly   u s ed   to   g en er ate  th n in e - lev el   o u tp u v o ltag v ia   lo g ical  g ate   cir cu its .   I n   th e   f o llo win g   ter m s   is   d ef in ed   t h " m o d u latio n   in d ex   ( M. I . ) "   th at  r ep r esen ts   t h n u m b er   o f   o u tp u t   lev els [ 1 9 ] :     M.I . = 0 4 ×    ( 1 )       T ab le  1 .   Switch in g   s eq u en ce   o f   th in v e r ter   O u t p u t   V o l t a g e   l e v e l   ( V O )   S1   S2   S3   S4   S5   S6   S7   S8   4 V dc   0   0   0   1   1   0   0   1   3 V dc   0   0   1   0   1   0   0   1   2 V dc   0   1   0   0   1   0   0   1   V dc   1   0   0   0   1   0   0   1   0 +   0   0   0   0   1   0   1   0   0 -   0   0   0   0   0   1   0   1   - V dc   1   0   0   0   0   1   1   0   - 2 V dc   0   1   0   0   0   1   1   0   - 3 V dc   0   0   1   0   0   1   1   0   - 4 V dc   0   0   0   1   0   1   1   0             Fig u r 5 .   Sin e - tr ia n g le  co m p ar is o n   PW s ch em e       4.   SI M UL A T I O R E S UL T S   T h p r o p o s al' s   f u n ctio n ality   is   d em o n s tr ated   u s in g   "M AT L A B s im u latio n   [ 2 0 ] - [ 2 2 ]   an d   is   v alid ated   to   s h o h o it  will  p er f o r m .   Acc o r d in g   to   t h s im u latio n ,   t h r esu ltin g   o u t p u v o ltag is   ex p ec ted   to   b 2 3 0   v o lts   an d   5 0   Her tz.   Par am eter s   ev alu ated   f o r   s im u latio n   wo r k   also   f ea tu r alter n ativ v al u es  in   T ab le  2 .   T h M. I .   o f   0 . 9   m a y   b s ee n   i n   Fig u r 6 ( a) ,   wh e r it  s h o ws  th in v er ter   o u tp u v o ltag an d   th m atch in g   c u r r en t   wav ef o r m s .   T h 9 - lev el  v o ltag s ig n al  is   s h o wn ,   al o n g   with   th cu r r en t.   I is   ev id e n th a th M. I .   d ec r ea s e   r ed u ce s   th e   o u tp u v o ltag m a x im u m   v alu ( V 0peak ) .   Fig u r e   6 ( b )   s h o ws  th o u tp u t   wav ef o r m   s p ec tr u m   o f   th e   FF T   at  v ar io u s   M. I   v alu es.  W h en   th co n v er ter   is   m o d u late d   at  0 . 9 ,   V 0peak   is   d etec ted   as 3 6 1   V,   with   th " to tal   h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD) b ein g   1 6 . 6 an d   th h ar m o n ic  s p ec tr u m   o f   th cu r r e n o u tp u wav ef o r m s   is   d is p lay ed   in   Fig u r 6 ( c) .   v a lu o f   6 . 4   with   m o d u latio n   o f   0 . 9   an d   T HD  o f   a r o u n d   0 . 5 is   o b s er v ed   in   th I 0peak   v alu e.   T h cu r r en w av ef o r m   a n d   "in v e r ter   o u tp u v o ltag e"   f o r   a n   M. I .   is   d is p lay ed   at  0 . 7   in   Fig u r 7 ( a)   an d   t h ass o ciate d   lo ad   cu r r e n f o r   th at  s ev en - lev el  o u t p u v o ltag wav ef o r m .   I is   ev id en th at  th M. I .   d ec r ea s r ed u ce s   th e   o u tp u v o ltag m ax im u m   v alu ( V 0p eak ) .   T h d r o p   in   M. I .   lead s   to   g r o wth   in   T HD   b ec au s th v o ltag v o ltag l ev el  in   Fig u r e   7 ( b )   is   r ed u ce d   as  s h o wn   ( b ) .   T h e   v o ltag e ,   I 0peak   v alu e,   f alls   b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4 7 5 2       A   s eries - co n n ec ted   s w itch ed   s o u r ce   a n d   a n   H - b r id g b a s ed   mu ltil ev el  in ve r ter  ( S iva   P a ch ip a la )   677   ar o u n d   0 . 7   i n   M.   I . ,   th I 0peak   v alu e,   an d   T HD  is   ar o u n d   0 . 6 in   Fig u r e   7 ( c)   ( s ee   Ap p e n d ix ) .   T h e   v o ltag e,   I 0peak   v alu es a r d ec r ea s ed   b y   ab o u t 0 . 6 % [ 2 3 ] - [ 2 5 ] .         ( a)         ( b )   ( c)     Fig u r 6 .   Simu lin k   r esu lts   o f   t h co n v er ter   at  p ea k   r e f er en ce   o f   0 . 9 ;   ( a)   c o n v e r ter   v o ltag an d   cu r r en wav ef o r m s   at  th o u tp u t,   ( b )   FF T   s p ec tr u m   o f   V 0 ,   ( c)   FF T   an aly s is   o f   I 0         ( a)         ( b )   ( c)     Fig u r 7 .   Simu lin k   o u tc o m e ;   ( a)   co n v e r ter   v o ltag an d   cu r r e n t w av ef o r m s   at  th o u tp u t,    ( b )   FF T   s p ec tr u m   o f   V 0 ( c)   F FT  an aly s is   o f   I 0   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  2 4 ,   No .   2 No v em b er   20 21 6 7 3   -   679   678   T ab le  2 .   Desig n   s p ef ca tio n s   S p e c f i c a t i o n s   V a l u e s   M . I .   =   0 . 9   M . I .   =   0 . 7   V dc   (V)   2 0 0   V   2 0 0   V   P out put   (W)   1 0 7 0   6 5 0   V (V)   2 6 0   2 0 3   I 0   (A)   4 . 5   3 . 5   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   ( f sw )   4   k H z   4   k H z   F u n d a m e n t a l   f r e q u e n c y   ( f m )   5 0   H z   5 0   H z       5.   CO NCLU SI O N   T h f o c u s   o f   th is   ar ticle  is   o n   n o v el   ML I   t o p o lo g y   u s ed   in   th n i n e - lev el  DC - AC   co n v er ter   f am ily .   T h p r esen ted   a r ch itectu r is   t h m o s t a ctiv g r o u p   r ec en tly   m ad b y   s witch ed   d s o u r ce   c ell  an d   H - b r id g e,   in   o r d er   to   o p tim is th e   n u m b er   o f   s eg m e n ts   in   a   s p ec if ic  i n v e r ter   to p o lo g y .   T o   g en er ate   th e   ze r o ,   p o s itiv e,   an d   n eg ativ lev els,   co m p lete  an aly s is   as  well  as  o p er atin g   m o d es  h av e   b ee n   p r o v i d e d .   I n   th e   s u g g ested   ar ch itectu r e,   t h H - b r id g e   s witch es  r u n   at  an   ess en tial  f r eq u en cy ,   a n d   d o   s o   at  a   lo wer   s w i tch in g   f r eq u e n cy .   T h is   r esu lts   in   s w itch in g   lo s s es  th at  ar s ig n if ican tly   lo wer   th an   th o s o f   n u m er o u s   ML I   d esig n s ,   wh ich   in   tu r n   in c r ea s es  th o v er all  ef f icien cy   o f   th e   p r esen ted   s y s tem ,   as  p r esen te d   in   th to p o lo g y .   T h s in u s o id a l   PW ap p r o ac h ,   wh ich   is   th e   m o s ef f ec tiv a n d   least  co m p lex ,   is   u s ed   to   cr ea te  th f ir i n g   p u ls es.  Fo r   th co n f ig u r atio n ,   it  h as  b ee n   d e m o n s tr ated   th at  t h f in d in g s   o f   th MA T L AB /SIM UL I NK  s im u latio n s   ar tr u e   f o r   m o d u latio n   i n d ex es o f   0 . 9   an d   0 . 7 .   T h is   g r ap h   d e p icted   t h to tal  h a r m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   co n ten t   o f   th e   o u tp u c u r r e n an d   v o ltag e   w av ef o r m s ,   a n d   t h o u tp u v o lt ag T HD  co n te n was  f o u n d   to   b s ig n if ica n tly   lo wer   th an   th i n d u s tr y   s tan d a r d   lim its .       RE F E R E NC E S   [1 ]   S .   Ra h m a n   a n d   F .   C.   Lee ,   " C o m p u ter  S imu lati o n o Op ti m u m   Bo o st  a n d   B u c k - Bo o st  Co n v e rters , "   in   IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n   Aer o sp a c e   a n d   El e c tro n ic  S y ste ms ,   v o l.   AE S - 1 8 ,   n o .   5 ,   p p .   5 9 8 - 6 0 8 ,   S e p tem b e 1 9 8 2 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T AES . 1 9 8 2 . 3 0 9 2 7 2 .   [2 ]   M .   M a rc h e so n i,   " Hi g h - p e rfo rm a n c e   c u rre n t   c o n t r o l   tec h n i q u e f o a p p li c a ti o n   t o   m u lt il e v e l   h ig h - p o we v o lt a g e   so u rc e   in v e rters , "   i n   IEE T r a n sa c ti o n o n   P o we El e c tro n ic s ,   v o l.   7 ,   n o .   1 ,   p p .   1 8 9 - 2 0 4 ,   Ja n u a ry   1 9 9 2 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /6 3 . 1 2 4 5 9 1 .   [3 ]   G .   Ca rra ra ,   S .   Ga rd e ll a ,   M .   M a rc h e so n i,   R.   S a lu tari  a n d   G .   S c iu t to ,   " n e m u lt il e v e l   P WM   m e th o d a   t h e o re ti c a l   a n a ly sis,"   in   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   P o we El e c tro n ics ,   v o l.   7 ,   n o .   3 ,   p p .   4 9 7 - 5 0 5 ,   Ju l y   1 9 9 2 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /6 3 . 1 4 5 1 3 7 .   [4 ]   S .   S z u b a ,   " An   a p p ro a c h   t o   t h e   d e sig n   o e n e r g y   st o ra g e   re a c to rs  fo DC - to - DC  sw it c h i n g   p o we c o n v e rters   u si n g   fe rrit e   stru c tu re s,"   i n   IEE E   T r a n sa c ti o n o n   M a g n e ti c s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   5 ,   p p .   1 2 7 1 - 1 2 7 8 ,   S e p tem b e 1 9 8 0 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T M AG . 1 9 8 0 . 1 0 6 0 7 9 8 .   [5 ]   P .   R.   K.  C h e tt y ,   " CI ECA:  Ap p li c a ti o n   t o   C u rre n P ro g ra m m e d   S witch in g   Dc - Dc   Co n v e rters , "   in   IEE T ra n s a c ti o n s   o n   Aer o sp a c e   a n d   E lec tro n ic  S y ste ms ,   v o l.   AES - 1 8 ,   n o .   5 ,   p p .   5 3 8 - 5 4 4 ,   S e p tem b e 1 9 8 2 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T AES . 1 9 8 2 . 3 0 9 2 6 6 .   [6 ]   J . - S .   Lai  a n d   F .   Z .   P e n g ,   " M u lt il e v e c o n v e rters - a   n e b re e d   o p o we c o n v e rters , "   in   I EE T ra n sa c ti o n o n   In d u stry   Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   3 2 ,   n o .   3 ,   p p .   5 0 9 - 5 1 7 ,   M a y - Ju n e   1 9 9 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /2 8 . 5 0 2 1 6 1 .   [7 ]   F .   Z.   P e n g ,   J . - S Lai,   J.  W.   M c Ke e v e a n d   J.  V Co e v e rin g ,   " m u l ti lev e v o lt a g e - so u rc e   in v e rter  wit h   se p a ra te  DC   so u rc e fo sta ti c   VA g e n e ra ti o n , "   in   I EE T r a n sa c ti o n o n   I n d u s try   Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   3 2 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 3 0 - 1 1 3 8 ,   S e p tem b e r - Oc to b e 1 9 9 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / 2 8 . 5 3 6 8 7 5 .   [8 ]   H.  M a tsu o   a n d   F .   Ku r o k a wa ,   " Ne S o lar  Ce ll   P o we S u p p l y   S y ste m   Us in g   a   Bo o st  T y p e   Bi d i re c ti n a DC - DC  Co n v e rter, "   i n   IE EE   T r a n s a c ti o n o n   In d u stri a El e c tro n ics ,   v o l.   IE - 3 1 ,   n o .   1 ,   p p .   5 1 - 5 5 ,   F e b ru a ry   1 9 8 4 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T IE . 1 9 8 4 . 3 5 0 0 2 0 .   [9 ]   C.   T.   Rim ,   G .   B.   Jo u n g ,   a n d   G .   H.  Ch o ,   " P ra c ti c a sw it c h - b a se d   sta te - sp a c e   m o d e li n g   o f   DC - DC  c o n v e rters   with   a ll   p a ra siti c s,"   in   IEE T ra n s a c ti o n o n   P o we r E lec tro n ics ,   v o l .   6 ,   n o .   4 ,   p p .   6 1 1 - 6 1 7 ,   1 9 9 1 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /6 3 . 9 7 7 5 9 .   [1 0 ]   T.   Ab h il a sh ,   K.   An n a m a lai ,   a n d   S .   V.   Ti ru m a la,   " A   S e v e n - Le v e VSI   Wi t h   a   F r o n t - E n d   Ca sc a d e d   T h re e - Lev e l   In v e rter  a n d   F ly i n g - Ca p a c it o r - F e d   H - Brid g e , "   in   IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n   I n d u stry   Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   5 5 ,   n o .   6 ,     pp .   6 0 7 3 - 6 0 8 8 ,   No v e m b e r - De c e m b e 2 0 1 9 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T IA.2 0 1 9 . 2 9 3 3 3 7 8 .   [1 1 ]   B.   Wan g ,   X.  Zh a n g ,   a n d   H.  B.   G o o i,   " An   S I - M IS Bo o st  Co n v e rter  with   De a d b e a t - Ba se d   Co n tro fo E lec tri c   Ve h icle   Ap p li c a ti o n s,"   i n   IEE T ra n sa c ti o n o n   Ve h icu l a T e c h n o l o g y ,   v o l .   6 7 ,   n o .   1 0 ,   p p .   9 2 2 3 - 9 2 3 2 ,   Oc to b e r   2 0 1 8 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TVT. 2 0 1 8 . 2 8 5 3 7 3 8 .   [1 2 ]   R.   Wai,   C.   Li n ,   R .   D u a n ,   a n d   Y.   Ch a n g ,   " Hi g h - Eff icie n c y   DC - DC  Co n v e rter  wi th   Hig h   V o lt a g e   G a in   a n d   Re d u c e d   S witch   S tres s,"   in   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stria E lec tro n ics ,   v o l.   5 4 ,   n o .   1 ,   p p .   3 5 4 - 3 6 4 ,   F e b ru a ry   2 0 0 7 ,     d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T IE . 2 0 0 6 . 8 8 8 7 9 4 .   [1 3 ]   M .   Ra sh e e d ,   R.   Om a r,   M .   S u la ima n ,   W.   A.   Ha li m ,   a n d   M .   M .   A.  Ala k k a d ,   " An a ly sis  o a   s witch in g   a n g le  c a lcu latio n   b y   AN f o n in e   lev e in v e rter  a p p ly   i n to   e x p e rime n tal   c a se   stu d y   wit h   e li m i n a ti o n   o l o we a n d   h i g h e r   o rd e h a rm o n ics , "   In d o n e sia n   J o u rn a o El e c trica E n g i n e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e ,   v o l.   2 0 ,   n o .   2 ,   p p .   9 4 8 - 9 5 9 ,   No v e m b e r   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 /i j e e c s.v 2 0 . i 2 . p p 9 4 8 - 9 5 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4 7 5 2       A   s eries - co n n ec ted   s w itch ed   s o u r ce   a n d   a n   H - b r id g b a s ed   mu ltil ev el  in ve r ter  ( S iva   P a ch ip a la )   679   [1 4 ]   M .   Ra sh e e d ,   M .   M .   A.  Ala k k a d ,   R.   Om a r,   M .   S u laim a n ,   a n d   W.   A.  Ha li m ,   En h a n c e   th e   a c c u ra c y   o c o n tr o l   a lg o rit h m   fo m u lt il e v e l   in v e rter  b a se d   o n   a rti ficia n e u ra n e tw o r k ,”   In d o n e sia n   J o u r n a l   o f   El e c trica En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ie n c e ,   v o l.   2 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 4 8 - 1 1 5 8 ,   De c e m b e r   2 0 2 0 ,   d o i 1 0 . 1 1 5 9 1 / ij e e c s. v 2 0 . i3 . p p 1 1 4 8 - 1 1 5 8 .   [1 5 ]   C.   Re stre p o ,   J.  Ca l v e n te,  A.  C id - P a sto r,   A.  E.   Ar o u d a n d   R.   G iral,   " No n in v e rti n g   Bu c k Bo o st  DC D C   S witch in g   Co n v e rter  with   Hi g h   Eff icie n c y   a n d   Wi d e   Ba n d wi d th , "   in   IEE T ra n s a c ti o n o n   P o w e El e c tro n ics   v o l.   2 6 ,   n o .   9 ,   p p .   2 4 9 0 - 2 5 0 3 ,   S e p tem b e 2 0 1 1 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TP EL . 2 0 1 1 . 2 1 0 8 6 6 8 .   [1 6 ]   K.  Kru se ,   M .   El b o ,   a n d   Z.   Zh a n g ,   " G a N - b a se d   h ig h   e fficie n c y   b id irec ti o n a DC - DC  c o n v e rter  with   1 0   M Hz   sw it c h in g   fre q u e n c y , "   2 0 1 7   I E EE   Ap p li e d   P o we El e c tro n ics   Co n fer e n c e   a n d   Exp o siti o n   ( AP EC) ,   2 0 1 7 ,     p p .   2 7 3 - 2 7 8 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /AP EC. 2 0 1 7 . 7 9 3 0 7 0 5 .   [1 7 ]   A.  Tsu n o d a ,   Y.  Hi n a g o ,   a n d   H.   Ko izu m i,   " Lev e l - a n d   P h a se - S h i fted   P W M   f o S e v e n - Lev e S wit c h e d - Ca p a c it o r   In v e rter  Us i n g   S e ries /P a ra ll e Co n v e rsi o n , "   in   IEE E   T r a n sa c t io n s   o n   I n d u stria l   El e c tro n ics ,   v o l.   6 1 ,   n o .   8 ,     p p .   4 0 1 1 - 4 0 2 1 ,   Au g u st   2 0 1 4 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T IE. 2 0 1 3 . 2 2 8 6 5 5 9 .   [1 8 ]   J.  Wu   a n d   C.   C h o u ,   " S o lar  P o we Ge n e ra ti o n   S y ste m   with   a   S e v e n - Lev e In v e rter,"   i n   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we r E lec tro n ics ,   v o l .   2 9 ,   n o .   7 ,   p p .   3 4 5 4 - 3 4 6 2 ,   J u ly   2 0 1 4 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T P EL . 2 0 1 3 . 2 2 7 9 8 8 0 .   [1 9 ]   M .   Ra sh e e d ,   R.   Om a r,   M .   S u laim a n ,   a n d   W.   A.  Ha li m ,   m o d ifi e d   c a sc a d e d   h - b ri d g e   m u lt il e v e i n v e rter  b a se d   o n   p a rti c le  sw a rm   o p ti m isa ti o n   (P S O)  tec h n i q u e ,   In d o n e sia n   J o u rn a l   o El e c trica E n g i n e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e ,   v o l.   1 6 ,   n o .   1 ,   p p .   4 1 - 4 5 ,   Oc t o b e r   2 0 1 9 ,   d o i 1 0 . 1 1 5 9 1 /i jee c s.v 1 6 . i1 . p p 4 1 - 5 1 .   [2 0 ]   M .   S u jat h a   a nd   A.  K.  P a rv a th y ,   Im p ro v e d   re li a b le  m u lt il e v e in v e rter  fo re n e wa b le  e n e rg y   sy ste m s,”   In d o n e sia n   J o u rn a o E lec trica E n g i n e e rin g   a n d   C o mp u ter   S c ien c e ,   v o l.   1 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 4 1 - 1 1 4 7 ,   Ju n e   2 0 1 9 ,     doi 1 0 . 1 1 5 9 1 / ij e e c s.v 1 4 . i3 . p p 1 1 4 1 - 1 1 4 7 .   [2 1 ]   T.   Ab h i las h ,   A.  Kiru b a k a ra n ,   a n d   V.  T.   S o m a se k h a r,   A n e w stru c t u re   o th re e - p h a se   fiv e - lev e in v e r ter wit h   n e ste d   two - lev e c e ll s,”   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   Circ u it   T h e o ry   a n d   Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   4 7 ,   n o .   9 ,   p p .   1 4 3 5 - 1 4 4 5 ,     M a y   2 0 1 9 ,   d o i 1 0 . 1 0 0 2 /cta . 2 6 4 8 .   [2 2 ]   T.  Ab h il a sh ,   A.  Kir u b a k a ra n ,   a n d   V.  T.   S o m a se k h a r,   n e h y b r id   fly in g   c a p a c it o b a se d   sin g le  p h a se   n in e - lev e l   in v e rter ,   In ter n a ti o n a T r a n s a c ti o n o n   El e c trica En e rg y   S y ste ms v o l.   2 9 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 - 15 ,   Ju l y   2 0 1 9 ,     doi 1 0 . 1 0 0 2 /2 0 5 0 - 7 0 3 8 . 1 2 1 3 9 .   [2 3 ]   L.   P ri y a ,   L.   S .   Ha n sith a ,   K .   Ra j e sh ,   U.  S .   S .   P o lara ju   a n d   N.  R a jes h .   " S imu latio n   a n d   An a l y sis  o S e v e n - Lev e l   Vo lt a g e   S o u rc e   In v e rter."   in   S o ft   Co mp u t in g   T e c h n iq u e a n d   Ap p li c a ti o n s ,   S p rin g e r ,   S i n g a p o re ,   2 0 2 1 ,   p p .   1 1 1 - 1 2 0 ,   doi 1 0 . 1 0 0 7 /9 7 8 - 9 8 1 - 15 - 7 3 9 4 - 1 _ 1 0 .   [2 4 ]   T.   A.  M e y n a rd ,   M .   F a d e a n d   N.  Ao u d a ,   " M o d e li n g   o m u lt il e v e c o n v e rters , "   i n   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stria l   El e c tro n ics ,   v o l.   4 4 ,   n o .   3 ,   p p .   3 5 6 - 3 6 4 ,   Ju n e   1 9 9 7 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /4 1 . 5 8 5 8 3 3 .   [2 5 ]   K.  V.  P a ti l,   R.   M .   M a th u r,   J.   Jia n g   a n d   S .   H.   Ho ss e in i,   " Distri b u ti o n   s y ste m   c o m p e n sa ti o n   u si n g   a   n e b in a ry   m u lt il e v e v o lt a g e   so u rc e   in v e rter,"   in   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we De li v e ry ,   v o l.   1 4 ,   n o .   2 ,   p p .   4 5 9 - 4 6 4 ,     Ap ril   1 9 9 9 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / 6 1 . 7 5 4 0 8 9 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.