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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9 ,   pp .   1114 ~ 1124   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 3 . pp 111 4 - 1124             1114       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   Pa r t i c l e   s w a r m   o p t i m i sa t i o n   ( PSO )   a l g o r i t h m   w i t h   r e d u c e d     n u m b e r o f   s w i t c h e i n   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   ( M L I)       M o h amm e d   R as h e e d ,   R o s l i   O m ar ,   M ar i z an   S u l ai m an ,   W ah i d ah   A b d   H al i m   F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e kn i ka l   M a l a y s i a   M e l a k a ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   D e c   12 ,   2018   R e v i s e F e b   13 ,   201 9   A c c e pt e F e b   27 ,   201 9       I t hi s   w o r k,   a   t h r e e - ph a s e   o f   m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   ( M L I )   w i t r e duc e num be r   o f   s w i t c he s   c o m po ne nt s   ba s e o N e w t o R a ph s o ( N R )   a nd  P a r t i c l e   S w a r m   O pt i m i z a t i o ( P S O )   t e c hni q ue s   w e r e   p r e s e n t e d .   T he   S e l e c t i v e   H a r m o ni c   E l i m i na t i o P u l s e - W i dt M o dul a t i o ( S H E - P W M )   i s   a   po w e r f ul   t e c hni que   f o r   ha r m o ni c   m i ni m i z a t i o i m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   w i t hi a l l o w a bl e   l i m i t s .     N R   a nd  P S O   t e c hni qu e s   w e r e   us e t o   de t e r m i ne   t h e   s w i t c hi ng   a ng l e s   by   s o l v i ng   t he   no n - l i ne a r   e qu a t i o n' s   a na l y s i s   o f   t he   o ut p ut   v o l t a g e   w a v e f o r m   of   t he   m o di f i e C H B - M L I   i o r de r   t o   c o nt r o l   t he   f und a m e n t a l   c o m po ne nt .     A   c o m pa r i s o ha s   be e m a de   be t w e e N R   a nd  P S O   t e c hni q ue s   r e l a t e t o   o pt i m i z a t i o i o r de r   m i n i m i z e   ha r m o ni c   di s t o r t i o n.   T he   m a i a i m s   o f   t hi s   pa pe r   c ov e r   de s i g n,   m o de l i ng ,   c o ns t r uc t i o t he   m o d i f i e t o po l ogy   of   t he   C H B - M L I   f o r   a   t hr e e   ph a s e   f i v e   l e v e l s   i nv e r t e r .   T he   c o nt r o l l e r s   ba s e o N R   a nd  P S O   w e r e   a pp l i e t o   t he   m o di f i e m u l t i l e v e l   i nv e r t e r .   T he   i nv e r t e r   o f f e r s   m uc l e s s   T H D   us i ng   P S O   s c he m e   c o m pa r e w i t t h e   N R   s c he m e .     T he   p e r f o r m a nc e   o f   t h e   p r o po s e c o nt r o l l e r s   ba s e o N R   a nd  P S O   t e c hni que s   do ne   by   us i ng   M A T L A B / S i m ul i nk   o f   r e s ul t s   a r e   c o m pa r e d.   Ke y w or ds :   H a r m o ni c s   M ul t i l e v e l   i n v e r t e r s   N e w t o n   r a p h s o n   (N R )   P a rt i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o (P S O )   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 o h a m m e R a s h e e d,     F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   E n g i n e e ri n g,   U n i v e r s i t i   T e kni ka l   M a l a y s i a   M e l a ka   (CR IM - U T e M ),   In d us t r i a l   P o w e r ,   76100 ,   H a n g   T ua h   J a y a ,   D u ri a T u n gg a l ,   M e l a ka ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   r a s h e e d@ u t e m . e du . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     O n e   o f   t h e   i m po r t a n t   f e a t ur e s   f o r   CH B - M L i s   t h e   a b i l i t y   fo r   t hi s   t y pe   t o   g e t   a   h i g A v o l t a ge   b a s e o n   c a s c a de D s o ur c e   [1],   [2] A   s i n g l e   pow e r   s e m i - c o n duc t o r   c a nn o t   b e   c o n n e c t e t o   t h e   m e di u m   vo l t a ge   gri ds .   H e n c e ,   t h i s   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r   h a s   e m e r ge a s   a   s o l ut i o n   t o   t h i s .   A l s o ,   s e v e r a l   s e m i c o n duc t o de v i c e s   c a n   b e   c o n n e c t e i n   s e r i e s   o r   pa ra l l e l   t o   m e e t   t hi s   vo l t a ge   o r   pow e r   r e qui r e m e nt .   I n   o r de r   t o   l o w e r   ha r m o n i c   c o n t e n t   t o   i m p r o v e   t h e   o ut put   w a v e fo r m   f o r   vo l t a ge   i n v e rt e r,   r e duc e   t h e   s i z e   of   t h e   f i l t e r   ut i l i z e a n t h e   l e v e l   of   e l e c t r o m a g n e t i c   i nt e r f e r e n c e   (E M I).   M ul t i l e ve l   i n v e r t e r   (M L I)  a r e   be i n p r e f e rr e i n   hi g pow e r   m e di u m   v o l t a ge   a pp l i c a t i o n s   d ue   t o   r e duc e v o l t a ge   s t r e s s e s   o n   t h e   de v i c e s .   T h e   M L c o n c e pt   i s   us e d   t o   r e duc e   t h e   T H D   i t h e   v o l t a ge   o ut pu t   w a v e fo r m   w i t h o ut   de c r e a s i n t h e   i n v e rt e o ut put   po w e r .   It   ha s   s e v e r a l   a dv a n t a ge s   s uc h   a s   t h e i r   s w i t c hi n c a b e   s t a gge r e d,   w h i c r e duc e s   t h e   s w i t c h i n g   f r e que n c y   a n t h us   t h e   s w i t c h i n g   l o s s e s ,   r e duc t i o n   o f   E M a n d   i nt e r f a c i n g   r e n e w a b l e   e n e r gy   s o ur c e s   s uc h   a s   P V   t o   t h e   e l e c t r i c   pow e r   gr i d.   N u m e r o us   t o po l o gi e s   t o   r e a l i z e   t hi s   c o n n e c t i v i t y   w h i c h   c a n   b e   ge n e r a l l y   di v i de i n t o   t hr e e   m a j o c a t e go r i e s ,   n a m e l y ,   di o d e   c l a m pe M L I,   f l y i n c a pa c i t o r   M L a n s e pa r a t e dc   s o ur c e s   c a s c a de H - b r i dge   CH B - M L I.   T y pe   of   M L w h i c h   us i ng  a   s i n g l e   D s o ur c e   r a t h e r   t ha n   m u l t i pl e   s o ur c e s   i s   t h e   di o de - c l a m pe M L I.   W hi l e ,   F C   t y pe   i s   de s i gn e by   s e r i e s   c o n n e c t i o n   o f   c a pa c i t o r   c l a m pe s w i t c hi n c e l l s .   CH B   s w i t c h e s   a r e   c o n n e c t e i pa ra l l e l   a n s e r i e s   i o r de r   t o   p r o v i de   hi g po w e r   de m a nd  a n hi g h - po w e r   qua l i t y     [3] - [9] [10] .   F o r   i m p r o v i n t h e   qua l i t y   of   t h e   o ut put   vo l t a g e   i n v e r t e r   f o r   t w o   t y p e s   of   M L I ,   a s   s y m m e t r i c a l   a n a s y m m e t r i c a l ,   b o t h   t y p e s   a r e   v e r y   e ff e c t i v e   a n e f f i c i e n t   fo r   m ul t i l e v e l   i n v e r t e r   u t i l i z e   r e duc e n u m b e r   o 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       P ar t i c l e   s w ar m   opt i m i s a t i o ( P SO )   al gor i t hm   w i t r e du c e d   n um be r of   s w i t c he s   ( Moham m e R as he e d )   1115   s w i t c h i n de v i c e s   w i t h   H y b r i t o po l o gi e s   fo r   t h e   c o n v e n t i o n a l   a n n o n - c o n v e nt i o na l   m ul t i l e v e l   i n v e r t e t o po l o gi e s   t c r e a t e   a   s pe c i f i e n um b e r   o f   o ut put   vo l t a g e   l e v e l s   i n   o pe r a t i ng  i n   h i g h e r   v o l t a ge   l e v e l s     [11] ,   [12] .   R e duc e n u m b e r   o f   s w i t c h e s   w i t h   i n s t a l l a t i o a r e a   a nd  c o s t   a n ha s   s i m p l i c i t y   of   c o n t r o l   s y s t e m ,   w i t h   a   hi g n u m b e r   o f   s t e ps   a s s oc i a t e us i n g   a   n e w   t o po l o g y   of   c a s c a de m ul t i l e v e l   i n v e r t e r   (CH B - M L I)   [10] [13 ] - [16] .   A   c urr e nt   s o ur c e   i n v e r t e r   (CS I)  a ppl y   a   n e w   t o po l o g y   fo r   m ul t i l e v e l   w i t h   r e duc e n um b e r   o s w i t c h e s   t o   ge n e r a t e   de s i r e o ut put   c u rr e n t   f o r   m u l t i l e v e l   b a s e o n   s i n us o i da l   pu l s e   w i dt h   m o dul a t i o (S P W M m e t h o d.   T hi s   t o po l o g y   e m pl oy s   (n + 7) / s w i t c h e s   a nd  ( n 1) / 2c u rr e n t - s ha r i ng  i n duc t o r s   f o r   a n   n - l e v e l   CS [17] .   F o r   5 - l e v e l   s i n gl e - p ha s e   i n v e r t e r   ha s   b e e n   de v e l o pe by   f i e l d - pr o gra m m a b l e   ga t e   a rra y   (F P G A ).   T h e   di g i t a l   c o n t r o l   t e c hn i q ue   i s   ge n e r a t e b a s e o n   m ul t i   c a rri e r   P W M   i n   A l t e r a   D E b o a r d ,   w h i c h   ha s   m a n y   fe a t u r e s   t h a t   a l l o w   de s i gn   a p pl i c a t i o n   o f   t h e   s y s t e m   de v i c e   h a v e   b e e n   i m p l e m e n t a t i o n   S i m u l a t i o a n e xpe r i m e n t   r e s ul t s   i n   [1 8] .   A   s e v e n - l e v e l   i n v e r t e r   ha s   be e n   s i m ul a t e v i a   i m p l e m e n t a t i o n   o P W M   te c hn i q ue s   t o   r e duc e   t o t a l   ha rm o ni c   di s t o rt i o n   (T H D ).   T h e re fo r e ,   w i t h   de c r e e s   n u m b e r   o f   ga t e   dri v e r   i t h e   c i r c ui t ,   t h e r e   w i l l   b e   a i n c r e a s e   f o r   hi g h   v o l t a ge   i n v e rt e r.   T h e   c i r c ui t r y   c o n s i s t s   o f   s m a l l e r   (CH B - M L I)   b l oc ks   c o nn e c t e i s e ri e s   t o   i m pl e m e n t a t i o i t s   c h a ra c t e ri s t i c   o ut put   w a v e f o r m   [15 ] [19] [20]   In   t h i s   p a pe r   a   t hr e e   p h a s e   S H E   m o dul a t i o n   o f   m o di f i e CH B - M L Is   fo r   f i ve   l e v e l s   b e c o m e   a i n c r e a s i ngl y   p o pul a r   t e c hn o l o g y   m ul t i l e v e l   i n v e r t e r s   due   t o   t h e i r   s pe e a n f l e xi b i l i t y .   M o s t   of   t h e   r e s e a r c h e r s   a ppl i e P S O   t e c h n i que   i n   a   s i ngl e   pha s e   of   a   c o n v e n t i o n a l   CH B - M L Is .   T h e   N R   a n P S O   t e c hn i q ue s   a r e   us e t o   c a l c ul a t e   s w i t c hi n g   a n g l e s   w i t t h e   c a pa b i l i t y   t o   e l i m i n a t e   h a rm o ni c s   o f   t h e   o ut put   CH B - M L Is .       2.   TH E   M O D I F I ED   O F   A   C HB - M LI S   F I V E - LEV EL   C O N F I G U R A TI O N   T h e   o ut put   v o l t a ge ' s   o f   s w i t c h i n g   f un c t i o n s   de t e rm i n e   i t s   h a rm o ni c   c o m po n e n t s ;   t hus ,   t o   s o m e   de gr e e ,   r e duc t i o n   o f   ha r m o n i c s   i s   l i m i t e d.   F i gu r e   s h o w s   t h e   p r o po s e s i n gl e - ph a s e   f i v e - l e ve l - i n v e rt e t o po l o g y .   A s   a   s o l ut i o n,   t h i s   w o r p r e s e nt s   o f   s w i t c h i ng  pa t t e rn  a   f i v e - l e ve l   P W M   i n v e r t e w i t h   o ut pu t   vo l t a ge s   z e r o ,   +   l / 2V dc ,   V dc ,   - l / 2V dc ,   a n - V dc   a s   s h o w n   i F i gu r e   b a s e o n   T a b l e   1.   I n c r e a s e n u m b e r   o o ut put   l e v e l s   r e duc e s   h a rm o ni c   c o n t e n t .   It   a do pt s   a   f ul l - b r i dge   c o n f i gura t i o n,   w i t h   a n   a ux i l i a r y   c i r c ui t   c o m pr i s i ng  f o ur   d i o de s   a n d   a   s w i t c h   a n d   ge n e ra t e s   ha l f - l e v e l   o f   dc   b us   vo l t a ge .           F i gu r e   1 .   P r o po s a l   m o di f i e of   a   CH B - M L I,   s i n gl e - p ha s e   f i ve - l e ve l   t o po l o g y           F i gu r e   2 .   S w i t c hi n g   pa t t e rn  f o r   5 - l e v e l   m o di f i e o f   a   CH B - M L   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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1114     1124   1116     T a b l e   1 .   O u t put   v o l t a ge   f o r   f i v e   l e ve l   t o   t h e   s w i t c h e s ’    o n = 1 - o f f = c o n di t i o n   S t a t e   S1   S2   S3   S4   S5   Vo   A   1   0   0   1   0   V d c   B   0   0   0   1   1   V d c / 2   C   0   0   1   1   0   0   D   1   1   0   0   0   0*   E   0   1   0   0   1   - V d c / 2   F   0   1   1   0   0   - V d c     F i gu r e   3 .   V a b   a t   l o w   s w i t c h i n g   f r e que n c y   CH B - M L Is ,   f o r   5 - l e v e l s           3.   A N A LY S ES   O T H P R O P O S ED   T O P O L O G I ES   O A   M O D I F I ED   C HB - M LI F O R   F I V LEV ELS   F o ur i e s e ri e s   f o r   O ut p ut   V o l t a ge   o f   P r o po s e of   a   M o di f i e CH B - M L Is   fo r   F i v e   L e v e l   T h e   e qua t i o n s   f o r   5 - l e v e l s   b a s e o n   t h e   F o uri e s e ri e s   a r e   de s c r i b e b e l ow   [21]       (   )           (   )           (   )            (              (       )                                (       ) )       (      )   (1)     w h e r e :   V dc :   V o l t a ge   o f   e a c h   v o l t a ge   s o ur c e   t ha t   w a s   i u ni t y     i :   T h e   s w i t c h i ng  a n g l e s     F r o m   ( 2 - 1) ,   f o ur   e qu a t i o n s   w e r e   r e s ul t e d   i e l i m i na t i n g   t h e   5 t h   ha rm o n i c .                       2 , 3 , 1 ) c o s ( ) c o s ( 2 2 1 n n n V b dc n   (2)     A s   s h o w n   i n   (2 ha s   s   v a ri a b l e s   (           ),   w h e r e   <                       a nd  a   s o l ut i o n   s e t   i s   o b t a i n e b y   a s s i gn i ng   a   s pe c i f i c   v a l ue   t o   t h e   f u n da m e n t a l   c o m po n e nt ,   V f ,   a nd  e qu a t i n g   s - 1   h a rm o ni c s   t o   z e r o   a s   gi v e b e l ow :                 (     )             (     )                                   (       )             (       )       (3)     w h e r e   m   =   V f   / (2V dc /     ),   a n d   i t   i s   r e l a t e t o   t h e   m o dul a t i o i n de x   m i   b y   m i   =   m / s ,   w h e r e   <   m i   < 1 .     A n   o bj e c t i v e   f un c t i o n   i s   t h e n   n e e de f o r   t h e   o pt i m i s a t i o n   pro c e dur e   s e l e c t e a s   a   m e a s ur e   of   e ff e c t i v e n e s s   of  e l i m i na t i n s e l e c t e o r de r   o f   h a r m o n i c s   w h i l e   m a i n t a i ni n g   t h e   f un da m e n t a l   c o m p o n e nt   a t   a   p r e - s pe c i f i e d   v a l ue .   T h e r e f o r e ,   t hi s   o b j e c t i v e   f un c t i o i s   de f i n e a s :     F(                         =   [ V 1 c o s (   n ) - m   n   1 ]     [ V 2 c o s (     n )   n   1 ]         [ V s c os (         )   s   n   1 ]     (4)     T h e   o pt i m a l   s w i t c hi n a n g l e s   a r e   o b t a i n e by   m i n i m i s i n g   E q .   (4)  s ub j e c t   t o   t h e   c o n s t r a i n t     <     1     2       / 2,   a nd  c o n s e que nt l y   t h e   r e qui r e d   h a rm o ni c   p r o fi l e   i s   a c h i e v e d.   T h e   m a i c h a l l e n ge   i s   t h e   n o n - l i n e a r i t y   of  t h e   t ra n s c e n de n t a l   s e t   o (3),   a s   m o s t   i t e r a t i v e   t e c h n i que s   c a n   b e   us e w i t h   f i v e   l e v e l s   of  t h e   m o di f i e CH B - M L Is   a s   s h o w n   i F i g u r e   4   a n d   e a c s t e i s   e xpl a i n e b e l ow :     3. 1 .      N R   Te c h n i q u e   T h e   v a l ue s   o f   t h e   c o n duc t i n g   a n gl e s                   c a b e   c h o s e by   s o l v i n g   t h e   t ra n s c e n de nt a l   e qu a t i o n s   us i n a   m o dul a t i o n   i n de f o r m u l a   (5)   t o   o b t a i t h e   s u i t a b l e                          (           )   (5)     W h e r e ,   m o dul a t i o i n de x   v a l ue s ,       .   O t h e a n g l e s   w h i c a r e         unt i l         c a b e   ob t a i n e d   by   r e f e r ri n g   t h e   o ut put   w a v e fo r m   o f   5 - l e v e l s   o f   a   m o di f i e CH B - M L Is   t h e o r y   i n   F i g u r e   3 .   T h e   p r o c e dur e   o f   de t e c t i n g   a t t ri b ut e s   a n c o n f i gu r a t i o n   o f   a   s y s t e m   i s   c a l l e o pt i m i s a t i o n.   F o r   o nl y   5 th   h a rm o ni c s   c a n   b e   e l i m i na t e d   c h o s e n   t o   b e   r e m o ve d.   T h us ,   t h e   s w i t c h i n a n g l e   c a n   b e   fo u n by   s o l v i n t ra n s c e n de n t a l   e qua t i o n s   by   us i n g   N R   t e c hn i q ue .   I n   o r de r   t o   ge n e ra t e   S 1 ,   S 2 ,   S 3 ,   S 8 ,   f o r   5 - l e v e l s   i n v e r t e r,   t h e   s w i t c h i ng  pa t t e rn   a s   s h o w n   i - V d c V o l t a g e   V T i m e   ( S ) V d c / 2 V d c - V d c / 2 V i n v 2 1 3 4 5 6 7 8 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       P ar t i c l e   s w ar m   opt i m i s a t i o ( P SO )   al gor i t hm   w i t r e du c e d   n um be r of   s w i t c he s   ( Moham m e R as he e d )   11 17   F i g u r e   a r e   t u rn e o n   a n o ff   i n   t h e   ri g ht   s e que n c e   i n   o r de r   t o   pr o duc e   5 - l e v e l   o ut put   v o l t a ge   w a v e fo r m   o a   m o di f i e CH B - M L Is .   T h e s e   s w i t c h i n g   a ngl e s   a r e   t h e e xa m i n e f o r   t h e i c o rr e s po n di n g   T H D   g i v e n   by :                                    (6)     T h e   e f f e c t   o f   o pt i m i s e a n gl e s   f o r   f i v e - l e v e l s   a r e       ,   a n     ,   o n   t h e   T H D   a n t h e   m o dul a t i o n   i n de i s   s h o w n   i n   F i g ur e   3.   B y   us i n M A T L A B   c o di n f o r   n um b e r   o f   i t e r a t i o n s ,   i t   c a n   b e   e a s i l y   c o n c l ude t h a t   t h e   m o dul a t i o n   i n de e qua l   0. 949.   H o w e v e r ,   t h e   T H D   v a l ue   o f   f i v e - l e v e l s   e qua l   t o   16. 19  %.     3. 2 .       P ar ti c l e   P S O   Te c h n i q u e   P a rt i c l e   s w a rm   o pt i m i s a t i o n   i s   a   s e a r c h   a l go ri t hm   w h i c h   o pt i m i z e s   a   gi v e n   p r o b l e m   by   i t e r a t i v e l y   c h o o s i n t h e   po s s i b l e   b e s t   s o l ut i o n   w i t h   r e ga r ds   t o   t h e   g i v e n   c o n s t r a i n t s   [ 22] [25 ] .   T h e   f o l l ow i n a r e   t h e   s t e ps   r e qui r e t o   s o l ve   t h e   P S O   b a s e d   S H E   a l go r i t hm   f o r   s o l v i n t h e   n o n - l i n e a r   t ra n s c e n de n t a l   e qua t i o n s   a n d   ob t a i n   t h e   o pt i m a l   s w i t c hi n a n gl e s .   T h e   n u m b e r   o f   i t e r a t i o n   a l go r i t h m   i s   s o l v e us i n M A T L A B   c o di n t o   ge t   b e t t e r   a n g l e s   a n d   ha r m o n i c .   F r o m   num b e o f   i t e r a t i o n   P S O   a l go r i t hm .   S t e I n i t i a l i s e   t h e   s y s t e m   pa ra m e t e r s   s uc a s   po s i t i o n   v e c t o r   X i ,   v e l o c i t y   v e c t o r   V i ,   pe r s o na l   b e s t   pa r t i c l e   ve c t o r   P i ,   gl o b a l   b e s t   ve c t o r   P g,   a n pa rt i c l e   i n e rt i a   w e i gh t   C0 .   A s s i g n   t h e   v a l ue s   of   g e n e ra t i o n s   a s   100,   po pul a t i o s i z e   a s   40 ,   c o gni t i v e   pa r a m e t e C1   a s   0 . a nd  s o c i a l   p a r a m e t e r   C a s   1 . 25 .   S t e Ch e c fo r   t h e   c o n di t i o n s   <   (C1  +   C2)  <   a n d   (C1  +   C2)/   <   C0  <   1,   i f   t h e   t w   c o n di t i o n s   a r e   s a t i s f i e t h e t h e   s y s t e m   w i l l   b e   gua ra n t e e t o   c o n v e r ge   t o   a   s t a b l e   e qui l i b r i u m   po i n t .   If   f a l s e ,   go   t o   S t e 1.   S t e U pda t e   t h e   V e l o c i t y ,   V i   (t   +   1) .     V i j   (t + 1)  = V i ( t +           (           (   ) +           (             (   ) )   (7)     S t e U pda t e   t h e   P o s i t i o n ,   X i   (t   +   1) .     X i j   (t + 1)  =   X i j   (t )   +   V i j   (t + 1)   (8)     w h e r e   i   i s   t h e   pa rt i c l e   i n de x ,   j   i s   t h e   i nde o f   pa r a m e t e r   o f   c on c e rn  t o   b e   o pt i m i s e d,   i s   t h e   po s i t i o n   o f   t h e   i t h   pa r t i c l e   a n j t h   pa ra m e t e r,   i s   t h e   di s c r e t e   t i m e   i nde x,   v   i s   t h e   v e l o c i t y   of  t h e   i t h   pa rt i c l e   a n j t h   pa r a m e t e r ,     P   i s   t h e   b e s t   pos i t i o n   f o un by   t h e   i t h   p a r t i c l e   a n j t h   pa ra m e t e r   (pe r s o na l   b e s t ),   G   i s   t h e   b e s t   p o s i t i o n   f o un by   s w a r m   (gl o b a l   b e s t ),   c   i s   a   r a n do m   u n i f o r m   n u m b e r   b e t w e e n   [0, 1]  a ppl i e t o   t h e   i t h   pa rt i c l e ,   i s   t h e   i n e rt i a   f u n c t i o n,   a   i s   t h e   a c c e l e r a t i o n   c o n s t a nt s .   S t e N o w ,   e v a l ua t e   t h e   p a r t i c l e s   us i n g   t h e   F i t n e s s   F u n c t i o                                      (9)     F o r   ha rm o n i c   e l i m i na t i o n.   H e r e   t h e   s w i t c hi n g   a n gl e s         a nd         a r e   c h o s e i s uc a   w a y   t ha t   t h e   s e l e c t i v e   ha r m o n i c s   5 th   e l i m i na t e d.     F   (1)  =   (c o s   (     +   c o s   (     )) - m a ;   F   (2)  =   (c o s   (         + c o s   (         ))   (10)     S t e 0                     / 2.   S t e P (x i )   <   P (P i ) ,   i f   n o t   s a t i s f i e t h e n   i   =   i   +   1go   t o   S t e 3 .   S t e U pda t e   t h e   l o c a l   b e s t   po s i t i o n   o f   t h e   p a r t i c l e   i f   i t   i s   b e t t e r   t h a t h e   p r e v i o us   l oc a l   b e s t   po s i t i o n .     T h us ,   t h e   l o c a l   b e s t   po s i t i o i s   r e pl a c e a s   P i   =   X i .   S t e P g   =   m i (P   n e i g h b o ur ).   S t e 10  O pt i m i s e s w i t c h i n g   a n gl e s   a r e   o b t a i n e d.   T e r m i na t e   t h e   p r o b l e m .   T h e   ge n e ra l   f l ow   c h a rt   o f   P S O   o f   a   m o di f i e CH B - M L I s   fo r   e a c h   s t e p   i s   e xpl a i n e i n   F i g u r e   5 :       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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1114     1124   1118           F i gu r e   4.   f l o w - c h a rt   o f   N R   of   t h e   m o di f i e CH B - M L Is   F i gu r e   5 .   F l o w   c h a rt   o f   P S O   o f   a   m o di f i e CH B - M L Is       4.   M O D E LLI N G   O F   TH E   P R O P O S ED   M O D I F I ED   C HB - M LI S   M A T L A B / S IM U L IN K   s of t w a r e   w a s   us e t o   m o de l   t h e   p ro pos e t o p o l o gi e s   of   a   m o di f i e CH B - M L Is   fo r   f i ve ,   l e v e l s .   T hi s   w a s   b e c a us e   t h e   a na l y s i s   a nd  m a t h e m a t i c a l   a n e n gi n e e r i n g   i s s ue s   c a b e   pe r f o r m e v i a   M A T L A B / S IM U L I N K .   M A T L A B   h a s   t h e   f e a t ur e   o f   s upe r i o r   p r o gra m m i ng  a nd  g ra p hi c s   a b i l i t y .   M e a n w h i l e ,   S IM U L IN K   i s   us e t o   m o de l ,   a na l y s e ,   a n c a t a l y z e   e ff e c t i v e   s y s t e m   b l oc di a g ra m ,   w h i c h   i s   f ul l y   i n t e g r a t e w i t h   M A T L A B ,   s i m pl e   a n s m a rt   t o   b e   l e a rn t   a s   w e l l   a s   f l e xi b l e .   B e s i de s ,   i t   ha s   a ov e r a l l   l i b ra r y   of   b l o c ks   t h a t   c a b e   us e t o   s i m ul a t e   s y s t e m s   o f   l i n e a r ,   n o nl i n e a o d i s c r e t e   e l e m e n t s .     F i gu r e   s h o w s   t h e   c i r c ui t   di a g r a m   o f   t h e   pr o po s e o a   t hre e - ph a s e   m o di f i e C H B - M L Is   fo r   f i ve - l e v e l s .   T h e   c o n f i gu ra t i o n   o f   t hi s   m o de l   c o n s i s t s   o f   12  s w i t c h e s   o f   t h e   c o n v e n t i o n a l   i n v e rt e i a dd i t i o n   t o   a   t hr e e - bi - di r e c t i o n a l   s w i t c h.   T hi s   w o r i nt e n t o   de v e l o a   P S O   b a s e o n   S H E   a l go r i t hm s   fo r   ob t a i n i ng  t h e   o pt i m a l   f i ri n a n gl e s   f o r   ha rm o n i c s   e l i m i na t i o n   a nd  c o m pa r e   i t   w i t h   t h e   c o n v e n t i o na l   N R   b a s e S H E   a l go ri t hm s .   T h e   s y s t e m   o pe r a t i o n   w a s   s i m u l a t e a t   l o w   s w i t c h i n g   f r e que n c y .   In  t hi s   s i m ul a t i o n   m o de l ,   t hr e e   D s o ur c e s   a r e   s e l e c t e e qua l   t o   100V .   P ul s e   ge n e r a t o r   b l o c i s   us e t o   c o n duc t   t h e   s w i t c h i ng  pa t t e rn   a nd  r e s ul t s   o f   pul s e   ge n e ra t i n w i l l   c o n t r o l   t h e   i n v e rt e b a s e o n   N R   a n d   P S O   a l go ri t hm s .   A   r e s i s t o r,   1 00kΩ   w i l l   b e   u s e a s   a   l o a t o   t h e   pr o po s e m o di f i e C HB - M L Is   m ode l .   T h e   o ut put   p ha s e   vo l t a ge   o m o di f i e C H B - M L Is   i s   300  v o l t s   w i t h   f r e que n c y   50 H z .   T h e   s e r i e s   c o nn e c t e D b us   c a pa c i t o r s   C1  a n C2  w e r e   2500e - m F ,   w h i c h   s pl i t   t h e   D b u s   vo l t a ge   fo r   e a c h   c e l l :   V D C/ 2,   0,   - V D C/ 2.   T h e   m i d dl e   po i n t   n   o t h e   c a pa c i t o r s   i s   de f i n e a s   t h e   n e u t r a l   po i nt .       S t a r t     -   G u e s s   I n i t i a l i z e   V a l u e s   o f   S w i t c h i n g   A n g l e s   (         ) F i n e   t h e   v a l u e   o f     F (         ) F i n d   t h e   J a c o b i a n   f u n c t i o n   V a l u e d       <   a c c u r e c y S o l v e   f o r   d E n d                         Y e s N o U p d a t e   V a l u e s   o f   n e w   =         o l d   +   d 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       P ar t i c l e   s w ar m   opt i m i s a t i o ( P SO )   al gor i t hm   w i t r e du c e d   n um be r of   s w i t c he s   ( Moham m e R as he e d )   1119       F i gu r e   6 .   S i m u l a t i o n s   o f   a   t hr e e   p ha s e   o f   m o di f i e CH B - M L Is   f o r   f i v e - l e ve l s   m o de l       5.   S I M U LA TI O N   R ES U LTS   F O R   O P TI M I ZA TI O N   O T H R EE - P H A S W I T H   M I 0 . B A S ED   O N   N R   A N D   P SO   T EC H N I Q U ES   S i m ul a t i o n s   w o r ha s   b e e n   c a rri e o ut   o f   a   t hr e e   p h a s e   o f   m o di f i e CH B - M L Is   fo r   v a l ue   o s w i t c h i n f r e que n c y   2500H z .   T h e   l o a us e i s   a   b a l a n c e t hr e e - p h a s e   s t a r   c o nn e c t e w i t h   2 0o hm ,   a n d   5 m H   pe r   p h a s e .   T h e   dc   c a pa c i t o r   v o l t a ge   V dc = 150V .   T h e   f i r s t   s i m ul a t i o n   o a   t hr e e - p h a s e   m o di f i e CH B - M L Is   o pe r a t i o n   w a s   c o n duc t e us i n t h e   N R   t e c hni que .   I t hi s   s i m ul a t i o n   o pe ra t i o n,   t h e   du ra t i o n   o f   t i m e   w a s   e qua l   t o   0. 02s   fo r   e a c h   c y c l e .   T h e   v a l ue   of   M I= 0. 949  w a s   us e d   a n t h e   s w i t c h i n a ngl e s   w e r e   c a l c ul a t e a n d   s i m ul a t e d ,   w h i c h   w e r e   e qua l   t o   1 =   14. 631  a nd  2 = 41 . 343   a t   t h e   s w i t c h e s   of   a   t hr e e - p h a s e   m o di f i e CH B - M L Is   of   f i ve   l e ve l s .     In   t h e   c a s e   of   s i m ul a t i o n   o pe r a t i o n   us i n P S O ,   t h e   du r a t i o n   o f   t i m e   w a s   e qua l   t o   0. 02s   f o r   e a c h   c y c l e .   T h e   v a l ue   o f   M I= 0. 99 a n t h e   s w i t c hi n a n g l e s   w e r e   c a l c ul a t e a n s i m u l a t e w i t h   v a l ue s   o f   1 13. 404  a n 2   = 4 1. 9 08  a t   t h e   s w i t c h e s   of   a   s i n gl e - p ha s e   m o di f i e CH B - M L Is   o f i v e   l e ve l s .   T h e   t i m i n g   di a g ra m   o f   a   t hr e e - p h a s e   m o di f i e CH B - M L Is   o f   f i ve   l e ve l s   w a s   de v e l o pe us i n g   t h e   N R   t e c hni que .     T h e r e   a r e   f o ur   s w i t c h e s   c o m pr i s i n s w i t c h e s   S 1,   S 2,   S 3,   a nd  S a nd  b i - di r e c t i o na l   s w i t c h   S a s   de s c r i b e i n     F i g u r e   7 ,   F i g u r e   8   a nd  F i g u r e   9 .   T h e   s i m u l a t i o m o de l   o f   o ut put   v o l t a ge   w a ve fo r m   i s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 f o r   t h e   o pt i m i s a t i o n   o pha s e   v o l t a ge   o f   a   t hr e e - pha s e   m o di f i e CH B - M L Is   of   f i v e   l e v e l s   fo r   p h a s e s   A ,   B ,   a n C,   r e s pe c t i v e l y .     T h e   o pt i m i s a t i o n   o f   o ut put   vo l t a ge   w a ve f o r m s   i s   b a s e on   t h e   a c c u r a t e   c a l c ul a t i o n   o f   s w i t c h i n a ngl e s   ob t a i n e d,   w h i c h   a r e   1 = 14. 6313   a n d   2 = 41 . 3434 ,   w i t M I= 0. 949 .   U s i n t h e   N R   t e c hn i q ue ,   F i g u r e   11  s h o w s   t h e   ha r m o n i c   s pe c t r u m   o f   t h e   o pt i m i s a t i o n   o f   o ut put   v o l t a ge   w a ve fo r m   o f   a   t hr e e - p h a s e   m o di f i e CH B - M L I s   of   f i ve   l e ve l s   w i t T H D   v a l ue s   e qui v a l e n t   t o   16 . 3% .         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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1114     1124   1120   T h e   l i n e - to - l i n e   o ut put   v o l t a ge   w a ve fo r m   o a   t hr e e - p ha s e   m o di f i e C H B - M L Is   of   f i v e   l e ve l s   us i n g   t h e   N R   t e c h n i que   c a n   b e   i l l us t r a t e i n   F i g u r e   12 .   T h e   out put   o f   t h e   l i n e - to - l i n e   v o l t a ge   w a v e fo r m   w i l l   pr o duc e   ni n e   l e v e l s   due   t o   V   l i n e   t o   l i n e   =   V   p ha s e .   T h e   T H D   v a l ue s   fo r   t h e   l i n e - to - l i n e   v o l t a ge   a r e   e qui v a l e n t   t o   1 4. 5 a s   s h o w n   i F i g u r e   13 .           F i gu r e   7 T i m i n g   d i a g ra m   f o r   S 1 ,   S 2 , S 3 ,   S 4   a n d     bi - di r e c t i o n a l   S 5   a t   p h a s e   A   us i ng  N R   t e c hni que       F i gu r e   8 T i m i n g   d i a g ra m   f o r   S 1 ,   S 2 ,   S 3,   S a n d     bi - di r e c t i o n a l   S 5   a t   p ha s e   B   N R   t e c hni que               F i gu r e   9.   T i m i n g   d i a g ra m   f o r   S 1 ,   S 2 S 3 ,   S 4   a n d     bi - di r e c t i o n a l   S 5   a t   P h a s e   C   us i n g   N R   t e c hni que       F i g ur e   10 .   T hr e e - pha s e   f i v e - l e v e l   o ut pu t   pha s e   v o l t a g e   a t   pha s e s   A ,   B ,   a nd   C   w i t M I = 0. 949  f o r   1 = 14. 6313 0   a nd   2 = 41. 34 34 0   u s i ng   N R   t e c hni que               F i gu r e   11 .   H a r m o n i c   s pe c t r u m   f o r   o ut pu t   p h a s e   vo l t a ge   w a v e fo r m   us i n g   N R   t e c hni que       F i gu r e   12 .   T hr e e - p h a s e   f i v e - l e ve l   o ut put   l i n e   v o l t a ge   a t   p h a s e s   A ,   B ,   a n d   C   f o r   1 = 14 . 631 3 0     a n 2 = 41 . 3434 0   us i n g   N R   t e c hni que         0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S1 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S2 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S3 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S4 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S5 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 1 0 0 0 - 5 0 0 0 500 1000 T i m e L i n e   V o l t a g e   ( V ) 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 1 0 0 0 - 5 0 0 0 500 1000 T i m e L i n e   V o l t a g e   ( V ) 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 1 0 0 0 - 5 0 0 0 500 1000 T i m e L i n e   V o l t a g e   ( V ) 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       P ar t i c l e   s w ar m   opt i m i s a t i o ( P SO )   al gor i t hm   w i t r e du c e d   n um be r of   s w i t c he s   ( Moham m e R as he e d )   1121   Th e   s e c o n s i m u l a t i o n   w a s   c a rr i e d   o ut   f o r   t h e   p r o po s e t hr e e - ph a s e   m o di f i e CH B - M L Is   us i n g   t h e   P S O   t e c hn i q ue .   T h e   t i m i n g   di a g r a m   o f   a   m o di f i e CH B - M L Is   us i ng  t h e   P S O   t e c hni que   c a b e   i l l us t r a t e i F i g u r e   14,   F i g u r e   15,   a n F i g u r e   16.   T h e r e   a r e   di f fe r e n c e s   i t e r m s   o pa t t e rn   i n   s w i t c h i n t h e   t i m i ng  di a g ra m   a m o ng  N R   a nd  P S O   t e c hni que s   due   t o   t h e   d i f f e r e n c e s   i t h e   s w i t c h i n g   a n g l e   c a l c ul a t i o f o r   o pt i m i s a t i o n.   T h e   c a l c ul a t i o n   o s w i t c h i n a ngl e s   ob t a i n e us i n t h e   P S O   t e c hn i q ue   i s   e qua l   t o   1 = 13. 404 326  a n d   2   = 41 . 90 8579  w i t h   M I= 0 . 97 5.   T h e   s i m ul a t i o n   m o de l   of   o u t put   v o l t a ge   w a ve f o r m   i s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   17   M e a n w hi l e ,   t h e   o pt i m i s a t i o n   o f   a   t h r e e - p h a s e   m o di f i e CH B - M L Is   of   f i ve   l e ve l s   us i n P S O   w i t h   T H D   v a l ue s   e qui v a l e n t   t o   1 5. 3 4%  i s   a s   s h o w n   i F i g u r e   18 .               F i gu r e   13 .   H a r m o n i c   s pe c t r u m   f o r   o ut pu t   l i n e   vo l t a ge   w a v e fo r m   us i n g   N R   t e c hni que       F i gu r e   14 .   T i m i ng  d i a g r a m   f o r   S 1 ,   S 2 , S 3 ,   S 4,   a nd  S 5   a t   pha s e   A   us i n g   P S O   t e c hni que                   F i gu r e   15 .   T i m i ng  d i a g r a m   f o r   S 1 ,   S 2 , S 3 ,   S 4 a n d   S 5   a t   pha s e   B   w i t M I = 0. 975  us i n g   P S O   t e c hn i q ue       F i gu r e   16 .   T i m i ng  d i a g r a m   f o r   S 1 ,   S 2,   S 3,   S 4,   a n S5   a t   p ha s e   B   us i n g   P S O   t e c hn i q ue                 F i gu r e   17 .   S i m u l a t i o r e s ul t s   f o r   a   3 - p ha s e   5 - l e v e l   o ut put   p ha s e   v o l t a ge   us i ng  P S O   t e c hn i que   F i gu r e   18 .   H a r m o n i c   s pe c t r u m   f o r   o ut pu t   p h a s e   vo l t a ge   w a v e fo r m   us i n g   P S O   t e c hn i que   0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S1 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S2 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S3 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S4 0 0 . 0 0 2 0 . 0 0 4 0 . 0 0 6 0 . 0 0 8 0 . 0 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 4 0 . 0 1 6 0 . 0 1 8 0 . 0 2 0 0 . 5 1 T i m e S5 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 4 0 0 - 2 0 0 0 200 400 T i m e P h a s e   V o l t a g e   ( V ) 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 4 0 0 - 2 0 0 0 200 400 T i m e P h a s e   V o l t a g e   ( V ) 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 4 0 0 - 2 0 0 0 200 400 T i m e P h a s e   V o l t a g e   ( V ) 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 .   14 ,   N o .   3 J u n e   20 1 9   :     1114     1124   1122   In  F i g u r e   19   i l l us t ra t e s   t h e   l i n e - to - l i n e   v o l t a ge   o ut put   w a v e fo r m   o f   a   t hr e e - pha s e   m o di f i e CH B - M L Is   e qua l   t o   600v .   T h e   T H D   v a l ue s   fo r   l i n e - to - l i n e   v o l t a ge   c a n   b e   fo un i n   F i g u r e   20  a n i t s   v a l ue s   a r e   e qua l   12 . 81% .   T h e   c a l c ul a t i o n   o f   s w i t c h i n a n gl e s   o b t a i ne i s   1= 13 . 404 326  a n = 41 . 908 579  w i t h   M I= 0. 975.   F i g u r e   2 s h o w s   t h e   M A T L A B   pl o t t i n o ut pu t   f o r   s w i t c h i n a n g l e s   a n t h e   T H D   v a l ue s   fo r   vo l t a ge   b a s e o n   N R   a n P S O   t e c hn i que s .   B a s e o n   of   a   t hr e e   pha s e   of   m o di f i e C H B - M L s   fo r   s i m ul a t i o n   a n e xpe r i m e nt a l   r e s ul t s   s h o w e t h a t   t h e   h i g h e r   l e v e l   of   i n v e r t e r   i t   w i l l   p r o duc e   l ow e r   ha r m o n i c s   c o n t e n t s   o t h e   m o di f i e C H B - M L Is   us i n t h e   b o t h   t e c hn i que s .   H ow e ve r,   P S O   t e c h ni que   pr o duc e   l ow e r   c o n t e nt   of   T H D   of   t h e   m o di f i e CH B - M L I s   o ut put   v o l t a ge   w a v e fo r m   c o m p a r e t o   N R   t e c h ni que   due   t o   s w i t c h i ng  a ngl e s   of  t h e   P S O   t e c hni que   i s   s i m p l e   a nd  e f f i c i e n t .               F i gu r e   19 .   S i m u l a t i o r e s ul t s   f o r   a   t hr e e - p ha s e   f i v e - l e v e l   o ut put   l i n e   v o l t a ge   a t   p h a s e s   A ,   B ,   a n d   C   us i n g   P S O   t e c hn i que   F i gu r e   20 .   H a r m o n i c   s pe c t r u m   f o r   l i n e - to - l i n e   vo l t a ge   us i ng  P S O   t e c hni que           F i gu r e   21 .   O v e ra l l   v a l ue s   o f   M I,   v e r s us   t h e   s w i t c hi n g   a ngl e s   a n t h e   v a l ue s   o f   T H D   fo r   v o l t a ge   o f   m o di f i e CH B - M L of   5 - l e ve l s   b a s e o n   N R   a n d   P S O           1)     6.   C O N C LU S I O N   In   o r de t o   ru n   t h e   s i m ul a t i o n,   a   c o nt r o l l e r   us i n N R   a nd  P S O   t e c hn i que s   w e r e   a ppl i e t o   t h e   m o di f i e C H B - M L Is   fo r   f i ve   l e ve l s .   T h i s   w o r de s i gn   a n a n a l y s i s ,   s i m ul a t i o n   o f   P S O   a l go r i t hm   w i t h   r e duc e num b e r   o f   s w i t c h e s   i n   M L w e r e   pr e s e n t e d .   T hr e e   p h a s e s   o f   a   m o di f i e C H B - M L Is   w e r e   s uc c e s s f ul l y   de ve l o pe d.   T h e   l ow   s w i t c h i ng  f r e que n c y   c o n t ro l   s c h e m e s   o p e r a t i o n   c a n   b e   i m pl e m e n t e i n   t h e   m o di f i e C H B - M L Is   fo r   f i ve   l e v e l s .   T h e   o ut c o m e   of   t h e   r e s ul t s   f r o m   s i m u l a t i o n   s h o w e t h a t   t h e   hi g h e r   l e v e l   of   i n v e rt e i t   w i l l   p r o duc e   l ow e r   ha rm o n i c s   c o n t e n t s   o f   t h e   m o di f i e CH B - M L Is   us i n g   N R   a n d   P S O   t e c hn i q ue s .   T h e ,   P S O   t e c hn i que   pr o duc e   l ow e r   c o n t e nt   o f   T H D   of   t h e   m o di f i e CH B - M L Is   o ut put   v o l t a ge   w a ve fo r m   c o m pa r e N R   t e c hni que   due   t o   s w i t c hi n g   a n g l e s   o f   t h e   P S O   t e c hni que   i s   s i m pl e   a n d   e f f i c i e n t .   0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 1 0 0 0 - 5 0 0 0 500 1000 T i m e L i n e   V o l t a g e   ( V ) 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 1 0 0 0 - 5 0 0 0 500 1000 T i m e L i n e   V o l t a g e   ( V ) 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 1 0 0 0 - 5 0 0 0 500 1000 T i m e L i n e   V o l t a g e   ( V ) 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       P ar t i c l e   s w ar m   opt i m i s a t i o ( P SO )   al gor i t hm   w i t r e du c e d   n um be r of   s w i t c he s   ( Moham m e R as he e d )   1123   A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   r e s e a r c h   i s   s po n s o r e by   t h e   F un da m e n t a l   R e s e a r c h   G ra n t   S c h e m e   (F R G S w h i c h   t h e   num b e i s   F R G S / 1/ 2016 /   T K 04/ F K E - CE R IA / F 00 306.   T h e   a u t h o r s   w i s h   t o   t h a nks   t o   t h e   M i ni s t r y   of   E duc a t i o M a l a y s i a   fo r   t h e   f un di ng  t o   s uppo r t   t hi s   p r o j e c t   a nd  a l s o   t o   t ha n ks   t o   U T e M   i n   p r o v i di ng  t h e   f a c i l i t i e s   a nd  r e s e a r c h   e n v i r o nm e nt .   T h e   a ut h o r s   w o ul a l s o   t o   t h a nk  t h e   Ce n t r e   f o r   R e s e a r c h   a n I nn o v a t i o n   M a na ge m e n t   U n i v e r s i t i   T e kn i ka l   M a l a y s i a   M e l a ka   (CR IM - U T e M ).         R EF ER EN C ES   [ 1]   J .   P .   B a h a r u ,   H a r m o ni c   R e duc t i o o f   C a s c a de H - B r i dg e   M u l t i l e v e l   I nv e r t e r   B a s e o N e w t o n - R a phs o n,     v o l .   10,   no .   3 ,   pp.   6 569 6580 ,   201 5.   [ 2]   M .   R a s he e d ,   R .   O m a r ,   A .   S a ba r i ,   a nd  M .   S ul a i m a n,   V a l i da t i o o f   a   T hr e e - P ha s e   C a s c a d e M ul t i l e v e l   I nv e r t e r   ba s e o N e w t o R a ph s o (   N .   R . ) ,   v o l .   9 ,   no .   M a y   2016 ,   pp .   1 1 3.   [ 3]   M .   J o ne s   a nd   I .   N .   W .   S a t i a w a n ,   A   s i m p l e   m u l t i - l e v e l   s pa c e   v e c t o r   m o dul a t i o a l g o r i t hm   f o r   f i v e - pha s e   o pe n - e nd   w i nd i ng   dr i v e s ,   M at h.   C om pu t .   Si m u l . ,   v o l .   9 0,   pp .   74 85 ,   A pr .   2 0 13.   [ 4]   S .   K .   M o nda l ,   B .   K .   B o s e ,   L .   F e l l o w ,   a nd  V .   O l e s c huk,   S p a c e   V e c t o r   P u l s e   W i dt M o dul a t i o o f   T hr e e - L e v e l   I n v e r t e r   E xt e nd i ng   O pe r a t i o I nt o   O v e r m o dul a t i o R e g i o n,   I E E E   T r an s .   P O W E R   E l e c t r on . ,   v o l .   18,   no .   2 ,     pp.   60 4 61 1,   20 03.   [ 5]   R .   N .   A .   K r i s m a di na t a ,   H .   W .   P i ng ,   a n J .   S e l v a r a j ,   E l i m i na t i o of   H a r m o ni c s   i P ho t o v o l t a i c   S e v e n - l e v e l   I n v e r t e r   w i t h   N e w t o n - r a ph s o O pt i m i z a t i o n,   P r o c e di a   E nv i r on.   S c i . ,   v o l .   17 ,   pp .   519 528 ,   2013 .   [ 6]   U .   B .   S .   D ,   H   A R M O N I C   O   R I E N T A T I O N   O F   P   U L S E   W   I D T H   M   O D U L A T I O N ,   P O W E R   E ng.   E l e c t r .   E ng . v o l .   9,   no .   1,   p p.   29 34 ,   2011 .   [ 7]   A .   F r i ,   R .   E l   B a c ht i r i ,   a n A .   E l   G hz i z a l ,   A   C o m pa r a t i v e   S t udy   o f   T hr e e   T o po l og i e s   o f   T hr e e - pha s e   ( 5L )   I nv e r t e r   f o r   a   P V   S y s t e m ,   E ne r g y   P r oc e di a ,   v o l .   42,   p p.   43 6 44 5,   20 13.   [ 8]   O .   A bde l - R a h i m ,   H .   A bu - R ub,   a nd  A .   K o uz o u,   N i ne - to - T hr e e   P ha s e   D i r e c t   M a t r i C o nv e r t e r   w i t M o de l   P r e d i c t i v e   C o nt r o l   f o r   W i nd   G e n e r a t i o S y s t e m ,   E ne r gy   P r oc e di a ,   v o l .   42 ,   pp .   173 182 ,   201 3.   [ 9]   B .   B o o s t ,   V .   C ur r e n t ,   S .   I nv e r t e r ,   Q .   L e i ,   S .   M e m be r ,   a nd  F .   Z .   P e ng ,   S pa c e   V e c t o r   P ul s e w i dt A m pl i t u de   M o dul a t i o f o r   a ,   v o l .   29 ,   no .   1,   pp .   266 274 ,   201 4.   [ 10]   M .   A .   a n Z .   H .   H a j i r   S a t i A bba s ,   S o ha i m i   A bu  B a k a r ,   E xp e r i m e nt a l   s t ud i e s   o c o r r ug a t e s t e e l - c o n c r e t e   c om po s i t e   s l a b ,   G r a đe v i na r ,   v o l .   67 ,   no .   3 ,   pp .   2 25 2 33 ,   2 015 .   [ 11]   E .   B a ba e i ,   M .   F .   K a ng a r l u ,   a nd  F .   N .   M a z g a r ,   S y m m e t r i c   a nd  a s y m m e t r i c   m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   t o po l o g i e s   w i t h   r e duc e d   s w i t c h i ng   de v i c e s ,   E l e c t r .   P ow e r   Sy s t .   R e s . ,   v o l .   86,   p p.   1 22 13 0,   M a y   2012.   [ 12]   R .   a   A hm e a nd  S .   M e khi l e f ,   N e w   m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   t o po l ogy   w i t m i ni m um   num b e r   o f   s w i t c he s ,   T E N C O N   2010   -   20 10  I E E E   R e g.   10   C on f . ,   pp .   186 2 18 67 ,   N o v .   20 10 .   [ 13]   S .   H .   H .   E b r a hi m   B a ba e i ,   N e w   m u l t i l e v e l   i nv e r t e r   t o po l o gy   w i t h   m i ni m um   num be r   o f   s w i t c he s ,   I E E E   R e g.   10   A nnu.   I nt .   C on f .   P r oc e e di ng s / T E N C O N ,   v o l .   50 ,   no .   11 ,   p p.   18 62 1 867,   2 010 .   [ 14]   R .   O m a r ,   M .   R a s he e d ,   N .   M i e s ,   M .   S ul a i m a n,   W .   A .   B .   D .   H a l i m ,   a nd   K .   K r i s m a di n a t a ,   A   N E W   A L G O R I T H M   W I T H   D I F F E R E N T   M O D U L A T I O N   I N D E X   (   M I   )   I N   C A S C A D E D   H - B R I D G E   M U L T I L E V E L   I N V E R T E R S     (   C H B   M L I S   ) ,   v o l .   9 7,   no .   3 ,   p p.   85 6 86 6,   20 19 .   [ 15]   R .   O m a r ,   M .   R a s h e e d ,   Z .   K .   L o w ,   a nd  M .   S ul a i m a n,   D E S I G N   A N D   D E V E L O P M E N T   O F   A C T I V E   P O W E R   F I L T E R   F O R   H A R M O N I C   M I N I M I Z A T I O N   U S I N G   S Y N C H R O N O U S   R E F E R E N C E   F R A M E   (   S R F   ) ,   v o l .   14,   no .   2,   p p.   47 6 48 4,   20 19.   [ 16]   A .   Z .   A dna n,   M .   E .   Y u s o f f ,   a nd  H .   H a s hi m ,   A na l y s i s   o t he   I m pa c t   o f   R e ne w a bl e   E n e r g y   t o   P o w e r   S y s t e m   F a ul t   L e v e l ,   v o l .   11 ,   no .   2 ,   pp .   652 657 ,   2018 .   [ 17]   S .   H .   H o s s e i n i ,   M .   F .   K a ng a r l u,   a nd   A .   K .   S a di g h,   A   N e w   T o po l o gy   f o r   M ul t i l e v e l   C u r r e n t   S o ur c e   I nv e r t e r   w i t R e duc e N um be r   o f   S w i t c he s ,   E l e c t r .   E l e c t r on .   E ng .   2009 .   E L E C O   200 9.   I nt .   C onf .   on .   I E E E ,   pp .   273 277 ,   2009 .   [ 18]   W .   A .   H a l i m   a nd  N .   A .   R a h i m ,   F P G A - ba s e p ul s e - w i d t m o dul a t i o c o nt r o l   f o r   s i ng l e - pha s e   m u l t i l e v e l   i nv e r t e r ,   2011   I E E E   1 s t   C on f .   C l e an  E ne r gy   T e c hno l .   C E T   2 011 ,   pp.   5 7 62 ,   2011 .   [ 19]   J .   J .   N e d um g a t t ,   D .   V .   K um a r ,   A .   K i r uba ka r a n ,   a n S .   U m a s ha nka r ,   A   m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   w i t r e d uc e num be r   o f   s w i t c he s ,   2012   I E E E   St ude nt s   C on f .   E l e c t r .   E l e c t r o n.   C om pu t .   Sc i .   I nn ov .   H um a ni t .   SC E E C 2012 ,   v o l .   1 ,   201 2.   [ 20]   K .   M .   K o t b,   A .   E .   H a s s a n ,   a nd  E .   M .   R a s ha d,   I m pl e m e n t a t i o o f   G e ne t i c   A l go r i t hm - B a s e S H E   f o r   a   C a s c a de H a l f - B r i dg e   M u l t i l e v e l   I nv e r t e r   F e f r o m   P V   M o du l e s ,   p p.   3 8,   2 017.   [ 21]   R .   V i j a y a kum a r ,   S e l e c t i v e   H a r m o ni c   E l i m i na t i o P W M   M e t ho us i ng   S e v e L e v e l   I nv e r t e r s   by   G e ne t i c   A l go r i t hm   O pt i m i z a t i o T e c hni q ue ,   I n t .   J .   E ng .   R e s .   T e c hno l . ,   v o l .   4 ,   no .   2 ,   pp .   8 12 8 18 ,   2 015 .   [ 22]   A .   K .   A l - O t hm a a nd  T .   H .   A bde l ha m i d ,   E l i m i n a t i o o f   ha r m o ni c s   i m u l t i l e v e l   i nv e r t e r s   w i t no n - e qu a l   dc   s o ur c e s   u s i ng   P S O ,   E ne r gy   C on v e r s .   M an ag. ,   v o l .   5 0,   no .   3,   p p.   75 6 764 ,   200 9.   [ 23]   S .   S ud ha   L e t h a ,   T .   T h a ku r ,   a nd  J .   K um a r ,   H a r m o ni c   e l i m i n a t i o o f   a   pho t o - vo l t a i c   ba s e c a s c a de H - br i dg e   m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   us i ng   P S O   ( pa r t i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o n)   f o r   i nduc t i o m o t o r   dr i v e ,   E ne r g y ,   v o l .   107 ,     pp.   33 5 34 6,   20 16.   [ 24]   V .   K .   G up t a   a nd  R .   M a ha n t y ,   O pt i m i z e s w i t c hi ng   s c he m e   o f   c a s c a de H - br i dg e   m ul t i l e v e l   i nv e r t e r   u s i ng   P S O ,   I nt .   J .   E l e c t r .   P ow e r   E ne r gy   S y s t . ,   v o l .   64 ,   pp .   699 707 ,   2015 .   [ 25]   B .   A l a m r i ,   A .   S a l l a m a ,   a nd  M .   D a r w i s h ,   O p t i m um   S H E   f o r   C a s c a de H - B r i dg e   M ul t i l e v e l   I n v e r t e r s   U s i ng :   N R - GA - PSO ,   C o m pa r a t i v e   S t udy ,   pp .   1 1 0,   20 15 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.