Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   12 N o.   1 M a r 202 1 , p p.  228 ~ 240   IS S N:  20 88 - 8694 DOI: 10 .11 591/ ij peds . v12.i 1 . pp 228 - 240          228       Journ al h om e page http: // ij pe ds .i aescore.c om   r evie w o n harm on i cs el imi na ti on i n real ti me for  casca ded H - br i dge  multile vel i nvert er usin g parti cle  swarm  optimiz ation       Muhamm ad  Tayy ab   Yaqoob 1 M oh d . K ha ir il  Rahm at 2 Siti  Ma r w angi  Moham ad  Mah arum 3 Ma zl ih am M ohd.  Su’ud 4   1,2 El e ct ri ca l   Eng i nee ring   Section,   Univer siti   K u a l a   L u m p u r ,   B r i t i s h   M a l a y s i a n   I n s t i t u t e ,   S e l a n g o r ,   M a l y s i a     3 El e ct roni cs  T echnology  Sec ti on,   Univer sit K u a l a   L u m p u r ,   B r i t i s h   M a l a y s i a n   I n s t i t u t e ,   S e l a n g o r ,   M a l y s i a   4 Univer siti   Kual Lu mpur, Mala ysian  Franc Ins ti tute,   Sela n gor,  Malysia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   M a y   1,   20 20   Re vised  Jan   4 , 20 21   Accepte Ja n   24 , 2 0 21       Rene wabl en er gy  has  gre at   i mport an ce   for  p ower  gene r at ion  as  it   does  no t   use  the  foss il f uel s.  Ene rgy   ge ner ated  fro a lterna t ive   ene rgy   source are  wea the r   d epe nd ent .   To  g ene r ate  a   continuous  power   to   me e the  lo a d   req uirement s,   B at t ery   en erg st ora ge  sys te m   ar used.   Pow er  conve rsion   proc ess  must  be   muc eff icient  as  poss ibl to  c onver th DC  stored  en erg y   int AC.  Thi c onver sion  proc e ss   is  usuall do ne  by  th he lp  of  inve rt ers.   Thi pap er  g ives   the  brie f   over vie on   three  ma in   c at egor ie of  multil ev e l   inve rt er  l ike   ca s ca ded   h - bridg e,   neut ra poin c lamped  and  fly in ca p ac i tor   mul tilevel   inve r t er  and  h ighl igh t the ir   adva nt ag es  which   c an  als hel p   th schola rs  to   dee p ly  expl ore   the  c at egor ie o mu lt ilevel  inve rt er.  Harm on ic   el imination  is  usuall don b cont rol li ng  t he  sw it chi ng  a ngle of  the   inve rt er.   Amon al the   sw it c hing  angles  te c hnique s,  sel ecti ve  har mon ic   el imination  pu lse  width   modulat ion  (SH EPWM)  technique  is  wi del used ,   tha h as  al so  d iscussed  in  th is  pa per .   Furth erm or e ,   to  elimi n at e   the  har monics   using  SH EPWM ,   it  has  th set   o nonli ne ar  tr ans ce nden ta l   equati ons,  the se   set  of  equa t ions  ca b ef fiece in t ly  solved  by   th e   opti m izati on   m et hods.  The   most  e f f i c i e n t   a n d   r e l i a b l e   o p t i m i z a t i o n   m e t h o d   l i k e   p a r t i c l e   s w a r m   o p t i m i z a t i o n   h a s   b e e n   d i s c u s s e d   w i t h   m u l t i p l e   o b j e c t i v e   f u n c t i o n s   i n   t h i s   p a p e r .   T h i s   p a p e r   w i l l   h e l p   t h e   s c h o l a r s   t o   u n d e r s t a n d   t h e   f i n e s t   c a t e g o r y   of   multil evel  inve rt er  for   har monic  e li m in at ion   in te r ms of   eff i cienc and  o utput   qu al i ty.   Ke yw or d s :   Ca scaded H - bri dg e   M ulti le vel in v e rter   Partic le  sw a rm  opti miza ti on   Sele ct ive h a rm on ic s  eli minati on   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in Aut h or :   M oh d.   K hairil   Ra hm at   Ele ct rical  En gi neer i ng Secti o n,  B riti sh   M al aysian  Insti tute   U ni ver sit y K ua la  Lu m pur ( UniKL)   Ku al Lu mpur ,  M al a ys ia   Emai l:   mkhairi l@u nik l.e du.m y       1.   INTROD U CTION   Energ ge ne rati on   process  us i ng   f os sil f uels  are  not  co ns id ered   as  a e ff e ct ive  meth od   a it   eff ect s   the  e nv i ronme nt  a nd  cl imat e.   Re ne wab le   en ergy  source ( RES)  pro duce t he  e nerg w it nea rly   zer carbo emissi ons  [ 1 ] - [ 3].  The   powe gen e rati on  fro t hese   sou rce ar weathe r   de pende nt.   This   is  t he   reas on   e nerg gen e rated f r om  RES  needs  to b sto re   in  ene rgy  sto rag e d e vices  (ESD li ke  batte r y,  f uel   cel l,  su pe cap aci tors  et c.  E nergy  st ored   in   these   sto rag e   de vices   ar in   direct   cu rrent  ( DC)   form,  w her ea mo stl a ppli ances   w ork s   in  al te rn at in current  ( AC)  form,   de vice,  t hat  is  us ed   t c onve rt  DC  i nto  AC,  cal le in ve rter  relat es  to  RES  or  ES D   to   m eet   the  a ppli ances  re qu i rem ents  [4 ] ,   [ 5].   I nv e rters   a re   us e f or  gr i d - c onnecte d,  f le xib le   al te rn at ing  c urren t ran s missi o ns  s ys te ms   (FACTS) beca use   of  it l ow  c os t,  flexi bili ty,  an e ff ect ive ne ss  f or   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A Revi ew  on h ar m onic s eli mi nia ti on in  re al  ti me  for c as c aded  H - br id ge  …  ( Mu ham m ad T ayy ab Y aqoob )   229   powe r   co nvers ion   it   is  getti ng  a at te ntio for  the  sch olar [6 ] - [ 12].   Gr i c onnected   I nverter inc reas es  the   sign ific a nce i n photo volt ai c cel ls, w in dm il ls,  wh ic h wil l occ upy  t he  la r ger - scal phot ovoltai cel ls [13].    Dev ic es   that  use al te rn at i ng  cu rr e nt  a re  s mart  dev ic es l igh ti ngs,   m otors  a re  powe red  by  i nv e rters   [14 ] - [ 17] Ene rgy  util iz at ion  of   c ompress ors  an ot her   e le ct ro nic  e qu i pme nt’s  ca be   done  by  c ombinin inv e rters  with   varyin it s witc hing  f re quency  [ 18].  Mo reover it   al so  co ntro ls   the  vo lt age   sta bili ty  a nd   var ia ti on  in  vo lt age  in  el ect rical   power  syst ems  [ 15 ] [ 18 ] - [ 20] D ue  t th ese  cha ng e s,  li feti me  an qu a li ty  of   the  de vices  ma get  af fected  by   varyin the   torque  a nd   rip ples  of  el ect rical   app li ances Inver te rs  has  man adv a ntage s;  ho wev e r,   t he  la r ge  num be of  unwa nted  harmo nics  ap pea r   at   the  outp ut  of   mu lt il evel  inv e rter   wh ic ef fect  the  el ect rical   and   mecha nical   par ts  of  the  s ys te ms  [ 21 ] - [ 24] Sw it chi ng   f reque ncy   plays   vital   ro le   to  mi nimi ze  the  ha rm on i cs,  Be cause  of   high  am plit ud e   of   fun dame ntal  fr eq ue ncy,  ha rm on ic hav i ng  lo w   order  bec om es   more  har m f ul  for  the  sy ste m.  T he  pr ese nc of  unw ante ha rm onic c an  al so  be  re duced   by   reducin t he  s witc hing  l os se prese nt  in   the   pow er   switc he s.  L ow  order  ha rm on ic s   at   th outp ut  of  m ul ti le ve inv e rter  gen e ra te   the  co mp le pro blems  s pec ia ll at   the  dist rib ution   side  w hen  this  in ve rter  relat es  to   th gr i [25 ] - [ 26] P ower  qu al it at   t he   outp ut  of  i nverter  al s get  a ff ect ed   by  t hes distu rb a nces   li ke  fluct uations  an harmo nics  [27].    To  overc om e   these  pro blem s,  re searc hers  hav e   c om up   with   ma ny  te chn i qu e that   dep e nds  on   modu la ti on   of   the  ou t put  waveform   to   mi nimize   the   harm on ic s w hich   makes   the   i nv e rter  m or e   reli a ble  a nd  eff ic ie nt  [ 28].   sp eci al   ty pe  of   in ve rter  that   giv es  the  nea rly  sin usoid al   w avefor at   the  ou t pu a re  cal le the   mu lt il evel  inve rters.  This  i dea   has  bee intr oduce i 1980s the  wor m ul ti   in  mu lt il evel  inv e rter  mean that  it   con sist of  mu lt ste ps  wa veform  at   t he  ou t pu t.   H arm onic s,  el ect r oma gn et ic   i nterf e ren ce a nd  qua li ty  i inv e rters  are  di rectl relat ed  to  the  switc hi ng  f reque ncy,  le sser  the  s witc hi ng   f re qu e nc will   yield  the  bette eff ic ie nc of   inv e rter   [ 29] The   m ulti le vel  in ver te main ly  has   th ree   typ e s,   fl ying  c apacit or  (F C) ,   diod e   cl a mp ed   ( DC)   an casca d e H - bri dge  (CHB).  T his  pa per  disc us ses   the  ha rm onic   el imi nation  i CHB  mu lt il evel  in ve rter  as   it   is  mo st  s uitable   t yp e   f or  re ne w able  e nergy  a ppli cat ion s.   T con t ro t he  s w it ching   fr e qu e nc of  this  in ver te the re  are   tw po s sibil it ie s,  sel ect ive  ha rm on ic   el imi nation  ( S HE)  an s pace   vecto r   con t ro (SVC) W he reas   S H w orks  on  hi gh   s witc hi ng  fr e qu e nc a nd  SV w orks  on  lo s witc hing   fr e qu e nc y.  P ulse  wi dth  m odul at ion   te ch ni que  w orks   on  hi gh  s witc hi ng  f re qu e nc a nd  s w it ches  of  the   in ver te r   commuta te m ulti ple  ti mes  in   one  cycle [ 30] an s witc is comm utate ei ther  on ce   or  tw ic in  low  swit chin fr e qu e nc y.   For  high  powe a nd me dium  pow er a pp li cat ions  SH E is  m os tl y use d process.     This  pap e give the  br ie f   ov erv ie of  basi co nf ig urat io ns   of   mu lt il eve l   inv erte rs  (MLI),  pr os   a nd  cons  a nd  recen tl resea rc t ha has   be en   done  on  t hr ee   m ai ty pes   of  MLI.   T he  t yp es   that  are   discusse i this  pa pe a re   neu t ral  po i nt  cl ampe ( NP C) flying   capaci to (F C) a nd  cas caded  H - B rid ge   (C HB)   Mult il evel  inv e rter.  M od ul at ion   te chn i que  li ke  Sele ct ive  har m onic   el imi nation  pulse   width   m odula ti on   (SHE PWM)  has   been  discusse i detai an t he  rece nt  arti cl es  relat ed  t t his  te ch nique  has   be e s ummari ze he re.   Fu rt hermo re,   t he  a dvanta ges   of  opti miza ti on  meth ods  li ke   PS O   an G A   ov e r   m os tl use nume ric al   methods  new t on  r ap hso (N R a nd  la t est   pa pers  has   been  s ummari z ed  i t his  pape r.   Fun dame ntal  co nce pts  a nd  t yp e s   of  m ulti le vel  i nv e rter   is  pres ented   Sect io 2.  W he reas   Se ct ion   c ov e rs   the   sel ect ive   harmo nic  te c hniq ues The  la te st  pa pe rs  w hich   us e s   par ti cl swa r opti miza ti on   ( PS O)   meth od s   f or   ha rm onic   el imi nation  hav i ng  diff e re nt object ive fu nctions h as b ee s umma rized i sect io n 4.       2.   MU LT ILE VE L IN VERTE R   M ulti le vel  in ve rter  giv es  t he  near l sin usoid al   wav e form   at   the  outp ut  by  ta kin the  se ve ral  volt age   so urces  as  a input.  It  has  man ad va nta ges  as  c ompar ed  to  c onve ntion al   tw o - le vel   inv e rter  w hic use fun dame ntal  switc hing  fr e quency  pulse   width   mod ulati on   ( PWM a ppr oach.  M ulti le ve inv e rter  is  us e t gen e rate  the  ne arly  sin usoidal  wav e f or ei th er  from  a E S or  di rectl f r om   DC  powe gen e rati on  pla nt  li ke   Photo vo lt ai c el ls.  The   main   adv a ntage   of  mu lt il evel  in ve rter  is  t hat  the   increme nt  in   num ber  of  le vels  le ads  to  the   inc reme nt  in   ou t pu t   vo lt age  an sta irc ase  wav e form .   T he  sta irca se  wav e f or m   s up ports  t he  re du c ti on   i total   har m onic   distor ti on  ( TH D) Q ualit of   Stai rcase  wa ve form  is  hi gh   i te rms  of  ha rm on ic reducti on  an low  vo lt age  st ress  am ong  power   s witc hes Thr ee  main  ty pes  of  m ulti le vel  inv e rters  ha ve  bee a pp li ed  i medium  a nd   hi gh - po wer   a pp li ca ti on li ke  ne utral  point  cl ampe ( NP C ),  flying  ca pacit or   (F C)   an ca scade H - br i dg (CH B)  mu lt il evel  inv e rter.   The   num ber   of  re qu i red   c omp on e nt in  CHB  is  le s ser  tha the  ot her   t wo   te chn iq ues De ta il of  the   nu mb e of  c omp on e nts   can   be   sh ow in   Ta ble   1.  It   al so  s hows   t he  dif fere nce   in   diff e re nt  M LI   topolo gies.   As   CHB   re qu i res   le ast   num be of  c ompone nt that  e na bles  it sim ple  str uctu re   with  al mo st   m inu te   co mp le xity.  A dd it io nally,   with   a   le ast   num be of  c omp on e nts   it   ca al s deli ver  powe r   for  high  volt ag e   powe a pp li c at ion as  co mpa red   t oth e r.   Additi on al l y,   merit an de merit of  th ree   typ es   of   inv e rter a re sh own  i Ta ble   2       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele D ri   S ys t,   V ol 12 , N o.   1 Ma rch  20 21   :   228     240   230   Table  1.  C omp ariso of m ulti le vel inverte rs   te chn iq ues   Top o lo g y     Po wer  Switch es   Clampin g   Dio d es    Clampin g   Cap acito rs   DC Bu Cap acito rs   NPC   2  ( L - 1)   (L - 1 )  ( L - 2)   0   (L - 1)   FC   2  ( L - 1)   0   (L - 1 )  ( L - 2 )/2   (L - 1)   CHB   2  ( L - 1)   0   0   (L - 1 )/2       2.1.   Neutral  po in t c lamped  multi le vel inver ter    This  ty pe   of  i nverter   is  e ff ect i vely  a   th ree - le vel  di ode  cl am ped  co nverte t hat  wa int rod uced  by   Na bae  et   al [31 ].  T his  ty pe   of   in vert er  has   desi gn e t pro duce   a   small   ha rm onic   outp ut  volt age  f or  high  e ffi ci enc var ia ble  fr e que ncy  drive  ci rc ui ts.  Pr ed om i na ntly  the  th ree  l evel  NP is  s how in Figure   1( a ),   the furth e ne utral  po i nt  that  is  gi ven   at   e very  le ha in div id ua sta te that  are,  V dc/2,  - Vd c /2  an zer o.  T get  t he  ou pu t   vo lt a ge   of   V dc/2  a nd  - Vd c/ 2,   t he  s witc hes  S S a nd  S 1’  an S 2’  need  to  be  s w it ch  on   i s pec ific   patte rn  to  giv t he   ou t pu wav e f orm  li ke  sta ir case.  The  num ber   of   Ca pacit or (C)  a nd  cl amping  diodes  ( cd)   for  NP m ulti le vel   inv e rter ca n be  easil fi ndout  by  ( 1 )   an ( 2 )     = 1   (1)      = ( 2 )   (2)     Wh e reas   Fig ur e   1( b)  s hows   the  five - le vel   N PC  m ulti le vel  i nv e rter   [ 8 ] .   Th ci rc uit  dia gr a c onsist of   four   ca pacit ors   for  fi ve  le vel  NP desig n.   C 1 C 2 C 3   and  C 4 Wh il c ompari ng   t he  N P with  ot her   mu lt il evel  i n v e r t e r   [ 3 2 ] - [ 3 4 ] ,   t h i s   t y p e   o f   i n v e r t e r   h a s   w i d e l y   u s e d   b e c a u s e   o f   i t s   e f f i c i e n c y   a n d   l e s s e r   l e a k a g e   c u r r e n t   [3 5 ] ,   [ 3 6 ].  Give th at   N P w orks  on  a   mu tual   DC  bus the   re qu i reme nt  of  Ca pacit or   of  this   in ver te is  reduce d.  T his  is  t he   reason   it   is  fea sible  f or  back - to - bac t opolog y;  this   in ver te r   has   few  disa dvanta ges   as  we ll   li ke  di ff ic ult i real   ti me  po wer  fl ow  [ 3 7 ] ,   [ 3 8 ].  Stabil iz ing  an balan ci ng  t he   DC   vo lt age   of  Ca pacit or  is   an   im portant   factor  t consi der  f or  N PC  d e s i g n .   W h e r e a s   a   s i n g l e   s u p p l y   g i v e s   t h e   D C - b u s   t o   t h e   i n v e r t e r   a s   t h e   u p p e r   a n d   l o w e r   l o a d   o f   t h e   D C   l i n k   c a p a c i t o r   i s   t h e   p r o b l e m .   O n e   o t h e r   s o l u t i o n   i s   f o r   a d d r e s s i n g   t h e   a b o v e   p r o b l e m   i s   s o l v e d   b y   [ 39 ] ,   [ 4 0 ].   Althou gh   t hese   so luti ons  ha ve   high  c os t,  de c rease  the  powe facto r,   a nd  in creases  the  c omplexit of  th con t ro l   sy ste m.  A no t he r   passi ve  ci rc uit  has  bee pro posed  i [ 3 8 to  inc rease  the  po wer   rang of   the  w ho le   sy ste m   wh il mainta i ni ng   the  volt age   sta bili zat ion   and   i nequali ty  in  DC  vo lt a ge  sy ste m.  balance  bo os te s yst em  is  pro po se in   [ 4 1 ] to  s olv t he   sta bili zat ion   pro blem,  re la te to  the  l oad   in  pa rall el Further  t re duce   vo lt a ge  s t r e s s ,   u n i f o r m   i n p u t   v o l t a g e   a n d   o u t p u t   v o l t a g e   T H D   a   n o v e l   f i v e - l e v e l   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r   i s   p r e s e n t e d   i n   [4 2 ].  The   m od el   pro po s ed   in   [ 8 ]   doesn ot  ne ed   f urt her  semic ondu ct or  po wer  swi tc hes  t c o nn e ct   in  s eries  t hu it   ha a   high - qual it ou tpu vo lt ag e as  com par e t c onve ntion al  NPC         (a)     (b)     Figure  1. Ne utr al  p oi nt clam pe m ulti le ve  in ver te r  ( a ) 3 - le ve l (b)  5 - le vel [ 8 ]       2.2.    Fly ing capacit or  m ultil evel i nv er ter   Flyin ca pacit or   (F C - M LI ha simi la r   str uctu re  as   N PC  it   has  been  fi rs tl m od el e by  M a yner a nd   Fo c [ 3 2 ].   Li ke   NP us e th cl amping  di ode  the  FC  use flying  capa ci tor  to  cl amp  the  de vice  volt age.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A Revi ew  on h ar m onic s eli mi nia ti on in  re al  ti me  for c as c aded  H - br id ge  …  ( Mu ham m ad T ayy ab Y aqoob )   231   three - le vel  an five - le vel  FC  is  sh ow in   Fi gure   2.   T he  st r uctu re  of  th ree - le vel  N PC  an FC  a re  simi la r,   bu it   diff e rs   in  switc hing  patte rn  only.  T pas the   cu rr e nt  for  po sit ive  cycle  li ke   V dc/2 S an S will   work  an f or   the  ne gative  D input  li ke  - Vd c/ S 1’   a nd   S2 ’  will   be  s witc hed   on.  F or  zer le vel  ei ther  S S 1’  or  S2   S 2’   is   s w i t c h e d   o n .   A n d   t o   d i s c h a r g e   t h e   c a p a c i t o r   i t   w i l l   b e   d o n e   c o r r e s p o n d i n g l y   [ 3 3 ] .   T h e   q u a n t i t y   o f   c a p a c i t o r s   t h a t   i s   l i n k e d   w i t h   D C   a n d   t h e   q u a n t i t y   o f   a u x i l i a r y   c a p a c i t o r s   c a n   b e   f o u n d   o u t   w i t h   t h e   h e l p   o f   ( 3 )   a n d   ( 4 ) ,  r es pe ct ively.           (a)       (b)     Figure  2 .   Flyi ng  ca pacit or m ul ti le vel inv erter   (a) 3 - le vel  (b) 5 - le vel [ 8 ]       DC   capaci t o rs                               =   1   (3)     Auxil a ry   Ca pacit ors       = 1 × 2 2   (4)     The  inc reme nt  in  numb e of  le vels  for  FC - MLI  inc rease the  com plexi ty  in  co ntr olli ng   t he  sy ste m .   This  is   the   rea so num ber  of  le vels   nee ds  t be   op ti m um  so  that  it   gi ves   the   near ly   si nuso i dal  outp ut  and  high - performa nce  c on t ro ll er  as  w el [4 4 ].   A al te rn at ive  s witc hing  sta te   for  sp eci fic  volt age  le vel  of  F C - M L is  exp la ine i n   T able  3   an Fig ur e   2(b ).   To   s witc it   f or  10 10  an 0101  first  capaci to w il store  an re le ase  the   charge,   res pec ti vely.   T hus,   the  si gn ific a nt   issue  of  FC  is  to  c on tr ol  t he  c hargin a nd  disc hargin of  th e   capaci tors  in  a   sp eci fic  ti me  to  ge the  nearl sin us oi dal  wav e f or at   t he  outp ut.  T he   sign ific a nt  fac tor  of   FC   ov e N PC  is  it ph a se  la ying s - off The se  phase  la yi ng off  hav t he  qu al it to  ei ther  charge  or   discharge  the   capaci tor the  powe co nsum ption   of  DC  so urces  t bal ance  the  c ontr ol   sy ste m   acr os ma ny  le ve [4 5 ].  Ther e f or e,   FC  ha le ss er   volt age  stres s,   s mall er  siz e   of  out pu t   filt er   and  le sse r   TH [ 4 6 ].  Although   fe w   researc hers  an sc ho la r cl ai that  FC  is  be tt er  than  NP C   in  te rms  of   le s ser  num be of  com pone nts  bu FC  al so  has  s ome   disa dv a ntage to li ke  the   co ntr ol li ng   of  cha r gin a nd  disc hargin of  ca pacit or s   re qu i re  a   com plex   method  w hich  le ads  to  poor  s witc hing  e ff ic ie ncy.  Accor din gl y,   sc hola rs  hav e   co ntri bu t ed  thei w ork   to  so l ve   these  iss ues   in   [3 7 ]   t minimi ze  the   vo lt a ge  dist or ti on   at   t he   in put  si de  of  FC - MLI.   Furth er  merit s   an de merit s   of FC a nd o t he r MLI are  sho wn in  Table  2       Table  2 . Pr os  a nd cons  of m ul ti le vel inv erte r s [4 8 ]   Typ es   Ad v an tag es   Disad v an tag es   NPC - M LI     Easy  to m o d el      Nu m b er  o f  compo n en ts in crea ses  as  o u tp u t level  in crea ses     Red u ced v o ltag e st ress and  lesser ha r m o n ics [31 ]     Co m p lex ity  increa ses  while b alan cin g  the v o ltag e level  o DC - lin k  Cap acit o [3 7 ]   FC - ML I     Simila p h ase so  ou tp u t vo ltag e ca n  b e ea sily  balan ced  an d  lower dev ice s tress [3 7 ]     Diff icu lty  incr ease s wh ile des ig n in g  at  h ig h er  lev els  [4 0 ]       Lesser  THD       Need h u g e nu m b er  o Cap acito r       Lesser the  size of   Ou tp u t f ilter,     No t ef fi cien t in sw itch in g  f requ en cy  [ 3 7 ]       Red u ced n u m b er  o co m p o n en ts     Ins tallatio n  cos t is  h ig h   CHB - M LI     Relaib ility  is hig h fault to lreant  [4 8 ]     Every C ell has  ind iv id u al DC so u rce  [3 7 ]       Ab ility  to d esig n  easily  f o h ig h er  n u m b er  o f  levels     Vo ltag e is no t balan ce a m o n g  all  p h a ses  of inv erter     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele D ri   S ys t,   V ol 12 , N o.   1 Ma rch  20 21   :   228     240   232   Table  3 . E ffec t o c urren pola rity a nd sw it ch ing   Stat es [4 3 ]   Vo ltag e L ev el    Switch in g  States   Cu rr en t Path   State of Cap aci to rs   State of Cap aci to rs   1 /2  Vdc   1100   Ia  > 0   S1 S2   Un ch an g ed   0     Ia  < 0   D1 D2   Un ch an g ed     1010   Ia  > 0   S1 D1 C3   Ch arges C 1       Ia  < 0   S1 C1 D1   Disch arges C 1     101   Ia  > 0   D4 C1 S2   Disch arges C 1   - 1 /2  Vdc     Ia  < 0   S2 C1 D2   Ch arges C 1     11   Ia  > 0   D3 D4   Un ch an g ed       2.3.   Ca sc ad e H - b ri dg e m ultil ev el  invert er   Ca scade H - bri dge  m ulti lev el   inv e rter  ( CHB - M LI is  made  by   c onne ct ing   the  ma ny   H - bri d ge   inv e rters  i s uc a   wa t hat  th outp ut  of  eve ry  H - bri dge  sums  up  with   ot he to   ma ke  t he  sta ir  case  wav e for m   at   the  outp ut.  Every   H - bri dg e,  us uall cal l ed  a   cel l,  has   sep a rate  DC   sou rce  as   s hown  in   Fi gure  [38 ].  Diff e re nt  outp ut  is  usual ly   be en  gen e rated   by  this  t yp e   of  i nv e rter  li ke   V dc an - V dc.  To  get  the  outpu of   Vd c   S a nd  S are   s witc he on  a nd  for   - V dc   S an S a r tu rn e on.   Since   the   outp ut   vo lt age   of  t he  CHB - M L is   the   sum  of  al the   h - br i dg es   as   gi ve i ( 5 ) .   T he  numb e r   of  le ve ls  fro this   t yp e   of  in ver te r   can   be  cal cula te d by n = 2 S+1  whe re  S is the  num be r of   DC s ource s [4 7 ].      = 1 + 2 + 3 + 4   (5)             Figure  3. Ca sc aded H - br id ge mult il evel in ve rter  [3 7 ]       Adva ntages  of   CHB - M LI   ha bee sta te i [ 8 ]   that  incl ud e le sser  c omp on e nts,  sim ple  str uctur e and  eas s witc hing  strat e gy.   The   ou pu volt age  of  this   inv e rter   can   easi ly  be   adj ust   by  inc reasi ng  an decr easi ng  t he  numb e r   of   H - bri dges.   A t he   ouput  volt age  l evels  a re   cal cu la te by  2S+ 1,  th at   is   fa r   m or e   than  DC  sourc e.  The refor e this  typ of   i nverter  ma kes  th man uf act ur in proce ss  m or e   cl ear  and   c hea per.  I oth e w ords , C HB - M LI  is fa r bett er th a n NP C - M L a nd FC - MLI i te r ms  of   relai blit a nd  best f a ult t ol eran ce   capab il it y.   Th ese  ad va ntage ass ist   the  i nverter   to  pe rform  bette r   un der   l ower  DC   input  vo lt age   [4 8 ].  M ulti le vel  in ve rters  that  have  been   mentio ned   i this  pa pe has  se ve ral  adv a ntage an disa dvanta ge s.  These   pros  a nd   c ons  of   t hese  in ver t ers  pla ys   sig nificant  ro le   in   it dev el opme nt.  T he  N PC - M L can  be  use t integrate  it   with  the  gr id But   du t it incr ement  in  se micond ucto de vi ces,  it   is  no con si der e as  a   good   appr oach  f or  gri c onnecte powe s ys te ms Simi la co nc ern s   ap pl f or   FC - M L I,   t c on t ro t he  ca pa ci tor   chargin a nd   di s chargin will   be  m uch  dif fi cult  to  desi gn   it   fo higher  num ber   of   le vel s.  This  pro blem  has   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A Revi ew  on h ar m onic s eli mi nia ti on in  re al  ti me  for c as c aded  H - br id ge  …  ( Mu ham m ad T ayy ab Y aqoob )   233   been   a dresse in  [4 8 to  balance  the  ca pacit or   vo lt a ge  in  e cvery  in div i dual   cel l.  M et hod  pr ese nted  i [ 4 8 ha s   been  te ste f or   N PC - M LI   a nd  CHB   syst ems.   T he  res ults  o bt ai ned   from   t his  met hod  pro ve   that  it   is  a pp l ic able   for  me diu m a nd h i gh - po wer  a pp li cat io ns . On  the contorar y a t hird   harmo ni c injec ti on  pulse width   mod ul at ion  (THIP W M for  seve le ve ha bee te ste and   fin ds   ou t hat  TH IPW M   is  bette tha si nu s oi dal  pul se  width  modu la ti on  ( S PWM) TH IPW M   has  le sse r   har m onic in  t he  outp ut  of  MLI  an highest  ou t pu powe qual it y.   The   idea   pr opose in   [ 8]  us es   par ti cl s warm   opti miza ti on  ( PSO)   to   fi nd  out  th opti mal  switc hing   an gl es  f or   CHB - M LI F r om   t his  stu dy  it   is  con cl ud e that  opti miza tio meth ods  giv m uc bette r   resu lt t han   S PWM .   Th us ,   the   ne w   scheme   propos ed  a fter   this   is  cal le the   sel e ct ive  ha rm oni  el imi nation  pul se  width  m odul at ion  (S H EP WM)  i n w hich  t he  sel e ct ed  ha rm onic s  are mi nimize d usi ng opti miza ti on  met hods .       3.   E F FECT OF   LOAD V A RI ATIO I H ARMO NI CS   EL IMINATI ON   Harmo nics   in   mu lt il evel  in ve rters   pla ys  a   sign ific a nt  ro l in   e ff ic ie nc a nd  reli abili t of  overall   sy ste m.  Most  i mporta nt  facto rs  de pe nd i ng  on   t he  harmo ni cs  are  due  to   non - li near it of  loa ds i n - e ff i ci ent   switc hing   an gl es  f or  i nsula te gate   bi - pola tra ns ist or s   ( I GBT) pulse   width  wavef orm  for   ge ner at i ng  the   require ou t put  and  va riat ion i reacta nce o f   outp ut  loa d.   T he  e ff ect  o f   loa var ia ti on  in   ha rm on ic   el imi na ti on   sect ion   furthe r   div i des  i nto   four  s ubsect io ns sect ion  on desc ribes   th eff ect   of  non - li near  loa ds  on   harmo nics,   sec ti on   t wo  br ie fl e xpla in  t he   impleme ntati on  of   real - ti me   c al culat ion  an imple mentat ion  of   switc hing  a ngl es  w hile  hand li ng   t he  IEEE   51 sta nd a r f or  T HD,  se ct ion   t hr ee   de scri bes   the   sel ect ive  harmo nic  el imi nation  us in pulse   widt m odulati on  te c hn i qu e   wh e reas   la st  sect ion  desc ribes   the   sig nif ic ance   of sw it chi ng a ng le s  for ha rm on ic s  minimiz a ti on  in  m ulti le vel in ver te r.       3.1.    Non - li ne ar  lo ads   Loa va riat ion  plays  sig ni ficant  r ole  in   har m onic ge ner at io n,   as  mentio ned   i [29],  onli ne   el imi nation  of  harmo nics  ha been   done  usi ng   modifie PSO   wh il t he  loa va ries N on li nea rity   in  the   sy ste a rises  wh e t he  vo lt a ge  a pp li ed   acr os it te r minal has  cha nged Wh e t he  lo a var ie s,   it   cha nges  the   impeda nce   that   e nab le s   the   non - li nea rity   in   t he   sy ste no   matt er  it   is   c onnected   to   a   pur sin usoidal   vo lt age  so urce  [ 49 ] T hese  no n - li nea riti es  con ta ins  the  harmo nics  that  relat with  the  im ped a nc of   the  i nv e r te and  the  gr i th at   is   connecte t it   [ 51].  U nw a nte ha rm on ic s   be coming   the   ma jor   issue   as   th e a re   le adi ng  due   to  increme nt  in  powe qu al it r el at ed  issues.  Fifth  a nd   se ve nth   harmo nics   el imi nation  ha bee do ne  in  [ 52]   us in a   new  c on t ro l   strat eg in   the   outp ut   volt age   o sta tor.  N on - li ne arit i l oad s   al so   a rises  w he a inv e rter   is  c on nected   to   a   di stribu te gri d.  T he  i dea   pro po s ed   in   [5 2 ]   pro vid es   a a dd it io nal  filt ering  f or   harmo nics   in   non - li near  loa ds .   T his  i dea   can   be   a pp li ed   f or  mu lt il evel   in ver te or  t an oth e r   re ne wab le   energ s ources Vali datio of  these  te ch ni ques  are  done  by  impleme nting   three - le vel  ne utral  po i nt  cl ampe inv e rter  t hat  c onnect  a   gr i ha ving   no n - li nea l oad.   As   the   non - li near  loa ds   c onti nuously   ge ner at es  harmo nics  that   eff ect t he  performa nce  the re fore,  real - ti me  harmo nic  el imi nation  is  nece s sary  to  im pro ve   the  sy ste pe rformance a nd sta bili ty.     3.2.    Rea l - time   As  descr i bed  in  the  ab ove  se ct ion ha rm on i cs  cha ng e as  t he  non - li ne arit in  t he  loa e xist.  S uch  a s   th ree - phase   or  sin gle - phas m otor   va ries   it   s pee a nd  r eact ance  with   resp ect   to   a   lo ad,  no n - li nea ri ty  i sy ste e xist  and   it   c hanges  with  res pect  to   ti me.  Cl os ed - l oop  dev ic es  c ontr ol  the  ha rm on ic mu c bet te than   op e as  me ntion e i [ 5 3 ].   M od ulati on   i ndex   de pe nd e nt   h a ving  cl os e loop  c on t ro ll ing   has  bee done   f or  CHB  m ulti le vel  inv e rter.  PS is  us e in   this  pa pe to   el imi nate  the  ha rm on ic by  ha ving  the   m odul at ion  ind e as   fee db ac in pu t.   Wh il i real - t ime  scena rio   not  on l the   non - li nea rity  e ff e ct the  harmo ni cs,  DC   input  vo lt age   a lso  plays   si gnific ant   r ole  on  t he  sta bili ty  of  the   outp ut  volt age  of  a i nverter T his   issue  has  been   so l ved   by  [ 5 4 to  main ta in  the  TH for  5 th 7 th 9 th ,   and   11 th   orde r   harmo nics  in  seve n - le vel  i nverter Stat ta ble  has  been  ma de   to  g ener at t he  opti mu m   switc hi ng  a ngle a gain   with  t he  help   of  a   micr oc on tr oller .   Re - opti miza ti on  h as  bee do ne  in  this pa per   for  12%  reduct ion  in TH du rin fa ult scen ario.   Ar ti fici al  n eu ral   netw orks  (AN N)   a re  al s use f or  re al - ti me  impleme ntati on  of  s witc h in a ng le s PS O   an ANN  both  ha s   been  util iz ed  i [5 5 ]   to  fin ou t he  best  s ol ution   set   f or  the  known   in put  vo lt a ges  a nd  unknow s witc hin ang le s . T he me thod  pro po se d i [ 5 5 ] has  b ee n vali dated  in MATL AB/S I M U LI NK.     3.3.    Sele ctie h arm on ic  eli mi nati on     Thr ough   S HE - P WM  met hod  unwa nted   ha rm on ic s   can   be  rem oved   e asi ly  f r om  the   outp ut  of  mu lt il evel  in ve rter  [5 6 ].  A   tra ns ce nd e ntal  e quat ion  is  us e to  mi nimize   th switc hi ng  a ngle to   mi nimi ze  the   harmo nics  fro the   ou t pu t   [ 5 7 ].  Howe ve r,  Sine   a nd  Cosine   f unct ion s   c onta ins  importa nt   r ole an conve rg e nce  t the  opti mum   ex planati on  is   dif ficult   to  at ta in.  To   disc over  t he  utmo st   switc hing  a ng le t o   minimi ze  the  unwa nted  harmo nics,  div er s mathemat ic a mo dels  ha ve   been   pr e sente li ke  G orb ne basis   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele D ri   S ys t,   V ol 12 , N o.   1 Ma rch  20 21   :   228     240   234   theo ry   a nd  symmet ric  poly nomial s.  A the se  mathemat ic al   mo dels  c ompu te   init ia gu e sses,  s om et ime these  gu e sses  are  no accuratel nominate that  su r ge  the  c om plexity  c os t.  High - le vel  inve rters  are  not  able  to   perform  mu c ef fici ently  us in these   mathemat ic al   methods  [24 ] - [ 26] T ove rcome  these  issues   op ti miza ti on  methods   directl us in A rtific ia In te ll igen ce  te ch niques   has  bee us e d.  T he  main   point  of   util iz ing   these   al gorithm ar they   are   no wide - ra ng i ng   an no t   de pe nd s   on  earl su pp os it ions  he nce  decr ease co m pu ta ti onal   co st.  Furthe rm or e ,   these  op ti miz at ion   met hods   can  easi ly  w ork  on   l ow  cost  DS P howe ver   t her e   are  ma ny   othe proce dures  in  w hich  s om e   of   t he  bi o - in s pire al gorith ms  are  P SO,  GA,  bee   al gorithm  (BA a nd  di ff e ren ti al   ev olu ti on  ( DE)  [ 49 ].  N on li near it in   L ow  or der  har m onic e qu at io ns  can  be   fou nd  out   with   the   hel of  ob je ct ive  f un ct io ns .   U su al ly   r es earche rs   us e   diff e ren t   obje ct ive  f un ct io ns  to   le ssen   the  harmo nics.   Di ver se   proce dures   ha ve   be en  s ugge ste to  cl a rify  the   ha rm on ic   el imi nation  pro blem.  The   wav e f or m  a t t he  outp ut volt ag e of m ulti le vel inv e rter  us in g Fo ur ie r  ser ie s  in  S HE - P WM i s g i ven by  ( 6 ) .     ( ) = 0 2 + ( A n cos 2  + s in 2  ) = 1     (6 )     w he re  a 0   is  th dc  facto r,   V n   cha racteri ze odd  har m oni cs  and   de no te even   ha rm onic s.  T he  desi gn of   M ulti le vel  volt age  sour ce  i nverter   de pe nd  on  t he   assem bly  of   the   ou t pu t   wav e f or m ,   i.e.,   sin gle  switc hi ng  per   le vel and  mu lt i swit chi ng p e r l evel as s how n i Fig ure   4 .   Ca te go r y - wa veform  giv es   the  ou t pu volt age  bu ha ving   switc hi ng   fre qu e nc mi nim um .   W he reas  cat egory - use high  switc hi ng  f reque ncy.  (s - 1)  li mit th low  orde unwa nted   ha rm on ic s w he re  s   is  the  numb e of  DC  su pply  t hat  ar the  input  sid of   the  i nv e rt er By  i ncr easi ng   t he  num ber  of   le vels qua li ty  of  ou t pu t   w ave for al s i ncr ea s es.  B ut  t his  i nc reases   the   c omplexit a nd  c ost   of   the   s ys te t hat  tu r out  to   be  more  c omplex .   W he reas   in   c at egory - with ou t   inc reasin the   numb e r   of  le vels  ca gi ve  t he   bette r   ou tp ut  without  incr ea sing   the  c os a nd   c omplexit of   the  s ys te m   [28].  Q uar te sy m metri cal   w avefor is  sho wn   i F ig ure   with   al the  co ns e quent   DC  sourc es  in  t his  way  eve ha rm on i cs  bec om e th zer o,  there f ore  the   equ at io n f or  t he  typ e  a  wav e f orm ca n be  give as .         (a)     (b)     Figure  4. Stai r case o utput  vo l ta ge  wa ve form  of se ven - le vel  M ulti le vel  Inv erter,  ( a)  sin gle  sw it chi ng p e r l evel,  ( b) m ulti - switc hing  per le vel         ( ) =      (  )   (7)     wh e re  V n   is t he  Fou rier c oeff ic ie nt,  an ca n be a rtic ulate a ( 8) ;     = 4    (  ) = 1   (8)     w he re,     VD   is DC  vo lt age ,     is t he vo lt age   so urce a nd     is t he har mon ic  o r der    The  wav e f or m   in  F ig ure   de scribes  t hat  al ang le sho uld   be  l ess  tha 90  degree  a nd  m us be  i a ascen ding  orde as  mentio ne d i ( 9 )     1 < 2 < 3 < 4 < 5 < 90 0   (9)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A Revi ew  on h ar m onic s eli mi nia ti on in  re al  ti me  for c as c aded  H - br id ge  …  ( Mu ham m ad T ayy ab Y aqoob )   235   The  sel ect ive  harmo nic  eq ua ti on to  el imi na te   nth   orde harmo nics  can   be  f ur t her   e xpan de as  the  set   of  equ at io n sh ow as  (10)      ( 1 ) +  ( 2 ) +  ( 3 ) .  ( ) =      ( 3 1 ) +  ( 3 2 ) +  ( 3 3 ) .  ( 3 ) = 0     +  ( 5 2 ) +  ( 5 3 ) .  ( 5 ) = 0     (10)    ( 1 ) +  ( 2 ) +  ( 3 ) .  ( ) = 0       w he re n  is  the  n umbe of h ar monic order   a nd M  is  the   m od ulati on  in dex  t hat d efin es  t he  pu lse   wi dth  rat io o f   the  switc hing  wa ve form f or   I GBTS  of  t he  in ve r te r.       3.4.    Sw itchi ng ang le s   Sw it chin a ng le plays  si gn i ficant  r ole  for  ge ne rati ng  wav e f or m   f or  I GBT/M OSFETs.  O ptimal   cal culat ion   of   switc hing  a ng l es  reduces  t he   harmo nics  f r om   the  outp ut  of   m ulti le vel  inv e rter  [ 29].   Sele ct ed   lowe or der   ha rm on ic a re  el imi nated  i [ 29]  a nd  th o ve rall   total   harm on ic   disto rtion  (T HD)  is  reduced   b cal culat ing   t he   opti mal  switc hing  a ng le s A lso,  t he  s udde cha ng e in   th ha rm on ic a r minimi ze in   [29 by   getti ng  the   opti mu m   s witc hing  a ngle f r om  the  lo okup  ta bl es.  T im pro ve   the  onli ne  a pp li cat ion   of  t his   sin gle - ph a se  m ulti le vel  inv erte r,   a ut hor  has  pr e - cal culat ed  the   swi tc hin an gles  a varyin m od ulati on   i nd e xes   from  to  1.  5 th ,   7 th   a nd  11 th   order  ha rm on ic s   are   re du ce by   [ 30]   in  th ree   phase   hybri casca de mu lt il evel  i nverter These  ha rm on i cs  h as   bee re du ce by  fin din the  opti mal  switc hi ng  an gles  us in m odifie pa rtic le   swa r m   op ti miza ti on  ( M PS O met ho d.  Ha rm on ic s   a re  al s mi nimi zed  i [5 8 ]   by  fin ding  op ti ma switc hing   an gl es  us i ng   PSO   a nd  G A,  in  w hich  P S is  f ound  be tt er  than  GA.  Hardwa re  a nd  simulat ion   a na lysis  has  bee do ne  to   com par e   both   resu lt s.   Deter minati on  of  s witc hing  a ng le has   al so  do ne  in   [ 59 with  the   hel of  PSO  f or   harmo nics  min imi zat ion   in  th ree  phase  five  le vel  mu lt il eve inv erter  by  s olv in the  t ransce ndental   eq ua ti on s.   Anothe c omp ariso of th ree  op ti miza ti on m et hods  li ke [5 8 has  b ee n don e for  sel ect ive  harmo nic mini miza ti on  in  [5 6 ] I t his   pa pe c ompa rison  of  new t on  raphs on  (N R ),  PSO  a nd  GA  has   bee do ne  and  P SO  fou nd  bette r   than   the   oth er   tw al gorith ms.   Ha rm on ic el imi nat io is  not  only   do ne  i m ulti le vel  inve rter it   has   al s el imi nated  in   [ 59 t hroug m odular   m ulti lev el   in ver te r   us ing   sta ir - case  modu la ti on  str at egy   with  t he   help   o f   PSO.  S witc hing  losse an th stress o de vi ce  has  al so  r e du ce i this p aper  f or h ig h - pow e e nergy  c onve rsion  app li cat io ns   by  re duci ng  dv / dt  losses F rom  f ig ure   pul ses  of  s witc hing  pa tt ern   ca be  visu al iz ed.  Sw it ch  s and  s2  will   w ork  f or   t he  sec ond  hal c ycle  wh e re  as   s5  an s a re  s witc hed  on  for  pos it ive  half  c ycle   rest  al switc hes   are   h igh  an l ow  f or  ce rtai ti me  per io to   make   near l sin usoidal  wa ve f orm  at   the  ou t pu t   as   sh ow in  F ig ure   5.            Figure   5 .   S witc hing  pu lse s  of  sta ir - case m ulti le vel inverte r  [5 6 ]       4.   PAR TI CLE S WA RM OPTI MIZATI ON ( PSO)   This  sect io pro vid es  t he  br ie over view  of   mu lt il evel  inv e rter  e ff ic ie ncy   a nd  it re li abili ty  by  reducin the   harmo nics   us i ng  op ti miza ti on  al gorithm   P SO .   Fi rin a ngle or  s witc hing  a ngle f or  the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele D ri   S ys t,   V ol 12 , N o.   1 Ma rch  20 21   :   228     240   236   IG BTS/ MOSF ETS  pla ys   a i mporta nt  ro le   to  ge ner at e   the   near l si nuso i da outp ut  wa ve form   at   t he  outpu t   of   mu lt il evel  in ver te r T he  s wi tc hin losses   a re  al so  de pe ndent  on  t he  fi rin a ng le s.   T hes firin a ngle can  be  cal culat ed  usi ng  mat hemati ca te chn iq ues   or   bio - ins pire i ntell igent  al go rithms.   O ptimi zat ion   met h od li ke  PSO  ha been  mo st  widel use al gorithm   for  mi nimizi ng   the  harmo nics   in  mu lt il evel  i nv e rter.   H arm on ic al so   ge ner at e du t no n - li ne arit in  the  lo ad.   T his  no n - li near it is  beca us of  the  reac ti ve  and   var ia ti on   i the  loa d.  U nc ontr ollable   an non - li near  loa pro duces  t he  harmo nics  t hat  eff e ct the   in ve rter  sta bili ty  a nd  it s   eff ic ie nc y.   Harmo nics  pro duc es  by   t he  loa can  be  reduce by   re - opti mizi ng   t he  switc hi ng   a ngle s.  Re a l - ti me   cal culat ion   of   switc hing  a ng l es  bec om es  ne cessar to  inc r ease  the  in v ert er  ef fici ency   a nd   it reli abili ty.  As   the  c ompu ta ti on  ti me  of  P S is  muc hi gher the refo re  sch olars  ha ve  pr e - sto red  the   values   of  swit chin ang le s   at   va rio us   m odulati on ind e xes  i lo ok - up  ta bles.  T he   ps e udo c ode  of   PS ca be   s how i Fi gure   6.  I ts  com p utati onal   ti me  dep e nd s   on   t he  num be of  it erati ons  and   s earc sp ace  li ke  in  the  init ia sta ge  this  al gorithm   init ia li zes  it acce le rati on  pa rame te rs  c 1,   c an W max   a nd  W min.   The   m ov ement  of  a   pa r ti cl is  cal culat ed by  ( 11 ) .      ̈ + 1 =  ̈     + 1 + [ 1     1 ̈     (      ̈ ) ] + [ 2     2 ̈     (     ̈ ) ]     (11)      ̈ + 1   =    ̈ +  ̈ + 1   (12)     w he re,   + 1   is t he  inerti weig ht a nd it  is g i ven by  (13) :     + 1 =  [   m ax m in  ]      (13)     The   pa rtic le   w hich   fi nd s   the   best  posit ion  a co mpa re t ot her s   per s on al   best  after   updatin the  po sit io a nd  ve locit y,   that  pa rtic le   will   store   it posit ion   a PBest The   updatin proces will   co ntin ue   unti l   the  pa rtic le reaches  at   the  end   point  of  the  it erati on.  I [ 6 1 P SO   al gorithm  is  pro po s ed  for  ha r monic   el imi nation  in  mu lt il evel  inv e rters  us in the   ob je ct ive  fun ct ion   gi ve in  (14).  T he  met hod  pro po se in  this   pap e is  usual l use for  la r ge   var ia ble  fr e quenc dr i ves  ( VFDs) uninte r up ta ble  powe su p plie ( UPS)   and  gr i co nn e ct ed   ren e wab le   e ne rgy  s ys te m.  M et ho pro po sed  in  [ 5 0 ma inly  f ocuses  on  co mputat iona ti me   and   re qu ire   le ss  ti me  to  reac to  global  mi nimu m Same   ob je ct ive  functi on  w hich  is  us e in  [6 1 ] is  uti li zed  by  [ 6 1 ]   to   re du ce  the   ha rm onic usi ng  mod ul ar  m ulti le vel  conve rter.   I [ 6 1 mod ular   m ulti le vel  co nve rter  is  pro po se f or  hi gh  po wer  ap pl ic at ion a nd  m ai nly   fo c us es   on  el imi natin the  harmo nics  with  uneq ual  i nput  of   DC  s ources.   T he  te ch ni qu e   presente i this   pa per  is  al so  a ble  to   simpl if the  s witc hing  ang le s   with   the   help   of  a ng le   r otati on  sche me.   T he   init ia values   of  par ti cl es   to   s olv e   the   set   of   non - li near  tra nsc en den ta e qu at ion s   is cal culat ed b new t on r a phs on s   ( NR)  meth od. Fur t her the  sw it chi ng angl es h as  b ee n o ptimi zed by PS O .     ( 1 , 2 , 3 ) = [ = 1 1 cos   ( ) ] 2 + [ = 1 2 c o s   ( 3 ) ] 2 + + [ = 1 cos ( ( 2 1 ) ) ] 2   (14)     Total   ha rm on i disto rtion  is  the  sig nificant  con ce r f or  th sch olars,  the refor t he  for mu la   of   TH D   has   bee util iz ed  by  resea rchers  a a obje c ti ve  f unct ion  i [ 5 2 ].  Ha rm onic orde nu mb e 5 th ,   7 th ,   11 th   a nd  13 th   a re  bei ng  el imi nated  in   [ 50 ] T he  an gles  cal culat e f rom  the  ob je ct ive  functi on  gi ven  in  ( 15 )   a re   impleme nted  i mic ro c ontr oller  f or  ex per i m ental   an valid at ion   pur po se s.   Same  obje ct iv f un ct io has  been  us e in  [ 5 1 to   furthe mi nim iz e   the  ha rm onic   on   dif fer e nt  load  c onditi on s.  T he  te ch nique  pr ese nted  i [10 3]  has  bee st or in  look up   ta ble  wh ic h   ma kes  it   po ssi ble  for  r eal   ti me  har m onic   minimi zat ion.  O utco me  of  thi s   pap e r has  bee n vali date d via s imulat ion s  and  experime nts.      = [ 1 1 2 (  ) 2 ] 1 2 × 100   (15)     = | 3 28 1 | 4 + | 5 | 2 + | 7 | 2   (16)     In   [6 2 detai le co mp a rati ve   study  of  Ne wton  Ra phs on  method,   Ge ne ti Algortihm  and   PS has   been   donde  for   harmo nic  min imi zat ion   in  m ulti le vel  inv ert er.  A Sele ct iv harmo nic  ha r monic  el imi nation  is   consi der e as  low  s witc hing  f reque ncy   m et hod.   P SO   is  f ound  m uch   bet te in  [ 6 2 by  ut il iz ing   the  ob j ect ive  f u n c t i o n   g i v e n   i n   ( 16 ) .   S a m e   o b j e c t i v e   f u n c t i o n   w i t h   s o m e   m o d i f i c a t i o n s   i n   m o d u l a t i o n   i n d e x   i s   util iz ed  by  [ 59 for  volt age  ha r monic  el imi nat ion  an c om bin at io of  PS with   mes a dap ti ve   direct  search   te c hn i que  has  been  impleme nted  i this  pa per   t f urt her  imp rove   the   co nv e r gan ce  rate   of  the  pro po s ed  al gorith m.  I thi s   pap e r   th ree  ph ase  se ve le ve CHB   is  sim ul at ed  in   M A T LAB  /S I M U LI NK  a nd  e xperi mental   a nalysi has  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       A Revi ew  on h ar m onic s eli mi nia ti on in  re al  ti me  for c as c aded  H - br id ge  …  ( Mu ham m ad T ayy ab Y aqoob )   237   been  done  us i ng  micr oc on t r oller  AT 90 C A N12 with  c ombinati on   of  Alte ra’ s   Cycl on e   I FP GA.   The   pro po se te c hniqu e i n [ 59 ]  ass um es  that the   DC in put so urc e is same t hro ugho ut the e xpe riment.       Particle  Swa rm Op tim izatio n   1.   Ob jectiv e f u n ctio n   ( )   2.   Initialize p ar am et e rs  1 2   an d  po p u lat io n       3.   Gen erate   an  initial  p o p u latio n  of particles   4.   Evalu ate the fitnes s o each p arti cle a n d  set all  in itial po sitio n s as     5.   while   ( <   )   o ( !       )   6.   select th e Gbest  pa rticle  in  sw ar m w h ich  has  the m in im u m  f itn ess  valu e   7.   fo r   = 1 :     8.   Calcu late the v elo c ity  of particle     9.   Up d ate the po sitio n  of partice    10.   end   for     11.   for   = 1 :     12.   ev alu ate the fitness  of up d ated  particl   13.   if   ( ) < (  ) ,   14.   th en  set curre n t po sitio n  as     15.   end   if   16.   end   for    17.   find  the b est p artic le.   18.   end whil e     Figure  6. Pse udoc ode  of PS O  [ 50 ]       5.   CONCL US I O N   Eff ic ie nc a nd  reli abili ty  are  the  main  c onc ern sp eci al ly  for  m ulti le vel  inv e rters.  Ha r monic  at   the   ou t pu t   of   m ulti le vel  in ver te plays   a im por ta nt  r ole  for   it reli abili ty  a nd   ef ficei enc y.  U nw a nted   harm on ic s   that  are  genera te due  t une f fici ent  switc hi ng  an gles  a nd  nonlinea rity  in   loads   are  t he  main  c on ce r f or   t he   sch olars.  T his  study  bri efly   e xp la in the   be st  cat egor of  mu lt il evel  in ve rter  by  te ll ing  the  a dvanta ge an disad va ntages  o f   eac cat e gor y.  A c ompa re t NP C   a nd FC,  C HB  is   m or e   reli a ble  a n e ff e ct ive d esi gn  as   it   al so   c onsist of  le sse num be of  c ompone nt s.  F or  s witc hi ng  a ng le s   mi nimiza ti on ,   S HE PWM   is  e ff ect ive  for  harmo nic  el imi nation.   The  s et   of   non - li ne ar  eq uatio ns   f ormed  by  S H EPW M   ca be   easi ly  so lve b op ti miza ti on  method   li ke  P SO .   T his  pa pe c on cl ud e th at   for  harmo ni el imi nation  in  m ulti le vel  in ver te r ,   CHB  te chn i que  is  bette than   NP an FC for  switc hing  pur po ses  t he  S HEPW M   te ch nique  is  bette and   t so lve  t he  set   of   nonlinea t ran sce ndental   equ at io ns,  PS gi ves  prom isi ng   re su lt .   T he  m ulti ple  obje ct ive  functi ons that  has  rece ntly  use by  oth e sch olars has  been   discusse a nd it s ad va ntages h as b ee prese nted  i this  pa per.  W hi le   fo real  ti me  app li cat io ns   i can  be  c oncl uded  from   ot her  pap e rs  t hat  the   op ti m um   s witc hing   ang le s  that   has been  calc ulate ca n be st or e d i a l ook - up ta ble for  b et te r  harm on ic   minim iz at ion .       REFERE NCE S   [1]   Strasser  T . ,   et  al. ,   r evi ew   of   a rch itect ur es  and  conc ep ts  for   in telli gen ce  in   fu tur el e ct r ic  en erg y   sys te ms,   IEEE   Tr ansacti ons on Indus trial   E le c tronic s ,   vo l.  62 ,   n o.   4 ,   pp .   2424 - 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