I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8 ,   p p .   1 9 4 4 ~ 1 9 5 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 . i 4 . pp 1 9 4 4 - 195 1          1944       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   Selective  H a r m o n ic Eli m ina tion o f   a n Elev en Lev el I nv erte Using  Whale  O pti m i z a tion  Techniq ue       S r i k a n ta   K u m a r   D a s h ,   B y a m a k e sh   N a y a k ,   J ib a n   B a ll a v   S a h u   S c h o o o f   El e c tri c a En g in e e ri n g ,   KIIT   Un iv e rsit y ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   2 2 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A u g   2 2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Sep   1 1 ,   2 0 1 8       Re d u c ti o n   o f   to tal  h a rm o n ic  d ist o rti o n   i n   m u lt il e v e in v e rters   is  a   d if f icu lt   o p ti m iza ti o n   p ro b lem   th a in c l u d e n o n li n e a tran sc e n d e n e q u a ti o n h a v in g   m o re   th a n   o n e   lo c a m in ima . T h e   tas k   b e c o m e d iff icu lt   a s   th e   le v e o th e   c a sc a d e d   m u lt il e v e in v e rter  in c re a se s.Op ti m iza ti o n   tec h n i q u e s   h e lp s   in   f in d in g   o u t h e   so l u ti o n   in   a   v e ry   les sp a n   o f   ti m e   g i v in g   th e   b e st  p o ss ib le   re su lt s.  T h is  p a p e d e a ls  w it h   th e   h a rm o n ic  e li m in a ti o n   o f   c a sc a d e d   m u lt il e v e in v e rter  w it h   e q u a D.C.   so u rc e u sin g   a   n e w   o p ti m iza ti o n   tec h n iq u e   c a ll e d   W h a le  o p ti m iza t io n   tec h n i q u e .   T h e   o b jec ti v e   o f   th is  p a p e is   to   f in d   th e   b e st  c o m b in a ti o n   o f   s w it c h in g   a n g le to   m in i m ize   th e   lo w e o rd e r   h a rm o n ics   a n d   t h e   t o tal  h a rm o n ic  d ist o rti o n   is  re d u c e d .   T h is   a f o re sa id   a lg o rit h m   is  a p p li e d   to   a n   1 1 - lev e c a s c a d e d   H - b rid g e   in v e rter.Re su lt sh o w s   th a W h a le  o p ti m iza ti o n   a lg o ri th m   g iv e b e tt e re su lt a n d   e ffe c ti v e l y   p e rf o r m s th e   a b o v e   m e n ti o n e d   tas k .   K ey w o r d :   Selectiv h ar m o n ic  eli m i n atio n   C ascad m u lti lev el  i n v er ter   T o tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n   W h ale  o p ti m izatio n   tech n iq u e   Sep ar ate  D. C .   So u r ce s   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Srik a n ta  k u m ar   Das h ,     Sch o o l o f   E lectr ical  E n g i n ee r i n g ,   KI I T   Un iv er s i t y ,   B h u b an e s w ar ,   Od is h a,   I n d ia.   E m ail: s r ik a n td as h 1 2 @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   Mu ltil e v el  i n v er ter s   h a v g ai n ed   lo o f   in ter est  in   th p ast  d ec ad f o r   in cr ea s in g   th e   v o ltag to   d if f er e n le v el s   w h ic h   m a k it   s u itab le  f o r   m ed i u m   a n d   lar g p o w er   ap p licatio n s   li k e   s ta tc o m ,   elec tr ic  d r i v es,   r en e w ab le  en er g y ,   etc. T h b r id g in v er ter   p r ev io u s l y   p r o d u ce s   a n   o u tp u v o ltag o f   V dc ,   0 ,   -   V dc .   T h is   b asi c   b r id g s w itc h in g   tech n iq u is   e x te n d ed   to   o th er   cir c u it s   t h at  ca n   g e n er ate  ad d ed   o u tp u v o ltag e   le v els.  T h i s   m u ltil e v el  o u tp u v o lta g g iv e s   s tair ca s w a v ef o r m   w h ich   is   s i m i lar   to   s i n u s o id al  w a v e f o r m   t h u s   r ed u ci n g   th h ar m o n ic  co n te n i n   th e   o u tp u t.   T h er ar d if f er en t   t y p o f   m u ltil e v el  in v er ter   to p o lo g ies  l ik e   n e u tr al   p o in cla m p ed ,   f l y i n g   ca p ac ito r   an d   ca s ca d ed   in v er ter   o u t   o f   w h ich   t h ca s ca d ed   m u l t ilev el  i n v er ter   h a s   g ain ed   a   lo o f   p o p u lar it y   d u e   to   its   i m p r o v ed   q u alit y   a n d   c o n n ec tio n   o f   in d ep en d e n d . s o u r ce s   ( S DC S)   to   ea ch   o f   th m o d u le  s o   as   to   attain   h ig h   p o w er   le v e at  th o u tp u t. [1 ] - [ 2 ] T h c ascad ed   m u lti lev el   in v er ter ( C ML I )   is   v er y   e f f ici en in   m in i m izin g   T HD  an d   g iv e s   b etter   q u alit y   o f   p o w er . I is   an i m p o r tan t   to p o lo g y   as  it  i s   m o r s i m p lei n   o b tain i n g   t h p r e f er r ed   o u tp u v o ltag e   f r o m   s ev er al   D. C .   s o u r ce s   co n tr ast  to   d io d e - cla m p ed   an d   f l y i n g   ca p ac ito r s   t y p m u lti lev el  i n v er te r s .   T h u tili t y   o f   m u lt ilev el  i n v er ter   ( M L I ) . [3 I t   h as  a   m o d u lar   s tr u ct u r w it h   s i m p le   s w itc h i n g   m et h o d   an d   o cc u p ies  a   les s er   s p ac e.   B y   co n n ec ti n g ad eq u ate   n u m b er   o f   H - b r id g e s   i n   ca s ca d alo n g   w it h   p r o p er ly   ch o o s en   s w itc h i n g   s c h e m e,   n ea r l y   s in u s o id al  o u tp u v o ltag e   w av e f o r m   ca n   b o b ta in ed .   E ac h   H   B r id g o p er ates  w it h   a   d if f er en t   s w i tch i n g   s c h e m w h ic h   is   u s ed   f o r   h ar m o n ic  co n tr o l.  I f   th n u m b er   o f   H - b r id g g iv e n   b y s   th e n   th n o   lev el  o f   o u tp u v o ltag o b tain ed   p er   p h ase  in   C M L I   is   2 s +1 .   E ac h   B r id g o p er ates a t a   d if f er en t d ela y   a n g le  r es u lt in g   i n   s t air ca s w a v e f o r m   o f   th o u tp u p h a s v o ltag w h er th o u tp u v o lta g is   th s u m   o f   all  v o ltag g en er ated   b y   B r id g e. [ 4 ] - [5 ]   T h e   o u tp u p h ase  an d   li n v o ltag e   o b tain ed   an d   th efficien c y   o f   DC   to   A C   co n v er s io n   d ep en d s   o n   th T HD.   No r m a ll y   t h o u tp u t   v o lta g w a v e f o r m   o f   a   s i n g le  p h a s in v er ter   co n tai n s   3 3 . 5   p er ce n t o f   th ir d   h ar m o n ics,   2 0   p er ce n o f   f i f t h   h ar m o n ics  a n d   1 4 . 5   p er c en o f   s ev e n t h   h ar m o n ic s   ap p r o x i m a tel y .   A s   th o u tp u t   v o lta g i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       S elec tive  Ha r mo n ic  E limin a tio n   o f a n   E lev e n   Leve l I n ve r ter Usi n g   W h a le…   ( S r ika n ta   K u ma r   Da s h )   1945   C M L I   is   o b tain ed   b y   t h s y n t h esi s   o f   m a n y   D. C .   So u r ce s   t o   g et  th d es ir ab le  a. c.   v alu e,   h en ce   i is   e s s e n tial   to   m i n i m ize  t h h ar m o n ics   a n d   to   k ee p   th e   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   w ith in   t h s p ec i f ied   li m i ts   p r escr ib ed   b y   I E E E   s tan d ar d s . [6 ] T h is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w s .   I n   s ec tio n   I I   th SHE   an d   m ath e m at ical  eq u atio n s   o f   SHE  ar g i v e n   f o llo w ed   b y   t h i n tr o d u cti o n   o f   W OA   i s   s ec tio n   I I I .   I n   s ec tio n   I W OA   i s   ap p lied   in   h ar m o n ic  el i m in ati o n   p r o b le m   to   f i n d   o u t   b est   s w itc h i n g   a n g les  is   p r esen ted   a lo n g   w it h   t h e   r esu lt s   an d   d is cu s s io n   f o r   an 1 1 - lev el  in v er ter .   T h is   in cl u d es  t h ca lcu latio n   o f   T HD,   an d   th elim i n atio n   o f   t h 5 th ,   7 th ,   1 1 th ,   1 3 th   h ar m o n ics at  v ar io u s   m o d u la tio n   i n d ex   i s   g i v en   f o llo w ed   b y   co n cl u s io n   in   s ec tio n   V.             Fig u r 1 .   C o n f ig u r atio n   o f   C ML I     Fig u r 2 .   P u ls w id th   i f   C M L I       2.   SH E   E Q UA T I O N S F O CASCAD E   M UL T I L E VE L   I NVE RT E R   I n   SHE - P W tech n iq u t h s w itc h i n g   a n g le s   ar g e n er ated   to   ca n ce a   s et   o f   l o w er   o r d er   h ar m o n ics   at  f u n d a m e n tal  f r eq u en c y [7 ].   Fi g u r 1   s h o w s   co n f i g u r atio n   o f   C M L I .   T h o u tp u v o ltag e   w a v e f o r m   o b tain ed   i n   C M L I   is   a   s tair ca s w av e f o r m   as   s h o w n   i n   Fi g u r e   2.   As  p er   t h Fo u r ier   s er ies  o f   s tair ca s w a v ef o r m   th e v en   h ar m o n ics  ar les s   p r o b lem at ic  w it h   r esp ec to   th o d d   h ar m o n ic s .   Hen ce   t h e   h ar m o n ics  t h o s ar to   b elim i n ated   ar e3 ,   5 ,   7 . . . ,   u p   to   k - 1   h ar m o n ics Fo r   th el i m in at io n   o f   k - 1   h ar m o n ic s ,   k   n u m b er   o f   s w i tch i n g   a n g le s   ar to   b g en er ated . [8 ] - [9 ]   I n   b alan ce d   t h r ee - p h ase,   th e   th ir d   h ar m o n ic s   i s   n eg l ig ib le  i n   li n v o lta g w h e r ea s   p r esen in - p h a s v o lta g an d   th er ef o r it  is   p o s s ib le  to   r ej ec 5 th ,   7 th ,   1 1 th ,   etc  f r o m   t h lin v o ltag w a v e f o r m   at  lo w   s w itc h i n g   f r eq u en c y   [ 1 0 ] .   T h o u tp u v o lta g w a v e f o r m   is   g iv e n   by     (  ) = { 4V dc n π ( cos ( n α k ) si n n w t ) = 1 , 3 , 5 }                         ( 1 )     W h er e   n   is   th h ar m o n ic  n u m b er   an d   c o n s tr ain t s   o f   0 1 2 3 4 5 2 .   T h o b j ec tiv o f   th is   p ap er   is   to   ca lcu late  t h o p ti m u m   s witch i n g   a n g les 1 , 2 , 3 , 4 , 5   f o r   an   1 1   lev el  in v er ter   h a v in g   eq u al  v o lt ag e   s o u r ce s   i.e .   V 1 = V 2 = V 3 = V 4 = V 5 = V       5 = c os 1 + c os 2 + c os 3 + c os 4 + c os 5         0 = c os 5 1 + c os 5 2 + c os 5 3 + c os5 4 + c os5 5        0 = c os 7 1 + c os 7 2 + c os 7 3 + c os7 4 + c os7 5         ( 2 )   0 = c os 11 1 + c os 11 2 + c os 11 3 + c os1 1 4 + c os1 1 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1944     1 9 5 1   1946   0 = c os 13 1 + c os 13 2 + c os 13 3 + c os1 3 4 + c os1 3 5     Her Mo d u latio n   in d e x   ( M a ) = th r atio   o f   th 1 st   h ar m o n ic  co m p o n en t o f   v o lta g to   th m a x i m u m   at tain ab le  v o ltag e.   I f   t h m ax i m u m 1 st   h a r m o n ic  o r   f u n d a m en tal  v o lta g is   V an d   th d . v o ltag i s   eq u al  to   V dc .   [ 1 1 ]     M a = V 1 π 4K V dc = co s 1 + co s 2 + co s 3 + co s 4 + co s 5                                               ( 3 )     Ag ai n ,   th e   e x p r ess io n   o f   T HD = ( v k 2 k v 1 2   ) w h er k = 3 ,   5 ,   7 ,   1 1         ( 4 )     An d   v 1   i s   th f u n d a m en ta l c o m p o n en t o f   v o lta g a n d   k   is   t h h ar m o n ic  n u m b er .     2 . 1 .   P r o ble m   Fo r m u la t io n o f   Select iv H a r m o nic El i m ina t io Usi ng   WO A   T h o b j ec tiv f u n ctio n   is   g i v en   b elo w   [ 1 2 ] .   Fo r   elim i n atio n   o f   h ar m o n ics,  ea ch   ter m   o f   th e   f u n ctio n   ( α )   s h o u ld   b eq u al  to   ze r o   w h er α    th s w itc h i n g   a n g les .     ( α ) = ( cos ( α ) 5 = 1 5 ) 2     +   ( 4 5 cos ( 5 α ) 5 = 1 ) 2     +   ( 4 7 cos ( ) 5 = 1 ) 2     +   ( 4 11 cos ( 11 α ) 5 = 1 ) 2     +                                         ( 4 13 cos ( 13 α ) 5 = 1 ) 2 W ith   co n s tr ai n ts   0 α ≤  2                                        ( 5 )       3.   WH AL E   O P T I M I Z A T I O AL G O RI T H M   ( W O A)   W h ale  o p ti m izat io n   al g o r ith m   i s   a n e w   m eta h eu r i s tic  o p ti m izatio n   al g o r ith m   b ased   o n   th h u n ti n g   ac tiv itie s   o f   h u m p b ac k   w h ale s .   [ 1 3 ] .   T h h u m p b ac k   w h ale s   ar v er y   b r ain y   m a m m als  t h at  lik to   h u n k r il o r   s m al f is h es  n ea r er   to   s u r f ac o f   th s ea .   T h e y   m o v i n   9   s h ap ed   p ath   f o r m i n g   u n iq u e   b u b b le  to   d ec eiv th s m al f is h es.T h is   m et h o d   is   q u i te  u n iq u e   in   h u m p b ac k   w h ales.  T h m at h e m a tical  m o d el  o f   W O A   i s   d iv id ed   in to   th r ee   p ar ts   en cir cl in g   o f   p r e y   f o llo w ed   b y   b u b b l n et  h u n tin g   m et h o d   an d   Sear ch   th p r e y .     3 . 1 .   E ncircling   P r e y   W O A   tec h n iq u co n s id er s   t h ep r esen b est  ca n d id ate  s o lu t io n   is   clo s to   f i n est   r esu lts .   T h lead er   a m o n g   t h h u m p b ac k   w h ale   is   d e f i n ed   f ir s a n d   o th er   h u m p b ac k   w h ales   f o llo w t h lead er   i n   h u n ti n g . T h m at h e m at ical  eq u atio n   o f   ab o v b eh a v io u r   is   g i v en   b y         = | C   . X     ( ) ( )   |                 ( 6 )       X   ( + 1 ) = X     ( )                                                                                                          ( 7 )       = 2   .                                                                                                                                     ( 8 )       = 2 .                                                                                                                                        ( 9 )     W h er e‘ t   d esig n ate s   th p r ese n iter atio n       is   th lo ca tio n   o f   th r esu lt  atta in ed   w h ich   i s   u p d ated   af ter   e v er y   r ei ter atio n   f o r   g e t tin g   i m p r o v ed   o u tco m es.  E q u atio n   ( 6 )   g i v es   th e   ab s o lu te   v al u e,   a   s h r i n k s   lin ea r l y   f r o m   2   to   0   an d   r   i s   r an d o m   v ec to r   b et w ee n   0   an d   1 .       3 . 2 .   B ub ble  Net   At t a ck ing   M et ho d   T h is   m et h o d   is   th e x p lo itatio n   s ta g an d   t h m at h e m atica m o d el  o f   th i s   m e th o d   is   as  f o ll o w s   a.   Sh r i n k i n g   E n cir cli n g   M eth o d   T h is   p er f o r m an ce   is   atta in ed   b y   s h r in k i n g   t h v al u o f   a’   in   E q u atio n   ( 8 ) . T h f u n ctio n   r an g o f   A’   is   b y   a .   A   w ill  m o v al s o d ec r ea s ed f r o m   ( X,   Y)   to   ( X* Y * )   f o r   0 A 1 .   b.   Sp ir al  u p d atin g   p o s itio n   I n   h u n ti n g ,   h u m p b ac k   w h ale s   s w i m   ar o u n d   th p r e y   in   s h r in k in g   cir cle  an d   alo n g   s p ir al - s h ap ed   p ath   at  th s a m ti m e.   Her 5 0 ch an ce   am o n g   s h r i n k i n g ,   en c ir clin g   o r   th s p ir al  m o d el  to   u p d ate  th e   p o s itio n   o f   th w h ale s   an d   tar g et  to   m i m ic  t h h e lix - s h ap ed   m o v e m e n t a r as f o llo w s :   0 10 20 30 40 50 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 N o. of   I t e r a t i on s M odu l a t i on  I nde x     m a= 0 . 6 m a= 0 . 7 m a= 0 . 8 m a= 0 . 9 5 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       S elec tive  Ha r mo n ic  E limin a tio n   o f a n   E lev e n   Leve l I n ve r ter Usi n g   W h a le…   ( S r ika n ta   K u ma r   Da s h )   1947     X   ( + 1 ) = D    c os2 l +   ( )                                                                                ( 10 )         = | ( )     ( ) |                                                                                                                  ( 1 1 )     an d   s h o w s   t h d is ta n ce   o f   it h   w h ale  to   th lo ca tio n   o f   t h et ar g et. b   is   co n s ta n f o r   d esc r ib in g   t h p r o f ile  o f   lo g ar ith m ic  s p ir al,   is   r an d o m   n u m b er   [ - 1 ,   1 ]   an d   is   p ar b y   p ar m u lt ip li ca tio n .   Hu m p b ac k   w h ales  s w i m   ar o u n d   th p r e y   w it h i n   s h r in k i n g   c ir cle  an d   alo n g   th s p ir al - s h ap ed   p ath   s i m u lta n eo u s l y .   T ak in g   ch a n ce   o f   5 0 % f o r   b o th   m ec h an is m s ,   w g et  eq u at io n s   as  f o llo w s .     X   ( + 1 ) = D    c os2 l +     I f   P >0 . 5                                                                                                                         ( 1 2 )     X   ( + 1 ) = X     ( )       if   P <0 . 5                                                                                                                                                 ( 1 3 )     Her P   is   r an d o m   n u m b er   b e t w ee n   [ 0 ,   1 ]                       3 . 3 .   Sea rc h f o r   P r e y   To   g et  th o v er all  f i n est  v alu e s   u p d atin g   h a s   b ee n   d o n w it h   r an d o m l y   c h o s en   s ea r ch   a g en t r ath er   th an   t h b est a g en t.  Xr an d   is   t h r an d o m   w h ales i n   t h cu r r e n t iter atio n . T h eq u atio n s   ar g iv e n   as     X   ( + 1 ) =                                                                                                                ( 1 4 )     D   = |   .     |                                                                                                                                                                                                         ( 1 5 )               Fig u r 3 .   B u b b le  n et  s ea r ch   s h r in k i n g   en cir cli n g   m ec h a n i s m   Fig u r 4 .   B u b b le  n et  s ea r ch   s p ir al  u p d atin g   p o s itio n   m ec h a n i s m       3 . 4 .   WO A lg o rit hm   a n d F lo w cha rt   [ 1 4 ]   a   State  p o p u latio n   s ize,   p ar a m et er s ,   m ax i m u m   n u m b er   o f   i ter atio n s   b   Set th r ep etitio n   co u n ter .   c   Fit n e s s   f u n ctio n   ( α )   is   co n s id er ed   an d   p r eli m i n ar y   p o p u latio n   i s   g en er ated   ar b itra r il y     d   Sear ch   ag e n t a r esti m ated   an d   f in e s t sear ch   a g en t is as s i g n ed   th j o b   e   R ep etitio n   co u n ter   is   i n cr ea s e d   t=t+1   f   A ll c o n s tr ai n ts   l ik a,   A ,   C ,   P ,   et ar u p d ated   g   E x p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n   ar ap p lied   as p e r   th v alu e s   o f   P an d   A .   h   R ep ea t step   5 ,   6 ,   7   till   en d   cr iter ia  s atis f ies.   i   W r ite  th s o lu tio n   j   E n d       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1944     1 9 5 1   1948   I f   P < 0 . 5 I f   A > = 1 I n p u t   d a t a O b t a i n   t h e   p o s i t i o n   o f   c u r r e n t   s e a r c h   a g e n t I f   i t e r < I   m a x S t o p   S t a r t E l s e   i f   A < 1 R e n e w   t h e   l o c a t i o n   o f   p r e s e n t   s e a r c h   a g e n t   b y   e q ( 6 )   a n d   e q ( 7 ) R e n e w   t h e   l o c a t i o n   o f   p r e s e n t   s e a r c h   a g e n t   b y   e q ( 1 3 ) I f   i t e r = i t e r + 1 R e n e w   t h e   l o c a t i o n   o f   p r e s e n t   s e a r c h   a g e n t   b y   e q ( 1 2 ) E l s e   i f   P > = 0 . 5 P r i n t   R e s u l t N o Y e s Y e s Y e s Y e s N o N o N o N o       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   Me tah e u r is tic  o p ti m izatio n   al g o r ith m   p la y s   an   e s s e n tial  r o le  in   f i n d i n g   o u o p ti m u m   s w itc h in g   an g le s   r eq u ir ed   f o r   eli m i n ati o n   o f   h ar m o n ic s .   As  t h e   lev el  o f   th e   m u l tile v el  i n v er ter   in cr ea s es,   t h n o   o f   v ar iab les  in   t h o b j ec tiv f u n ctio n   g i v en   i n   E q u atio n   5   also   in cr ea s es  w h ic h   m a k e s   th p r o b lem   m o r co m p lica ted .   T h w h ale  o p t i m izatio n   al g o r ith m   i s   n e w   al g o r it h m   w h ich   p er f o r m s   th e   ab o v tas k   ef f ec tiv e l y .   T h is   al g o r ith m   h a s   m a n y   b e n ef its   as  it  ca n   g i v all  p o s s ib le  an s w er   i n   t h f o r m   o f   s w itc h i n g   an g le s   f o r   an y   lev e o f   m u lt ilev el  i n v er ter   at  q u ic k er   s p ee d   o f   co n v er g e n ce ,   etc.   .   I n   o r d er   to   test   th e   p er f o r m a n ce   o f   alg o r it h m ,   a n   elev en   le v el  in v er ter   is   tak e n   an d   s u p p l y   v o lta g o f   5 0 i s   ap p lied   to   ea ch   o f   th Fiv e   H   B r id g co n n ec ted   i n   ca s ca d e.   I n   th i s   p ap er ,   th e   m ax i m u m   n u m b er   o f   iter atio n s   ta k e n   f o r   W O A   i s   5 0 0 ,   th p o p u latio n   o f   s ea r ch   ag en t s   is   3 0   an d   th d i m en s io n s   ar 5 .   T h p r o g r am   i s   r u n   f o r   m a n y   ti m es  a n d   th b es r es u lt s   w er ta k e n   i n to   co n s id er atio n .   Fi g u r 5   s h o w s   t h o p ti m u m   s w itc h i n g   an g le s   g e n er ated   at   d if f er e n m o d u latio n   i n d ex   w i th   th h elp   o f   ab o v e - m e n tio n ed   alg o r ith m   a n d   w it h   th o b j ec tiv to   m i n i m ize   T HD.   I is   o b s er v ed   in   Fig u r 6   an d   Fig u r 7   th atT HD  in   lin v o lta g es  d ec r ea s e s   w it h   th in cr ea s in   t h e   m o d u latio n   in d ex   a n d   th f u n d am e n tal  co m p o n en i n cr ea s e s   w i th   i n cr ea s i n   m o d u lat io n   in d ex   r esp ec tiv e l y .   T h r esu lts   s h o w   t h at  t h lo w - o r d er   h ar m o n ics  o f   t h l in v o lta g ar v er y   le s s er   i n   m ag n it u d a n d   ar e   s u p p r ess ed   ef f ec ti v el y   at  v ar io u s   m o d u latio n   i n d ex   a n d   r esu l ts   ar g iv e n   i n   tab le - 1 .   B ec au s o f   th 1 2 0   p h ase  s h i f t s   b et w ee n   R ,   Ya n d   B   p h ase  v o lta g es,  all  th ir d   h ar m o n ic s   co m p o n e n i n   li n v o lta g es  a r also   v er y   s m a ll.   T h T HD  is   f o u n d   o u to   b 4 . 2 5 at  m o d u latio n   in d e x   o f   0 . 8 .   Hig h er   o r d er   h ar m o n ics   ar o f   v er y   less   i n   m ag n it u d in   co m p ar i s o n   to   t h lo w er   o r d er   h ar m o n ic s   f o r   v ar io u s   ap p licatio n s   o f   elec tr ic  d r iv es,  etc.   I is   o b s er v ed   th at  r esu lt s   ar i m p r o v ed   w it h   W O A   alg o r it h m   wh en   it  i s   co m p ar ed   w it h   o th er   alg o r ith m s .   Fi g u r e   8 ( a)   an d   Fig u r 8 ( b )   s h o w s   t h lin v o ltag a n d   p h ase  v o l tag w av e f o r m   at  o p ti m u m   s w itc h i n g   an g les.   A t   ea ch   m o d u la tio n   i n d ex ,   th p r o g r a m   w as  r u n   m an y   ti m es  f o r   f in d i n g   o u th o p ti m u m   s witch i n g   a n g les  a n d   th g r ap h   o f   t h b est  s co r o b tain ed   w it h   r esp ec t o   m o d u latio n   i n d ex   i s   g i v e n   i n   F ig u r e   9 .   Fi n all y   th e   co n v er g e n ce   c u r v i n   Fig - 1 0   s h o w s   t h at  t h ab o v e   al g o r ith m   co n v er g es  f a s ter   a n d   h a s   t h ab ilit y   to   escap e   lo ca m i n i m a.   A   co m p ar ati v an al y s i s   o f   t h p er f o r m an ce   o f   w h a le  o p ti m izat io n   al g o r ith m   a n d   o th er   alg o r ith m s   ar also   g iv e n   i n   T ab le  2.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       S elec tive  Ha r mo n ic  E limin a tio n   o f a n   E lev e n   Leve l I n ve r ter Usi n g   W h a le…   ( S r ika n ta   K u ma r   Da s h )   1949   T ab le  1 .   T HD  C alcu latio n   o f   5 th ,   7 th ,   1 1 th ,   1 3 th   H ar m o n ics   M o d u l a t i o n   i n d e x   M a   S w i t c h i n g   a n g l e s i n   r a d i a n s   %T H D   1   2   3   4   5   0 . 5   0 . 6 2 0 1   0 . 7 9 3 5   0 . 9 9 5 7   1 . 2 1 1   1 . 4 8 2 8   1 . 0 4   0 . 6   0 . 4 6 0 7   0 . 7 6 1 9 5   0 . 9 0 3 9   1 . 0 8 5 7   1 . 2 6 6 2   1 . 1   0 . 7   0 . 1 4 4 1   0 . 4 9 9 4   0 . 7 2 1 3   0 . 9 3 2 7   1 . 2 8 0 4   0 . 7   0 . 8   0 . 1 1 6   0 . 3 2 9 5   0 . 4 7 6 4   0 . 7 8 8 7   1 . 0 8 6   0 . 6           Fig u r 5 .   S w i tch i n g   A n g le s   v s   Mo d u latio n   I n d ex           Fig u r 6 .   %T HD  v s   m o d u lat io n   in d e x           Fig u r 7 .   Fu n d a m e n tal  co m p o n en v s   m o d u lat io n   i n d ex       0 . 5 0 . 5 5 0 . 6 0 . 6 5 0 . 7 0 . 7 5 0 . 8 0 . 8 5 0 . 9 0 20 40 60 80 100 M o d u l a t i o n   I n d e x ( M a ) A n g l e   i n   D e g r e e s     t h e t a   5 t h e t a   4 t h e t a   3 t h e t a   2 t h e t a   1 0 . 5 0 . 5 5 0 . 6 0 . 6 5 0 . 7 0 . 7 5 0 . 8 0 . 8 5 1 2 3 4 5 6 M odu l a t i on   i n de x %THD 0. 2 0. 25 0. 3 0. 35 0. 4 0. 45 0. 5 0. 55 0. 6 0. 65 0. 7 200 250 300 350 400 m o d u l at i o n   i n d ex L i n v o l t ag e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1944     1 9 5 1   1950       ( a)         ( b )   Fig u r 8 .   ( a) L in v o lta g w a v ef o r m   ( b ) P h ase  Vo ltag W av e f o r m             Fig u r 9 .   B est s co r v s   m o d u l atio n   in d e x           Fig u r 1 0 .   C o n v er g e n ce   c u r v e   0 0. 01 0. 02 0. 03 0. 04 0. 05 0. 06 0. 07 0. 08 0. 09 0. 1 - 400 - 300 - 200 - 100 0 100 200 300 400 t i m e l i n v o l t ag e 0 0. 01 0. 02 0. 03 0. 04 0. 05 0. 06 0. 07 0. 08 0. 09 0. 1 - 300 - 200 - 100 0 100 200 300 t i m e P ha s e   vol t a ge 0. 5 0. 55 0. 6 0. 65 0. 7 0. 75 0. 8 0 1 2 3 4 5 x   10 -5 M odu l a t i on   i n de x B e s t   s c or e 0 10 20 30 40 50 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 N o. of   I t e r a t i on s M odu l a t i on  I nde x     m a= 0 . 6 m a= 0 . 7 m a= 0 . 8 m a= 0 . 9 5 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       S elec tive  Ha r mo n ic  E limin a tio n   o f a n   E lev e n   Leve l I n ve r ter Usi n g   W h a le…   ( S r ika n ta   K u ma r   Da s h )   1951   T ab le  2 .   C o m p ar is io n   o f   T HD  Usi n g   Di f f er en A l g o r ith m   O p t i mi z a t i o n   t e c h n i q u e s [ 1 5 ] [ 1 6 ]   M o d u l a t i o n   i n d e x   M a   S w i t c h i n g   a n g l e s i n   d e g r e e s   %T H D   1   2   3   4   5   N e w t o n   - R a p h so n   me t h o d   0 . 8   6 . 5 6   1 8 . 9 3   2 7 . 1 7   4 5 . 1 2   6 1 . 8 7   5 . 5 5   L S H A D / Ep si n   T e c h n i q u e   n o t   g i v e n   5 . 4 9   1 6 . 6 8   2 8 . 5 8   4 2 . 0 6   5 9 . 4 6   7 . 2 6   W OA   0 . 8   6 . 6   1 8 . 8   2 7 . 3   4 5 . 1   6 2 . 2   4 . 2 5   G e n e t i c   A l g o r i t h m   0 . 6 5   3 . 5 4   1 0 . 2   1 4 . 6 6   2 4 . 9   3 8 . 3   4 . 3 9   D i f f e r e n t i a l   Ev o l u t i o n   A l g o r i t h m   0 . 7   1 7 . 8 4   3 9 . 1   5 4 . 3 0   6 3 . 6 2   8 6 . 1 3   5 . 2 3       5.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   p ap er , W OA   alg o r ith m   is   s u cc e s s f u ll y   ap p lied   to   th p r o b lem   o f   s w i tch i n g   an g le  o p ti m izatio n   in   m u ltil e v el   in v er ter   f ed   f r o m   eq u al   s o u r ce s . T h p r o p o s ed   W OA   al g o r ith m   s cr u tin ize s   f o r   all   p r o b ab le  s et  o f   r esu lt s   to   co n tr ib u te  th least   T HD.   Fro m   th r esu lt s ,   w d r a w   th co n cl u s io n   th at  th s u g g es ted   ap p r o ac h   is   ab le  to   r ed u ce   th lo w er   o r d er   h ar m o n ics  w h ile  r etai n i n g   th f u n d a m e n tal  o u tp u v o lta g e. T h e5 th ,   7 th ,   1 1 th ,   1 3 th is   f o u n d   o u to   b less   t h an   less   t h a n   1 w h er ea s   th h ig h er   o r d er   o d d   h ar m o n ics  u p   to 3 9 th   w a s   f o u n d   o u to   b 4 . 2 5 %.   I is   o b s er v ed   th at  w it h   W O A   al g o r ith m   th r esu lt s   ar co m p ar ativ e l y   b et ter   w h e n   co m p ar ed   w it h   o th er   al g o r ith m s   a lo n g   with   it s   ab ilit y   to   escap lo ca m in i m a.       RE F E R E NC E S   [1 ]   J.  Ro d ríg u e z ,   S .   M e m b e r,   J.  L a i,   a n d   S .   M e m b e r,   M u lt il e v e In v e rters  :  A   S u rv e y   o f   T o p o lo g ies   ,   Co n tr o ls  ,   a n d   A p p li c a ti o n s,” v o l.   4 9 ,   n o .   4 ,   p p .   7 2 4 7 3 8 ,   2 0 0 2 .   [2 ]   M .   M a li n o w sk e a l. ,   A   S u rv e y   o n   Ca sc a d e d   M u lt i lev e In v e rters ,   v o l.   5 7 ,   n o .   7 ,   p p .   2 1 9 7 2 2 0 6 ,   2 0 1 0 .   [3 ]   W .   A .   Ha li m ,   T .   No o r,   A .   T e n g k u ,   K.  A p p las a m y ,   a n d   A .   Jid in ,   S e lec ti v e   Ha r m o n ic  El im in a ti o n   Ba se d   o n   Ne w to n - ra p h s o n   M e th o d   f o Ca sc a d e d   H - b ri d g e   M u lt i lev e In v e rter,” v o l.   8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 93 1 2 0 2 ,   2 0 1 7 .   [4 ]   N.  P ra b a h a ra n   a n d   K .   P a lan isa m y ,   A   c o m p re h e n siv e   re v ie w   o n   re d u c e d   sw it c h   m u lt il e v e in v e rter  to p o lo g ies   ,   m o d u latio n   tec h n i q u e a n d   a p p li c a ti o n s,”  Ren e w.   S u st a in .   E n e rg y   Rev . ,   v o l.   7 6 ,   n o .   Ja n u a ry   2 0 1 6 ,   p p .   1 2 4 8 1 2 8 2 ,   2 0 1 7 .   [5 ]   T .   P o rs e lv i,   K.  De e p a ,   a n d   R.   M u th u ,   F P G A   B a se d   S e lec ti v e   Ha r m o n ic  El im in a ti o n   T e c h n iq u e   f o M u lt il e v e In v e rter,” v o l.   9 ,   n o .   1 ,   p p .   1 6 6 1 7 3 ,   2 0 1 8 .   [6 ]   D.  Co m m it tee ,   I.   P o w e r,   a n d   E.   S o c iety ,   IEE Re c o m m e n d e d   P ra c ti c e   a n d   Re q u irem e n ts  f o Ha r m o n ic  Co n tro in   E lec tri c   P o w e S y ste m s IE EE   P o w e a n d   En e rg y   S o c iet y ,   v o l.   2 0 1 4 ,   2 0 1 4 .   [7 ]   H.  T a g h iza d e h   a n d   M .   T .   Ha g h ,   Ha rm o n ic  El im in a ti o n   o f   Ca sc a d e   M u lt il e v e In v e rters   w it h   No n e q u a DC   S o u rc e s Us in g   P a rti c le S w a r m   Op ti m iza ti o n ,   v o l.   5 7 ,   n o .   1 1 ,   p p .   3 6 7 8 3 6 8 4 ,   2 0 1 0 .   [8 ]   R.   T a leb ,   M .   H e lai m i,   D.  B e n y o u c e f ,   a n d   Z.   Bo u d jem a ,   Ge n e ti c   A l g o rit h m   A p p li c a ti o n   in   A s y m m e tri c a 9 - Lev e l   In v e rter,” v o l.   7 ,   n o .   2 ,   2 0 1 6 .   [9 ]   R.   P .   A g u il e ra   e a l. ,   S e lec ti v e   Ha r m o n ic  El im in a ti o n   M o d e P re d i c ti v e   Co n tro f o M u lt il e v e P o w e Co n v e rters ,   IEE T ra n s.  P o we r E lec tro n . ,   v o l .   3 2 ,   n o .   3 ,   p p .   2 4 1 6 2 4 2 6 ,   2 0 1 7 .   [1 0 ]   S .   M .   In v e rter,  M .   A h m e d ,   A .   S h e ir,   M .   Ora b i,   a n d   S .   M e m b e r,   Re a l - T i m e   S o lu ti o n   a n d   Im p lem e n tatio n   o f   S e lec ti v e   Ha r m o n ic E li m in a ti o n   o f ,   v o l.   5 ,   n o .   4 ,   p p .   1 7 0 0 1 7 0 9 ,   2 0 1 7 .   [1 1 ]   J.  Ku m a r,   B.   Da s,  a n d   P .   A g a r wa l,   S e lec ti v e   h a rm o n ic  e li m in a ti o n   tec h n i q u e   f o a   m u lt il e v e in v e rter,”  Fi ft e e n t h   Na tl .   P o we r S y st.  C o n f. ,   n o .   De c e m b e r,   p p .   6 0 8 6 1 3 ,   2 0 0 8 .   [1 2 ]   P .   Q.  Dz u n g ,   N.   T .   T ien ,   N.  D.   T u y e n ,   a n d   H .   L e e ,   S e lec ti v e   Ha r m o n ic  El im in a ti o n   f o Ca sc a d e d   M u lt i lev e In v e rters   Us in g   G r e y   W o lf   Op ti m ize A l g o rit h m ,   p p .   2 7 7 6 2 7 8 1 ,   2 0 1 5 .   [1 3 ]   S .   M irj a li l a n d   A .   L e w i s,  A d v a n c e in   En g in e e rin g   S o f twa re   T h e   W h a le  Op ti m iza ti o n   A lg o rit h m ,   Ad v .   En g .   S o ft w . ,   v o l.   9 5 ,   p p .   5 1 6 7 ,   2 0 1 6 .   [1 4 ]   I.   J.   El e c tr o n ,   C.   A e ü ,   B.   Na y a k ,   B.   M isra ,   a n d   T .   R.   Ch o u d h u ry ,   M e ta - h e u risti c   o p ti m iza ti o n   a lg o rit h m f o r   d e sig n   o f   g a in   c o n stra in e d   sta te v a riab le f lt e r,   In t.   J .   E lec tro n .   Co mm u n . ,   v o l.   9 3 ,   n o .   F e b r u a ry ,   p p .   7 1 8 ,   2 0 1 8 .   [1 5 ]   S .   S u d h a ,   T .   T h a k u r,   a n d   J.  K u m a r,   Ha r m o n ic  e li m in a ti o n   o f   a   p h o t o - v o lt a ic  b a se d   c a sc a d e d   H - b rid g e   m u lt il e v e in v e rter  u sin g   P S p a rti c le  sw a r m   o p ti m iza ti o n   f o in d u c ti o n   m o to d riv e ,   En e rg y ,   v o l.   1 0 7 ,   p p .   3 3 5 3 4 6 ,   2 0 1 6 .   [1 6 ]   P .   P .   B isw a s,  N.  H.  Aw a d ,   a n d   P .   N.  S u g a n t h a n ,   M i n im izin g   T H o f   M u lt il e v e In v e rters   w it h   Op ti m a V a lu e o f   DC V o lt a g e s an d   S w it c h in g   A n g les   u sin g   L S HA DE - Ep S in   a lg o rit h m ,   n o .   Ju n e ,   2 0 1 7 .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.