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.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6 ,   p p .   1 1 8 1 ~ 1 1 9 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v7 i 4 . pp 1 1 8 1 - 119 2          1181       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   H y ster esis  SVM  f o r  Coupled In d uc tor   Z   So ur ce Diod e Cla m ped  3 - l ev el Inv erte r   b a sed G rid  Connec ted  PV  Sy ste m       R.   P a la nis a m y 1 ,   A. M uta wa kk il ,   K .   Vij a y a k u m a r 3   1 , 3   De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   E lec tro n ics   En g i n e e rin g ,   S RM   U n i v e rsit y ,   Ka tt a n k u lath u r,   Ch e n n a i ,   In d ia   2   De p a rt m e n t   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g B a y e ro   Un iv e rsit y ,   Ka n o ,   Nig e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   1 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   No v   6 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   No v   18 ,   2 0 1 6       Du e   to   i ts  a d v a n tag e su c h   a it   c a n   d e f e a p ro b lem su c h   a lea k a g e   c u rre n a n d   i n se rti o n   o f   DC  in   t h e   g rid   a n d   p ro v id e l o w   stre ss   o n   p o w e d e v ice s,   Dio d e - c lam p e d   th re e - lev e l   in v e rter  (DC T L I)   i h a b it u a ll y   u se d   in   tran sf o r m e rles p h o to v o lt a ic  ( P V)  c o n n e c ted   t o   g rid   n e tw o rk .   Bu t   it   stil h a a   p ro b lem   o f   sh o o t - th r o u g h   w h ich   d w e ll in   it l e g s,  so   it o p e ra ti o n   n o t   re li a b le.  s o u rc e   n e tw o rk   is  e m p lo y e d   to   p e rm it   o p e ra ti o n   w it h o u s h o o th ro u g h   risk   a n d   im p ro v e   it re li a b il it y .   Co u p led   i n d u c to rs  a re   re p lac e d   th e   li n e   tran sf o rm e r in   to   a tt a in   l o w e c o st,  re d u c e d   siz e ,   a n d   im p ro v e d   it re li a b il it y   a n d   e ff ici e n c y .   Co u p l e d   in d u c to w h ich   a v o id lea k a g e   c u rre n t   p ro b lem   a n d   lo ss e s.  It  e m p lo y s   c o u p led   i n d u c to z   so u rc e   d io d e   c la m p e d   th re e   lev e in v e rter  (CI - Z - DC - T LI)   to   b o o st  t h e   v o lt a g e   a n d   f u rt h e p ro g re ss   th e   c o n siste n c y   o f   th e   p ro p o se d   s y ste m   b y   a v o id in g   th e   s h o o t h ro u g h   th e   p ro b lem .   T h e   p ro p o se d   sy ste m   a s su re th a c o m m o n - m o d e   v o lt a g e     a n d   sh o o t - t h ro u g h   risk   is  a v o id e d .   M o r e o v e r,   c o n tr o ll i n g   DC - TL w it h   H y ste re sis   S V M   a lg o rit h m   w h i c h   im p ro v e o u tp u v o lt a g e   a n d   c u rre n t   c o n tro l.   S im u latio n   a n d   e x p e rim e n tal  re su lt o f   th is  p r o p o se d   sy ste m   we r e   a n a ly z e d   u sin g   M A TL A e n v iro n m e n a n d   F P G A   h a rd wa re .   K ey w o r d :   C o u p led   in d u c to r   Z   s o u r ce   NP C   Dio d e - cla m p ed   th r ee   le v el   in v er ter   ( DC - T L I )   Gr id   co n n ec ted   s y s te m   H y s ter e s is   s p ac v ec to r   m o d u latio n   ( HSVM)   P Sy s te m   Co p y rig h ©   201 6   In s t it 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 :   R .   P alan is a m y ,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   SR U n i v er s it y ,   Katta n k u lat h u r ,   C h e n n ai ,   I n d ia.   E m ail:  k r s p alan i@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     R en e w ab le  en er g y   is   a   v ital  s o u r ce   o f   f r ee   en er g y ,   in   m o d er n   y ea r s   P h o to v o ltaic  ce ll  ( P V)   h as  d ev elo p ed   in to   v er y   attr ac ti v e   b ec au s o f   t h ex tr e m r ed u ctio n   i n   t h p r ice  o f   P V   m o d u les   a n d   al s o   f o r   it   o b lig less   m a in te n a n ce ,   is   f r ee   f r o m   p o l lu tio n   a n d   ze r o   f u el  co s [ 1 ] .   T h p h o to v o ltaic  ce ll  ( P V)   u s es  th e   en er g y   f r o m   t h s u n   d ir ec tl y   to   g en er ate  elec tr icit y   w h ich   is   f r ee ,   th i n s tallatio n   b ei n g   its   o n l y   s i g n if ica n t   co s t .   M u ltil e v el  i n v er ter s   h a v g ain ed   m o r in ter es d u to   th li m itat io n s   o f   co n v en tio n al  2 - lev el  in v er ter s   w h e n   it  co m es  to   h i g h   p o w er   an d   v o ltag ap p licatio n s .   T h e y   u ti lize  an   a r r a y   o f   s er ie s   o f   s w itc h es  f o r   p o w e r   co n v er s io n .   T h d is tin ctiv m u ltil e v el  in v er ter   s tr u c tu r p er m i ts   th e m   to   ac h ie v e   h i g h   v o lta g es  w it h   lo w   h ar m o n ics  w i th o u t h u s o f   an y   f il ter in g   d ev ice  [ 2 ] .   M u l tilev el  i n v er ter s   also   m a k it  ea s y   to   t h e   u s o f   r en e w a b le  en er g y   s o u r ce s   s u c h   as  P V ,   w i n d ,   f u el  ce ll .   Am o n g   th v ar io u s   t y p es  o f   m u lt ile v el  in v er ter s ,   d io d e - cla m p ed   th r ee   lev el  to p o lo g y   i s   m o s tl y   estab li s h ed   w h e n   th n ee d   o f   tr an s f o r m er le s s   P V   s y s te m   ar i s es   b ec au s it  ca n   d ef ea p r o b lem s   s u c h   as  leak ag c u r r e n an d   in s er tio n   o f   D C   o n   th e   g r id   [ 3 ] .   T h s h o o th r o u g h   p r o b lem   also   e x is t s   i n   3 - lev e d io d e - cla m p ed   w h ic h   d ec r ea s es   t h s y s te m   r eliab ilit y .   Z   s o u r ce   n et w o r k   i s   u tili ze d   to   o v er co m s h o o th r o u g h   th p r o b lem   a n d   to   im p r o v th r eliab ilit y   o f   d io d e - cla m p ed   in v er ter   [ 4 ] .   Z   s o u r ce   n et w o r k   is   u n iq u e   i m p ed a n ce   n et w o r k   co n n ec ti o n   o f   t w o   ca p ac ito r s   an d   t w o   in d u cto r s   i n   a n   X   s h ap e,   w h ic h   i s   u s ed   to   b o o s t th o u tp u v o lta g e   [ 5 ]   T r an s f o r m er les s   co u p led   i n d u cto r   s o u r ce   d io d e   cla m p ed   m u ltil e v el  in v e r ter   ( C I - Z - D C - T L I )   ev ad es   th u s a g o f   t h e   tr an s f o r m er   f o r   co n n ec ti n g   t h i n v er ter   to   t h e   g r id   s y s te m   [ 6 ] .   W h ile  u s i n g   tr an s f o r m er ,   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694     Hyster e s is   S V M fo r   C o u p led   I n d u cto r   Z S o u r ce   Dio d C la mp ed   3 - leve .   ( R .   P a la n is a my )   1182   leak ag c u r r en in cr ea s es,  an d   d is to r tio n   o f   g r id   cu r r en t.  A   s y s te m   w i th o u tr an s f o r m er   w il b ch ea p er   in   co s t,  s m a ller   i n   s ize,   an d   li g h t er   in   w ei g h t h a n   t h s y s te m   w it h   lin e   tr an s f o r m er s .   C o u p le d   in d u cto r s   ar u s ed   to   r ep lace   lin tr an s f o r m er s   s o   as to   attain   lo w er   co s t,  co m p a ct  s h ap an d   i m p r o v e   r eliab ilit y   an d   e f f ic ien c y   o f   th s y s te m   [ 8 ] .   T h tr an s f o r m er   cr ea tes  t h p ath   f o r   th e   leak a g cu r r en b et w ee n   t h e   P ar r ay   a n d   th e     g r id   [ 9 ] .   T h er ef o r e,   DC - T L I   is   u s ed   to   p r ev en t h leak a g cu r r en t.   T h p r o p o s ed   s y s t e m   u s es   h y s ter esi s   s p ac v ec to r   m o d u lat io n   ( HSVM)   as  th co n tr o tech n i q u e.   HSVM  co n tr o l s   th cu r r en in   c ir cu lar   h y s ter esi s   ar ea   to   p er f o r m   t h b alan cin g   o f   d v o lta g e   [ 1 0 ] .   T h is   p r o p o s ed   s y s te m   m ak e s   u s o f   co u p led   in d u cto r   s o u r ce   d io d clam p ed   th r ee   le v el  in v er ter   ( C I - Z - D C - T L I )   w it h   t h P ar r ay   a s   t h i n p u o f   th e   p r o p o s ed   s y s te m co u p led   i n d u cto r s   ar u s ed   to   r ed u ce   th co s t   an d   lo s s es.  T h z   s o u r ce   n et w o r k   b o o s ts   t h o u tp u v o ltag e   an d   f u r th er   i m p r o v e s   t h r eliab ilit y   o f   t h e   s y s te m   b y   p r ev en t in g   t h s h o o t - t h r o u g h   p r o b le m .       2.   P ARRA AND  M P P T   AL G O R I T H M   P h o to v o ltaic  ar r ay   en er g y   ca n   b d i r ec tly   r eh ab il itated   in to   elec tr ic  en er g y   u s i n g   d ev ice  k n o w n   a s   P h o to v o ltaic  ce ll.  L ig h e n er g y   i s   co n v er ted   in to   elec tr i ca en er g y   u s in g   p r o ce s s   ca lled   as  th p h o to v o ltaic   ef f ec t”.   P ce lls   ar m ad u p   o f   p r im ar il y   t w o   s e m i - co n d u cto r   lay er s ,   v iz;  P - la y er   w h ich   co n s i s ts   o f   th e   p o s itiv c h ar g a n d   a n   n - la y er   w h ic h   co n s i s o f   n e g ati v c h a r g e.   T h P ce ll’s  o u tp u v o lt ag d ep en d s   o n   t h s u n li g h i n ten s it y ,   te m p er at u r e,   ef f icien c y   a n d   s ize  o f   t h p an el.   T h P ar r ay   i s   s i m p l y   co m b i n ati o n   o f   m an y   P ce lls   i n   s er ies o r   p ar allel  co n n ec t io n   to   p r o d u ce   an   o u tp u t v o lta g an d   c u r r en t [ 1 1 ].       =   Q R                   ( 1 )       Q r =   Q 0 ( e q V p hT 1 ) 1)                 ( 2 )     W h er h   is   t h B o ltz m a n n s   co n s ta n t,  ɸs  i s   s h o r cir cu it  c u r r en t,  q   is   t h elec tr o n   c h ar g e,   ɸo   is   th r eser v e   s atu r atio n   cu r r en t,  T   is   th ju n ct io n   te m p er at u r e,   Vp   is   th v o lta g ac r o s s   th d io d an d   ɸr   is   th d io d e   cu r r en t.  T h er ef o r s u b s ti tu t in g   eq u atio n   ( 1 )   in   ( 2 ) ,   w h av e,     ɸ =   ɸ S ɸ O ( e q V p hT 1 ) 1)               ( 3 )     Sin ce   th s o u r ce   is   n o n - lin ea r ,   P V   p an el’ s   ef f icie n c y   is   ex tr e m el y   lo w   a n d   h en ce   to   in cr ea s th e   ef f icie n c y   o p er atin g   p o in o f   t h p an el   is   s h i f ted   to   t h m ax i m u m   p o w er   p o in t   ( MP P )   [ 1 2 ] .   Ma x i m u m   p o w er   p o in t tr ac k er   ( MP PT )   is   u s ed   t o   tr ac k   th m a x i m u m   p o w er   f r o m   t h P V   p an el.         ( a)             ( b )     Fig u r 1 .   ( a)   P Mo d el  an d   ( b )   I - C h ar ac ter i s tics       2. 1.     M P P T   Alg o rit h m   T h co m p ete n ce   o f   t h s o lar   p an el  ca n   b en h an ce d   w h e n   M P PT   is   u s ed   to   ex tr ac m a x i m u m   p o w er   co m in g   f r o m   t h P V   p an el.   T h P V   o u tp u d ep en d s   o n   th en v ir o n m e n tal  f ac to r s   w h ic h   v ar y   f r o m   s u n r is to   s u n s et.   T o   ac h iev m a x i m u m   ef f icie n c y   o f   th p an e w m a k th g r o u p   to   o p er atio n   at  M P P   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   Fro m   th m a x i m u m   tr an s f er   th eo r em in   cir cu it,  th o u tp u p o w er   is   m a x i m u m   w h e n   th s o u r ce   s id i m p ed an ce   m atc h es  th lo ad   s id im p ed a n ce   [ 1 5 ] .   T h s im p lest   a n d   m o s u s ed   m eth o d   to   en s u r th at  th P V   p an el  is   o p er atin g   at  MP P   is   p er tu r b   a n d   o b s er v ( P   &   0 )   alg o r it h m .   A   p er t u r b atio n   w as   m ad f r o m   t h P V   p an el  t h e   v o ltag a n d   cu r r en ar o b tain ed   to   ca lcu late  th o u tp u p o wer   [ 1 6 ] .   T h p r ev io u s   p o w er   an d   Δ P   is   co m p ar ed   w it h   ca lc u lated   p o w er .   I f   th e   d if f er en ce   Δ P ˃  0 ,   th e n   t h p er tu r b atio n   is   co n ti n u ed   in   th d ir ec tio n   b u w h e n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   :1 1 8 1       1 1 9 2   1183   Δ P ˂  0   th en   th d ir ec tio n   i s   r ev er s ed .           Fig u r 2 .   Flo w   C h ar t o f   P er tu r b   &   Ob s er v e   A l g o r ith m       3.   DIOD E   C L AM P E T H RE E   L E VE L   I N VE R T E R   Dio d e - cla m p ed   th r ee   le v el  ( D C - T L I )   in v er ter   h a s   g a in ed   m u ch   i n ter es in   r ec e n y ea r s   an d   is   w id el y   ac ce p ted   b y   r esear c h er s   to d a y   [ 1 7 ] .   A ls o   k n o w n   a s   NP C   t h r e lev el  i n v er ter   is   s h o w n   i n   F ig u r 3 .   B ec au s o f   its   to p o lo g ical  ad v an ta g es  s u c h   as  o v er co m i n g   t h p r o b lem   o f   leak ag c u r r en an d   p r ev en t in g   t h in s er tio n   o f   DC   c u r r en ts   in to   th e   g r id ,   d io d cla m p ed   th r ee   le v el  i n v er te r   is   b r o ad ly   ac ce p ted   in   tr an s f o r m er le s s   s y s te m   w it h   P co n n ec ted   to   th g r id   n et w o r k   [ 1 8 ] ,   [1 9 ] .               Fig u r e   3 .   T h r ee   L ev el  Dio d e - C la m p ed   I n v er ter     Fig u r 4 .   C o u p led   I n d u cto r   B ased   Dio d C la m p ed       Dio d e - cla m p ed   in v er ter   g e n e r ates  s tair ca s v o lta g at  it s   o u tp u w it h   v ar io u s   D C   v o lt ag lev el s   d ev elo p ed   b y   D C   s p lit  ca p ac i to r s .   I f   t h n u m b er   o f   r eq u ir e d   lev el  i s   g iv e n   as   k ,   t h n u m b er   o f   ca p ac ito r s   n ee d ed   ac r o s s   th DC   b u s   ar ( k - 1 ) ,   p o w er   elec tr o n ic  s w i tc h es  p er   p h ase  ca n   b ca lcu late d   as  2 ( k - 1 )   an d   th n u m b er   o f   d io d es  p e r   p h ase  w ill  b g iv en   as  2 ( k - 2 ) .   T h is   f o r m u la  is   m o s tl y   s ta n d ar d   f o r   all   th d io d e   cl am p ed   m u ltil e v el  i n v er ter s .   Fro m   th d esig n   f o r m u la,   t h r ee   le v e in v er ter   r eq u ir es  2   ca p ac it o r s ,   t h en   4   p o w er   s w itc h es  a n d   2   cla m p in g   d io d es  p er   p h ase  ( leg ) .   E ac h   o f   t h p o w er   s w itc h es  h a s   co m p li m en tar y   s w itch   p air ,   w h e n   s w itc h   is   t u r n ed   ON  t h en   its   co m p l i m e n tar y   s w itc h   s h o u ld   b e   OFF .     3 . 1   Co up led In du ct o r   B a s e d Dio de  Cla m ped  I nv er t er   I n   g r id - co n n e cted   P V   s y s te m s   li n tr a n s f o r m er s   ar e   p lace d   b et w ee n   t h co n v er s io n   s ta g a n d   th e   g r id .   B u tr a n s f o r m er s   ar co s tl y ,   b u l k y ,   b i g   n   s ize   an d   al s o   r ed u ce   th e f f icien c y   o f   t h s y s te m .   T o   o v er co m th ese  p r o b le m s   co u p led   i n d u ct o r s   ar u s ed   in   p r o p o s ed   co u p l ed   i n d u cto r   d i ode - cla m p ed   is   s h o w n   i n   F ig u r 4.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694     Hyster e s is   S V M fo r   C o u p led   I n d u cto r   Z S o u r ce   Dio d C la mp ed   3 - leve .   ( R .   P a la n is a my )   1184   4.   CO U P L E I NDUC T O Z   SO URCE B AS E DIO DE - CL AM P E D   I p r esen ts   co u p led   in d u cto r   s o u r ce   th r ee   lev el  in v er ter   ( C I - Z - DC - T L I )   in   th F ig u r 5 .   W h er a   u n iq u i m p ed a n ce   n et w o r k   o f   t w o   ca p ac ito r s   an d   t w o   in d u ct o r s   co n n ec ted   to   f o r m   an   X - s h ap ed   n et w o r k .   T h i m p ed an ce   n et w o r k   is   co n n ec ted   to   th P in p u a n d   th d i o d clam p ed   cir cu it,  it s   m ain   o b j ec tiv is   to   u s e   th s h o o th r o u g h   a n d   b o o s th v o lta g e.   S h o o th r o u g h   i s   f o r b id d en   in   tr ad itio n al  i n v e r ter s   b u s o u r ce   in v e r ter s   m ak it  p o s s ib le  f o r   th s h o o t h r o u g h   to   b u s ed   to   b o o s th v o ltag e.   T h eli m i n atio n   o f   b u lk y   tr an s f o r m er   w ill  m ak t h s iz s m aller   an d   c h ea p er .   A ls o   t h co n tr o o f   th s y s te m   a n d   T HD  w i ll  i m p r o v e   s in ce   n o   d ea d   ti m is   r eq u ir ed .   T h C I - Z - DC - T L I   h as  f i f tee n   s w itc h i n g   s tate s   w h er ea s   th e   tr ad itio n al  i n v er ter s   h av e   9   s w itc h in g   s tates  i.e   eig h s w itc h in g   s ta tes  an d   n u ll  s tate s .   Ho w e v er   s o u r ce   in v er ter   h as  s e v e n   ze r o   s tates  also   k n o wn     as  s h o o th r o u g h   s tates  wh ich   o cc u r   w h en   th e   lo ad   is   s h o r ted   b y   t h u p p er   an d   t h lo w er   s w i tch e s   s i m u lta n eo u s l y .   T h is   ca n   b g en er ated   eit h er   b y   an y   o f   t h s w itch e s   o f   p h a s A - leg   o r   B - leg   o r   C - leg ,   a n y   t w o   co m b i n atio n   p h a s A B C   leg s   o r   all  th r ee   p h ase  leg s .   T h ca p a b ilit y   o f   s o u r ce   to   b u ck   o r   b o o s th e   v o ltag d ep en d s   o n   t h ze r o   s w itc h in g   p er io d s   ( t1 ) .   T h b o o s f ac to r   ca n   b ca lcu la ted   f r o m   t h s w i tch in g   ti m e s   as     = 1   1 1 2 1 1 . 0                 ( 4 )     T h m o d u la tio n   i n d ex   ( M)   an d   th s w itc h i n g   p er io d   ( T o )   ca n   b r elate d   as      1 = 1                   ( 5 )     R elati n g   eq u atio n   ( 4 )   an d   eq u atio n   ( 5 ) ,   th r elatio n s h ip   b etw ee n   t h b o o s f ac to r   an d   th e   m o d u latio n   in d e x   ca n   b d ed u ce   as f o llo w s     = 1 2 1                   ( 6 )     Fro m   t h ab o v e   e x p r ess io n ,   th o u tp u t   v o ltag e   o f   Z - DC - T L I   is   ca lcu lated   b ased   o n   t h v al u es   o f   m o d u la tio n   i n d ex   ( M) ,   ze r o   s w i tch i n g   p er io d   ( T o )   an d   b o o s f ac to r   ( B ) .   T h er ef o r m o d u lat io n   i n d ex   ( M)   o f   less   t h an   0 . 5   w il y ield   b u c k   o p er atio n   an d   ab o v 0 . 5 ,   b u t le s s   t h an   1 . 0   w i ll  y ield   b o o s t o p er atio n .           Fig u r 5 .   C o u p led   I n d u cto r   Z - DC - T L I       T h o p e r atio n   o f   C I - Z - DC - T L I   ca n   b ex p lain ed   u s in g   t w o   m o d e s :   ( i)   Sh o o t th r o u g h   m o d e   ( ii)  No n   s h o o t th r o u g h   m o d e     ( i)        Sh o o t   t hro ug m o de   Am o n g   th e   li m itatio n s   o f   tr ad i tio n al  i n v er ter s   i s   t h s w itc h es   o f   t h s a m p h a s le g   ca n n o b tu r n ed   o n   s i m u l tan eo u s l y   i.e   eith er   u p p er   an d   lo w er   s w i tch e s   o f   o n p h ase  leg ,   t w o   p h ase  le g   o r   all  th r ee   p h ase  le g s .   B u in   t h is   m o d e,   all  th s w i tch es  o n   s in g le  p h a s le g   ca n   b ON  w ith o u ca u s i n g   an y   d a m ag to   t h e   s e m ico n d u cto r   s w i tch e s .   T h d io d w ill b r e v er s ed   b iase d ,   th s u p p l y   w il l b cu t o f f   an d   th o p er atio n   ca n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   :1 1 8 1       1 1 9 2   1185   b in   s e v e n   d i f f er e n m o d es,  w h e n   t h f o u r   s w itc h es  S1 ,   S2 ,   S3   an d   S4   i n   a n y   o f   t h t h r ee   p h ase  le g s   ar O N   [ k n o w n   a s   f u ll  s h o o t h r o u g h   s tate] ,   o r   t h t h r ee   u p p er   s w it ch es   S1 ,   S2   a n d   S3   i n   a n y   o f   th t h r ee   p h as e   leg s   ar tu r n ed   ON  [ k n o w n   as  u p p er   s h o o th r o u g h   s tate] ,   o r   th r ee   lo w er   s w itch e s   S2 ,   S3   an d   S4 in   an y   o f   t h th r ee   p h ase  leg   ar ON  [ ca lled   lo w er   s h o o th r o u g h   s tate] .   D u r in g   t h i s   m o d e,   th i n v er ter   o u tp u ter m in a ls   ar s h o r ted   an d   ze r o   o u tp u t   v o lta g g o e s   to   th e   lo ad .   W h ich   o n l y   m ea n s   t h o u tp u v o ltag d u r in g   s h o o t h r o u g h   is   ze r o .   T h T ab le  1   b elo w   r e p r esen ts   t h s h o o th r o u g h   m o d es  o f   o p er atio n .   Fig u r 6   s h o w s   t h eq u i v ale n t   cir cu it f o r   s h o o t th r o u g h   m o d an d   t h cir cu i t c an   b an al y ze d ,     =                     ( 7 )     = 2                   ( 8 )       = 0                     ( 9 )       T ab le  1 .   Sh o o T h r o u g h   Mo d e s   o f   Op er atio n   M o d e s   L e g   1   L e g   2   L e g   3   M o d e   1   S 1 , S 2   a n d   S 3   a r e   O N   w h i l e   S 4 i O F F ( u p p e r   s h o u t   t h r o u g h )   S 1   i s   O F F   t h e n   S 2 , S 3   a n d   S 4   a r e   O N   ( l o w e r   sh o o t   t h r o u g h )   S 1 ,   S 2   a n d   S 3   a r e   O N   w h i l e   S 4   i O F F ( u p p e r   s h o o t   t h r o u g h )   M o d e   2   S 1   i s   O F F   t h e n   S 2 , S 3   a n d   S 4   a r e   O N ( l o w e r   sh o o t   t h r o u g h )   S 1 ,   S 2 ,   S 3   a r e   O N   t h e n   S 4   i s   O F F ( u p p e r   s h o o t   t h r o u g h )   S 1   i s   O F F   w h i l e   S 2 ,   S 3   a n d   S 4   a r e   O N   ( l o w e r   sh o o t   t h r o u g h )   M o d e   3   S 1 ,   S 2 ,   S 3   a n d   S 4   a r e   O N   ( f u l l   sh o o t   t h r o u g h )   S 1   i s   O F F   w h i l e   S 2 ,   S 3   a n d   S 4   a r e   O N   ( l o w e r   sh o o t   t h r o u g h )   S 1 ,   S 2   a n d   S 3   a r e   O N   w h i l e   S 4   i O F F   ( u p p e r   sh o o t   t h r o u g h )   M o d e   4   S 1 ,   S 2 ,   S 3   a n d   S 4   a r e   a l l   O N   S 1 ,   S 2 ,   S 3   a n d   S 4   a r e   a l l   O N   S 1 ,   S 2 ,   a n d   S 3   a r e   O N   w h i l e   S 4         ( a)     ( b )       ( c)     ( d )     Fig u r 6.   Sh o o t th r o u g h   Mo d e s   o f   O p er atio n s   ( a)   {Ust,   L s t,   Ust ( b )   {L s t,   Us t,   L s t}   ( c)   {Fs t,   L s t,   F s t}  ( d )   {Fs t,   Fs t ,   Ust }       ( ii)      No n sh o o t   t hro ug h m o de   Op er atio n   in   n o n - s h o o th r o u g h   m o d ca n   b k n o w n   as  t h b u ck   o p er atio n .   W h er t h Z - DC - T L I   in v er ter   o p er ates  as  t y p ical  d io d clam p ed   in v er ter   w h er e   th o u tp u v o ltag i s   les s   th a n   th i n p u v o ltag e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694     Hyster e s is   S V M fo r   C o u p led   I n d u cto r   Z S o u r ce   Dio d C la mp ed   3 - leve .   ( R .   P a la n is a my )   1186   T h in v er ter   w i ll  b h a v i n g   t h r ee   d if f er e n s w itc h in g   s tates,  w h e n   t h u p p er   t w o   s w i tch e s   ar ON,   w h e n   t h e   lo w er   t w o   s w itc h es a r g ated   ON  an d   th i n ter n a l t w o   s w itc h es a r tu r n ed   ON     =                      ( 1 0 )     = = 2                 ( 1 1 )       T ab le  2 .   No n   Sh o o t th r o u g h   Mo d es o f   Op er atio n   M o d e s   L e g   1   L e g   2   L e g   3   M o d e   1   S 1   a n d   S 2   a r e   O N   t h e n   S 3   a n d   S 4   a r e   O F F   S 1   a n d   S 2   a r e   O N   w h i l e   S 3   a n d   S 4   a r e   O F F   S 1   a n d   S 2   a r e   O N   w h i l e   S 2   a n d   S 4   a r e   O F F   M o d e   2   S 1   a n d   S 2   a r e   O F F   w h i l e   S 3   a n d   S 4   a r e   O N   S 1   a n d   S 2   a r e   O F F   t h e n   S 3   a n d   S 4   a r e   O N   S 1   a n d   S 2   a r e   O F F   t h e n   S 3   a n d   S 4   a r e   ON   M o d e   3   S 1   a n d   S 4   a r e   O F F   w h i l e   S 2   a n d   S 3   a r e   O N   S 1   a n d   S 4   a r e   O F F   w h i l e   S 2   a n d   S 3   a r e   O N   S 1   a n d   S 4   a r e   O F F   w h i l e   S 2   a n d   S 3   a r e   O N   M o d e   4   S 1   a n d   S 2   a r e   O N   w h i l e   S 3   a n d   S 4   a r e   O F F   S 1   a n d   S 2   a r e   O F F   w h i l e   S 3   a n d   S 4   a r e   O N   S 1   a n d   S 2   a r e   O N   w h i l e   S 3   a n d   S 4   a r e   O F F         ( a)     ( b )       ( c)     ( d )     Fig u r 7.   No n   s h o o t th r o u g h   Mo d es o f   O p er atio n s   ( a)   1 1 1   ( b )   - 1 - 1 - 1   ( c)   0 0 0   ( d )   1 - 11       5.   H YST E RE SI SPAC E   VE C T O M O DULAT I O N   T o   ascer tain   th at  th o p er atio n   o f   t h m u ltil e v el  i n v er ter   is   p er f ec t,  t h co n tr o s y s te m   h a s   t w o   m aj o r   task s .   T h f ir s tl y   co r r ec v o lt ag v ec to r   m u s b g e n er ated   an d   s ec o n d l y ,   t h m u ltil e v el   o u tp u t   w a v ef o r m   m u s t   b r ig h t.  Als o ,   t h v o lta g ac r o s s   t h t w o   ca p ac ito r s   m u s t   b m a in ta in ed .   T h er ar f o u r   b lo ck s   i n   t h p r o p o s ed   Sp ac v ec to r   c u r r en co n tr o l.  T h f ir s b lo c k   i s   er r o r   ca lcu latio n ,   s ec o n d   i s   ar ea   d etec tio n ,   t h ir d   is   s ec to r   d etec tio n ,   an d   f o u r t h   v o ltag e - v ec to r   s elec tio n Ho w e v er   th e   m a in   o b j ec tiv o f   p r o p o s ed   s p ac v ec to r   cu r r en co n tr o is   to   m ain tain   th p r esen lo ad   cu r r en n ea r   th r ef er en ce   cu r r en i n s id t h h y s ter esi s   li m it.   W h en   b al a n cin g   a   3   p h ase  s i n u s o id al  c u r r en ts ,   th r e f er en ce   v ec to r   tr av el   r o u n d   alo n g   th e   o r ig in T h s y s te m   an al y s is   ca n   b ca r r ied   o u u s in g   α - β  f r a m e,   a n d   F ig u r 8   s h o w s   th tr a n s f o r m ed   3   h y s ter esis   li m it  lead s     to   3   s p h er ical  ar ea s .   T h f ir s t   ar ea   A - I   i s   a   cir cu la r   b o u n d ar y   h a v i n g   r ad iu s   h 1 .   T h s ec o n d   r e g io n   is   A - I I   is   cir cu lar   b o u n d ar y   w it h   r ad iu s   h 2   an d   also   en clo s ed   b y   f ir s cir cle  w it h   r ad iu s   h an d   t h ir d   cir cle  w i th   r ad i u s   1 + 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   :1 1 8 1       1 1 9 2   1187   T h en   last   r eg io n   A - I I I   is   th cir cu lar   b o u n d ar y   w it h   r ad iu s   1 + 2 .   Firstl y   t h v al u es  o f   t h h 1   a n d   h 2 ca n   b e   d eter m in b ased   o n   t h r ef er e n ce   cu r r en v al u a n d   s ec o n d l y   o n   t h e   ef f icie n co n tr o d y n a m ics  u s ed .   If   v al u e   h 1 = is   s elec ted ,   th is   m ak e s   th s w itc h i n g   f r eq u en c y   to   in c r ea s w h en   n o n o f   th ze r o   v o ltag v ec to r s   ar u tili ze d .   F u r th er m o r e ,   it  m ak e s   th e   co n tr o l o f   lo ad   cu r r en r e s p o n d   f aster .           Fig u r 8 .   E r r o r - v ec to r   tip   lo ca tio n   u s in g   h y s ter esi s   b o u n d ar ies       Fig u r 9 .   An g le s   b et w ee n   t w o   ad j ac en t secto r s       I n d u cto r   cu r r en t   ca n   b tr ac k ed   ac cu r atel y   u s i n g   h y s ter esis   c u r r en co n tr o l.  Si g n al s   w it h   h i g h   s w itc h in g   f r eq u e n c y   m u s t   b lo ck   an d   t h in d u cto r   cu r r en m u s b ze r o ,   th is   o n l y   m ea n s   t h g r id   v o lta g w i ll   p u s h   th e   in d u cto r   cu r r en t   to   ze r o .   I n   h y s ter esi s   cu r r e n co n tr o l,  th co n tr o m e th o d   is   n o n li n ea r   w it h   h i g h   p er f o r m a n ce ,   s tab ili t y   i s   h i g h   also   d y n a m ic   r esp o n s is   f ast.     h = u g ( U pv 2 u g ) U pv . L . f s                   ( 1 2 )     W h er h   r ep r esen ts   h y s ter esi s   b an d .   T h tw o   c u r r en ts   r e f er en ce   cu r r en t i L r e f   a n d   th r ea cu r r en t   i L   c a n   b s i m p li f ied   u s i n g   v ec to r   co m p o n en t s ,     i L r e f = i L r e f α + ji L r ef β                   ( 1 3 )     i L = i L α + ji L β                   ( 1 4 )     T h er r o r   v ec to r   ca n   b ca lcu lated   as,     =                     ( 1 5 )     I t is ex p r ess ed   in   t h αβ   r ef er e n ce   f r a m as,     =  +                    ( 1 6 )     A r ea s   A - I   an d   A - II  ar s u r r o u n d ed   b y   t h h y s ter esi s   li m it h 1   an d   ( h 1 h 2 )   r esp ec ti v el y .   H o w e v er t h t h ir d   ar ea   A - I I I   w it h   r ad iu s = ( r   h 1 h 2 ) .   A r ea   A - I   r ep r esen t s   o n e   s ec t o r ,   w h ic h   is   S 0 .   A r ea   A - I I   i s   s u b d iv id ed   i n to   s i x   s ec to r s S 1 ,   S 4 ,   S 7 ,   S 1 0 ,   S 1 3 ,   an d   S 1 6 .   I n   Fi g u r e   9 ,   t w o   s eq u en tial   s ec to r s   ar s ep ar ate d   ap ar b y   an   a n g le   o f   6 0 .     = ta n   (   )                   ( 1 7 )     T h lo ca tio n   o f   th v ec to r   ( )   h ea d   ca n   b f o u n d   w it h i n   o n am o n g   th s ec to r s   w h ich   ca n   b e   b ased   o n   th e   an g le  θ  a n d   ar ea   w h er is   f a ll.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694     Hyster e s is   S V M fo r   C o u p led   I n d u cto r   Z S o u r ce   Dio d C la mp ed   3 - leve .   ( R .   P a la n is a my )   1188   T ab le  3 .   Secto r   an d   V ec to r   R ep r esen tatio n   i n   Var io u s   A r ea s   A R EA S   S EC T O R S   V EC T O R S   A r e a   1   s 0   v 0 ,v 7 ,v 14   A r e a   2   ( c h a r g e )   s 1 ,s 4 ,s 7 ,s 10 ,s 13 , s 16   v 1 ,v 2 ,v 3 ,v 4 ,v 5 ,v 6   A r e a   2   ( d i sc h a r g e )   s 1 ,s 4 ,s 7 ,s 10 ,s 13 , s 16   v 21 ,v 22 ,v 23 ,v 24 ,v 25 , v 26   A r e a   3   s 2 ,s 3 ,s 5 ,s 6 ,s 8 ,s 9, s 11 ,s 12 ,s 14 ,s 15 ,s 17 ,   s 18   v 8 ,v 9 ,v 10 ,v 11 ,v 12 ,v 13 ,   v 15 ,v 16 ,v 17 ,v 18 ,v 19 ,v 20         6.   SI M UL AT I O R E S UL T   Si m u latio n   o f   h y s ter esi s   S V b ased   tr an s f o r m er l ess   co u p led   in d u cto r   s o u r ce   D C - T L I   g r id   co n n ec ted   P h o to v o ltaic  s y s te m   w as  ca r r ied   o u u s i n g   SIM UL I NK  w it h   t h f o llo w i n g   p a r a m eter s   in   T ab le   4 .   T h p r o j ec ted   s y s te m   w as   s i m u lated   u s i n g   M A T L A B /SI MU L I NK   is   s h o w n   i n   F ig u r 1 0 .   T h P ar r ay   o u tp u p o w er   o f   7 4 7   W   an d   MP PT   w as  r ep r esen ted   in   F ig u r e   1 1   an d   F ig u r 1 2   r esp ec tiv el y .   Fi g u r 1 3   s h o w s   th at  t h p r o p o s ed   s y s te m   C I - Z - DC - T L I   p r o d u ce s   an   o u tp u v o ltag o f   5 6 6 w h ic h   j u s d i s p la y s   t h b o o s tin g   ca p ab ilit y   o f   th Z - DC - T L I .   I n   F i g u r 1 4   s h o w s   th co m p a r is o n   b et w ee n   th ac t u al  an d   r ef er en ce   cu r r e n to   g en er ate  g ate  p u l s es  to   NP C - T L I .   CI - NP C - i n v e r ter   o u tp u c u r r en f o r   th p r o p o s ed   s y s te m   i s   s h o w n   i n     F ig u r 1 5 .   Har m o n ic  a n al y s i s   f o r   o u tp u v o ltag e   an d   c u r r e n o f   C I - NP C - T L I   s h o w n   i n   F ig u r 1 6 .   C o u p led   in d u cto r   cu r r en ts   v a lu i L 1 2   an al y ze d   b y   ad d in g   i L 1   ( p o s itiv e)   an d   iL 2   ( n e g ati v e) .   T h cu r r en w a s   i m p r o v e d   to   5 5 . 7 9 A   as  s h o w n   in   F i g u r 1 5 .   Fo r   o p er atin g   C I - NP C - T L I ,   g ate  p u ls e s   g en er ati n g   b y   u s i n g   h y s ter esi s   SVM  an d   s ec to r   id en ti f icat i o n   f o r   SVM  an d   m a g n i tu d id en tific atio n   f o r   s ec to r   s elec tio n   s h o w n   i n     F ig u r 1 8   &   1 9   r esp ec tiv el y .           Fig u r 1 0 .   Si m u latio n   D ia g r a m   o f   T h r ee   L e v el  S o u r ce   NP C       T ab le  4 .   Sim u la tio n   P ar am e ter s   P a r a me t e r s   V a l u e   P V   v o l t a g e   98V   C a p a c i t o r s   2 7 0 µ F   I n d u c t o r s   4 mH   S w i t c h i n g   F r e q u e n c y   1 0 K h z   G r i d   v o l t a g e   3 0 0 V       Usi n g   th P o u tp u as  in p u to   Z - DC - T L I ,   th p r o p o s ed   s y s te m   i s   ex p ec ted   to   b e   ab le  t o   b o o s an d   im p r o v e   th v o lta g an d   e f f icien c y   o f   t h s y s te m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   :1 1 8 1       1 1 9 2   1189         Fig u r 1 1 .   P ar r ay   O u tp u t P o w er     Fig u r 1 2 .   Ou tp u t P u ls e s   o f   M P PT             Fig u r e   1 3 .     C I - Z - DC - T L I   Ou t p u t W av ef o r m     Fig u r 1 4 .   C o m p ar is o n   b et w e en   A ctu a C u r r en   an d   R ef er e n ce   C u r r en t           Fig u r 1 5 .   CI - NP C - in v er ter   O u tp u C ur r e n t f o r   th P r o p o s ed   S y s te m         ( a)     ( b )     Fig u r 1 6 .   Har m o n ic  Sp ec tr u m   An al y s i s   f o r   in v er ter   ( a)   Ou tp u t C u r r en t ( b )   Ou tp u t V o lta g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694     Hyster e s is   S V M fo r   C o u p led   I n d u cto r   Z S o u r ce   Dio d C la mp ed   3 - leve .   ( R .   P a la n is a my )   1190         Fig u r 1 7 .   C o u p led   in d u cto r   cu r r en ts   v al u co m p ar is o n     Fig u r 1 8 .   Gate   p u ls es  f o r   in v er ter   u s in g   SV M             F ig u re   1 9 .   S e c to r   Id e n t if ica ti o n   f o S VM       7.   E XP E R I M E NT A L   R E SU L T S   An   e x p er i m e n tal  s tep   u p   ca r r ied   o u u s i n g   th e   s a m s i m u lat io n   p ar a m eter s   w er t h d io d cla m p ed   th r ee   le v el  w a s   co n n ec ted   u s i n g   P p an el  a s   t h in p u to   th m u ltil e v el   in v er ter ,   b o o s co n v er ter   w a s   u s ed   to   b o o s th v o ltag e   to   d esi r ed   v o ltag a n d   t h o u tp u was  ta k en   f r o m   DS i n   F ig u r e   2 1 .   A I R 8 4 0   MO SF E T   w a s   u s ed   f o r   t h in v er ter   leg s   s w i tch e s   an d   DS P I C 3 8 m icr o co n tr o ller   f ed   w it h   5 d v o ltag e   w a s   u s ed   to   i m p le m e n t S VP W M.             Fig u r 2 0 .   Ou tp u t v o lta g o f   z   s o u r ce   d io d clam p ed   3 - lev el  in v er ter     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.