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   201 8 ,   p p .   1 7 8 4 ~ 1 7 9 1   I SS N:  2088 - 8 694 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 9 . i 4 . pp 1 7 8 4 - 1 7 9 1           1784       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   Fraction a O rder   PID Con trolled C a sca ded Re - bo o st  Sev en  Lev el Inv erte r  F e d Induct io n Mo tor Sy ste m  w ith  En ha nced  Respo nse       P .   B ha s k a ra   P ra s a d 1 ,   M .   P a d m a   L a litha 2 B .   Sa rv esh 3     1, 3 De p a rtm e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g ,   Ja w a h a rlal  Ne h ru   T e c h n o l o g ica Un iv e rsity   A n a n th a p u r I n d ia   2 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   A n n a m a c h a ry a   in stit u te  o f   T e c h n o l o g y   &   S c ien c e s ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   4 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A u g   2 3 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Sep   6 ,   2 0 1 8       Re c e n tl y ,   Re - b o o st  se v e n - lev e in v e rter  h a s   b e e n   d e v e lo p e d   a a n   a lt e rn a ti v e   b e tw e e n   P h o t o v o lt a ic  sy ste m   a n d   sin g le - p h a se   lo a d .   DC  lev e is  in c re a se d   u sin g   a   re - b o o st  re g u lat o r   a n d   it o u t p u t   is  re h a b i li tate d   i n t o   sin g le - p h a se   A C   u ti li z i n g   a   se v e n - lev e in v e rter.  Th e   re - b o o st  c o n v e rter  is  u ti li z e d   t o   e sc a late   th e   v o lt a g e   g a in .   T h e   o b jec ti v e   o f   th e   su g g e st e d   c lo se d   lo o p   Re - b o o st  S e v e n   L e v e In v e rt e f e d   In d u c ti o n   M o to (RBS L IIM s y ste m   is  to   e n h a n c e   th e   d y n a m ic  re sp o n se   o f   RBS L IIM   u sin g   F O - P - I - c o n tr o ll e r.   S im u li n k   m o d e ls  a re   d e v e lo p e d   f o P - a n d   F O - P - I - c o n tro l led   RBS L IIM   s y st e m s.  T h e   re su lt s o f   P - I   a n d   F O - P - I - D b a se d   RBS L IIM   s y ste m s in d ica te t h a th e   v o lt a g e   re sp o n se   w it h   F O - P - I - D i s s u p e ri o to   P - c o n tr o ll e d   RB S L IIM   sy s tem .   K ey w o r d :   B o o s t c o n v er ter   FO - P - I - co n tr o ller   Mu lti - le v el  i n v er ter   P - I   co n tr o ller   P ce ll   Co p y rig h ©   201 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 :   P . B h ask ar P r asad   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 ,   J a w ah ar lal     Ne h r u   T ec h n o lo g i ca l U n i v er s it y   A n a n t h ap u r ,     An a n th ap u r a m u ,   A n d h r P r ad esh ,   I n d ia.   E m ail:  b h a s k ar a. p ap u g ar i@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h ex ten s i v u s o f   f o s s il  f u e ls   h a s   r esu lted   i n   th g lo b al  p r o b lem   o f   g r ee n h o u s e m is s io n s .   Mo r eo v er ,   as  t h s u p p lies   o f   f o s s il  f u els   ar d ep leted   i n   t h f u tu r e,   t h e y   w i ll  b ec o m i n cr e asin g l y   e x p en s iv e.   T h u s ,   s o lar   en er g y   i s   b ec o m i n g   m o r i m p o r tan s i n ce   it  p r o d u ce s   less   p o ll u tio n   a n d   th e   co s o f   f o s s il  f u e l   en er g y   is   r is i n g ,   w h ile  th co s t   o f   s o lar   ar r ay s   is   d ec r ea s in g .     I n   p ar ticu lar ,   s m a ll - ca p ac it y   d is tr ib u ted   p o w er   g e n er atio n   s y s te m s   u s i n g   s o lar   e n er g y   m a y   b w id el y   u s ed   in   r es id en tial  ap p licatio n s   in   t h n ea r   f u t u r e   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h p o w er   co n v er s io n   i n ter f ac is   i m p o r tan to   a   g r id -   co n n ec ted   s o lar   p o w er   g en er atio n   s y s te m s   b ec au s it  co n v er ts   t h D C   p o w er   g en er ated   b y   s o lar   ce ll   ar r ay   i n to   A C   p o w er   an d   f ee d s   th i s   A C   p o w er   in to   t h u til it y   g r id .   An   in v e r ter   is   n ec e s s ar y   f o r   th p o w er   co n v er s io n   i n ter f ac to   co n v er th DC   p o w er   to   A C   p o w er   [ 2 ] [ 4 ] .   Sin ce   th o u tp u v o lt ag o f   s o lar   ce ll  ar r a y   is   lo w ,   D C - DC   p o w er   co n v er ter   is   u s ed   in   s m all - ca p ac it y   s o lar   p o w er   g e n er atio n   s y s te m   to   b o o s th o u tp u v o ltag e,   s o   it  ca n   m atc h   th D C   b u s   v o lta g o f   t h e   in v er ter .   T h p o w er   co n v er s io n   ef f icie n c y   o f   th p o w er   co n v er s io n   i n ter f ac i s   i m p o r tan to   en s u r t h at  th er e   is   n o   w a s te  o f   th e   en er g y   g e n er ated   b y   t h s o lar   ce ll  ar r a y .   T h ac tiv d e v ices  a n d   p a s s i v d ev i ce s   i n   t h in v er ter   p r o d u ce   p o w er   lo s s .   T h p o w er   lo s s es  d u to   a ctiv d e v ices  in cl u d b o th   co n d u ctio n   lo s s es  a n d   s w itc h in g   lo s s es  [ 5 ] .   C o n d u c tio n   lo s s   r es u lt s   f r o m   th u s o f   ac tiv d ev ices,  w h ile  t h s w itch in g   lo s s   is   p r o p o r tio n al  to   t h v o ltag e   a n d   t h c u r r en t   ch a n g es  f o r   e ac h   s w itc h i n g   an d   s w itc h i n g   f r eq u en c y .   f ilter   in d u cto r   i s   u s ed   to   p r o ce s s   t h s w itc h i n g   h ar m o n ics   o f   a n   i n v er ter ,   s o   t h p o w er   lo s s   is   p r o p o r tio n al  to   t h a m o u n t o f   s w itc h in g   h ar m o n ic s .     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:  2088 - 8 694       F r a ctio n a l O r d er P I C o n tr o lled   C a s ca d ed   R e - b o o s t S ev en   Leve l I n ve r ter  F ed ... ( P .   B h a s ka r a   P r a s a d )   1785   T h v o ltag ch a n g in   ea c h   s w itc h in g   o p er ati o n   f o r   m u ltil ev el  i n v er ter   is   r ed u ce d   in   o r d er   t o   i m p r o v its   p o w er   co n v er s io n   ef f icie n c y   [ 6 ] [ 1 5 ]   an d   th s w itc h i n g   s tr ess   o f   t h ac tiv d ev ices.  T h a m o u n t   o f   s w itc h i n g   h ar m o n ic s   is   als o   atten u a ted ,   s o   th p o w er   lo s s   ca u s ed   b y   t h f ilter   i n d u ct o r   is   al s o   r ed u ce d .   T h er ef o r e,   m u ltil e v el  i n v er ter   tech n o lo g y   h as  b ee n   th s u b ject  o f   m u c h   r esear ch   o v er   th e   p ast  f e w   y ea r s .   I n   th eo r y ,   m u ltil e v el  i n v er ter s   s h o u ld   b d esig n ed   w i th   h i g h er   v o ltag e   lev e ls   in   o r d er   to   i m p r o v th e   co n v er s io n   ef f icien c y   a n d   to   r ed u ce   h ar m o n ic  co n ten t a n d   elec tr o m a g n e tic  in ter f er en ce   ( E MI ) .   C o n v en t io n al  m u ltil e v el  i n v er ter   to p o lo g ies  in clu d t h e   d io d e -   cla m p ed   [ 6 ] [ 1 0 ] ,   th f l y i n g - ca p ac ito r   [ 1 1 ] [ 1 3 ] ,   an d   th ca s ca d H - b r id g [ 1 4 ] [ 1 8 ]   ty p es.  Dio d e - cla m p ed   an d   f l y i n g   ca p ac ito r   m u ltil e v el   i n v er ter s   u s ca p ac ito r s   to   d ev elo p   s e v er al  v o lta g lev el s .   B u i is   d if f ic u lt  to   r eg u la te  t h v o ltag e   o f   th e s ca p ac ito r s .   Sin ce   it  i s   d if f ic u lt  to   cr ea te  an   as y m m et r ic  v o ltag tec h n o lo g y   i n   b o th   th d io d e - cla m p ed   an d   t h f l y in g -   ca p ac ito r   to p o lo g ies,  t h p o w er   cir c u it  is   co m p licated   b y   t h i n cr ea s in   t h v o ltag e   le v els   th a t   is   n ec e s s ar y   f o r   m u ltil e v el  i n v er ter .   Fo r   s in g le - p h a s s e v en - le v el  i n v er ter ,   1 2   p o w er   elec tr o n ic  s w i tch e s   ar r eq u ir ed   in   b o th   th d io d e - cla m p ed   a n d   th f l y in g - ca p ac ito r   to p o lo g ies.  A s y m m e tr ic  v o ltag tec h n o lo g y   is   u s ed   i n   th ca s ca d H - b r id g m u l tile v el  in v er ter   to   allo w   m o r le v els  o f   o u tp u v o ltag [ 1 7 ] ,   s o   th ca s ca d H - b r id g m u lt ilev e l in v er ter   is   s u itab le  f o r   ap p licatio n s   w it h   in cr ea s ed   v o lta g lev e ls .     T w o   H - b r id g i n v er t er s   w ith   a   DC   b u s   v o lta g o f   m u l tip le  r elatio n s h ip s   ca n   b co n n ec ted   in   ca s ca d e   to   p r o d u ce   s i n g le -   p h ase   s e v en - le v el  in v er ter   a n d   eig h t   p o w er   elec tr o n ic  s w i tch e s   ar u s ed .   Mo r r ec en t l y ,   v ar io u s   n o v el  to p o lo g ies  f o r   s ev en -   lev e in v er ter s   h av b ee n   p r o p o s ed .   Fo r   ex a m p le,   s in g le - p h ase  s e v en - lev el  g r id - co n n ec ted   in v er ter   h as   b ee n   d e v elo p ed   f o r   p h o to v o ltaic  s y s te m   [ 1 8 ] .   T h is   s e v e n - le v el   g r id - co n n ec ted   i n v er ter   co n tain s   s ix   p o w er   elec tr o n ic  s w itc h e s .   Ho w e v er ,   s i n g le  D C   ca p ac ito r s   ar u s ed   to   co n s tr u ct   th e   s i n g le  v o lta g l ev els,  w h ic h   r es u lts   in   t h at  b alan ci n g   t h v o ltag e s   o f   th ca p ac ito r s   is   m o r e   co m p le x .   I n   [ 1 9 ] ,   s e v en - le v el  i n v er ter   to p o lo g y ,   co n f ig u r ed   b y   a   lev e g en er atio n   p ar an d   p o lar it y   g en er atio n   p ar t,  is   p r o p o s ed .   T h er e,   o n l y   p o w er   elec tr o n i s w itc h es   o f   th e   le v el  g e n er ati o n   p ar s w itch   i n   h i g h   f r eq u en c y ,   b u t   te n   p o w er   elec tr o n ic  s w i tch e s   an d   s in g le  DC   ca p ac ito r s   ar u s ed .   I n   [ 2 0 ] ,   m o d u lar   m u ltil ev el  i n v er ter   w it h   a   n e w   m o d u latio n   m et h o d   is   ap p lied   to   th p h o to v o ltaic  g r id - co n n ec ted   g en er at o r .   T h m o d u lar   m u lti lev el   in v er ter   is   s i m ilar   to   th e   ca s c ad H - b r id g t y p e.   Fo r   t h is ,   a   n e w   m o d u latio n   m e th o d   is   p r o p o s ed   to   ac h iev e   d y n a m ic  ca p ac ito r   v o ltag b alan ce .   I n   [ 2 1 ] ,   m u l tile v el   DC - l in k   i n v er ter   is   p r esen te d   to   o v er co m th p r o b lem   o f   p ar tial  s h ad in g   o f   i n d iv id u al  p h o to v o ltaic  s o u r ce s   th at  ar co n n ec ted   i n   s er ies.    Sev er al  i n d iv id u al  DC   b lo ck s   co n f i g u r t h D C   b u s   o f   f u ll - b r id g i n v er ter ,   w h er ea ch   DC   b lo ck   is   co m p o s ed   o f   s o lar   ce ll,  a   p o w er   elec tr o n ic  s w itc h ,   an d   d io d e[ 2 2 - 2 4 ] .   C o n tr o lli n g   t h p o w er   elec tr o n ic s   o f   th DC   b lo ck s   w ill  r es u l in   m u ltil e v el  DC - li n k   v o ltag to   s u p p l y   f u ll - b r id g in v er ter   an d   to   s i m u lta n eo u s l y   o v er co m th e   p r o b lem s   o f   p ar tial  s h ad in g   o f   in d i v id u al   p h o to v o ltaic  s o u r ce s .   C lo s ed   L o o p   An al y s i s   o f   Mu l tile v el  I n v er ter   Fed   Dr iv e s [ 2 5 ] .   C o m p ar a tiv An al y s i s   o f   C ar r ier   B as ed   T ec h n iq u es  f o r   Sin g le  p h a s Dio d C la m p ed   ML I   an d   H y b r id   I n v er ter   w ith   R ed u ce d   C o m p o n e n t s [ 2 6 ] .   T h ab o v liter atu r d o es  n o d ea w it h   r e - b o o s co n v er t er   f ed   s ev e n - lev e in v er ter .   T h er is   r eq u i r e m en to   i m p r o v th v o ltag g ai n   in   th o u tp u o f   i n v er ter   an d   i m p r o v th d y n a m ic  p er f o r m a n ce   o f   th lo ad .   T h is   w o r k   p r o p o s es  r e - b o o s co n v er ter   b et w ee n   P an d   s ev en - le v el  i n v er ter .   T h ab o v p ap er s   d o   n o co m p ar th r esp o n s o f   P I   an d   FOP I D   co n tr o lled   R B SL I I s y s te m s .   T h is   w o r k   p r o p o s es  FOP I D   co n tr o ller   to   im p r o v t h d y n a m ic  r esp o n s o f   R B S L I I s y s te m .       2.   CIRCU I T   CO NF I G URA T I O N   2 . 1 .   E x is t ing   Sy s t e m   T h b lo ck   d iag r a m   o f   ex i s ti n g   s y s te m   i s   s h o w n   i n   Fi g u r 1 . T h o u tp u o f   t h P i s   b o o s t ed   u s i n g   b o o s co n v er ter   an d   its   o u tp u t   is   in v er ted   u s i n g   m u lti - le v el  in v er ter   a n d   f ed   to   th Si n g le  p h ase  i n d u ct io n   m o to r .           Fig u r 1 .   B lo ck   d iag r a m   o f   t h ex is ti n g   s y s te m       2 . 2 .   P r o po s ed  Sy s t e m   T h b lo ck   d iag r am   o f   p r o p o s e d   R B SL I I w it h   FOP I co n t r o ller   s y s te m   i s   s h o w n   in   F ig u r 2 .   T h o u tp u o f   P is   b o o s ted   u s in g   r e - b o o s co n v er ter   a n d   it s   o u tp u ac ts   a s   o n o f   t h i n p u s o u r ce s   o f   a   m u ltil e v el  i n v er ter .   T h o th er   in p u t   s o u r ce   i s   g iv e n   u s i n g   w i n d   g e n er ato r .   T h o u tp u o f   w i n d   g e n er ato r   is   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     1784     1 7 9 1   1786   r ec tif ied   u s i n g   r ec t i f ier .   T h o u tp u t o f   t h r ec ti f ier   is   b o o s t ed   u s i n g   r e - b o o s t c o n v er ter .   T h o u tp u t o f   R B C   co n n ec ted   to   w in d   g e n er ato r   ac ts   as th s ec o n d   in p u t o f   t h SL I .           Fig u r 2 .   B lo ck   d iag r a m   o f   t h p r o p o s ed   R B SL I I s y s te m       2 . 3 .   P r o po s ed  Sy s t e m   w it h F O P I D   T h C lo s ed   lo o p   R B SL I I s y s te m   w i th   FOP I co n tr o ller   is   s h o w n   in   F ig u r 3 .   T h s p ee d   o f   in d u ctio n   m o to r   is   s e n s ed   a n d   it  is   co m p ar ed   w it h   th r e f er en ce   s p ee d ,   th er r o r   is   ap p lied   to   th FOP I co n tr o ller   f o r   co n tr o llin g   th R eb o o s t c o n v er ter s   co n n ec ted   to   th s ev e n   le v el  i n v er ter .           Fig u r 3 .   B lo ck   d iag r a m   o f   t h clo s ed   lo o p   R B SL I I s y s te m       2 . 4 .   Rebo o s t   Co nv er t er   T o po lo g y   T h r eb o o s co n v er ter   is   to p o lo g y   w it h   co n ti n u o u s   i n p u t - cu r r e n w h ich   p r o v id es  r ed u c ed   v o ltag e   s tr ess .   T h to p o lo g y   is   s h o w n   b elo w   in   Fig u r 4 .           Fig u r 4 .   C ir cu it d ia g r a m   f o r   r eb o o s t   co n v er ter   to p o lo g y       2 . 5 .   F O P I Co ntr o ller   Fra ctio n al - o r d er   P I ( FOPI D)   co n tr o ller   is   g en er alit y   o f   co n v en t io n al  P I co n tr o ller   u s in g   f r ac tio n al  ca lcu l u s .   I f   tr ad itio n al  P I co n tr o ller   is   co m p ar e d   w it h   FOP I co n tr o ller ,   th o r d er   o f   d er iv ativ e   s eg m e n an d   in te g r al  s ec tio n   is   n o n - in te g er ,   w h ic h   p r o v id es  s u p p le m e n tar y   l ith e n es s   in   ac h iev i n g   co n tr o l   o b j ec tiv es.  S u ch   a n   FOP I co n tr o ller   g i v en   in   f i g u r 5   co n s is ts   o f   d ec is i v f iv p ar a m eter s ,   i.e .   p r o p o r tio n al,   in te g r al  an d   d er iv ati v g ai n s   { Kp ,   Ki ,   Kd },   an d   ad d itio n all y   i n teg r atio n   an d   d if f er e n ti atio n   o r d er s   {λ,μ },   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:  2088 - 8 694       F r a ctio n a l O r d er P I C o n tr o lled   C a s ca d ed   R e - b o o s t S ev en   Leve l I n ve r ter  F ed ... ( P .   B h a s ka r a   P r a s a d )   1787   w h ic h   h as  lar g d if f er en ce   c o m p ar i n g   w it h   th co n v e n tio n al  P I D   tu n i n g   r u les,  th u s   s u i tab le  o p tim izatio n   alg o r ith m   is   e s s e n tial to   t h p ar a m et er s   t u n i n g   o f   FOP I co n tr o ller .             Fig u r 5 .   FOP I co n tr o ller       3.   SI M UL AT I O D I A G RAM RE SU L T A ND  A NAL YS I S   3 . 1 .       Clo s ed  L o o p RB SL I I M   Sy s t e m   w it h P I   Co ntr o ller   T h Si m u li n k   m o d el  o f   C lo s e d - lo o p   R B SL I I s y s te m   w it h   P I   co n tr o ller   is   s h o w n   i n   Fi g u r 6 .   T h e   o u tp u v o lta g o f   P i s   s tep p ed   u p   u s in g   r eb o o s t c o n v er ter .   T h o u tp u t o f   w i n d   g e n er ato r   i s   r ec tifie d   an d   t h e n   r eb o o s ted .   T h ese  ar th in p u ts   to   t h M L I .   T h s p e ed   o f   m o to r   i s   s e n s ed   a n d   it  is   c o m p ar ed   w it h   t h e   r ef er en ce   s p ee d ,   er r o r   is   ap p lied   to   th P I   co n tr o ller .   T h i n p u v o ltag e   f r o m   P a n d   W in d   g en er ato r   i s   s h o w n   in   Fi g u r 7   an d   P o u tp u v o ltag v alu is   i n cr ea s e s   f r o m   4 8   to   6 0   at  3 . 9   s ec o n d s   d u to   d is tu r b an ce s .   T h Ou tp u v o ltag e   o f   t h i n v er ter   is   s h o w n   i n   Fi g u r 8   an d   its   v alu is   2 1 0   V.   T h Mo to r   s p ee d   as  s h o w n   i n   Fig u r 9 .   I is   o b s er v ed   th at   at   3 . 9   s ec o n d s   s m all   d ec r e m e n i n   s p ee d   a n d   it  g r ad u all y   i n cr ea s es  an d   to u ch e s   s et  v alu e   at  ti m e   4 . 3   s ec o n d s ,   p ea k   v a lu e   at   4 . 6   s ec o n d s   a n d   s ett les  to   a 6 . 0 s ec o n d s .   An d   also   th e   s p ee d   o s cillates  a n d   r ea ch es  th s et  v alu w i th   a n   er r o r   o f   5 . 3   r p m .   T h to r q u r esp o n s is   s h o wn   in   F ig u r 1 0 .   an d   its   v al u is   7   N - m .   I t c a n   b s ee n   th at  t h s p ee d   is   r eg u lated   u s i n g   P I   co n tr o ller .           Fig u r 6 .   C ir cu it d ia g r a m   o f   t h clo s ed   lo o p   R B SL I I s y s te m   w it h   P I   co n tr o ller       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     1784     1 7 9 1   1788       Fig u r 7 .   I n p u t v o lta g w av e f o r m   to   r eb o o s t c o n v er ter           Fig u r 8 .   Ou tp u v o ltag w a v e f o r m   o f   t h M L I           Fig u r 9 .   Mo to r   s p ee d   o f   clo s ed   lo o p   R B SL I I s y s te m   w it h   P I   co n tr o ller           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:  2088 - 8 694       F r a ctio n a l O r d er P I C o n tr o lled   C a s ca d ed   R e - b o o s t S ev en   Leve l I n ve r ter  F ed ... ( P .   B h a s ka r a   P r a s a d )   1789   Fig u r 1 0 .   T o r q u o f   clo s ed   lo o p   R B SL I I s y s te m   w it h   P I   c o n tr o ller   3 . 2 .   Clo s ed  L o o p RB SL I I M   Sy s t e m   w it h F O P I Co ntr o l ler   T h cir cu it  d iag r a m   o f   t h clo s ed   lo o p   R B SL I I s y s te m   w i th   FOP I co n tr o ller   is   s h o w n   in   Fi g u r e   1 1 .   A s   u s u al  t h s p ee d   o f   m o t o r   is   s en s ed ,   co m p ar ed   w it h   t h r ef er e n ce   s p ee d   an d   t h er r o r   is   ap p lied   to   th FOP I co n tr o ller .   T h in p u v o ltag to   r e - b o o s co n v er ter   f r o m   r e n e w ab le  en er g y   s o u r ce s   is   s h o w n   in   Fig u r e   1 2   an d   its   v alu is   6 0   f r o m   P an d   1 1 0   f r o m   W in d   tu r b in e.   T h Ou tp u v o lta g o f   th in v er ter   is   d is clo s ed   in   Fig u r e   1 3   an d   its   v alu i s   2 2 0   V   w h ic h   is   r e - b o o s ted   f r o m   t h in p u v o ltag o f   1 7 0 V.   T h m o to r   s p ee d   is   g iv e n   i n   Fi g u r 1 4 .   B ec au s o f   c h an g e s   in   g en er ati n g   e n d   th s p ee d   o f   m o to r   o s c i llates  a n d   s ettles  at   5 . 0   s ec o n d s   w it h   an   er r o r   o f   2 . 6   r p m .   T h a m p litu d o f   o s c ill atio n s   i s   less   t h a n   th a t o f   P I   co n tr o lled   R B SL I I M   s y s te m .   T h T o r q u r esp o n s is   s h o w n   in   Fi g u r e   1 5   an d   it s   v alu e   is   7   N - m .   T h C o m p ar i s o n   o f   T i m e - d o m a i n   P ar am eter s   is   g i v en   i n   T ab le   1 .   I ca n   b e   n o ticed   th at  th s e ttli n g   ti m is   r ed u ce d   f r o m   6 . 0   to   5 . 0   s ec o n d   an d   th s tead y - s tate  er r o r   is   r ed u ce d   f r o m   5 . 3   r p m   to   2 . 6   r p m   u s i n g   F OP I co n tr o ller .           Fig u r 1 1 .   Si m u latio n   d ia g r a m   o f   th clo s ed   lo o p   R B S   L I I s y s te m   w it h   FOP I D   co n tr o ller           Fig u r 1 2 .   I n p u t v o ltag w a v e f o r m s   to   r eb o o s co n v er ter   F R OM   W in d   an d   P V     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     1784     1 7 9 1   1790       Fig u r 1 3 .   Ou tp u t v o lta g w a v ef o r m   o f   M L I           Fig u r 1 4 .   Mo to r   s p ee d   o f   clo s ed   lo o p   R B S   L I I s y s te m   w i th   FOP I co n tr o ller           Fig u r 1 5 .   T o r q u o f   clo s ed   lo o p   R BS   L I I s y s te m   w i th   FO P I co n tr o ller       T ab le  1 .   C o m p ar is o n   o f   T im Do m ain   P ar a m eter s   Ty p e   o f   C o n t r o l l e r   R i se   t i me   ( s)   P e a k   t i me   ( s)   S e t t i n g   t i me   ( s)   S t e a d y   st a t e   e r r o r   ( R P M )   PI   4 . 3   4 . 6   6 . 0   5 . 3   F O P I D   3 . 9   4 . 2   5 . 0   2 . 6       4.   CO NCLU SI O N   T h P f ed   R B SL I I s y s te m   is   ef f icac io u s l y   d e m o n s tr ated   an d   s i m u lated .   T h ca s s t u d ie s   w it h   P - an d   FO - P - I - D - co n tr o ller s   ar e   ex h ib ited   i n   d etail.   W h e n   a   d is tu r b an ce   at  t h in p u s id is   g en er ated   a 3 . 9   s ec o n d   it  is   o b s er v ed   th at  th s ettli n g - ti m i s   ab r id g ed   f r o m   6   s ec o n d s   in   P I   co n tr o ller   to   5   s ec o n d s   in   F - O - P - I - co n tr o ller   w it h   d ec r e m en in   s tead y - s tate  er r o r   o f   th o u tp u t   f r o m   5 . 3   r p m   i n   P I   C o n tr o ller   to   2 . 6   r p m   w h e n   FO - P - I - co n tr o ller   is   r ep lace d   w it h   P I   co n tr o ller   . H en ce   t h er is   p er ce n ta g d e cr e m en t   in   er r o r   o f   4 9 . 0 5   .   T h r esu lt s   in d icate   th at  th e   FO - P - I - b a s ed   R B S L I I s y s te m   g i v es   t h b est   d y n a m ic  r e s p o n s e.   T h e   s tu d ie s   i n d icate d   th at   R B S L I I s y s te m   i s   v iab le  alter n ati v to   t h e x is t in g   co n v er ter s .   T h b en ef it s   o f   th e   s u g g e s ted   s y s te m   ar h i g h - v o l tag g ai n   &   r ed u ce d   s tead y - s t ate  er r o r .   T h d is ad v an tag o f   th r ec o m m en d ed   s y s te m   i s   t h at  it s   ap p r o p r iate  f o r   lo w - p o w er   lo ad s .   So   f in al l y   t h ese  t y p o f   s y s te m   w h e n   i n s talled   i n   th g r id s   g iv e s   b est  d y n a m ic  p er f o r m a n ce   w h e n   s u b j ec ted   to   s u d d en   c h a n g e s   a in p u s id e.   T h o p p o r tu n it y   o f   t h c u r r en w o r k   i s   to   co m p a r P - I   an d   FO - P - I - b ased   R B SL I I s y s te m s .     I n   f u t u r e,   w o r k   ca n   b ex ten d ed   w ith   p r o p o r tio n al  r eso n an t   co n tr o ller   f o r   R B S L I I s y s te m   a n d   ch ec k s   f o r   b etter   p er f o r m an ce .         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:  2088 - 8 694       F r a ctio n a l O r d er P I C o n tr o lled   C a s ca d ed   R e - b o o s t S ev en   Leve l I n ve r ter  F ed ... ( P .   B h a s ka r a   P r a s a d )   1791     RE F E R E NC E S   [1 ]   R. A .   M a stro m a u ro ,   M . L ise rre ,   a n d   A .   De ll A q u il a ,   Co n tr o issu e in   sin g le - sta g e   p h o to v o lt a ic  sy ste m s:  M P P T ,   c u rre n a n d   v o lt a g e   c o n tr o l,   IEE T ra n s . In d .   I n f o rm a t. ,   v o l.   8 ,   n o .   2 ,   p p .   2 4 1 2 5 4 ,   M a y .   2 0 1 2 .   [2 ]   Z. Zh a o ,   M . X u ,   Q.C h e n ,   J.S . Ja so n   L a i,   a n d   Y.H.Ch o ,   De riv a ti o n ,   a n a l y sis,  a n d   i m p le m e n tatio n   o f   a   b o o st b u c k   c o n v e rter - b a se d   h ig h - e ff icie n c y   p v   in v e rter,”  IEE T ra n s.  Po we El e c tro n . ,   v o l.   2 7 ,   n o .   3 ,   p p . 1 3 0 4 1 3 1 3 ,   M a r. 2 0 1 2 .   [3 ]   M .   Ha n if ,   M .   Ba su ,   a n d   K.G a u g h a n ,   Un d e rsta n d in g   th e   o p e ra ti o n   o f   a   Z - so u rc e   in v e rt e fo p h o to v o lt a ic  a p p li c a ti o n   w it h   a   d e sig n   e x a m p le,”  IET   Po we r E lec tro n . ,   v o l.   4 , n o .   3 ,   p p .   2 7 8 2 8 7 ,   2 0 1 1 .   [4 ]     J. - M .   S h e n ,   H.L .   Jo u ,   a n d   J.C.   W u ,   No v e tran sf o rm e r - les g rid -   c o n n e c ted   p o w e c o n v e rter  w it h   n e g a ti v e   g ro u n d in g   f o p h o to v o lt a ic  g e n e r a ti o n   sy ste m ,   IEE T ra n s.   Po w e El e c tro n . ,   v o l.   2 7 ,   n o . 4 ,   p p .   1 8 1 8 1 8 2 9 ,   A p r.   2 0 1 2 .   [5 ]   N.M o h a n ,   T . M .   Un d e lan d ,   a n d   W . P . Ro b b in s,  P o we El e c tro n ics   Co n v e rte rs ,   Ap p li c a ti o n a n d   De sig n ,   M e d ia   En h a n c e d   3 rd   e d .   Ne w Yo rk ,   NY ,   USA   :W il e y ,   2 0 0 3 .   [6 ]   K.Ha se g a w a   a n d   H.Ak a g i,   L o w - m o d u latio n - in d e x   o p e ra ti o n   o f   a   f i v e -   le v e d io d e - c la m p e d   p wm   in v e rter  w it h   a   DC - v o lt a g e - b a lan c in g   c ircu it   f o a   m o to d riv e ,   IEE E   T ra n s.  Po we El e c tro n . ,   v o l. 2 7 ,   n o . 8 ,   p p . 3 4 9 5 3 5 0 5 ,   A u g . 2 0 1 2 .   [7 ]   E. P o u re sm a e il ,   D.M o n tes i n o s - M i ra c le,  a n d   O.G o m is - Be ll m u n t,   Co n tr o sc h e m e   o f   sin g le - lev e NP i n v e rter  f o in teg ra ti o n   o f   re n e w a b le en e rg y   r e so u rc e s in to   A g rid ,     IEE S y st. , v o l. 6 ,   n o . 2 ,   p p .   2 4 2 2 5 3 ,   Ju n . 2 0 1 2 .   [8 ]     S . S rik a n t h a n   a n d   M . K. M ish ra ,   DC  c a p a c it o v o lt a g e   e q u a li z a ti o n   in   n e u tral  c lam p e d   in v e rters   f o DST AT CO a p p li c a ti o n ,   IEE T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l .   5 7 ,   n o . 8 ,   p p . 2 7 6 8 2 7 7 5 , A u g .   2 0 1 0 .   [9 ]   M . Ch a v e s,  E. M a rg a to ,   J.F . S il v a ,   a n d   S . F . P in t o ,   Ne w   a p p ro a c h   in   b a c k - to - b a c k   m - lev e d io d e   c lam p e d   m u lt il e v e l   c o n v e rter m o d e li n g   a n d   d irec c u r re n b u s v o lt a g e s b a lan c in g ,   IET   p o we r E lec tro n . , v o l. 3 , n o . 4 ,   p p . 5 7 8 5 8 9 , 2 0 1 0 .   [1 0 ]   J.D.Barro s,  J.F . A . S il v a ,   a n d   E. G . A Je su s,  F a st - p re d ictiv e   o p t im a c o n tr o o f   NP m u lt il e v e c o n v e rters ,   IEE T ra n s . I n d .   El e c tro n . , v o l . 6 0 ,   n o . 2 ,   p p . 6 1 9 6 2 7 ,   F e b . 2 0 1 3 .   [1 1 ]   A . K.  S a d ig h , S . H.  Ho ss e in i, M .   S a b a h i, a n d   G . B. G h a re h p e ti a n   , Do u b le  f l y in g   c a p a c it o m u lt i - c e ll   c o n v e rter  b a se d   o n   m o d if ied   p h a se - sh if ted   p u l se   w id th   m o d u latio n ,   IEE T ra n s.  Po we El e c tro n . , v o l. 2 5 , n o . 6 ,   p p . 1 5 1 7 1 5 2 6 , J u n . 2 0 1 0 .   [1 2 ]   S . T h iele m a n s,  A . Ru d e rm a n ,   B. R e z n ik o v ,   a n d   J.M e lk e b e e k ,   I m p ro v e d   n a tu r a b a lan c in g   w it h   m o d if ied   p h a se - sh if ted   P W M   f o sin g le - leg   f iv e -   le v e f l y in g - c a p a c it o c o n v e rters ,   IEE T ra n s.  Po we El e c tro n . ,   v o l. 2 7 ,   n o . 4 , p p . 1 6 5 8 1 6 6 7 ,   A p r. 2 0 1 2 .   [1 3 ]   S . Ch o ian d   M . S a e e d if a rd ,   Ca p a c it o v o lt a g e   b a lan c in g   o f f   l y in g   c a p a c it o m u lt il e v e c o n v e rters   b y   sp a c e   v e c to P W M ,   IEE T ra n s . P o we r De li v e ry ,   v o l.   2 7 ,   n o . 3 ,   p p . 1 1 5 4 1 1 6 1 , Ju l. 2 0 1 2 .   [1 4 ]   L . M a h a rjan ,   T . Ya m a g ish i,   a n d   H . A k a g i,   A c ti v e - p o w e c o n tro o f   in d iv id u a c o n v e rter  c e ll s   f o a   b a tt e ry   e n e rg y   sto ra g e   s y ste m   b a se d   o n   a   m u lt i lev e c a sc a d e   p wm   c o n v e rter,”  IEE T r a n s.   Po we E lec tro n . ,   v o l. 2 7 ,   n o . 3 ,   p p .   1 0 9 9 1 1 0 7 ,   M a r. 2 0 1 2 .   [1 5 ]   X . S h e ,   A . Q.Hu a n g ,   T . Zh a o ,   a n d   G . W a n g ,   Co u p li n g   e ff e c re d u c ti o n   o f   a   v o lt a g e - b a lan c in g   c o n tr o ll e i n   si n g le - p h a se   c a sc a d e d   m u lt il e v e c o n v e r ters ,   IEE T ra n s.  P o we r E lec tro n . v o l . 2 7 , n o . 8 , p p . 3 5 3 0 3 5 4 3 ,   A u g . 2 0 1 2 .   [1 6 ]     J.  Ch a v a rria,  D.  Biel,   F .   G u in j o a n ,   C.   M e z a ,   a n d   J.J.  Ne g ro n i,   E n e rg y -   b a lan c e   c o n tro o f   P V   c a sc a d e d   m u lt il e v e g rid - c o n n e c ted   in v e rters   u n d e le v e l - sh if ted   a n d   p h a se - sh if ted   P W M s,”  IEE T ra n s.  In d .   El e c tro n . ,   v o l. 6 0 ,   n o . 1 ,   p p .   9 8 1 1 1 ,   Ja n .   2 0 1 3 .   [1 7 ]   J.  P e re d a a n d J.Dix o n ,   Hig h - f re q u e n c y   li n k A   so lu ti o n   f o u sin g   o n ly   o n e   DC  so u rc e   in   a sy m m e tri c   c a sc a d e d   m u lt il e v e in v e rters ,   IEE T ra n s .   In d .   El e c tro n . ,   v o l.   5 8 ,   n o .   9 ,   p p .   3 8 8 4 3 8 9 2 ,   S e p .   2 0 1 1 .   [1 8 ]   N.  A . Ra h i m ,   K.Ch a n iag o ,   a n d   J.S e lv a ra j,   S in g le - p h a se   se v e n - lev e g rid - c o n n e c ted   in v e rter  f o p h o t o v o lt a ic   s y ste m ,   IEE T ra n s.  I n d .   El e c tr. ,   v o l.   5 8 ,   n o .   6 ,   p p .   2 4 3 5 2 4 4 3 ,   Ju n .   2 0 1 1 .   [1 9 ]     Y.  Ou n e jj a r,   K.  A l - Ha d d e d ,   a n d   L . A .   De ss a in t,   A   n o v e six - b a n d   h y ste re sis   c o n tro f o th e   p a c k e d   c e ll se v e n - lev e c o n v e rter:  Ex p e ri m e n tal  v a li d a ti o n ,   IEE E   T ra n s.  In d .   El e c tro n . ,   v o l . 5 9 ,   n o .   1 0 ,   p p .   3 8 0 8 3 8 1 6 ,   Oc t.   2 0 1 2 .   [2 0 ]   J.M e i, B. X iao , K. S h e n , a n d   L . M . Ji a n Yo n g Zh e n g ,   M o d u lar  m u lt lev e in v e rter  w it h   n e w   m o d u latio n   m e th o d   a n d   i ts  a p p li c a ti o n   to   p h o t o v o lt a ic  g rid - c o n n e c ted   g e n e ra to r,   IE EE   T ra n s .   Po we El e c tro n ics . ,   v o l.   2 8 ,   n o .   1 1 ,   p p . 5 0 6 3 5 0 7 3 , N o v . 2 0 1 3 .   [2 1 ]   I. A b d a ll a ,   J.Co rd a ,   a n d   L . Zh a n g ,   M u lt il e v e DC - li n k   in v e rter  a n d   c o n tr o a lg o rit h m   to   o v e rc o m e   th e   P V   p a rti a ls   h a d in g ,   IEE T ra n s.  P o we r E lec tro n . ,v o l. 2 8 ,   n o . 1 ,   p p . 1 1 1 8 ,   Ja n . 2 0 1 3 .   [2 2 ]   J.M .   S h e n ,   H.L .   Jo u ,   a n d   J.C.   W u ,   No v e tran sf o r m e r - les g rid -   c o n n e c ted   p o w e c o n v e rter  w it h   n e g a ti v e   g ro u n d in g   f o p h o t o v o lt a ic  g e n e ra ti o n   sy ste m ,   IEE T ra n s.  Po we El e c tro n ics . ,   v o l. 2 7 , n o . 4 ,   p p . 1 8 1 8 1 8 2 9 ,   A p r. 2 0 1 2 .   [2 3 ]   R. G o n z a lez ,   J. L o p e z ,   P . S a n c h is,   a n d   L . M a rro y o ,   T ra n s f o r m e les s in v e rter  f o sin g le - p h a se   p h o to v o lt a ic s y ste m s,   IEE T ra n s.  P o we r E lec tro n . ,   v o l . 2 2 ,   n o .   2 , p p . 6 9 3 6 9 7 ,   M a r. 2 0 0 7 .   [2 4 ]   N.F e m ia,  G . P e tro n e ,   G . S p a g n u o l o ,   a n d   M . V it e ll i ,   Op ti m iza ti o n   o f   p e rtu rb   a n d   o b s e rv e   m a x i m u m   p o w e p o in t   trac k in g   m e th o d ,   IEE E   T ra n s.  P o we rElec tro n ics . , v o l. 2 0 , n o . 4 ,   p p . 9 6 3 9 7 3 , Ju l. 2 0 0 5 .   [2 5 ]   G o p in a th   " Clo se d   L o o p   A n a ly sis  o f   M u lt il e v e In v e rter F e d   Driv e s " , IJP EDS , 2 0 1 5 .   [2 6 ]   S u se e la  sa ti sh   k u m a r, "   Co m p a ra t iv e   A n a l y sis  o f   C a rrier  Ba se d   Te c h n iq u e f o S in g le  p h a se   Dio d e   Clam p e d   M L I   a n d   Hy b rid   In v e rter w it h   Re d u c e d   Co m p o n e n ts,   IJ P EDS , 2 0 1 7   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.