In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 5 0 0 ~1 5 0 9   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1500-1509          1500     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Experimental verification of th ree p h ase quasi switched boost  inverter with an   i m proved PW M control      P.S r iram ala k sh mi, Sr eed evi V . T.  S c ho ol  o f Elect rical  E ngin eering ,   V ell o re Inst itute  o f   Technolo gy , I n d ia      Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  No v   1 9 ,  2 018  Re vise d Mar   6,  201 9   Ac ce p t ed  M ar 2 6 ,  2 019      In  t h i s   pap e r,  a exp e rim e n t al  i n v esti ga t i o n   o t h ree  ph ase  q uasi   S wi tched  Boo s t   Invert er  ( qS BI)  t opolo g y   is   p ro po s e an an aly s ed  w it an   i m p ro ved  P u l s W i d t Mo du lati on   s t r ate g y .   T h e   q S B is  capab le  o f   pr ov id i ng   b o t bo os and  in vers io actio ns   i s i n g l e   s tage.   Th im pro v ed  P WM  c o n t r o l   te c h n i q u e   c a n   p ro vide   a   h ig he b o o s w ith  t h e   r e d uce d   d uty  ra ti o.  T he   th eoret i cal  a nal y s i pres ent e in  t his   w o rk  i valida t ed  u s i n g   an  e x p eri m ental  se u p   o 1 0 0 W   q SBI  to po lo gy   a n d   h a r dwa r e   re su lts  a r e   sh own  for   veri ficati on.  T he   i m p roved  PWM  st ra tegy  i im ple m ented  and  firi ng  pulses   are  gen e rated  in  F PG S P AR TAN  3 E   k it Wi th  t he  d uty   rat i of   0 . 05,   t h e   peak   a l o ad   v o l t a ge  o f   8 0   V   i ob tai n ed.   Th p e rf orm a nce  of   t h ree  ph a s e   qS BI  i s   an alys ed   w ith   b ot conv ent i o n a l   P WM   s t r ateg and  i m p r ov ed  P WM  stra te gy .   Th e   ob se rv a t io ns  a re   p re se nta t e d  in   de ta il.   K eyw ord s :   Pu l s e   wi d t h   m o dul a tio Q u asi sw i t che d   boost  in ve rter  S hoo t t h ro ug h   Sim p l e  boos t  control  S w itche d bo os inver t er   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   P.Sr i r am alaksh mi,  S c hoo l   o f  Ele c t rica En gine erin g,  V e ll ore  Instit ut of Te c hn o l o g y , Che nna i ,  India   Em ail:srira ma la ks hmi.p@ vi t.a c .in       1.   I N TR OD U C TI O N    The   va s t   g row t h   o f   s usta ina b l e   e nerg s our ce l i ke  s ol a r ,   fue l   c e l ls,   w i nd  a nd  ge othe r m a l   e nerg y   etc. ar e   gain in t h ma jo r   i n tere st   a mo ng  most  o t h re sear cher due  t the   re d u c t i on  o f   f o ssi l   fue l an ot her  c o n v e n t i ona l   e n er g y   s o u rce s   [ 1].   D e sign i n g   s u i t a b l e   p ow e r   e l e c t ro ni c onv ert e i s   t h e   m aj o r   t a s k   i n   trans f or min g   t he  a v a i l a b l e   D pow er  t A C   pow e r   i th e   ca se  o so la r   PV   s ystem s Wit h   t he  h e l o f   a   trad it iona l   t h ree   pha se   V o lta ge  S ourc e   I n v e rte r (V S I )   [2,   3] t h av a i l a b l DC   volta g e   i in v e rt ed   t o   reduc e d   v o l ta ge   l e v e l Whe n e v er  t he  o ut pu v o l t a ge  r eq u i rem e nt  is  m ore   tha n   t he  a va ila b l D C   vol t a ge bo ost  in ve rter  n eed t o   b e   c o nne c t e d   w h i ch   f orm s   a   t w o   s t a ge  p o w e c onvers io n.  I t   als o   i ncre ases  t he   c ost,   si z e   a nd  w e ig h t   o the  c o nver t e r Bo t h   t he  d evice s   i a   s i n g le  l e s h o u l no be  s w itc he o n   a the   sa m e   time .   El e c t r o   M a gn et i c   I nt e rfe ren c e   (EM I),  d ea d   t i m e ,   s h oot   t h r ou gh   a r e   t h e   o t h er  m ajor   i ssu es  i t r a d iti ona l     V S [ 4 ].   To  e lim ina t e   the   c o mple tw s t a g e   st r u ct u r e,   I mpe d ance   S ource   Inverte r   ( ZSI )   i prop ose d   i 20 0 2   [5].   T he  m od ified  to p o lo g i es   o ZS l i ke class  o f   q uasi   Z S I   (q- Z SI) [ 6],   e x tende b o o st  Z S I q- ZS [7] ,   Tran So u r ce   I n v e rt e r   ( Tran ZSI)[ 8 a r p r es ent e d   to   o b t ain   co n t i n uous  i n p u t   c ur rent.  In  t ra d i t i o n a ZS I ,   in duc t o r s   a re   r eplac e d   b sw itc h e ind u c t or   c ell s   t ob ta i n   a   h i g her  b o o s [9].  T he   t ap pe i n duc t o ZS (TL- ZS I   [10 ] ),  TZ-S ource   I nverte r   ( TZSI)  [11]  p o sse ss  a l l   t he  a dva n t a ge o f   t r a di tio na ZS by  usi ng  t r ans f o r m e r .   There   a r ca sc ade d   TZS Is,  alter n a t casc a de swit c h e d tap p e d   i n d u ct or  c e l l s ca scade d   m ulti  cel T r an ZSIs  are   availa b l i n   l i t e r a t ure   [ 1 2 - 16].  All  the  Z S I   t opo l o g i es  a re   o bu lky,   h e a vy  a nd  of  l ar ge  v ol ume   d u e   t o   t h e   prese n ce  of  l a r ge  v a l ue  o pa ss ive  e l em e n t s H e nc i t   r esul t s   i h i gh e r   l oss  a n re duce d   e ff ic ien c y.   T o   o v e rc o m t h af o r emen t i on ed   i ss u e Swit ch e d   B o o st   I nve rt er  ( SB I )   a nd  va ri o u m o d u l a t i o n   a lg ori t hms  of  S B are propos ed  by re sear ch er in [1 7 -20]   A   c l a s of  qua si-S BI ( q S B Is)  is  s ug ges t ed  i [ 21]  t ha ve   c on t i nuo us  c u rren t   p ro fi l e Th e   q S BI  h a s   re duce d   c o unt   o pass i v ele m e n ts  a nd   t he  f e a t u res  a r e   simi la t o   t ha of   Z S I .   A   Cur r ent  F e d   S w itc he Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Exper i m e ntal  verification of  thr e e phase  quasi  swit ched boost i n ver t er  . ..  (P. S ri ram a laks hmi)   1 501 In v e rt er  ( CFS I i s   s ugg est e d   in   [ 22 ].  T h e   C F S h a s   t h e   bo ost   fa c t o r  ( 1 - D )   t i m e s   h i g h e r   t h a n  S B I .   T o  p r o d u c e   hi gh  vol tag e   g ain,  C F S needs  t o   b e   opera t e d   at   h i g s h oo t   thr o u g dut r a tio  w hic h   r e s ul ts  i re duce d   modu la ti o n   i n d e x.  S w itche ind u c t or  a nd  s w itc he c a pac itor  ba se d   boo st  i nv e r t e t opo lo gi es  a re  p rop o s e d   i n   [2 3-2 4 ].   S inc e   t he  c on ve n t i o nal   S BC  co n t rol   st r a teg y   h as   r estri c t i o n   on  it mod u l a t i on   i nd e x a   mo d i fi ed  c o nt rol   alg o r i t h m   i p r opo sed   i n   [ 25 to   e xt e n d   th e   modul a t io n   in de x.  A   s i n gle   p h ase   q u as S B to p o l ogy  i s   ana l yse d   w ith  t he m odi fied S BC  t e ch n i q u e i s  pr e sente d   i [25].   I n   t hi pa per ,   a   t hre e   p hase  q uas i   S BI  w it a n   i m p rove d   s i m p l e   b o o s t   PWM   st rat e gy   i di s c uss e t o   re so lv e   t h d r a w b a ck   o f   red u ced   m odu lat i on   i nd ex C o mp a r e d   t o   t he   c on ve nti o n a S B me th od,   t he   impro v e d   P WM  t ec h n i q ue  c an  o ffe h i gh  ga in  u si n g   a   reduc ed  s h o o t h ro u gh  dut ra tio  a n d   h i g her  modu la ti o n   i n d ex.  S o   t he  s t r ess  across  the  switches,   d iodes  and   c a p ac i t ors  are   reduc ed  s i g ni fica n t ly.   I n   t h i s   modi fie d   P WM  c on t r o l ,   t h e   sw itc S 0   i ga t e du ring   t he   a c t i v st a t of  t h e   i n v e rt e r   c i r cui t 10 0   W   t h ree  pha se  q S B t o po log y   i de ve lo pe a n t e ste d   w i t h   a inp u t   v olta ge   o f   36   V .   The   t o po l o gy  w i th   t he   i m p ro ved  P W M   pr ov i d e s   t he   b o o ste d   d v o lta ge   o 80  V   a nd  t h boos fac t o r   of  2 .22  w h er eas  t he  t r a d i t i o n al  P WM   offe rs  t he  boos fac t or  o on l y   1 .11.   T he  i n v e r ter  t o p o l o gy   i s   s i mulated  i n   M A TLAB/SI MULINK  env i ro nm en t a n i t   i va l i da te d by  ex per i m e nta tio n.  T he  e x p erim e n t a l   re su lt s a r e p r ese n te d   i n  d et ail .       2.   TH R E P H A S qS BI   T O P O L O G Y   The   s i ng le  p ha se   q S B is  p ro pos ed   i [2 1].   F i gure . s h ow the   c irc u it  di agra of  t hr ee  p h a s qS B I   to pol o gy.  I t   i n clu d es  a i n du ctor L a   ca p a ci to r C ,   t w pa ssi v e   s w itc he s ) D , D ( 2 1 sev e ac t i ve  s w i tche s   ) S S ( 6 0 and  resistive   load.  An  LC fi l t e r   i c o n n ec te d   at  t he  i n v er t e out p u t   t e rm ina l   t filte o ut  t he   harm on ics pr esent i n   t he  i nver t er  ou t p u t   v o lta ge         F i gure  1.  T hree  phase  q uasi s w itc he d b o o s t   i nve r t er      3.   MODIFI ED  S BC MODULATIO STRATEGY    In   c on v e nti o nal   SBC   me thod ref e re n c e   si gn a l are   c o mp are d   w it h   t r i a n g u la r   c a r r i e r   s ig n a t o   gene ra te  p u l se for  the   i n ver t e r   s w i t c hes.T h e   p o s iti ve   a n d   n e g a tive   e n v e lo ps  a re  c om par e w ith  t ria n g u l ar   signa l   t o   g ener ate  sh o o t h rou gh  pu lses. T he  s hoo t h ro u gh  pu lse a r OR e d   w i t h   t h e   b rid g e   i nv ert e p u ls es  t pro duce   b o o sti ng  ac t i o n The   im prove P W con t ro s t rate gy  is  i llus t rate in  F ig ure  2( a)  [ 25].  A   shoot   t h ro ugh   e nv elo p   sh V i s   c om par e w i t h   a   h i g freque nc repe atin se qu e n c e   saw V   ( saw  tooth  waveform of   ma gni tude   2   t o   ob ta in   t h e   p u l se   f or  t he  b oo s t   n e t w o r k   s w i tc h.  A ga in  t he  s ho o t   t hr o u g e nve l op  i s   c o m pa red  w ith  t he  r epe a t in g   se que nce  1   (triang u l ar  c a rrier   pul se)  of  d ou bl th fre que n c y   t o   g en e r a t e   t h shoo t   th ro ugh  pu l s e .   T he n,   s i nus o i da l   m o du l a t i ng  s i gn a l a r com p ar ed  w ith  t h re pea t i n se q u e n ce   2   ( tria ng u l ar   c arr i e r   pu lse )   t ge ne rate  t he  f ir in p u l s es  f or  t he  i n v e r ter  sw itc hes   S 1  t o   S 6 F i n a l l y,   s h o o t   t hro u gh  s i g n a l ar adde in to  t he  s igna ls  o t h sw itc hes  i n   t he  H -bri dge   t o   o p er ate  a l o ng  w ith   t he  b oost   i n v e rte r   s w itc h 0 S T h con t ro l l o g i c is  show in  F ig u r e   2(b).      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 5 0 0     1 509  1 502      F i gur 2.   ( a)  M od if i e simp le  b o o s t   c o n tr o l   P WM     F i gur 2.   ( b)   C on tr o l   l og ic  d ia gr am        4.   STEADY  ST AT E A NAL Y S IS   O TH REE PHASE qSBI   Wi t h   t he   c o n v e nt i ona P W M   tec h n i que,   t h e   cir c u i ca o p e r a t e   i n   t w o   m ode [ 21] .   O n e   is  t he   s ho ot   thr o u g h   s ta te  d uri n g   wh i c h   a l t h e   ac ti ve   d e v ice s   i n   the   c i r c ui r e m a ins  o n .   The   ot her   m ode   i the   no n -   s ho ot   thr o u g h   s ta te  d ur i ng  w h ich  th inve r t er   w or ks  a the  c o n v e n t i on a l  V S I .   W h e n   t h e  i n v e r t e r   i s  a n a l y s e d   w i t h   t h e   modi f i ed   b o o s t   c o nt r o l   me t hod ;   th e r ar t h ree   di f f e r e n t   o p e r a t i n m ode nam e l y ,   sho o t   t hr o u g h   s ta te ,   a c ti ve  s ta te- 1   a nd  ac ti ve  s t a te- 2   a show in  F igur e   3.            ( a )   (b (c)     F i gur e . 3.   oper a ti ng  mode of  t hr ee   phase   q S B I     a)   S hoo t h r o ug sta t e   b)   Acti ve  s ta t e -1   c)   Acti ve    state-2     4. 1.   S h oot   t h r ou gh   s t a t e   Du ri ng   s ho o t -th r ou gh   s t a t e   [ 2 1 T T ],  a ll   i nver t e r   b rid g sw it ches   ( 6 1 S S )   ar on  a l on w i t h   t h e   bo os ne t w or k   sw itc ( ) S 0 as  s how i n   F ig ur e   3( a ) .   Bo th  t h e   d i ode 2 1 D , D  a r e   r e v e r s e  b i a s e d .   T h e   i ndu c t o r   ( 1 L   )   i char ge by  the   c a pac i t o r   ( 1 C )   alon w i t h   t he  i n p u t   D sour ce  ( 1 V ).     C 1 L V V V               ( 1 )     L C I I               ( 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Exper i m e ntal  verification of  thr e e phase  quasi  swit ched boost i n ver t er  . ..  (P. S ri ram a laks hmi)   1 503   4.2.  A c t ive stat e-1  D u r i n g   n o n - s hoo t-t h ro ug s t ate  [ 3 2 T T ],  s w itch  0 S is  t ur ned  of a s   s ho w n   i F i g u re  3 (b).   T h e   in duc t o r   disc h a r g es  t hro u gh  the   ca pac i tor  a n d   t h d u rat i o n   f or   th is  i nt e r val   i s   2 / T ) D 1 ( S D u ring  t h is   mode  pow e r  flow s   t hr o u g t h e load     C 1 L V V V               ( 3 )     PN L C I I I               ( 4 )     4.3.  A c t ive stat e-2  D u r i n g   n on- shoo t-t h ro ug s t ate  [ 1 0 T T ] ,   s w itch  0 S is  t ur ned  on  as  s how i n   F igure   ( c ),   a nd   t h i n v e rt e r   c i r cu i t   op e r at es  i n   co nv en ti o n a l   st at e s Th e   swi t c hi n g   p er io is  s am a s   t hat   i n   t he   n o n - sho o t- thr o u g h  state  1 .       1 L V V                 ( 5 )     A p p l y i ng  v o lt  se co nd ba l a nce   using  (1)-( 5),  The  capa c i t o r vo l t age  is  g ive n  by,     1 C V D 3 1 2 V               ( 6 )     Inver t e r   i n p u c u rrent  i g i ve n by,     L inv I ) D 2 1 ( 2 D 3 1 I              ( 7 )     P e ak D l i n k  v ol ta ge  is der i ve d as,     1 C PN V D 3 1 2 V V              ( 8 )     Boos t fac t or  i gi ve n a s ,     D 3 1 2 V V B 1 PN              ( 9 )     The  e x pr ess i on   f or  t he   R MS   o u t pu v o lta ge   o thr ee  p h a s qS BI  w i t t r ad iti ona S B C   mod u l at i o n   s t ra te gy   i s   gi ve n by,     2 2 1 . D 2 1 1 V . M . 3 2 2 1 V . B . M 3 rms V           ( 1 0 )     S i m i la rl y, the  expr ess i on  for  t h e   rm s line  v o ltage  w i t h im p r ove d P W M is  g i v e n   by,     2 2 1 V . D 3 1 2 . M 3 2 2 1 V . B . M 3 rms V           ( 1 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   150 0   – 1 509  1 504 5.   P A SS I V C O M P O N EN T S   D E S I G N     The   pa ss ive co m pone n t s,  i nd ucta nce a n d ca pa ci t a nce   in t h e  qS B to po l o g i es  a re ch o se n base d o n  th e   H i g h   F reque nc y(H F peak  –pea k   r i p p l c o n t e n i n   i nd u c tor  curr en a nd  H i g h   F reque nc y(H F pe ak- p e a k   rip p le  o ca pa cit o r   v o l ta ge   [ 25].   The  r i p p l e   con t e n prese n i n   t h e   i n duc t o r   c u rre nt  ( ∆I L an d   i n   t h e   cap a c i t o r   vo lta ge   ((∆V L are   ca l c ul at e d   b r L and  r C respe c t i ve l y .   The  perc en ta ge   o r i p p le   c o n te n t   i ca lcu l a t e d   by  the f o l l ow i n g e q u a t i o n s.     L I 0 P ) D 3 1 %( L r 2 T ) D 3 1 )( D 1 ( 2 V L g            ( 1 2 )     L I 2 V % C r 8 0 TP ) D 3 1 )( D 1 ( C 1            ( 1 3 )   The  rip p l e   i n d u ct or c urre nt   a nd  ri pple   ca pac i t o vol tage  a re  o b ta i n e d   a s   fo l l o w s,     L I ) D 3 1 ( L 2 T ) D 3 1 )( D 1 ( V L I g            ( 1 4 )     C 4 T ) D 1 ( I C V L              ( 1 5 )     For   the  modifi ed  S BC   P WM   s chem e,  the  p eak  v al ues o f   LF (Low   F re que ncy)  ind uc tor c u rre nt   a n d   t he    LF ca paci t o r vo lta ge  ar e  c alcula t e as  [ 25],    2 ) D 3 1 ( 2 LC 16 m MI ) D 3 1 ( P _ L i            ( 1 6 )     2 ) D 3 1 ( 2 LC 16 m LMI 4 P _ C V            ( 1 7 )     The   va lue s   o pass i v e   c o m pone n t s   a r ca lc u l ate d   a per   th e   e x pr essi o n gi ve i n   ( 1 2 a n d   (1 3)  [ 25].   The peak  va l ue s can be ob t a i n e d   b y su bs ti tut i ng t h e se lec t e d  in d u c t ance   a n d   c a p ac ita nc e int o   ( 1 4 a n (1 5) . If  t h p e ak   v al ues  of   LF ripp le   a re   i n   t h des i re r a nge,   the   va lue s   c alc u late a r t h des i red  o n e.   I t h va lue s   exc eed   t he   l i m it,  t he   v a l ues  o f   p a ssi ve  e lem e nt ss  n eed   t be  i n cr ease d a n d   nee d   t be  r e-c h ec ked  ( 1 6 )   a n d   (17)  t i ll t h va l u es r eac h the  d e sired  range .       6.   SIMULATIO N   R E S ULT S   The   t o po l o g y   i sim u la t e i n   M A TLA B/S I MU LIN K   envi ronm en t.  T he  s imula t i on  pa ram e ter s   o t h e   three   p h ase  qS B I   a re   l iste i n   T able. 1 The   i npu v o l t a g is   t a ke a s   36  V   and  t h i n duc t o c u rre nt   w hi c h   i s   con n ec ted  i n   s er i e wit h   t h e   d c   s ource   i o b serve d   a 2.9   A.   I t   i sh ow i n   F i gure .   4 ( a ).   T he  v o lta ge   s tress   ac ross  d i ode and   t h e   b oos ne t w or sw itc are   o b t ai ne d   as  8 V   a sh ow i n   F ig ure.   4 ( b ).  T he  c a p acit o r   vo lta ge a n d  b o o s t e d  dc   l i nk  v o lta g e  a re  obt a i ne d a s   80V  a s ob ta ined in  Figure. 4 (c) .   The   si m u la te d   w a vefor m   o f   un fi lte red  pe a k   l oad  c u rrent   i sh ow n   i F i gure . 4(d).   The  pea k   l i n vo lta ge  i ob ta ine d   a 150  V   at  a   r e duce d   d uty  ra t i o f   0 .0 w h ich  i s   p re se nte d   i F i g u re 4(e).  The  har m oni c   spec trum  is ob t a ine d   a show n   in   F igure .   4 (f).      Tab l e. 1.  S imula t i o n spe c i fica t i o n   Pa r a mete r/C o m p o n e n t s   A ttribute s   Inp u t volta ge ( V g )   36  Ind u c t a n ce  ( L I 1. 3 m H   C a pa c i ta nc e   ( C I 680  µF   M odula tion  inde x   ( M 0. 95   S hoo t   throug dut y   r a ti ( D )   0. 05   S w itc hing  fre que nc y   ( f tri S 0                =   20  kHz   S 1 -S 6     =  10kH Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Exper i m e ntal  verification of  thr e e phase  quasi  swit ched boost i n ver t er  . ..  (P. S ri ram a laks hmi)   1 505     (a)     (b)    (c)     (d)  (e)   (f   F i gur e 4.  S i m ulat i on re su l t s,  ( a)  S im ulate d   r esu l t s   o f so urc e   v ol tage (b) D i ode  an d   S w itc vol tage  s tress a nd  sourc e   c urre nt ,   ( c ) D C   link  v o l ta ge ,c apac itor  vo lta g e (d)  Load  c urre nt   w av e f orm s  A nd in ve rter  b rid g e st re ss,  (e ). U nfi l t e red  loa d  v ol ta ge  w ave f orm ,   ( f)  Har m onic  spec trum         7.   EX PERIMENTAL   ANALYSIS   O F TH REE PHASE QS B I   Th l a bo ra to ry  s et   u p   o f   t h r e e   p h a se  q S B to pol ogy   i shown   in   F i gure. 5 The  h a rdware  s et  u is   ma de  w it the   sam e   p aram eters  as it is c o n si der e d for t h e   sim u l a tio ns     Ta ble   2.  H a r dw are   com pone nt s spec i f icat i o n   C o m pone nts  M a nufac t u r e r   A ttribute s   S 1 -S 6    M O S F E T ( IR F P 460)     500  V,   20  A ,   R DSo n   =  0 .2 7 Ω   S 0   M OS F E T -   I R F P 4 6 6 8   200  V,   130  A ,   R DS o n  =  8 m Ω   D 1 D 2   D iode ( S T PS60S M200C 200  V,   60  A ,   V F   =   0. 7V   F P G A   SPAR T AN  3E  -   D r ive r   c i r c u it   G a t e   drive r (T LP 250)  0 . 1 µF ,   6 5 V ,   22Ω,   1kΩ        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   150 0   – 1 509  1 506 F i gure.   6 (a a n F i gur e.6( b)  s how   t he   p u l se ge ne rate fo phas e   and  th e   boo st   n etwo rk   s wit c h   (S a )   i n   F P G A   pla t for m .   F i gu re.   6(c  show th at  t he   i n v e r t e brid g s t ress .   I t   i o b v io us  t ha the   sw itc h   stress  is  e q u al   t t h a t   o t h e   dc   l i n vo ltage   s ince   t he   d c   lin v o lt a ge  i observe d   a s   81  V   f r o m   the  Figure.6(d).   T he  three   p h ase   pe a k  ac   load  v o l t a ge s of  8 0V  ar e   o b t a i ne d  a s show n  in  F i g u re .   6(e) a nd F i gu re  6( f).      (a)   (b)   (c)     (d)  (e)   (f    F i gure   6.  Expe rim e nta l   r esul ts,   (a )P ul se  for  pha se  A (b)  Pul s e  f o r  b oo s t  n et wo r k   s w i t c ( S a ) , ( c )  Volt a ge  st r e ss a c ross in ver t e r  sw itc h,  (e )  Loa d vo lt ag w a veform s of  p h ase  RY ,   (f) Loa d v o l t a g w a ve form s of pha se  RB  Ph a s e  YB     8.   PE RFORMA NCE   A N A LYSIS OF THREE PHAS E   Q S B I   A   p e rfor ma nc a n a l y s i s     is  d o n o n   t hree   p hase  q S B I   w ith  t ra d i t i ona S B c o ntr o l   st r a te g y   a n d   i m p r ov ed  P WM  c on t r ol  s t r ate g y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Ex p e ri me nt al  v e rif i cat i on  o f  th re e ph a s e   qu asi  swit ch ed  boo st  i n v e rt er . . .  (P. S r i ra m a la k s h m i )   1 507 8. 1.   B o o st   f act o r ( B)   V S h oot   t h r ou gh  d u t rat i o( D )   A   gr a ph  as  s h o w n   i F i g u r e   7 ( a )   is  p lo tte betw ee b oos fa ct or   ( B)   a nd  sho o t h r o u gh  du t y   r at io  (   D )   w ith   t he   f o l low i n g   r ela t io nshi ps.   The  bo os fa c t or   e xpe ssi o n   f or   t hr ee   phase  q S B I   w i t h   t r a d i t i ona l   P W M   str a t e gy  i s   g i v e n   by  [ 2 1] ,     D 2 1 1 V V B g PN             ( 1 8 )     S i milar l y,   t he  b o o s t   f act or   e x p ess i o n   w it i m pr ove P W str a te g y is g ive n   b y[2 5                 ( 1 9 )         U nder   t h im pr ove P W c o n t r o l,   t he  q S B I   c a pr o v i de   h i g he r   b o o st ed   v olt a g e   a comp a r ed   t o   t h tr a d i t i ona S B C   m o du la tio str a te gy   f or   t h e   s a m e   sho o t - t hr o u g h   du ty  r a tio.   A t   t he   s a m time ,   t he  v ol t a ge   stre ss  a c r oss   t h swit c h es  i s   i n c r ea sed.   I t   i s   u nder s to o d   f r o m   the  p l o t t h a t   t he   i mpr o ve S B C   ca pr o v i de  t he   hi g h er   v o l t a ge   boos o f  2. 2 2   w h er ea s t h e c o nve n tio na l S B C tec h n i q u e   o ffe rs  o n l 1 . 11  f o t h sa me   dut rat i o   o f  0 .05 .         (a)    (b F i gur e   7.   ( a )  P lot   be tw ee s h o o t h r o u gh  d u t r a tio( D )   V s   B o o s t  fac t o r ( B) (b) Plo t  betw e en M od u l at io in de ( M )   V s   V ol t a ge  g a i ( B )       8. Mod u lat i o n   i nd ex  V s   V o lt a g ga i n   The  r e lat i on sh ip  b etw e e n   m od u l at i on  i n de an v o lta ge  g ai o f   t he  q S B is  p lo tte d   a s   s how i n   F i g u r e  7 (b ).   T h e   e xp ress io fo th RMS o u t put  v o l tag e  o f t h r e e  ph a se q SBI  wit h  tradi ti o n a l   SBC   modu l a t i on  str a t e gy  i s   g i v e n   by,     2 2 1 . D 2 1 1 V . M . 3 2 2 1 V . B . M 3 rms V           ( 2 0 )     S i milar l y,   t he  e xpr ess i on  f o r   the  r m lin e   v o l tage  w i t im pr ove d   PW M   i s  g iv en  b y ,     2 2 1 V . D 3 1 2 . M 3 2 2 1 V . B . M 3 rms V           ( 2 1 )     D 3 1 2 V V B g PN Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   150 0   – 1 509  1 508 Wit h   t he   i np u t   o 3 6 V ,   d u t r a tio  0 .0 an d modu la ti o n   i n d e o f   0.95,  t he  r m s   outp u t   v ol t a ge of  thre e   pha se  q S B is   o b t a i n e a s   4 6. 49 V   w it  the   i m pro v ed  P WM  w here as  t h e   t ra d iti ona P W tec hni q u e   offers  on ly  23.2 7 V .     9.   CO NC L U S I O N   A n   e x p erim en t a se u p   o th ree   phase  qua s i   S w itc hed  B o ost  Inve r t e r  t o p o l o g y   i s   d e v e l o p e d  f o r   10 0 W   pow er  o ut put.   I t   i s i mula te a n va l i date w ith  e xp e r ime n t a re su lts  t o   u n d ersta n th e   pe rfor m a n ce  of  the  top o l o g y   w it a n   i m p r ove PWM  c o n t r o st r a teg y It  i cle a r   t hat  t h t o p o l o g y   c a n   p r o v i de  a   h i gher  bo ost   fa ct or  o 2.22   w i t low e d u t y   r a t i o   o 0. 0 5   a n d   i t   o f fe rs  h igh   qua l i t y   o ou tp ut  v ol ta ge.   A l so   w it th e   i m p r ov ed  P WM   c o n t r ol   t echn i qu e,  t h e   t o pol ogy   o ff e r in cre a s ed   p eak   a ou tpu t   vol t a g e   a t   redu ced   h a r mo n i d i s t o r ti on Th vo l t a g e   g ai of  2 .1 1   i s   o bt ai ne d   with   t h e   i npu t   v o lta ge   o 3 6 V .   T he  t opo lo gy   can   b ver y   w e l l   su i t a b le   f or  r enew a b l e   e ne rg ap pl ica t io ns.   This  r ese a rc w o rk  c a n   b e   f u r t h er  e xt en ded   wi t h   c l o s e l oop  c o nt rol   t e c h ni qu es     REFE RENCES  [1]   F .   B laabj e rg,  Z.  C hen ,   a n d   S B.  K j aer,  P ow er  e l ectro nics   a s   e f f ici e nt   i nterf ace  in   d isp e rsed   p o w er  g en e r at io n   syst e m s , ”  I EEE Trans. P o wer  E l ect ron , Vo l . 19 , No .  5 p p . 1 18 4– 11 94 , Sep.   20 0 4 .   [2]   Y.   X ue,   L .   C han g ,   S.   B .   Kjær,  J.   B o r do nau ,   a nd   T .   S h im izu,   T o p o l o g i e s  o f   s i n g l e - p h a s e  i n v e r t e r s  f o r  s m a l l     d i s t ribu te d   po we ge n e ra tors:  a n   o ve rv ie w,”   IE EE   Trans. Power Elect ron .,   vol.   19 ,   no.   5 ,   p p 13 05 –1 314 ,   Sep.   20 04 .     [3]   T.   K .   S.   F reddy,   N .   A.   R a h im ,   W.   P .   H e w,   a n d   H .   S .   C he,   C o m par i s on  an an aly s is  o si ngle-ph ase   tran s f o r merl es s     g ri d-con n ect ed  P inv e rters ,”  I E E E  T r an s .  Po w e El e c t ro n. ,   vol.   29 ,   n o .   1 0 ,   pp.   5 35 8– 53 69,   O c t .   20 14 .   [4]   D.   B o r o y evich ,   D .   Zhan g,   a nd   P .   Ning “A  s h oot-th r ou gh  protect i o n   s chem f o c o n v erters   b uilt  w ith   S i C   J FET s ,”   IEEE Trans .   I n d .  Appl . ,   v ol.   46,  n o.   6 pp.   2 4 9 5 25 00 ,   N ov . / D e c .   2 0 1 0 .   [5]   Pen g .F. Z .: Z - s ource in vert e r.   In IEE E  Trans.  Ind .  A p pl ,   V ol.   3 9 ,   v o l 2 ,   ( M a r./ A pr.   2 0 0 3 ) , pp.   5 04–51   [6]   J.   A n d erso an F . Z.  P eng ,   Fou r   Q uas i -Z -S o u rce  In v e rters , ”  Po wer E l ectr o n i cs  Speci al ists Co nf eren ce 200 8   PE SC ’0 ,  39 th  IE EE   15 - 1 9 ,   J u n e   2 0 08,   pp.   2 743 -27 4 9 .   [7]   Li u . Y .,  Ge.B .,   A bu -Rub .H.,  Pe ng .F.Z .:   M o d e lli ng   a nd   c o n tro l le desi gn   o f   qu asi - Z - so urce  i n v e rter  w it batt ery-  b a se d   ph otov ol ta ic  p owe r  sy s te m In IET P o wer  Elect ron ,   V ol.   7 (2 014 ),   p p .   1665– 16 74.   [8]   Gaj a n a yak e .C.J.,   L u o .F .L.,  Go o i . H .B .:  E x tend ed  b o o s t  Z - so u r ce in vert e r s . In : IEEE  Trans .  Power  E l ect ron , V o l .   25,  (20 1 0 ) , i ssu no . 1 0,   p p.   2 6 4 2 –2652 .     [9]   Qi an .w.,  Peng .F . Z . ,   C ha.H. :   T rans-Z - s o u rce  inv e rters”,  I E EE  T r a n s .   P o w e r  El e c t ro n Vo l.  2 6 ,   N o.  1 2,  p p.  3 45 3– 34 63 ,   2 011 [10]   Zh u,   M .,   Y u,   K . ,   Lu o ,   F . L . :   S wit c hed - in ductor  Z-so urce  in v e rter . In :   I EEE Trans .  Power   E l ectron ,   Vo l.   25,   (20 1 0 ) , N o .   8 pp.   2 15 0– 215   [11]   Z h u . M . ,   L i .D . ,   G a o. F . Ex te n d e to po lo g i e s   o t a pp e d - i n d u c to r   Z -source  inverters . In:   Proc . I E E E   Int .  Co nf o n   Po wer  E l ectro nics  an d ECCE,ICP E’1 1 , (   2 01 1),   p p .   15 99 –16 05 Asi a .    [12]   Ng uy en. M .K ,,   L i m . Y . C ., Y. G.   K im .:   T Z - s o u r ce  inv e r t er s .  I n :   IEEE  Tr ans. In d.  E l ect ron ,   V ol 60 (20 1 3 ) No.  1 2 ,   pp .   5 68 6–5 69 5.    [13]   Li.D.,  L o h .   P .C. ,   Z h u . M .:  Cas caded  m u lticell  t r a n s-Z - so urce  i nve rt ers.In I E EE  Trans.  Power E l ect ron Vo l.  2 8,   (20 1 3 ) , N o .   2 pp.   8 26 –8 36.   [14]   Li.D.,  Loh. P.C .,  Zhu. M , Enhanced -b oo st  Z -sou r c e   in ve rte r with   a l t ern a t e -cascad e d   s witch e and  tap p ed -ind uct o cell s In:  I EEE T r ans.   Ind.   E l ec t r on ,   Vol.  6 0,   ( 2013), N o.   9 ,   p p .   3 5 6 7 3 5 7 8 .     [15]   Ng uy en.M .K ,.  L i m . Y .C,  P a rk.S. J ,:   C ascad ed  T Z-s o u ce  in vert er In:  IET  P o wer Electr o n ,   Vol.   7 ,   (2 014 ),   N o.   8 ,   pp.  20 68 –2 08 0.   [16]   Bala  K u m ar.  S,  S amu e Ke f a l e   ,   A zath   M:   Com p ari s on   o f   Z-So urce   E Z - S o urce  and   TZ-S o u rce  Inv e rt er  S yst e m s   f o Wi nd  E n ergy  Con v ersi on ”  In ternat io nal  J ournal  o f   P o w er  E lec t r on ics  and   Driv Sy s t em  (IJ P E DS )  , Vo l.  9 ,   (20 1 8 ) ,   N o.   4 ,   pp.   169 3~ 1 701.    [17]   Up adh y ay .S .,  Ravi nd ranat h .A .,  M is hra.S. J o sh i.A . Sw i t ch ed-B oo st   T o p o l o gy  f o Renew a ble  P o we Ap plicat ion. In :  IEEE  I PEC vol.1 0,   ,(   2 01 0) ,   pp . 7 58 -762 .     [18]   S .   M ishra. S. Ad da. R . ,   J o s h i .A .:  I n v erse  W a t k i ns –J oh ns on  t opol o g y -bas ed  i nv ert e r In:  IE E E  Tran s .   Power   El ectr o n , V ol.  27 ,   (20 1 2 ) No.   3 ,   p p .   1 06 6– 107 0.   [19]   Ravi nd ranath . A . ,   Mish ra.S .,   J o s h i . S .:  A n a ly si an d   PWM   cont ro l   of   switch e bo o s i nvert er In :   IE EE  T r an s.   I n d .   El ectr on,   ( 20 13 ), Vo l.   60,  No .   1 2,  pp.   5 5 9 3 –56 02.  [20]   Ra v i n d ra n a th.A.,  Av in a s h. J. Sa nta n u . M . Pu lse   Width   Mo du la t i on   o f   Th ree - P h ase  S w itched   Bo os In vert er In:  IEEE con f erenc e ,   (20 13).   [21]   Ngu y en .M. K . ,   L e.T.V . ,   Park . S .J.,  Lim . Y.C . :   clas of   q uasi   s wi tched   b oos inv e rters .   I n:   I EEE T r ans.   Ind.   El ectr o n , V ol.  62 ,   (M arch  2 015 ), N o.   3 ,   p p .   1 5 2 6 15 36 .   [22]   Nag.S. S. ,   Mis h r a S.:  Current- f e d   s w i t c hed  invert er .   In:  IEEE  Tr ans Ind.   Electr o n ,   V o l .   6 1,   ( 2 0 14 ),   N o.   9 ,   pp.  46 80 –  4 6 9 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Exper i m e ntal  verification of  thr e e phase  quasi  swit ched boost i n ver t er  . ..  (P. S ri ram a laks hmi)   1 509 [23]   Ng uy en. M .K .,   L e. T . V. ,   P a r k . S . J .,   L i m .Y. C . ,   Y oo. J.Y . :   C l as of   h ig bo ost  inv e r t e r ba se d   o n   s witc h e d-in du c t o r   st ruct ure In: I E T  Power  Elect ron, v o l. 8 , (2 01 5),i ssue  n o   5 , pp. 75 0-7 5 9 .   [24]   E.  S Asl,  E.  B abaei and   M.  S a b ahi,   H i gh   voltage  g ain  half -b r id ge  q uas i -swit c hed   bo ost   i nverter  w ith   r edu ced   vo lt age stres s  o n   cap acit o rs,   IE T P o w e El ect r o n . ,   vol.   1 0 ,   n o .   9 pp.   109 5-1 1 0 8 J u l . 20 17.  [25]   Ngu y e n .M. K   ,   Y ou n.OK.Ch oi P WM  C o n t ro S c h e me   F or   Q ua si-Swi tc h ed- B oost  I nvert e to  I mprove  M odulation   Ind e x,   I n:  IE E E  Tr ans.  Ind . Electron Vo l. 33 ,   i s s u e  5, May  2 01 8, p p . 4 03 7 –   4 0 4 4 .   [26]   M.  K .   Ng u y en Y.  C L i m an d S .  J .   Pa rk,   A  c om p a riso n be twe e n  s i ngle-p h ase  quas i -Z -sou r ce and   q u asi - swit c h e d     B I OGRAPHIES  O F AUTHO RS            S r ira m ala k shm i .P   w as  born  in  T a m i l n ad u,  I ndia .   S he   r ec eive her   B .Te c degr ee  i n   Elec trica l   E ngi ne eri ng  from  N a ti ona I n sti t ut e   o f   T e c h no log y ,   S i l c h a r ,   Ind i a.   S he  h as  do ne  M .E   fro Col l e g o f   E ng i n eer ing,   G uind y,   C hen n a i ,   Ind i a.  S he  i c u rre ntl y   w o r k in t o w a r d her  P h i n   V I T Che n n a i.   H er   r e s e a rc ar ea  inc l ude so urce   i n v e rt er, swi t c h e d  boo st  i nv ert e r t o po lo gi es  a n d   si ngl e   s t ag e b oo st i n v erte r s                S r ee devi V . T . w a s bor n in K e r ala ,  I ndi a .   S he  r ec eived  her  Mas t e of Te c h n o l ogy  an P h D   fr om  N ationa l I n st i t u t e   o f   T ec hno lo g y , Trich y,  India.  S he i s c u rre nt l y   w orki n g   a profe ssor i n   t h e  S c hool o El e c trica l   E n g ine e r in g,  V IT, Che nna i .   He r r e search  a re a   inc l ude A C D C c o n v erter s   f or  e lec t r i c   ve h i c l e s multile ve l in v erter s , z-s ource  in ver t e r s a nd  O p t i m i za t i o n  t ec hn ique s.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.