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 .   3 Sep tem b er   2 0 1 8 ,   p p .   1 1 8 6 ~ 1 2 0 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 .i 3 . p p 1 1 8 6 - 1 2 0 1          1186       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   A Survey  of Mul t ilev el Volta g e Sou rce  Inv ert er To po lo g ies,   Co ntrols  and Ap p lica tions       I bra hi m   H a runa   S ha no no 1 ,   No Rul H a s m a   A bd ul la h 2 ,   Ais ha   M uh a mm a d 3   1, 2 F a c u lt y   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   M a l a y sia   P a h a n g ,   M a lay sia   1 De p a rtme n o f   El e c tri c a l,   F a c u lt y   o f   th e   En g in e e rin g ,   Ba y e ro   Un iv e rsit y   Ka n o ,   Nig e ria   3 De p a rtme n o f   M e c h a tro n ics ,   F a c u lt y   o f   th e   En g in e e rin g ,   Ba 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   Feb   9 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u l   31 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   6 ,   2 0 1 8       M u lt il e v e c o n v e rters   trem e n d o u p o siti v e   c o n tr ib u ti o n   i n   th e   f ield   o f   p o w e r   e lec tro n ics   a n d   re n e w a b le  e n e rg y   h a b e e n   th e   re a so n   b e h i n d   t h e   su rg e   in   it   re se a rc h   in tere st.  T h e   c o n v e rte h a p u h o p e   i n   th e   m in d s   o f   p o w e r   e lec tro n ic  e n g in e e rs  th a a   ti m e   w i ll   c o m e   w h e n   it   w il b re a k   a   re c o rd   b y   p ro v id i n g   a n   e f f i c ien m e a n o u ti li si n g   th e   a b u n d a n re n e w a b le  e n e rg y   re so u rc e s.  In   a n   e f f o rt  to   re p o r t   th e   re c e n a d v a n c e in   re n e w a b le  e n e rg y   c o n v e rsio n   tec h n o l o g y ,   th is  p a p e p re se n ts  a   re v ie w   o f   m u lt il e v e v o lt a g e   so u rc e   c o n v e rters   th a a re   w id e l y   b e in g   u se d   in   e n g in e e rin g   a p p l ica ti o n s.  It   re p o rts  th e   tec h n o lo g ica a d v a n c e m e n ts  in   c o n v e rter  to p o lo g ies   o f   F l y in g   Ca p a c it o (F C),   Ne u tral  P o i n ( NP C)  /Di o d e   Clam p e d ,   a n d   Ca sc a d e d   H - Brid g e   (CHB)  w it h   th e ir  re sp e c t iv e   a d v a n tag e s   a n d   d isa d v a n tag e s.  Re c e n t   c u sto m ize d /h y b rid   to p o l o g ies   o f   th e   t h re e - p h a se   m u lt il e v e in v e rter  w it h   re d u c e d   c o m p o n e n c o u n a n d   sw it c h in g   c o m b in a ti o n   a re   re p o rte d .   T h e   p a p e a lso   re v ie we d   d iff e re n m o d u latio n   tec h n i q u e su c h   a th e   m u lt il e v e l   c o n v e rter  c a rrier  b a se   P W M ,   S p a c e   V e c to M o d u latio n   tec h n i q u e (S V M ) ,   a n d   S e lec ti v e   Ha r m o n ic  El im in a ti o n   m e th o d   ( S HE - P W M ).   F i n a ll y ,   v a rio u m u lt il e v e c o n v e rters   a r e a o f   a p p li c a ti o n   w e re   h ig h li g h ted .   T h is  r e v ie w   w il l   e x p o se   th e   re a d e to   t h e   late st  d e v e lo p m e n ts  m a d e   in   th e   m u lt i - lev e l   c o n v e rters   to p o lo g y ,   m o d u lati o n   t e c h n iq u e s,  a n d   a p p l ica ti o n s.   K ey w o r d :   Mu ltil e v el  to p o lo g y   Vo ltag s o u r ce   co n v er ter s   Mo d u latio n   tec h n iq u e   R ed u ce d   d ev ice  co u n t   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 :   I b r ah i m   Har u n S h an o n o ,     Facu lt y   o f     E lectr ical  a n d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,     Un i v er s iti Ma la y s ia  P ah an g ,   2 6 6 0 0   P ek an ,   P ah an g ,   Ma la y s i a   E m ail:  s n n ib r ah i m 0 1 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     Ov er   d ep en d en c y   o n   f o s s i f u e ls   a s   t h m aj o r   s o u r ce   o f   e n er g y   p o s es   s er io u s   th r ea to   th e   co n tin u ed   ex i s ten ce   o f   li f o n   o u r   b elo v ed   p lan et  E ar th ”.   T h n u m b er   o f   g r ee n h o u s g a s es  e m i tted   in to   th e   at m o s p h er o n   d ail y   b ase s   as  th r esu lt  o f   en er g y   g en er a t io n   an d   in d u s tr ial  u tili s atio n   is   q u ite  alar m i n g .   Fo s s il s   e x p lo r atio n   an d   p r o ce s s i n g   r esu lts   in   s e v er en v ir o n m e n tal   p o llu tio n   ( b o th   la n d   an d   w ater ) ,   w h ich   en tail s   af f ec t s   t h n atu r al   s t r u ctu r es   an d   h ab itat  li v i n g   i n   t h e m .   A s   t h r es u lt   o f   t h p r o b lem   ab o v e r ese ar ch er s   ha ve   f o cu s ed   t h ei r   atten tio n   an d   r eso u r ce s   to war d s   f i n d in g   a n   alter n a tiv e   an d   s u s tain ab le  m ea n s   o f   en er g y   g e n er atio n   th at   h as  ze r o   o r   m in i m u m   e n v ir o n m e n tal   d e - g r ad atio n al  e f f ec ts   co m p ar ed   to   th e   co n v e n tio n al  f o s s il  f u el s   [ 1 ] .     T o   th is   e f f ec t ,   m a n y   p o w er   ele ctr o n ic  co n v er ter s   w er d esi g n ed   an d   ha d   alr ea d y   b ee n   p lace d   at  v ar io u s   d is tr ib u ted   g en er atio n   ( DG)   a n d   g r id - co n n ec ted   n et w o r k s   [ 2 ] .   Mu lt i - le v el  co n v er ter s   h a v e   b ec o m a n   ex c i ti n g   r esear c h   ar ea   f o r   m an y   p o w er   ele ctr o n ic   en g i n ee r s   an d   s cien t i s t ;   t h is   co u ld   b m ai n l y   d u to   its   h ig h   p o w e r   h an d lin g   ca p ab ilit y   m ak i n g   it  s u itab le  f o r   b o th   m ed iu m   an d   h i g h   p o w er   in d u s tr i al  ap p licatio n s .   Fig u r 1   b elo w   d ep icts   g r ap h ical  r ep r esen tatio n   o f   t h s ig n i f ica n t   ar ea s   o f   ap p licatio n .   A   n u m b er   o f   r e s ea r ch   ar ticl es   w er e   p u b lis h ed   o n   th e   in d u s tr ial  ap p licatio n s   o f   m u lti - le v el  co n v er ter s   esp ec ia ll y   t h o n e s   f o u n d   i n   h ig h   p o w er   ac   d r iv e s   s y s te m s   lik e l ec tr ic  tr ain s ,   p o w er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   S u r ve o f Mu ltil ev el  V o lta g e   S o u r ce   I n v erter   To p o lo g ies,C o n tr o ls   (   I b r a h im  Ha r u n a   S h a n o n o )   1187   g en er atio n   s tatio n s ,   cr an co n v e y o r s   an d   r ef i n er ies  [ 3 ] .   I n   ad d itio n   to   its   h ig h   p o w er   h a n d lin g   ca p ab ilit y ,   it  also   p r o d u ce s   b etter   o u tp u v o ltag w a v e f o r m   clo s er   to   s in u s o id al,   w it h   lo w   o u tp u h ar m o n ic  d is to r tio n   an d   r ed u ce d   s w itc h i n g   s tr ess   dv / dt   o n   th p o w er   elec tr o n ic  s w i tch in g   d ev ice s   [ 4 ] .   T h ese  f ea t u r es  h av r e m ar k ab l y   p u t it   o n   to p   o f   its   co n v en tio n a l c o u n ter p ar t.              Fig u r 1 .   Mu lti - le v el  in v er ter   co n v er ter   ap p licatio n s       Mu lti - le v el  co n v er ter s   ca n   b ca teg o r i s ed   in to   th r ee   m ai n   to p o lo g ies  n a m e l y   Fl y i n g   C ap ac ito r s   ( FC ) ,   Neu tr al  P o in ( NP C )   /Dio d C la m p ed   a n d   C ascad ed   H - br id g ( C HB )   [ 5 ] .   T h e y   ar in v e n ted   to   in cr ea s th e   in v er ter   o u tp u p o w er   an d   at  th s a m ti m p r o v id s o l u ti o n s   to   th in ab ilit y   o f   th o r d in ar y   co n v e n tio n al   in v er ter s   to   w it h s ta n d   h i g h   s w itc h i n g   f r eq u e n c y ,   h i g h   v o lt ag an d   c u r r en s tr ess   w h ic h   cu m u lat iv el y   lead   to   r ed u ce d   ef f icie n c y   an d   i n d u ce s   s u b s tan t ial   elec tr o m a g n e tic -   in ter f er e n ce   ( E MI )   in   th s y s te m   [ 6 ] .   T h to p o lo g y   co m p o s ed   o f   s o m n u m b er   o f   lo w   v o lta g d ev ices,  ar r an g ed   i n   s u c h   w a y   t o   s h ar t h e   v o ltag e/c u r r en t   s tr es s   ac r o s s   th e m ,   w h ic h   is   ac h iev ed   b y   e m p lo y i n g   p r o p er   s w itc h i n g   s eq u e n ce   o n   t h e   s w itc h es.  An   es s en t ial   ad v a n tag o f   m u lti - lev e co n f ig u r atio n   is   t h at  w it h o u in cr ea s in g   t h s w i tch i n g   f r eq u en c y   o r   o u tp u p o w er ,   t h h ar m o n ics   i n   t h co n v er ter   o u tp u t   ar r ed u ce d .   T h w o r d   m u ltil e v el   co n v er ter   s tar ts   f r o m   th r ee - le v el  u p w ar d   an d   as  t h lev el   in cr ea s es   th to tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n   ( T HD)   d ec r ea s es Vo ltag p r o b lem s ,   cla m p i n g   r eq u ir e m e n ts ,   co s a n d   o th er   co n s tr ain ts   li m it  t h n u m b er   o f   ac h iev ab le   o u tp u t   v o ltag e   s tep s .   S w itc h i n g   s tr at eg y   p la y s   s ig n i f ica n r o le  i n   th p er f o r m an ce   o f   a n   i n v er t er   b ec au s it  h a s   d ir ec lin k   to   th h ar m o n ic  co n ten o f   th in v er ter   o u tp u v o ltag e.   T h at  is   w h y   p o w er   elec tr o n ic  s cien ti s ha s   s u g g e s ted   i n n o v ati v tec h n iq u es  to   m in i m i s e   h ar m o n ic  d is to r tio n s   i n   th e   co n v er ter   o u tp u t.  N u m er o u s   m o d u latio n   m e th o d s   s u c h   a s   Si n u s o id al  P u ls W id th   Mo d u latio n   T ec h n iq u es  ( SP W M) ,   Sp ac Vec to r   Mo d u latio n   T ec h n iq u ( SV M)   an d   Op ti m ized   Har m o n i Step p ed   W av ef o r m   T ec h n iq u ( OHSW )   ar e   e m b r ac ed   [ 7 ] .   T h SP W an d   SVM  tech n iq u es  w er d esig n ed   to   o p e r ate  at  h ig h   s w itc h in g   f r eq u e n c y ,   w h ich   h a s   th m er it  o f   r ed u ce d   o u tp u f il ter   s ize  a n d   d e - m er it  o f   i n cr ea s ed   d ev ice  s w itc h in g   s tr es s   an d   h ea lo s s .   OHS W   tech n iq u o p er ates  th p o w er   d ev ices  at  lo w   f r eq u e n c y ,   ex er tin g   les s   s w itc h i n g   s tr es s   o n   th s w itch e s ;   th er ef o r d is s ip ate  less   a m o u n o f   h ea t.  T h r ed u ce d   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   r es u lts   i n   in cr ea s ed   o u tp u t   h ar m o n ic  d is to r tio n ,   w h ic h   w ar r an ts   th n ee d   f o r   lar g e   f il ter   s ize T o   r ea lis s m aller   s ize  f ilter   u s i n g   th i s   tech n iq u e ,   th d o m i n an lo w - f r eq u en c y   h ar m o n ics  n ee d s   to   b s h if ted   f u r t h er   to   h ig h   f r eq u en c y   u s i n g   s tep   m o d u latio n   an d   m u ltip le  le v e in v er ter s ,   t h ese  r es u lt s   i n   i n cr ea s ed   in v er ter   p r ice  a n d   cir cu it  co m p le x it y .   T o   ad d r ess   th i s   p r o b le m ,   d i f f er en ap p r o ac h   w as   i n tr o d u ce d ,   w er b y   n o tc h es   ar s u p er i m p o s ed   o n   th e   o u tp u t   w a v e f o r m   at  p r ed eter m in ed   an g le ;   th is   p u s h ed   t h lo w   o r d er   d o m i n an h ar m o n ic s   to   h i g h er   f r eq u e n c y   s o   th at  t h e y   ca n   b ea s il y   eli m i n ated   u s i n g   s m al s ized   f il ter   [ 8 ] .   T h is   n e w   ap p r o ac h   i s   ca lled   Selec tiv e   Har m o n ic  E li m i n atio n   Me t h o d   o r   p r e - ca lcu lated   m o d u lat i o n   tech n iq u e.   P atel  et  al.   [ 9 ]   w er th f ir s to   p r o p o s it T h is   is   n o n - ca r r i er   b ased   tech n iq u e   b ec au s it  o n l y   r eq u ir es  s o m p r e - ca lcu l ated   an g les  t h at  ar s to r ed   in   lo o k u p   tab le  ( m e m o r y )   [ 1 0 ] .   T h ese  an g le s   ar f o u n d   b y   s o lv i n g   th tr a n s c en d en tal  n o n - li n ea r   eq u atio n   f o u n d   th r o u g h   Fo u r ie r   s er ies ex p an s io n   o f   t h o u tp u t v o ltag eq u a tio n .   2.     M UL T I L E VE L   VO L T A G E   SO URCE   CO NV E R T E R   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 .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 1 8 6     1 2 0 1   1188   As  p r ev io u s l y   s tated ,   q u ite  n u m b er   o f   m u lti - lev e co n v er ter   to p o lo g ies  h av b ee n   m en tio n ed   i n   s ev er al  k i n d s   o f   li ter atu r [ 1 1 ] .   I n   th i s   p ap er ,   th th r ee   m o s p r o m i s i n g   to p o lo g ies   th at   s e r v as  t h b ase  f o r   h y b r id   co n f i g u r atio n s   ar r ev ie w ed   in   d etail.   T h h i g h   v o ltag ca p ab ilit y ,   f e w er   h ar m o n ics   i n   t h o u tp u t   w a v e f o r m   a n d   h i g h er   ef f icie n c y   ar s o m o f   th e   ad v a n tag e s   th a m ad m u lti lev el   v o lta g e   s o u r ce   n o te w o r t h y   [ 1 2 ] .   A   co m m o n   d r a w b ac k   to   th m u ltil e v el  i n v er ter s   is   its   co m p le x it y   a n d   co s d u to   th n ee d   f o r   m o r e   n u m b er   o f   p o w er   s w i tch e s   [ 1 3 ] .   Fig u r 2   s u m m ar izes   t h v ar io u s   clas s i f icatio n s   o f   h ig h   p o w er   co n v er ter s .           Fig u r 2 .   C o n v er ter   clas s i f icat io n s       2 . 1 .   Co nv er t er   t er m ino lo g ies   Her e,   s o m e   co m m o n l y   u s ed   ter m i n o lo g ies   an d   a s s e s s m e n t   p ar a m eter s   in   th e   f ield   o f   m u lti - le v el  p o w er   co n v er ter ar h i g h li g h t ed .   a.   T h r ed u ce d   d ev ice  co u n ts   m u lti - le v el  i n v er ter   ( R D C - M L I ) R ef er s   to   th to p o lo g y   in   w h ich   f o r   g iv e n   n u m b er   o f   p h ase  le v el  t h n u m b er   o f   co n tr o lled   s w itc h in g   d ev ices  ar e   r ed u ce d   b.   T o tal  v o ltag b lo ck in g   ca p ab ilit y R e f er s   to   th m a x i m u m   a m o u n o f   r ev er s v o lta g th co n v er ter   s w itc h es a r ca p ab le  o f   b lo ck in g   [ 1 4 ] .     c.   S y m m etr ic  a n d   as y m m e tr ic  s o u r ce   co n f ig u r atio n T h ter m   s y m m etr ic  i n   a n   M L I   r e f e r s   to   w h e n   th e   v o ltag e s   o f   t h in p u t d lev el  a r eq u al;  o th er w is e,   it  is   ter m e d   as y m m etr ic  [ 1 5 ] , [ 1 6 ] .   d.   E v en   p o w er   d is tr ib u tio n :   A ls o   k n o w n   as   ch ar g b alan ce   c o n tr o o r   eq u al  lo ad   s h ar in g   [ 1 7 ] .   W h en   ea ch   in p u t   s o u r ce   o f   m u ltil e v el  c o n v er s io n   p r o v id es  eq u a p o w er   to   th lo ad ,   s u ch   p o w er   d is t r ib u tio n   w i th i n   th s o u r ce s   is   s aid   to   b e   e v en .   I n   s o m e   liter at u r e,   it   is   ca lled   ch ar g e   b alan ce   co n tr o l   o r   eq u al  lo ad   s h ar i n g .   e.   L e v el -   Ge n er atio n   an d   P o lar ity - Gen er atio n M L I   g e n er ates  s tep p ed   o u tp u w a v e f o r m   b y   co n tr o llin g   th e   d in p u t   s o u r ce   i n   s u c h   a   w a y   th at   it   ad d s   u p   a n d   s u b tr ac ts   to   p r o d u ce   lev el   w a v ef o r m .   T h g en er ated   o u tp u co m p o s ed   o f   b o th   p o s itiv an d   n e g ati v p o lar ities ,   allo w i n g   t h r ea li s atio n   o f   a n   alter n atin g   s i g n al   w it h   p o s it iv a n d   n eg at iv e   h al f   c y cle.     T h M L I   co n v er ter   s w itc h e s   i n   t h p o lar it y   g e n er atio n   cir cu i t h a v e   to   b ab l to   w it h s ta n d   th o p er atin g   v o lta g e.   f.   Fu n d a m e n tal   f r eq u e n c y   S w itc h in g :   I i s   a   f r eq u e n tl y   m e n tio n ed   co n v er ter   ter m in o lo g y .   I t   is   k n o w n   t h at   s w itc h in g   f r eq u en c y ,   c u r r en a n d   b lo ck in g   v o lta g ar p r o p o r tio n al  to   th s w itch in g   lo s s es  in   co n v er ter   [ 1 8 ] .   T o   m i n i m i s e   t h lo s s e s ,   th M L I   i s   o p er ated   at  lo w   f r eq u e n c y ,   w h ic h   i s   ca lle d   f u n d a m e n ta l   f r eq u en c y   w h ile  r eser v in g   t h o u tp u t q u ali t y .     2 . 1 . 1 .   Co nv er t er   a s s ess m ent   pa ra m et er s   T h p er f o r m a n ce   m ea s u r e m e n o f   an y   m u l tilev e in v er ter   to p o lo g y   is   b ased   o n   h o w   w ell  i p er f o r m s   o n   th ap p licatio n   in   w h ic h   it  is   m ea n t   f o r .   T h p er f o r m a n c ass ess m e n o f   r ed u ce d   d ev ice  co u n m u lti - le v el   co n v er ter s   w it h   r eg ar d s   to   o th er   to p o lo g ies ca n   b b ased   o n   th f o llo w i n g   p ar a m eter s :   a)   B lo ck in g   v o lta g o f   t h co n v e r ter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   S u r ve o f Mu ltil ev el  V o lta g e   S o u r ce   I n v erter   To p o lo g ies,C o n tr o ls   (   I b r a h im  Ha r u n a   S h a n o n o )   1189   b)   C o n tr o llab ilit y   o f   t h to p o lo g y   c)   T o tal  n u m b er   o f   th p o w er   s witch   d)   A b ilit y   to   e m p lo y   a s y m m etr ic  v o ltag r atio s     2 . 2 .   Co nv ent io na l To po lo g ies   T h is   s ec tio n   d is cu s s e s   th t h r ee   co n v en t io n al   to p o lo g ies  with i n   w h ic h   m o s o f   th c u r r en h y b r id s   ar d r aw n   f r o m .     2 . 2 . 1 .   Dio de  Cla m pe d T o po l o g y   Dio d cla m p   m u lti - le v el  co n v er ter   to p o lo g y   i s   a n   ad v an ce m en o f   t h r ee - lev el   Ne u tr al  p o in t   in v er ter   i n v en ted   i n   t h ea r l y   8 0 s   [ 1 9 ] .   L ater   in   t h 1 9 9 0 s ,   th n u m b er   o f   s tep s   w as  i n cr ea s ed   u p   to   s i x   lev e ls   [ 2 0 ] .   C lam p i n g   d io d es   ar u s ed   in   th i s   t y p o f   co n v er ter   t o   r ed u ce   th d ev ice  v o ltag s tr ess .   A n   m d   lev el   d io d clam p ed   co n v er ter   n ee d s   ( 2 m d 2 )   s w i tch i n g   d ev ice,   n ee d s   ( m d 1 )   in p u v o lta g s o u r ce   an d   ( m d 1 )   ( m d 2 )   n u m b er   o f   d io d es  w it h   v o ltag Vd ac r o s s   th d io d es  an d   s w itc [ 2 1 ] .   Fig u r 3   s h o w s   s in g le - p h a s 5 - le v el  d io d clam p   co n v er ter .   I co m p r is e s   of   f o u r   s er ie s   co n n ec ted   ca p ac ito r s   in   p ar allel  w it h   th Dc  b u s .   T h Dc  b u s   in p u v o ltag V dc   is   s h ar ed   eq u all y   ac r o s s   t h f o u r   ca p ac ito r s ,   ea ch   h a v in g   V dc 4   ac r o s s   it.  T h n u m b er   o f   s er ies  co n n ec ted   ca p ac ito r s   d eter m i n es   t h o u tp u v o ltag s tep .   Fo r   s tep s   d io d cla m p   in v er ter ,   t h er ar M - 1   s er ies  co n n ec ted   DC   b u s   ca p ac ito r s .     T h clam p in g   d io d es  h av d if f er en v o lta g e   r atin g s   d ep en d i n g   o n   i ts   p o s it io n   i n   t h cir c u it.  Dio d D3   i n   t h f i g u r s h o u ld   at  least  b e   ab le  to   b lo ck   3V dc 4   v o ltag e s   w er D1   w ill  o n l y   b lo ck   V dc 4   [ 4 ] .   T ab le  1   b elo w   s h o w s   t h p o s s ib le   o u tp u v o lta g s tep s   b et w ee n   p o in V x   a n d   Vo ,   w it h   t h eir   a llo w ab le  s w itc h i n g   co m b i n ati o n .   L o g ic  s tate1   a n d   0   co r r esp o n d s   to   th e   s w i tc h   On   an d   O f f   s tate s .           Fig u r 3 .   5 - lev el  d io d cla m p   co n v er ter       T ab le   1 Dio d e - clam p ed   Vo lta g es  w it h   t h eir   co r r esp o n d in g   s w itc h i n g   co m b in a tio n   V o l t a g e     S w i t c h i n g   S t a t e s        S 1   S 2   S 3   S 4   S 5   S 6   S 7   S 8     =0     0   0   0   0   1   1   1   `1     =      0   0   0   1   1   1   1   0       =      0   0   1   1   1   1   0   0     =       0   1   1   1   1   0   0   0       =      1   1   1   1   0   0   0   0       Fro m   th tab le,   it  ca n   b s ee n   th a s w itc h   ( S 1 ,   S5 ) ,   ( S 2 ,   S 6 ) ,   ( S 3 ,   S7 )   an d   ( S 4 ,   S8 )   a r e   o p er ated   co m p le m e n tar y   an d   i n   s eq u e n tial  s w itc h i n g   p atter n .   E ac h   o f   t h s w itc h in g   d e v ices   s h o u ld   at  least   b ab le  to   b lo ck    4   v o ltag lev el.   T h cla m p in g   d io d es  b lo ck s   u n eq u al  r ev er s v o ltag e.   Fo r   in s ta n ce ,   w h e n   th e   co n v er ter   o u tp u v o lta g is   at  1 = 0 ,   all  th lo w er   ar m   s w itc h es  ar s aid   to   b at   On   s tate,   in   th i s   ca s D3   h as   to   b lo ck   3  4 ,   D2   b lo ck s    2 ,   an d   D1   w il l b lo ck    4 .   I n   s itu at io n   w h er co n v er ter   is   to   b d esig n ed   w it h   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 1 8 6     1 2 0 1   1190   s a m r ated   d io d es,  th en   f o r   Dn - 1   p o s iti o n ed   d io d e,   n - 1   s er ies  co n n ec ted   d io d es  w ill  b r eq u ir ed   to   b lo ck   ( 1 )    r ev er s v o lta g [ 4 ] .   B elo w   i s   th li s o f   ad v a n ta g es  a n d   d is ad v an ta g es  o f   d io d cla m p ed   co n v er ter   to p o lo g y   [ 2 2 ] .       A d v an ta g es :   1.   I r eq u ir es  s i n g le  i s o lated   Dc  s u p p l y ;   th is   w ar r a n ts   th p o s s ib ilit y   o f   h a v i n g   b ac k - to - b ac k   co n n ec tio n .   2.   T h Dc  b an k   ca p ac ito r s   ca n   b ch ar g ed   s i m u lta n eo u s l y .       3.   I p r o v id es  b etter   ef f icie n c y   w h e n   o p er ated   at  th f u n d a m en ta l s w itc h i n g   f r eq u e n c y .   Dis ad v a n ta g es:   1.   T h n u m b er   o f   cla m p i n g   d i o d es   in cr ea s es  w it h   in cr ea s i n   v o lta g le v el.   T h is   b r o u g h ab o u t h e   ad d itio n al  co s a n d   cir c u it  c o m p le x it y ,   e s p ec iall y   in   h i g h er   s tep s   co n v er ter s .   2.   Un eq u al   s w itc h i n g   s tr e s s   a cr o s s   th e   s w itc h i n g   d ev ice,   i.e .   in n er   s w i tch e s   co n d u ct  f o r   s h o r ti m e   co m p ar ed   w it h   th i n n er   s w itc h es.   3.   No t su itab le  f o r   r ed u n d an c y .     2 . 2 . 2 .   F ly ing   Ca pa cit o r   T o po lo g y   Fl y i n g   ca p ac ito r   ( FC )   i s   an o t h er   co n v er ter   to p o lo g y   t h at  w a s   in v e n ted   i n   t h ea r l y   9 0 s   b y   Ma y n ar d   et  al.   [ 2 3 ] .   I cir cu it  co n n ec t io n   is   s i m ilar   to   t h at  o f   d io d cla m p ,   o n l y   t h at  ca p ac ito r s   w e r p lace d   in s tead   o f   d io d es.   A n   m   le v el  d io d clam p ed   co n v er ter   n ee d s   ( 2 2 )   s w itc h i n g   d ev ice  a n d   n ee d s   ( 1 )   n u m b er   o f   ca p ac ito r s   w it h   a   v o lta g Vd ac r o s s   th e   ` ca p ac ito r s   a n d   s w itc h   [ 2 1 ] .   Fig u r 4   s h o w s   its   3 - p h ase  cir c u it   co n n ec tio n .   T h to p o lo g y   co m p r i s es   o f   lad d er - li k ar r a n g ed   d c   li n k   ca p ac ito r s ,   ea ch   h a v i n g   d i f f er en t   v o ltag e   r atin g .   T h v o ltag e   d if f er en ce   b et w ee n   t w o   ad j ac e n ca p ac ito r s   d eter m in e s   t h a m p lit u d v al u o f   ea ch   s tep .   T o   g en er ate  M - lev el  p h ase  v o lta g s tep s   at   Vx o ,   M - 1   ca p ac ito r s   n ee d   to   b c o n n ec ted   s er iall y   at   th d c - b u s .   T h lin v o ltag Vx y ,   i n   th i s   ca s e,   w i ll  b ( 2 M   - 1 )   lev els.   On o f   th b en e f it s   o f   f l y in g   ca p ac ito r   o v er   d io d cla m p   i s   its   r ed u n d an c y   p r o p er ty .   I ca n   g e n e r ate  p ar ticu lar   o u tp u v o lta g u s i n g   m u ltip le  s w itc h in g   s eq u e n ce s .   Fo r   an   M - le v el  f l y i n g   ca p ac ito r   co n v er ter   d esig n ed   w it h   eq u al   r ated   ca p ac ito r s ,   th n u m b er   o f   p h ase  ca p ac ito r s   ca n   b f o u n d   u s in g   t h ex p r ess io n   ( ( M - 1 ) ( M - 2 ) ) /2   [ 1 9 ] .           Fig u r 4 .   Fiv e - L ev el  Fl y in g   ca p ac ito r   Mu ltil ev el  co n v er ter         T h m er it s   an d   d e m er it s   o f   t h e   m u l ti - lev e l f l y i n g   ca p ac ito r   ar s tated   as f o llo w s   [ 1 9 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   S u r ve o f Mu ltil ev el  V o lta g e   S o u r ce   I n v erter   To p o lo g ies,C o n tr o ls   (   I b r a h im  Ha r u n a   S h a n o n o )   1191   A d v an ta g es :   1.   Hig h - v al u ca p ac ito r s   ca n   s er v a s   b ac k u p   d u r in g   p o w er   f ail u r an d   v o l tag s a g g in g .   2.   T h to p o l o g y   allo w s   t h p o s s ib ilit y   o f   s w it c h in g   r ed u n d a n c y ,   w h i ch   r esu lt s   in   v o ltag e   s tr es s   b ala n cin g   ac r o s s   t h e   ca p ac ito r s .   3.   A llo w s   t h co n tr o f lo w   o f   r ea an d   r ea cti v e   p o w er .   4.     I r eq u ir es  s in g le  is o lated   d s u p p l y   v o lta g e   s o u r ce .   Dis ad v a n ta g es:   1 .         T h n u m b er   o f   ca p ac ito r s   i s   d eter m in ed   b y   t h e   in v er ter   o u tp u t   le v el T h is   m a k es  th c ir cu it   lo o k s   b u lk y   an d   d if f ic u lt   to   p ac k a g e.   2 .         A   co m p le x   co n tr o m ec h a n is m   t h at  r eq u ir es  f ee d b ac k   is   in v o lv ed .   T h is   is   to   m ai n tai n   v o lta g e   ac r o s s   th ca p ac ito r s .   3 .       T h co n v er ter   h as  p o o r   ef f i cien c y   d u to   h i g h   s w itc h in g   lo s s es.     2 . 2 . 3 .   Ca s ca ded H - bridg T o po lo g y   A   ca s ca d ed   H - b r id g is   p r o m is i n g   co n v er ter   to p o lo g y   m ad u p   o f   s er ie s   co n n ec te d   H - b r id g e   in v er ter   m o d u le.   Fi g u r 5   s h o w s   s i n g le  p h ase  5 - lev e cir cu it  co n f i g u r atio n   o f   th i n v er ter .   T h cir cu it   co m p r is e s   o f   f o u r   f u ll  b r id g m o d u les  w i th   ea c h   h a v i n g   its     in d ep en d en t   d s u p p l y .   T h e   n in e - le v el  v o ltag e   s tep s   ar g en er ated   b y   ad d in g   u p   th in d iv id u al  o u tp u v o lt ag es  g e n er ated   b y   ea ch   m o d u le.   B y   e m p lo y i n g   s y s te m a tic  s w itc h i n g   f u n ctio n   o n   th s w i tch e s ,   ea ch   o f   th H - b r id g ce lls   ca n   s y n t h e s is e   th r ee   d if f er en t   v o ltag e   lev el s ,   p o s iti v ( +E ) ,   ze r o   ( 0 )   an d   n eg ati v ( - E )   [ 3 ] .   T h s eq u en ce   o f   p h ase  v o lta g s tep s   i s   e x p r ess ed   in   u n iq u a n d   d is ti n cti v p atter n   f r o m   th ea r lier   m en t io n ed   to p o lo g ies.  I n   th i s   ca s e,   i is   ex p r ess   a s   N=   2P dc +1 ,   w h er P dc   s tan d s   f o r   t h n u m b er   o f   i n d ep en d en t D s o u r ce .           Fig u r 5 .   Sin g le  p h ase  5 - lev e l Cas ca d ed   H - b r id g C o n v er ter       Fro m   th F ig u r 5 ,   s w itch   S a1   an d   S a2   ar ca lled   th co n v er ter   leg   a n d   ar al w a y s   o p er ated   co m p li m e n tar y   to   a v o id   s h o r t - cir cu iti n g   t h s u p p l y .   T h f i v e - lev el   s w i tch in g   s eq u en ce s   a n d   t h eir   co r r esp o n d in g   o u tp u t v o lta g i s   g i v en   i n   T ab le  2 .       T ab le  2 .   T h f iv e - lev e l Cas ca d ed   H - b r id g C o n v er ter       s w i t ch in g   s eq u en ce s   V o l t a g e     S w i t c h i n g   S t a t e s     V ab   S 1   S 2   S 3   S 4   S 5   S 6   S 7   S 8     V 1 = - 2E   0   1   1   0   0   1   1   `0     V 2   = E   0   1   1   0   0   1   0   1      V 3   = 0   0   0   0   0   0   0   0   0     V 4   = + E     1   0   0   1   1   0   1   0     V 5   = + 2E     1   0   0   1   0   0   0   1   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 .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 1 8 6     1 2 0 1   1192   Ou o f   t h th r ee   m e n tio n ed   to p o lo g ies  in   th i s   p ap er ,   ca s c ad ed   H - b r id g to p o l o g y   u s es   th least   n u m b er   o f   p o w er   elec tr o n ic  co m p o n en t s .   T h ad v an tag e s   an d   d is ad v an ta g e s   o f   th i s   to p o lo g y   ar s u m m ar ized   as f o llo w s   [ 3 ] .     A d v an ta g es :   1 .     T h er is   an   au to m atic   v o lta g s h ar i n g   ac r o s s   th s w i tch e s   i n   m o d u le  d u t o   th u s ag o f   th e   in d ep en d en v o lta g s o u r ce .   T h er ef o r e,   r ed u ce s   r estrictio n   i n   th s w itc h in g   s eq u en ce .   2 .     T h co n v er ter   p r o d u ce s   m o r o u tp u v o lta g lev els,  p r o v id i n g   s m o o t h   a n d   s tead y   v o lta g ch an g ac r o s s   th lo ad ,   r esu l tin g   in   les s   T HD   f o r   p ar ticu lar   o p er atin g   f r eq u en c y .   3 .       I ts   m o d u lar   n at u r m a k e s   its   p r o d u ctio n ,   m ai n ten a n ce   an d   r ed u n d a n c y   in te g r atio n   m u c h   ea s ier .   4.     Hig h er   v o lta g le v el  ca n   b ac h iev ed   b y   s er ies - co n n ec ti n g   m o r H - b r id g e s .   Dis ad v a n ta g es:   1 .     T h n ee d   f o r   s ep ar ate   in d ep en d en d s u p p l y   b y   ea c h   o f   th H - b r id g m o d u les.      I n cr ea s e s   th d ev ice  co s t a n d   s ize.       3 .     H YB RID CO NVERT E T O P O L O G I E S WI T H   RE D UCED D E VI CE   CO UN T   T h is   s ec tio n   r ep o r ts   th r ee   p h ase - m o d i f ied   to p o lo g ies  w i t h   r ed u ce d   d ev ice  co u n t.  So m o f   th i s   to p o lo g ies ar h y b r id s   o r   s lig h t l y   m o d if ied   e x is ti n g   co n f i g u r atio n .     3 . 1   T hree - ph a s e   M ulti - lev el  DC  lin k   i nv er t er   ( M L DCL)   T h is   is   a n   in v er ter   cir cu it  p r o p o s ed   b y   R ao   et  a l.  [ 2 4 ] ,   it  ass o ciate d   g ate  d r iv cir c u itr y   was  r ed u ce d   as  it   u ti lizes   f e w er   s w i tch e s   i n   co n tr ast  to   th e   3 6   s w itc h es   in   t h co n v e n tio n al  t h r ee - p h as ca s ca d ed   in v er ter   to p o lo g y .   Fo r   m   n u m b er   o f   v o ltag lev el,   M L D C L   r eq u ir es   m +3   ac tiv s w itch e s   p er   p h as e,   w h ich   i s   h al f   t h n u m b er   o f   s w itc h es  a n d   clam p in g   d io d r eq u ir ed   in   d io d e - cla m p ed   to p o lo g y   an d   als o   h alf   t h v o lta g e   ca p ac ito r   an d   clam p i n g   ca p ac i to r s   n ee d ed   in   f l y in g   ca p ac ito r   to p o lo g y .   Fi g u r 6   b elo w   s h o w s   th cir cu itr y   o f   th p r o p o s ed   h y b r id   ML DC L   co n v er ter .           Fig u r 6 .   T h r ee   p h ase  Mu ltil e v el  DC   l in k   i n v er ter   to p o lo g y         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   S u r ve o f Mu ltil ev el  V o lta g e   S o u r ce   I n v erter   To p o lo g ies,C o n tr o ls   (   I b r a h im  Ha r u n a   S h a n o n o )   1193   Su b - h ar m o n ic  a n d   m o d if ied   s p ac v ec to r   p u ls e   w id t h   m o d u latio n   ar t h co n tr o tec h n iq u es  u s ed   i n   th p r o p o s ed   to p o lo g y .   T ab le  3   s h o w s   t h p r o p o s ed   to p o lo g y   s in g le   p h ase   s w i tch i n g   s tate s   an d   th e   r esp ec ti v g en er ated   v o lta g e.       T ab le  3 .   Sw itch in g   State s   f o r   s in g le  p h ase  s ev e n   le v el  M L DC L   in v er ter                           3 . 2   T hree - ph a s Reduce d S w it ch  M ulti - lev el    I nv er t er   ( RSM L I )   T o po lo g y   T h is   to p o lo g y   p r o d u ce s   s e v en - lev el  o u tp u v o lta g th at  i s   al m o s s in u s o id al ,   t h er eb y   r ed u cin g   t h e   co n v er ter   lo w er   o r d er   h ar m o n i cs.    T h co n v er ter   u s es   th r ee   H - b r id g m o d u le s   w it h   o n m o d u le  p er   p h ase  a n d   3   ad d itio n al  co n n ec ted   s w i tch es  t h at  allo w s   t h p o s s ib il it y   o f   ac h iev i n g   t h d esire d   s ev e n   le v el  w a v e f o r m .   T h er ar to tal  o f   2 1   s w it ch es  a n d   9   d s o u r ce s   w it h   th r ee   ea ch   p er   p h a s e.   I n   o r d er   to   d eter m i n t h e   s w itc h in g   a n g les  f o r   g en er ati n g   f u n d a m e n tal  o u tp u v o ltag e,   it  u s e s   f u n d a m e n tal   s w itc h i n g   s ch e m e.   B elo w   is   th cir c u it o f   3 - p h ase  2 1   s w itc h   M L I     [ 2 5 ] .           Fig u r 7 .    T h r ee   p h ase  s ev e n   l ev el  Mu ltil e v el  I n v er ter       T h e   p r o p o s ed   to p o lo g y   h as  th r ee   o p e r atin g   m o d es,  n a m el y p o w er in g   m o d e,   f r ee w h ee li n g   m o d an d   r eg en er ati n g   m o d e .   Fo r   th p o w er in g   m o d e ,   t h lo ad   cu r r en an d   v o ltag p o lar itie s   ar th s a m e.   I n   th e   f r ee w h ee l in g   o p er atin g   m o d e ,   o n o f   t h m a in   s w itc h es  i s   o f f   a n d   p ass a g o f   t h lo ad   cu r r en i s   d u to   lo ad   in d u cta n ce ,   w h er ea s   i n   r eg en e r atin g   m o d e   th s to r ed   en er g y   in   th lo ad   in d u ctan ce   is   f ee d b ac k   to   th s o u r ce ,   th lo ad   cu r r e n h as  to   b p o s iti v d u r i n g   th e   n e g ati v h al f   c y cle  a n d   n e g ati v f o r   p o s it iv h al f   c y cle  [ 2 5 ] .   T ab le  4   s h o w s   t h p er   p h a s s w itc h i n g   s ta tes  o f   t h p o w er   elec tr o n ic  s w itc h es   an d   th e   co r r esp o n d in g   g en er ated   o u tp u t v o lta g e.   T h s a m s w itc h in g   co m b i n atio n   ap p lie  to   th r em ai n i n g   t w o   p h a s e .           T ab le  4 .   S w itch in g   s tate s   p er   p h ase  f o r   s e v en   le v el  I n v er ter   V 0   S1   S2   S3   S4   S5   S6   S7   S8   S9   S 10   0   1   0   0   1   0   1   0   1   0   1   E   1   0   0   1   0   1   0   1   1   0   2E   1   0   0   1   0   1   1   0   1   0   3E   1   0   0   1   1   0   1   0   1   0   - E   0   1   1   0   0   1   0   1   1   0   - 2E   0   1   1   0   0   1   1   0   1   0   - 3E   0   1   1   0   1   0   1   0   1   0   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 .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 1 8 6     1 2 0 1   1194   S w i t c h e s i n   O N   st a t e   O u t p u t   v o l t a g e   [ V ao ( t ) ]         Q 1 , Q 4 , Q 5       Q 1 , Q 4 , Q 6   2E     Q 1 , Q 4 , Q 7   3E     Q 1 , Q 2 ,   0     Q 2 , Q 3 , Q 5   - E     Q 2 , Q 3 , Q 6   - 2E     Q 2 , Q 3 , Q 7   - 3E     Q 3 , Q 4   0       3 . 3 .   Rev e rse  Vo lt a g M ultile v el  I nv er t er   T o po lo g y   ( RV M L I T )   Naj af an d   Yat in   [ 2 6 ]   p r o p o s e d   n e w   M L I T   th at  h a s   d u al   o p er atio n al  f u n ctio n ali ties .   T h e   f ir s p ar t   u tili ze s   h i g h - f r eq u e n c y   s w itc h es f o r   th g en er atio n   o f   le v el  s tates,  an d   th s ec o n d   p ar t e m p lo y s   lo w   f r eq u en c y   f o r   th g en er atio n   o f   t h p o lar it y   o f   t h o u tp u v o lta g e.   T h er ef o r e,   th ese  t w o   h i g h   a n d   lo w   f r eq u e n cies   p r o d u ce   th r eq u ir ed   o u tp u v o ltag e.   T o   g en er ate  s ev en - l ev el  o u tp u v o lta g e ,   t w o   d i f f e r en to p o lo g ies  ar in te g r ated   p er   p h ase,   w h ic h   r eq u ir es  10   s w itc h es  i n   p h as e .   T h u p p er   s ix   s w itc h es  g e n er ate   th r eq u ir ed   n o n - p o lar ized   o u tp u t   w a v ef o r m   le v el s   w h ile  t h lo w er   4   s w itch es  i n   th f u ll  b r id g cir cu i ts   d o   g en er ates   th e   p o lar ity .   Du p lica tin g   th m id d le  s tag in cr ea s e s   th o u tp u v o ltag lev e l.  A s   s ee n   f r o m   th cir cu i tr y ,   to   g en er ate   p ar ticu lar l y   d esire d   p o lar ity ,   th o u tp u v o lta g e   is   th i n p u to   th f u ll  b r id g co n v er ter   w ith   t h e   co n v er ter   o u tp u f ed   in to   t h p r im ar y   o f   a   tr an s f o r m er   w h o s s ec o n d ar y   is   ar r an g ed   i n   t h d elta  a n d   to   th e   th r ee - p h ase  s y s te m .   T h cir cu i t d iag r a m   is   s h o w n   i n   F i g u r 8 .           Fig u r e   8 .   R ev er s v o ltag m u l tilev el  i n v er ter   to p o lo g y       3 . 4   T hre e - ph a s Asy mm et ri ca l C a s ca ded M ultilev el  I nv er t er   T o po lo g y   ( AC M L I T )   T h co n v er ter   is   ca lled   as y m m etr ical  ca s ca d ed   ML I T   d u to   its   u n eq u al   m a g n it u d o f   th in p u D C   s o u r ce s .   T h is   M L I   to p o lo g y   c an   b in teg r ated   w it h   r e n e w a b le  en er g y   s o u r ce s   as  it  r eq u i r es  less   n u m b er   o f   DC   s o u r ce s   [ 2 7 ] .   Fig u r 9   s h o w s   th cir c u it d iag r a m   o f   t h a s y m m etr ical  ca s ca d ed   to p o lo g y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   S u r ve o f Mu ltil ev el  V o lta g e   S o u r ce   I n v erter   To p o lo g ies,C o n tr o ls   (   I b r a h im  Ha r u n a   S h a n o n o )   1195       Fig u r 9 .   T h r ee   p h ase  A s y m m etr ical  C ascad ed   Mu lti lev el  I n v er ter   T o p o lo g y       T h ze r o   an d   E - lev el  o u tp u v o ltag lev el  ar g e n er ated   u s i n g   t w o   s w i tch e s   an d   s in g le  DC   s o u r ce .   I n   o r d er   n o to   s h o r t - cir cu it  t h DC   s o u r ce ,   th s w itc h es  S 1   an d   S 2   ar o p er ated   in   co m p le m e n tar y   m an n er .   T h t w o   DC   s o u r ce s   a n d   f o u r   s w itc h es   o f   ea c h   p h ase   o f   t h p r o p o s ed   to p o lo g y   f o r m s   m o d u le   s tr u ct u r e.   T h r ee   b asic  u n it  ca n   b ad d ed   b ased   o n   t h r eq u ir ed   o u tp u v o ltag e   le v els.  I t   g e n er ates   th P W s i g n al s   th r o u g h   co m p ar is o n   o f   t h r ef er en ce   s i n w a v w it h   t h e   ca r r ier   w a v t h er eb y   g en er ati n g   p u ls s i g n al s   A 1 ,   A 2 A 3     3 . 5 .   T hr ee - ph a s Sy mm et ric a M ultilev el   I nv er t er   T o po lo g y   ( S M L I T )   T h is   is   an o th er   m o d u lar   3 - p h a s s y m m etr ical  to p o lo g y ,   w h i ch   p r o d u ce s   3 - p h ase  o u tp u v o ltag lev e l   u s i n g   1 2   s w itch e s   [ 2 8 ] .   E ac h   p h ase  co m p r i s es   b atter y   a n d   t w o   s w itc h es  in   s er ie s   a n d   p ar allels  r esp ec ti v el y .   B o th   s w itc h es  co n n ec ted   to   th b atter y   ar o p er ated   in   co m p le m en tar y   to   ea c h   o th er .   I n cr ea s in g   t h n u m b er   o f   p h ase  ele m en ts   ( co m p o n e n t s )   in cr ea s es t h n u m b er   o f   th v o ltag s tep .           Fig u r 1 0 .   T h r ee - p h ase  S y m m etr ical  Mu ltil e v el  I n v er ter   T o p o lo g y       E q u atio n   1   to   3   s h o w s   an   e x p r ess io n   o f   th i s   to p o lo g y   th a o u tlin e s   th r elatio n s h ip   b etw ee n   th e   n u m b er   o f   ce lls ,   o u tp u t le v els,   p o w e r   elec tr o n ic  s w itc h es .     M lev el   2 Nce ll + 3                                                                          (1 )     N sw        =     3 ( 2 Nce ll + 2 )                                 (2 )     N ps            3 Nce ll + 1                                                                                                           (3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.