In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  11, N o.  1, Mar ch 20 20,  p p.  151~ 1 5 9   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.115 91/ijpeds. v11. i 1.151-159          151     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i j p eds.i a esco re .com  Design a ni n e-level modular mul tilevel converter for DC rai lway   electrification system       C .  L.  To h 1 , P.  C. Ooi 2   1  Dep a rt m e nt of E l ect rical  a nd Ele c t r on ic  E ngin e eri n g ,   U niv e rsiti  Ten aga N a sio n al, M a l ay si a   2  D e p a rtm e n t  o f El ectri cal an d  E lectro ni c En g i neerin g, Univers it y  o f   No ttin gh am  M alays i a,  M al ay s i a       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  Ju n  1 ,   2019   Re vise d Ju l 2 2 ,  201 9   A c c e pte d   A ug 1,  201 9       A  recup e rati ng  co nvert er  i s  hi ghly   d e m a nd ed  i n   tracti on  p o wer  s u b station  to  del i v e r  th e  brak in g  en ergy   g en erated   b y   a  t r actio n  vehicle.   C on ven tio nal  vo lt age  so urce  inv e rter  h ad   b ee n  im p l em en ted   in   t h e   t racti on  po wer  st ati o n.  However ,   l arge  A C  line  filters  m ust  be  i nstal l ed  t o  improve  t he   q uality  o f   AC   vo lt ages  a n d   c u rrent s.   T h i s   pape r  p r opo ses   t o   i n s t a ll   a   n i n e-l e vel  M o dul ar  Multilevel   Conver t er  ( MMC)  as  a   r e c uperat i ng  c onver t er.  T h e  mai n  aim   is  t o  elim in a t e  the  n eed   o f   AC  l in e  fi lt ers  while  p ro du cin g   g o od  q u a l ity  o f   AC   vo lt age  an d  cu rrent  w avef o r m s .  T h e  M M C   i s  d e si gn ed  a n d   m o d el led  u s i n g   MATLAB / S i mulink   S i mula ti on  t ool.  A  centralized  c ontrol   o f  bal a n ci ng   a ll  th e  su b-m o du l e   capa c i t o r   v o l t a ge  l evel  i s  pro p os ed  w it h  T h i r d   H arm oni c  Vol t age  Inj ection  Level  Shifted  Pulse  W i dt h  M o dul a t i on  ( T H V I-L S PWM )   tech ni que.   Th e  s i m u l a ti on  resu lt s  prov e  t h at  w ith   t he  a p p l i cati o n   o f  MMC ,   good  q uality  o f  ac  vol t age s   a nd  c urrent s  are  bei n g  produced.  Th e  Total  Harm o n ic  D isto rti on in dex e s are  f o un d  l e ss th an 3. 5   %  wit ho ut u si ng   a ny  AC  li ne  f ilt ers  in  t he  s yst e m.  I n  ad dition,  t he  c lass ic  D C  l i nk  c a p acit a nce  h a s  also   bei n g   eli m inat ed . K eyw ord s :   Ca pac i t o r  volta ge  bala n c i ng  con t ro l  H a r m onic  miti gat i on   L e v e l  s h i f te d   P W M   Mo dua r  M u l til e v el  C o n v e r ter   Th ird ha rmon i c   vol t a ge i njec tio n   Th is  is a n  o p en acces s a r ti cle u n d e r t h e  CC  B Y -S A  li cens e .    Corres pon d i n g  Au th or:   C .  L. Toh,    D e pa rtme nt   o f  El e c t rica l   and  Ele c t ron i c E n g i nee r in g,  Uni v ersi ti   T e n aga   Na si o n a l ,   Jala n  IK RA M - U N I TEN, 43 0 00 K a ja ng,  S e l a n g o r,  M alay si a.  Em ail:  chue n l i n g @ uni ten. ed u . m y       1.   I N TR OD U C TI O N    Ele c t ric  trai ns   d raw   ma ssive   pow e r   f r o m   t h e  u t ili ty   g r i d   to   a cc el e r at e  f r om  s t a nd sti l l .   T h e y  a r e   t h en   wo rk ed   a s  g e n e rat o rs  u pon  rea c h in g   n e xt   p a s se ng er  s t a t i on .  It   i s  predic te d   t h a t   a ppr oxim a te ly  5 0 %   o f    t h e  reg e n e ra ti ve  b ra kin g   e n e rg y  c a n  be   r epro du c e d   [ 1 - 3 ] .  Th e  re ge ner a t i ve   e ne r g y   ha d  bee n   s tore d  us i n g   on b o ard  o r   w a y side  e ner g y  st or a g e  sys t e m   [ 4-7].   These  syst e m s  a re   f u lly  e qu i p ed   w it h  d i ffe r en t   e n erg y   so t r age  modu le s,  such  as ba t te ries,  fuel  cel l,  f lyw h eel s,  a nd  u ltra capa c i tors.   Al t e rn ati v e l y ,   t h e   r e g e n e r at iv e  e n ergy   c a n   b e  t r an s m it t e d   b a c k   t o   t he   pow er  g rid  w i t h o u t   u s i ng   ene r g y   s tora ge   e lem e n t s  [ 8 -1 0].  F i gur e  1  ( a )  ill ustra t es  o n e   o f   t h e   r ec up e r ati v e  c o n v er te r  syste m   p ro p o se d     in  [ 8].   A lth o u gh  a   co n v en t i o na l  V o l t a g e  S ource   I nve rte r   ( VS I)  i s  cap a b l e   t o  del i v er  t h e   e ner gy  b a ck  t o     the   p o w e r  gri d ,  a n   i ns tal l a tio n  o f   A C  f ilter s   i s  a  mus t .  T h e s e   f i l t er s  a r e  us ed  t o  s u p p re ss  u n d es ired  h ar monic s   c o mp on en ts.  In   o rd er  t o   el imi n a t e  th e  AC  f ilt e rs,  t h i s   p ap e r   p r op ose s   t o   re pl a c e   th e  co nv en tio n a l   V S I  wi t h    a  M o du lar   Mu l t i l e v e l   C o n v er te r (MMC)  as show n  i n   F ig ure   1 ( b ).      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202 0  :    151  –  15 9  15 2 (a)  (b )    F i gur e  1.   ( a)  R e c upe r a ti n g   c o nve r t er   s yste m  pr o pose d   i n  [ 8 ] ,   ( b )   Pr opose d   r e c uper a t i ng  c o n v er t e r   sys t e m   us ing  m odula r   m ulti le ve l   co n v er t e r   ( M MC)         2.   MO DULAR MULTILEVEL CONVERTE R   Mo d u la r   M u l t i l e ve l  Co nver t e r   h ad  b ee n  w i de l y   u se d  i n   H i g h  V o l t a g e   D irect  Cu r r e n t   ( HVDC )   tr a n smiss i on  a nd  me di um  vo l tage  d r i ves  a p p l i c a t ions  [ 1 1 ,   1 2] .   T he  m od ul ar  str uct u r e  o f  the  M M C  o ff er s  hi g h   sc ala b i lit y  t o   r e ach  h i g her   r a nge  o f  p o w e r s   a nd  vo lta ge s.   I n  ad di t i on ,  s o me   b ul ky   a n d   c o st l y   c o m p onen t s  in  the  pow er   c on ver s i on  s y ste m   s uc h  a s   t r a n s f o r m e r ,   dc- l i nk  capa c i ta nce   a n d  pa ssi ve  f i lter s   can  b e  e l im ina t e d .   L a t e l y ,  ap pli c a t ion   o f   MMC   h ad  b een   e x t end e d   to   r a i l w a y   e l ect ri f i c a t i o n  s y stem   [ 13] .   MM C  ha s  be e n   in te gra t e d   i n  A C   r ailway  e l e c t rifica t i o n   s ys tem   as  S tati c  Fr equ enc y   C onve r t er   ( S F C)   o r   Ra ilw a y   P ow e r   C o n d i t i oner  (R PC)  [14,   15].   Th is  p a p er  w ill  pr esen t  t h e  a p p lica t i o n  o f   M M C   a s  a  r e c u p e r a t i n g  c o n v e r t e r  i n   DC  r ai lway  e l e ctrifica tio n  s y ste m .   The   fo llo win g   s ec t i o n   w i l l  b ri ef ly   i n t rod u ce  t h e  op era t ion a l  p r i n cip a l  wi th  it s  con t r o l  an d  m odu la tio n  t e c h n i que.     2 . 1 .   Opera t io n a l   pri n cipa l  The  pow er  c ircui t   o f  a   ni ne-l eve l   M o dul a r   M u l tile ve l  C o nver t e r   is  i l l us tr ate d   i n  F i gur e   2.   A   t hr ee - p h a s e   M M C  c o n s i s t s   o f  s i x   e q u i v a l e n t   a r m s .   E a c h  a r m  o f   t h e   c o n v e r t e r   co nt ai ns  f ou r  un it s  of   i d e nti cal   s ub - m o d u l e  a n d  a   u n i t   o f  a r m  i n d u c t a n c e ,   L ar m .  T h es e  co mpo n en t s   a re   c onn ect e d   i n   se r i es.  T h e   a r m  in du ct a n c e   is   u s ed   t o   l i mit   th e   c h an gin g   r at e  o f   A C  cu rre n t ,   i a ,   A   u n i t   o f   s ub- mo du le   i s  co nf i g ur ed  b y  on e  pair   o f   I G BT  sw itc h  a n d  a  c a pa ci tor .   F igu r e  2  ( b )   i l l us tr a t e s   t he  pow e r   c ir c ui t   of  a   s ub - m o d u l e .   I n  gen e ral   t h e  IGBTs  a r e  sw itc he d  c o mp lem e nt a r ily.   By  t ur n i n g   o n  S x   ( gate  s w i t c h i ng  c o nt r o l   s i gna l  is  s e t   t o  l o gi c   1) ,   the   su b- mod ule  vo l t age  le vel  is  e qu i v ale n t  to   t he   c a p ac i t or   v o l t a ge  l e v el  ( v SM  =   v c ) .   C o nve r s el y,   t he  s u b - m od ule  vo lt age   is  e qua l  to  z e r o  v o lt  if  S x ’   i s  tr ig ger e d  on.   S inc e   al l  t h e  s u b- m o d u l e  i s   c on ne cted   i n  se r i es,  th e   arm  v o lt a g es,  v RS   a nd  v TU  c an  b e d e t e rmin ed  a s:    v RS ∑     ( 1 )   v TU ∑     ( 2 )     Where  p   r epr e sent s  phase - l eg  a - b - c .   T he   p o l e   volta ge   o f   ea c h   pha se  c an   b e  de r i ved  a s :    v p o =          =        ( 3 )     The   A C   c ur r e nt   f or   pha se  l e g - a   c a n   b e  expr e s se d  i n               ( 4 )     It  i s  h i gh lig h t e d   t ha t  a   tota l  of  s ix  m o d u la t i n g   w a v es  a re   u se d   t o  co ntr o l  eac h  a r m   o f   t he   M M C .     The   c o ncep t  of   g e n er a t i o n   thir d  har m onic   v o lta ge   i njec tio n   mod u l a ti on  wav e s,  l e v el   s hi f t e d   p ulse    wi dt h  mo dul a t i o n   and   cap a c i t o r  vo lt ag e  b a la n c ing   co nt rol   me t h od   w ill  be   f ur ther  e x p l a i n ed   i n  the   fo l l owi n g   sub  se c t i on.     2. 2.     Th ir d   h armon i c  vo lt a g e   in j ect i o n   m o d u l at ion   wa ve   Thi r d   h a r m on ic   v olt a g e   i n j e c t i on   pul se   w id th   m od ul at i o n   t e c h n i q ue  i s   basi cal l y   e x t ende d  fr om     the   c l ass i c  Si n u so ida l   P u l se -Wi d th- M od ula t i o n  ( S P W M).   As  i l l u s t r a t e d   in  F ig ur e   3   ( a ) ,   t he  t h i r d   h ar m oni c   vo l t age  i n jec t i on  w a ve ,   v re f ,   i s   p r o d u ce d  b y   s um min g   u p  t h e   pur e  si nu so ida l   w ave,  v a1 ,   that  nor ma l l y  u s ed  i n  S P WM   w it h  its  t hir d   o r d e r   h ar m onic  c o mp one n t s  [ 1 6,   1 7 ] .   The   ma i n  a d van t a g e  is  t o  inc r ea se  t he  m aximum   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Desig n  a  n i ne - l ev el mo du l a r mul tile ve l c o nv erter  for  DC   ra i l w a y  elec tr if i c ati on sy ste m  (C.  L. T oh)  15 3 ou t p u t   v ol ta g e   a m p lit u d e   w ith ou t  in t r od uci n g  ad d iti ona l  s i de ba n d   ha r m onic s .   I t   i s  no te d  tha t ,     t h e   con v e nt iona l   S i nu so id al   P u l se -Wi d th -M odul a tio n   (S PWM )   t e c h n iq ue   h as  l i m ite d   the  line a r  m odu l a t i o n   r a nge  t o:         (a)      (b )     F i gur e   2.   P ow e r   c ir c u i t   o f   ( a )  nine - l e v e l   m od ular   m ulti le vel  c o n v er ter   ( M M C ) ,   ( b)  S ub- m odu le  ( S M )       0  <   m a    1 . 0     (5 )     Where  m a   in d i cate s   t he  a m p li tu de  m o d u l ati o n  i n dex.   B y  intr o d u c i n g   t h e   n e w  mo dul a tin g   wa ve ,  v re f ,    t h e   f und amen t a l   co mpon e n t ,   v a1 ,   c a n  be  r aised  u p   t o  1 5   %   g r e a t e r .   This  i s   ma inly  d ue  t o  the   c ompe n s a t i on  of   th ir d  or de r   ha r m oni c   c o m p o n en t,  v a3 ,  t o   r eg ul at e   v re f   w i t h i n  t h e   r a nge   o f   1. 0.   T her e for e ,   in  T H V I - P WM  tec h n i q u e ,   t he   l inear   m od ul a t i on  r a n g e  is  e xt ende d  t o :     0  <   m a     1 . 15  ( 6 )     The   si x  un i t s  modu la ti n g   w a v es  w hic h   a r e  de m a nde d  f o r   M M C  m o du l a tio n  can  b e  de r i ved  as :      U ppe r   a r m m odu la tin g  w a ve ,   re f _ p u  p1  3  ( 7 )   Low e r   a r m   m odu la tin g  w a ve ,   re f _ p l  p1  3      ( 8 )     The   p u r e   s in usoi da l  w a ve  e qu a t i o ns  f or   e ach  pha se,   v p1 ,  a r e:      v a1  sin 2    v b1  sin 2     ( 9 )   v c1  sin 2       The   ap pr ox i m a t ed  e x p r e ssio n   o f   t h ir d  or der   har m onic  c o mp one n t ,   v 3 ,  i s   a s f o llow e d  [1 8] :          ,  ,     ,  ,        ( 10)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    151  –   15 9  15 4   F i gure  3.  ( a) Thir d  ha r m onic   vo l t age  in jec tion  mod u l at i n g w a v e   ( p h a se-a),   (b)   Leve l shi f t e d c a rr i e r w a ves  t o   b e  u s e d  for  a  n in e - le ve l  MMC       2.3.  Leve l   s h i fte d p u l se  w id th  m odu l at i o n   an d   c a p a c i t o r vo lta g e  b al an cin g   c on t r ol   The   num ber   o f   d e m a n d e d  t r ia ng ula r   car rier  w ave ,   v tr i ,   i s   d epe n d e d  on  t h e  n u mbe r   o f  sub- mo du l e   c o n n e c t e d   i n  o n e  a r m .   I n  t h i s   p a p e r ,  f o u r   u n i t   o f  c a r r i e r  w a v e s  w i l l   b e   u s e d .  T h e s e  c a r r i e r  w a v e s  a r e  s h i f t e d   vert ica l l y   i n  sa m e  pha se .  The am pl i t ud e of e ach  car rier wa v e   is  e q u al ly  d ivi d e d   a s foll o w s:      (1 1 )     Whe r e  N  r e pr e s e n t s   t he   t o t a l   n umbe r  of  s ub- mo du le  p e r   a rm.  The   freque nc y   o f  t h e  c a r r i e r   w a v e s  i s   s e t   a c c o rdi n g   to   t h e   M MC  s w i t c hi ng   fre qu en cy ,  f sw .  F i gure  3  (b )  show s  t h e  c a r r ie r  w a ves  nee d e d   f or  a   n ine - leve l   MM C .   T h e   g at e   swit ch ing   co nt rol   si gn a l s,  G pui   a nd  G pli   w i l l  be  p r o duc ed  w he n   the   fol l ow i ng  c o nd it ion s     are   m a tc h e d :     re f_ p u    ,   G pui  = 1  e lse  G pui  = 0  ( 12 )   re f_ p l    ,   G pli   =  1 els e  G pl i  =  0   ( 1 3 )    In  g ene r a l ,  on l y   f our  s u b -m odu les  w i l l   b e   tr i g ge red  on  per  phas e   le g   a t   e very  i ns t a nt .   T h e  sw itc h i ng   dec i si o n  of  ea c h  sub-m o du le w i l l be  def ine d  by Ca pa ci tor   V o l t ag e  B a la n c in g ( C V B )  co ntr o l l e r .   Th e   co nt rol   obj e c t i v e   o f   t h e  C V B   con t ro ll er  i s  to   r e g ul at e   t h e  vo lt ag e   l e ve l   of  e a c h   fl o a ti ng   c a p a c i t o r   i n   p ermi tt ed   v o l t a g e   r an g e .  In   o rd er  t o   ac hi e v e  thi s ,  a l l   c a p a c i t or   v ol ta g e s,   v c ,  and  a r m  c u rre nt s,   i arm ,   w ill    b e   s a m pl e d   p eri o d i call y .  Ea ch   a rm  c a p aci to r  v o lt ag e  v a lu e s   w il l   t he n  be   s or t e d  in   a sce n d i ng   o rder .   If the res pec t i v e ar m curre nt i s fo u nd  grea t e r   tha n  ze r o a m p e re  ( i ua  or  i la  >   0  A ) , t he  ga t e   s w itc h-o n  c om m a nds  w ill  be  p ri ori t i z e d   t o   t he  s u b -m od ul e   w h ic h  c a p ac itor  v o l t a g e  v a l ue   r a nke d  first.  T he  c a p ac it or  o f  th i s     sub-m odu le  w il l   st a r t  be in g  c h arge d  up  up on  t r i g ge ri n g   on.  C on v e r sel y ,  by  de ter m ini n g  a   nega tiv e  arm   curr ent   ( i ua  o r   i la   <   0   A ),  t he   s ub-m o du l e   w hic h   c a p ac itor   v o l t a g e  va lue   is  r anke d   a t   bo ttom  w i l l   b e   t u r ned   on   for  disc harg i n g .   T he c apa c itor   vol ta ge  b a l anc i n g  c o n tr ol   i s e x e cu te d in  p ara l le l  for  all   ar ms in  MM C.      3.   SYS T E M   M ODELLING   AND RE S U LTS   V ERIFICAT ION   I n   o r d e r   t o  e v a l ua te  t he  f ea sib i l ity  o f  the   p r o pose d   c on verte r ,   t w o   s im ul a t i on  mo de l s   a r e   c on struc t e d   as  s how n  in  F i gur e  4  (a)  a nd  (b).  I n  F i gure  4  (a ),  t he  c on ve n t i o n a l   V olt a ge  S our ce  Inve rter  ( VS I)   i s   implem e n te d  a s   a   r ecu pe rat i n g   c o nverte r .  T h e   p o w e r  circu i t   of  t he  V SI  c an  b e  referr ed  f rom   [17] .  W h ereas,   F i gure   4 ( b ) show s  t h e   i n t e gra t i o n of t he pr o pose d  M o d u l a r  Mu l t ile v e l C onve r t er  a s a r e c upe ra ti n g  con v e rter.   The   r e ge ne rat i v e  p o w e r  prod uc ed  b y  a   br ak in g  r a i l w a y  i s   m ode l l e d  a s   a   c on t r o llab l e   v o lta ge  s ource .   Li t e rat u re s  had   doc ume n te d  t h at  t he   d c  vol t a ge   m ay  r i s e   u p   t o  1   k V   w i t h  a p p r o x i m a t e l y  1 . 5  k A   d c  c u r r e n t   pro duce d   i n  b r a k i ng  m o de.  O n   t he  o ther  h a nd,   t he   t r acti o n  p o w e r  s u b s t a t i o n   a s  s h o w n  i n   F i g u r e  1  i s   si m p li fie d   a s  a   thre e-pha se  s t a r   con n e c te d  RL  l oad.   T he  r esist i ve   l oa d  va lue   is  s e t   b y   try  a n d  e rror   t o   m eet    the  r e gene ra ti ve  b ra ki n g   c u rrent  lim i t   g iv e n   i n  [1 9].  Con v e r sel y,  t he   m odel l i n g   o f  the  i n d u c t i v e   loa d   i s   re fe rri n g   t o   t he   f i e ld   d a t a  [1 9 ] .  As  t h e   g e n era t o r   i mp ed an ces  a nd   r eac t o rs  i n f o r ma t i on   a re  not   g i v e n ,   the  impe da nce   of  t he  z igz a g   t rans for m e r   i s  use d   t o   es tim at e  th e   t r a c t i o n  s u b s ta t i o n   t ota l   i m p eda n c e .   Ta ble  1  prese n t s   t he   p ar am eter s  of  t he   t ra nsf o rme r .   S i nc e  t h e   pro pos ed  inve rter   w ill  be  i nte g r a ted  t o   t he   s ec on dar y   st a r   w in d i ng  o f   t he  t rans fo r m e r   ( F i gur e  1) ,  the  prim ary  w i n d i n g   t o  se c o n d a r y  sta r   w i n d i ng  %  im pe dance ,   % Z sY ,  i s   u se d  t o   e s t im a t e  the   re ac t a nce   of  t h e   t ra nsform er.   B y   n e g l e c tin g  t h e   re si s t an c e   o f  t h e  t r ansfor m e r,  X sY ,  is  e stima t e d  a s  21.8 1  m Ω us in g (14).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Desig n  a  n i ne - l ev el mo du l a r mul tile ve l c o nv erter  for  DC   ra i l w a y  elec tr if i c ati on sy ste m  (C.  L. T oh)  15 5 %    1 0 0 %   ( 14)     Where,  P  a n d   V   r epr e sent  t h e   r ated  pow er  i n  v o l t -am p er e  a nd  t h e  n o m i na l  p h ase   v ol t a ge   i n  vo lt.   B y   usi n g   ( 1 5 )   t he  r ea c t anc e   o f   t h e  tr ansform e r   is  e stim ated   a p p ro xima te l y  7 0   µ H .   T he   s im ula t i o n  pa r a m e ter s   a r e   su mmari z ed  i n T a b l e 2 .         ( 15)       Ta b l e  1.   P a r a m e t er s  of   t he  z ig za g  tr ans f or me r   [ 19]   Pa r a m e t e r  Valu e   Ra t e d  powe r ,   P   3300  kV A   Ra t e d  no m i n a l   f r e que ncy ,   f   50  H z   Ra t e d  no m i n a l   volta g e   –   p r i m a ry,   V p, r m s   33  kV   Ra t e d  no m i n a l   volta g e   –   s ec ond a r y ,   V s, rm s   2   ×   585  V   Prim a r y   w i nding  to  s ec onda ry  d e l t a  w inding  %  i m pe d a nce ,   % Z s   6. 86 %  Prim a r y   w i nding  to  s ec onda ry  s t a r   winding  %  im p e d a n c e ,   % Z sY   7 . 01 %        (a)      (b )     F i gur e  4.   S imula t i on  m o d e l  of   r e c uper a ti n g   c on ve r t er   s yste m :    ( a )  Volt a g e  so ur ce  in v e rter  (VSI),   ( b ) Mod u lar  mul t i l e v el  c on ve rter  (MM C)      Ta ble   2.   S i m u latio n  par a me ter s     V olta g e  S our c e   Inve rte r   ( VSI)   M odula r   M ultile v e l  C onve rt e r   ( MM C)   DC  l ink  Vol t a g e ,   V dc   9 60  V   820  V   DC l ink ca p a c itor,  C dc  1   m F   N A   N u mb er   o f   p o w e r   c el l   p e r   ar m,   N   NA  4  Ca p a c ita n c e  p e r   sub-m odule ,   C SM   NA  18 m F   Arm   induc t o r ,   L arm   NA  0. 5 m H   R e s i s t i v e  Lo a d  p er  p h a s e ,   R   0 .4  Ω  0 .4  Ω  I n d u c t i v e   L o ad   p er   p h a s e ,   L   70  µH  70  µH   Sw it c h i ng  Fre que n c y ,   f sw   1000  Hz   1000  H z   A m pli t ude  M odula tion  In de x,   m a   1 . 0 0   1. 15   A m pli t ude  r a t io  o f   tria ngula r   w a v e s ,     1  0. 5  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    151  –   15 9  15 6 The   re cu pera ting  c o n v erter   s y ste m   u si ng  V S I  is  m uch  si mple  c om p are   t o   M M C .  A l l   the  g a t i n g   signa l s   a re   g e n er ate d   from   the  s i nu soi d al   p u l se- w idt h -m odu la tio n  (SP W M)  b loc k .   F i gur e  5  ( a )  sho w s     the   sim u la t i on   r esul ts  o f  the   thr ee- phase   m o d u l a t i n g  w a ves   an d  a   tria n gul a r   w ave  prod u c e d   i nside   t h e  S P WM  bl oc k.  T he  p e a k   o f  a l l  s i nus o i da l  w a ves  a n d  t h e   t r i a n g u l a r  w a ve   a re  s et   t o   1 . 0  p.u.  ( m a   =   1 . 0 ) .   T he  s in usoi da l   w a ve   freq u enc y   i s  se t   t o  50 H z  (referr i ng t o   T a b le   1 ,   A C   l o a d m o d e lin g) and the   tria n g u l ar   w a v e fre q ue ncy i s   set  e q u i va le n t   t o   t h e   sw i t ch i n g  fr eque nc y,   i . e .  1  kH z.   A   d c  li n k   c a pac ito r  of  1   m F   is  i nte g ra t e d  t o   s t a bi l i z e     the   dc   l i n k   v o lta ge (pro d u ce d   by  the  tra ct ion rail i n  rege n era t i o n mo de) .  In  th is sim ula t i o n ,  the dc   l i n k  vo lta g e   is  c o n t r olla ble   (assume d   o u t e r   c on tro l   l oo p  [2 0]  i s  a p pli e d).  T he ref o r e   t he  d c   l i n k   v o lta ge  i s  r e gu l a ted   a t     96 0 V .  With t h a t  t h e   l i ne-t o-l i n e vo l t age  is  r e gula t e d  a t  585  V .    O n   t he  o ther   h a nd,   M MC  g a t es  s i gna ls   a re  f irs t   b ei ng   d e t e r m i ne d   u s i ng  t h e  T H V I -LS P W M   modu la ti o n   t ec hn ique   ( th ird  ha rm on i c   v o l ta ge  i n j ec tio n  l e vel   sh i f te d  pul se  w id th  m odu lat i on).   F i g u re   5   ( b)   and  (c )  show s   the   c a r r ier  wa ves  an d  m o d u la t i o n   w ave s   b e i ng  ge n e ra te d  f o r  u pper   a nd  l o w e r  arm s   o f    the  M M C .   Sin c e  fo ur   u nits  o f  s u b-modu le s  a r e  con n ec te d  i n   s erie s  in  eac h  ar m  of  M MC,   fo ur  u ni ts  o f  tria ng u l ar  w av e s   a r e   d em an d e d.   T he se   t ria n gu lar   wa ves  a r e  i d en t ical   i n  a m plit ude   a n d  p hase.   The   m o d u l a t i o n   w a ve s  w h ic h  con s is t   of  t h e   t h i rd  h ar mon i c   vol tage   c om p one n t   a l l ow   a n  inc r ea si n g   o f  ad d iti ona l  1 5 %  to     t h e   modu l a ti on   i nd e x .  Th e   mai n   a dv an t a ge   w o u l d   b e  d e c r ea si ng   t h e   d c   l i n k  vo lta ge   l eve l   t o  8 20  V   w h i l e   ma int a in in g  th e  effec t ive  line - t o - line   v o lta ge   a t   5 8 5   V .  Th e  dc   l i nk  c a p a c it or  ( 1  m F )  is  n o t   d em and e d   w ith     the  inte gr at ion  of  M M C   a s  rec upera tin g  co n v er t e r.  T his  is  m a i nl y  due  t o  t h e  dc  l in k   v o l ta ge  c a n   b e   s t a b i l i z e d   t h r o u g h  t h e  s w i t c h i n g  a c t i v i t i e s   o n  e a c h   s u b - m o d u l e  e i t h e r  t o   i nse r t  or  b y p ass  a n   a ppr opria te   n u m be r  of    sub-m odu les   for   e a c h   p ha se   l e g .  Th us,  ca pa cit o r  vo lta ge   b alanc i ng   c on trol   i s  esse n tia l  t o   m ai nt ai n  the   pr o p er   opera tio n  of t h e   MMC.       (a)   (b)  (c)     F i gure   5.  (a )  S inuso i dal  P u lse  Wid t h  M o d u la t i o n  (S P W M )  for  VS I ,  (b)  T hird H a r m oni c   V o l t a g e  Injec t i o n  Leve l  S h ifte d  P u lse W i dt h  Mod u l at i on (TH V I-LS P W M)  for  up p er  a rm  MMC,    ( c )   THV I-LSP W M  f or  lower  a rm  M MC      A s   s how n  in  F igure  4(b),   the   Capac itor  V o l t age   Ba la n c in g  C o n t ro l  bl oc k  w i ll  sa mple   t he  a r m   curr ents  a nd  e a c h   s u b - m od ul e  ca paci tor  v o l t a ge  v a l ues  p e r i o d ica l l y .  Aft e r  e x ec uti n g   th e   ca p a c i to r  vo lt age  bala nc i n g  c o n t r o l   a l gori t hm ,  appr opria te   g a t e  s i gna ls  w il l  the n   b e   d i s t ri bu t e d  to   t h e   c or respo n d enc e   su b- modu les.   F ig u r e  6  i.  i l l us trates  t he  t rajec t o r ies  of  uppe r   and  lower  arm  currents  in  phas e   l e g -a.   W h en    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       D e sign  a n i ne- l e vel  m o du lar  m u lti leve l   co nv e r t e r f o r D C  ra ilw ay  elec t r if ic at ion  sy s t e m  (C.  L .  T oh)  15 7 t h e   con t ro ll er  i d e nt i f i e s   a  p o s it iv e  arm  cu rre n t ,  th e   cap a c i t or   vol t a ge  o f  al l   sub-m o du les  i n   t ha t  pa rt i c u l a r   a rm  w ill  va r y   i n  a n   i nc rea s i n g  tr e nd.  A   s ha rp  d ec li ne   o f  the s e  capa ci to r  vo lt a g e s   h a p p e n   wh en   n e g at i v e  a r m  c u r r e n t   i s  d e t e c t e d .  T h e s e  b e h a v i o r s  a r e  c l e a r l y   d e p i t c h e d   i n  F ig ure   6  ii .   The  z o om- i n  v i ew   o f  ca p a c i t o r   vo lta ge   w ave f orm s   f or  s u b -m odule s   l oca t e d   i n  u p p e r   a nd   l ow er  a r m s   ( phase-a )  ar e  show n  in  F i g u r e  6  iii    and  i v .  The   resu lts  c o n firm   t ha t  the   ca pa cit o r   v o l ta ge   b ala n c i n g  c ont rol  a l g o ri thm   ha d  bee n   m od elle d   succe ssfu lly  s i n ce  a l l   t he  ca p acit o r  vo ltage  l eve l s  i n   o ne a rm   are  alterna t i n g l y incre a se d  or de c re ased.         i  i i i ii   i v   F i gure  6.  S imula t i on r e su l t s  for  p h a s e-a :   i ) a r m s ’ c u rrents,  i i )   c a pac itor  v o lta ge o f su b-m odule s     loca te d  i n  phas e   l eg-a ,  i ii)  z oo m  in view   of  v c_ua[1-4 ]   at  ti m e in st an t   0 . 98 13 s,   iv)  zo om  in vie w  of  v c_la[ 1 -4 ]   a t   t i m e  in sta n t  0.97 7 9 s       Th e  s t eady   st ate  t h ree   ph a s e   vo lt ag e s   a nd   c u rre n t s  wav e f o r m s  a r e   prese n te d  i n   F ig ure   7.   F or  e a s e  of   com p aris on,  t h e   r e s ul t s   p ro du ce d  by  V S I  ar e   tab u la te d  i n   c ol umn   ( a )   w hil e   c ol um n   ( b )  is  r eserve d  for  M M C   resul t s.  A s  sho w n  in  F igur e  7  (a )  i.,   the  ph ase  vo l t a g es  g ene r a te d  b y   t h e   c on ven t io na l   V S I  are  balan c e  bu t  di st orte d.  The y   ar e sw itch e d fr om -⅔ V dc  to  ⅔ V dc   w h i l e  t h e   l in e - to -lin e   vol t a g e  wav e f orm   is tri g g er ed from  V dc   to  – V dc .  Their  THD  indexe s   a r e  capture d  us i n g  t h e   MA TLA B  P o w e r gui   F F T   A naysis  T o o l   a s  68. 70  %.     The  A C   c ur rent s  a l s o   c o n ta i n   l ar ge  r ipp l e  and  a  lo t  of  s i d eba n d   h arm o nic s   c omp one n t s.  T he  THD  i nde xes     for  al l   pha ses  ar e  c l ose d   t o  33.5 1   % .   In  o rde r   t o  m i t i ga t e   t he s e  ha rmo n ic  d is tort i o n,   A C  fil t ers  [2 1,   22]    mu st  b e i m pl e m en t e d .    H o w e ver,   t h i s  pow er  q ua li t y   i ss ue   can   a lso  b e   s o l ve d  b y   i mp lem e n t in g  MMC  a s  a   rec upera t i ng   con v er t e r  in  T P S S .   A s   s how n  in  F ig ure   7  (b)  i.,  MM C  m a nage s  t o   pr o d uc e  s i n u s o i d al  p ha se   v o lta ges  an d   l i n e-to -li n e  v o lt a g e  wa v e f o rms  wit h   s ma ll   r ip pl e s .  Th e s e  vo lt a g es  d is tort ion   in de xes  a r e   re corde d   l ess  th a n   3.5  %.   I n  a d d i t i o n   a   c lea n   a nd  g o o d   qua l i t y   l i n e   c u rre n t s  ha d  a l s o  b e en   g en era t ed   w ith   t he   TH D   i nde x  a s   l ow   as 2. 37 %.  A ll the   TH D  index e s  for  w a ve for m s show n in F i gure  7 ar e summ arize d  in Ta b l e 3 .       i  ii  iii    ( a )   ( b )     F i gur e 7.  S i m ulat i on re su l t s for   (a ) VS I, ( b) M MC.   The   su b - pl ot s  show :  i )  pha se  vo l tage  w avef orm s ,   i i )  l i ne - t o-l i ne  vo l tage,   v ab ,  wave form ,  and i i i ) pha se  c urren t   w avef orm s   0. 96 0. 96 5 0. 97 0. 9 7 5 0. 98 0. 98 5 0. 9 9 0. 9 9 5 1 -5 00 0 50 0 v sa , v sb , v sc [V ] ti m e  ( s ) 0. 96 0. 96 5 0. 97 0. 9 7 5 0. 98 0. 98 5 0. 9 9 0. 9 9 5 1 -10 0 0 0 10 00 i sa , i sb , i sc [A ] ti m e  ( s ) 0. 96 0. 96 5 0. 97 0. 9 7 5 0. 98 0. 98 5 0. 9 9 0. 9 9 5 1 -10 0 0 0 10 00 v ab [V] ti m e  ( s ) 0. 96 0. 9 6 5 0. 9 7 0. 975 0. 98 0. 9 8 5 0. 99 0. 995 1 -5 00 0 50 0 ti m e  ( s ) 0. 96 0. 9 6 5 0. 9 7 0. 975 0. 98 0. 9 8 5 0. 99 0. 995 1 -1 00 0 0 10 00 ti m e  ( s ) 0. 96 0. 9 6 5 0. 9 7 0. 975 0. 98 0. 9 8 5 0. 99 0. 995 1 -1 00 0 0 10 00 ti m e  ( s ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    151  –   15 9  15 8 Tab l e  3. Tota l   h arm o n i c dis t o r tion  in de xes c o mpa r ison  be t w ee n v o l t a ge  s our ce  inve rt er (VS I)   and  mod u l ar  mult ile ve l  co nve rter  (MMC)    V S I   M M C   P h a s e   vol t a g e  dist o rtio n,  TH D v   6 8. 70  %   3. 29  %  L i ne - l i n e   volt a ge  d ist o r t i on,   TH D v   6 8. 71  %   3. 14  %  P h as e   cu r r en t   d i s t o r t i o n ,   TH D i   3 3. 51  %   2. 37  %      4.   CONCL U S ION    Th is  p aper   p rop o se s  t o   r ep l ace   a   c o n v en t i o n a l   r ecu pe rati n g   c on v erter   sys t em   w ith  a   n i n e - lev e l   Mo du la r  M u l t ileve l   C onve rte r   ( MM C) .  The  op e r a t i o nal  pr i n c i pa l  o f  t h e  M M C   ha d  bee n   p re se nte d   i n   br i e f  to ge ther  w i t h  a  fe asi b l e   c o n t r o l   an d  m o dul a t i o n  t e c h ni q u e .  A u th ors  c h o o se  t o  bala nc e   t h e   vo l t a g e  le ve l   o f     the  ca pac i t o r  in  e ac h  s ub-m o d u l e  as  t he  m ain  co n t ro l  o b je c tive .   A   s imple  c o nt r o l   a l g o ri t h m   ha d   bee n   pro pose d   t o  ke ep  a l l   t he  c apa c itor   v o l t a ges  fluc t u a t e   w i t h in  a   to ler a nc d  ban d .  Be s i de s,  t he   c o n c e p t  o f   t h i r d   harm on ic  v o l t a ge  i nje c t i on  l e ve l  s h i f ted  pu lse  w i d t h  m odu la tio n  ( T H V I - L S P W M )   t e c h n i q u e  h a d  b e e n   di sc usse d.  T he   s imu l a t i o n  res u l t s   o f   t he   M M C   h as  c o n firm ed  t ha t   t he  A C  l i ne   f i l t e r  a n d  dc  lin k  c a p ac i t or  a re  pos si b l e  t o   b e   elimi n a t e d .   Th e  pro duce d   v o l tage s  an d  c u r r ent s   a re   n ear ly  s in uso i da l  w i th  t he  T o t a l   H arm onic   D i stor tio n ( T H D )   i n d e x es re c orde d less t h an   3 .5  % .       ACKNOW LEDG E MEN T S   Th e  au th o r s   are   pl e a s e d  to   e xp ress   t h e i r   a pprec i a ti on   t o   th e  Mi ni st r y   o f  Ed u cati o n   (M O E ),   M a l a y s i a  for  sp o n sor i n g   the  F u nd a m e n ta l  R e sear ch  G ra nt  S che m e   (F R G S )   t o  c ond uc t   this  r e s e a rc h.  P rojec t   C o d e :   F R G S /1/ 2 01 6 / TK 04 /U N I TEN /02/ 1.       REFE RENCES   [1]   V.   G e l m a n,   " Braki n g   Energ y   R ecup e r a ti on  -  Revers ib le  T hyri s t o r- Control l ed  R ectifiers,"  IEEE V e hicular   T echn o lo gy M agaz ine , v ol .  4 ,   n o . 3 ,   p p . 8 2   - 89 ,  2 0 0 9 .     [2]   H.   I baio nd o ,   A .  Ro m o ,   " K in e t ic  E nerg y  Reco very   o n   Railway  S yst e m s   w it h   F eed back   t o   the  Gri d ,"  i n  14 th   Int e rna t i o n a l   Power Electr onics   an d M o tio n Co n t ro l  Confer ence , Oh r i d ,   p p . 9 4-9 7 , 20 1 0 .     [3]   S - H  S o n g ,  S - J  Jang,   H -J  B ang ,   C -Y   W on ,  " R eg enerati o n   i n v e rter  s ystem  f o r  DC   t ract ion  w i th   h a r m oni c  red u ct ion   capab ili ty," in  3 0 th   An nu al Confer ence o f  t h e IEEE  Ind. El ectr o n i cs  Soci e ty ,   Bu san ,   p p.  146 3-1 468,   2 00 4.    [4]   P .   A rb o l eya,   P .   Bid a gu ren,   U .   Arm e nd ariz,   "En e rgy  i s   o n  bo ard:  En e r gy   s to ra ge   a nd   o the r   a lte r na tive s  in   m o d e r n   li ght  r ai lw a y s, "   I E E E  E l ectrification M a gazine , v ol.   4 ,  no . 3  pp .  3 0-4 1 ,  2 01 6.     [5]   J.  S wansan,  J .   S m a tl ak,  "State-o f- t h e - a r t  i n   L i g h t   R a i l  A l te r n a t i ve  P o w er  S upp li es, "   i n   AP TA /T R B  20 15   Ligh t Ra il   Con f eren ce , pp . 1 -1 6, 20 1 5 .     [6]   G.   V ,   "Energ y  s t orag e  th at  m a y   b e  to o  go od   t o  b e   t ru e:  C om p a ris o n   b etween   w ay sid e   s t o rage  a n d   r ev e r s i b l e  thyristor   controlled rect ifiers f or  heavy rail ,"  IEEE  V e h.  T e ch no l. M a g .,   v o l .   8 ,   n o .   4 ,   p p .   7 0 - 80 ,   2013 .     [7]   F.  C i cca rel l i ,   D .  Iannuzzi ,  K.   K ondo, L .  Frat e lli,  " L i ne-vol tag e   con t rol   b a s e d  on  way s id e energ y  s to rage s ys tem s  f o r   tra m wa y n e twor k s ,"   IEE E  Tr ans. o n   P o wer   El ectroni cs , v ol . 31 ,  n o. 1,   p p .   88 4-8 9 9, 20 1 6 .    [8]   W.  A .  G .   d e  Ja ger,   M .  H u i zer,  E .   K .  H.  v an  d er  P ols,   " Implemen t ati o n   of  acti v e  reg e n e rat i on   u ni t  i n   a   t ract io n   substa ti on," in  16th   Eu ro pea n  Co nf e r ence o n  P o wer  El ectr o n i cs and  Ap p l icati o n s ,  L a p p ee nran t a , p p. 1-9 ,   2 0 1 4 .     [9]   D.  C o r nic,   " Efficien t  recovery   o f   braki n g   en ergy   t hro ugh   a   r ev e rsib le  d c  s ubstat i o n , "   i n  E l ectrica l Sys t ems for  Aircr aft ,   R a ilway   an d S h ip Propul si on ,  Bol o g n a,  pp.   1 -9,   2 010.    [10]   S - J  Jan g ,   C-Y  Cho i ,   C-H  Bae,   S -H  S on g,   C -Y  W o n ,   "S tu dy  of   r eg en er ati o n   p o w e r  co nt ro l  i nvert er  f o r   D C  t r acto n   with  acti v e  po wer  filter  abi lity,"  i n  3 1 st  A nnua l Co n f erence  o f   IEEE In dustria l Elect ro n i cs S o ciet y ,   R a l e i g h ,   pp .   1 271 -12 7 7 , 2 005 .     [11]   B.  G em m e ll,  J .  Dorn ,  D.  R etzm an n,  D .  S o era n gr,   " P ro sp ec t s   o f   M u lt ilevel  VSC  Technol ogies  f o r  Powe r   Transmissi on," in  pr oc IE EE /PES  T & D Conf.  Exp o ., pp .  1 -16 ,   2 0 0 8 .     [12]   S .  K o u r o ,   M .   M a l i n o w s k i ,  K .   G o p a k u m a r ,  J .   P o u ,  L .   G .  F r a n q u e l o ,  B .   W u ,   J .  R o d r i g u e z ,  M .   A .   P e r e z ,  J .   I .  L e o n ,   "Re cen t  adv a m ces   a nd  i n d u strial  a ppl icatio ns  o f   m u ltil e v el  c on v ert e rs,"  IE E E . Tr ans .  on  Ind .  Ele c tr onics ,   vol.   57,  no .   8 ,  pp .  2 5 5 3 -2 010 ,   2 01 0.   [13]   D.  R onanki,  S .   S .  Williamson,   "M odular  M ul t i l evel   C onvert ers  f o r  t r ans p o r ta tion   el ectrifi cati o n :   c h a ll eng e s   an d   op po rtun ities , "  IEEE T r an s   of T r an spo r t a tio n Electr i fica t i o n , v ol . 4 ,  n o . 2 , p p.  3 99 -40 7 , 2 01 8.     [14]   M.  G linka,  R .   M arqua r t ,   " A  new  AC /AC  Mu ltilevel  Co nverter  Fami l y, "  IEEE T r a n s.   on  In d.  Electr onics ,  v o l .   52 ,  no .   3 ,  pp .  6 6 2 - 6 6 9,   2 00 5.    [15]   Q .  X u ,  F .   M a ,   Z .  H e ,   Y .   C h e n ,   J .  M .   G u e r r e r o ,   A .  L u o ,  Y .   L i ,   Y .   Y ue,   "An a lys i s   an d  com p ari s o n   o f   mo dular  Rail way  P o wer  Conditioner  f o r  high -speed  r ail w ay  t racti on  sys t e m,"   IEEE  Tran . O n  P o wer  Elect ro n i cs ,  vo l.  3 2,     no .   8 ,  pp .  6 0 3 1 -6 048 ,   2 01 7.   [16]   G .  G u o ,  Q .   S o n g ,   W .  Y a n g ,   Y .   W a n g ,   W .   L i u ,   H .  R a o ,   S .   X u ,  " A p p l icati o n   o f   t hird -ord er  h arm o n i c  volt a ge   injection  i n  a modular  mu ltilevel  converter,"  IEEE Tr ans .   on   Ind. El ectr o n i cs ,   vol.  65,   no.   7 ,   pp.   5 2 6 0  -  5 2 7 1 ,  201 8.     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       D e sign  a n i ne- l e vel  m o du lar  m u lti leve l   co nv e r t e r f o r D C  ra ilw ay  elec t r if ic at ion  sy s t e m  (C.  L .  T oh)  15 9 [17]   M .   A .  Boo s t ,   P .  D.  Z i o g a s,  " State-of -th e -art  carrier  P W M   T echn i q u es:   A   crit ical  e v a luat io n,"  IE EE T r an s .   on  In d.   Applications , vo l . 2 4,  no .   2 ,   pp . 2 71 -2 80 ,   1 9 8 8 .     [18]   G. Ab a d,  P o wer electr o n i cs an d  el ectr i c dri v es   f o r tr acti on  ap p lica tio n s ,   Spain :  Jo h n   W iley &   Son s .  L t d ., 2 01 7 .     [19]   M .   R a j arat nam ,   P .   Gu yard ,  N .   M azet,  "P lan   o f   I nst r uc t i o n   -   T rac t i o n  P o w e r  S u b - S t a t i o n  ( T P S S )   O v e r a l l   S y s t e m   Description,"  Kons ortiu m CM C-COL A S - UNIW AY ,   K uala  L um p u r,   201 6.   [20]   J.  I .  Leo n ,  S .   V azq uez,  L .  G .   F ran quel o ,  " M u ltilev e l  co nv erters :   con t rol  an d  m o du la ti on  tech ni qu es  f o r   t h e ir  op eratio n  a n d  indus tri a l  ap p l ication s , "   Pro ceedin gs  o f  T h e   IEEE ,  vo l.  1 05 , n o.  1 1,   p p .   2 06 6 - 20 81 ,   2 0 1 7 .     [21]   B .  R   M a d h u ,   M .  N .   D i n n e s h ,  B .   M .   R a v i t h e j a  ,  " D e s i g n   o f   S h u n t   H yb rid  Ac tiv e   P o w e r   F il te r  to   r e d uc e   h a rmon ic s   on   A C  sid e   due   t o  no n-linear  l oads , "   In ter natio na l Jou r n a l   of Po wer  El ectr o n i cs an d  D r ive S y stem   (IJEPD S ) ,    v o l.   9 ,   no . 4 ,   p p .   1 92 6-1 9 3 6 , 2 01 8.    [22]   B.  R ah im a,  G .  A m ar,  B.  M .   T o u f i k ,  C.  M oham e d ,   " Hi gh -perf o rm an ce   acti v e  po we r  filt er  i m p lem e n t ation   b a sed   on  pred icti ve  c urren t   c o n t r o l , "   Intern at io nal Jo ur nal  of   P o wer El ectron i cs  an d Drive  Syst em ( I JEPD S ) ,  vo l.   1 0 ,   no.   1 ,   pp .   2 77-2 8 7 ,   2 0 1 9.       B I OGRAPHIES  O F AUTHO RS      Chu e n  Li ng  T o h   receiv e d  th e  B.  E n g .  an d  M.  E n g .  d e gree  in   e l ect rical  e n g i n eering,  b o t h   fro m  Un iv ersi ti  T ekn o lo gi  M a l aysia  (UT M ),   S ku dai,   M al ays i a,  i n   2002   and  2 0 0 5   r esp ectiv ely ;   a nd   her  P h .D   i n  El ectrical   P ower  E ng in ee ri ng   f ro m   No rwegian  Un iv ers i t y  o f   S cien ce   a nd  Te c h n o log y   (NT N U),  Tro n d h e i m ,   N orwa y,  i n  20 14 .  Cu rre ntly ,  sh e   i s   a  S e ni or  L ect urer  a t  th e  Un iv ers i ti  T en ag a  Nas i o n al,   K a jang ,  Mal a ysia.  H e r  teach in g  and  r e search   i nteres ts   i ncl ude  t h e   fiel d  o f   pow er  e l ectron i cs ,  mo to r  dri v e  system s   an d  fi eld  p r ogr a mma ble   ga te   a rra y   app l i cati o n s .  S h e  is   a l s o   a  M e m b er  o f   IEE E   P o w er  Elect ro nics  S o ciet y  (PELS )   M a l aysia   Chapter.          P e i  Chen g  Ooi  receiv e d  th e  B.   E ng .,  M .  S c .,  a nd   P h . D.  d egree s   i n   20 01 ,  2 0 0 3 ,   an d  20 12 ,   resp ecti v ely .   I n   2 0 0 5 ,  she  jo in e d   t he  E lect rical  a nd   E l ectro ni c   E n g i n eerin g  De part m e nt,   Th e   Un iv ers i ty  o f   N o tti n g h am   M a l ays i a  Cam p us,  where  s h e  is   c urr e n t l y   an   A sso ciat e  P r of es so r .   S h e  i s   a   S en io r  F e llow  of   t h e   H i gher  E d u cati on  Academ y ,   U K   and   has  been  l ectu r ing   in   t he   elect rical  and  ele ct ro ni c areas f o r  fif t een y ears.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.