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.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7 ,   p p .   853 ~ 8 6 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 2 . p p 8 5 3 - 860          853       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Ana ly sis Desig a nd Inv estig a tion  o n a New  Singl e - Phas S w itched  Q ua si  Z - So urce Inv er ter f o r P ho tov o ltaic A pplica tion        C.   B ha ra t ira j a 1 P.   Sa nje ev i ku m a r 2 Ag a nti  M a hes h 3 A y us hi Sa x e na 4 K .   P a d m a pri y a 5 B .   K .   M i t hra 6 ,   AS Sw a t hi m a la 7 ,   S.   Ra g hu 8     1 , 3 - 7 S c h o o E lec tri c a a n d   El e c tr o n ics   En g in e e rin g ,   S RM   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i,   In d ia   2   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 rsit y   o f   Jo h a n n e sb u r g ,   S o u t h   A f rica   8   De p a rtm e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   W a ter Res o u rc e s De v e lo p m e n a n d   M a n a g e m e n t,   IIT   Ro o r k e e ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   3 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   A p r   3 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A p r   1 7 ,   2 0 1 7       T h is  p a p e a d d re ss e th e   a p p ro a c h   to   im p ro v e   th e   e ff icie n c y   o th e   q u a si    Z - so u rc e   in v e rter.  In   o rd e to   in c re a se   th e   e f f i c ien c y   th e   re d u c ti o n   o c o n d u c ti o n   lo ss e is  o n e   w a y   t o   a p p r o a c h .   S e q u e n ti a ll y   to   d e c re a se   th e   c o n d u c ti o n   lo ss e in   t h e   q u a si  z - so u rc e   in v e rter  th e   re p lac e m e n o f   d io d e   is  re p lac in g   w it h   s w it c h e is  p ro p o se d   w h ich   is  a lso   c a ll e d   a s y n c h ro n o u s   re c ti f ic a ti o n .   T h e   p a p e re p re se n t b a sic o f   th e   a p p ro a c h ,   a n a l y sis     a n d   c o m p a riso n   o f   th e   p o w e lo ss e o f   th e   trad it i o n a a n d   p ro p o s e d   d e sig n s   o f   th e   g rid   c o n n e c ted   P V - sy ste m   w it h   q u a si  z - so u rc e   in v e rter  s y ste m .   T h e   p ro p o se d   a p p ro a c h   v a li d a ted   o n   th e   c o m p u ter  si m u latio n in   t h e   M AT LAB   en v iro n m e n t.   K ey w o r d :   I n v er ter   P h o to v o ltaic  ap p licatio n   Qu asi  Z - s o u r ce     Co p y rig h ©   201 7   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 :   C .   B h ar atir aj a   Sch o o l E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,     SR U n i v er s it y ,   C h en n ai,   I n d ia .   E m ail:  b h ar atir aj a@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h q u asi  z - s o u r ce   in v er ter s   ( q - Z SI)   ar d r a w i n g   m o r atten tio n   th a n   o th er   i m p ed a n ce   s o u r ce   n et w o r k s   in   p h o to v o ltaic  ( P V)   ap p licatio n   d u to   its   ab ilit y   to   d ea w ith   w id in p u v o lta g e   v ar iatio n   an d   it s   s h o o t - th r o u g h   ca p ab ilit ies  an d   s u itab le  f o r   r en e w ab le  en er g y   s y s te m   w it h   lar g o f   g ai n .   Fe atu r o f   th q Z SI  is   th at  it  ca n   d r a w   co n ti n u o u s   an d   co n s tan c u r r en t.  T h q Z SI  b o o s th e   i n p u t   v o lta g e   b y   u tili z in g   a n   ex tr a   s w itc h in g   s tate  i s   th e   s i m u lta n eo u s   co n d u ctio n   o f   b o th   s w itc h es  o f   t h s a m le g   i n   i n v er te r w h ich   is   ca lled   a s   th s h o o t - th r o u g h   s tate  [ 1 ] .   T h is   k i n d   o f   o p er atio n   f o r b id d en   i n   t h tr ad itio n a v o ltag s o u r ce   in v er ter s   ( VSI )   b ec au s it  ca u s es  s h o r cir cu it   o f   th D C   li n k   ca p ac it o r s . in   t h q Z SI,   s h o o t - th r o u g h   s tate  i s   u s ed   to   b o o s th m ag n etic   en er g y   s to r ed   i n   t h d c - s id i n d u cto r s   ( L 1 an d   L 2   in   Fi g u r e   1 )   w it h o u s h o r t - cir cu iti n g   th e   d c   ca p ac ito r s   C1   an d   C2 .   Du r i n g   th i s   s ta te,   en er g y   is   f ir s s to r ed   in   t h i m p ed an ce   n et w o r k ,   an d   t h en   r elea s ed   in to   t h ca p ac ito r s   an d   lo ad   a n o n - s h o o t - th r o u g h   s tate s .   T h is   i n cr ea s i n   i n d u cti v e n er g y ,   in   tu r n ,   p r o v id es   th b o o s t o f   th o u tp u t v o lta g e   VOd u r in g   th tr ad itio n al  o p er atin g   s tate s   ( a ctiv s tates)  o f   t h in v er ter .     Mo s o f   th e   co m m er ciall y   a v ailab le  g r id   co n n ec ted   s y s te m s   f o r   r en e w ab le  ap p licatio n s   i n clu d a   tr an s f o r m er ,   w h ic h   en ab les  t h s elec tio n   o f   s u itab le  d v o ltag in p u f o r   th in v er ter   an d   is o lates  th en er g y   s o u r ce   f r o m   t h u t ilit y   g r id   [ 2 ] .   C o n v er ter s   in cl u d i n g   tr a n s f o r m er   eit h er   u s li n tr an s f o r m er   o r   h ig h - f r eq u en c y   tr an s f o r m er .   L i n e - f r eq u en c y   tr an s f o r m er s   ar r e g ar d ed   as  p o o r   co m p o n en ts   d u to   in cr ea s ed   s ize,   w ei g h t,  a n d   p r ize.   C o n v er ter s   w it h   h ig h - f r eq u en c y   tr an s f o r m er s   in cl u d v ar io u s   p o w er   s t ag es   an d   ar p r ett y   co m p le x .   I n   t h i s   p ap er   n e w   s y s te m   i s   p r o p o s ed ,   w h ic h   is   h av in g   q u a s i z - s o u r ce   f o r   th b o o s t th v o lta g a n d   in v er ter   u s ed   as   g r id   co n n ec t ed   tr an s f o r m er - les s   s y s te m   [ 3 ] ,   w h ich   r ed u ce s   s ize   an d   c o s t.  Un ip o lar   p u ls e   w id t h   m o d u lat io n   w h ic h   is   m o s t   co m m o n l y   u s ed   P W tech n iq u f o r   t h is   k in d   o f   s y s te m .   T o   r ed u ce   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   8 5 3     8 6 0   854   r ip p le  co n ten t   f o r   t h e   co n n ec ti o n   o f   g r id   co n n ec ted   s y s te m ,   L C   f ilter   is   u s ed .   Ma in l y   u s ed   f o r   t h lo w   p o w e r   an d   h i g h   c u r r en t a p p licatio n s .   A i m   o f   th p ap er   is   to   i m p r o v th e f f icie n c y   o f   th g r i d   co n n ec t ed   P s y s te m   w it h   q Z SI.   T h p o w er   co n v er s io n   e f f icien c y   o f   th q u asi  z - s o u r ce   in v er ter   is   lo w   b ec au s o f   t h co n d u c tio n   lo s s   o f   d io d r ec tif ier   co n tr ib u tes  s i g n if ica n tl y   to   t h o v er all  p o w er   lo s s ,   e s p ec iall y   f o r   lo w - v o lta g e,   h ig h - c u r r en t   co n v er ter   ap p lic atio n s .   T h co n d u ctio n   l o s s   o f   r ec tify i n g   d io d is   g iv en   b y   t h p r o d u ct  o f   its   f o r w ar d - v o lta g d r o p   an d   f o r w ar d   co n d u ctio n   cu r r en t.  B y   r ep lacin g   th r ec ti f ier   d io d w ith   MO S FET   o p er ated   as  s y n c h r o n o u s   r ec tif ier   ( S R )   th i s   p r o ce s s   al s o   ca lled   as s y n ch r o n o u s   r ec ti f ic atio n   [ 4 ] .   B y   th i s   m et h o d   th e q u iv ale n f o r w ar d - v o ltag d r o p   ca n   b lo w er ed   an d ,   co n s eq u e n tl y ,   th co n d u cti o n   lo s s   ca n   b r ed u ce d .   I n   th s y n c h r o n o u s   r ec ti f icati o n   m et h o d ,   th g ate  d r iv i n g   m et h o d   an d   p r o p er   tim i n g   ar cr itical  f o r   o b tain in g   h i g h   e f f ic ien c y .   T h is   p ap er   d escr ib es  th e   b en ef its   a n d   u n iq u e   c h allen g e s   o f   i m p le m e n tin g   MO SF E T s   in   s y n ch r o n o u s   r ec tif icatio n   p r o ce s s .   I n   t h is   p r o ce s s   th u n iq u p u ls w i d th   m o d u la tio n   i s   p r o p o s ed   to   o v er co m ch alle n g es.         ( a)       ( b )     Fig u r 1 .   Gr id   co n n ec te d   q Z SI .   a)   T r ad itio n al  ap p r o ac h   b )   P r o p o s ed   ap p r o ac h       2.   O P E RAT I O AND  B ASI I M P L E M E NT I O O F   SR   B asicall y ,   t h q Z SI  i s   co m b in atio n   o f   p ass i v q Z n et wo r k   an d   an   i n v er ter   b r id g e.   As   s h o w n   i n   Fig u r 2 a,   th e   q Z S - n et w o r k   co n s is ts   o f   o n d io d D,   t wo   id en tical  i n d u cto r s   ( L 1 an d   L 2 )   an d   ca p ac ito r s     (C 1 an d   C 2 ) .   T o   s im p li f y   t h an al y s i s ,   th in v er ter   b r id g is   r ep lace d   b y   th s i n g le  MO SF E T   s w itc h   S ST .   T h e   s h o o t - th r o u g h   a n d   ac tiv e   m o d o p er atio n s   ar o p er ated   b y   s i n g le   s w i tch   S ST .   W h e n   S ST is   t u r n ed   o n   ( s h o r t   ci r cu ited ) ,   it  r ep r esen ts   th s h o o t - th r o u g h   s tate  o f   i n v er ter   o p er atio n .   I n   th i s   m o d s w itc h es  S1   an d   S2   i n   t h f ir s o r   S 3   an d   S 4   i n   t h s ec o n d   leg   w il b tu r n ed   o n   at   ti m as   s h o w n   in   th e   Fi g u r 2 b .   W h en   t h i s   o cc u r s   an d   th e   m ag n etic  e n er g y   is   s t o r ed   in   th e   d s id i n d u cto r s   L 1 a n d   L 2   w it h o u s h o r t - cir c u it in g   t h d ca p ac ito r s   C 1 an d   C 2 ,   I t   is   o n e   o f   th e   ad v an ta g e s   o f   q u a s z - s o u r ce   n e t w o r k .   D u r in g   t h i s   i n ter v al,   t h i n d u cto r   c u r r en t   r a m p s   u p   an d   V O is   d is co n n ec ted   f r o m   V IN .   W h en   S ST is   t u r n ed   o f f   ( o p en   cir cu ited ) ,   it  r ep r esen ts   t h ac tiv e   s tate  o f   in v er ter   o p er atio n . in   t h is   s tate  s w itc h es  S 1 ,   S 4 ,   a n d   S 2 ,   S 4   ar tu r n   o n .   W h en   t h is   o cc u r s ,   th ac tiv e   ( n o n - s h o o th r o u g h )   s tate  e m er g es  a n d   p r ev io u s l y   s to r ed   m ag n etic   en er g y   i n   t u r n   p r o v id es  t h e   b o o s o f   v o ltag s e e n   o n   t h lo ad   ter m in als.  W h e n   s h o o t - t h r o u g h   m o d o p er atin g   th d io d o f   th q Z i s   r ev er s e   b iased   w h ich   m ea n s   it s   i n   t h e   tu r n - o f f   co n d itio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A n a lysi s ,   Desig n   a n d   I n ve s tig a tio n   o n   a   N ew S in g le - P h a s S w itch ed   Qu a s i Z - S o u r ce   …  ( C .   B h a r a tir a ja )   855     ( a)       ( b )       ( c)     Fig u r 2 . T r a d itio n al  ( a)   an d   its   o p er atin g   ( b ) ,   s y n c h r o n o u s   ( c)   q Z S n et w o r k s       Fo r   i m p le m e n ti n g   s y n c h r o n o u s   q Z S - n et w o r k ,   in   t h p lace   o f   d io d th s w itc h   is   u s ed .   A s   s h o w n   i n     Fig u r 2 th MO SF E T   SR   is   u s ed   f o r   th s y n c h r o n o u s   r ec tif icat io n   w h ich   is   o p er ated   th r o u g h   t h ex ter n al   p u ls es.   T h p ea k   o u tp u t v o lta g o f   b o th   to p o lo g ies is                                                        ( 1 )     W h er D ST i s   t h s h o o t - t h r o u g h   d u t y   c y cle,   w h ic h   r ep r esen te d   as:                                     ( 2 )     W h er T ON  is   t h ON - s tate  t i m o f   t h M OSFET   s w i tch   S ST  an d   T   is   th e   s w i tch i n g   p er io d .   T h o p er at in g   D C   v o ltag e s   ac r o s s   th ca p ac ito r s   C 1 an d   C co u ld   b esti m ated   a s                                                          ( 3 )                                                      ( 4 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   8 5 3     8 6 0   856   T o   ca lcu late  th ca p ac itan ce   v alu e,   tak th ca p ac ita n ce s   ar eq u al,   t h ca p ac itan ce   n ee d ed   to   lim it  th p ea k   to   p ea k   DC - l in k   v o lta g r ip p le  b y   r V ,   co u ld   b ca lcu lated   as                                                                     ( 5 )     W h er C   is   t h ca p ac itan ce   o f   ea ch   ca p ac ito r   in   th q Z n et w o r k ,   P is   t h p o w e r   r atin g   o f   th co n v er ter ,   f SW i s   th s w itc h i n g   f r eq u e n c y   a n d   r V ,   DC   i s   t h d esire d   p ea k   to   p ea k   v o ltag r ip p le  at   th e   o u tp u o f   t h co n v er ter .   T h m ai n   ta s k   o f   th i n d u c to r s   in   t h q Z S - n et w o r k   is   to   li m it  th c u r r en r ip p le  th r o u g h   th s w itc h   d u r in g   t h e   sh oot - th r o u g h   s tates.  C h o o s i n g   an   ac ce p tab le  p ea k   to   p ea k   cu r r en r ip p le  r C   th r eq u ir ed   in d u cta n ce   ca n   b e   esti m ated   b y                                                              (6)     W h er L is   t h i n d u cta n ce   o f   ea ch   i n d u cto r   in   t h q Z S - n et w o r k ,   V C1 i s   th o p er atin g   d v o ltag o f   th e   ca p ac ito r   C an d   r is   th d esire d   p ea k   to   p ea k   cu r r en t r ip p le  th r o u g h   t h i n d u cto r .       3.   P WM   T E CH NIQU E   AN CO NT RO L   I SS UE   As  m e n tio n ed   b ef o r e,   th d io d Dis   o n o f   th m ain   s o u r c es  o f   p o w er   d is s ip atio n   in   t h e   tr ad itio n al   q Z SI  ( Fi g u r 1 a) .   T h is   d io d is   r ev er s b iased   d u r i n g   t h s h o o t - t h r o u g h   s tates  ( Fig u r 3 a)   an d   s tar ts   co n d u ctio n   d u r in g   t h ac ti v s tates o f   th i n v er ter   ( Fi g s .   3 b   an d   3 c) .   I n   th co n d itio n s   o f   i n p u t v o lta g VI Nt h e   o u tp u t v o lta g o f   t h q Z SI,   VO  is   g i v e n   in   E q u at io n   1   [ 5 ]   to   [ 9 ] .   As  s h o w n   in   Fi g u r 3 .   T h s im p le  an d   m o s e f f icien m et h o d   o f   th s h o o t - t h r o u g h   s tate s   g en er atio n   i s   th o v er lap   o f   th ac ti v s ta tes  [ 1 0 ] .   T h d u t y   c y cle  o f   ac t iv s tate s   o f   tr an s i s to r s   is   g r ea ter   th an   o r   eq u al  to   0 . 5 .   I f   th d u t y   c y cle  o f   ac tiv s tates  i s   g r ea ter   t h an   0 . 5   th cr o s s - co n d u ctio n   o f   to p   an d   b o tto m   tr a n s i s to r s   ( s h o o t - t h r o u g h )   w ill  o cc u r   in   b o th   in v er ter   leg s .   D u r in g   t h is   o p er atin g   m o d th cu r r en th r o u g h   in v er ter   s w itc h es  r ea ch e s   its   m a x i m u m .   Fro m   t h p r ac tical  p o in o f   v ie w   d u to   th co n d u ctio n   lo s s es  i n   s e m ico n d u cto r s ,   it  i s   n o ad v i s ab le  to   o p e r ate  at  th s h o o t - th r o u g h   d u t y   c y cle s   h i g h er   th a n   0 . 3 3 . B asicall y ,   th e   d io d Do f   th q Z S - n et w o r k   i s   o n l y   n ee d ed   to   av o id   s h o r t - cir cu iti n g   o f   t h ca p ac ito r s   C 1 an d   C 2   d u r in g   t h e   s h o o t - th r o u g h   s tates.   A t h e   s a m t i m e   t h d io d w ill   n o tice  ab ly   i n cr ea s co n d u ctio n   lo s s e s   d u r i n g   t h ac t iv e   s tates.  T o   m in i m ize  t h o s lo s s es,  th N - c h an n el  MO SF E T   SR   co u ld   b p lace d   in s tea d   th d io d D,   as  s h o w n   in   Fi g u r 1 b .   T h b asic  id ea   an d   m ai n   ch al len g es  o f   s u c h   m o d i f icat io n   w er ex p lai n ed   in   [ 1 1 ] .   I n   th g iv e n   ap p licatio n   th S R   is   s y n c h r o n ized   w it h   th i n v er ter   s w it c h es  an d   it  o n l y   co n d u cts  d u r i n g   th ac ti v s tate  a n d   b lo ck s   th c u r r en t d u r i n g   t h s h o o t - t h r o u g h   ( T ab le  1 ).   T o   p r ev en d a m a g o f   t h cir cu it,  it   is   ad v is ab le  to   ad d   s m all  d ea d - ti m b ef o r t h t u r n   o n   an d   o f f   tr an s ie n ts   o f   t h S R ,   as  s h o w n   in   Fi g u r e   4 .   Fro m   t h o p p o s ite  s id e,   it  is   n o r ec o m m en d ed   t o o   lo n g   in   o r d er   t o   li m it t h co n d u ctio n   ti m o f   t h b o d y   d io d e,   an d ,   th er ef o r e,   to   d ec r ea s th p o w er   lo s s es.       T ab le  1 .   Sw itch in g   State s   o f   S y n c h r o n o u s   R ec t if ier     T o p   si d e   B o t t o m s i d e   S y n c h r o n o u sw i t c h   S 1   S 3   S 2   S 4   S R   A c t i v e   st a t e   *       *   *   S h o o t - t h r o u g h   *   *   *   *     A c t i v e   st a t e     *   *     *   S h o o t - t h r o u g h   *   *   *   *             Fig u r 3 .   o p er atin g   s tates o f   q Z SI  s h o o t th r o u g h   ( a) ,   ac tiv s tates ( b )   an d   ( c)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A n a lysi s ,   Desig n   a n d   I n ve s tig a tio n   o n   a   N ew S in g le - P h a s S w itch ed   Qu a s i Z - S o u r ce   …  ( C .   B h a r a tir a ja )   857       Fig u r 4.   P r o p o s ed   c o n tr o l p r i n cip le  to   o p er ate  q Z SI       3 . 1 .   F ilte Desig n   L - f ilter   is   w id el y   u s ed   f o r   th in v er ter   to   r ed u ce   th h ar m o n i cs.  T h L   f ilter   s h o u ld   b d esi g n ed   w it h   lin f r eq u en c y ,   s o   t h at  it  r eq u ir es  h ig h   i n d u cta n ce   v a lu e,   r esu lti n g   in   co s r aisi n g   i n   t h o r d er   o f   s ev er al   k ilo w att s .   B y   t h L - f il ter   d y n a m ic  r esp o n s o f   t h s y s te m   b ec o m e s   p o o r .   T o   im p r o v t h d y n a m ic  R e s p o n s e   o f   th s y s te m   L C   an d   L C L   f i lter   ca n   b u s ed . L C   o r   L C L   f ilter s   co n s i s ti n g   o f   s m all  v al u es  o f   in d u cto r   an d   ca p ac ito r   ca n   r ep lace   th lo w   p ass   f ilter .   T h L C L   f ilter   n ee d s   m o r s p ac an d   co s b ec au s o f   t w o   i n d u cto r s .   T h ef f icie n c y ,   co s t,  lo s s es,  w ei g h a n d   s ize  ar d if f er e n t,  d ep en d in g   o f   t h f ilter   t y p e.   I n   th i s   w o r k ,   a n   L C   f ilter   is   d esi g n ed   [ 1 2 ] - [ 1 3 ] .                                                                    ( 7 )     W h er e,   V dc  is   th DC   l in k   v o lt ag e;  f sw   is   th s w itc h i n g   f r eq u e n c y   o f   g r id   co n n ec ted   s y s e m T h in v er ter s   m ax i m u m   cu r r e n t ( I c,   m ax )   is   r elate d   to   th n o m i n al  ap p ar en t p o w er   o f   th i n v er ter   ( P )   ac co r d in g   to   th f o llo w in g   E q u atio n :                                                ( 8 )     W h er e,   Vp h   is   t h p h a s v o ltag at  t h p o in o f   co m m o n   co u p lin g   ( P C C ) . n 1 0 r ip p le  o f   th r ated   ( m ax i m u m )   c u r r en t i s   g i v e n   b y   th f o llo w i n g   E q u at io n :                                                      ( 9 )     T h u s ,   b ased   o n   s w i tch i n g   f r eq u en c y ,   th v al u o f   th i n v er te r -   s id in d u cto r   w as  s elec ted .   Fo r   th s elec tio n   o f   th f ilter   ca p ac ita n ce ,   it   is   co n s id er ed   th at  t h m a x i m u m   p o w er   f ac to r   v ar iatio n   s ee n   b y   th g r id   s h o u ld   b s et   to   5 %.  Fro m   t h ca p ac itan ce   v ar iatio n ,   th o v er all  s y s te m   i m p ed an ce   b ase  v alu e,   Z B ,   is   ca l cu lated   as:                                             ( 1 0 )                                                              ( 1 1 )                                        ( 1 2 )     W h er e,   W is   th g r id   f r eq u e n c y   a n d   VG  g r id   R M S v o lta g e .   P A   is   th r ated   ac tiv p o w er   o f   th s y s te m .       4.   ANALY SI S A ND  SI M UL A T I O R E SU L T S   First,  t h b en e f it s   o f   t h s y n ch r o n o u s   r ec ti f icatio n   ( SR )   i n   t h q Z S - n e t w o r k   w er s t u d ied .   T h e   co m p ar ed   in v er ter   h a v i n g   id en tical  s tag e s ,   th d i f f er en ce   l ied   o n l y   i n   t h r ea lizatio n   o f   th q Z S - n et w o r k s   ( d io d v s .   MO SF E T ) .   T o   s tu d y   i m p r o v e m e n o f   o u tp u t   p o w er   f r o m   t h a v ailab le  f r o m   t h p r o p o s ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   8 5 3     8 6 0   858   ap p r o ac h ,   th p o w er   lo s s   an al y s i s   w a s   p er f o r m ed   in   t h M A T L A B   e n v ir o n m en t.   T h s i m u latio n   p ar a m eter s   tak en   to   p er f o r m   t h a n al y s is   i n   T ab le  1 :       T ab le  1 .   Key   P ar am e ter s   P a r a me t e r   V a l u e   I n p u t   v o l t a g e   P V   15V   q Z S   f i l t e r   v a l u e s   L 1 ,L 2 = 0 . 7 mH   a n d   C 1 ,C 2 = 0 . 8 6 µ F   D C   l i n k   v o l t a g e   3 0 V   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   5000   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   o f   S R   10000   F i l t e r   L f = 0 . 0 1 2 H   a n d   C f = 0 . 1 4 µ F   G r i d   v o l t a g e   2 0 V , 5 0 H z       Fo r   th ab o v p ar a m eter s   t h e   s i m u latio n   m o d els  ar e   d esig n ed   f o r   w i th   an d   w i th o u s y n ch r o n o u s   r ec tif icatio n   ar d esig n ed .   T h o u tp u v o ltag w a v f o r m s   in v er ter   af ter   f ilter   a n d   b ef o r f i lter   is   s h o w n   i n   t h e   Fig u r 5 ,   6 .   as  s h o w n   in   t h e   f ig u r es  th o u tp u v o lta g es  i s   s a m e.   T h o u tp u p o w er s   o f   w ith   a n d   w it h o u s y n ch r o n o u s   r e cti f ica tio n   i s   s h o w n   i n   t h Fig u r 7   an d   Fi g u r 8   t h o s F ig u r es  s h o w s   t h i m p r o v e m e n i n   p o w er .   I f   tak p o w er   at  p ar tic u la r   ti m e,   ef f icie n c y   i m p r o v e m en w ca n   s ee .         ( a)       ( b )     Fig u r 5 .   Ou tp u t   v o ltag w a v e f o r m s   o f   q Z SI  ( tr ad itio n al)   a)   b ef o r f ilter   b )   af ter   f ilter         ( a)       ( b )     Fig u r 6 .   Ou tp u v o ltag w a v e f o r m s   o f   q Z SI  ( s y n ch r o n o u s   r ec tif icatio n )   a )   b ef o r f ilter   b )   af ter   f i lter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A n a lysi s ,   Desig n   a n d   I n ve s tig a tio n   o n   a   N ew S in g le - P h a s S w itch ed   Qu a s i Z - S o u r ce   …  ( C .   B h a r a tir a ja )   859       Fig u r 7.   Ou tp u t p o w er   w a v e f o r m s   o f   q Z SI  ( tr ad itio n al)           Fig u r 8.   Ou tp u t p o w er   w a v e f o r m s   o f   q Z SI   ( s y n ch r o n o u s   r e ctif icatio n )       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   h as  ex p lo r ed   th p o s s ib ilit y   o f   r ep laci n g   th d io d b y   M OSFET   in   o r d er   to   in cr ea s th e   o u tp u p o w er   o v er   d io d an d   in cr ea s th ef f icie n c y   o f   q Z SI  w it h   g r id   co n n ec t ed   s y s te m .   B y   o b s er v in g   th Fig u r 7   a n d   Fi g u r 8.   I w a s   f o u n d   t h at  d u to   d ec r ea s ed   co n d u ctio n   lo s s e s   t h p r o p o s ed   m et h o d   co u ld   r esu lt  i n   t h in cr ea s o f   o u t p u p o w er ,   it  m e a n s   in cr ea s in   th e f f icie n c y .   D u r i n g   th d esi g n   o f   th e   s y n ch r o n o u s   q Z SI,   s p ec ial   att en tio n   s h o u ld   b p aid   to   th s elec tio n   o f   p r o p er   d ela y   b ef o r th t u r n   o n   o f   th e   r ec tify in g   s w i tch   to   a v o id   b o th   tr an s is to r s   co n d u cti n g   at  th s a m ti m th a t c an   ea s i l y   d estr o y   t h co n v er ter .       RE F E R E NC E S     [1 ]   J.  A n d e rso n ,   F . Z.   P e n g ,   " F o u Qu a si - Z - S o u rc e   In v e rters " ,   in   Pr o c .   IEE Co n f.   PE S C’ 0 8 ,   p p .   2 7 4 3 - 2 7 4 9 ,   Ju n e   2 0 0 8 .   [2 ]   T .   Ke r e k e s,  R.   T e o d o re sc u ,   a n d   U.  Bo ru p ,   T ra n sf o r m e r -   le ss   p h o to v o lt a ic  in v e rters   c o n n e c ted   to   t h e   g rid ,   i Pro c .   AP EC  2 0 0 7 F e b .   2 5 M a r.   0 1 , p p .   1 7 3 3 1 7 3 7   [3 ]   Zak is,   J.,   Ra n k is,   I. ,   Ri b ick is,   L . ,   " Co m p a ra ti v e   a n a l y sis  o f   b o o st  a n d   q u a si - Z - S o u rc e   Co n v e rters   a M a x i m u m   P o w e P o i n T ra c k e rs  f o P V   p a n e in teg ra ted   c o n v e rters , "   IEE 2 3 r d   In ter n a ti o n a S y mp o siu o n   I n d u stria l   El e c tro n ics   ( IS IE) ,   2 0 1 4 ,   p p . 1 9 9 1 , 1 9 9 5 ,   1 4   J u n e   2 0 1 4 .     [4 ]   Brian   A c k e Ch a rles   R.   S u ll iv a n   a n d   S e t h   R.   S a n d e rs  S y n c h ro n o u Re c ti f ica ti o n   w it h   A d a p ti v e   T im in g   Co n tro l,   IEE P o we r E lec tro n ics   c o n fer e n c e ,   v o l. 1 ,   p p . 8 8 - 91 ,   1 9 9 5 .   [5 ]   V in n ik o v ,   D.,   Ro a sto ,   I,   " Qu a si - Z - S o u rc e - Ba se d   Iso late d   DC/DC   Co n v e rters   f o Distrib u ted   P o w e G e n e ra ti o n , "   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stri a El e c tro n ics ,   v o l. 5 8 ,   n o . 1 ,   p p . 1 9 2 ,   2 0 1 ,   Ja n .   2 0 1 1 .   [6 ]   L a Be ll a ,   T . ,   Lai,   J.S . ,   " A   H y b rid   Re so n a n Co n v e rter  Util izin g   a   Bid irec ti o n a G a A S w i tch   f o Hig h - Eff icie n c y   P V   A p p li c a ti o n s,"   T we n ty - Nin th   An n u a IEE A p p l ied   Po we r E lec tro n ics   Co n fer e n c e   a n d   Exp o siti o n ,   2 0 1 4 .   p p . 1 , 8 16 - 2 0   M a r.   2 0 1 4 .   [7 ]   V in n ik o v ,   D.,   R o a sto ,   I. ,   Zak is,   J.,   S trze lec k i,   R.   " Ne w   S tep - Up   DC/DC  Co n v e rter  f o F u e l   Ce ll   P o w e re d   D istri b u te d   G e n e ra ti o n   S y ste m s:   S o m e De sig n   G u id e li n e s" .   Prze g la d   El e k tro tec h n icz n y ,   v o l.   8 6   (8 ),   p p .   2 4 5 2 5 2 , 2 0 1 0 .   [8 ]   V in n ik o v ,   D. Ro a st o ,   I,   " Im p a c t   o f   c o m p o n e n lo ss e o n   t h e   v o l tag e   b o o st  p ro p e rti e a n d   e f f ici e n c y   o f   th e   q ZS - c o n v e rter f a m il y , "   7 th   In ter n a t i o n a Co n fer e n c e - W o rk sh o p   C o mp a t ib il it y   a n d   Po we r E lec tro n ics   ( CPE ) ,   p p .   3 0 3 , 3 0 8 ,   1 3   Ju n e   2 0 1 1 .   [9 ]   V in n ik o v ,   D.;   Ro a sto ,   I;  Zak is,   J.,   " Ne w   b i - d irec ti o n a DC/DC  c o n v e rter  f o su p e rc a p a c it o in terf a c in g   in   h ig h - p o w e a p p li c a ti o n s,"   2 0 1 0   1 4 th   In ter n a t io n a P o w e El e c tro n ics   a n d   M o ti o n   C o n tr o Co n fer e n c e   ( EP E/ PE M C) p p . T 1 1 - 3 8 ,   T 1 1 - 4 3 ,   6 8   S e p t.   2 0 1 0 .   [1 0 ]   C. Bh a ra ti ra ja,   S. Je e v a n a n th a n ,   R . L a th a, V e c to S e lec ti o n   A p p ro a c h - b a se d   He x a g o n a H y ste re sis  S p a c e   V e c to Cu rre n Co n tro ll e f o a   T h re e - p h a se   Dio d e   Clam p e d   M L with   Ca p a c it o Vo lt a g e   Ba lan c in g ,   IET   Po we r   El e c tro n ics   , v o l. 9 ,   Iss u e   7 , p p . 1 3 5 0 - 1 3 6 1 , 8   Ju n e   2 0 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   8 5 3     8 6 0   860   [1 1 ]   Ro a sto ,   I. ,   V in n ik o v ,   D.,   Ja lak a s,  T . ,   Zak is,   J.,   Ott,   S . ,   " Ex p e rime n tal  stu d y   o f   sh o o t - t h ro u g h   c o n tro m e th o d f o q ZS I - b a se d   DC/DC  c o n v e rters , "   2 0 1 0   I n ter n a t io n a S y mp o si u o n   Po we El e c tro n ics   El e c trica D riv e Au to ma ti o n   a n d   M o ti o n   ( S PE EDAM ) ,   p p .   2 9 , 3 4 , 1 4 1 6   Ju n e   2 0 1 0 .   [1 2 ]   L ii v ik ,   L . ,   V in n ik o v ,   D.,   Ja lak a s,  T . ,   " S y n c h ro n o u Re c ti f ica ti o n   in   Qu a si - Z - S o u rc e   Co n v e rters P o ss ib il it ies   a n d   Ch a ll e n g e s" .   2 0 1 4   IEE In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   In telli g e n E n e rg y   a n d   Po we S y ste ms   ( IEP S 2 0 1 4 ),   p p   3 2 3 5 ,   Ju n e   2 6 ,   2 0 1 4 ,   Ky iv ,   Uk ra in e .   In d u stry   A p p li c a ti o n s ,   v o l.   4 1 ,   n o . 5 ,   p p .   1 2 8 1     1 2 9 1 ,   se p . /Oc t.   2 0 0 5 .   [1 3 ]     E.   T w in in g   a n d   D.  G .   Ho lm e s,  G rid   Cu rre n Re g u latio n   o f   a   Th re e   P h a se   Vo lt a g e   S o u rc e   In v e r ter  w it h   a n   L CL  In p u F i lt e r,   in   IEE ET r a n s a c ti o n s o n   P o we r E lec tro n ics ,   v o l.   1 8 ,   n o .   3 ,   p p .   8 8 8 - 8 9 5 ,   M a y   2 0 0 3 .   [1 4 ]   K.  H.  A h m e d ,   S .   J.  F in n e y ,   a n d   B.   W .   W il li a m s,  P a ss iv e   F il ter   De sig n   f o T h re e - P h a se   In v e rter  In terf a c in g   in   Distrib u ti o n   G e n e ra ti o n ,   J o u rn a l   o f   Co mp a ti b il it y   in   Po we El e c tro n ics   ( CPE ’0 7 ) v o l .   1 2 ,   n o . 2 ,   p p .   1 - 9 ,   M a y /Ju n e   2 0 0 7 .   [1 5 ]   C. Bh a ra ti   Ra ja,  S .   Ra g h u ,   Co m p a ra ti v e   A n a l y sis  o f   Di ff e re n P W M   T e c h n iq u e to   Re d u c e   th e   Co m m o n   M o d e   V o l tag e   in   T h re e - L e v e Ne u tral - P o in t - Clam p e d   In v e rters   f o r   V a riab le  S p e e d   In d u c ti o n   Driv e s,”  In ter n a ti o n a l   J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms . ,   v o 3 ,   n o   1 ,   p p . 1 0 5 - 1 5 5 ,   M a rc h   2 0 1 3   [1 6 ]   C.   Bh a ra ti ra ja,  J.L .   M u n d a ,   N.  S riram s a i,   S a N a v a n e e sh ,   In v e stig a ti o n   o th e   Co m m o n   M o d e   V o lt a g e   f o a   Ne u tral - P o i n t - C lam p e d   M u l ti lev e In v e rter  Driv e   a n d   it I n n o v a ti v e   El im in a ti o n   th r o u g h   S VP W M   S w it c h in g - S tate   Re d u n d a n c y ,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr i v e   S y ste ms , v o l. 7 ,   n o . 3 ,   p p 8 9 2 - 9 0 0 , 2 0 1 6 .   [1 7 ]   T . K.S   S a th a y a n a ra y a n a n ,   M   Ra m a sa m y ,   Bh a ra ti ra ja,  JL   M u n da ,   M o d e ll in g ,   Im p e d a n c e   De si g n ,   a n d   Ef f icie n c y   A n a l y si o f   Ba tt e r y   A ss ists  P V   ti e d   Qu a si - so u rc e   in v e rter ,   In te rn a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   v o l. 7 ,   n o . 3 ,   p p . 8 1 2 - 8 2 1 ,   2 0 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.