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 .   767 ~ 7 7 4   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 . pp 7 6 7 - 774          767       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   A P WM  St ra t eg ie s for Dio de  Assis t ed NP C - M LI   to  O btain  M a x im u m  Volta g e G a in   for EV  Ap plica tion       C.   B ha ra t ira j a 1 ,   Sh ri  H a rish 2 ,   J   L   M un da 3 ,   P . Sa nje ev ik u m a r 4 ,   M .   Srira m   K u m a r 5 ,   V iv ek   B ha t i 6   1, 5, De p a rtm e n 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 ,   S RM   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i,   In d ia   2   De p a rtm e n o f   M e c h a n ica l   En g in e e rin g ,   V e l   T e c h   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a i,   I n d ia   3   De p a rt m e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g   T sh w a n e   Un iv e rsit y   o f   T e c h n o lo g y ,   S o u t h   A f ric a   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       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   1 8 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Ma r   1 8 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A p r   1 ,   2 0 1 7       T h e   p ro jec ted   d io d e   a ss isted   Ne u tral  P o i n Dio d e   Clam e d   (NP C - M L I)  w it h   th e   p h o t o v o lt a ic  sy ste m   p ro d u c e a   m a x i m u m   v o lt a g e   g a in   t h a t   is  c o m p a ra ti v e l y   h ig h e th a n   th o se   o f   o th e b o o st  c o n v e rsio n   tec h n i q u e s.  T h is  p a p e m a in l y   e x p lo re v e c to s e lec ti o n   a p p ro a c h   p u lse - w id th   m o d u latio n   (P W M stra teg ies   f o r   d io d e - a ss isted   N P C - M L to   o b tain   a   m a x i m u m   v o lt a g e   g a in   w it h o u c o m p ro m isin g   in   wa v e f o r m   q u a li ty .   T o   o b tain   a   h ig h   v o lt a g e   g a in   m a x i m u m   u ti li z a ti o n   o f   d c - li n k   v o lt a g e   a n d   stre ss   o n   th e   p o w e s w it c h e s   m u st  b e   r e d u c e d .   F ro m   th e   a b o v e   issu e in   th e   d io d e   a ss isted   N P C - M L lea d to   v e c to se lec ti o n   a p p r o a c h   P W M   tec h n iq u e   to   p e rf o rm   c a p a c it iv e   c h a rg in g   in   p a ra ll e a n d   d isc h a rg in g   i n   se ries   to   o b tai n   m a x i m u m   v o lt a g e   g a in .   T h e   o p e ra ti o n   p ri n c ip le  a n d   t h e   re latio n sh i p   o f   v o lt a g e   g a in   v e rsu v o lt a g e   b o o st   d u ty   ra ti o   a n d   sw it c h in g   d e v ice   v o lt a g e   stre ss   v e rs u v o lt a g e   g a in   a re   th e o re ti c a ll y   in v e stig a te d   in   d e tail.   Ow in g   to   b e tt e p e rf o r m a n c e ,   d io d e - a ss isted   NP C - M L is  m o r e   p ro m isin g   a n d   c o m p e ti ti v e   to p o l o g y   f o w id e   ra n g e   D C/ A C   p o w e c o n v e rsio n   in   a   re n e w a b le  a n e rg y   a p p li c a ti o n .   F u rth e rm o re ,   th e o re ti c a ll y   in v e stig a ted   a re   v a li d a ted   v ia  sim u latio n     a n d   e x p e rim e n tal  re su lt s.   K ey w o r d :   P u ls w id t h   m o d u latio n   ( P W M)   Sp ac v ec to r   p u ls w id th   m o d u latio n   ( SVP W M)   Neu tr al  p o in cla m p ed   ( NP C )     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,   De p a rtme n 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 ,     S RM   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i,   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     So lar   en er g y ,   h ar n e s s ed   t h r o u g h   s o lar   ce ll s ,   ca n   b u s ed   ex ten s i v el y   in   v ar io u s   p o w er   elec tr o n ic   ap p licatio n s ,   s u c h   as  p o w er   g en er atio n   an d   d is tr ib u t io n   s y s te m .   T h m o s p r o m i n en ad v an ta g in   t h es e   ap p licatio n s   is   th lo w   d s o u r ce   v o ltag e   s u p p l y   a n d   r eq u ir ed   h ig h   o u tp u t a v o lta g [ 2 ] , [ 4 ] .   T h lar g est aid   to   th p o w er   g r id   w ill  b b ase d   o n   th d ev elo p m e n o f   t h e   p h o to v o ltaic  g e n er atio n   s y s t e m   t h r o u g h   w h ic h   r en e w ab le  en er g y   i s   u t ilized .   T h m ai n   d r a w b ac k   o f   th e x i s tin g   s o lar   p h o to v o lta ic  p an el s   is   t h w id r an g e   v o ltag d r o p   an d   h ig h   i n v e s t m en t c o s t [ 5 ] - [ 6 ] .   Hen ce ,   t h er i s   n ee d   to   b o o s t th e   lo w   d s o u r ce   v o lta g i n to   h ig h   co n s ta n t   ac   v o ltag e.   Vo lt ag s o u r ce   i n v er ter   is   ad d ed   t o   n o r m alize   th e   a m p l itu d a n d   f r eq u e n c y   in   o r d er   to   o b tain   th e   n ec e s s ar y   h i g h   a v o ltag e   f o r   p o w er   g r id   [ 7 ] .   T h in itial  co s ca n   b m i n i m ized   b y   d ec r ea s in g   th n u m b er   o f   s ta g es   o f   in v er t er .   C u k   a n d   s i n g le  e n d ed   p r i m ar y   i n d u cto r   co n v er ter   ( SEP I C ) ,   w h ic h   h av e   b o th   b u ck - b o o s co n v er s io n   a n d   b id ir ec tio n al  p o w er   p r o ce s s in g   [ 8 ] .   Fo r   im p r o v ed   p er f o r m an ce ,   th b u c k - b o o s t   co n v er ter   is   m o d u la ted   b y   ad d itio n   o f   a n   e x ten s io n ,   w h er co m m u tatio n   co u n ar ea   i s   s t u d ied   an d   i m p r o v ed   ef f icien c y   is   ac h iev ed   [ 9 ] . Ho w e v er ,   th s w itc h i n g   d ev ices   u s ed   in   th b u c k -   b o o s cir c u it  lead   to   lar g d s o u r ce   cu r r en a n d   h i g h   i n te r m ed iate  d c - li n k   v o ltag w h en   th b o o s d u t y   r atio   is   e x tr e m e l y   h ig h   [ 1 0 ] .   C o n s id er in g   ad d in g   a   p o w er   co n v er s io n   s tag e,   ca u s i n g   i n c r ea s in   s y s te m   co s t   an d   r ed u ctio n   i n   e f f icie n c y ,   P en g   [ 1 ]   in tr o d u ce d     i m p ed a n ce   s o u r ce   i n v er ter .   I m p ed an ce   s o u r ce   i n v er ter   co n s is t s   o f   u n iq u i m p ed an ce   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   :   767     7 7 4   768   n et w o r k   b et w ee n   th e   s o u r ce   an d   t h m ai n   cir c u it  to   o b tain   b o th   v o lta g b u ck   a n d   b o o s c h ar ac ter is tic s   to   o v er co m th li m ita tio n s   w it h   v o ltag s o u r ce   in v er ter   [ 1 3 ] .   S h o o th r o u g h   m o d is   u s ed   to   en h an ce   t h lo w   ac   o u tp u v o ltag e.   T h is   cir cu it  p r o v id es   lo w -   co s t,   r eliab le,   an d   s in g le - s tag m et h o d o lo g y   f o r   d to   ac   p o w er   c o n v er s io n   w h en   t h v o ltag e   g ain   is   lo w   [ 1 2 ] . T h is   cir cu it  i n co r p o r ates  an   X - s h ap ed   d io d e - ass is ted   ca p ac ito r   n et w o r k   b et w ee n   t h b o o s in d u cto r   an d   t h e   in v er ter   b r id g e.   W h en   S 1   i s   t u r n ed   o f f ,   t h t w o   ca p ac ito r s   ar co n n ec ted   i n   p ar allel  t h r o u g h   t w o   f o r w ar d - b iased   d io d es  an d   th tr a n s iti o n al  d c - li n k   v o lta g V i   is   eq u al  to   ca p ac ito r   v o lta g e.   Du r i n g   th i s   p er i o d ,   th e   th r ee - p h ase  v o lta g s o u r ce   i n v er ter   o p er ates  in   n u ll  s tate  a n d   o u tp u t   ac   v o lta g i s   ze r o .   Su f f icien u tili za tio n   o f   in ter m ed iate  d c -   li n k   v o lta g ca n   i m p r o v t h v o lta g tr an s f er   r atio   an d   r ed u ce   th v o ltag r atin g   o f   t h e   ca p ac ito r s .   T h Sev er al  P W M   s tr ateg ies  ar ex p lai n ed   to   o b tain   th m a x i m u m   li n ea r   v o lt ag g ai n   as  w ell  as   to   m in i m ize  th v o lta g s tr es s   o f   t h s w i tch i n g   d ev ice s   in   th eo r y   [ 1 3 ] - [ 1 4 ] .   Dio d e - ass is t ed   b u ck b o o s VSI   v alid ates  ad v an tag e s   i n   d esi g n   co s a n d   b etter   p er f o r m a n c in   d c/ac   p o w er   co n v er s io n   f o r   s i m u ltan eo u s l y   m u c h   h ig h er   an d   w id r an g e   v o ltag r eg u latio [ 1 5 ] .   Ho w e v er ,   th o s m e th o d s   ar u s es  n u m b er   o f   s h o o t   th r o u g h   ( ST )   s w i tch i n g   o p tio n s   an d   less   b o th er   o n   n e u tr al  p o in t b alan ci n g .     Giv e n   t h at  t h n e u tr al  p o in b alan ci n g   w it h   m in i m al   s w itc h in g   s tate  u s ag w a s   s e ld o m   i n v esti g ated   in   t h l iter atu r e,   t h i s   p ap er   is   d em a n d i n g   to   co v er   t h r e s ea r ch   g ap . W ith i n   t h is   co n te x t,  i n   p ap er   p r o p o s ed   th e   i m p r o v ed   SVP W s ch e m e s   f o r   Z - T - NP C - M L I   w it h   m i n i m al  ST   s tate.   T h s ch e m e x p lo its   t h r ed u n d an c y   s w itc h in g   v ec to r   o p tio n   f o r   b o th   ST   an d   r eg u lar   s w itc h in g ,   w h ich   g o o d   v o ltag p r o f ile   an d   m ain tain   t h e   q u ar ter   s y m m etr y   a n d   h ar m o n ic  s p ec tr a.       2 .       E Q UI VA L E NT   C I RCU I T ,   VO L T A G E   G A I a nd   V O L T A G E   ST RE S S   Dio d b ased   b u c k - b o o s co n v er ter   s h o w n   i n   th e   F i g u r 1   i s   h a v i n g   t w o   o p er atin g   m o d es   b ased   o n   th s w i tch i n g   s tate  o f   th s w it ch   S 1 .   Fo r   o u r   co n v e n ie n ce   th ca p ac itan ce   an d   ter m i n al  v o ltag ac r o s s   t h t w o   ca p ac ito r s   C 1   an d   C 2   i n   th s y m m etr ical  X - s h ap n et w o r k   ar ass u m ed   as sa m v alu e s .                                                                                                                                                                                                                                                                                                             ( 1 )       T h F ig u r 2   s h o w s   th e   eq u i v alen cir cu it  f o r   th e   d io d b ased   b u ck - b o o s co n v er ter   wh en   th e   s w i tch   S 1   is   ON.   I n   th i s   ti m p er io d   th t w o   d io d es a r e   r ev er s b iased .             Fig u r 1.   C ir cu it d ia g r a m   o f   d i o d ass is ted   b u ck - b o o s t c o n v e r ter   w it h   NP C - M L I     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   P W M S t r a teg ies fo r   Dio d A s s is ted   N P C - M LI  to   Ob ta in   M a ximu m…   ( C .   B h a r a tir a ja )   769       Fig u r 2 .   E q u iv ale n t c ir cu it o f   d io d ass is ted   b u ck - b o o s t c o n v er ter   d u r in g   S 1   is   O N       W ith   th i s   o p er atio n   th in d u ct o r   p r esen in   t h cir cu it  ab s o r b s   th en er g y   f r o m   t h d s o u r ce   b y   m a x i m izi n g   th c h ar g i n g   c u r r en a n d   t h d u al  ca p ac ito r s   ar co n n ec ted   in   s er ies   to   f ee d   th e   lo ad s .   T h E q u at io n s   d u r i n g   th is   t i m p er io d   ar ex p r ess e d   as E q u atio n .                                                                                                       ( 2 )           Fig u r 3 .   E q u iv ale n t c ir cu it o f   d io d ass is ted   b u ck - b o o s t c o n v er ter   d u r in g   S 1   is   O FF       T h F ig u r 3   s h o w s   th eq u i v alen cir cu it  o f   d io d b ased   b u ck   b o o s co n v er ter   eq u iv al en t   cir cu i t   w h e n   t h s w itc h   S 1   is   t u r n e d   OFF.  T h en   th e   t w o   d io d es  i n   t h cir c u it  ar f o r w ar d   b iased   th e   en er g y   ac cu m u lated   i n   t h i n d u cto r   is   tr an s f er r ed   to   th t w o   ca p ac it o r s   an d   b o th   o f   t h ca p ac ito r s   w il b in   p ar allel   to   s u p p l y   t h lo ad s .                                                                                                                                                                                                                                  ( 3 )                  T h av er ag v o ltag ac r o s s   i n d u cto r   d u r in g   o n s w itc h i n g   p er io d   in   s tead y   s tate  i s   ze r o .   F r o m   ( 2 )   an d   ( 3 ) ,   th e   v o ltag e   o f   th i n d u cto r   is                                                                                                                                                                                                                                                              ( 4 )     Fro m   th ab o v eq u at io n ,   th v o ltag ac r o s s   t h ca p ac ito r   ca n   b d er iv ed   as                        s                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             ( 5 )     W h er V s   i s   t h e   in p u s u p p l y   v o lta g e,   p on   is   th e   o n - s ta te  d u t y   r atio   o f   t h s w itc h   S 1 ,   T s   is   s w itc h i n g   ti m e   p er io d .   I n   th s i m ilar   w a y   th av er a g i n ter m ed iate  d c - l in k   v o ltag e   ac r o s s   th e   co n v er te r   ca n   b w r itte n   a s   f o llo w s                                                                                                                                                                                                                                                                 ( 6 )     T h s w itc h in g   s tr es s   ac r o s s   t h t w o   d io d es  an d   s w itc h   p r e s en t   i n   f r o n o f   t h e   b o o s cir cu it  is   eq u al  to   th e   v o ltag e   ac r o s s   t h ca p ac ito r   V c   an d   s i m i lar l y   th e   v o lta g s tr ess   ac r o s s   t h es w it c h i n g d ev ices   in   t h NP C - M L I   i s   th m a x i m u m   d c - li n k   v o lta g o f   th i n v er ter .   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   :   767     7 7 4   770   T h b r id g v o ltag w h ic h   is   t w ice  t h ca p ac ito r   v o ltag 2 V C                             ̂                                                               ( 7 )     T h v o ltag tr an s f er   r atio   o f   t h d io d b ased   b u ck - b o o s t N P C - M L I   i s   d ef i n ed   as             ̂                ̂                                                                                                                                                                                                                                                                                  ( 8 )     W h er v ac   is   t h p ea k   v a lu o f   th o u tp u t p h ase  v o ltag e       3 .      P RO P O SE P UL SE   W I DT H   M O DULAT I O S T R AT E G I E S   T h s p ac v ec to r   d iag r am   f o r   3 - p h ase  3 - le v el  V SI  is   h e x ag o n ,   co n s is ti n g   o f   s i x   s ec to r s   as  s h o w n   in   Fi g u r 4 ,   an d   ea ch   s ec to r   c o n s is ts   o f   f o u r   s u b - tr ian g le s .   E ac h   in v er ter   leg   ca n   h av t h r ee   s w itc h in g   s tates,   w h ic h   r es u lts   in   2 7   v o ltag e   v ec to r s .   No   p o w er   is   d eli v er ed   to   th lo ad   f o r   th s w itc h i n g   s tates  ( 1 1 1 ) ,   ( 0 0 0 ) ,   an d   ( - 1 - 1 - 1 ) ,   w h ich   is   r ef er r e d   to   as  t h n u ll  v o ltag e   v ec to r   ( NV) .   Hen ce ,   th e   2 7   p o s s ib le  v o lta g v ec to r s   ar e   class i f ied   as 1 8   ef f ec ti v v o lta g v ec to r s   a n d   1   n u l l v ec to r .   T h n o n - ze r o   v o lta g v ec to r s   ca n   h a v t h r ee   p h as e   v o ltag lev el s ,   w h ich   ar 2 /3 Vs,  V s /√ 3 ,   an d   V s   /3 .   E ac h   v o ltag lev e co r r esp o n d s   to   th v er tex   o f   t h lar g e   h ex a g o n   ca lled   t h lar g v ec t o r   ( L V) ,   t h at  o n   t h m id d le  s i d p o in o f   th e   lar g e   h ex a g o n   ca lled   t h m ed iu m   v ec to r   ( MV )   an d   th at  o n   t h v er tex   o f   th s m a ll  ( in s id e)   h e x ag o n   ca lled   th s m a ll  v ec t o r   ( SV) ,   r esp ec tiv el y .   T h s ix   L Vs  f o r m s   t h v er tic es  o f   th h e x ag o n   an d   th th r ee   NVs  ar lo ca ted   at  th o r i g in . Fo r   th eo r etica an al y s is   n e w   co n ce p t i n tr o d u ce d   w h ic h   is   ca lled   as t h n a t u r al  p o in t p o ten tial.           Fig u r 4 .   Sp ac v ec to r   d iag r am   f o r   th p r o p o s ed   tech n iq u e       I n   th e   s tat io n ar y   co o r d in ate,   s p ac v ec to r   o f   co n s ta n m a g n itu d | V r |   an d   a n g u lar   v elo cit y   ω r   is   i n tr o d u ce d   to   r ep r esen t th t h r ee - p h ase  b ala n ce d   v o ltag e.           |     |               [ V ao V bo           V co             ]                                             ( 9 )     T h f ac to r   2 /3   in clu d es  in   th a m p lit u d o f   t h v o ltag v e cto r   eq u als  th e   p ea k   v alu e   o f   th co r r esp o n d in g   o u tp u t p h a s v o lta g e. θ r   = ω r   t is th p h a s an g le  o f   r e f er en ce   v ec to r ,   ω r   2 πf N   W k n o w   th at,                                     )                                             ( 1 0 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   P W M S t r a teg ies fo r   Dio d A s s is ted   N P C - M LI  to   Ob ta in   M a ximu m…   ( C .   B h a r a tir a ja )   771   I n   t h ab o v eq u a tio n s   V ao ,   V bo ,   V co   ar t h l in e   to   n e u t r al  v o lta g es,  V aN ,   V bN ,   V cN  a r th li n to   ze r o   v o ltag e s ,   V oN   is   t h n e u tr al  to   ze r o   v o ltag e                                                                                                       ( 1 1 )             |     |                                                                                  ( 1 2 )       |     |   |     |   |     |   |     |   |     |   |      |                                      ( 1 3 )     |     |   |     |   |     |   |     |   |      |   |      |                                                    ( 1 4 )     B ased   o n   th ab o v P W s tr ateg y   t h er is   n ec es s it y   f o r   t h n e w   i m p r o v ed   P W s tr ateg y   to   ta k th f u ll  ad v an ta g o n   t h s m a l v o lta g v ec to r s .   T h b elo w   f ig u r e   s h o w s   t h s eq u e n ce s   o f   th v o ltag e   v ec to r s   in   t h f ir s s e x ta n co m p ar ed   w it h   t h e x is t in g   P W s tr ate g ies.  T h ac ti v s w i tch i n g   v ec to r s   ar co m m a n d ed   d u r in g   th b o t h   in ter v al s   w h e n   S 1   i s   ON  a n d   S 2   i s   OFF  w it h   o n s w itc h in g   ti m p er io d   ( T s )   to   s y n th e s ize  t h e   r ef er en ce   w av e   v ec to r   ( V r ) .   T h v ec to r s   ar s y m m etr icall y   d is tr ib u ted   d u r i n g   t w o   s w i t ch in g   ti m p er io d s   ( 2 T s )   b y   in s er tin g   t h in ter v al  o f   S 1 =O s y m m etr icall y   i n   ce n tr e.   I f   t h s w itc h   S 1   tu r n s   O an d   OFF  o n ce   i n   t w o   s w itc h i n g   p er io d s   t h s w i tch i n g   lo s s   o f   p o w er   d ev ices  i n   f r o n o f   t h b o o s cir cu it  ca n   b r ed u ce d   to   h alf .   I n   o r d er   to   m i n i m ize   th e   h alf - s w itc h in g   f r eq u e n c y   h ar m o n ic s   d is to r tio n ,   th e   s ec o n d   i m p r o v ed   P W s tr ateg y   is   p r esen ted   to   en s u r s y m m etr ical  p lace m en o f   s w i tch i n g   s tates  in   o n s w itc h i n g   ti m p er io d .   T h m ai n   f ea t u r o f   th is   m o d u latio n   s tr ateg y   i s   th at  S 1   t u r n s   ON  an d   OFF  o n ce   w it h   S 1 =O i n t er v al  s y m m etr icall y   in s er ted   at  th ce n tr o f   o n s w itc h i n g   p er io d   T s .   T h er w ill   b an   ad d itio n al  s w itc h i n g   s t ate  f o r   s m all  v ec to r   V 1 .   W ith   t h is   in tr o d u ce s   a n   a d d itio n al  s w i tch i n g   s tate  in   p h ase   leg   o f   t h i n v er ter   b r id g d u r in g   S 1 =O F F.   W ith   t h s a m d es ig n   ap p r o ac h   t h s w itch in g   s tates   in   o th er   s ex ta n t s   ca n   b o b tain ed .   T h m o d u latio n   i n d ex   o f   th i n v er ter   M t   is   l i m ited   b y   th o n - s tate  d u t y   r atio   o f   t h s w itc h i n g   d ev ice  S 1   o f   t h f r o n t   b o o s t c ir cu it.                                                                           ( 1 5 )     T h v o ltag s tr es s   ac r o s s   th s w itc h i n g   d ev ices i n   f r o n t o f   t h b o o s t c ir cu it V sf   an d   th at  v al u is   s a m as t h ca p ac ito r   v o ltag V c                           ,                                                            ( 1 6 )     Fo r   th e   tr ad itio n al  ca r r ier   w a v b ased   SP W w it h   t h ir d   h ar m o n ic   i n j ec tio n   o r   SVM,   d v o ltag u tili za tio n   o f   th in v er ter   b r id g is   i n cr ea s e d   an d   th m a x i m u m   m o d u latio n   in d e x   o f   M t =1 . 1 5   p on .                                   (                  )                                                         ( 1 7 )                                  ,                                                              ( 1 8 )     3 . 1 .       Sh o o t   T hro ug h M o de     T h s h o o d ef in ed   a s   t h e   cr ea tio n   o f   t h s h o r cir c u it   p ath   to   th e   in d u cto r .   T h s h o o th r o u g h   i n     NP C - M L I   ca n   b ac h ie v ed   u s in g   th e   tr ig g er i n g   o f   all   s w it ch es   at  a   ti m e.   T h r ee   t y p e s   o f   s h o o t h r o u g h   ar e   av ailab le  th e y   ar e   a.   I n   f u ll s h o o t th r o u g h   s tate  t h s w itc h es t h s w itc h e s   1   an d   4   w il l tr ig g er ed   s i m u l tan eo u s l y   b.   I n   T o p   Sh o o t th r o u g h   s ta te  th e   u p p er   h alf   s w i tch e s   ar tr ig g e r ed     c.   I n   b o tto m   Sh o o t th r o u g h   s tate  th lo w er   h al f   o f   t h s w itc h e s   ar tr ig g er ed     T h th r ee   ab o v m e n tio n ed   s h o o th r o u g h   ca n   b o b s er v e d   f r o m   t h f o llo w i n g   w av e f o r m s ,   an d   h o w   t h o p er atio n   is   b ein g   ac h iev 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   :   767     7 7 4   772     ( a)     ( b )     Fig u r 5 .   S w i tch i n g   o p er atio n   o f   NP C - M L I   ( a)   T o p   s h o o t th r o u g h   ( b )   B o tto m   s h o o t th r o u g h       4       SI M UL AT I O S T UD Y   I n v er ter   is   o p er ated   in   th l in ea r   m o d u latio n   r a n g w i th   t h m ax i m u m   m o d u latio n   i n d e x   o f   0 . 9 0 7 .   T h v alu e s   o f   ca p ac ita n ce   a n d   in d u ctan ce   in   th Z   s o u r ce   n et w o r k   ar 6 4 0   m icr o   Far ad   an d   1 0   m r esp ec tiv el y .   T h i n ter n al  r es i s tan ce   o f   I GB T   is   co n s id er ed   as  1   m   an d   s n u b b er   r esis tan ce   is   1 0   m icr o   Oh m .   T w o   eq u al  ca p ac ito r s   ar co n s id er ed   ac r o s s   th s u p p l y   to   s p lit  th s u p p l y   v o ltag i n   to   tw o   eq u al  h al f   an d   to   cr ea te  n eu tr al  p o in t.  I n   th is   Si m u latio n   cir cu it  t h s o u r ce   v o ltag is   co n s id er ed   as  1 0 0   DC   an d   th e   o u tp u t   o f   th e   NP C - ML I   i s   1 8 0   AC   ( m a x i m u m ) .   L i n v o ltag an d   T HD  f o r   th m o d u latio n   in d ex   ( M a )   o f   0 . 7   an d   0 . 9   f o r   th NP C - M L I   is   s h o w n   in   t h Fi g u r 6   an d   Fig u r 7.         ( a)       ( a)     ( b )     ( b )     Fig u r 6 .   o u tp u t p er f o r m a n ce   ch ar ac ter is tic s   f o r   M a =0 . 7   ( a)   L in v o ltag ( b )   T HD  s p ec tr a   Fig u r 7 .   Ou tp u p er f o r m an ce   ch ar ac ter is tic s   f o r   M a =0 . 9   ( a)   L in v o ltag ( b )   T HD  s p ec tr a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   P W M S t r a teg ies fo r   Dio d A s s is ted   N P C - M LI  to   Ob ta in   M a ximu m…   ( C .   B h a r a tir a ja )   773   5 .        E XP E RIM E NT AL   ST UDY   T h I is   d r iv en   b y   Z - s o u r ce   NP C - M L I   w it h   1 0 0 DC - lin k   an d   t w o   1 0 0 µF  f r o n t - en d   DC - li n k   ca p ac ito r s .   Z - s o u r ce   Net w o r k   h av i n g   t w o   1 0 m i n d u cto r s   an d   t w o   3 4 0 0 u ca p ac ito r s . FG A 1 5 N1 2 0 A NT an d   C T 6 0 A 1 8 w h ich   h a s   an   i n - b u ilt  s tr u c tu r o f   I GB T   an d   an t i - p ar allel  d io d es  i s   u s e d   in   ea c h   p h a s le g   w h ic h   p r o v id es  th b as ic  s tr u ctu r o f   NP C   T y p e - M L I .   T h g ate  p u l s es  f o r   th to p   an d   b o tto m   s h o o th r o u g h   o f   ea ch   le g   ar s h o w n   in   t h e   Fig u r es  8.   T h b o tto m   s h o o th r o u g h   t h s w i tch e s   2 ,   3   a n d   4   ar tr ig g er ed   s i m u lt a n eo u s l y   a s   s h o w n   i n   t h Fig u r 9.   T h ex p er im e n ta r esu lts   f o r   en tire   m o d u latio n   r eg io n   ar s h o w n   b elo w   f o r   m a =0 . 8 .   Her th l in v o ltag a n d   T HD  s p ec tr is   w it n e s s ed   as  1 6 7 an d   3 2 . 8 9 r esp ec tiv el y .   B ased   o n   th s i m u latio n   a n d   e x cr e m e n tal  r e s u lt s ,   it  co u ld   u n d er s tan d   th at   th e   p r o p o s ed   SVM  f o r   Z   NP C - M L I   is   p r o d u ce d   m o r lin v o ltag e   an d   less   T HD  co m p ar to   th e   p r ev io u s   w o r k   [ 1 2 ] .   I n   ad d iti o n   th s c h e m u s e s   less   n u m b er   o f   ST ,   w h ic h   r ed u cin g   t h s w i tch i n g   lo s s e s   o n   th i n v er ter . Her co u ld   u n d er s ta n d   th a th e   co n d u ctio n   lo s s e s   ar lo w   t h r o u g h o u t h o p er atin g   v al u o f   M a ,   w h ic h   lead   t h b est  e f f ic ien c y   o f   Z - T - NP C - ML I             Fig u r 8 .   Gate   p u ls es o f   o n le g   in   to p   s h o o t th r o u g h       Fig u r 9 .   Gate   p u ls es o f   o n le g   in   b o tto m   s h o o th r o u g h           Fig u r 1 0 .   E x p er im e n tal  L i n v o ltag ( 3 0 v /d i v )   T HD  s p ec tr f o r   M a =9 . 0       6 .           CO NCLUS I O N   T h is   p ap er   an al y s es  t h d r a w b ac k s   o f   t h e x is t in g   P W s tr a teg ies   f o r   t h d io d ass is ted   b u ck - b o o s VSI   an d   th e n   p r o p o s ed   n e w   i m p r o v ed   P W s tr ateg y .   T h v o lta g g a in   a n d   s w itc h i n g   d ev is s tr es s   ar i m p r o v ed   co m p ar ed   to   th ex i s tin g   P W s tr ateg y .   Si m u lati o n   an d   ex p er i m en tal  r es u lts   ar p r o v id ed   in   o r d er   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   :   767     7 7 4   774   to   v alid ate  t h t h eo r etica r es u lts .   T h ad v a n tag e s   ar h i g h   v o ltag a n d   th w id r an g o f   v o ltag e   r eg u latio n ,   b ec au s o f   th e s ad v a n ta g es  t h is   to p o lo g y   is   u s in g   f o r   w id r an g o f   p o w er   co n v er s io n   i n   r en e w ab le  e n er g y   ap p licatio n s .       RE F E R E NC E S       [1 ]     F .   Z.   P e n g ,   Z - S o u rc e   i n v e rter,”  IEE T ra n s.  I n d .   Ap p l. ,   v o l.   3 9 ,   n o .   2 , p p .   5 0 4 5 1 0 ,   M a r.   2 0 0 3 .       [2 ]     F .   G a o ,   P .   C.   L o h ,   R.   T e o d o re sc u ,   a n d   F .   Blaa b jerg ,   Dio d e - a ss isted   b u c k b o o st  v o lt a g e -   so u rc e   in v e rters ,   IEE T ra n s.  Po we r E lec tro n . ,   v o l .   2 4 , n o .   9 ,   p p .   2 0 5 7 2 0 6 4 ,   S e p .   2 0 0 9 .     [3 ]   F a n g   Zh e n g   P e n g ,   M ia o se n   S h e n   a n d   Zh a o m in g   Qia n ,   M a x i m u m   Bo o st  Co n tr o o f   th e   Z - S o u rc e   In v e rter , "   IEE E   T ra n s.  Po we r E lec tro n . ,   v o l . 2 0 ,   n o . 4 ,   p p .   8 3 3 - 8 3 8 ,   Ju ly .   2 0 0 5 .   [4 ]   M iao se n   S h e n ,   A lan   Jo se p h ,   Jin   W a n g ,   F a n g   Z.   P e n g   a n d   Do n a ld   J.  A d a m s,    Co m p a riso n   o f   T ra d it io n a I n v e rters   a n d   Z - S o u rc e   I n v e rter f o F u e Ce ll   V e h icle s,”  IEE T r a n s.   Po we El e c tro n . ,   v o l.   3 0 ,   n o . 5 , p p .   1 2 5 - 1 3 2 ,   Oc t. 2 0 0 4 .   [5 ]   M iao se n   S h e n ,   Jin   W a n g ,   A lan   J o se p h ,   F a n g   Zh e n g   P e n g ,   ,   L e o n   M .   T o lb e rt,     a n d     D o n a l d   J.  A d a m s,  Co n sta n Bo o st  Co n tr o o f   th e   Z - S o u rc e   I n v e rter  to   M in im ize   Cu rre n Rip p le  a n d   V o lt a g e   S tres s,”  IEE T ra n s.  In d .   A p p . ,   v o l. 4 2 ,   n o . 3 ,   p p .   7 7 0 - 7 7 8 ,   Ju n e . 2 0 0 6 .   [6 ]   M . K.  Ng u y e n ,     Y.C.   L im ,   a n d   G . B.   Ch o ,   S w it c h e d   in d u c t o r   q u a si - Z   so u rc e   in v e rter,”  IEE T ra n s.  P o we El e c tro n . ,   v o l.   2 6 ,   n o . 1 1 ,   p p .   3 1 8 3 3 1 9 1 ,   N o v .   2 0 1 1 .   [7 ]   L . S .   Ya n g ,   T . J.  L ian g ,   a n d   J. F .   Ch e n ,   T ra n sf o r m e les d c d c   c o n v e rters   w it h   h ig h   ste p - u p   v o lt a g e   g a in ,   IEE E   T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l.   5 6 ,   n o .   8 ,   p p .   3 1 4 4 31 5 2 ,   A u g .   2 0 0 9 . .     [8 ]     M iao se n   S h e n ,   A lan   Jo se p h ,   F a n g   P e n g ,   a n d   Do n a l d   J.  A d a m s,  Co m p a riso n   o f   T ra d it io n a In v e rters   a n d   Z - S o u rc e   In v e rter f o F u e l   Ce ll   V e h icle s,”  IEE T ra n s.  P o we r E lec tro n . ,   v o l.   2 2 ,   n o . 4 ,   p p .   1 2 5 - 1 3 2 ,   Ju ly .   2 0 0 7 .   [9 ]   Yu   T a n g ,   S h a o j u n   X ie,  C h a o h u a   Zh a n g ,   a n d   Zeg a n g   Xu ,     Im p ro v e d     Z -   S o u rc e   In v e rter  W it h   Re d u c e d   Z - S o u rc e   Ca p a c it o V o lt a g e   S tres a n d   S o f t - S tart  Ca p a b i li ty ,   IEE T ra n s.  Po we El e c tro n . ,   v o l.   2 4 ,   n o . 1 6 ,   p p . 4 0 9 - 4 1 5 ,   No v   2 0 0 9 . .     [1 0 ]   Yi  Hu a n g ,   M iao se n   S h e n ,   F a n g   Z.   P e n g ,   a n d   Jin   W a n g ,     Z - S o u r c e   In v e rter   f o Re sid e n ti a P h o t o v o lt a ic  S y ste m s,”   IEE T ra n s.  P o we r E lec tro n . ,   v o l .   2 1 ,   n o .   6 ,   p p . 1 6 9 2 - 1 6 9 8 ,   N o v   2 0 0 6 .   [1 1 ]   Bh a ra ti ra ja,  Jl  M u n d a ,   Ish a n   V a g h a sia ,   Ra jes h   V a li v e ti ,   P   M a n a sa ,   L o w   c o st  Re a T i m e   C e n tralize d   S p e e d   Co n tr o o f   DC  M o t o Us i n g   L a b   Vie w   - NI  USB  6 0 0 8 ,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms , v o l. 3 , n o . 3 , p p .   6 5 6 - 6 6 4 , 2 0 1 6   [1 2 ]     R. J.  W a i,   C. Y.  L in ,   a n d   R. Y.   Du a n ,   Hig h - e f c i e n c y   d c d c   c o n v e rter  w it h   h ig h   v o lt a g e   g a in   a n d   re d u c e d   sw it c h   stre ss ,   IEE T ra n s .   In d .   E lec tro n . ,   v o l .   5 4 ,   n o .   1 ,   p p .   3 5 4 3 6 4 ,   F e b .   2 0 0 7 .     [1 3 ]     Z.   Yi,   W .   L i,   a n d   X.He ,   S in g l e - p h a se   im p ro v e d   a c ti v e   c la m p   c o u p le d -   in d u c t o r - b a se d   c o n v e rt e w it h   e x t e n d e d   v o lt a g e   d o u b ler ce ll ,   IEE T ra n s .   Po we r E lec tro n . ,   v o l.   2 7 ,   n o .   6 ,   p p .   2 8 6 9 2 8 7 8 ,   J u n .   2 0 1 2 .   [1 4 ]   J .   M o m o h ,   Re n e w a b le  En e rg y   a n d   S to ra g e   S m a rt  G rid F u n d a m e n tals  o De si g n   a n d   A n a l y sis,   Ne w   Y o rk ,   NY ,   US A:  W il e y - IEE E,   v o l . 2 2 ,   n o . 7 ,   p p . 1 4 0 - 1 5 9 ,   J u n .   2 0 1 2 . .     [1 5 ]     R.   A n tal,   I m p ro v e d   c o n tro o f   d io d e - a ss isted   b u c k - b o o st  v o lt a g e - so u rc e   in v e rters ,   in   Pro c .   EP E /P EM C,   v o l.   2 3 ,   n o . 2 ,     p p .   9 3 9 9 ,   S e p . 2 0 1 0 .   [1 6 ]   C.   Bh a ra ti ra ja,  Ha rsh a v a rd h a n   Re d d y ,   N.  S ri  Ra m sa i,   a n d   S u n k a v a ll S a t y a   S a isu m a   F P G Ba s e d   De sig n   a n d   V a li d a ti o n   o f   As y m m e tri c a R e d u c e d   S w it c h   M u lt il e v e In v e rter,  In ter n a t io n a J o u rn a o P o we E lec tro n ics         a n d   Dr ive   S y ste ( IJ PE DS ),   Vo l.   7 ,   No .   2 ,   p p .   3 4 0 - 3 4 8 ,   Ju n e   2 0 1 6 .     [1 7 ]   M .   L ise rre ,   F .   Blaa b jerg ,   a n d   S .   Ha n se n ,   " De sig n   a n d   Co n tro o f   a n   L C L - Ba s e d   T h re e - P h a se   Ac ti v e   Re c ti f ier " ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stry   A p p li c a ti o n s ,   v o l .   4 1 ,   N o . 5 ,   S e p tem b e r/Oc to b e 2 0 0 5.   [1 8 ]   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   T h re e   P h a se   V o lt a g e   S o u rc e   In v e rter  w it h   a n   L C In p u F i lt e r,   in   IEE T ra n s a c ti o n s o n   Po we r E lec tro n ics ,   v o l .   1 8 ,   No .   3 ,   p p .   8 8 8 - 8 9 5 , M a y 2 0 0 3 .   [1 9 ]   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 st e re si S p a c e   V e c to r   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 .   [2 0 ]   C. Bh a ra ti ra ja,S . Ra g h u , P . Ra o ,   K. R. S . P a li n iam y ,   Co m p a r a ti v e   A n a l y sis  o 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   Vo lt a g e   in   T h re e - lev e Ne u tral - p o in t -   c lam p e d   In v e rters   f o V a riab le  S p e e d   I n d u c ti o n   Driv e s” ,   In ter n a t io n a 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 l .   3 ,   Iss u e   1 , P a g e s 1 0 5 - 1 1 6 .   M a rc h   2 0 1 3 .   [2 1 ]   C.   Bh a ra ti ra ja,  R.   L a th a ,   Dr.  S .   Je e v a n a n th a n ,   S .   Ra g h u   a n d   Dr.  S . S .   Da sh .   De sig n   a n d   V a li d a ti o n   o f   S im p le  S p a c e   V e c to P W M   S c h e m e   f o T h re e - L e v e NP -   M L w it h   In v e stig a t io n   o f   Dc   L in k   I m b a lan c e   u sin g   F P GA   IP   Co re ,   J o u rn a o El e c trica En g in e e rin g ,   v o l.   1 3 ,   e d it i o n   1 ,   p p   5 4 - 6 3 ,   2 0 1 3 .   [2 2 ]   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 - Clam 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 tern a ti o n a J o u r n a o f   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y ste m s,v o l. 7 ,   n o . 3 ,   p p 8 9 2 - 9 0 0 , 2 0 1 6 .   [2 3 ]     K.  Ra m e sh ,   C.   B h a ra ti ra ja,  S .   Ra g h u ,   G .   Vijay a la k sh m i,   P L .   S a m b a n th a ,   De sig n   a n d   Im p lem e n tat io n   o f   Re a T i m e   Ch a rg in g   S tatio n   Op ti m iza ti o n   In f ra stru c tu re   f o Hy b rid   El e c tri c   V e h icle s,” In ter n a ti o n a l   J o u rn a l   o f   Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   v o l. 7 ,   n o .   4 ,   2 0 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.