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 .   3 Sep tem b er   2 0 1 7 ,   p p .   1 2 0 3 ~ 1 2 1 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 3 . p p 1 2 0 3 - 1211          1203       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 Si m pli fied  S pa ce Ve c tor Puls e   Wi dth   M o dula tion  M ethod  Includi ng   O v er  M o dula tion O per a tion for Five  Lev el Cas ca ded  H - b r idg e Inv ert e r w ith  FP G A I m p le m e ntatio n       B o g i m i   Siri s ha P.  Sa t is h K u m a r   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Os m a n ia Un iv e rsit y ,   H y d e r a b a d ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   26 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J u l   2 6 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A u g   12 ,   2 0 1 7       T h is   p a p e p re se n ts  sim p li f ied   c o n tro l   stra teg y   o f   S p a c e   V e c to P u lse   W id th   M o d u latio n   m e th o d   in c l u d i n g   o v e m o d u latio n   re g io n   w it h   li n e a tran sfe c h a ra c teristic  f o c a sc a d e d   H - b rid g e   in v e rters .   Be c a u se   o f   lar g e   n u m b e o f   sw it c h in g   sta tes   o f   th e   c a sc a d e d   H -   Brid g e   in v e rter,  t h e   o v e m o d u latio n   o p e ra ti o n   is   v e r y   c o m p le x .   A n d   a lso   re q u ires   in c o rp o ra ti o n   o f   b o t h   u n d e m o d u latio n   a n d   o v e m o d u latio n   a lg o rit h m s.  T h e   p ro p o se d   c o n tro l   m e th o d   is   e ffe c ti v e   in   term o f   s e lec ti n g   th e   o p ti m a sw it c h in g   sta tes   w it h   re d u c e d   c o m p u tatio n a c o m p lex it y   u sin g   s im p li f ied   li n e a c a l c u latio n s w h ich   m a k e s it   e a sie f o d ig it a im p le m e n tatio n .   T h e   p e rf o r m a n c e   o f   th e   p ro p o se d   m e th o d   is   sim u late d   a n d   tes ted   e x p e rim e n ta ll y   th ro u g h   S p a rtan   3 A   F P G A   p ro c e ss o f o f iv e   lev e Ca sc a d e d   H - b rid g e   In v e rter.  T h e   si m u latio n   re su lt a n d   h a rm o n ic  a n a ly sis  o f   v o lt a g e   a n d   c u rre n a v a rio u m o d u latio n   i n d e x e a a re   p re se n ted   w h ich   a re   in   w e ll   a g re e m e n t.   K ey w o r d :   C ascad ed   H - B r id g i n v er ter   FP GA   I n d u ctio n   m o to r   Ov er   m o d u la tio n   Sp ac e   v ec to r   m o d u latio n   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 :   B o g i m i Sir i s h a,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,     Os m a n ia  U n i v er s it y ,     H y d er ab ad ,   I n d ia.   E m ail:   s ir is h ab 2 0 0 7 @ y a h o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Mu ltil e v el   in v er ter s   ar e   u s ed   as  an   alter n ate  c h o ice  f o r   h i g h   p o w er   m ed i u m   v o ltag e   ap p licatio n s ,   T h u n iq u f ea t u r o f   t h e s t o p o lo g ies  th at   th e y   ca n   r ea c h   h ig h   v o lta g le v els   w it h   m in i m u m   h ar m o n ic s   w it h o u t   th n ee d   o f   tr an s f o r m er s   w h ich   m a k es  t h e m   al ter n ati v ch o ice  f o r   h i g h   p o w er   ap p licatio n s   a n d   F A C T [ 1 ] .   Du to   th eir   ab ilit y   o f   s y n t h es izin g   t h w av e f o r m s   w ith   g o o d   h ar m o n ic  s p ec tr u m   w it h   f as t   r esp o n s w it h   a u to n o m o u s   co n tr o l b y   w h ic h   th e   p o w er   q u al it y   p r o b le m s   ar r ed u ce d   a n d   d y n a m ic  b e h av io r   i s   i m p r o v ed   th e y   ar ex te n s i v el y   u s ed   in   i n d u s tr ial  d r iv ap p lic atio n s .   T h v ar io u s   m u lti lev el  in v er ter   to p o lo g ies   s u c h   as  C ascad ed   H - B r id g e   I n v er ter   w it h   s ep a r ate  d s o u r ce s ,   Neu tr al  p o in cla m p ed   I n v er ter ,   Fly in g   C ap ac ito r   ar b ein g   u s ed   i n   v ar io u s   ap p licatio n s   [ 2 ] .   Am o n g   v ar io u s   P u ls e   W id th   Mo d u l atio n   tec h n iq u es   f o r   co n tr o ll in g   t h i n v er ter   o u tp u v o ltag e ,   p r o p o s ed   is   th e   liter atu r e   [3 ] - [ 1 0 ] ,   SVM  m e th o d     h as  g r ea ter   f le x ib ilit y   o f   s elec ti n g   s w it ch in g     s tate s   a n d   th e ir   p atter n   d esi g n   m ak e s   t h e m   s u itab le  f o r   d ig it a l   i m p le m en ta tio n .   Ma n y   o f   t h SVP W alg o r ith m s   p r esen ted   in   t h liter atu r r eq u ir es  th e x ten s i v co m p u tatio n   o f   s w itc h in g   p att er n s ,   w it h   m an y   al g eb r aic  eq u atio n s   i n   e v er y   s ec to r   w h ic h   m ak e s   t h SVP W m et h o d   co m p lex .   T h m ai n   o b j ec tiv o f   th is   p ap er   is   to   d e s ig n   s i m p li f ied   SVP W m eth o d   w it h   o p ti m al   s w itc h in g   s tate s   f o r   lin ea r   a n d   o v er - m o d u latio n   r eg io n s .   O p er atio n   in   o v er   m o d u latio n   r eg io n   is   v er y   m u c h   r eq u ir ed   in   m ed i u m - v o lta g a p p licatio n s .   S in ce   it  g i v es   t h ef f ec tiv e   u tili za t io n   o f   d b u s   th u s   m i n i mi zi n g   t h e   co s o f   th o v er all  s y s te m   [ 1 1 ] .   T h is   p ap er   p r esen ts   s i m p li f ied   SVP W m et h o d   in cl u d in g   o v er   m o d u latio n   o p er atio n   i m p le m en ted   ex p er i m en tall y   f o r   f iv e   le v el  ca s ca d ed   H - B r id g in v er ter   w i th   FP GA  p r o ce s s o r .   T h e   p er f o r m a n ce   o f   t h m eth o d     b o th   lin ea r   a n d   o v er   m o d u latio n   r eg io n s   ar an al y ze d .   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 .   3 Sep te m b er   2 0 1 7   :   1 2 0 3     1 2 1 1   1204   2.   CASCAD E H - B RID G E   I N VE R T E R   T h b asic  s tr u ctu r o f   f iv le v el  C ascad H - b r id g m u lt ile v e in v er ter   is   s h o w n   in   Fi g u r 1 .   E ac h   H - B r id g in v er ter   u s es   d li n k   v o ltag e   to   g en er ate   m o d u la ted   v o lta g at   o u tp u ter m i n a ls .   T h to tal  o u tp u t   v o ltag is   s u m   o f   ea ch   i n d iv id u al  in v er ter   m o d u le  o u tp u t   v o ltag e.   E ac h   H - B r id g i n v er ter       m o d u le  w i ll   p r o d u ce   th r ee   o u tp u v o ltag l ev els.  + V dc ,   0 ,   - V dc .   Fo r   h ig h e r   lev el  s ev er al   u n it s   o f   b r id g i n v er ter   m o d u le s   ar co n n ec ted   in   s er ie s.   T h n u m b er   o f   B r id g es  r eq u ir ed   f o r   L   le v el  is 2 1 L N .   T h n u m b er   o f   v o lta g e   lev els  in   p h a s v o ltag V ph   w it h   N   n u m b er   o f   H - B r id g e s   is   2 N+ 1 .   T ab le  1   s h o w s   t h e   g ate  s w i tch in g   f o r   s in g le  p h a s f i v le v el  ca s ca d e d   m u lti lev el  i n v er ter .           F ig u r 1 T h r ee   P h ase  f i v lev el  C ascad ed   H - B r id g I n v er ter       T ab le   1 .   Gate   S w itc h in g   f o r   f i v lev el  C HB   I n v er ter   O u t p u t   V o l t a g e   S 1     s 1 1   S 2     s 1 2   S 3     1 3 s   S 4     s 1 4   + 2 V d c   1   0   0   1   1   0   0   1   + V d c   1   0   0   1   0   1   0   1       0   1   0   0   1   0   1   1   0   - V d c   0   1   1   0   0   1   0   1   - 2 V d c   0   1   1   0   0   1   1   0       3.   SPAC E   V E C T O P UL S E   WI D T H   M O DULAT I O M E T H O D   Sp ac Vec to r   P W r elies  o n   th r ep r esen tatio n   o f   t h in v er ter   o u tp u t   v o lta g a s   s p ac v e cto r s .   T h s p ac v ec to r   d ia g r a m   o f   th r e p h ase   i n v er ter   i s   a   He x ag o n   w i th   s i x   s ec to r s .   C o n s id er in g   t h g eo m etr ica l   ch ar ac ter is tic  t h at  th a n g le  b et w ee n   b asic  s p ac v ec to r s   o f   3 - lev el  i n v er ter   is   all  6 0 0 ,   u s in g   n o n   o r th o g o n al  60 0   r ef er en ce   f r a m e,   th s y n t h esis   o f   r e f er en ce   v ec t o r   an d   d w ell   ti m ca lc u latio n   b ec o m e s   less   co m p u tatio n al.   T h er ef o r th o r th o g o n a s y s t e m   is   tr an s f o r m ed   in to   6 0 0   co - o r d in ate  s y s te m .   C o m p o n en t s   o f   r ef er en ce   v ec to r   alo n g   6 0 0   ax es     3 / ) 3 s i n ( ) 3 c o s ( * 1 - n   V   =    V r e f RM                                                                                  ( 1 )       3 / s i n c o s * 1 - n   V   =    V r e f RN                                                                                                                 ( 2 )       ) (V f l o o r     = m    RM                                                                                                         ( 3 )     ) (V f l o o r     = n    RN                                                                                                                                          ( 4 )     W h er m   an d   n   ar d ef i n ed   b y   v ec to r   ( m ,   n )   in   m 1 - n 1   a x i s             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N : 2 0 8 8 - 8 694       A   S imp lifi ed   S p a ce   V ec to r   P u l s W id th   Mo d u la tio n   Meth o d   I n clu d in g   Ove r   Mo d u la tio n     . . . .   ( B o g imi S ir is h a )   1205       Fig u r 2 .   L o ca tio n   o f   r e f er en c v ec to r   an d   id en ti f icatio n   o f   t r ian g le  i n   6 0 ° ax i s       T h r ef er en ce   v o lta g i n   s ec t o r   is   s y n th e s ized   b y   u s i n g   V 1 ,   V 2 , V 0   ap p lied   f o r   th e   ti m T 1 , T 2 ,   T 0 . I n   th p r o p o s ed   tech n iq u th r ef er en ce   v ec to r   is   s y n th e s ized   in   n o n   o r th o g o n al  6 0 0   r ef er en c f r a m e.   I f   V ref   <=   ( m +n +1 )   t h en   V re f   is   lo ca ted   i n   Δ A B el s Δ C B D.   Af ter   id en ti f y in g   t h tr ian g le  w h er t h r ef er en ce   v ec to r   is   lo ca ted ,   th d w e llin g   t i m e s   ar ca lcu lated   u s i n g   t h E q u atio n s   5 ,   6 an d   7   w h er ( m 1 ,   n 1 )   ( m 2 ,   n 2 )   an d   ( m 3 ,n 3 ar th v er tices o f   tr ian g le  w h er th r ef er en ce   v ec to r   lies   th en         T = T m + T m + T m S A 3 D 2 B 1                                                                                                                         ( 5 )         T = T n + T n + T n S A 3 D 2 B 1                                                                                                                                                                          ( 6 )         T = T + T + T S A D B                                                                                                                                           ( 7 )     W h er T B ,   T D ,   T A   ar d w ell  ti m es o f   v ec to r   V B , V D , V A                       3 . 1 .   O v er   m o du la t io n - O pera t io n   Fo r   th v al u o f   m   h i g h er   th a n   0 . 8 6 6   th o p er atin g   r eg io n   i s   co n s id er ed     as   o v er   m o d u latio n   r eg io n .           Fig u r 3 .   Ov er   m o d u latio n   r eg io n s ( Z o n e - I   &   Z o n e - I I )   in   s p a ce   v ec to r   m o d u latio n       I n   th li n ea r   m o d u latio n   r eg i o n   ( m i   <=   0 . 8 6 6 )   th tr aj ec t o r y   o f   t h r ef er en ce   v ec to r   i s   cir cle  in s cr ib ed   in s id th h e x ag o n   w it h   m a x i m u m   s in u s o id al  o u tp u v o ltag e.   I n   th o v er   m o d u latio n   r eg io n   ( 0 . 8 6 6 <= m i <= 0 . 9 5 3 )   th tr aj ec to r y   o f   th e   r ef er en ce   v ec t o r   cr o s s es  t h h ex a g o n al   tr a ck   w h ic h   i s   s h o w n   id en ti f i ed   b y   t h cr o s s   o v er   a n g le.   I n   t h o v er   m o d u latio n   r eg io n   its   m ag n it u d o f   th r ef er en ce   v ec to r     is   m o d i f ied   t h r o u g h   m u l tip licati o n   o f   d ec o m p o s itio n   v ec to r s   w it h   t h v o lta g r ed u ctio n   f ac t o r   g iv en   a s .     P   B   m   R   S   ' r e f V   r e f V   r e f V   n   ( 0 , 0 )   x   y   z   v   ' r e f V   ( 0 , 1 )   ( 0 , 2 )   ( 0 , 3 )   ( 0 , 4 )   ( 1 , 0 )   ( 2 , 0 )   ( 3 , 0 )   m   0   A   B   C   D   V r e f   ( 4 , 0 )   n‟   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 .   3 Sep te m b er   2 0 1 7   :   1 2 0 3     1 2 1 1   1206   RN RM V V n q / ) 1 (                                                                                                                                       ( 8 )     T h m o d if ied   r e f er en ce   v ec t o r   is   ca lc u lated   b y   th e   eq u at io n s   ( 9 )   an d   ( 1 0 )   th is   m o d i f i ed   v ec to r   in   ca lled   d is to r ted   co n tin u o u s   r e f er en ce   v o ltag s p ac v ec to r ,   in   w h ic h   th a n g le  r e m ai n s   t h s a m e.             ) ( ' RM RM V q V                                                                                                                                                                         ( 9 )       ) ( ' RN RN V q V                                                                                                                                                   ( 1 0 )     I n   cir cu lar   tr ac k   r eg io n   ON - ti m es a r m o d i f ied     an d   g i v e n   b y   eq u atio n   ( 1 1 )       ] T ,   T , [T       =   ]   T   , T   , [T 3 2 1 ' 3 ' 2 ' 1 q                                                                                                 ( 1 1 )       T h lo s s   in   v o lt s - s ec o n d s   d u r in g   h e x ag o n al  r eg io n   i s   co m p en s ated   b y   g ain   i n   v o lt s - s ec o n d s   d u r in g   cir c u lar   tr ac k   r eg io n .   Fo r   t h o v er   m o d u latio n   zo n e -   I I   ( 0 . 9 5 3   m   1 ) ,   t h m ag n it u d o f   th e   r ef er en ce   v ec to r   i s   m o d i f ied   to   co m p en s ate  f o r   th lo s s   in   f u n d a m e n tal  v o lta g in   t h h e x ag o n al  tr ac k   r e g io n .   E ls th r e f er en ce   is   h e ld   at  t w o   lar g e   v ec to r s   s eq u en tial l y   f o r   t h ti m p er io d   till   c c a n d 3   to   co m p e n s ate  f o r   th lo s s   i n   v o lt seco n d s .   T h is   m et h o d   b r in g s   t h c h ar ac ter is tics   o f   lin ea r   r a n g w i th o u i n cr ea s i n g   co m p u tatio n al  c o m p le x it y .   I n   th is   m et h o d   th r ed u n d an c y   o f   th s w itch in g   s tate s   is   u t ilized   to   m i n i m ize  v o lta g T HD. T h tr ian g les  o f   th s p ac v ec to r   d iag r a m   ar class i f ied   b ased   o n   th eir   s w itch in g   s tates a n d   g i v e n   in   t h T ab le   2.       T ab le  2.   C lass if icatio n   o f   T r ian g le s   o f   t h s p ac v ec to r   d iag r a m   I f   ( m+n )   i s e v e n   t h e n   Ty p e - I   I f     m i s o d d   a n d   n   i s e v e n   t h e n   Ty p e - II   O t h e r w i se   I f   m i s e v e n   a n d   n   i s o d d         t h e n   T y p e - III   S a = ( m+ n ) / 2   S b = ( n - m) / 2   S c = - ( m+ n ) / 2   S a = ( m+ n + 1 ) / 2   S b = ( n - m + 1 ) / 2   S c = - ( m+ n - 1 ) / 2   S a = ( m+ n - 1 ) / 2   S b = ( n - m - 1 ) / 2   S c = - m+ n + 1 ) / 2       T h s w itc h i n g   s eq u e n ce   d esig n   i s   s elec ted   s o   th at  t h er w ill  b m in i m u m   n u m b er   o f   s w itc h e s   p er   s w itc h in g   p er io d .   T h er w ill   b o n ly   o n le v el  ch a n g p er   co m m u tatio n   o f   s w itc h in g   d ev ices  an d   lo w er   o u tp u T HD.   T h s eq u en ce   i s   d esig n ed   b ased   o n   co - o r d in ates  o f   th v er tice s   o f   t h tr ian g le  w h er t h e   r ef er en ce   v ec to r   lies . T h s eq u en ce   f o llo w ed   co r r esp o n d in g   t o   T y p e - I   s w i tch i n g   s ta tes  o f   t h i n v er ter   tr ia n g le   w h er t h r ef er e n ce   v ec to r   lies   is   ( m 3 ,n 3 ) (m 1 ,n 1   (m 2 ,n 2   (m 1 ,n 1   (m 3 ,n 3 ) .   Fo r   T y p e - I I   th s w itc h in g   s eq u en ce   i s   ( m 1 ,n 1   (m 3 ,n 3 )     ( m 2 ,n 2   (m 3 ,n 3   (m 1 ,n 1 ) .   Oth er w is f o r   T y p e - I I I   ( m 1 ,n 1   (m 2 ,n 2   (m 3 ,n 3   (m 2 ,n 2   (m 1 ,n 1 ) .   B y   s e lectin g   t h s w i tch in g   s tates  i n   t h ab o v m a n n er   th av er a g in v er ter   p h ase  v o ltag e   w ill   h a v e   lo w er ed   s u b s ta n tia l to tal  h ar m o n ic  c o n ten t.   T h p r o p o s ed   tech n iq u is   s i m u lated   w it h   in d u ctio n   m o to r   lo ad .   T h in d u ctio n   m o to r   m o d el  is   d e v elo p ed   in   s tato r   r ef er en ce   f r a m e;  th elec tr o m a g n etic   to r q u is   g i v en   b y     s i n 2 2 3 s r r s m e L L L p T                                                                                                                                          (1 2 )     W h er   an g le  b et w ee n   th s tato r   an d   r o to r   f lu x   li n k ag     L ea k a g co ef f icie n t =   r s m L L L . 1 2       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   T h p er f o r m an ce   a n al y s is   o f   t h p r o p o s ed   m et h o d   is   d o n f o r   f iv lev el  C a s ca d ed   H - B r id g in v er ter   th r o u g h   s i m u lat io n   an d   e x p er im en tall y   u s in g   FP G A   f o r   v ar io u s   v al u e s   o f   m o d u latio n   i n d e x es.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N : 2 0 8 8 - 8 694       A   S imp lifi ed   S p a ce   V ec to r   P u l s W id th   Mo d u la tio n   Meth o d   I n clu d in g   Ove r   Mo d u la tio n     . . . .   ( B o g imi S ir is h a )   1207   4 . 1 .   Si m ula t io n r es ults:   T h s i m u latio n   i s   ca r r ied   o u w it h   D C   v o lta g o f   1 0 0 V .   T h p ar am eter s   o f   I n d u ctio n   m o to r   f o r   s i m u lat io n s   ar e,   T h p ar am ete r s   o f   th I n d u ctio n   m o to r   f o r   s i m u lat io n   ar V= 2 4 0 V,   0 . 5 Hp ,   R o to r   r esis tan ce   ( R r =   2 . 5 ;   Stato r   r esis tan ce   ( R s )   =   2 . 3 ;   Stato r   L ea k ag e   I n d u c tan ce   ( L s )   =   0 . 2 5 ;   R o to r   leak a g e   in d u cta n ce   ( L r )   =   0 . 2 5 Ma g n et izin g   i n d u cta n ce   ( L m )   =   0 . 2 5 ;   m u tu al   in d u ctan ce   ( M )   =   0 . 0 9 0 5 H;   R ated   Fre q u en c y   =   5 0 Hz;  d a m p i n g   co ef f icie n t   ( B )   =   0 . 0 0 0 1 2 4 ;   Mo m e n o f   i n er tia   =   0 . 0 1 9 J   Nu m b er   o f   p o les   =   4 .   T h s i m u latio n   r es u lt s   ar s h o w n .             Fig u r 4 .   T h L in v o lta g o f   th f iv le v el  i n v er ter   w it h   m o f   0 . 8       Fig u r e   5   s h o w s   t h s i m u lated   w a v e f o r m s   o f   s tato r   c u r r en t.  T h m o to r   s tar t s   u n d er   r ated   v o ltag an d   f r eq u en c y   w it h o u t   m ec h a n ica lo ad T h p ea k   v al u o f   s ta r tin g   cu r r e n i s   ar o u n d   3 5 A . T h s tar tin g   ti m i s   0 . 1 5   s ec o n d s ,   d u to   in er tia  an d   h i g h   s tar t in g   cu r r en t.  A 0 . 2 5   s ec o n d s   lo ad   to r q u o f   3 0 N m   is   ap p lied   w h ic h   ca u s e s   cu r r en t s   to   in cr ea s e.           Fig u r 5 .   T h r ee   P h ase  Stato r   cu r r en ts   o f   in d u ctio n   m o to r   w i t h   m i   o f   0 . 8           Fig u r 6 T h P h ase  v o ltag o f   th in v er ter   w it h   v ar iatio n   o f   m       T h v alu e   o f   m o d u latio n   in d e x   is   v ar ied   w it h   o . 6   at  s tar tin g   to   0 . 9   at  0 . 5   s ec   an d   0 . 9 9   at  0 . 7   s ec                     0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 - 5 0 0 - 4 0 0 - 3 0 0 - 2 0 0 - 1 0 0 0 100 200 300 400 500 t i m e V a n 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 0 . 4 0 . 4 5 0 . 5 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 T i m e   ( s ) I s   ( A) 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 - 3 0 0 - 2 0 0 - 1 0 0 0 100 200 300 T i m e ( s) P h a se   V o l t a g 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 .   3 Sep te m b er   2 0 1 7   :   1 2 0 3     1 2 1 1   1208     Fig u r 7 .   T h L in v o lta g a n d   cu r r en t o f   th i n v er ter   w ith   v ar iatio n   o f   m       Fro m   t h ab o v Fi g u r it  ca n   b s ee n   t h at  t h m a g n i tu d o f   C u r r e n i n cr ea s es  a 0 . 5   s ec o n d s   d u to   in cr ea s o f   m i ,   an d   s tab ilize s   a n d   f u r th er   i n cr ea s es  w it h   i n cr e ase  o f   m   to   0 . 9 9 .             Fig u r 8.   T h T o r q u o f   in d u c tio n   m o to r   w it h   v ar iatio n   m w it h   r esp ec t to   ti m e       T h ab o v f ig u r clea r l y   s h o w s   th i n cr ea s i n   to r q u co r r esp o n d in g   to   in cr ea s i n   m i   at   0 . 5 s ec o n d s   an d   s ettles to   r ated   v al u w it h in     0 . 0 5 s ec o n d s   d u r atio n .           Fig u r 9 .   T h s p ee d   o f   in d u cti o n   m o to r   w i th   v ar iatio n   m w i th   r esp ec t to   ti m e       T ab le  3 .   Vo ltag an d   C u r r en T HD  as a   p er ce n tag o f   f u n d a m en tal  f o r   Fi v e   lev e l Cas ca d e d   H - B r id g I n v er ter   f o r   s w itc h i n g   f r eq u en c y   o f   1 0 5 0   S . N o   m   %V L T H D   %V P T H D   %I T H D   1   0 . 8 2   1 8 . 6   3 4 . 3   5 . 3   2   0 . 8 7   1 9 . 5   3 1 . 4   5 . 7   3   0 . 9   1 7 . 3   2 7 . 4   6 . 0   4   0 . 9 6   15   2 8 . 6   6 . 4   5   0 . 9 9   1 5 . 5   2 8 . 1   5 . 3   0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 - 2 0 0 20 40 60 80 T i m e   ( s ) T o r q u e 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 - 2 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 T i m e ( s) sp e e d 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 - 2 0 0 0 200 T i m e ( s ) L i n e   V o l t a g e     0 . 5 0 . 5 5 0 . 6 0 . 6 5 0 . 7 0 . 7 5 0 . 8 0 . 8 5 0 . 9 0 . 9 5 1 - 5 0 0 50 T i m e ( s ) c u r r e n t 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 -1 0 1 T i m e ( s ) m o d u l a t i o n   i n d e x Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N : 2 0 8 8 - 8 694       A   S imp lifi ed   S p a ce   V ec to r   P u l s W id th   Mo d u la tio n   Meth o d   I n clu d in g   Ove r   Mo d u la tio n     . . . .   ( B o g imi S ir is h a )   1209   T ab le  4 Vo ltag an d   C u r r en T HD  as a   p er ce n tag o f   f u n d a m en tal  f o r   Fi v lev e l Cas ca d e d   H - B r id g I n v er ter   f o r   s w itc h in g   f r eq u en c y   o f   3 6 0 0   S . N o   m   %V L T H D   %V P T H D   %I T H D   1   0 . 8 2   1 7 . 5   3 4 . 5   1 . 6   2   0 . 8 7   1 8 . 1   3 0 . 7   2 . 5   3   0 . 9   1 6 . 4   2 6 . 6   2 . 5   4   0 . 9 6   1 4 . 2   2 8 . 3   3 . 7   5   0 . 9 9   1 4 . 7   2 7 . 6   3     4 . 2 .   E x peri m e nta l R esu lt s   T h p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   m et h o d   is   test ed     w it h   in d u ctio n   m o to r   o f       r atin g   0 . 7 5 KW ,   4 1 5 V,   an d   1 4 1 5   r p m   0 . 8 p . f   a s   lo ad   f o r   p r o to t y p Fi v le v el   C a s ca d ed   H - B r id g m u lti   lev e l   in v er ter   w it h   T h e   Sp ar tan - 3 A   FP G A   p r o ce s s o r .   VHDL   p r o g r a m   co d is   s i m u lated   an d   im p le m e n ted   u s i n g   XI L I NX  1 5 E - 1 4 . 5   So f t w ar e.   T h FP G A   d esi g n   f lo w   co m p r i s es  o f   De s i g n   e n tr y -   w it h   as s i g n in g   co n s tr ai n ts   s u c h   as   ti m i n g ,   p i n   lo ca tio n   an d   ar ea   co n s tr ai n ts   in cl u d in g   U C f ile,   S y n th e s iz in g   th d esi g n   w it h   s o u r ce   co d co n v er tin g   i n to   n et  l is o f   g ate s .   T h n e li s i s   tr an s lated   m ap p ed   an d   r o u te d   f o r   lo g ic   cir cu i ts   o f   t h Sp ar tan   3 E   FP FA . Af te r   f u n ctio n al  an d   ti m i n g   v er if ica tio n   th b it  f ile  is   d o w n lo ad ed   to   tar g et  d ev ice  ( Sp ar tan   3 E   p r o ce s s o r )   b y   u s i n g   i m p ac w it h   p r o g r am m i n g   ca b le.   On ce   th p r o g r am   i s   d u m p ed   to   FP GA   k it  it  ac ts   as  co n tr o ller   an d   g en er ate s   th g ate  s i g n als  to   d r iv th th r ee   p h ase  in v er ter .   T h h ar m o n ic  an a l y s is   at  v ar io u s   m o d u latio n   in d ex e s   is   p r esen ted .           Fig u r 1 0 .   E x p er im e n tal  P h a s v o ltag e s   an d   cu r r en ts   f o r   0 . 6   m o d u latio n   i n d ex   a n d   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   o f   2 0 0 0 Hz  f o r   Fiv le v el  C a s ca d ed   H - B r id g I n v er ter           Fig u r 1 1 .   E x p er im e n tal  P h a s o u tp u t v o lta g es a n d   cu r r en t s   f o r   0 . 8 7   m o d u latio n   i n d ex   a n d   s w itch in g   f r eq u en c y   o f   2 0 0 0 Hz  f o r   Fiv l ev el  C a s ca d ed   H - B r id g I n v e r 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 .   3 Sep te m b er   2 0 1 7   :   1 2 0 3     1 2 1 1   1210       Fig u r 1 2 .   E x p er im e n tal  P h a s o u tp u t v o lta g es a n d   cu r r en t s   f o r   0 . 9 7   m o d u latio n   i n d ex   a n d   s w itch in g   f r eq u en c y   o f 2 0 0 0 Hz  f o r   Fiv l ev el  C a s ca d ed   H - B r id g I n v er ter       T ab le  5 E x p er im e n tal  v al u e s   o f   cu r r en t a n d   v o lta g T HD` s   f o r   v ar io u s   v al u es o f   m i   m   O u t p u t v o l t a g e   (v ph )   c u r r e n t   P o w e r   i n   W a t t s   P o   V phT H D   I T H D   0 . 7   6 4 . 6   1 . 8   1 5 1 . 9   4 2 . 3   4 . 5   0 . 8   1 5 9 . 7   0 . 7 5   4 6 . 4   2 9 . 4 0   1 5 . 0   0 . 9   1 5 5   0 . 7 3   44   2 9 . 5 4   1 5 . 3   0 . 9 7   1 6 7 . 3   0 . 7 9   5 2 . 9   3 0 . 7   1 6 . 5   0 . 9 9   1 6 4 . 7   0 . 7 8   5 0 . 8   2 9 . 7   1 5 . 0       5.   CO NCLU SI O NS   T h p r o p o s ed   m et h o d   ef f ec ti v in   ter m s   o f   r ed u cin g   co m p u tatio n al  co m p le x it y   o f   Sp a ce   Vec to r   Mo d u latio n   m et h o d ,   b y   w h ich   th co - o r d in ates  o f   t h s p ac v ec to r   ar in   in te g er   s ca les,  a n d   ea s il y   e x te n d ed   f o r   o v er   m o d u latio n   r eg io n   w it h   co m b i n ati o n   o f   r ef er en ce   v o lta g v ec to r   m o d if ic atio n   an d   o n   ti m e   m o d i f icat io n .   T h is   tech n iq u e   is   m o r p r ec is el y   s u itab le  f o r   h ar d w ar i m p le m en ta tio n .   T h is   tech n iq u is   ap p lied   f o r   f iv le v el  ca s ca d e d   H - B r id g in v er ter   f o r   b o th   l in ea r   an d   o v er   m o d u latio n   r eg io n s   u s i n g   Sp ar tan   3 A   FP G A   P r o ce s s o r .   T h r esu lts   co r r esp o n d in g   to   t h v ar io u s   v a lu e s   o f   m     in d icate s   t h li n ea r   ch ar ac ter i s tic s   in   th o v er   m o d u lat io n   r eg i o n .   T h cu r r en an d   v o ltag e   T HD  in cr ea s es  s li g h tl y   d u e   to   in cr ea s o f   s u b   h ar m o n ic  co m p o n e n t s   f o r   h ig h er   m i ,   b u t h r m s   v al u o f   t h o u tp u li n v o lta g m a g n i t u d also   in cr ea s ed   g iv in g   t h ef f ec ti v u tili za tio n   o f   DC   b u s   v o lta g e.           ACK NO WL E D G E M E NT   W th an k   t h Un i v er s it y   Gr an ts   C o m m is s io n   ( UGC),   Ne w   Del h f o r   p r o v id in g   Ma j o r   R esear ch   P r o j ec t to   ca r r y   o u t t h r esear ch   in   t h ar ea   o f       Mu lt i le v el  i n v er ter s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   J.  Ro d r íg u e z ,   e a l. ,   M u lt i   lev e c o n v e rters a   su rv e y   o f   to p o lo g i e s,  c o n tr o ls  a n d   a p p li c a ti o n s,”  IE EE   T ra n s.  I n d .   El e c tro n .,  v ol /i ss u e :   49 ( 4 ) ,   p p .   7 2 4 - 7 3 8 ,   2 0 0 2 .   [2 ]   J.   S.   L ai   a n d   F.   Z.   P e n g ,   M u lt il e v e lco n v e rters A n e w b re e d o f   p o w e c o n v e rters ,   IEE E   T ra n s.  In d u stria l a p p l. ,   v o l / issu e 32 (3 ) ,   p p .   5 0 9 - 5 1 7 ,   1 9 9 6 .   [3 ]   L .   Hu ,   e a l . ,   A   sim p le  S VP W M   A lg o rit h m   o f   M u lt il e v e in v e rter ,   Po we El e c tro n ics   sp e c ia li s ti c   c o n fer e n c e A c h e n ,   2 0 0 4 .   [4 ]   A.   Na b a e ,   e a l. ,   A   n e w   n e u tral - p o i n c lam p e d   p wm   in v e rter ,   I EE T ra n s.  I n d .   Ap p l . ,   v o l /i ss u e 1A - 17 ( 5 ) ,   p p .   518 - 5 2 3 ,   1 9 8 2 .   [5 ]   N.  Ce lan o v ic   a n d   D.  B o ro y e v ich ,   A   f a st  sp a c e   v e c to m o d u latio n   a lg o rit h m   f o m u lt il e v e th re e   p h a se   c o n v e rters ,   IEE T ra n s o n   I n d u stry   Ap p li c a ti o n s v ol /i ss u e 37 ( 2 ) ,   p p .   6 3 7 - 6 4 1 2 0 0 1 .   [6 ]   I.   Y iq iao   a n d   C .   O N w a n k p a ,   A   n e w   t y p e   o f   sta tco m   b a se d   o n   c a sc a d in g v o lt a g e   so u rc e   in v e rt e rs  w it h   p h a se - sh if ted   u n i p o lar s p wm ,   IEE tra n s.  o n   i n d u stry   a p p li c a ti o n s ,   v o l / i ss u e 35 ( 5 ) ,   p p .   1 1 1 8 - 1 1 2 3 1 9 9 9 .   [7 ]   A .   T rip a ti ,   e a l. Dire c M e th o d   o f   Ov e m o d u lh i o n   w it h   i n teg ra ted   c lo se d   lo o p   S tato F l u x   v e c to c o n tro l , ”  IEE E   T ra n s.  o n   Po we r E lec tro n ics v ol / issu e 2 0 ( 5 ) ,   p p .   1 1 6 1 - 1 1 6 8 ,   2 0 0 5 .     [8 ]   D .   W K a n g ,   e a l. ,   A   c a rrier   w a v e - b a se d   sv p wm   u sin g   p h a se - v o lt a g e   re d u n d a n c ies   f o m u lt il e v e h - b rid g e   in v e rter,”  In ter n a t io n a c o n fer e n c e   o n   i n d u stria l   e lec t ro n ics ,   c o n tro l,   a n d   in stru me n ta ti o n ,   v o l. 1 ,   p p . 3 2 4 - 3 2 9 1 9 9 9 .   [9 ]   H H W a n g ,   e a l. ,   A   si m p le  S VP W M   A lg o rit h m   o f   M u lt il e v e in v e rter ,”   Po we El e c tro n ics   S p e c ia li sti c   c o n fer e n c e ,   A c h e n ,   2 0 0 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N : 2 0 8 8 - 8 694       A   S imp lifi ed   S p a ce   V ec to r   P u l s W id th   Mo d u la tio n   Meth o d   I n clu d in g   Ove r   Mo d u la tio n     . . . .   ( B o g imi S ir is h a )   1211   [1 0 ]   A .   K.   G u p ta   a n d   A .   M .   Kh a m b a d k o n e ,   A   Ge n e ra S p a c e   V e c to P W M   A lg o rit h m   f o m u lt lev e in v e rters ,   in c lu d in g   o p e ra ti o n   i n   o v e rm o d u l a ti o n   ra n g e , ”  IEE T ra n sa c ti o n o n   P o we r E lec tro n ics ,   v o l /i ss u e :   22 ( 2 ) ,   2 0 0 7 .   [1 1 ]   S .   W e a n d   B .   Wu ,   A   Ge n e ra S p a c e   V e c to P W M   c o n tr o A lg o rit h m   f o M u lt i - lev e in v e rters , ”  IEE E ,   pp .   562 - 568 2 0 0 3 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS         B . S irish a   o b tain e d   h e B. d e g re e   in   El e c tri c a &   El e c tro n ics   En g in e e rin g   f ro m   Os m a n ia   Un iv e rsit y   a n d   M . d e g re e   in   2 0 0 3   f ro m   JN T U,  H y d e ra b a d   a n d   p e rsu in g   P h . D.  i n   th e   a re a   o f   m u lt il e v e li n v e rter s.  S h e   is  c u rr e n tl y   w o rk in g   a As sista n P ro f e ss o in   De p a rt m e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   (A u to n o m o u s),   Os m a n ia  Un iv e rsit y ,   H y d e ra b a d ,   T e l a n g a n a ,   In d ia.  He re se a rc h   in tere sts   in c lu d e   P o w e El e c tro n ics ,   m u lt il e v e in v e rters   a n d   d riv e s.                 Dr .   P.   S a tish   K u m a r   w a b o rn   i n   Ka rim n a g a r,   A n d h ra   P ra d e sh ,   I ND IA   in   1 9 7 4 .   He   o b tain e d   th e   B. T e c h   d e g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   f ro m   JN T Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Ka k in a d a   i n   1 9 9 6 .   He   o b tain e d   M . T e c h   d e g re e   in   p o w e e lec tro n ics   in   2 0 0 3   a n d   P h . D.   in   2 0 1 1   f ro m   JN T U H,  H y d e ra b a d .   He   h a m o re   th a n   1 6   y e a rs   o f   te a c h in g   a n d   re se a rc h   e x p e rien c e   a n d   p re se n tl y   w o rk in g   a S e n io As si sta n P r o f e ss o in   th e   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsit y   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Os m a n ia  Un iv e rsit y ,   H y d e r a b a d ,   IND IA .   He   p re se n te d   m a n y   re s e a rc h   p a p e rs i n   v a rio u s n a ti o n a a n d   in tern a ti o n a j o u r n a ls  a n d   c o n f e re n c e s.  Ac h iev e d   Aw a rd   f o R e se a r c h   Ex c e ll e n c e   a n d   Be st  y o u n g   tea c h e Aw a r d - 2 0 1 4 . Ho l d UG C - M a jo Re se a rc h   P ro jec a n d   S ERB   (D S T ) - Re se a rc h   P r o jec ts  o n   m u lt il e v e in v e rters .   His  re se a r c h   in tere sts  in c lu d e   P o w e El e c tro n ics   Driv e s,  M u lt il e v e in v e rters ,   M a tri x   Co n v e rters   a n d   sp e c ial  m a c h in e s.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.