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 .   4 Dec em b er   201 7 ,   p p .   1 7 6 4 ~ 1 7 7 0   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 8 i 4 . pp 1 7 6 4 - 1770           1764     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   H y steresis  Co ntr o l 3 - Lev el SI - N P C Inv erte r  w ith  Wind Ene rg y   Sy ste m       K .   Selv a k u m a r 1 ,   R.   P a la nis a m y 2 ,   K . Vij a y a k u m a r 3 D. K a rt hi k ey a n 4 D. Selv a bh a ra t hi 5 V. K ub endra n 6   De p a rte m e n t   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   S RM   Un iv e rsity ,   Ka tt a n k u lath u r,   Ch e n n a i         Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 7 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   7 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   No v   2 3 ,   2 0 1 7       T h e   s y st e m   is  a   3 - lev e Ne u tral  p o i n c lam p e d   h y st e re sis  c u rre n c o n tro ll e d   In v e rter  w it h   W in d   e n e rg y   a p o w e so u rc e .   T h e   in p u DC  P o w e f o th e   m u lt i - lev e in v e rter  is  d ra w n   f ro m   w in d   tu r b in e   g e n e ra to r   c o n n e c ted   th r o u g h   a   re c ti f ier  c ircu it .   A n   in d u c to h a b e e n   in tro d u c e d   f o sm o o th e n i n g   th e   DC  o u t p u f ro m   th e   re c ti f ier.  T h e   in v e rter  u se Ne u tral  P o i n Clam p e d   to p o l o g y .   T h e   s w it c h in g   p u lse f o th e   in v e rter  a re   a c h iev e d   b y   h y ste re sis  c u rre n c o n tro tec h n iq u e .   T h is  sy ste m   is  a d v a n tag e o u o v e th e   c o n v e n ti o n a S P W M   b a se d   s y ste m   a th e   h y ste re sis  c u rre n c o n tr o a ll o w to   re d u c e   th e   lo f re q u e n c y   h a r m o n ics   w h il e   a lso   a ll o w in g   to   c o n tr o t h e   fu n d a m e n tal  a m p li tu d e   d e p e n d i n g   o n   f re q u e n c y .   T h e   o u tp u ts  f o t h e   sy ste m   a re   v e rif i e d   u sin g   M A TL A si m u latio n s.  T h e   h a r d w a re   f o H y ste r e sis  c u rre n c o n tro f o th e   in v e rter  is  i m p le m e n ted   b y   u s in g   a   d S P IC  m icro c o n tro ll e r.   T h e   p ro p o se d   s y ste m   c a n   b e   im p le m e n ted   in   h o u se h o l d f o su p p ly in g   b a c k u p   p o w e in   c a se   o f   p o w e r   sh o rtag e   a n d   c a n   a lso   b e   u se d   a a   p ri m a r y   p o w e r   so u rc e   if  w in d   f lo w   is  a b u n d a n t.   I is  e a sy   to   i m p le m e n t,   e c o n o m ica a n d   p ro v id e s   c lea n   e n e rg y .   K ey w o r d :   Dio d e - c lam p e d   th re e   lev e in v e rte (DC - TL I)   W in d   En e rg y   S y ste m   H y ste re sis Cu rre n c o n tro l   d SP I C   m icr o co n tr o ller     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 :   R .   P alan is a m y ,   Dep ar te m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,     SR U n i v er s it y ,   Katta n k u lat h u r ,   C h e n n ai   E m ail:  k r s p alan i@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   th m id s o f   t h cu r r e n e n er g y   cr is i s ,   th n ee d   f o r   t h e   u s o f   R e n e w ab le  en er g y   s o u r ce s   h as  b ec o m e   u t ter l y   i m p o r tan f o r   d r iv in g   m a n k i n d   a n d   h is   m ac h in e s .   R ec k less   e x p lo itatio n   o f   t h n o n - r e n e w ab le  en er g y   s o u r ce s   s u ch   a s   f o s s il  f u els  s in ce   t h I n d u s tr ial  a g h as  ca u s ed   a n   alar m i n g   d o w n f a ll  in   t h r eser v e s   o f   n o n - r en e w ab le   s o u r ce s   o f   e n e r g y   b esid es  d eter io r atin g   th e   e n v ir o n m e n t   to   cr it ical  le v el[ 1 ] .   Am o n g   v ar io u s   s u c h   r e n e w ab le  s o u r ce s   s u c h   as  s o lar   e n er g y ,   tid al   en er g y ,   g eo th er m al  e n er g y   a n d   o th er s ,   w in d   e n er g y   is   o n e   o f   t h cle a n est  a n d   e f f icien f o r m s   o f   en er g y .   W i n d   e n er g y   ca n   b g en er ated   i n   a n y   p ar o f   t h w o r ld   w h er s u itab le  e n v ir o n m en ta an d   te r r ain   co n d itio n s   ca n   b ac h ie v ed .   W in d   is   ca u s ed   b y   t h u n ev en   h ea ti n g   o f   t h e   at m o s p h er b y   t h s u n ,   v ar iati o n s   in   t h ea r th 's  s u r f ac e,   an d   r o tatio n   o f   th ea r th .   T h k i n e tic  en er g y   o f   w i n d   ca n   b co n v er ted   to   elec tr ical  en er g y   to   m ee o u r   r eq u ir e m e n ts   u s i n g   w i n d   tu r b in [ 2 ] .   W in d   en er g y   i s   th e   s ec o n d   f aste s g r o w i n g   s o u r ce   o f   elec tr ical  en er g y   i n   th wo r ld   w it h   ca p ac it y   o f   4 3 2 , 8 8 3   MW  ( till   th en d   o f   2 0 1 5 ) .   T h g en er al  s tr u c tu r o f   m u lti lev el  i n v er ter   is   to   i n teg r ate   s in u s o id al  v o lta g f r o m   s ev er al  lev el s   o f   v o ltag e.   I t c o n s i s ts   o f   a n   ar r a y   o f   s e m ico n d u cto r   d ev ices   an d   ca p ac ito r   v o ltag s o u r ce s ,   w i t h   o u tp u v o ltag in   s tep p ed   m a n n er .   I n   s u c h   in v er ter s ,   p ar a m eter s   s u c h   a s   v o l tag m a g n i tu d ca n   b co n tr o lled   an d   h ar m o n ics   ca n   b s u p r es s ed .   P o w er   r at in g   ca n   b e n h an ce d   b y   i n c r ea s in g   t h v o lta g le v el   [ 3 ] .   T h co n ce p o f   Mu ltil e v el  i n v er ter s   ai m s   to   r ed u ce   th h ar m o n ic  co n te n t   in   o u tp u w a v e f o r m   w i th o u t   d ec r ea s in g   p o w er   o u tp u f r o m   t h i n v er ter .   T h m o s t   co m m o n l y   u s ed   m u l tilev el   to p o lo g y   i s   d io d cla m p ed   t y p e.   D io d cla m p ed   to p o lo g y   u s es  d io d es  as  th cla m p in g   d ev ice  to   clam p   DC   b u s   v o lta g i n   o r d er   to   ac h iev m u ltip le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     Hyster e s is   C o n tr o l 3 - Leve l S I - N P C   I n ve r ter  w ith   W in d   E n erg S ystem  ( K .   S elva ku ma r )     1765   s tep s   in   th e   o u tp u v o lta g e.   T h m ai n   co n ce p o f   t h is   to p o lo g y   is   to   u s e   d io d es  f o r   l i m iti n g   t h v o ltag e   s tr ess   in   t h p o w er   d ev ice.   n   le v el  i n v er ter   u s es  ( n - 1 )   n u m b e r   o f   v o lta g s o u r ce s ,   2 ( n - 1 )   n u m b er   o f   s w itch in g   d ev ices  an d   ( n - 1 )   ( n - 2 )   n u m b er   o f   d io d es  [ 4 ] .   T h e   v o ltag o v er   ea ch   ca p ac ito r   an d   ea ch   s w itc h   is   Vd c.   T h q u alit y   o f   t h o u tp u v o ltag e   ca n   b i m p r o v ed   b y   in cr ea s in g   th e   n u m b er   o f   v o lta g le v els  a n d   t h u s ,   t h e   v o ltag w a v e f o r m   b ec o m es c l o s er   to   s in u s o id al  w a v e f o r m [ 5 ] .   I n   co n v en tio n al   in v er ter s ,   a s   t h d e m an d   f o r   ac ti v p o w er   c o n v er s io n   a n d   h ig h   f r eq u e n c y   co n v er to r s   ar in cr ea s i n g   th a s s o ciate d   s w itc h in g   lo s s es  a n d   h ar m o n i cs  co n te n o f   th e   s o u r ce   ar al s o   b ee n   i n cr ea s i n g .   Hen ce   f o r   g en er ati n g   tr ig g er i n g   p u ls e s   H y s ter esi s   c u r r en co n tr o m et h o d   is   b ee n   i n tr o d u ce d   in   t h p r o j ec t.   Du to   its   s i m p le   d esig n ,   it  i s   ea s y   to   i m p le m e n t   an d   a ls o   h as   f a s t   r esp o n s e   ti m e.   B y   i m p le m e n ti n g   t h i s   tech n iq u b etter   s tab ilit y   a n d   ef f icien c y   ca n   ea s i l y   b ac h ie v ed   as  h ig h er   lev el   h ar m o n ics   ar elim i n ated   b y   th s y s te m .   O n o f   t h o t h er   ad v an tag e s   o f   h y s ter esis   cu r r en co n tr o tech n iq u e   is   th a t   u p p er   an d   lo w er   th r es h o ld   lev el   f o r   th e   o u tp u w a v e f o r m   ca n   ea s il y   b d eter m i n ed .   Un til  t h th r es h o ld   h a s   b ee n   ac h ie v ed   t h o u tp u o f   t h cir cu it  r e m ain s   co n s ta n t.  T h ex is ti n g   s y s te m   i n   th i s   f ie ld   in cl u d cu r r en r eg u la to r   tech n iq u es   w h ic h   ar b ased   o n   th h y s ter esis   co n tr o alo n g   w it h   s w itc h   lo g ic[ 6 ] C u r r en co n tr o tech n iq u f o r   s in g le - p h ase  f i v e - le v el  in v er ter   w it h   f l y in g - ca p ac ito r   to p o lo g y   [ 7 ] h y s ter esis   cu r r e n co n tr o l led   d u al - b u ck   h al f   b r id g in v er ter ,   h y s ter esis   c u r r en m eth o d   f o r   ac ti v p o w er   f ilter   b ased   o n   v o lta g e   s p ac v ec to r   an d   h y s ter esi s - b a n d   cu r r en t tr ac k i n g   co n tr o l o f   g r id - co n n ec ted   i n v er ter [ 3 ] ;   T h p r o p o s ed   s y s te m   i s   3 - l ev el  Ne u tr al  p o in t   cla m p ed   h y s ter es is   c u r r en t   co n tr o lled   I n v er ter   w it h   W in d   en er g y   as   p o w er   s o u r ce .   T h s i m u lated   i n p u t   p o w er   i s   g en er ated   f r o m   6 - tu r b i n d o u b l y - f ed   i n d u ctio n   g en er ato r   ( DFI G)   w it h   a   9 - M W ( 6 x 1 . 5 MW)  p o w er   r atin g .   T h p o w er   is   f ed   to   t h in v er ter   v ia   6 - d io d b r id g e   r ec tif ier .   An   i n d u ct o r   i s   i n tr o d u ce d   i n   s er ie s   f o r   s m o o t h e n in g   t h D C   o u tp u t   cu r r e n t.  T h is   o u tp u is   t h e n   f ed   t o   th in p u o f   t h 3 - L ev el  Ne u tr al  P o in C la m p ed   in v er ter   w i t h   h y s ter es is   cu r r e n co n tr o l.  T h s w itc h i n g   p u ls e s   f o r   cu r r en co n tr o ar o b tain ed   b y   u s i n g   h y s ter e s is   c u r r en t   co n tr o tech n iq u f o r   6   p air s   o f   I GB T   s w itch e s   w it h   2 - P air s   o n   ea ch   leg .   T h e   o u tp u t   f r o m   ea c h   le g   o f   t h in v er ter   is   f ed   to   t h 3 - p h a s lo ad   v ia  i n d u cto r s   co n n ec ted   i n   s er ies   as  to   o b tain   s m o o t h er   o u tp u t h e   b lo ck   d ia g r a m   o f   t h e   p r o p o s ed   s y s te m   i s   s h o w n     in   Fi g u r 1 .         Fig u r 1 .   B lo ck   d iag r a m   o f   p r o p o s ed   s y s te m       2.   WI ND  E NE RG SYS T E M   W in d   en er g y   i s   o n o f   th f as t est  g r o w i n g   s ec to r s   i n   t h f ie l d   o f   r en e w ab le  en er g y .   T h win d   p atter n   ac r o s s   d if f er en r e g io n s   in   t h w o r ld   v ar ies  a n d   s o   is   th o p p o r tu n it y   to   h ar n es s   w i n d   en er g y   i n   d if f er en t   r eg io n s   ac r o s s   th e   g lo b e.   W in d   en er g y   is   b e s h ar n e s s ed   i n   th o s r e g io n s   w h er w in d   s p e ed   is   s u f f icie n a n d   av ailab le  al w a y s   to   d r iv th w i n d   tu r b i n es  [ 8 ] .   A   s i n g le  w i n d   tu r b in s e tu p   d o es  n o g e n er ate  en o u g h   en er g y   to   s u p p l y   p o w er   co m m er cial l y .   So   m an y   n u m b er   o f   w in d   tu r b in es  ar s etu p   to g et h er   in   an   ar ea   w h ic h   co llectiv el y   g en er ate  e lectr ica en er g y .   g r o u p   o f   w i n d   t u r b in es   p r esen in   th e   s a m l o ca tio n   to   p r o d u ce   elec tr icit y   i s   ter m ed   as  W i n d   Far m .   A   w i n d   f ar m   m a y   co n t ain   h u n d r ed s   o f   s ta n d alo n win d   tu r b i n es  w h ic h   co llectiv el y   p r o d u ce   p o w er   in   t h r an g e s   o f   s ev er al  Me g a w att s .   T h is   p o w er   ca n   b th en   s u p p lied   co m m er ciall y   to   t h u s er s   v ia   tr an s m is s io n   a n d   d is tr ib u tio n   s y s te m s .   I n d ia  h a s   v a s r es er v o f   w i n d   p o w er   s p r ea d   ac r o s s   No r th ,   So u th   a n d   W est r eg io n s .   T h cu r r en t i n s talled   ca p ac it y   i n   I n d ia  is   2 8 , 0 8 2 . 9 5   MW   [ 9 ] .   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 .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 7 6 4     1 7 7 0     1766   Sev er al  t y p e s   o f   w in d   t u r b in e   d esig n s   h av b ee n   d ev elo p ed   s in ce   i ts   i n itia d ev elo p m e n t.   T h t w o   b asic  t y p es  o f   w in d   tu r b in es  ar Ho r izo n tal  A x i s   W in d   T u r b in e( HA W T )   an d   V er tical  Ax is   W in d   T u r b in e( VA W T ) .   I n   HA W T   t h b lad es  r u n   o n   a n   ax is   p ar allel  to   th g r o u n d   an d   in   V A W T   th b lad es  r u n   o n   an   ax i s   p er p en d icu lar   to   g r o u n d .   T h Ho r izo n tal  Ax i s   W in d   tu r b in i s   w id el y   u s ed   i n   m o d er n   ap p licatio n s .   A   W in d   tu r b i n co n s is t s   o f   s e v e r al  k e y   co m p o n e n t s   w h ic h   ca n   b w id el y   clas s i f ied   as  th T o w er ,   R o to r   Hu b ,   B lad es a n d   Nac elle  E n clo s i n g   ( L o w   s p ee d   s h a f t,  Gea r b o x ,   Gen er ato r   an d   E lectr ical  co n tr o ls ) .   Am o u n o f   en er g y   p r ese n i n   th w i n d   w id el y   v ar ies  d u to   th r ee   m aj o r   f ac to r s W in d   s p ee d ,   W in d   Den s i t y   a n d   ar s w ep b y   t h w i n d   tu r b i n e.   T h W in d   en er g y   eq u atio n   ca n   b f o r m u lated   d ep en d in g   o n   t h ese  f ac to r s   as:     P =0 . 5 ρ A V3                   ( 1 )     W h er P   is   t h w i n d   p o w er ρ   is   t h w i n d   d en s it y is   th e   ar ea   s w ep b y   t h w in d   t u r b in e   an d   i s   th v elo cit y   o f   air .   De n s er   air   w il lead   to   m o r e n er g y   b ei n g   r ec ei v ed   b y   th e   t u r b in e.   T h e   air   is   d en s er   at  s ea   lev el  as  co m p ar ed   to   h ig h er   elev atio n s   an d   co ld   air   is   d e n s er   th a n   w ar m   air .   T u r b in es  w ill  p r o d u ce   m o r en er g y   i n   ar ea s   w h er a v er ag e   te m p er at u r es  ar e   lo w   a n d   el ev atio n   is   lo w .   T h ar ea   s w e p b y   t h tu r b i n i s   g iv e n   b y   A r 2 ,   w h er r   is   th len g th   o f   t h b lad e.   L ar g er   th ar ea   s w ep b y   th t u r b in e,   m o r p o w er   i s   ca p tu r ed   b y   t h tu r b in e.   A   s m all  i n cr ea s in   t h len g t h   o f   th b lad th u s   l ea d s   to   lar g in cr ea s i n   th e   av ailab le  p o w er .   W in d   P o w er   is   d ir ec tl y   p r o p o r tio n al  to   th cu b o f   w i n d   s p ee d .   T h u s ,   s m all   ch a n g i n   w i n d   s p ee d   lead s   to   m u c h   la r g er   ch an g i n   th a v ailab le  p o w er   [ 1 0 ] .       3.   M UL T I - L E VE L   I NV E R T E R   Mo d er n   d ay   Mu lt i - lev el  i n v e r ter s   p r o d u ce   n ea r   s in u s o id al  o u tp u v o ltag u s i n g   s e v er al  le v els  o f   D C   in p u v o ltag f o r   Hig h   p o w er   m ed i u m   v o lta g ap p licati o n s   w it h   les s er   d is tu r b an ce   in   v o lta g w h ile   f u n ctio n i n g   at  lo w er   s w itc h i n g   f r eq u e n cies  i n   co n tr ast  to   t h co n v en tio n al  t w o - lev e i n v er ter s .   A s   t h n u m b er   o f   le v els   i n   t h o u tp u t   v o lta g w av e f o r m   i n cr ea s es,  it  lead s   to   s m o o t h er   s i n u s o id al  o u tp u v o lta g e.   M u lti - L e v el  i n v er ter s   ar in   m an y   wa y s   ad v an ta g eo u s   o v er   t w o - le v el  i n v er ter s   as  th e y   ca n   g en er ate  o u tp u t   v o lta g e s   w it h   v er y   lo w   d i s t o r tio n   a n d   r ed u ce   d v /d s tr e s s es,  t h e y   ca n   o p er ate  at  b o th   f u n d a m e n tal  f r eq u en c y   a n d   h ig h   s w itc h in g   f r eq u e n c y   p u ls w i d th   m o d u latio n ,   t h e y   h a v lo w er   l in e - to - li n a n d   co m m o n - m o d e   v o lta g s tep s   an d   o u tp u t c u r r en t r ip p le  f o r   th s a m s w itc h i n g   f r eq u e n c y   i s   l o w er   t h an   t h at  o f   t w o - le v e l in v er ter   [ 1 1 ] .     T h er ar th r ee   m aj o r   to p o lo g ies  a v ailab le  f o r   m u lt i - le v el   in v er ter s   t h at  ar C a s ca d ed   H - B r id g e   to p o lo g y ,   Fl y i n g   C ap ac ito r   to p o lo g y   an d   Neu tr al  P o in C la m p ed   o r   Dio d C la m p ed   to p o lo g y .   T h p r o p o s ed   s y s te m   i n co r p o r ates  Neu tr al  p o in cla m p ed   T o p o lo g y   ( Di o d e - C la m p ed   T o p o lo g y )   [ 1 2 ] .   T h s y s te m   i s   a   Vo ltag So u r ce   I n v er ter   as  th e   in p u t v o lta g lev el   is   m ai n tai n ed   co n s tan t.  T h b asic   id ea   o f   t h is   to p o lo g y   i s   t o   u s e   d io d es  an d   g e n er ate  m u lt i - le v el  v o lta g es  th r o u g h   d i f f e r en p h a s es.  T h 3 - L ev e ap p r o ac h   r ed u ce s   th e   co m p le x it y   o f   t h s w itc h in g   c ir cu it.  T h er ar th r ee   leg s   p r esen i n   t h s y s te m   w i th   ea c h   leg   co m p r is i n g   o f   f o u r   I GB T   S w itc h es  co n n ec t ed   in   s er ies.  T w o   d io d es  ar co n n ec ted   ac r o s s   ea c h   le g   in   p ar allel  to   p r ev e n t   tu r n i n g   o n   o f   th w r o n g   p air   o f   s w itc h es  [ 1 3 ] .   T h in p u Vo ltag is   Vd c.   L eg - 1   h as  th f o llo w i n g   s w i tch e s -   S1 ,   S2 ,   S3   an d   S4 .   T h ese  s w itch es  ca n   h a v th r ee   s w itc h i n g   co n f i g u r atio n s S1 - S2   ar ON  an d   S3 - S4   ar e   OFF  g i v i n g   o u tp u +V d c/2 S2 - S3   ar ON  an d   S 1 - S4   ar O FF   g i v i n g   o u tp u 0   as  th d io d es  s h o r cir cu it  an d   n o   o u tp u ts   i s   g e n er ated S3 - S 4   ar ON  an d   S1 - S2   ar OFF  g iv in g   o u tp u - Vd c/2 .   Si m ilar l y   L e g - 2   an d   L e g - h av th r ee   co n f i g u r atio n s   ea ch   f o r   S5 ,   S6 ,   S7 ,   S8   an d   S9 ,   S1 0 ,   S1 1   an d   S1 2   r esp ec tiv el y .   C o m b i n in g   all   th e s e   s w itc h in g   s eq u en ce s ,   to tal  o f   2 7   co n f ig u r atio n s   ca n   b ac h ie v ed .     3 . 1 .   M o de  o f   O pera t io n w i t h r educed  s w it ches   A   to tal   o f   2 7   s w i tch i n g   m o d e s   ca n   b ac h ie v ed   u s in g   t h 6 - p air s   o f   I GB T   s w itc h es  p r es en o n   th e   th r ee   le g s   o f   t h i n v er ter .   Fo u r   m o d es  o f   o p er atio n   ar d e p icted   in   t h f o llo w in g   f i g u r es.   I n   F ig u r 3 ( a) ,   S w itc h es  S1 - S2   ar ON  an d   S 3 - S4   ar OFF  i n   t h f ir s le g   g iv i n g   o u tp u +V d c/2 ,   cu r r e n f lo w s   f r o m   So u r ce - S1 - S2 - L o ad .   S w itc h es  S7 - S8   ar ON  a n d   S5 - S6   ar OFF   in   th e   s ec o n d   le g   g iv in g   o u t p u - Vd c/2 ,   cu r r en t   f lo w s   f r o m   So u r ce - S8 - S7 - L o ad .   S w itc h es  S9 - S1 0   ar ON  an d   S1 1 - S1 2   ar OFF  in   th t h ir d   leg   g i v in g   o u tp u t   +V d c/2 ,   cu r r en t f lo w s   f r o m   S o u r ce - S9 - S1 0 - L o ad .   I n   Fi g u r 3 ( b ) ,   S w itc h es  S3 - S4   ar ON  an d   S1 - S2   ar O FF   i n   t h f ir s le g   g iv in g   o u t p u - Vd c/2 ,   cu r r en f lo w s   f r o m   So u r ce - S4 - S3 - L o ad .   S w itch e s   S6 - S7   ar ON  an d   S5 - S8   ar OFF i n   t h s ec o n d   leg   ca u s i n g   th d io d es  D3 - D4   to   s h o r cir c u it  g i v i n g   o u tp u 0 .   S w itc h e s   S9 - S1 0   ar ON  a n d   S1 1 - S1 2   ar OFF  i n   t h th ir d   leg   g i v i n g   o u tp u t + Vd c/2 ,   cu r r en t f lo w s   f r o m   So u r ce - S9 - S1 0 - L o ad .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     Hyster e s is   C o n tr o l 3 - Leve l S I - N P C   I n ve r ter  w ith   W in d   E n erg S ystem  ( K .   S elva ku ma r )     1767         ( a)     ( b )       ( c)   ( d )     Fig u r 2 .   Mo d es o f   Op er atio n   ( a) S1 - S2 ,   S7 - S8 ,   S9 - S1 0   ar ON;  ( b ) S3 - S4 ,   S6 - S7 ,   S9 - S1 0   ar ON;    ( c) S3 - S4 ,   S5 - S6 ,   S1 0 - S1 1   ar ON;  ( d )   S2 - S3 ,   S5 - S6 ,   S1 1 - S1 2   ar ON       I n   Fi g u r 3 ( c) ,   S w itc h es  S3 - S4   ar ON  a n d   S1 - S2   ar O FF   i n   t h f ir s le g   g i v i n g   o u t p u - Vd c/2 ,   cu r r en f lo w s   f r o m   So u r ce - S4 - S3 - L o ad .   S w itc h es  S5 - S6   ar ON  an d   S7 - S8   ar OFF  in   th s ec o n d   leg   g i v in g   o u tp u t + Vd c/2 ,   cu r r en f lo w s   f r o m   So u r ce - S5 - S6 - L o ad .   S w it ch es S1 0 - S1 1   ar ON  an d   S9 - S1 2   a r OFF in   t h e   th ir d   leg   ca u s i n g   th e   d io d es  D5 - D6   to   s h o r cir cu it  g iv in g   o u tp u t   0 .   I n   F ig u r 3 ( d ) ,   S w i tch es   S2 - S3   ar ON  an d   S1 - S4   ar OF i n   t h f ir s t   leg   ca u s i n g   th d io d es  D1 - D2   to   s h o r cir cu it  g i v i n g   o u tp u t   0 .   S w itc h es  S5 - S6   ar ON  an d   S7 - S8   ar OFF  i n   th s ec o n d   le g   g i v i n g   o u tp u +V d c/2 ,   cu r r en f lo w s   f r o m   S o u r ce - S5 - S6 - L o ad .   S w itc h es  S1 1 - S1 2   ar ON  an d   S9 - S1 0   ar OFF  i n   th th ir d   leg   g i v i n g   o u tp u - Vd c/2 ,   c u r r en f lo w s   f r o m   So u r ce - S1 2 - S1 1 - L o ad .       4.   H YST E RE SI S CO N T RO L   T h er ar e   m a n y   d i f f er en p u ls w id t h   m o d u la tio n   tec h n iq u e s   lik s p ac v ec to r   p u ls w id th   m o d u latio n ,   tr ap ez o id al  m o d u latio n ,   s tair ca s m o d u latio n ,   d elta  m o d u latio n   e tc.   w h ic h   ar b ee n   u s ed   f o r   g en er ati n g   th tr i g g er i n g   p u ls f o r   th s y s te m .   D u to   th in cr ea s d e m a n d   in   h i g h   f r eq u en c y   co n v er s io n   an d   ac tiv p o w er   co n v er s io n   th l o s s es  as s o ciate d   w ith   t h e s tec h n iq u es  ar i n cr ea s i n g   h en ce   t h s y s te m   b ec o m e s   u n s tab le.   I n   o r d er   to   in cr ea s th s tab ilit y   a n d   to   r e d u ce   th h ar m o n ic s   o f   th o u tp u w a v ef o r m   co n ten t h e   h y s ter esi s   cu r r e n co n tr o m et h o d   is   i m p le m e n ted   i n   th is   p r o j ec t.  Hy s ter es is   c u r r en co n tr o m eth o d   is   s i m p le   to   i m p le m e n t a n d   is   also   co s ef f icien t is s h o w n   i n   Fi g u r 3 .   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 .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 7 6 4     1 7 7 0     1768     Fig u r 3 .   H y s ter es is   cu r r e n t c o n tr o l f o r   p r o p o s ed   s y s te m       H y s ter e s is   cu r r e n co n tr o m eth o d   is   ty p o f   co n tr o l   tech n iq u b ased   o n   Sch m itt  tr ig g er i n g   tech n iq u w h ich   s w itc h es  p r ec ip ito u s l y   b et w ee n   t w o   s tate s .   th u p p er   an d   lo w er   s tates  ar p r e - s et,   w h en   t h e   o u tp u o f   t h s y s te m   to u c h es  th u p p er   li m i th i n p u to   th cir cu it  is   t u r n ed   o f f .   Hen ce   th o u tp u ten d s   t d ec r ea s u n til  i r ea ch es  t h m i n i m u m   t h r es h o ld   li m it.  W h en   th o u tp u attai n s   m i n i m u m   th r e s h o ld   li m it  t h e   in p u o f   th s y s te m   i s   o n ce   ag ain   ac ti v ated   in cr ea s i n g   th o u tp u o n ce   ag ai n .     Hen ce   t h co n s ta n w a v ef o r m   i s   ac h iev ed   at  th o u tp u ter m i n al  o f   t h s y s te m   b y   o p er atin g   b et w ee n   t h p r e - s et   li m it  t h e   s y s te m   b eh a v es  a s   p er   th s ch e m an d   m ak e s   th o v er all  s y s te m   h i g h l y   s tab le.       5.   SI M UL AT I O R E S UL T AND  DIS CUSS I O N   T h m o d elli n g   o f   t h s y s te m s   h ad   b ee n   d o n u s in g   t h M AT L A B -   S i m u li n k   2 0 1 6 a.   T h g en er ated   o u tp u i s   v er i f ied   b y   t h h ar d w ar r es u lt s .   T h g en er ated   w a v e f o r m s   h a v b ee n   s h o w n   b elo w   i n   Fi g u r 4   s h o w s   t h o u tp u w a v e f o r m   o f   th f ir in g   p u l s f r o m   h y s ter e s is   co n tr o ller   o f   f ir s le g   o f   t h in v er ter   w h ic h   ar f ed   to   t h I GB T   s w itc h es.  I n   Fig u r 5   d ep i cts   th e   t h r ee - p h ase  i n p u t   to   t h i n v er ter   w h ich   is   g e n er ated   f r o m   th w in d - t u r b in e.   I n   Fi g u r 6   s h o w s   t h r ee - p h ase  v o lta g o u tp u g e n er ated   b y   t h in v er ter ,   ea ch   p h ase  o f   th e   o u tp u v o lta g w a v e f o r m   is   s h o w n   s ep ar atel y   i n   th e   s co p a n d   Fi g u r 7   s h o w s   t h t h r ee - p h ase   cu r r en o u tp u t   g en er ated   b y   t h in v er ter ,   ea ch   p h ase  o f   th o u tp u t c u r r e n w a v e f o r m   is   s h o w n   s ep ar atel y   in   th s co p e.           Fig u r 4 .   s w itch in g   p u l s g e n e r atio n   u s i n g   h y s ter esis   c u r r en co n tr o l           Fig u r 5 .   3   p h ase  o u tp u t v o lta g o f   w i n d   en er g y   s y s te m       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     Hyster e s is   C o n tr o l 3 - Leve l S I - N P C   I n ve r ter  w ith   W in d   E n erg S ystem  ( K .   S elva ku ma r )     1769       Fig u r 6 .   3   p h ase  o u tp u t v o lta g w it h   s p lit i n d u cto r           Fig u r 7 .   3 p h ase  o u tp u t c u r r en w it h   s p li t in d u cto r       6.   H ARDWA R E   RE SUL T S A ND  DIS C U SS I O N   T o   au th e n ticate  t h s i m u lat io n   r esu lt s   o f   t h p r o p o s ed   s y s te m ,   e x p er i m e n tal  s et u p   Vo ltag C o n tr o lled   3   L ev el  NP C - M L I   B ased   HSVM  w it h   Gr id   C o n n ec ted   P S y s te m   w as  d esi g n ed   an d   tes ted .   I n   Fig u r 8   s h o w s   3   le v el  s tep p ed   o u tp u v o ltag o f   NP C   i n v er ter   an d   o u tp u c u r r en w a v ef o r m   o f   SI - NP C   s y s te m   i s   s h o w n   i n   Fi g u r 9 .   in   Fi g u r 1 0   s h o w s   t h e x p er im en tal  s et u p   f o r   th p r o p o s ed   s y s te m .           Fig u r 8 .   3   lev el  s tep p ed   o u tp u t v o lta g o f   NP C   i n v er ter           Fig u r 7 .   o u tp u t c u r r en w av e f o r m   o f   SI - NP C   s y s te m       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 .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   1 7 6 4     1 7 7 0     1770       Fig u r 8 .   E x p er i m en tal  s et u p   o f   th p r o p o s ed   s y s te m       7.   CO NCLU SI O N   I n   C o n v en tio n al  I n v er ter s   w h i ch   u s Sin u s o id al  P u ls W id th   Mo d u latio n ,   th er ar h ea v y   l o s s es  d u e   to   p r esen ce   o f   Har m o n ic s .   T h is   ca u s es   s y s te m   h ea tin g   a n d   r ed u ce s   e f f icien c y   o f   t h s y s t e m .   T h p r o p o s ed   s y s te m   is   d esi g n ed   to   o v er co m t h ese  p r o b le m s   a n d   in   t u r n   i m p r o v t h e f f icie n c y   o f   th in v er ter .   T h w in d   en er g y   s y s te m   ca n   b in s talle d   o n   s m aller   le v el   at  h o u s eh o ld s   an d   o t h er   s m all   i n s ti tu t io n s   to   g en er ate   clea n   an d   g r ee n   en er g y .   T h s y s te m   r ed u ce s   h ea tin g   a n d   lo s s e s   an d   th r ed u ce s   t h p o w er   w asta g e.   T h s y s te m   ca n   b u s ed   f o r   d if f er en r atin g s   b y   u s i n g   s u itab l y   s tep p in g   p   o r   s tep p in g   d o w n   b y   u s i n g   tr an s f o r m er   s etu p .   T h e   s i m u lat io n s   co n d u cted   s h o w   v o ltag e   lev e o f   3 5 0 - 4 0 0 f o r   s m aller   ap p licatio n s .   T h s y s te m   ca n   a ls o   b e   u s ed   f o r   h ig h er   p o w er   r ati n g s   in   w i n d   f ar m s   an d   i n d u s tr i al  ap p li ca tio n s   b y   u s i n g   s u ita b le  eq u ip m en an d   co r r esp o n d in g   p ar a m eter s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   R.   P a lan isa m y ,   K.  V ij a y a k u m a r,   S h a u ry a   M isra ,   K.  S e lv a k u m a r,   D.  Ka rth ik e y a n ,   A   Clo se d   L o o p   Cu rre n t   Co n tro l   o f   P V - W in d   Hy b rid   S o u rc e   F e d   G rid   Co n n e c ted   T ra n sf o r m e rles Dio d e   Cla m p e d - M u lt i   L e v e In v e rter ,   In tern a ti o n a Re v iew   o n   M o d e ll in g   a n d   S im u latio n s   (I. RE. M O.S . ),   v o l.   8     n o .   4 ,   A u g u st 2 0 1 5   [2 ]   T .   Ke r e k e s,  R.   Teo d o re sc u ,   a n d   U.  Bo ru p ,   T ra n s f o rm e rles 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 ,   Pro c .   IEE A p p l.   Po we r E lec tro n .   C o n f . ,   p p .   1 7 3 3 1 7 3 7 ,   J u n 2 0 0 7 .   [3 ]   R. G o n z a lez ,   E.   G u b ia,  J.  L o p e z ,   a n d   L . M a rro y o ,   T ra n sf o r m e rl e ss   sin g le  p h a se   m u lt il e v e l - b a se d   p h o t o v o lt a ic   in v e rter,”  IEE T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l.   5 5 ,   n o .   7 ,   p p .   2 6 9 4 2 7 0 2 ,   Ju l.   2 0 0 8   [4 ]   H.  X .   M a ,   C.   Y.  G o n g ,   a n d   Y.  G .   Y a n ,   Ou tp u f il ter  d e sig n   o f   h a lf - b rid g e   d u a l - b u c k   in v e rter  u sin g   h y ste r e sis   c u rre n c o n tro l ler,” i n   Pro c .   C h in .   S o c .   El e c tr.   En g . ,   Ju l.   2 0 0 7 ,   v o l.   2 7 ,   n o .   1 3 ,   p p .   9 8 1 0 3 .   [5 ]   L .   Da les sa n d ro ,   S .   D.  R o u n d ,   a n d   J.   W .   Ko lar,   Ce n ter - p o in t   v o lt a g e   b a lan c in g   o f   h y ste r e sis  c u rre n c o n tro l led   th re e - lev e P W M   re c ti f iers ,   IEE T ra n s.  P o we r E lec tro n . ,   v o l.   2 3 ,   n o .   5 ,   p p .   2 4 7 7 2 4 8 8 ,   S e p .   2 0 0 8 .   [6 ]   R.   P a lan isa m y ,   K.  V ij a y a k u m a r ,   K.  S e lv a k u m a r,   D.  Ka rth ik e y a n   a n d   G .   S a n th o sh k u m a r,      S im u latio n   a n d   M o d e ll i n g   o f   5 - L e v e S in g le P h a se   Z - S o u rc e   b a se d   Ca sc a d e d   In v e r ter” ,     In d ian   Jo u r n a o f   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   Vo 9 ( 4 3 ),   DO I:  1 0 . 1 7 4 8 5 /i jst/ 2 0 1 6 /v9 i4 3 /1 0 1 8 5 9 ,   N o v e mb e r 2 0 1 6 .   [7 ]   R.   P a lan isa m y ,   K.  V ij a y a k u m a M a x i m u m   Bo o st  Co n tr o f o 7 - lev e z - so u rc e   c a sc a d e d   h - b ri d g e   in v e rter” , In tern a ti o n a Jo u rn 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 8 ,   Iss u e   2 ,   Ju n e   2 0 1 7 .   [8 ]     L . D’Erri c o , A .   L id o z z i,   G .   L o   C a lzo , A .   Ro m a n e ll i,   a n d   L .   S o lero ,   M u lt il e v e c o n f ig u ra ti o n f o t h re e - p h a se   A C - DC 4 8 V   p o w e su p p ly ,   in   P r o c .   IEE In t.   S y m p .   In d .   El e c tro n . ,   Ju l.   4 7 ,   2 0 1 0 ,   p p .   9 4 5 9 5 0 .   [9 ]   F .   Zh a n g ,   F .   Z.   P e n g ,   a n d   Zh a o m in g   Qia n ,   S tu d y   o f   m u lt il e v e c o n v e rter  in   DC - DC  a p p li c a ti o n s,”  in   Pro c .   I EE E   3 5 t h   A n n u .   P o we r E lec tro n .   S p e c .   Co n f . ,   Ju n .   2 0 0 4 ,   v o l.   2 ,   p p .   1 7 0 2 1 7 0 6 .   [1 0 ]   J.  L e e ,   U.  Ch o i,   a n d   K.  L e e ,   C o m p a riso n   o f   to lera n c e   c o n tro ls  f o o p e n   sw it c h   f a u lt   in   a   g rid - c o n n e c ted   T - ty p e   re c ti f ier,”  IEE T ra n s.  P o we r   El e c tro n . ,   v o l.   3 0 ,   n o .   1 0 ,   p p .   5 8 1 0 5 8 2 0 ,   Oc t.   2 0 1 5 .   [1 1 ]   S a m irKo u ro ,   P a b lo   L e z a n a ,   M a u ric io   A n g u lo   a n d   Jo   Ro d ríg u e z .   M u lt ica rrier  P W M   w it h   Dc - L in k   Rip p le  F e e d   f o r w a rd   Co m p e n sa ti o n   f o M u lt il e v e In v e rters .   IEE T ra n sa c ti o n o n   P o w e El e c tro n ics , Vo l.   2 3 ,   No . 1 ,   Ja n u a ry 2 0 1 0 .   [1 2 ]   R.   P a lan isa m y ,   A . U M u taw a k k il ,   K.  V ij a y a k u m a H y ste r e sis S V M   f o c o u p le d   in d u c t o z   so u rc e   d io d e   c lam p e d   3 - lev e in v e rter  b a se d   g rid   c o n n e c ted   P V   sy ste m ,   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   Dri v e   S y ste m s,  v o 7 ,   Iss u e   4 ,   De c   2 0 1 6 .     [ 1 3 ]   Bh a ra ti ra ja,  C. ,   Ra g h u ,   P a li n ia m y ,   K.R. S .   Co m p a ra ti v e   a n a ly sis  f o d if fe re n P W M   tec h n i q u e to   re d u c e   th e c o m m o n   m o d e   v o lt a g e   in   th re e - lev e n e u tral - p o in t -   c la m p e d   in v e rters   f o v a riab le  sp e e d   in d u c ti o n   d riv e s” , In tern a ti o n a Jo u rn 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.   3 ,   Iss u e   1 ,   M a rc h   2 0 1 3 ,   P a g e s 1 0 5 - 1 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.