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.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   201 6 ,   p p .   8 54 ~ 8 62   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 7 . i3 . p p 8 5 4 - 862           854       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   Asy m m e trical Ca sca ded   M ulti  L ev el Inv erte r   u sing   Co nt ro Free do m   Pu lse  w idth  M o dula tion T echniques       D.   P er iy a a zha g a r 1 G .   I rus a pp a ra j na r 2   1   De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   Co m p u ter  En g in e e rin g ,   Bh a ra th   Un i v e rsit y ,   In d ia   2   De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g ,   M a il a m   En g in e e rin g   Co ll e g e ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   1 2 ,   2 0 1 5   R ev i s ed   Mar   2 7 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   A p r   28 ,   2 0 1 6       In   th is  p a p e r,   t h e   s u g g e ste d   to p o l o g ies   a re   g a in e d   b y   c a s c a d in g   a   fu ll   b rid g e   in v e rter  w it h   d issim il a r   DC  so u r c e s.  T h is  to p o lo g y   h a se v e ra n e w   p a tt e rn s   a d o p t in g   t h e   f ix e d   s w it c h in g   f re q u e n c y ,   m u lt ica rrier  c o n tro l   f re e d o m   d e g re e   w it h   m i x tu re   c o n c e p ti o n a re   e sta b li sh e d   a n d   sim u late d   f o th e   p re f e rre d   th re e - p h a s e   c a sc a d e d   m u lt il e v e in v e rter.  In   o u tstan d in g   sw it c h in g   a rra n g e m e n ter m in a ti o n s,  th e re   a re   c o n v in c e d   d e g re e s o f re e d o m   to   p r o d u c e   th e   n i n e   lev e A o u t p u t   v o lt a g e w it h   term in a ted   s w it c h in g   p o siti o n s   f o p ro d u c in g   a lt e re d   o u tp u v o l tag e s.  T h e s e   in v e stig a ti o n fo c u o n   a s y m m e tri c a c a s c a d e d   m u lt il e v e in v e rter  e n g a g in g   w it h   c a rrier  o v e rlap p in g   p u lse   w id th   m o d u lati o n   ( P W M to p o lo g ies .   T h e se   to p o lo g ies   o f fe les s   a m o u n o f   h a rm o n ics   p re se n in   th e   o u tp u v o l tag e   a n d   su p e rio ro o m e a n   sq u a re   (RM S v a lu e o f   th e   o u t p u v o l tag e a ss o c iate d   w it h   th e   trad it io n a l   sin u so i d a p u lse   w id th   m o d u lat io n .   T h is  re se a rc h   stu d ies   c a rri e w it h   it   M AT LAB/S IM UL INK   b a s e d   sim u latio n   a n d   e x p e rim e n tal  re su lt o b tain e d   u sin g   a p p r o p r iate d   p r o t o ty p e   to   p ro v e   th e   v a li d it y   o f   th e   p ro p o se d   c o n c e p t.   K ey w o r d :   C ascad ed   m u ltil e v el  i n v er ter   C o n tr o l f r ee d o m   tec h n iq u es   P u ls w id th   m o d u latio n   T o tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n   T r in ar y   m u l tile v el  in v er ter   Co p y rig h ©   201 6   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 :   D.   P er iy aa zh a g ar   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   B h ar ath   U n iv er s it y ,   C h e n n ai,   I n d ia.   E m ail:  p er i y aa z h a g ar @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h ca s ca d ed   h alf   b r id g m u ltil ev el  i n v er ter   co m b i n ed   s ev er al  u n its   o f   s i n g le  p h ase  h alf   b r id g e   p o w er   ce lls .   T h im p o r tan ce   o f   th is   co n f i g u r atio n   is   r ec o g n ized   to   s o m ch ar ac ter i s tic s   r eq u ir ed   in   o th er   in v er ter   to p o lo g ies   [ 1 ,   2 ] .   T h is   to p o lo g y   co m p r o m is e s   g o o d   p r o s p ec f o r   th e   g r o w th   o f   t h n u m b e r   o f   le v el s   w it h   d ec r ea s ed   to tal  h ar m o n i d is to r tio n   an d   s w i tch in g   l o s s es.  A s y m m etr ical  t y p ca s ca d ed   h alf   b r id g e   in v er ter s   d e m o n s tr atio n   g r ea t   ef f ic ien c y   u p   t o   9 0 at  th e   s u p p l y   f r eq u en c y   [ 3,   4 ] .   I n   [ 5 ] ,   th o p tim u m   ar r an g e m en t s   f o r   th i s   to p o lo g y   ar ex a m in ed   f o r   s e v e r al  o b j ec tiv es  s u c h   as  les s   n u m b er   o f   p o w er   s e m ico n d u cto r   s w itc h es  an d   in p u DC   v o ltag s o u r ce s   an d   lo w est  s ta n d in g   v o lta g o n   th p o w er   s e m ico n d u cto r   s w itc h es  f o r   g en er atin g   t h s u p r e m o u tp u t   v o lta g le v els   [ 5 ].   T h Neu t r al  s i n g le  p h a s e   se v e n   le v el  As y m m etr ical   M u ltil e v el  I n v er ter   f ed   r esi s ti v e   lo ad   u s i n g   ca r r ier   o v er lap   P W tech n iq u w i th   d if f er e n r ef er en ce   [ 6 ] ,   i is   m o d u lar   i m p r o v allo w i n g   p r esen ted   co n v er ter   to p o lo g ies,  p ar ticu lar l y   t h f i v e - lev el  ac t iv n e u tr al  p o in t   cla m p in g ,   to   c r ea te   an   i m p r o v ed   n u m b er   o f   le v els   ( in   th i s   ca s 9   lev el)   a n d ,   t h u s ,   h ig h - q u al it y   o u tp u w it h   v er y   n ar r o w   a m o u n o f   ex tr s w i tch es  w h ile  k ee p i n g   t h s w itc h in g   f r eq u en c y   at  a   lev el  h ea d ed .   A   n e w   s ch e m o f   li n e - v o lt ag to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ca lcu lat i o n   g i v es  e s ti m ate d   an s w er s ,   b ec au s h i g h - o r d er   h ar m o n i cs  ar u n n o ticed .   I n   th i s   wo r k ,   an   an al y tical  al g eb r aic  s ch e m b ased   on  f o r m u lates   th e   li n e - v o lta g w i th   t o tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   o f   m u ltil e v el  i n v er ter s   w it h   u n e v en   DC   s o u r ce s   is   ac ce s s ib le.   T h ese  s c h e m e s   ar g en er al  a n d   r elev a n to   th e   ea ch   n u m b er   le v el  [ 7 ] .   A   n e w   ap p r o ac h   o n   t h ca s ca d ed   m u l tile v el  i n v er ter   an al y s i s   a   ca r r ier   b ased   d is co n ti n u o u s   p u ls w id th   m o d u latio n   s c h e m e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 6   8 5 4   862   855   T h s ep ar atio n   o f   th o f f s et  i n to   th m aj o r   an d   s u p p le m en tar y   co m p o n e n ts   s h o w s   t h u s f o r   an al y s i s   o f   p u ls e   w id t h   m o d u latio n   m a n ag ch ar ac ter is tic s   o f   m u l tile v el  i n v er ter s   [ 8 ] .   T ec h n o lo g y   o f   a   h y b r id   m o d u lat io n   s ch e m p r ese n co m b i n atio n   o f   f u n d a m e n tal  f r eq u e n c y   m o d u latio n   an d   m u ltil e v el  s i n u s o id al - m o d u latio n   s ch e m e,   an d   ar p lan n ed   f o r   p er f o r m a n ce   o f   th f a m o u s   alter n ati v p h ase  o p p o s itio n   d is p o s itio n   co n tr o l,   p h ase  s h i f ted   co n tr o l,  ca r r ier   b ased   s p ac v ec to r m o d u latio n   co n tr o l,  an d   s in g le  ca r r ier   s in u s o id al  m o d u la tio n   co n tr o [ 9 ] .   T h tw o   le v el   an d   th r ee   lev el  n e u tr al  p o in c la m p ed   i n v er ter   b y   u s i n g   SVP W T ec h n iq u w i t h   P h o to v o ltaic  C el l   i s   u s ed   a s   i n p u s o u r ce   [ 1 0 ].   T h ca r r ier   p h ase   s h i f ted   SP W eq u ip m en is   i m p le m e n ted   i n   th ca s ca d e d   m u ltil e v el   in v er ter   to   d ec r ea s e h ar m o n ic  co n t en a v ailab le  i n   o u tp u t   v o ltag e   w av e   an d   c u r r e nt   w a v e ,   i n   t h i n ter i m ,   n o v e s t y le  o f   b y p ass m a n a g tec h n iq u i s   p r o j ec ted   to   co llec all  t h en er g y   i n   f ee d b ac k   s y s te m   a n d   r etu r n   i t   in to   th e   en er g y   to   f ee d b ac k   u n i [ 1 1 ] .   T h r ec o g n ized   f r a ctal  ar r an g e m e n t   is   u tili ze d   to   r ec o m m en d   g en e r alize d   alg o r ith m   f o r   SVP W p r o d u ctio n   f o r   t w o   leg g ed   f i v lev el  m u lti lev e l   in v er ter s   [ 1 2 ].   T h ass ess m e n t   o f   ca r r ier   ar r an g e m en b ase d   b ip o lar   P W tech o n o lg y   o f   tr in ar y   n i n lev e l   m u ltil e v el  i n v er ter s   w i th   v ar io u s   P W tech n o lo g ies [ 1 3 ] .   T h is   p ap er   p r o p o s es  n o v e t h r ee   p h ase,   Ni n e - le v el  i n v er te r   to p o lo g ies   w i th   T r in ar y - D C   s o u r ce s T h s u g g ested   to p o lo g ies  ar e   g ain ed   b y   ca s ca d i n g   f u l b r id g in v er ter   w it h   u n e v en   DC   s o u r ce s .   T h ese   to p o lo g ies  h av s e v er al  n e w   p atter n s   ad o p tin g   t h f i x ed   s w itc h i n g   f r eq u e n c y ,   m u lt icar r ier   co n tr o f r ee d o m   d eg r ee   w i th   m i x t u r co n ce p t io n s   ar estab li s h ed   a n d   s i m u lated   f o r   t h p r ef er r ed   th r ee - p h ase  ca s ca d ed   m u ltil e v el  i n v er ter .       2.   P RO P O SE T R I NAR M U L T I L E V E L   I NVE RT E   T h th r ee - p h a s m u lt ilev e in v er ter   is   b ein g   u s ed   f o r   lar g e   n u m b er   o f   i n d u s tr ial  ap p licati o n s   d u to   th eir   ca p ab ilit y   o f   h ig h - p o w er   ac co m p an y i n g   w i th   le s s er   o u tp u h ar m o n ic s   an d   less e r   s w itc h i n g   lo s s es .   Mu ltil e v el  i n v er ter   h as  g r o w n   in to   an   ac ti v an d   ap p lied   r eso lu tio n   f o r   in cr ea s in g   o u tp u p o w er     an d   d ec r ea s in g   to tal  h ar m o n i cs  d is to r tio n   o f   AC   lo ad   s y s te m .   T h p r o p o s ed   T r in ar y   c ascad ed   m u lt ilev e l   in v er ter   co n tai n s   t w o   f u l l b r id g es  w it h   d is s i m ilar   v o ltag s o u r ce s .   T h f ir s f u ll b r id g e   co n tain s   t h D C   s o u r ce   o f   1 V DC   an d   th s ec o n d   f u ll b r id g co n tai n s   t h DC   s o u r ce   3 V DC   as   p r esen ted   i n   Fi g u r e   1 .             Fig u r 1 .   T h Pro p o s ed   T r in ar y   C a s ca d ed   Mu ltil e v el  I n v er te r       E ac h   D C   s o u r ce   is   co n n ec te d   to   p r o p o s ed   th r ee   p h ase  in v er te r .   E ac h   in v er ter   p r o d u ce s   t h r ee   d is s i m ilar   o u tp u v o lta g le v e ls ,   s u ch   a s   p o s iti v e,   ze r o   an d   n eg at iv e   le v el s   b y   d if f er en g r o u p in g s   o f   th f o u r   p o w er   s e m ico n d u cto r   s w itc h e s   S 1 ,   S 2 ,   S 3   a n d   S 4 .   W h e n e v e r   th s w itc h es,  S 1   a n d   S 4   i s   t u r n ed   ON,   th e n   t h e   o u tp u v o ltag is   p o s iti v le v e ( +V e) w h en e v er   t h s w i tch e s   S 2   a n d   S 3   i s   tu r n ed   ON,   t h en   th o u tp u v o ltag e   is   n e g ati v le v el  ( - V e) w h en ev er   eith er   p air   o f   s w i tch e s   ( S 1   an d   S 2 )   o r   ( S 3   an d   S 4 )   is   t u r n ed   ON,   t h en   t h e   o u tp u v o ltag e   w ill  b at   ze r o   lev el  ( 0 ) .   T h en   th o u tp u v o ltag o f   f ir s b r id g e   ca n   b e   m ad eq u al  to   th e   1V DC ,   0 ,   o r   1 V DC ,   co r r esp o n d in g l y   th o u tp u v o lta g o f   s ec o n d   b r id g ca n   b m ad eq u al  to   th −3 V DC ,   0 ,   or 3V DC   b y   tu r n i n g   O an d   tu r n in g   O FF   it s   p o w er   s e m ico n d u cto r   s w itc h es  p r o p er ly .   C o n s eq u en tl y ,   t h o u tp u t   v o ltag o f   th in v er ter   v al u es  f o r   4 V DC ,   −3 V DC ,   −2 V DC ,   1 V DC ,   0 ,   4 V DC ,   3 V DC ,   2 V DC ,   1 V DC ,   ca n   b e   p lan n ed ,   as  r ep r esen ted   in   Fig u r 1   an d   tab le  1   r ep r esen ts   th s w itc h i n g   s eq u e n ce   o f   p r o p o s ed   m u lt ilev el  in v er ter .   T h e   lo w er   i n v er ter   ( HB 2 )   p r o d u ce s   n ec ess ar y   o u tp u v o ltag w i th   t h r ee   lev el s ,   an d   t h en   th u p p er   in v er te ( HB 1 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 ymm etri ca C a s ca d ed   Mu lti Leve l I n ve r ter u s in g   C o n tr o l F r ee d o P u ls w id th     ( D.   P eriya a z h a g a r )   856   ad d in g   o r   s u b tr ac tin g   o n lev e f r o m   th f u n d a m e n tal   o u tp u v o ltag e   w a v to   p r o d u ce   L ev el   p ed   w av e s .   Her e,   th en   th e   f in al  o u tp u t   v o lta g lev els   b ec o m es  t h s u m m i n g   o f   ea ch   ter m i n al  v o lta g o f   ca s ca d ed   H   b r id g e,     an d   T h en   th o u tp u v o lta g o f   th lo ad   is   g iv e n   i n   ( 1 a)   an d   ( 1 b )     V out =V HB1 +V HB 2                     ( 1 a)     ( Or )     T h o u tp u v o lta g o f   t h f ir s t   b r id g is   in d icate d   b y   Vd an d   th s ec o n d   f u ll  b r id g is   i n d icate d   b y   3 Vd c.   T h en   th o u tp u v o lta g e   o f   th lo ad   is       V out =V DC +3 V DC                   ( 1 b )     I n   th p r o p o s ed   in v er ter   cir cu it  to p o lo g ies ,   if   m   n u m b er   o f   ca s ca d ed   b r id g s eg m e n t   h as  u n eq u al   DC   s o u r ce s   in   o r d er   o f   th p o w er   o f   3 ,   a   p r ed ictab le   o u tp u t v o ltag le v el s   ar e   g iv e n   as     3 , 1 , 2 , 3 . . . . . . . . m m Vm        T ab le  1 .   Ou tp u Vo ltag L ev e l   an d   T h eir   S w itc h i n g   Seq u en c o f   P r o p o s ed   ML I   O u t p u t   V o l t a g e   L e v e l   V o ut   S w i t c h i n g   S e q u e n c e   o f   P r o p o se d   M L I   F i r st   H a l f   B r i d g e   ( H B 1 )   S e c o n d   H a l f   B r i d g e   ( H B 2 )   S 1   S 2   S 3   S 4   S 5   S 6   S 7   S 8   4V DC   On   Off   Off   On   On   Off   Off   On   3V DC   Off   On   Off   On   On   Off   Off   On   2V DC   Off   On   On   Off   On   Off   Off   On   1V DC   On   Off   Off   On   Off   On   Off   On   0   Off   On   Off   On   Off   On   Off   On   - 1V DC   Off   On   On   Off   Off   On   Off   On   - 2V DC   On   Off   Off   On   Off   On   On   Off   - 3V DC   Off   On   Off   On   Off   On   On   Off   - 4V DC   Off   On   On   Off   Off   On   On   Off       3.   CARR I E O VE RL AP P I N G   P UL SE   W I D T H   M O DULAT I O T E CH N I Q UE   I n   t h is   r esear ch ,   s i n u s o id al  r ef er en ce   s i g n als   w it h   s ev er al  o v er lap p in g   tr ia n g u lar   ca r r ier s   ar s elec ted   to   p r o d u ce   p r ef er r ed   o u tp u t v o ltag e.   T h en   t h p u r p o s o f   e v er y   i n v er ter   i s   to   m o d if y   D C   in p u t v o lta g i n to   n ea r b y   AC   o u tp u v o ltag e   w it h   p r ef er r e d   m a g n it u d an d   f r eq u e n c y   w h ic h   ca n   b attain ed   b y   u s in g   a   n u m b er   o f   m o d u latio n   s ch e m es.  T h en   t h p r o p o s ed   m u ltil e v el  i n v er ter   n ee d s   N - 1   tr ian g u lar   ca r r ier s   p r o d u cin g   n i n le v el  o u tp u t   v o ltag e.   As  f ar   as   t h ce r tai n   r ef er en ce   w a v i s   d is tu r b ed ,   t h er is   also   s e v er al  co n tr o f r ee d o m   co n tain i n g   f r e q u en c y ,   a m p lit u d e,   p h ase  an g l o f   th m o d u lati n g   s i g n a ls   an d   as  in   th r ee   p h ase   p r o p o s ed   cir cu its ,   to   in s er ze r o   s eq u en ce   s ig n al  to   th m o d u latin g   s i g n al s .   T h en ,   m u lt ilev el  ca r r ier   b ased   p u ls w id t h   m o d u la tio n   tec h n i q u es o f f er   m a n y   co n tr o l f r ee d o m .     T h ese  co n tr o l f r ee d o m   ar r an g e m en ts   co m b i n ed   w it h   t h s i m p le  to p o lo g ies o f   th m u ltil e v e l in v er ter s   p r o d u ce   an   o u tp u v o ltag w i t h   th h elp   o f   m u ltil e v el  ca r r ie r   b ased   p u ls w id th   m o d u latio n   ap p r o ac h es.  T h is   r esear ch   o f f er s   f o u r   ca r r ier   o v er lap p in g   p u l s w id th   m o d u la tio n   tech n iq u es  t h at  e m p lo y s   t h co n tr o f r ee d o m   o f   v er tical  o f f s ets  a m o n g s ca r r ier .   T h f o llo w i n g   ca r r ier   o v er lap p in g   tech n iq u e s   ar u s ed Su b   h ar m o n ic   p u ls w id t h   m o d u lat io n   s c h e m ( SHP W M) ,   P h ase  d is p o s it io n   s c h e m w i th   ca r r ier   o v er lap p in g   p u l s w id th   m o d u latio n   ( C OP W M - 1 ) ,   P h ase  o p p o s itio n   d is p o s it io n   s c h e m e   alo n g   w it h   ca r r ier   o v er lap p in g   p u ls e   w id th   m o d u latio n   ( C OP W M - 2 ) ,   alter n ate  p h a s o p p o s itio n   d is p o s itio n   alo n g   w it h   ca r r ier   o v er lap p in g   p u ls e   w id t h   m o d u latio n   ( C OP W M - 3 ) .   T h ab o v f o u r   s ch e m e s   ar e m p l o y ed   i n   th i s   w o r k .     T h N - lev el  i n v er ter   ( u s i n g   N - 1   ca r r ier s   w it h   t h eq u al  f r eq u en c y   o f   f c   a n d   eq u al  p ea k - to - p ea k   a m p lit u d o f   AC )   i s   p r ed is p o s ed   s u ch   t h at  t h b an d s   th e y   o cc u p y   o v er lap p in g   w i th   ea c h   o th er th e   o v er lap p in g   v er tical  d etac h m e n ts   co n ce r n i n g   ea c h   ca r r ier   ar A c /2 .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 6   8 5 4   862   857   3 . 1 .   Su b H a r m o nics   P u ls Wi dth   M o du la t io   I n   S u b   h ar m o n ics  p u ls e   w id t h   m o d u la tio n   s c h e m e s ,   all   t h t r ian g u lar   ca r r ier s   ar e   in   p h a s e   w it h   ea c h   o th er .   Fo r   an   N - lev el  i n v er ter   u s i n g   b ip o lar   s w i tch i n g   m u lt i ca r r ier   p u ls w id th   m o d u latio n   tech n iq u es,  ( N - 1 )   ca r r ier s   h av s a m f r eq u en c y   f c   an d   s a m p ea k - to - p ea k   a m p lit u d A c T h en   t h r ef er e n ce   w av e f o r m   h as   a m p lit u d o f   A m   a n d   f r eq u e n c y   o f   f m   an d   it  i s   ce n ter ed   ab o u th e   ze r o   lev el.   T h e n   t h e   r ef er en ce   w av e   is   al w a y s   co m p ar ed   w ith   ea c h   o f   th tr ian g u lar   ca r r ier   s ig n als.  W h e n   th e   r ef er en ce   w av is   m o r t h a n   t h e   tr ian g u lar   ca r r ier   s i g n al,   t h a ctiv d ev ice s   eq u i v ale n to   t h a ca r r ier   s ig n a ls   ar s w i tch ed   ON.   Oth er w i s e,   th e   d ev ices  s w i tch ed   O FF .   T h en   th s u b   h ar m o n ic s   p u l s w id t h   m o d u latio n   s ch e m y ield s   o n l y   o d d   h ar m o n ics   o r d er   f o r   o d d   m f a n d   y ield s   o d d   an d   ev en   o r d er   h ar m o n ics  f o r   ev e n   m f .   Fi g u r 2   s h o w s   t h p u l s g e n er atio n   an d   ca r r ier   ar r an g e m e n t f o r   s u b   h ar m o n ic s   p u ls w id t h   m o d u latio n   s ch e m f o r   m a   0 . 8 5   a n d   m f   =   2 0 0 0 HZ .           Fig u r 2 .   C ar r ier   an d   r ef er en c w a v ar r an g e m e n t o f   SHP W co n tr o l ( m a =0 . 8 5   an d   m 2 0 0 0   h z)       3 . 2 .   Ca rr ier  O v er la pp ing   I n P ha s Dis po s it io n P uls W idth  M o du la t io n Sy s t e m   T h v er tical  o f f s et  o f   ca r r ier s   f o r   n in lev el  T r in ar y   D C   s o u r ce   m u lt ilev e in v er ter   w ith   ca r r ier   o v er lap p in g   i n   p h ase  d is p o s i tio n   p u ls w id t h   m o d u latio n   tech n iq u es  ar ill u s tr ated   i n   Fig u r 3 .   I n   th is   to p o lo g y ,   all  t h eig h ca r r ier s   ar o v er lap p ed   w ith   ea c h   o th er   an d   th r ef er en ce   s in u s o id al  w av e f o r m   i s   p lace d   at  th ce n tr al  p o in t o f   t h eig h t c ar r ier s .     3 . 3 .   Ca rr ier  O v er la pp ing   P ha s O pp o s it io n Dis po s it io n P ul s Width M o du la t io n Sy s t e m       T h ca r r ier s   f o r   n in lev el  T r in ar y - DC   s o u r ce ,   m u ltil e v e in v er ter   w it h   ca r r ier o v er lap p in g   p h ase   o p p o s itio n   d is p o s itio n   p u ls w id t h   m o d u latio n   tec h n iq u es  ar illu s tr ated   in   Fi g u r 4 .   I n   th is   to p o lo g y ,   all  t h ca r r ier s   ar d iv id ed   u n if o r m l y   in to   t w o   g r o u p s   ac co r d in g   to   th p o s itiv e/ n e g ati v s tan d ar d   lev els.  T h ese  t w o   g r o u p s   ar o p p o s ite  an d   1 8 0   o u o f   p h ase  w id th   th o s e   b elo w   t h ze r o   v al u e s . 180   o u o f   p h ase   w it h   ea c h   o th er   w h ile  m ai n te n an ce   in   p h ase  w it h i n   t h g r o u p   p h a s o p p o s itio n   d is p o s itio n   p u l s w id t h   m o d u latio n   to p o lo g y .             Fig u r 3 .   C ar r ier   an d   r ef er en c w a v ar r an g e m e n o f   C OI P P W co n tr o l      ( m a= 0 . 8 5   an d   m f   2 0 0 0   h z)     Fig u r 4 .   C ar r ier   an d   R ef er en c W av A r r an g e m en t o f   C OP OD  P W C o n tr o l ( m a =0 . 8 5   an d   m 2 0 0 0   h z)       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 ymm etri ca C a s ca d ed   Mu lti Leve l I n ve r ter u s in g   C o n tr o l F r ee d o P u ls w id th     ( D.   P eriya a z h a g a r )   858   3 . 4 .   Ca rr ier  o v er la pp ing   Alt er na t P ha s O pp o s it io n Disp o s it io n P uls Wi dth  M o du la t io n   s y s t e m     T h ca r r ier s   f o r   n in le v el  T r in ar y   D C   s o u r ce   m u ltil e v el  i n v er ter   w it h   ca r r ier o v er lap p in g   alter n a te   p h ase  o p p o s itio n   d is p o s itio n   p u ls w id t h   m o d u latio n   tec h n iq u es  ar ill u s tr ated   in   Fig u r e   5 .   I n   th i s   to p o lo g y ,   th ca r r ier s   ar 1 8 0   alter n a te  p h ase  d i s p la ce   f r o m   ea c h   o th er .   I m a y   b r ec o g n ize d   as  p u l s w id t h   m o d u latio n   w it h   a m p lit u d o v er lap p in g ,   an d   n ei g h b o u r in g   p h ase s   ar in ter leav ed   ca r r ier s .             Fig u r 5 .   C ar r ier   an d   r ef er en c w a v ar r an g e m e n t o f   C O AP OD  P W co n tr o l ( m a 0 . 8 5   an d   m =2 0 0 0   h z)       4.   SI M UL AT I O R E S UL T S   A   n o v el  t h r ee - p h ase,   Ni n e - le v el  i n v er ter   to p o lo g ies  w it h   a   T r in ar y   -   D C   s o u r ce s   ar o f f er ed .   T h e   th r ee   p h ase  n in le v el  ca s ca d ed   m u lti lev el  i n v er ter s   w it h   T r in ar y   -   DC   s o u r ce s   ar m o d e led   in   SIM U L I NK  u s i n g   p o w er   s y s te m s   b lo c k   s et   is   s h o w n   i n   Fi g u r 6 .   T h th r ee   p h ase  i n v er ter   it  h as t h 1 2 0   d eg r ee   p h ase  s h i f t   w it h   ea c h   p h ase.   Si m u latio n s   ar p er f o r m ed   f o r   ch o ice  o f   m as s o r ted   f r o m   0 . 8   to   1   an d   th r esu lta n t   %T HD  is   m ea s u r ed   u s i n g   th FF T   b lo ck s   a n d   t h e ir   v al u es  ar e x p o s ed   in   T ab le  2 T ab le  3   d is p la y s   t h e   f u n d a m en ta V R MS  o f   i n v er ter   o u tp u v o lta g f o r   s i m ilar   v alu e s   o f   m o d u latio n   i n d ices Fig u r 7 - 1 1   s h o ws   th s i m u la tio n   o u tp u t   v o lta g e   an d   F FT   p lo o f   n in e   lev e ca s ca d ed   m u lti lev el   i n v er ter   w ith   T r in ar y   D C   s o u r ce ,   an d   th eir   ap p r o p r ia te  h ar m o n ic  o r d er   o f   s p ec tr u m   w it h   b ip o lar   p u ls w id th   m o d u latio n   tec h n o lo g y ,   b u f o r   o n l y   o n e   s a m p le  o f   t h m o d u la tio n   in d e x .   Fo r   m o d u latio n   i n d ices  ( m a= 0 . 8 5 )   it  i s   o b s er v ed   f r o m   th e   Fig u r es  ( 8 ,   9 ,   1 0   an d   1 1 )   th h ar m o n ic  en er g y   lev el  is   g o v e r n in g   i n F i g u r 8   r ep r esen th h ar m o n ic  en er g y   lev el  in   s u b   h ar m o n ics  P W tech n iq u e s     s h o w s   4 0 th   o r d er   o f   h ar m o n ic.   Fi g u r 9   r ep r es en ts   t h h ar m o n ic   en er g y   lev e l in   P P W tech n iq u s h o w s   4 0 th   o r d er   o f   h ar m o n ic.           Fig u r 6 .   Si m u li n k   m o d el  o f   T r in ar y   D C   s o u r ce   t h r ee   p h ase  m u ltil e v el  i n v er ter     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 6   8 5 4   862   859   Fig u r 1 0   r ep r esen ts   t h h ar m o n ic   en er g y   lev el   in   P OD  P W tech n iq u s h o w s   3 8 th ,   4 0 th   o r d er   o f   h ar m o n ic.   Fi g u r 1 1   r ep r esen ts   th h ar m o n ic  en er g y   le v el  in   A P OD  P W tech n iq u s h o w s   2 9 th ,   3 1 st ,   3 9 th   o r d er   o f   h ar m o n ic.   Si m u latio n s   ar p er f o r m ed   f o r   v ar io u s   v alu e s   o f   m a   r an g es   f r o m   0 . 8   to   1   an d   th e   r esu lts   ar o b tain ed   b y   u s i n g   f o llo w i n g   p ar a m e ter   s u c h   as  V DC  2 5 ,   3 V DC  7 5 V,   lo ad   r esis tan ce   is   1 0 0 ,   ca r r ier   f r eq u en c y   f is   2 0 0 0 Hz  an d   m o d u latio n   f r eq u e n c y   f m is   5 0 Hz.   Fig u r 1 2   r ep r esen th T HD  co n tr ast  o f   C OI P D,   C OP OD,   C O A P OD  an d   SHP W p u ls w id t h   m o d u latio n   tec h n iq u es  n o   m o r th an   o n p u l s m o d u latio n   tec h n iq u es  s u ch   a s   S HP W ( Su b   Har m o n ic s   P u ls W id th   Mo d u latio n )   it  h o ld   m in i m u m   q u a n tit y   o f   h ar m o n ic  d is to r tio n .   Fi g u r 1 3   r ep r esen th V RM S   co n tr ast  o f   C OI P D,   C OP OD,   C O A P OD  an d   SHP W p u ls e   w id t h   m o d u latio n   tec h n iq u es   n o   m o r t h an   o n e   p u ls m o d u latio n   tech n iq u e s   s u c h   as  C OP   ( C ar r ier   o v er lap p in g     P h ase  Op p o s itio n   Dis p o s itio n )   it  h o ld   m ax i m u m   q u a n tit y   o f   f u n d a m en tal  R M S o u tp u t v o lt a g e.           Fig u r 7 .   Ou tp u Vo lta g es Ge n er ated   b y   C o n tr o l Fr ee d o m   P W C o n tr o l   w i th   S in u s o id al  R ef er e n ce           Fig u r 8 .   FF T   P l o t f o r   Ou tp u t V o ltag o f   S u b   Har m o n ic s   P W C o n tr o w it h   Si n u s o id al  R ef er e n ce         Fig u r 9 .   FF T   P l o f o r   Ou tp u Vo ltag es O f   C ar r ier   O v er lap p in g   i n   P h ase  Di s p o s itio n   P W co n tr o w it h   Sin u s o id al  R e f er en ce   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 ymm etri ca C a s ca d ed   Mu lti Leve l I n ve r ter u s in g   C o n tr o l F r ee d o P u ls w id th     ( D.   P eriya a z h a g a r )   86 0       Fig u r 1 0 .   FF T   P lo t Fo r   Ou tp u t V o ltag o f   C ar r ier   Ov er lap p in g   P h ase  Op p o s itio n   Dis p o s itio n   P W C o n tr o w it h   S in u s o id al  R e f er en ce           Fig u r 1 1 .   FF T   P lo t f o r   Ou tp u Vo ltag o f   C ar r ier   O v er lap p in g   Alter n ate  P h ase  Op p o s itio n   Dis p o s itio n   P W C o n tr o w it h   Si n u s o id al  R ef er e n ce       T ab le  2 T HD  f o r   Dif f er e n Kin d   o f   Mo d u latio n   m a   S i n e   R e f e r e n c e   S H P W M   C O I P D   C O P O D   C O A P O D   1   1 3 . 7 5   2 0 . 6 7   2 0 . 0 2   2 2 . 0 2   0 . 9 5   1 5 . 5 9   2 2 . 0 2   2 1 . 4 1   2 3 . 6 7   0 . 9   1 6 . 7 8   2 3 . 4 8   2 2 . 8 8   2 5 . 3 6   0 . 8 5   1 6 . 9 9   2 4 . 8 9   2 4 . 0 8   2 7 . 1 8   0 . 8   1 7 . 1 3   2 6 . 6 2   2 5 . 7 6   2 9 . 5 2       T ab le  3 Fu n d a m e n tal  R MS  V o ltag f o r   Di f f er e n t K i n d   o f   M o d u latio n   I n d ices   V rm s   M a   1   0 . 9 5   0 . 9   0 . 8 5   0 . 8   S H P W M   7 0 . 7 1   6 7 . 1 6   6 3 . 6 5   6 0 . 0 9   5 6 . 5 9   C O I P D   7 5 . 6 2   7 3 . 2 6   7 0 . 7 5   6 8 . 0 9   6 5 . 2 1   C O P O D   7 5 . 6 7   7 3 . 3 1   7 0 . 7 3   6 8 . 0 4   6 5 . 1 9   C O A P O D   7 4 . 4   7 1 . 7 8   6 9 . 2 4   6 6 . 1 2   6 3 . 1 5       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 6   8 5 4   862   861       Fig u r 12 .   C ar r ier   Ov er lap p in g   T ec h n iq u %T HD  V Mo d u l atio n   I n d ices           Fig u r e   13 .   C ar r ier   Ov er lap p in g   T ec h n iq u e s   F u n d a m en ta l V r m s   V Mo d u latio n   I n d ices       5.   H ARDWA R E   T E S T   B O ARD  AND  RE SUL T S   E x p er i m e n tall y   t h r esear c h   au th e n tica tes  t h p r o p o s ed   n in le v el  ca s ca d ed   m u lti lev e in v er ter     an d   p r o to ty p m o d el  o f   s i n g l p h ase  n in le v el  T r in ar y - D C   s o u r ce   ca s ca d ed   m u lti lev el     in v er ter   h as  b e en   d ev elo p ed   b y   u s in g   I GB T s   as    s w itch in g   d ev ice s .   I n   t h is   r es ea r ch   th h ar d w ar tes b o ar d   is   i m p le m e n ted   b y   u s i n g   th P I C   m icr o co n tr o ller   P I C 1 6 F8 7 7 .   T h h ar d w ar im p le m e n tat io n   f o r   n in le v el  ca s ca d ed   m u lt ilev e l   in v er ter   i s   as  s h o w n   in   Fig u r e   14 .   T h in p u v o lta g f o r   ca s ca d ed   H - B r id g cir cu it  i s   1 V DC   an d   3 V DC   Vo lt.   T h o u tp u v o lta g w a v e f o r m s   o f   n i n lev el   s i n g le  p h as ca s ca d ed   tr in ar y   m u ltil e v el   in v er ter   s h o w n   i n     Fig u r 1 5 .             Fig u r 1 4 .   C o m p lete  Set o f   Ni n L e v el  S in g le  P h ase  C ascad ed   T r in ar y   M u ltil e v el  I n v er ter   b y   U s in g   Mu lticar r ier   P W T ec h n iq u e s     Fig u r 1 5 .   Ou tp u t V o lta g W av ef o r m s   o f   N in L e v el  Sin g le  P h ase  C ascad ed   T r in ar y   Mu l tile v el  in v er ter   b y   U s i n g   M u lticar r ier   P W T ec h n iq u es         0 10 20 30 SHP WM CO IPD CO POD CO APOD 1 0.9 5 0.9 0.8 5 0.8 0 20 40 60 80 SHP WM CO IPD CO POD CO APOD 1 0.9 5 0.9 0.8 5 0.8 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 ymm etri ca C a s ca d ed   Mu lti Leve l I n ve r ter u s in g   C o n tr o l F r ee d o P u ls w id th     ( D.   P eriya a z h a g a r )   862   6 .           CO NCLUS I O N   T h r ee - p h ase  as y m m etr ical  ca s ca d ed   m u l tilev e l   in v er te r   w it h   co n tr o f r ee d o m   p u ls w id t h   m o d u latio n   tech n iq u e s   h as  b ee n   d ev elo p ed .   T h is   to p o lo g y   h as   e s tab lis h ed   th at  t h n e w l y   ad o p ted   co n tr o l   f r ee d o m   tec h n iq u es  s u ch   a s   s u b   h ar m o n ics  p u ls w id th   m o d u latio n   tech n iq u es  p r o d u ce   l ess er   v a lu o f   to tal   h ar m o n ic  d is to r tio n   an d   ca r r ier   o v er lap p in g   p h ase  o p p o s itio n   d is p o s itio n   m et h o d   d ev elo p   h ig h er   v al u o f   f u n d a m en ta V RM S   v o ltag e.   Fin all y ,   th e   s i m u latio n   an d   r esear ch   lab o r ato r y   tes ts   ( p r o to ty p m o d el)   ar ac h iev ed   to   s h o w   t h s tr e n g t h   o f   th p r o p o s ed   th r ee - p h a s as y m m etr ical  ca s ca d ed   m u lt il ev el  i n v er ter .   Af ter   th at  f o o lev el   i n   th th r ee - p h a s as y m m etr ical  ca s ca d ed   m u l t ilev el  i n v er ter   test i n g   is   ca r r i ed   o u w it h   h elp   o f   th r ee - p h ase  i n d u ctio n   m o to r   d r iv u s in g   p r ed ictab le  s p ee d   a n d   to r q u co n tr o l .       RE F E R E NC E S   [1 ]   M .   M a li n o w sk i. ,   e a l. ,     A su rv e y   o n   c a sc a d e d   m u lt il e v e in v e rter s” ,   IEE T ra n s.  In d .   El e c tro n . ,   v o l.   5 7 ,   p p .   2 1 9 7 2 2 0 6 ,   2 0 1 0 .   [2 ]   C.   Kiru t h ik a ,   e a l. ,   Imp lem e n t a ti o n   o d ig it a l   c o n tro l   stra teg y   fo a sy mm e tric  c a sc a d e d   m u lt i lev e in v e rte r ”,   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   Co m p u ti n g ,   El e c tro n ics   a n d   El e c tri c a T e c h n o lo g ies   (ICCEE T ),    p p .   2 9 5 3 0 0 ,   2 0 1 2 .     [3 ]   K.  Ra d h a   S re e ,   e a l . ,   Asy mm e tr ic  c a sc a d e d   mu lt il e v e in v e rte fo e lec tric   v e h icle s’ .   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   A d v a n c e s in   En g in e e rin g ,   S c ien c e   a n d   M a n a g e m e n (IC A ES M ),   p p .   7 5 8 7 6 3 ,   2 0 1 2 .   [4 ]   Kh o u c h a ,   F . ,   e a l. ,   A   c o m p a riso n   o f   s y m m e tri c a a n d   a sy m m e tr ica th re e - p h a se   H - b ri d g e   m u lt il e v e in v e rter  f o r   DT in d u c ti o n   m o to d riv e s” ,   IEE T ra n s.  I n d . E lec tro n . ,   v o l.   2 6 ,   p p .   6 4 7 2 ,   2 0 1 1 .   [5 ]   E.   Ba b a e i,   Op ti m a T o p o lo g ies   fo Ca sc a d e d   S u b -   M u lt il e v e Co n v e rters ,   J o u rn a o Po we El e c tro n ics ,   V o l .   1 0 ,   No .   3 ,   p p .   2 5 1 - 2 6 1 ,   2 0 1 0 .   [6 ]   R.   Jo h n so n   Ut h a y a k u m a . ,   e a l. ,   A   Ca rrier  Ov e rlap p in g   P W M   T e c h n iq u e   f o S e v e n   L e v e l   A s y m m e tri c a M u lt il e v e In v e rter  w it h   v a rio u Re fe re n c e s” ,     IOS J o u rn a o E n g in e e rin g ,   v o l.   2 ,   n o .   6 ,   p p .   1 3 0 1 - 1 3 0 7 ,   2 0 1 2 .   [7 ]   N.  F a ro k h n ia,  e a l. ,   Ca lcu latin g   th e   F o rm u la  o f   L in e - V o lt a g e   T HD   in   M u lt il e v e I n v e rter   W it h   Un e q u a DC  S o u rc e s ,   IEE E   T ra n sa c ti o n s On   In d u stria El e c tro n ics ,   v o l . 5 8 ,   n o .   8 ,   p p .   3 3 5 9 3 3 7 2 ,   2 0 1 1 .   [8 ]   N.  Ng u y e n ,   e a l. ,   A n   Op ti m ize d   Disc o n ti n u o u P W M   M e th o d   to   M in im ize   S w it c h in g   L o ss   f o M u lt il e v e In v e rters ,   IEE T ra n sa c ti o n s On   In d u stria l   El e c tro n ics ,   v o l.   5 8 ,   n o .   9 ,   p p .   3 9 5 8 3 9 6 6 ,   2 0 1 1 .   [9 ]   C.   G o v in d a ra ju ,   e a l. ,   Ef f i c ien S e q u e n ti a S w it c h in g   Hy b rid - M o d u latio n   T e c h n iq u e f o Ca sc a d e d   M u lt il e v e l   In v e rters IEE T ra n sa c ti o n s o n   Po we r E lec tro n ics ,   v o l .   2 6 ,   n o .   6 ,   p p .   1 6 3 9 1 6 4 8 ,   2 0 1 1 .   [1 0 ]   S h a n tan u   Ch a tt e rjee ,   A   M u lt il e v e In v e rter   Ba se d   o n   S VP W M   T e c h n iq u e   f o P h o t o v o lt a ic   A p p li c a ti o n ,   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 m   ( IJ PE DS ) ,   v o l.   3 ,   n o .   1 ,   p p .   6 2   - 7 3 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   W a n g   P a n ,   e a l. ,   Re se a rc h   o n   a   Ne w   Ty p e   o f   En e rg y   F e e d b a c k   Ca s c a d e   M u lt il e v e In v e rter  S y st e m ,   T EL KOM NIKA ,   V o l. 1 1 ,   n o . 1 ,   p p .   4 9 4 - 5 0 2 ,   2 0 1 3.   [1 2 ]   De v isre e S a si,  e   a l. ,    G e n e ra li z e d   S VP W M   A lg o rit h m   f o Tw o   L e g g e d   T h re e   P h a se   M u l ti l e v e In v e rter” ,   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 m ( IJ PE DS ),   V o l. 3 ,   n o . 3 ,   p p .   2 7 9 - 2 8 6 ,   2 0 1 3 .   [1 3 ]   D.   P e riy a a z h a g a e a l .,” Co m p a ra ti v e   stu d y   o n   th re e   p h a se   c a sc a d e d   in v e rter  f o v a rio u b ip o lar  P W M   tec h n iq u e s,” In t.   J .   M o d e ll i n g ,   Id e n ti fi c a ti o n   a n d   Co n tro l ,   V o l.   X ,   No .   Y,  2 0 0 x   in   p re ss .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       D.   Per iy a a z h a g a r   He   h a o b tai n e d   B. E   (El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g a n d   M . ( P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e s)  De g r e e in   2 0 0 9   a n d   2 0 1 1   f ro m   G KM   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   a n d   A ru n a En g in e e rin g   Co ll e g e ,   Ch e n n a i,   I n d ia,  a n d   p u r su in g   h is  P h . d e g re e   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  En g in e e rin g   f ro m   Bh a ra th   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a i,   In d ia.    His  a re a o in tere st  in c lu d e   p o w e e lec tro n ics ,   P o w e r   Qu a li ty   a n d   El e c tri c a Driv e s.         G .   Ir u s a p p a r a j a n   He   re c e iv e d   h is  B. E .   De g re e   f r o m   M a n o n m a n ia m   S u n d a ra n a Un iv e rsit y   in   2 0 0 0 ,   M . f ro m   A n n a m a laiUn iv e r sit y   in   2 0 0 5 .   He   re c e iv e d   h is  P h . D f ro m   Bh a ra th   Un iv e rsit y   in   2 0 1 1 ,   in   t h e   a re a   o f   P o w e S y st e m .   He   h a m o re   th a n   1 4   y e a rs  o f   tea c h in g   e x p e rien c e .   He   h a p u b li s h e d   1 7   re se a rc h   p a p e rs  in   re p u ted   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.  His  re s e a r c h   a re a a re   F A C T S   a n d   P o w e El e c tro n ic Driv e s.Cu rr e n tl y   h e   is  w o rk in g   a s   a   R e se a r c h   Co o rd i n a to a n d   P r o f e ss o in   th e   De p a rtm e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g ,   M a i lam   En g in e e rin g   Co ll e g e ,   M a il a m ,   T a m il   Na d u ,   In d ia.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.