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 .   4 Dec em b er   201 6 ,   p p .   1 2 3 3 ~ 1 2 3 9   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v7 i 4 . pp 1 2 3 3 - 1239           1233       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   Sing le - p ha se M ul tilevel Inv ert er w i th  Si m pl er Ba sic  Unit  Cells   for Photo v o ltaic  Po w er G ene ra tion       M. S.  Chy e 1 ,   J . A.   So o 2 ,   Y. C.   T a n 3 ,   M .   Aizudd in 4 ,   S.  L ee 5 ,   M .   F a dd le 6 ,   S.L .   O ng 7 ,   T .   Su t i kn o 8 ,   J . H .   L eo ng 9   1 - 7, 9 S c h o o l   o f   El e c tri c a S y ste m s E n g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   M a lay sia   P e rli s (U n iM A P ) ,   P e rli s,   M a lay si a   8 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsitas   A h m a d   Da h lan ,   Yo g y a k a rta,  In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   7 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   No v   1 2 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   No v   24 ,   2 0 1 6       T h is  p a p e p re se n t s   a   sin g le - p h a se   m u lt il e v e in v e rter  (M L I)  w it h   sim p ler   b a sic   u n it   c e ll s.  T h e   p ro p o se d   M L is  a b le  to   o p e ra te  in   tw o   m o d e s,  i. e .   c h a rg e   m o d e   to   c h a rg e   th e   b a tt e ries ,   a n d   i n v e rter  m o d e   to   su p p ly   A p o w e r   to   l o a d ,   a n d   th e re f o re ,   it   is  i n h e r e n tl y   su it a b le  f o p h o t o v o lt a ic   ( P V p o w e g e n e ra ti o n   a p p li c a ti o n s .   T h e   p ro p o se d   M L re q u ires   l o w e n u m b e o f   p o w e r   M OSF ET a n d   g a te  d riv e u n it s,  w h ich   w il tran sla te   in to   h ig h e c o st  sa v in a n d   b e tt e sy ste m   re li a b il it y .   T h e   p o w e M OSF ET in   th e   b a sic   u n it   c e ll s     a n d   H - b ri d g e   m o d u le  a re   sw it c h e d   a n e a f u n d a m e n tal  f r e q u e n c y ,   i. e .   1 0 0   Hz   a n d   5 0   Hz ,   re sp e c ti v e l y ,   re su lt in g   in   lo w e s w it c h in g   lo ss e s.  F o lo w   to tal  h a rm o n ic  d isto rti o n   (T HD o p e ra ti o n ,   a   d e e p   sc a n n i n g   m e th o d   is  e m p lo y e d   to   c a lcu late   th e   sw it c h in g   a n g les   o f   th e   M L I.   T h e   lo w e st  T HD   o b tain e d   is   8 . 9 1 %   a m o d u latio n   in d e x   of   0 . 8 2 .   T h e   p e rf o r m a n c e   o f   th e   p ro p o se d   M L (9 - lev e l)  h a b e e n   si m u late d   a n d   e v a lu a ted   e x p e ri m e n tall y .   T h e   s im u latio n   a n d   e x p e rim e n tal  re su lt a re   in   g o o d   a g re e m e n a n d   th is   c o n f ir m s   th a th e   p ro p o se d   M L is  a b le t o   p r o d u c e   a n   A o u tp u v o lt a g e   w it h   lo w   THD.   K ey w o r d :   C HB MI   DSM   ML I   PV   T HD   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   All  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   J . H.   L eo n g ,   Sch o o l o f   E lectr ical  S y s te m s   E n g i n ee r i n g ,   Un i v er s iti Ma la y s ia  P er lis ,   P au h   P u tr C a m p u s 0 2 6 0 0   A r au ,   P er lis ,   Ma la y s ia .   E m ail  n ick . u n i m ap @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   E lectr icit y   g e n er atio n   u s i n g   f o s s il  f u el s   s u c h   as  co al,   o il  an d   n at u r al  g as  h as  ca u s ed   en v ir o n m e n tal   d eter io r atio n   [ 1 ] .   B esid es  d am ag in g   th e   en v ir o n m e n t,  t h e s f o s s il   f u el   s o u r ce s   ar l i m it ed   an d   es ti m a ted   to   d ep lete  b ef o r th e   n e x t   ce n t u r y   [ 2 ] .   Hen ce ,   elec tr ic  p o w er   g e n er atio n   r el y i n g   m ai n l y   o n   f o s s il  f u els   i s   ex p ec ted   to   b e   u n s u s tai n ab l an d   in s ec u r e.   T o   ad d r ess   th is   is s u e ,   v ar io u s   p o w er   g e n er ati o n   tech n iq u es  u s i n g   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   h a v b ee n   ex p lo r ed   an d   d ev elo p e d   r ec en tl y .   Am o n g   th r en e w a b le  en er g y   s o u r ce s ,   s o lar   en er g y   is   p r o b ab l y   o n o f   th m o s p r o m i s i n g   s o u r ce s   as  i is   clea n ,   i n ex h a u s tib le  a n d   w id el y     av ailab le  [ 3 ] .   T h s o lar   en er g y   ca n   b h ar v ested   u s i n g   p h o to v o ltaic  ( P V)   m o d u les.  H o w e v er ,   th d ir ec t   cu r r en ( DC )   p r o d u ce d   b y   t h P m o d u les  i s   in co m p atib l w it h   s ta n d ar d   elec tr ical  ap p lian ce s   w h ic h   ar e   p o w er ed   b y   alter n ati n g   cu r r en ( AC )   [ 4] .   T h er ef o r e,   an   i n v e r ter   is   r eq u ir ed   to   co n v er t h DC   i n to   AC Ma n y   in v er ter   to p o lo g ies  h av b ee n   p r o p o s ed   in   th p ast  an d   m u ltil e v el  i n v er ter   ( ML I )   is   o n o f   th p r ef er r ed   to p o lo g ies   [ 6 ] - [ 7 ].     I n   g en er al,   m u ltil e v el  in v er ter s   ca n   b class i f ied   in to   th r ee   m aj o r   f a m ilie s   th at  ar d io d e - cla m p ed f l y in g - ca p ac ito r   an d   ca s ca d ed   H - b r id g [ 8 ] .   T h m ai n   d r a wb ac k   o f   d io d e - cla m p ed   m u ltil ev el  i n v er ter   is   th e   u n eq u al  ca p ac ito r   v o ltag e s   a m o n g   t h s er ies  c o n n ec ted   ca p ac ito r s ,   an d   h en ce ,   t h d if f ic u lt y   in   b ala n ci n g   t h ca p ac ito r   v o ltag es   p o s es   a   m a j o r   d esig n   c h allen g f o r   t h is   t o p o lo g y .   T h f l y i n g   ca p ac ito r   to p o lo g ies  p r o v id e   s w itc h   co m b in a tio n   r ed u n d an c y   f o r   b alan ci n g   at   d i f f er e n v o ltag le v els.  T h is   f ea t u r allo w s   t h s w i tch in g   s tr ess e s   to   b eq u all y   d is tr ib u t ed   b etw ee n   t h ac tiv s w itc h e s   [ 9 ] .   Ho w e v er ,   th is   to p o lo g y   is   b u lk y   d u to   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 2 3 3     1 2 3 9   1234   r eq u ir e m en o f   lar g n u m b er   o f   s to r ag elec tr o l y tic  ca p ac it o r s .   A s   co m p ar ed   to   f l y in g   ca p ac ito r   to p o lo g y ,   th e   co n v e n tio n a ca s ca d ed   H - b r id g m u ltil e v el  i n v er ter   ( C H B MI )   d o es  n o r eq u ir lar g n u m b er   o f   s to r ag e   ca p ac ito r   [ 6 ] .   Fig u r 1   s h o w s   th b lo c k   d iag r a m   o f   co n v en tio n al   s i n g le - p h ase   C HB MI   f o r   s ta n d alo n P V   p o w er   g en er atio n E ach   H - b r i d g r eq u ir es  s ep ar ate  DC   s o u r ce   an d   also   an   in d ep en d en m ax i m u m   p o w er   p o in tr ac k i n g   ( MP P T )   ch ar g co n tr o ller .   T h s y s te m   r eq u ir es  h i g h   n u m b er   o f   co m p o n en t s ,   an d   h en ce ,   it   ca n   b e   v er y   b u lk y   a n d   co s tl y .   T o   ad d r ess   th is   is s u e,   s in g le - p h a s m u lti lev el  i n v er ter   w it h   s i m p ler   b asic  u n it   c ells   f o r   s ta n d alo n P p o w er   g en er atio n   is   p r o p o s ed   in   th is   p ap er .         2.   P RO P O SE T O P O L O G Y   Fig u r 2   s h o w s   th e   p r o p o s ed   ML I   i n   a   P p o w er   g en er ati o n   s y s te m .   I co n s i s ts   o f   a   P m o d u le   a   M PP T   ch ar g co n tr o ller ,   a   d o u b le - th r o w   r ela y   ( DT R ) ,   N   n u m b er   o f   ca s ca d ed   b asic  ce lls   an d   an   H - b r id g e   m o d u le  at  th o u tp u t,  w h i ls e ac h   b asic  ce ll  co n tai n s   p o w er   MO SF E T ,   a   d io d e ,   s in g le - t h r o w   r ela y   ( ST R )   an d   s to r ag b atter y   as  t h D C   s o u r ce .   T h p r o p o s ed   to p o lo g y   ca n   b co n f i g u r ed   to   o p e r ate  in   t w o   m o d es,  i.e .   th ch ar g m o d f o r   ch ar g in g   t h b atter ies   a n d   th i n v er ter   m o d th a p r o d u ce s   an   AC   s tair ca s o u tp u t   v o ltag e.   I n   th e   ch ar g in g   m o d e,   th s to r ag b atter ie s   o f   al b asic  ce lls   ar co n n ec ted   i n   p a r allel   to   th MP P T   ch ar g e   co n tr o ller   v ia  t h DT R   as  s h o w n   in   Fi g u r 3 ,   an d   th en er g y   p r o d u ce d   b y   t h P m o d u le  is   s to r ed   i n   th b atter ie s .   D u r in g   ch ar g in g ,   th e   ST R s   a n d   p o w er   MO SF E T s   in   b asic   ce lls   ar i n   o n   s t ate   an d   in   o f f   s tate,   r esp ec tiv el y .   O n ce   t h e   s to r ag e   b atter ies  ar f u ll y   c h ar g ed ,   th e   p r o p o s ed   to p o lo g y   ca n   b co n f ig u r ed   as   a n   in v er ter   to   p r o d u ce   AC   p o w e r   f o r   s tan d ar d   elec tr ical  ap p lian ce s .   Fi g u r 4   s h o w s   t h eq u iv a len c ir cu it  in   in v er ter   m o d e.   I n   t h is   m o d e,   t h MP PT   ch ar g co n tr o ller   is   d is co n n ec ted   f r o m   t h co n v er t er   an d   a ll  ST R s   ar e   o p en .   T h p o w er   MO SF E T s   in   ea c h   b asic  ce lls   ar s w itc h ed   o n   an d   o f f   in   s p ec i f ic  s e q u en tial   p atter n   to   p r o d u ce   a   N - s tep   s tair ca s D C   b u s   v o lta g w av e f o r m   (V bu s )   as  s h o w n   i n   Fig u r 5 ( a) .   T h p ea k   v o lta g o f   N V B   ca n   b ac h ie v ed   w h e n   N   b asic  ce lls   ar ac tiv ated .   T h e   s tair ca s AC   v o lta g e   w a v ef o r m   ( V out )   s h o w n   i n   Fig u r 5 ( b )   is   p r o d u ce d   b y   u s i n g   t h H - b r id g e   m o d u le .   Du r i n g   t h p o s iti v h al f   c y cle   f r o m   0   to   π,   Q 1   an d   Q 4   ar tu r n ed   o n ,   a n d   d u r i n g   t h n eg a tiv e   h al f   c y cle,   Q 2   a n d   Q 3   ar tu r n ed   o n   w h ic h   al ter n ates   t h v o ltag e   p o lar ity .   T h s w itc h i n g   s eq u en ce s   d u r i n g   th i n v er ter   m o d ar s u m m ar ized   in   T ab le  1 .   I n   th p r o p o s ed   to p o lo g y ,   t h p o w er   MO S F E T s   in   th b asic  u n it  ce ll s   an d   H - b r id g e   m o d u le   ar s w itc h ed   at  100  Hz     an d   50  Hz,   r esp ec ti v el y .   Hen ce ,   th lo w   s w i tch i n g   f r eq u e n c y   r es u lt s   i n   lo w er   s w itc h i n g   lo s s es  co m p ar ed   to   co n v e n tio n al  p u ls w id th   m o d u latio n   ( P W M co n tr o lled   in v er ter s   w h ic h   o p er ate  at  m u c h   h i g h er   f r eq u e n c y   th an   t h f u n d a m en ta A C   f r eq u en c y   [ 10 ].             Fig u r 1 .   B lo ck   d iag r a m   o f   co n v e n tio n al  s i n g le - p h a s C H B MI   Fig u r 2 .   Sch e m atic  d iag r a m   o f   p r o p o s ed   m u lt ilev e l in v er te r   in   P p o w er   g en er atio n   s y s te m             Fig u r 3 .   E q u iv ale n t c ir cu it d u r in g   c h ar g m o d e   Fig u r 4 .   E q u iv ale n t c ir cu it d u r in g   i n v er ter   m o d e   H - br i dge   1 H - br i dge   2 H - br i dge  N V ou t M P P T M P P T M P P T PV PV PV B a s i c  C e l l H - b r i d g e MP P T I nve r t e r  M ode D T R C ha r ge  M ode S 1 V B S T R 1 S T R 2 S T R N Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Lo a d V B V B PV S 2 S N B a s i c  C e l l MP P T I nve r t e r  M ode D T R C ha r ge  M ode V B V B S T R 1 S T R N PV B a s i c  C e l l M P P T I nve r t e r  M ode D T R C ha r ge  M ode H - b r i d g e Lo a d V o u t V B V B Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 V b u s PV S 1 S N Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     S in g le - p h a s M L I   w ith   S imp ler B a s ic  Un it C ell s   fo r   P h o to vo lta ic  P o w er Ge n era tio n   ( M.  S .   C h ye )   1235       ( a)   ( b )     Fig u r 5 ( a)   DC   b u s   v o lta g w a v e f o r m   an d   ( b )   o u tp u A C   v o ltag w a v e f o r m       Fig u r e   6   s h o w s   th n u m b er   o f   p o w er   MO SF E T s   r eq u ir ed   f o r   co n v e n tio n al   C HB MI   an d   th e   p r o p o s ed   ML I .   As  t h n u m b er   o f   v o lta g le v el   in cr ea s es,  t h r eq u ir ed   n u m b er   o f   p o w er   MO S FE T s   ( an d   h e n ce   t h e   r eq u ir ed   n u m b er   o f   g ate  d r iv er s )   f o r   th p r o p o s ed   ML I   is   s ig n i f ica n t ly   lo w er   co m p ar ed   to   th at  o f   C HB MI Fo r   ex a m p le   1 5 - le v el  C HB MI   r eq u ir es  2 8   p o w er   s w itc h es,  w h ils t   1 5 - le v el  p r o p o s ed   ML I   r eq u ir es  o n l y     1 1   p o w er   s w itc h es.        T ab le  1 .   Sw itch in g   State s   Du r in g   I n v er ter   Mo d (9 - L e v el  O u tp u t V o lta g e)       V o u t   S 1   S 2   S 3   S 4   Q 1   Q 2   Q 3   Q 4   0   0   0   0   0   0   0   0   0   V B   1   0   0   0   1   0   0   1   2V B   1   1   0   0   1   0   0   1   3V B   1   1   1   0   1   0   0   1   4V B   1   1   1   1   1   0   0   1   - V B   1   0   0   0   0   1   1   0   - 2V B   1   1   0   0   0   1   1   0   - 3V B   1   1   1   0   0   1   1   0   - 4V B   1   1   1   1   0   1   1   0   N o t e :   0   i s OF F ,   1   i ON         Fig u r 6 .   C o m p ar is o n   o f   n u m b er   o f   p o w er   MO S FET s   r eq u ir ed   f o r   co n v en tio n al  C H B MI   an d   p r o p o s ed   ML I         T h n u m b er   o f   t h v o lta g le v el  p r o d u ce d   b y   t h p r o p o s ed   ML I   is   g i v en   b y       21 nN    ( 1 )                                                                            w h er N   is   t h n u m b er   o f   b asi ce lls   an d   th r eq u ir ed   n u m b e r   o f   p o w er   MO SF E T s   is   g i v e n   b y       1          4   2 n Num b e r o f M O S F E T s    ( 2 )       3.   CALCU L A T I O O F   SW I T CH I NG   A NG L E S   I n   d esi g n i n g   M L I ,   t h s w it ch in g   a n g le  h as  to   b ca r ef u ll y   s elec ted   to   y ield   an   o u tp u v o ltag e   w a v e f o r m   w i th   lo w   T HD V ar io u s   s w itc h i n g   an g le  d er i v atio n   tec h n iq u es   h a v b ee n   p r o p o s ed   in   th e   p ast,  e. g .   s elec ti v h ar m o n ic  eli m i n atio n ,   r es u lta n t h eo r y ,   s p ac e - v ec to r   P W M,   etc.   [1 1 ] - [1 3 ] .   I t h is   p ap er a   d ee p   s ca n n i n g   m et h o d   ( DSM)   is   ap p lied   to   f in d   th s w i tch i n g   an g le s .   B y   u s i n g   M A T L A B ,   th DSM  al g o r ith m   s ca n s   n ea r l y   all  p o s s ib le  s w itc h in g   an g le s   f r o m   0 º   to   9 0 º .   T h m o d u latio n   i n d ex   ( M i )   a n d   T HD  o f   t h o u tp u t   v o ltag w a v e f o r m   ar ca lcu lat ed   a s   f o llo w s :     1 4 i t o t a l V M V   ( 3 )   a 1 π 2 π V B NV B 3 V B 2 V B V b u s 0 V a 2 a 3 a N V B NV B 3 V B 2 V B - V B - NV B - 3 V B - 2 V B V o u t 0 V a 1 a 2 a 3 a N π 2 π 5 7 9 11 13 15 17 19 21 5 10 15 20 25 30 35 40 N u m b e r   o f   L e v e l N u m b e r   o f   p o w e r   M O S F E T s     C H B M I P r o p o s e d   M L I Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 2 3 3     1 2 3 9   1236   2 3 , 5 , 7 . . . 2 1 n n V T H D V   ( 4 )     w h er V 1    is   th f u n d a m e n tal  v o ltag e   ,   V total  i s   t h s u m   o f   al DC   s o u r ce   v o ltag e s ,   a n d   V n   is   t h a m p litu d o f   th n - t h   o r d er   v o lta g h ar m o n ic.   O n ce   th e   s ca n n in g   is   co m p lete,   t h lo w e s T HD  a n d   th r esp ec ti v e   s et   o f   s w itc h in g   an g le s   at  d if f er e n m o d u latio n   in d ex e s   ar ex tr ac ted   f r o m   t h s ca n n i n g   r esu lt s .   Fig u r 7   s h o w s   th e   T HD  v er s u s   m o d u la tio n   i n d ex   f r o m   M i   0 . 2   to   0 . 9 .   T h lo w e s T HD,   i.e .   8 . 9 1 % ,   is   at  M i   0 . 8 2 ,   w h ic h   ca n   b ac h iev ed   u s in g   s w itch in g   a n g le s   o f   1   7 º ,   2   2 1 º ,   3   3 6 º   an d   4   5 6 º .         Fig u r 7 .   T HD   o f   o u tp u t A C   v o ltag w av e f o r m   o f   p r o p o s ed   ML I   ( n   9 )       4.   SI M UL AT I O A ND  E XP E RIM E NT AL   R E S UL T S   T h p er f o r m a n ce   o f   th e   p r o p o s ed   M L I   h a s   b ee n   s i m u la ted   u s in g   P SIM   s o f t w ar e.   Fi g u r e   8   s h o w s   t h e   eq u iv ale n s ch e m atic   cir cu it   d iag r a m   o f   9 - lev e M L I   o p er atin g   i n   i n v er ter   m o d e.   E ac h   p o w er   MO SF E T   in   th s i m u latio n   is   d r iv e n   u s i n g   s w itch   g ati n g   b lo ck .   T w o   s w itc h in g   p atter n s ,   n a m el y   S P A   an d   SP B ,   w er e   test ed .   I n   th ca s w it h   SP A ,   th s w itc h i n g   an g le s   ar ar r a n g ed   to   b eq u all y   s p ac ed .   W h ils f o r   SP B ,   th s w itc h in g   an g les  ar s elec ted   b ased   o n   th s ca n n i n g   r esu lt s   o b tain ed   in   p r ev io u s   s ec tio n .   T h o u tp u v o ltag e   w a v e f o r m s   o f   t h p r o p o s ed   M L I   u s i n g   SP A   a n d   SP B   ar s h o w n   in   Fi g u r e s   9 ( a)   an d   9 ( b ) ,   r esp ec tiv el y .   No te   th at  th f u n d a m en ta o u tp u t   v o ltag e s   ( an d   t h er ef o r th e   m o d u latio n   i n d ex es)  i n   b o th   SP A   a n d   SP B   s i m u lat io n s   ar s et  to   b id e n tical.   T h F ast  Fo u r ier   tr an s f o r m   ( FF T )   o f   b o th   o u tp u v o l tag w a v ef o r m s   r esu lted   u s i n g   SP A   an d   SP B   p atter n s   ar co m p ar ed   i n   Fi g u r 9 ( c) .   A s   ca n   b o b s er v ed   in   th e   f i g u r e ,   t h SP B   s w itc h in g   p atter n   p r o d u ce s   a n   o u tp u v o ltag w a v e f o r m   w it h   lo w er   T HD .   T h r ea s o n   f o r   th is   is   b ec au s th e   SP B   s w itch in g   p atter n   p r o d u ce s   an   o u tp u s tair ca s AC   v o lt ag e   th at  r ese m b le s   s in u s o id al  w av e f o r m   b etter   th an   SP A .           Fig u r 8 P SIM   s i m u la tio n   m o d el  o f   p r o p o s ed   9 - lev el  ML I   0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9 0 5 10 15 20 25 30 35 40 M odu l a t i on  I nde x T H D   ( % )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     S in g le - p h a s M L I   w ith   S imp ler B a s ic  Un it C ell s   fo r   P h o to vo lta ic  P o w er Ge n era tio n   ( M.  S .   C h ye )   1237           ( a)       ( b )             ( c)     Fig u r 9 .   O u tp u AC   v o lta g w a v e f o r m s   u s i n g   ( a)   SP A   an d   ( b )   SP B ,   ( c )   FF T   o f   o u tp u t v o l tag w av e f o r m s       Fig u r 1 0   s h o w s   th e   p r o p o s ed   ML I   p r o to t y p e   ( n =9 )   co n tr o lled   b y   u s i n g   a   Mic r o ch ip   P I C 1 6 F8 7 7 A   m icr o co n tr o ller .   T h DC   s o u r ce s   o f   ea c h   b asic  ce ll   ar p o w e r ed   b y   1 2   D C   s o u r ce .   Fi g u r e   1 1   s h o w s   t h e   ex p er i m e n tal  o u tp u v o lta g w a v e f o r m   an d   its   F FT   w a v e f o r m   w h en   SP A   is   ap p lied .   T h T HD  o f   th o u tp u t   v o ltag e   w av e f o r m   is   ap p r o x im atel y   1 8 . 7 % ,   w h ich   is   c lo s e   to   th at   p r ed icted   b y   s i m u lati o n Fi g u r e   1 2   s h o ws   th o u tp u v o ltag w a v e f o r m   an d   its   FF T   w av e f o r m   w h e n   SP B   is   ap p lied A s   c o m p ar ed   to   th ex p er i m e n ta l   r esu lt  i n   Fig u r e   1 1 ,   SP B   s w itch i n g   p atter n   i s   ag ai n   co n f ir m ed   to   b a b le  to   p r o d u ce   an   o u tp u v o lta g e   w a v e f o r m   w i th   lo w er   T HD.   F ig u r 1 3   s h o w s   th e   ex p er i m en tal  o u tp u t   v o lta g w a v e f o r m   a n d   its   FF T   p lo at   M i =0 . 8 2 .   T h m ea s u r ed   T H is   8 . 9 4 %,  w h ic h   is   v er y   clo s t o   th lo w e s t T HD  o b tain ed   u s i n g   t h DSM.           Fig u r 10 P r o p o s ed   9 - lev el  M L I   p r o to ty p e           ( a)   ( b )     Fig u r 1 1 .   ( a)   Ou tp u t A C   v o lt ag w av e f o r m   u s i n g   SP A   a n d   ( b )   th r esp ec tiv FF T   p lo t         0 0 . 0 0 5 0 . 0 1 0 . 0 1 5 0 . 0 2 0 . 0 2 5 0 . 0 3 0 . 0 3 5 0 . 0 4 - 5 0 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 40 50 T i m e   (   S e c )   V o l t a g e   ( V )   0 0 . 0 0 5 0 . 0 1 0 . 0 1 5 0 . 0 2 0 . 0 2 5 0 . 0 3 0 . 0 3 5 0 . 0 4 - 5 0 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 40 50 T i m e   (   S e c )   V o l t a g e   ( V )   1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 0 5 10 15 20 25 30 35 40 H a r m o n i c   N u m b e r V o l t a g e   ( V )     S P A   ( T H D   =   1 8 . 1 6 %   ) S P B   ( T H D   =   1 2 . 1 7 %   ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 2 3 3     1 2 3 9   1238       ( a)   ( b )     Fig u r 1 2 .   ( a)   Ou tp u t A C   v o lt ag w av e f o r m   u s i n g   SP B   an d   ( b )   th r esp ec tiv FF T   p lo t             ( a)   ( b )     Fig u r 1 3 .     ( a)   Ou tp u t A C   v o lt ag w av e f o r m s   an d   ( b )   th r es p ec tiv FF T   p lo t a t M i   0 . 8 2   ( T HD  8 . 9 4 %)       5.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   p ap er ,   s in g le - p h a s ML I   w it h   s i m p ler   b asic  u n it  c ells   f o r   s ta n d alo n P p o w er   g en er atio n   is   p r o p o s ed .   T h p r o p o s ed   to p o lo g y   ca n   b co n f i g u r ed   to   o p er ate  eith er   in   ch ar g m o d o r   in v er ter   m o d e   w h ic h   m ak e s   i s u itab le  f o r   s o lar   P ap p licatio n s .   As  co m p ar ed   to   co n v e n tio n al   C HB MI ,   th p r o p o s ed   ML I   r eq u ir es  lo w er   n u m b er   o f   p o w er   MO SF E T s   an d   g a te  d r iv er   u n it s ,   an d   t h er e f o r m ak in g   t h in v er ter   m o r e   co m p ac t ,   r eliab le   a n d   ch ea p e r .   T h p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   ML I   h a v b ee n   s i m u l ated   an d   ev al u ated   ex p er i m e n tall y .   T h s i m u la tio n   an d   e x p er i m e n tal  r es u lt s   ar in   g o o d   ag r ee m en a n d   t h is   co m f ir m s   th at  t h e   p r o p o s ed   ML I   is   ab le  to   p r o d u ce   an   AC   o u tp u t v o lta g w it h   l o w   T HD.         RE F E R E NC E S   [1 ]   M .   Bro w e r.   Co o l   En e rg y Re n e wa b le S o l u ti o n s t o   E n v iro n m e n tal  P r o b lem s: T h e   M it   P re ss   1 9 9 2 .   [2 ]   T h e   En d   o f   F o ss il   F u e ls  -   Ou G re e n   En e rg y   -   Eco tri c it y   [ In ter n e t].   A v a il a b le f ro m :   h tt p s:/ /www . e c o tri c it y . c o . u k /o u r - g re e n - e n e rg y / e n e rg y - in d e p e n d e n c e /t h e - e n d - of - f o ss il - f u e ls   [3 ]   P .   V i th a y a sric h a re o n ,   I. F .   M a c G il .   V a lu i n g   larg e - sc a le   so lar  p h o t o v o lt a ics   in   f u tu re   e lec tri c it y   g e n e r a ti o n   p o rtf o li o s   a n d   it s im p li c a ti o n s f o e n e rg y   a n d   c li m a te p o li c ies .   IET   Re n e wa b l e   Po we r Ge n e ra ti o n .   2 0 1 6 ;   1 0 (1 ):   79 8 7 .   [4 ]   A .   H e p b a sli,     Z.   A lsu h a ib a n i.     k e y   r e v ie o n   p re se n sta tu a n d   f u tu re   d irec ti o n o f   so lar  e n e rg y   stu d ies   a n d   a p p li c a ti o n s in   S a u d A ra b ia.  Ren e wa b le a n d   S u sta i n a b le E n e rg y   R e v iews .   2 0 1 1 1 5 (9 ):   5 0 2 1 5 0 .   [5 ]   A .   No rd v a ll .   M u lt il e v e in v e rter  to p o l o g y   su rv e y .   M a ste o f   S c ien c e   T h e sis  in   El e c tri c   P o w e En g in e e rin g .   Ch a lm e rs Un iv e rsit y   o f   T e c h n o lo g y 2 0 1 1 .     [6 ]   M .     S a n d h u ,   T .   T h a k u r.   M u lt il e v e in v e rters L it e ra tu re   su rv e y   -   t o p o lo g ies ,   c o n tro l   tec h n i q u e a n d   a p p li c a ti o n o re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e s - g rid   in teg ra ti o n .   I n ter n a t io n a l   J o u r n a l   o En g in e e rin g   Res e a rc h   sn d   A p p l ica ti o n s.  2 0 1 4 ;     4 (3 ):   6 4 4 5 2 .   [7 ]   J.  Ro d rig u e z ,   e a l .   M u lt il e v e l   c o n v e rte rs An   e n a b li n g   tec h n o l o g y   fo h ig h - p o we a p p li c a t io n s P r o c e e d in g o th e   IEE E.   2 0 0 9 9 7 ( 1 1 ):   1 7 8 6 - 8 1 7 .   [8 ]   G .   P ra k a sh ,   M .   Ba la m u ru g a n ,   S .   Um a sh a n k a r.   A   n e w   m u lt il e v e in v e rter  w it h   re d u c e d   n u m b e o f   s w it c h e s.   In ter n a t io n a J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms .   2 0 1 4 5 ( 1 ):   6 3 .   [9 ]   B. P .   M c G ra th ,   D.G .   Ho lm e s.  A n a l y ti c a m o d e ll in g   o f   v o lt a g e   b a l a n c e   d y n a m ics   f o a   f l y in g   c a p a c it o m u lt il e v e l   c o n v e rter.  IEE T r a n s a c ti o n   o n   P o we r E lec tro n ic.   2 0 0 8 ;   2 3 (2 ):   5 4 3 5 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     S in g le - p h a s M L I   w ith   S imp ler B a s ic  Un it C ell s   fo r   P h o to vo lta ic  P o w er Ge n era tio n   ( M.  S .   C h ye )   1239   [1 0 ]   L . M .   T o lb e rt,   F . Z.   P e n g ,   T . G .   Ha b e tl e r.   M u lt il e v e c o n v e rters   f o larg e   e le c tri c   d riv e s.  IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stry   Ap p li c a ti o n s.   1 9 9 9 3 5 (1 ):   36 - 4 4 .   [1 1 ]   S .   S iri s u k p ra se rt.   Op ti m ize d   h a rm o n ic  ste p p e d - w a v e f o rm   f o m u lt il e v e in v e rter.  M a ste o f   S c i e n c e   T h e sis  in   El e c tri c   En g in e e rin g .   V irg in a   P o l y t e c h n ic In stit u te an d   S tate   Un iv e rsit y 1 9 9 9 .   [1 2 ]   J.N.  Ch ias so n   e a l.   El im in a ti o n   o f   h a r m o n ics   in   a   m u lt il e v e l   c o n v e rter  u sin g   th e   th e o r y   o f   s y m m e tri c   p o ly n o m ials   a n d   re su lt a n ts.   IEE T ra n sa c ti o n s o n   C o n tr o S y ste ms   T e c h n o l o g y .   2 0 0 5 ;   1 3 (2 ):   2 1 6 - 23.   [1 3 ]   S .   Ch a tt e rjee .   A   m u lt il e v e in v e rt e b a se d   o n   S VP W M   tec h n iq u e   fo p h o to v o lt a ic ap p li c a ti o n .   In ter n a ti o n a J o u r n a l   o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms .   2 0 1 3 3 ( 1 ):   6 2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.