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 .   1 Ma r ch   2 0 1 7 ,   p p .   1 1 7 ~ 124   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 8 i 1 . p p 1 1 7 - 124           117       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   Cro ss - Co nnect ed  So urce Multil ev el  Inv erte r  f o r A cti v   Po w er F ilteri ng   U sing   Unified   Co ns tant - F reque ncy     Integ ra tion   Co nt r o l       H a iro l J a f f a r 1 N a ziha   Ah m a d Az li 2   1, 2 F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia ,   Jo h o r,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   2 9 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Dec   0 5 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Dec   1 5 ,   2 0 1 6       T h is  p a p e p ro p o se a n   A c ti v e   P o w e F il ter  ( A P F s y ste m   w h ich   u ti li z e a   f iv e - lev e n o n c o n v e n ti o n a Cro ss - Co n n e c ted   S o u rc e   M u lt il e v e In v e rter  (CCS M I)  w it h   a   m o d if ied   Un ifi e d   Co n sta n t - F re q u e n c y   In teg ra t io n   (UCI)   c o n tro l.   T h e   CCS M I   c o n sists   o f   six   p o w e s w i tch e w h ich   c a n   p r o d u c e   f iv e   o u t p u v o l tag e   lev e ls.   W it h   th e   u se   o f   th e   CCS M I,   th e   p a rts  c o u n t   is  re d u c e d   w it h   e q u iv a len o b e tt e p e rf o rm a n c e   c o m p a re d   to   th e   u se   o f   c o n v e n ti o n a l   m u lt il e v e in v e rters .   T h e   c a p a b il it y   o f   th e   p ro p o se d   sy ste m   is  te ste d   u sin g   th re e   ty p e o f   n o n li n e a l o a d w it h   d if f e re n c h a ra c teristics .   T h e   APF   sy ste m   is  sim u late d   u n d e ste a d y - sta te  c o n d i ti o n   u si n g   M A TL A B/S i m u li n k .   T h e   re su lt s   o b tain e d   sh o w   im p ro v e m e n in   th e   su p p ly   c u rre n T o tal  Ha r m o n ic  Disto rti o n   (T HD w it h   ro o m   fo e n h a n c e m e n t,   u sin g   th e   p ro p o se d   A P F   s y ste m .   K ey w o r d :   A cti v p o w er   f ilter   ( A P F)   C r o s s - c o n n ec ted   s o u r ce   m u ltil e v el  i n v er ter   ( C C SMI )     Un i f ied   C o n s ta n t - Fre q u e n c y   in te g r atio n   ( UC I )   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 :   Naz ih Ah m ad   A zli ,   Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g   Un i v er s iti T ek n o lo g i M ala y s ia ,   UT Sk u d ai,   8 0 3 1 0   J o h o r   B a h r u ,   J o h o r ,   Ma la y s ia .   E m ail:  n az ih a @ f k e. u t m . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   No w ad a y s ,   th b u r d en   o f   p o w er   elec tr o n ic s - b ased   eq u ip m en w h ic h   p r esen t s   th c h ar ac ter is tics   o f   n o n li n ea r   lo ad s   is   in e s ca p ab le.   P o w er   elec tr o n ic s   d ev ices a r e   k n o w n   to   p r o d u ce   h ar m o n ic s   o r   ca u s d i s to r tio n   in   t h s u p p l y   c u r r en alt h o u g h   t h in tr o d u ctio n   o f   v ar io u s   co n tr o m et h o d s   in   th p o w er   elec tr o n ics   s y s te m   m a y   in cr ea s i ts   e f f icien c y   a n d   r eliab ilit y   [ 1 ] .   T o   o v er co m t h h ar m o n ic - r elate d   p r o b le m s ,   ac ti v p o w er   f ilter s   ( A P Fs )   h av b ee n   i n tr o d u ce d   [ 2 ]   an d   ch o s en   f o r   u s in   th u tili t y   a n d   in d u s tr ial  p o w er   s y s te m s   [ 3 ] .   A P Fs   h a v e   b ee n   in tr o d u ce d   to   r ep lac th e   co n v e n tio n al   p ass iv f il ter s   ( P Fs )   i n   m a n y   ap p li ca tio n s   d u to   t h e   d r a w b ac k s   o f   p ass i v f i lter s   w h e n   o p er atin g   w it h   n o n li n ea r   lo ad s .   T h b asic  co n ce p o f   an   A P in v o lv e s   th in j ec tio n   o f   cu r r en w it h   th s a m a m p lit u d an d   in   th r ev er s o r d er   o f   th e   lo ad   cu r r en h ar m o n ics  i n to   th e   p o w er   s y s te m .   A s   r es u lt,  t h A P Fs   ca n   e f f ec tiv e l y   co m p e n s ate  b o th   r ea cti v p o w er   an d   h ar m o n ic  cu r r e n ts   d r a w n   b y   n o n l in ea r   lo ad s .     Fo r   th p ast  f e w   y ea r s ,   t h r esear ch   tr e n d   in   A P i s   to war d s   o p tim izatio n   a n d   s i m p li f icatio n   o f   co n tr o s tr ateg ie s   esp ec iall y   in   p r ac tical  ap p licatio n s   [ 4 ] .   Un i f ied   C o n s ta n t - Fre q u e n c y   I n teg r atio n   ( UC I )   co n tr o in   p ar ticu lar ,   h as  b ee n   d esig n ed   to   r ed u ce   th co m p lex i t y   i n   ca lcu latio n   r elate d   to   ac tiv p o w er   f ilter i n g   [ 5 ] .   T h is   co n tr o m e th o d   h as   b ee n   p r o p o s ed   b ased   o n   th O n e - C y cle  C o n tr o ( OC C )   m et h o d   [ 6 ] .   OC C   is   a   p u l s ed   n o n lin ea r   co n tr o tech n iq u w h ic h   h as   b ee n   i n tr o d u ce d   to   s i m p li f y   th co m p lex i t y   o f   ca lcu latio n   an d   d er iv atio n   o f   co n tr o s ig n al s   w h ile  at  t h s a m ti m a v o id   th s e n s i tiv it y   o f   t h co m p o n e n t   p ar am eter s .   I n   ac tiv p o w er   f ilter in g   ap p licatio n ,   t h UC I   co n tr o s h o w s   t h i m p r o v e m e n i n   ter m s   o f   p er f o r m a n ce   b y   p r o v id in g   lo w   co s cir cu itr y   d e v elo p m e n t   an d   f ast  s w itc h i n g   co n tr o lo o p   [ 7 ] .   B y   u s in g   th e   UC I   co n tr o m eth o d ,   m o s o f   th c o n v e n tio n al  v o ltag s e n s o r s   an d   th m u ltip lier s   i n   th co n tr o lo o p   ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   201 7     1 1 7     124   118   ex ti n g u i s h ed ,   w h ich   i n   t u r n   m ak es  t h co n tr o cir cu itr y   s i m p le  an d   r o b u s [ 8 ] .     I n   f ac t,  UC I   co n tr o m et h o d   r eq u ir es  o n l y   t w o   m a in   s en s i n g   ele m e n t s   w h ich   ar c u r r en an d   v o ltag s e n s o r s .   T h e m p lo y m en o f   a n   in te g r ato r   w it h   r eset  is   t h m ain   co m p o n e n t.  I n   ad d itio n ,   c o m p o n en t s   s u ch   a s   co m p ar at o r s ,   clo ck s   an d   f lip - f lo p s   ar p ar t o f   th cir cu it t h a t c o n tr o ls   th o u tp u t o f   t h i n v er ter   in   th A P F s y s te m .   I n   o r d er   to   im p r o v th p er f o r m an c o f   t h A P F,  m u l tilev e in v er ter s   ( ML I s )   h a v b ee n   p r o p o s ed   to   r ep lace   th co n v e n tio n al   t w o   o r   th r ee - le v el  in v er ter s .   T h ML I s   w h ich   h a v b ee n   a v aila b le  s in ce   1 9 8 1   [ 9 ]   ca n   b class if ied   in to   th r ee ,   n a m el y   C a s ca d ed   H - B r id g ( C HM I ) ,   Dio d e - cla m p ed   an d   Fl y i n g   C ap ac ito r .   Mu ltil e v el  i n v er ter s   h a v s h o w n   b etter   p er f o r m a n ce   an d   s u itab ilit y   f o r   u s in   A P s y s te m s   as  f u n ct io n   o f   i m p r o v i n g   t h p o w er   q u alit y   in   elec tr ical  d is tr ib u tio n   s y s te m s   [ 1 0 ] .   A   n e w   m u l tile v el   in v er ter   to p o lo g y   k n o w n   a s   t h m u lti s tr in g   C r o s s - Co n n ec ted   So u r ce   M u ltil e v el  I n v er ter   ( C C S MI )   h a s   b ee n   p r o p o s ed   in   [ 1 1 ] .   T h to p o l o g y   is   also   k n o w n   a s   C ap ac ito r   T ied   Sw itc h es  ( C T S)  [ 1 2 ]   w h ic h   h as  b ee n   d er i v ed   f r o m   s i m ilar   m u ltil e v el  in v er ter   to p o lo g y   n a m ed   as  P ac k ed   U - C ell  ( P UC )   [ 1 3 ] .   T h to p o lo g y   s h o w s   i m p r o v e m en i n   ter m s   o f   p ar ts   co u n t   co m p ar ed   to   t h co n v e n tio n al  C HM I .   T h r e liab ilit y   o f   th e   C C SMI   to p o lo g y   h a s   b ee n   f u r t h er   s tu d ied   to   s h o w   it s   ad v an ta g e s   b o th   in   ter m s   o f   n u m b er   o f   p o w er   s w itc h es  a n d   o v er all  co n s tr u ctio n   co s [ 1 4 ] .   T h ex ten s i v a n d   co m p r eh e n s iv e   s t u d y   p r esen ted   i n   [ 1 5 ]   s h o w s   t h at   th e   C C SMI   ca n   b ex ten d ed   to   h i g h er   lev els a n d   ca n   e v en   o p er ate  u n d er   asy m m etr ical  s o u r ce s .   I n   th is   p ap er ,   th r es u lt s   o b tain ed   f r o m   s i m u lat io n   s tu d y   u s i n g   M A T L A B /Si m u li n k   o n   s in g le - p h ase  A P s y s te m   b ased   o n   th n o n co n v en t io n al  C C S M I   to p o lo g y   w it h   U C I   co n tr o ar p r esen ted .   T h p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   s y s te m   is   a n al y ze d   b ased   o n   t h s i m u latio n   r es u lts   u n d er   s t ea d y - s tate  co n d itio n   w it h   v o ltag s o u r ce   an d   cu r r e n t so u r ce   t y p e s   o f   n o n li n ea r   lo ad .       2.   CRO SS - CO NN E CT E SO URCE M UL T I L E VE L   I N V E RT E T O P O L O G Y   Fig u r 1   s h o w s   th e   d if f er e n c in   ter m s   o f   p h y s ical   co n s tr u ctio n   b et w ee n   f i v e - le v el   c o n v e n tio n al   C HM I   an d   t h n o n co n v e n tio n al  C C SMI .   B asicall y ,   t h C C S MI   to p o lo g y   r eq u ir es  o n l y   s i x   p o w er   s w itc h e s   to   p r o d u ce   f iv e - le v el  o u tp u t v o ltag co m p ar ed   to   th ei g h t p o w er   s w itc h es  u s ed   i n   th f o r m er .   Fo r   th C C SMI ,   t w o   p o w er   s w itc h es  Sa2   an d   Sb 2   o p er ate  at  lin f r eq u e n c y   w h er ea s   th e   o th er   f o u r   p o w er   s w itc h es  Sa1 ,   Sa3 ,   Sb 1   an d   Sb 3   o p er ate   at  h ig h er   s w itc h in g   f r eq u en c y .   A s   a   r esu lt,  th v o lta g s tr es s   an d   p o w er   lo s s es  in   t h e   C C SMI   cir cu it  i s   f o u n d   to   b r ed u ce d   b y   n ea r l y   h al f   o f   t h at  o f   th C HM I   [ 1 6 ] .   T ab le  1   d e p icts   th o n c y cl e   s w itc h in g   s tates o f   C C SMI   th at  p r o d u ce   f iv e - le v el  o u tp u t   v o ltag e.                                        ( a)         ( b )     Fig u r 1 .   Fiv e - lev e l M L I   to p o lo g y   co m p ar is o n   ( a)   C o n v en t i o n al  C HM I   ( b )   No n co n v e n tio n al  C C SMI       T ab le  1 .   Fiv e - le v el  C C SMI   s w itc h i n g   s tate s   an d   o u tp u t v o lt ag                     S w i t c h i n g   S t a t e   O u t p u t   V AB   S a2   S b2   S a1   S b1   S a3   S b3   0   1   1   0   1   0   + 2 V d c   0   1   0   1   1   0   + 1 V d c   0   1   1   0   0   1   + 1 V d c   0   1   0   1   0   1   0V   1   0   1   0   1   0   0V   1   0   1   0   0   1   - 1 V d c   1   0   0   1   1   0   - 1 V d c   1   0   0   1   0   1   - 2 V d c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       C r o s s   C o n n ec ted   S o u r ce   Mu lt ileve l I n ve r ter fo r   A ctive   P o w e r   F ilter in g   Usi n g   Un ified   ....   ( Ha ir o l J a ffa r )   119   3.   RE S E ARCH   M E T H O D   I n   th i s   w o r k ,   t h s i m u latio n   m o d el  o f   C C SMI   A P w it h   UC I   co n tr o in   s i n g le - p h as elec tr ical  n et w o r k   h as  b ee n   d esi g n ed   u s i n g   M A T L A B /Si m u lin k .   T h A P h as  b ee n   d esig n ed   t o   p r o d u ce   n ea r l y   s in u s o id al  s u p p l y   cu r r en with   th lo w es p o s s ib le  p er ce n T o tal  Har m o n ic  Di s to r tio n   ( T HD) .   T h m et h o d o lo g y   o f   t h w o r k   co n s id er s   t w o   m aj o r   task s .   T h e   f ir s tas k   is   to   a n al y ze   t h i m p er f ec t n es s   o f   t h e   s o u r ce   cu r r en w a v e f o r m   w h i ch   is   d r a w n   b y   t y p ical  n o n l i n ea r   lo ad s   in   s i n g le - p h ase  p o w er   s y s te m .   T h n o n li n ea r   lo ad s   co n s id er ed   in   th is   w o r k   i s   a n   u n co n tr o lled   r ec tif ier   w h ic h   i s   co u p led   to   a   r esis to r   co n n ec ted   i n   p ar allel  to   ca p ac ito r   ( R C ) ,   r esis to r   co n n ec ted   in   s er ies  t o   an   in d u cto r   ( R L )   an d   an   i n d u cto r   co n n ec ted   in   s er ies  to   p ar allel  co n n ec te d   r esis to r   an d   ca p ac it o r   ( R L C ) ,   r esp ec tiv el y .   T h s ec o n d   task   i n v o l v es  t h d ev elo p m en o f   th s i m u latio n   m o d el  o f   th n o n co n v e n tio n al  f i v e - le v el  C C SMI   A P to g eth er   w it h   UC I   co n tr o w h ic h   h as b ee n   m o d i f i ed   to   s u it th f o r m er .     3 . 1 .   Sin g le - ph a s CC SM I   AP F   s y s t e m   T h p r o p o s ed   C C SMI   A P F   p o w er   s ta g i s   s h o w n   i n   Fi g u r 2 .   T h C C SMI   is   co n n ec ted   in   p ar allel  to   th v o ltag e   s o u r ce   a n d   t h n o n lin ea r   lo ad   as   w ell.   T h C C SMI   ac t s   as  a   v o lta g s o u r ce   in v er ter   w h ich   co n v er ts   th e   D C   v o lta g ac r o s s   t h ca p ac ito r   to   a n   AC   v o lt ag to   t h li n e.   T h f u n ct io n   o f   t h C C SMI   is   to   eli m i n ate  th e   cu r r e n h ar m o n i an d   r ea cti v c u r r en t   co m p o n en t   g en er ated   b y   t h n o n li n e ar   lo ad   s o   th at   t h e   s o u r ce   cu r r en d r a w s   n ea r l y   s i n u s o id al  w a v e f o r m .   V dc   is   th e   to tal  v o ltag ac r o s s   ca p ac ito r s   C f1   an d   C f2 .   T h in p u t   r ef er e n ce   s ig n al  to   th e   UC I   co n tr o u n it  is   d e n o ted   as  i s .R ,   w h ic h   i s   s en s ed   f r o m   th s o u r ce   c u r r en a t   th p o in o f   co m m o n   co u p li n g   in   th s y s te m   ( R s   is   t h eq u iv ale n cu r r e n s e n s i n g   r esis ta n ce ) .   T h o u tp u o f   th U C I   co n tr o u n it  p r o d u ce s   s i x   s w itc h i n g   p u ls e s   t o   c o n tr o th s w itc h i n g   o p er atio n   o f   t h C C SMI   o p er atio n .           Fig u r 2 Sin g le - p h ase  C C SM I   A P m o d el       3 . 2 .   UCI Co ntr o l o f   t he  CCSM I   AP F   s y s t e m   Fig u r 3   s h o w s   t h s ch e m at ic   d iag r a m   o f   t h U C I   co n tr o lle r   f o r   th p r o p o s ed   s in g le - p h a s C C SMI   A P s y s te m .   T h UC I   co n tr o ller   u s ed   i s   b ased   o n   th at   i n itiall y   d e v elo p ed   f o r   co n v e n tio n al   s i n g le - p h ase   in v er ter s   in   A P s y s te m s   [ 1 7 ]   w i th   p r o p o s ed   m o d if icatio n   to   s u it  t h C C SMI .   T h m o d if ied   UC I   co n tr o ller   co n tain s   o n l y   o n in te g r ato r   w i th   co n s ta n clo c k   in p u t   s ig n al,   t h r ee   co m p ar ato r s ,   t w o   f lip - f lo p s   w i th   co n s ta n clo ck   i n p u s ig n al  to   s et  th f lip - f lo p s   o p er atio n   an d   s et  o f   lo g ic  cir cu it.  F ig u r e   3 ( b )   illu s tr ates  th e   s et  o f   lo g ic  cir c u it t h at  g e n er at es th f iv p u ls e s   s i g n a l to   th C C SMI   p o w er   s w itc h es.   T h s ig n al  V dc   is   s e n to   t h i n teg r ato r   u n it  w it h   o n o f   th e   s ig n al  p as s i n g   th r o u g h   t h n e g ati v g ain   b ef o r b ein g   co n n ec ted   to   th in te g r ato r   u n i t.  T h o u tp u o f   t h i n te g r ato r   is   co m p ar ed   w it h   t h r e f er en c e   s ig n al   R s .i s   w h ic h   b ec o m e s   t h e   in p u s ig n al   to   t h f lip - f lo p .   T h clo c k   g i v es a   co n s tan t p u l s s i g n a l to   t h f l ip - f lo p .   T h o u tp u o f   t h f lip - f l o p   th en   p r o d u ce s   t h s w itc h i n g   s ig n al   to   t h lo g ic  cir c u it   u n it.  T h lo g ic   cir cu i u n i p r o ce s s es  t h s ig n al s   to   p r o d u ce   s w itc h in g   co n tr o s i g n al   to   th e   s i x   C C S MI   p o w er   s w itc h es.  T h R s .i s   s ig n al  al s o   d ir ec tl y   g o es  i n to   t h co m p ar ato r   u n it  to   co n tr o t w o   o f   th C C SMI   p o w er   s w i tch es  t h at  o p er ates   at  lin f r eq u en c y   as  h i g h lig h te d   ea r lier .   T h f u n ctio n   o f   P h a s Dela y   ( d elay   o f   1 8 0 0 )   an d   A b s   is   to   en s u r th at   th s w itc h i n g   p at ter n   p r o d u ce d   b y   th f lip - f lo p s   ca n   g e n er ate  f iv e - lev el  P W s ig n al  as  s h o u ld   b y   t h C C SMI .   T h co n s tan clo ck   s i g n al  f o r   th f lip - f lo p   is   T w h e r ea s   T i   is   th clo ck   s ig n al  f o r   t h in te g r ato r   u n it.   Un d er   u n ip o lar   o p er atio n   an d   d u al  d u t y   r atio   w it h   t h C C S MI   to p o lo g y ,   t h v al u o f   T i   is   s et  at  2 T s .     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 .   1 Ma r ch   201 7     1 1 7     124   120     ( a)                                                                                                                                                                 ( b )     Fig u r 3 ( a)   Mo d if ied   UC I   co n tr o ller   f o r   th C C SMI   A P F s y s te m   ( b )   Set o f   lo g ic  d r iv cir cu it       4.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   Fig u r 4   s h o w s   t h p r o p o s ed   s in g le - p h a s C C SMI   A P m o d el  w it h   U C I   co n tr o w h ich   h as  b ee n   s i m u lated   u s in g   M A T L A B /Si m u lin k .   T h e   m ai n s   v o ltag e   s o u r ce   is   s e to   2 2 0   Vr m s   a a   li n f r eq u e n c y   o f   5 0   Hz  w h er ea s   th s w i tch in g   f r eq u en c y   is   s et  to   1 0   k Hz  an d   th in te g r ato r   f r eq u e n c y   is   5   k Hz .   T h p o w er   r atin g   o f   th C C SMI   is   5   k W .   T h v alu e s   f o r   L f   a n d   R f   ar 2 . 5   m a n d   0 . 1     r esp ec tiv el y .   T h s i m u latio n   o f   t h e   p r o p o s ed   A P s y s te m   i s   v er i f ied   b y   co n s id er in g   t h r ee   t y p e s   o f   n o n li n ea r   lo ad s   w h ic h   ar k n o w n   to   p r o d u ce   s o u r ce   cu r r en h ar m o n ics i n   t h p o w er   s y s te m a s   m e n tio n ed   ea r lier .           Fig u r 4 .   A   Si m u li n k   cir c u it  m o d el  o f   th p r o p o s ed   s y s te m       Fig u r 5   d ep icts   th n o n li n ea r   lo ad   w h ic h   co n s id er s   t h u n co n tr o lled   r ec tif ier   co u p led   w it h   p ar allel  R C   lo ad .   T h v alu o f   R 1   is   2 5 0     w h ile  C 1   is   1 0 0 0   µF.   T h s o u r ce   cu r r en as  s h o w n   i n   Fig u r 6 ( a)   g iv es  T HD  o f   1 4 6 . 7 2 %.  Af ter   co m p en s atio n   w it h   t h A P c u r r en t,  t h s u p p l y   cu r r en t   T HD  r ed u ce s   to   5 . 7 0 a s   p r esen ted   in   Fi g u r 6 ( b ) .     Fig u r 7 ( a)   an d   ( b )   s h o w   th e   T HD  m ea s u r e m en o f   t h s o u r ce   cu r r en b o th   b e f o r an d   af ter   co m p en s atio n   w it h   t h A P F c u r r en t.           Fig u r 5 An   u n co n tr o lled   r ec tif ier   co u p led   w ith   p ar allel  R C   lo ad   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       C r o s s   C o n n ec ted   S o u r ce   Mu lt ileve l I n ve r ter fo r   A ctive   P o w e r   F ilter in g   Usi n g   Un ified   ....   ( Ha ir o l J a ffa r )   121     ( a)               ( b )     Fig u r 6 Stead y - s tate  r esp o n s o f   th s o u r ce   cu r r en t ( a)   b ef o r co m p en s a tio n   ( b )   af ter   co m p e n s atio n                      ( a)                          ( b )     Fig u r 7 T HD  o f   th s o u r ce   cu r r en t ( a)   b ef o r co m p e n s atio n   ( b )   af ter   co m p e n s at io n       Fig u r 8   d ep icts   th n o n li n ea r   lo ad   w h ic h   co n s id er s   an   u n c o n tr o lled   r ec tif ier   co u p led   w i t h   s er ie s   R L   lo ad .   I n   t h i s   ca s e,   th e   v al u o f   R 1   i s   2 5     w h ile   L 1   is   2 5 0   m H.   T h s o u r ce   cu r r en as  s h o w n   i n   Fi g u r e   9 ( a)   p r o d u ce s   T HD  o f   4 1 . 4 0 %.  Fig u r 9 ( b )   s h o w s   th i m p r o v e m e n in   th s o u r ce   cu r r en af ter   co m p e n s at io n   w i th   t h A P F c u r r en w h er eb y ,   th e   T HD  r ed u ce s   to   6 . 5 8 %.  Fi g u r e   1 0 ( a)   an d   ( b )   s h o w   t h T HD   m ea s u r e m e n t o f   th s o u r ce   cu r r en t b o th   b ef o r an d   af ter   co m p en s atio n   w i th   t h A P F c u r r en t.             Fig u r 8 An   u n co n tr o lled   r ec tif ier   co u p led   w ith   s er ies R L   lo ad         ( a)               ( b )     Fig u r 9 Stead y - s tate  r esp o n s o f   th s o u r ce   cu r r en t ( a)   b ef o r co m p en s a tio n   ( b )   af ter   co m p e n s atio n   0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 6 0 . 4 8 - 1 0 -5 0 5 10 FF T   w i n d o w :   7   o f   2 5   c y c l e s   o f   s e l e c t e d   s i g n a l T i m e   ( s ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H a r m o n i c   o r d e r Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   2 . 4   ,   T H D =   1 4 6 . 7 4 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 6 0 . 4 8 -5 0 5 FF T   w i n d o w :   7   o f   2 5   c y c l e s   o f   s e l e c t e d   s i g n a l T i m e   ( s ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H a r m o n i c   o r d e r Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   7 . 4 3 3   ,   T H D =   6 . 4 2 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 6 0 . 4 8 - 1 0 -5 0 5 10 FF T   w i n d o w :   7   o f   2 5   c y c l e s   o f   s e l e c t e d   s i g n a l T i m e   ( s ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H a r m o n i c   o r d e r Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   1 0 . 0 7   ,   T H D =   4 1 . 0 0 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 6 0 . 4 8 - 2 0 - 1 0 0 10 20 FF T   w i n d o w :   7   o f   2 5   c y c l e s   o f   s e l e c t e d   s i g n a l T i m e   ( s ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H a r m o n i c   o r d e r Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   1 5 . 0 5   ,   T H D =   6 . 2 6 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) 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 .   1 Ma r ch   201 7     1 1 7     124   122       ( a)                                     ( b )     Fig u r 10 .   T HD  o f   th s o u r ce   cu r r en t ( a)   b ef o r co m p e n s ati o n   ( b )   af ter   co m p en s atio n       Fig u r 1 1   d ep icts   t h n o n li n ea r   lo ad   w h ich   co n s id er s   an   u n c o n tr o lled   r ec tif ier   co u p led   to   a n   i n d u cto r   co n n ec ted   in   s er ie s   to   p ar all el  co n n ec ted   r esis to r   an d   ca p ac ito r   ( R L C )   lo ad .   I n   th is   ca s e,   th v al u o f   R 1   is   2 5   ,   L 1   is   5 0   m an d   C 1   is   5 0 0   µF.   T h s o u r ce   cu r r en as  s h o w n   in   Fi g u r 1 2   ( a )   g iv es  T HD  o f   3 6 . 5 9 %.  Fig u r 1 2   ( b )   s h o w s   i m p r o v e m en i n   th e   s o u r ce   cu r r en a f ter   co m p e n s a tio n   w it h   t h A P c u r r en t   w it h   a   r ed u ce d   T HD  o f   5 . 9 3 %.    Fig u r 1 3   ( a)   an d   ( b )   s h o w   t h T HD  m ea s u r e m e n o f   t h s o u r ce   cu r r en b o th   b ef o r an d   af ter   co m p en s atio n   w it h   t h A P F c u r r en t.           Fig u r 1 1 A n   u n co n tr o lled   r ec tif ier   co u p led   to   an   in d u cto r   co n n ec ted   in   s er ies to   p ar allel  co n n ec ted   r esis to r   an d   ca p ac ito r   ( R L C )   lo ad         ( a)               ( b )     Fig u r 12 Stead y - s tate  r esp o n s o f   th s o u r ce   cu r r en t ( a)   b ef o r co m p en s a tio n   ( b )   af ter   co m p e n s atio n             ( a)               ( b )     Fig u r 1 3 T HD  o f   th s o u r ce   cu r r en t ( a)   b ef o r co m p e n s ati o n   ( b )   af ter   co m p en s atio n   0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 6 0 . 4 8 - 1 5 - 1 0 -5 0 5 10 15 FF T   w i n d o w :   7   o f   2 5   c y c l e s   o f   s e l e c t e d   s i g n a l T i m e   ( s ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H a r m o n i c   o r d e r Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   1 1 . 1 6   ,   T H D =   3 6 . 2 5 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 6 0 . 4 8 - 1 0 0 10 FF T   w i n d o w :   7   o f   2 5   c y c l e s   o f   s e l e c t e d   s i g n a l T i m e   ( s ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H a r m o n i c   o r d e r Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   1 4 . 8 9   ,   T H D =   6 . 1 7 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       C r o s s   C o n n ec ted   S o u r ce   Mu lt ileve l I n ve r ter fo r   A ctive   P o w e r   F ilter in g   Usi n g   Un ified   ....   ( Ha ir o l J a ffa r )   123   5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   s i n g le - p h ase   A P s y s te m   t h at  i n te g r ates  th n o n co n v e n tio n a C C SMI   w ith   UC I   co n tr o h as  b ee n   p r o p o s ed .   T h s y s te m   is   te s ted   u n d er   v ar io u s   t y p es  o f   n o n lin ea r   lo ad s   a n d   r esu lt s   b ased   o n   s tead y - s tate   co n d itio n   s h o w s   s ig n if ican t   i m p r o v e m e n in   th e   s o u r ce   c u r r en T HD.   T h m a i n   ad v a n ta g o f   t h is   p r o p o s ed   s y s te m   is   its   ab ilit y   to   co m p e n s ate  t h d is to r ted   s o u r ce   cu r r en d u to   n o n lin ea r   lo ad s   m o r e   ef f ec tiv e l y   w h ile  at  th s a m ti m r ed u cin g   th p ar ts   co u n w it h   th u s o f   th n o n co n v en tio n al  C C SMI .   T h i s   in   tu r n   co n tr ib u tes  to   o v er all  r ed u ctio n   in   t h v o lta g s tr e s s   o f   th C C SMI   p o w er   s w i tch es.  I n   ad d itio n ,   th e   p r o p o s ed   A P s y s te m   h as  al s o   b ee n   d esig n ed   to   o p er ate  u n d er   u n ip o lar   m o d w it h   o n l y   f o u r   p o w er   s w i tch e s   o p er atin g   at   h i g h   f r eq u e n c y   w h i le  t h o t h er   t w o   o p er atin g   at  lin e   f r eq u en c y .   F u r t h er m o r e,   th s i m p le   m o d i f ied   UC I   co n tr o ller   th at  d o   n o r e q u ir an y   r ef er en ce   cu r r en g e n er atio n ,   ad d s   to   th r eliab ilit y   o f   th e   p r o p o s ed   A P s y s te m .   T h s i m u lat io n   r e s u lt s   p r ese n ted   h av e   co n f ir m ed   t h ca p ab ilit y   o f   t h p r o p o s ed   C C SMI   w it h   U C I   co n tr o A P f o r   s i n g le - p h a s s y s te m ,   d esp ite  v ar iatio n s   i n   t h n o n li n ea r   lo ad   ch ar ac ter is tic s .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h au th o r s   w o u ld   lik to   th an k   th Mi n i s tr y   o f   Hi g h er   E d u ca tio n   o f   Ma la y s ia  f o r   th f i n an cia l   f u n d i n g   o f   t h i s   p r o j ec t   u n d er   v o te  n u m b er   R . J 1 3 0 0 0 0 . 7 8 0 8 . 4 F7 9 9   an d   also   to   th R es ea r ch   Ma n a g e m e n t   C en ter   ( R M C )   o f   U n i v er s iti T ek n o lo g i M ala y s ia  f o r   th eir   s u p p o r o n   r esear ch   m a n ag e m e n t.       RE F E R E NC E S   [1 ]   A .   B a c h r y   a n d   Z.   A .   S t y c z y n sk i ,   An   a n a lys is  o d istri b u ti o n   sy st e p o we q u a li ty  p r o b lem re su lt in g   fro l o a d   u n b a l a n c e   a n d   h a rm o n ics , ”  i n   T ra n sm is sio n   a n d   Distrib u ti o n   Co n f e re n c e   a n d   Ex p o sit io n ,   2 0 0 3   IE E P ES ,   2 0 0 3 .   [2 ]   H.  Ak a g i,   e a l. ,   In sta n tan e o u s   Re a c ti v e   P o w e Co m p e n sa to rs  Co m p risin g   S w it c h in g   De v ice w it h o u En e rg y   S to ra g e   Co m p o n e n ts, ”  I n d u stry   A p p li c a ti o n s,  IE EE   T r a n sa c ti o n s   o n ,   v o l/ iss u e IA - 2 0 (3 ) ,   p p .   6 2 5 - 630 1 9 8 4 .   [3 ]   H.   S a sa k a n d   T .   M a c h id a ,   A   Ne w   M e th o d   t o   El im in a te  A Ha r m o n ic  C u rre n ts  b y   M a g n e ti c   F lu x   Co m p e n sa ti o n - Co n sid e ra ti o n o n   Ba sic   De si g n , ”  Po we Ap p a ra tu a n d   S y ste ms ,   IEE T ra n s a c ti o n s   o n ,   v o l/ issu e P A S - 9 0 ( 5 ) ,   p p .   2 0 0 9 - 2 0 1 9 1 9 7 1 .   [4 ]   M .   El - Ha b ro u k ,   e a l. ,   Active   p o we fi lt e rs re v iew ,   IEE   P ro c e e d in g s - El e c tri c   P o w e A p p li c a ti o n s,   v o l/ issu e :   1 4 7 (5 ) ,   p p .   4 0 3 - 13 2 0 0 0 .   [5 ]   Z.   L u o w e a n d   K.   M .   S m e d le y ,   Un if ied   c o n sta n t - fre q u e n c y   in teg r a ti o n   c o n tro o a c ti v e   p o we fi lt e rs , ”  in   A p p li e d   P o w e El e c tro n ics   Co n f e re n c e   a n d   Ex p o si ti o n ,   2 0 0 0 .   A P EC  2 0 0 0 .   F if tee n th   A n n u a IEE E ,   2 0 0 0 .   [6 ]   W .   Yo n g   a n d   S .   S o n g h u a ,   Re se a rc h   o n   o n e - c y c le  c o n tro f o sw it c h in g   c o n v e rters , ”  in   In telli g e n Co n tro a n d   Au to m a ti o n ,   W CICA  2 0 0 4 .   Fi f th   W o rld   Co n g re ss   on ,   2 0 0 4 .   [7 ]   K.   M .   S m e d le y   a n d   L .   Zh o u ,   T h e   Re g e n ts  o f   T h e   Un iv e r sit y   o f   Ca li f o rn ia,  a ss ig n e e ,   u n if ied   c o n sta n t - f re q u e n c y   in teg ra ti o n   c o n tr o o f   a c ti v e   p o w e f il ters ,”   Un it e d   S t a tes   p a ten U S   6 , 2 4 9 , 1 0 8 ,   2 0 0 1 .   [8 ]   K.   M.   S m e d le y ,   e a l. ,   Un if ied   c o n sta n t - f re q u e n c y   in teg ra ti o n   c o n tro o f   a c ti v e   p o w e f il ters - ste a d y - sta te  a n d   d y n a m ics , ”  Po we r E lec tro n ics ,   IE EE   T ra n sa c ti o n o n ,   v o l/ issu e 1 6 (3 ) ,   p p .   4 2 8 - 4 3 6 2 0 0 1 .   [9 ]   A .   N a b a e ,   e a l. Ne w   Ne u tral - P o in t - Clam p e d   P W M   In v e rter,   In d u stry   Ap p li c a ti o n s,  IE EE   T r a n sa c ti o n s   o n ,   v o l/ issu e :   IA - 1 7 (5 ) ,   p p .   5 1 8 - 5 2 3 1 9 8 1 .   [1 0 ]   M .   Ro u t im o ,   e a l. ,   Co m p a riso n   o f   V o lt a g e - S o u rc e   a n d   C u rre n t - S o u rc e   S h u n A c ti v e   P o w e F il ters ,   Po we r   El e c tro n ics ,   IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n ,   v o l/ iss u e 2 2 (2 ) ,   p p .   6 3 6 - 6 4 3 2 0 0 7 .   [1 1 ]   K.  K.  G u p ta  a n d   S .   Ja in ,   No v e M u lt il e v e In v e rter   Ba s e d   o n   S w it c h e d   DC   S o u rc e s, ”  IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stria El e c tro n ics v o l /i ss u e 6 1 ( 7 ) ,   p p .   3 2 6 9 - 3 2 7 8 2 0 1 4 .   [1 2 ]   H.  V a h e d i,   e a l .,   n e fi v e - l e v e b u c k - b o o st  a c ti v e   re c ti fi e r,   in   In d u strial  T e c h n o lo g y   (ICI T ),   2 0 1 5   IEE E   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   on ,   2 0 1 5 .   [1 3 ]   Y.  Ou n e jj a r,   e t   a l . ,   P a c k e d   Ce ll M u lt i lev e Co n v e rter  T o p o lo g y T h e o re ti c a S tu d y   a n d   Ex p e rim e n ta l   V a li d a ti o n , ”  IEE T ra n sa c ti o n s o n   In d u stri a El e c tro n ics v o l/ iss u e 5 8 ( 4 ) ,   p p .   1 2 9 4 - 1 3 0 6 2 0 1 1 .   [1 4 ]   K.  K.  G u p ta  a n d   S .   Ja in ,   T h e o re ti c a a n a ly si a n d   e x p e rim e n tal  v a li d a ti o n   o f   a   n o v e m u lt il e v e in v e rter  to p o l o g y   f o re n e w a b le  e n e r g y   in ter f a c in g   a p p li c a ti o n s, ”  J o u rn a o Re n e wa b le  a n d   S u st a i n a b le  En e rg y v o l/ i ss u e 4 (1 ) ,   p p .   013 - 1 1 3 2 0 1 2 .   [1 5 ]   K.  K .   G u p ta  a n d   S .   Ja in ,   Co m p re h e n siv e   re v ie w   o f   a   re c e n tl y   p ro p o se d   m u lt il e v e in v e rter, ”  Po we El e c tro n ics ,   IET ,   v o l/ iss u e 7 ( 3 ) ,   p p .   4 6 7 - 4 7 9 2 0 1 4 .   [1 6 ]   L .   Y Hu n g   a n d   L .   C M in g ,   Ne w l y - Co n stru c ted   S im p li f ied   S in g l e - P h a se   M u lt istri n g   M u lt il e v e In v e rter  T o p o lo g y   f o Distrib u ted   E n e rg y   Re so u rc e s, ”  Po we El e c tro n ics ,   IEE T r a n sa c ti o n s   o n ,   v o l/ issu e 2 6 (9 ) ,   p p .   2 3 8 6 - 2 3 9 2 2 0 1 1 .   [1 7 ]   P.   Y.  L i m   a n d   N.   A .   Az li ,   mo d u l a stru c tu re d   m u lt il e v e in v e rte a c ti v e   p o we fi lt e wit h   u n if ied   c o n sta n t - fre q u e n c y   in te g ra ti o n   c o n tr o f o n o n li n e a AC  l o a d s ,”   i 2 0 0 7   7 t h   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y ste m s,   p p .   2 4 4 - 2 4 8 2 0 0 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.   8 ,   No .   1 Ma r ch   201 7     1 1 7     124   124   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS           Ha iro Ja ff a re c e i v e d   h is  Ba c h e l o r’s  d e g re e   in   El e c tri c a En g in e e r in g   f ro m   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M A R A   (Ui T M ),   M a lay si a   in   1 9 9 8   a n d   M .   En g .     De g re e   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   S o u th   A u stra li a   (Un iS A A d e laid e ,   A u stra li a ,   in   2 0 1 1 .   He   is  w o rk in g   a a   V o c a ti o n a T ra in in g   Off ice r   u n d e M in istry   o f   Hu m a n   Re so u rc e ,   M a la y sia   a n d   c u rre n tl y   f u ll ti m e   stu d y   f o h is  P h . D.  d e g re e   in   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia   (UT M ),   Jo h o r,   M a lay sia .   His  c u rre n re se a rc h   in tere st  is  a n   A c ti v e   P o w e F il terin g   s y ste m   with   u n c o n v e n ti o n a m u lt il e v e in v e rter  to p o l o g y   u sin g   Un if i e d   Co n sta n t   F re q u e n c y   In teg ra ti o n   Co n tr o l.           Na z ih a   A h m a d   A z li   re c e iv e d   h e B.   S c .   De g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsit y   o M iam i,   F lo rid a ,   USA   a n d   M . E. E.   a n d   P h . D.  f ro m   Un iv e rsiti   Tek n o lo g M a lay sia   (U T M in   1 9 8 6 ,   1 9 9 2   a n d   2 0 0 2   re sp e c ti v e l y .   S h e   is  n o w   a n   A s so c iate   P ro f e ss o a UT M   w it h   w h ic h   sh e   h a b e e n   a ff il iate d   sin c e   1 9 8 8 .   S h e   c u rre n tl y   tea c h e P o w e El e c t ro n ics   a b o th   u n d e rg ra d u a te  a n d   p o st - g ra d u a te  lev e ls  a th e   u n iv e rsity .   He r   re se a rc h   in tere sts  a re   p o w e r   q u a li ty ,   r e n e w a b le  /   a lt e rn a te /   d istri b u te d   e n e rg y   a n d   in telli g e n sy ste m s ap p li e d   to   p o w e e l e c tro n ics   c o n v e rters .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.