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 0 ~ 19   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 0 - 19           10       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   Co m pa riso n o f  C a sca ded H - bridg e  Inv erte rs  f o H a r m o nic   M itiga tion Co nsidering  Vario us L o a d s       Su re s Na t a ra j a n 1 R.   Sa m u el  Ra j esh   B a bu 2   1   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 ,   S a th y a b a m a   Un iv e rsit y ,   Ta m il n a d u ,   I n d ia   2   De p a rt m e n o f   El e c tro n ics   a n d   I n stru m e n tatio n   E n g in e e rin g ,   S a t h y a b a m a   Un iv e rsit y ,   T a m il n a d u ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 8 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   No v   2 3 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Dec   4 ,   2 0 1 6       T h is  p a p e c o m p a re th e   re d u c ti o n   o f   h a rm o n ics   in   v a rio u lev e c a sc a d e d     H - b rid g e   in v e rters .   T h e   s w it c h in g   a n g les   f o th e   c a sc a d e d   H - b rid g e   in v e rter   w e r e   c a lcu late d   b y   e v o lu ti o n a ry   o p ti m iza ti o n   tec h n i q u e .   F o u rier  a n a ly sis  is   u se d   to   d e term in e   th e   s w it c h in g   a n g les   f o th e   d e sire d   e lec tri c a l   p a ra m e ters .   L o we o rd e h a r m o n ics   su c h   a t h ird ,   f if th ,   se v e n th ,   n in t h   a n d   e lev e n th   o rd e r   h a rm o n ics   w e re   t a k e n   in to   c o n sid e ra ti o n   to   re d u c e   th e   to tal   h a rm o n ic  d isto rti o n .   S im u latio n   w a d o n e   f o th irt e e n ,   f i f tee n   a n d   se v e n tee n   lev e l   c a sc a d e d   H - b rid g e   in v e rters   u sin g   M a tl a b .   T o tal  h a rm o n ic  d ist o rti o n   o f   v o lt a g e   a n d   c u rre n f o R,   RL   a n d   M o t o l o a d   w e re   a n a l y z e d .   K ey w o r d :   C ascad ed   H - b r id g i n v er ter   E v o lu tio n ar y   o p ti m izatio n   t ec h n iq u e   Har m o n ic s   S w itc h in g   a n g le   T o tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n   Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su r es h   N,     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 ,   Sath y ab a m U n i v er s it y ,   Sh o li n g a n all u r ,   C h en n ai - 6 0 0 1 1 9 ,   T am il n ad u ,   I n d ia.   E m ail:  m ailto n s u r es h @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   W ith   th ad v e n an d   d ev elo p m en o f   n e w   tec h n o lo g ies,  m ac h in a n d   d ev ices  h as  b ee n   d esig n ed   to     r ep lace     th w o r k   d o n b y   h u m an s   an d   also   en ab le  th s o p h is t icate d   lif o f   th e m .   I is   q u ite  u n f o r tu n a te  th a t   m o s o f   t h i n s tr u m e n t s   w h ic h   t h h u m a n s   u s i n   d a y   to   d a y   li f ac t i v itie s   d ep en d   o n   el ec tr icit y .   E n o r m o u s   a m o u n o f   r esear c h   is   g o i n g   o n   in   th f ield   o f   p r o d u cin g   p o w er   f r o m   s o lar   en er g y ,   f u el  ce lls ,   w i n d   en er g y   etc   E lectr icit y   p r o d u ce d   b y   th s o lar   ce lls ,   f u el  ce ll s   ar o f   d ir ec cu r r en t.  E v e n   th o u g h   th v o ltag o b tain e d   f r o m   r en e w ab le  en er g y   r e s o u r ce s   a r less ,   it  ca n   b b o o s ted   b y   DC - DC   co n v er ter s [ 1 ] .   B u m o s o f   t h ap p lian ce s   u s ed   b y   th e   co n s u m er   u tili ze s   elec tr icit y   o f   al ter n ati n g   c u r r en t y p e.   So   it  is   n ec es s ar y   to   co n v er th d ir ec t   cu r r en t to   alter n ati n g   cu r r en f o r   co n s u m er   as  w ell  as to   tr an s m i t th p o w er   to   lo n g   d is ta n c es.   W h ile  co n v er tin g   t h d ir ec t c u r r en t to   alter n ati n g   c u r r en t,  i n v er ter s   p r o d u ce s   d is to r tio n s   in   th o u tp u t   ca lled   as  h ar m o n ics.  A   h ar m o n ic  co m p o n e n in   p o w er   s y s te m   is   s i n u s o id al  co m p o n en o f   p er io d ic   w a v e f o r m   h a v in g   a   f r eq u en c y   th at   is   an   i n teg r al   m u lt ip le  o f   th e   f u n d a m e n tal  f r eq u e n c y   [ 2 ] .   T h ese  h ar m o n ic s   cr ea tes  u n d e s ir ab le  ef f ec ts   to   th m ac h i n es  [ 3 ] .   On o f   t h m ea s u r es  to   d eter m i n es  t h h ar m o n ic  le v el  is   t h e   T o tal  Har m o n ic  Dis to r tio n   ( T HD) .   T h o th er   n a m es  f o r   to t al  h ar m o n ic  d is to r tio n   ar Di s to r tio n   Facto r   ( DF) ,   Har m o n ic  Facto r   ( HF)   etc  [ 4 ]   Sin ce   th h ar m o n ic s   a f f ec t s   t h o p er atio n   o f   d ev ice s ,   it  is   e s s en tia to   m i n i m ize  o r   co m p letel y   e li m in ate  i t.   Var io u s     in v er ter s   w er p r o p o s ed   in   th liter at u r   w i th   ai m   to   m i n i m ize  to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n .   On s u ch   i n v er ter   is   th m u ltil ev el  i n v er ter .   Mu ltil e v el  i n v er ter s   ar u s ed   f o r   m ed iu m   an d   h i g h   p o w er   ap p licatio n s .   T h er ar e   v ar io u s   to p o lo g ies  o f   m u ltil e v el   in v er ter   [ 5 ]   s u ch   as  Dio d e - cla m p e d   in v er ter ,   C ap ac ito r - cla m p ed   i n v er ter ,   C ascad ed   H - b r id g in v er ter   etc.   Dio d e - cla m p ed   in v er ter   an d   ca p ac ito r - cla m p ed   in v er ter   p r o d u ce s   m o r T HD  co m p ar ed   to   th C ascad ed   H - b r id g in v er ter   f o r   th s a m n u m b er   o f   le v el  [ 6 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       C o mp a r is o n   o f Ca s ca d ed   H - b r id g I n ve r ters   fo r   Ha r mo n ic  Mit i g a tio n   C o n s id erin g   ....   ( S u r esh   N a ta r a ja n )   11   an d   h e n ce   f o u n d   i n f er io r .   C as ca d ed - H - b r id g i n v er ter   g e ts   t h i n p u t   f r o m   m u ltip le  d s o u r ce s   an d   co n v er t s   it   in to   s tep p ed   ac   w a v e f o r m .   A s   th n u m b er   o f   s tep s   i n cr ea s e s   th w a v ef o r m   ap p r o ac h es  s m o o th   s i n u s o id .   E ac h   s tep   o f   t h w av e f o r m   co r r esp o n d s   to   a   lev el.     He n ce   t h i n v e r ter   o u tp u w a v e f o r m   w it h   1 5   s tep s   i s   ca lled   1 5 - lev el  in v er ter .   I f   th   n u m b er   o f   s tep s   ar m o r e,   th en   t h   h ar m o n ic s     g et  r ed u ce d .   A n     lev el    in v er ter   r eq u ir es  ( k - 1 ) /2     H - b r id g e s .   E ac h   b r id g co n s is o f   f o u r   s w itc h in g   d e v ices.  S w itc h in g   d ev ices  ca n   b o f   I GB T ,   SC R ,   P o w er   MO S FE T   etc.   T h cir cu it    f o r   9 - lev el  ca s ca d ed   H - b r id g in v er te r   an d   its   ass o ci ated   w a v e f o r m     is   s h o w n   in   t h F ig u r e   1.           Fig u r 1 .   Nin lev e l in v er ter   an d   its   as s o ciate d   w a v e f o r m       T h s w itch in g   a n g les  f o r   t h s u cc es s f u o p er atio n   o f   t h m u l tilev el   in v er ter   is   d esi g n ed   to   m i n i m ize   h ar m o n ics.  T h is   ca n   b ac h ie v ed   b y   o p ti m izatio n   al g o r ith m .   Ma n y   m et h o d s   w er p r o p o s ed   in   t h liter at u r to   esti m ate  s w i tch in g   a n g le s   f o r   m u ltil e v el  i n v er ter .   Vec to r - o p ti m ized   h ar m o n ic   eli m in a tio n   f o r   s in g le  p h as e   P u ls e - W it h   Mo d u lated   in v er t er   [ 7 ] ,   co n s id er s   d c - li n k   r ip p le  d u to   f i n ite  d c - li n k   ca p ac itan ce   i n   o p ti m ized   s w itc h in g   a n g le  ca lcu la tio n .   I n   ap p licatio n   r eq u ir i n g   ca p ac i to r   s ize  o p ti m izatio n ,   r ip p le  ca p ac ito r   f ilter   ca n   in tr o d u ce   lo w er   o r d er   h ar m o n ics  to   f lo w   i n   th e   a lo ad .   Hal f - w av e   s y m m e tr y   s elec ti v h a r m o n ic  e li m in a tio n   m et h o d   w as  i m p le m en ted   f o r   f i v lev el  i n v er ter   [ 8 ]   w it h   v ar y in g   m o d u latio n   in d ex   r a n g 0   to   1 . 1 5 SHEPW M   ca n   g en er ate   m o r s o lu tio n s   t h an   q u ar ter   w a v s y m m etr ical   m et h o d   a n d   as y m m e tr y   m et h o d .   B u co m p lex it y   in cr ea s es  d u to   m o r n u m b e r   o f   eq u atio n s .   S h u f f led   Fro g   L ea p in g   A l g o r ith m   h as  b ee n   u tili ze d   i n   [ 9 ]   to   ca lcu late  s w i tch i n g   an g les   f o r   elev en   lev el  i n v er ter .   I n   O p ti m al  P u ls W id th   Mo d u lati o n   [ 1 0 ]   b ased   o n   h ar ¬ m o n ic   i n j ec tio n   an d   eq u al  ar ea   cr iter ia  h a s   b ee n   a p p lied   f o r   Selectiv Har m o n ic  E li m i n atio n   in   m u ltil e v el  co n ¬v er ter s   w i th   u n b ala n ce d   d v o ltag s o u r c e.   Har m o n ic  eli m i n atio n   an d   o p tim izatio n   o f   th s tep p ed   v o ltag o f   1 3 - le v e l   i n v er ter   w a s   m ad b y   B ac ter ial   Fo r ag in g   Alg o r it h m   [ 1 1 ]   B ased   o n   th f o r ag i n g   b eh av io r   o f   co lo n y   o f   a n ts ,   n o v el   al g o r ith m   f o r   s elec t iv h ar m o n ic  e li m in at io n   i n   p u l s w id t h   m o d u latio n   w a s   d ev elo p ed   [ 1 2 ] .   B ee   alg o r ith m   h as b ee n   ap p lied   to   7 - le v el  in v er ter   to   eli m i n ate  lo w er   o r d er   h ar m o n i cs b y   s elec ti v h ar m o n ic  eli m i n atio n   p u ls w id th   m o d u latio n   in   [ 1 3 ] .   T h b ac k lo g   o f   B ee   alg o r ith m   is   t h at  t h co d is   co m p le x   an d   t h r u n t i m e   i s   m o r co m p ar ed   to   g e n etic  a lg o r ith m .   Ge n etic  al g o r ith m   h as  b ee n   u tili ze d   to   r ed u ce   h ar m o n ic s   in   9 - le v el  in v er ter   [ 1 4 ] .   Selectiv Har m o n ic  E li m i n atio n   T ec h n iq u u s ed   in   m u ltil e v el  in v er ter   b y   n eu r al  n et w o r k   [ 1 5 ] .   Mitig atio n   o f   h ar m o n ic s   in   i n d u s tr ial  m o to r   d r iv h a v r ep o r ted   in   [ 1 6 ] .   Fil ter s   h a v b ee n   u s ed   to   r ed u ce   h ar m o n ics   in   d is tr ib u t io n   s y s te m   [ 1 7 ] .   Mo s t o f   th e   m et h o d s   ad o p ted   in   t h liter at u r e,   d id   n o co n s i d er   b o th   th cu r r en h ar m o n ic s   an d   v o lta g h ar m o n ics.  T h e   n u m b er   o f   le v els   u s ed   is   le s s   t h an   1 3   an d   th e y   f ailed   to   d escr ib ab o u th h ar m o n ics  c h ar ac ter is tic s   f o r   R L   lo ad   an d   Mo to r   lo ad .     I n   th p r o p o s ed   m e th o d ,   co m p ar is o n   is   m ad w it h   1 3   lev el,   1 5   lev el  an d   1 7   lev el  in v er ter s .   C u r r en a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   201 7     10     19   12   v o ltag h ar m o n ic s   w er s i m u lated   f o r   R   lo ad ,   R L   lo ad   an d   s i n g le  p h ase   in d u ctio n   m o to r   lo ad   u tili zi n g   g en et ic  alg o r it h m   to   es ti m ate  s w itc h i n g   an g les.       2.   G E NE T I A L G O RI T H M   Ge n etic  al g o r ith m   i s   co m p u tatio n al  m o d el  t h at  s o lv es  o p t i m izatio n   p r o b lem s   b y   i m ita ti n g   g e n etic   p r o ce s s es  an d   th th eo r y   o f   e v o lu tio n   b y   u s i n g   g e n etic   o p er ato r s   lik r ep r o d u ctio n ,   cr o s s o v er ,   m u tatio n   etc.   Am o u n t s   o f   ap p licatio n s   h a v e   b en ef ited   f r o m   t h u ti lizatio n   o f   g e n etic  al g o r ith m .   Ge n etic   alg o r ith m   i s   s til n o v el  tec h n iq u f o r   P W M - SHE  tech n iq u e.   T h is   alg o r it h m   is   u s u all y   u s ed   to   ac co m p lis h   n ea r   g lo b al  o p tim u m   s o lu tio n .   E ac h   i ter atio n   o f   t h G is   a   n e w   s et  o f   s tr i n g s ,   w h ich   ar ca lled   ch r o m o s o m es,  w it h   i m p r o v ed   f it n es s   is   p r o d u ce d   u s i n g   g e n etic  o p er ato r s .     2 . 1 .   Chro m o s o m re prese nta t io   I n   G A ,   ea ch   ch r o m o s o m i s   u s ed   as  f ea s ib le  s o lu tio n   f o r   th p r o b le m ,   w h er ea c h   c h r o m o s o m e   is   d ev elo p ed   b ased   o n   s in g le  d i m en s io n a l a r r a y s   w it h   len g t h   o f   S,  w h er is   t h n u m b er   o f   an g les.      2 . 2 .   I nitia lize  po pu la t io   Set  p o p u latio n   s ize,   N,   i.e .   th n u m b er   o f   ch r o m o s o m es  in   p o p u latio n .   T h en   in i tialize  th e   ch r o m o s o m v al u es  r an d o m l y .   I f   k n o w n ,   th r an g o f   th g en es  s h o u ld   b co n s id er ed   f o r   in itializatio n .   P o p u latio n   s ize  d ep en d s   o n l y   o n   th n at u r o f   t h p r o b le m   an d   it  m u s ac h iev e   b alan c b et w ee n   t h ti m e   co m p le x it y   a n d   t h s ea r c h   s p ac m ea s u r e.   T h n ar r o w er   t h r an g e,   th e   f a s ter   G co n v er g es.  I n   t h is   p ap er ,   p o p u latio n   s ize  is   co n s id er ed   as 1 0 0 .     2 . 3 .   Repro du ct io n   T h r ep r o d u ctio n   o p er ato r   d eter m i n es  h o w   t h p ar en ts   a r ch o s en   to   cr ea te  th o f f s p r in g .   T h is   o p er ato r   is   p r o ce s s   in   w h ic h   ch r o m o s o m es  ar co p ied   ac co r d in g   to   th eir   o b j ec tiv f u n ctio n   v al u es  i.e .   th d eg r ee   o f   co n f o r m it y   o f   ea ch   o b j ec t is ca lc u lated   a n d   a n   i n d iv id u al   is   r ef o r m ed   u n d er   f la t r u le   d ep en d in g   o n   th d eg r ee   o f   co n f o r m it y .       2 . 4 .   Cro s s o v er     C r o s s o v er   is   t h m o s s i g n i f ic an o p er atio n   in   G A .   I cr ea tes   g r o u p   o f   ch ild r en   f r o m   t h p ar en ts   b y   ex ch a n g in g   g e n es  a m o n g   t h e m .   T h n e w   o f f s p r in g   co n tai n   m i x ed   g e n es  f r o m   b o th   p ar en t s .   B y   d o in g   t h is ,   t h e   cr o s s o v er   o p er ato r   n o o n ly   p r o v id es  n e w   p o in ts   f o r   f u r t h er   test i n g   w it h in   t h c h r o m o s o m es,  w h ich   ar e   alr ea d y   r ep r esen ted   i n   th e   p o p u latio n ,   b u al s o   i n tr o d u ce s   r ep r esen tat io n   o f   n e w   ch r o m o s o m e s   i n to   th e   p o p u latio n   to   allo w   f u r t h er   ev alu atio n   o n   p ar a m eter   o p ti m iz atio n .     2 . 5 .   M ut a t io   Mu tatio n   is   a n o th er   v ital  o p er atio n .   I w o r k s   a f ter   cr o s s o v e r   o p er atio n .   I n   th is   o p er atio n ,   th er is   a   p r o b a b ilit y   th at  ea c h   g e n m a y   b ec o m m u tated   w h e n   th e   g en es  ar b ein g   co p ied   f r o m   th p ar en ts   to   th e   o f f s p r in g .   T h is   p r o ce s s   is   r ep ea ted ,   u n til t h p r ef er r ed   o p tim u m   o f   th o b j ec tiv f u n ctio n   i s   r ea ch ed .     2 . 6 .   E v a lua t io n o f   f it nes s   f un ct io n     T h m o s v ital   ite m   f o r   t h G to   ev a lu ate   t h f it n ess   o f   ea ch   c h r o m o s o m is   t h co s t   f u n ctio n .   T h p u r p o s o f   t h is   s t u d y   is   to   m i n i m ize  s p ec if ied   h ar m o n ic s ; t h e r ef o r th f it n es s   f u n ct io n   h as  to   b ass o ciate d   to   T HD.   I n   th is   w o r k   th th ir d ,   f i f t h   an d   s ev e n t h   h ar m o n ic s   at  th o u tp u o f   1 3   lev el,   1 5   le v el  a n d   1 7   lev el   in v er ter   w er m in i m ized .       3.   RE SU L T A N D I SCU SS I O N   Ma tlab   s o f t w ar h a v b ee n   u s ed   to   d eter m in t h s w i tc h in g   a n g le s   f o r   th 1 3 - le v el ,   1 5 - lev el    an 18 - lev el  ca s ca d ed   H - b r i d g in v er ter   b y   g en e tic  alg o r ith m .   Fit n e s s   f u n ctio n   eq u at io n   an d   co n s tr ai n t   eq u atio n s   w er d ev e lo p ed   b ased   o n   f o u r ier   a n al y s is   Her t h co n s tr ai n ts   w er d esi g n ed   to   r ed u ce   3 r d ,   5 th ,     7 th ,   9 th   a n d   1 1 th   o r d er   h ar m o n ics.  T h t h ir teen   lev e i n v e r ter   co n s is t   o f   ca s ca d ed   s ix   H - b r id g i n v er ter s .   Si m u latio n   cir c u it  f o r   t h 1 3 - lev el   i n v er ter   w i th   R   lo ad   is   s h o w n   i n   t h F ig u r e   2.   S i m ilar l y   f i f tee n     an d   s ev e n tee n   lev e l in v er ter s   c o n s is t o f   ca s ca d ed   s ev e n   an d   e ig h t H - b r id g i n v er ter s   r esp ec t iv el y .     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I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       C o mp a r is o n   o f Ca s ca d ed   H - b r id g I n ve r ters   fo r   Ha r mo n ic  Mit i g a tio n   C o n s id erin g   ....   ( S u r esh   N a ta r a ja n )   13       Fig u r 2 .   T h ir teen   lev el  i n v er t er   w it h   R   lo ad       T h f o llo w i n g   eq u atio n   r ep r esen t s   f u n d a m e n tal  co m p o n e n t,  th ir d   h ar m o n ic s ,   f i f t h   h ar m o n ics ,   s ev e n t h   h ar m o n ic s ,   n i n t h   h ar m o n ic s   an d   ele v en t h   h ar m o n ic s   f o r   th 1 3 - le v el  i n v er ter .     a.   F un da m ent a l C o m po ne nt  E qu a t io                       0 . 9 0 0 3 * ( v ( 1 ) * co s d ( x ( 1 ) ) +v ( 2 ) * co s d ( x ( 2 ) ) +v ( 3 ) * co s d ( x ( 3 ) ) +v ( 4 ) * co s d ( x ( 4 ) ) +v ( 5 ) * co s d ( x ( 5 ) ) +v ( 6 ) * co s d ( x ( 6 ) ) ) - 230;     b.   T hird H a r m o nic  E qu a t io n                             v ( 1 ) * co s d ( 3 * x ( 1 ) ) +v ( 2 ) * co s d ( 3 * x ( 2 ) ) +v ( 3 ) * co s d ( 3 * x ( 3 ) ) +v ( 4 ) * co s d ( 3 * x ( 4 ) ) +v ( 5 ) * co s d ( 3 * x ( 5 ) ) +v ( 6 ) * c o s d ( 3 * x ( 6 ) ) ;         c.   F if t h H a r m o nic E qu a t io n    v ( 1 ) * co s d ( 5 * x ( 1 ) ) +v ( 2 ) * co s d ( 5 * x ( 2 ) ) +v ( 3 ) * co s d ( 5 * x ( 3 ) ) +v ( 4 ) * co s d ( 5 * x ( 4 ) ) +v ( 5 ) * c o s d ( 5 * x ( 5 ) ) +v ( 6 ) * c o s d ( 5 * x ( 6 ) )   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     10     19   14   d.   Sev ent h H a r m o nic  E qu a t io n      v ( 1 ) * co s d ( 7 * x ( 1 ) ) +v ( 2 ) * co s d ( 7 * x ( 2 ) ) +v ( 3 ) * co s d ( 7 * x ( 3 ) ) +v ( 4 ) * co s d ( 7 * x ( 4 ) ) +v ( 5 ) * co s d ( 7 * x ( 5 ) ) +v ( 6 ) * c o s d ( 7 * x ( 6 ) ) ;     e.   Ninth    H a r m o n ic  E q ua t io n      v ( 1 ) * co s d ( 9 * x ( 1 ) ) +v ( 2 ) * co s d ( 9 * x ( 2 ) ) +v ( 3 ) * co s d ( 9 * x ( 3 ) ) +v ( 4 ) * co s d ( 9 * x ( 4 ) ) +v ( 5 ) * co s d ( 9 * x ( 5 ) ) +v ( 6 ) * c o s d ( 9 * x ( 6 ) ) ;     f.   E lev ent h   H a r m o n ic  E q ua t io n      v ( 1 ) * co s d ( 1 1 * x ( 1 ) ) +v ( 2 ) * co s d ( 1 1 * x ( 2 ) ) +v ( 3 ) * co s d ( 1 1 * x ( 3 ) ) +v ( 4 ) * co s d ( 1 1 * x ( 4 ) ) +v ( 5 ) * c o s d ( 1 1 * x ( 5 ) ) + v ( 6 ) * co s d ( 1 1 * x ( 6 ) ) ;     W h er     v ( 1 ) ,   v , ( 2 ) ,   v ( 3 ) ,   v ( 4 ) ,   v ( 5 )   an d   v ( 6 )   r ep r esen t   th in p u t D C   v o ltag es  f o r   s ix   H - b r id g i n v er t er s .     x ( 1 ) ,   x ( 2 ) ,   x ( 3 ) ,   x ( 4 ) ,   x ( 5 )   an d   x ( 6 )   r ep r esen t th s w itc h i n g   an g le s   f o r   s ix   H - b r id g in v er ter s         Her r m s   v o lta g is   k ep t a s   2 3 0 V     T h T o tal  Har m o n ic  Di s to r tio n   f o r   R   lo ad ,   R L   lo ad   an d   m o to r   lo a d   co n s id er in g   v o lta g as  w el as   cu r r en f o r   1 3 ,   1 5   an d   1 7   lev e in v er ter   is   s h o w n   in   T ab le  1 .   Fro m   th tab le  it  is   clea r   th at   as  th lev el  o f   th e   in v er ter   i n cr ea s es to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   i n cr ea s es       T ab le  1 .   T HD  % f o r   R   lo ad ,   R L   lo ad   an d   Mo to r   lo ad   C a sc a d e d   H - B r i d g e   i n v e r t e r   R   l o a d   R L   l o a d   M o t o r   L o a d   V o l t a g e   T H D   %   C u r r e n t   T H D   %   V o l t a g e   T H D   %   C u r r e n t   T H D   %   V o l t a g e   T H D   %   C u r r e n t   T H D   %   1 3 l e v e l   6 . 7 7   6 . 7 7   6 . 9 2   3 . 0 1   6 . 8 2   3 . 3 3   1 5   l e v e l   5 . 6 7   5 . 6 7   5 . 8 2   2 . 1 6   5 . 7 0   2 . 6 5   1 7   l e v e l   4 . 7 8   4 . 7 8   4 . 9 3   1 . 5 5   4 . 8 4   2 . 8 0       Si m u latio n   w er d o n k ee p in g   Vr m s   =2 3 0 an d   I r m s 6 . 5 A   ap p r o x .   Fig u r e   3 ,   4   an d   5   r ep r esen ts   th FF T   w i n d o w   d ep ictin g   th e   T HD  f o r   R   lo ad   o f   1 3 .   1 5   an d   1 7   lev el  in v er ter .   Fig u r e   7 ,   8   an d   9   r e p r esen ts   th FF T   w in d o w   d ep ictin g   th T HD  f o r   R L   lo ad   o f   1 3 .   1 5   an d   1 7   lev el  in v er ter .   Si m i lar l y   F ig u r e   1 1 ,   1 2   an d   1 3   r ep r esen ts   t h FF T   w i n d o w   d ep ictin g   t h T HD  f o r   s in g le  p h ase  i n d u ctio n   m o to r   lo ad   o f   1 3 .   1 5   an d   1 7   lev el  in v er ter .           ( a)                                                                                                                                                                   ( b )     Fig u r 3 .   13 - lev el  in v er ter   R   l o ad   ( a)   Vo ltag T HD%  ( b )   C u r r en t T HD%       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       C o mp a r is o n   o f Ca s ca d ed   H - b r id g I n ve r ters   fo r   Ha r mo n ic  Mit i g a tio n   C o n s id erin g   ....   ( S u r esh   N a ta r a ja n )   15           ( a)                                                                                                                                         ( b )     Fig u r 4 .   15 - lev el  in v er ter   R   l o ad   ( a)   Vo ltag T HD%  ( b )   C u r r en t T HD       Gen etic  a lg o r it h m   h a s   b ee n   u s ed   to   ca lcu late  t h s w itc h i n g   a n g le s   f o r   th e   m u lt ilev e l i n v er t er .   B u t th e   s w itc h in g   a n g les  d eter m in ed   b y   t h alg o r it h m   v ar ie s   f o r   d i f f er en r u n   lead in g   to   v ar iatio n   i n   t h T HD.   So   th e   alg o r ith m   h as   b ee n   r u n   f o r   5   ti m es   an d   i ts   r es u lt s   w er p lo tte d   in   g r ap h .   F ig u r e   6   s h o w s   th e   T HD  co m p ar is o n   f o r   5   ti m es   r u n   o f   1 3 ,   1 5   an d   1 7   lev el  i n v er ter   o f   R   lo ad .   Si m i lar l y   Fi g u r e   1 0   a n d   1 4   s h o w s   t h T HD  co m p ar is o n   f o r   5   ti m es  r u n   o f   1 3 ,   1 5   an d   1 7   lev el  in v er t er   o f   R L   lo ad   an d   m o to r   lo ad   r esp ec tiv el y .   T h r esu lt s   in d icate   th at   as  t h le v el  o f   t h in v er ter   i n c r ea s es  t h e   T HD  d ec r ea s es.  Fro m   F ig u r e   9 ( b )   it  is   also   clea r   th at  f o r   ce r tain   r u n ,   T HD  o f   1 5   lev el  in v er ter   is   less   t h an   1 7 - le v el  in v er ter .   I is   d u to   th f ac th at  t h g e n etic   alg o r ith m   h as   b ee n   u s ed   to   ca l cu late  s w itc h i n g   an g les,   co n s i d er in g   t h r ed u ct io n   o f   3 r d ,   5 th ,   7 th ,   9 t h   a n d   1 1 th   o r d er   h ar m o n ics.   B u o t h er   h i g h er   o r d er   h ar m o n ic s   w er n o tak e n   i n to   ac co u n t.  Su c h   h i g h   o r d er   h ar m o n ic s   m i g h t   h a v co n tr ib u ted   to   th e   in cr ea s i n   T HD.   T h r es u lts   s h o w   t h at   f o r   s ev e n tee n   le v el  ca s ca d ed -   b r id g e   in v er ter   t h T HD  w as  w e ll  w it h in   t h I E E E   5 1 9   s tan d ar d .               ( a)                                                                                                                                                                   ( b )     Fig u r 5 .   17 - lev el  in v er ter   R   l o ad   ( a)   Vo ltag T HD%  ( b )   C u r r en t T HD%   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     10     19   16         ( a)                                                                                                                           ( b )     Fig u r 6 .   13,   15,   1 7   L ev el  in v er ter   R   l o ad   ( a)   V o ltag T HD co m p ar is o n   ( b )   C u r r en t T H D% c o m p ar is o n              ( a)                                                                                                                                  ( b )     Fig u r 7 .   13 - lev el  in v er ter   R L   lo ad   ( a)   Vo ltag T HD%  ( b )   C u r r en t T HD%            ( a)                                                                                                                      ( b )     Fig u r 8 .   15 - lev el  in v er ter   R L   lo ad   ( a)   Vo ltag T HD%  ( b )   C u r r en t T HD%       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       C o mp a r is o n   o f Ca s ca d ed   H - b r id g I n ve r ters   fo r   Ha r mo n ic  Mit i g a tio n   C o n s id erin g   ....   ( S u r esh   N a ta r a ja n )   17          ( a)                                                   ( b )     Fig u r 9 .   17 - lev el  in v er ter   R L   lo ad   ( a)   Vo ltag T HD  % ( b )   C u r r en t T HD%             ( a)                                                                                                                                                                       ( b )     Fi g u r 10 .   13,   15,   1 7   L ev el  in v er ter   R L   lo ad   ( a)   Vo ltag T H D% c o m p ar is o n   ( b )   C u r r e n t T HD%  co m p ar is o n              ( a)                                                                                  ( b )     Fig u r 11 .   13 - lev el  in v er ter   lo ad   ( a)   Vo ltag T HD%  ( b )   C u r r en t T HD%       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     10     19   18          ( a)                                                                                                                                                         ( b )     Fig u r 12 .   15 - lev el  in v er ter   lo ad   ( a)   Vo ltag T HD%  ( b )   C u r r en t T HD%              ( a)                                                                                                                                                        ( b )     Fig u r 13 .   17 - lev el  in v er ter   lo ad   ( a)   Vo ltag T HD%  ( b )   C u r r en t T HD%             ( a)                                                                                                                                                                         ( b )     Fig u r 14 .   13,   15,   1 7   L ev el  in v er ter   lo ad   ( a)   Vo ltag T H D% c o m p ar is o n   ( b )   C u r r e n t T HD%  co m p ar is o n       4.   CO NCLU SI O N   T h co m p ar is o n   b et w ee n   t h ir teen ,   f if teen   a n d   s e v en teen   l ev el  o f   ca s ca d ed   H - b r id g i n v er ter   h a s   b ee n   d o n u s in g   Ma tlab .   T h r esu lt s   i n d icate   w h en   t h n u m b er   o f   lev el  i n cr ea s e s   th to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   d ec r ea s es.  Fo r   R L   lo ad   th cu r r en h ar m o n ics  ar m i n i m ize d   to   a   g r ea ter   ex ten t.  B u as  th n u m b er   o f   lev el   in cr ea s es,   m o r s w itc h i n g   d ev ices  h as  to   b in co r p o r ated   w h ich   r es u lts   i n   m o r e   s w itc h i n g   lo s s es   an d   r ed u ce d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       C o mp a r is o n   o f Ca s ca d ed   H - b r id g I n ve r ters   fo r   Ha r mo n ic  Mit i g a tio n   C o n s id erin g   ....   ( S u r esh   N a ta r a ja n )   19   ef f icien c y .   Dep en d in g   u p o n   t h ap p licatio n   o f   lo ad ,   ca s ca d ed   H - b r id g i n v er ter   ca n   b e   s u itab l y   d esi g n ed ,   u tili zi n g   g e n etic  al g o r ith m   f o r   s w itc h in g   a n g le  e s ti m atio n ,   w i th   m in i m u m   to tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n .       RE F E R E NC E S   [1 ]   R.   S .   R .   Ba b u   a n d   J .   He n ry ,   A   Co m p a riso n   o f   Ha lf   Brid g e   &   F u ll   Brid g e   Iso late d   DC - DC  Co n v e rters   f o r   El e c tro ly sis  A p p li c a ti o n ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o S o ft   Co mp u ti n g   a n d   En g i n e e rin g ,   v o l.   1 ,   p p .   3 7 - 4 2 ,   2 0 1 1 .       [2 ]   R.   He n d e rso n   a n d   P J.  Ro se ,   Ha r m o n ics T h e   e ffe c ts  o n   p o we q u a li ty   a n d   tran sf o r m e r s,”   IEE T ra n sa c ti o n s   o n   I n d u stry   Ap p li c a t io n s ,   v o l.   3 0 ,   p p .   5 2 8 3 2 ,   1 9 9 4 .   [3 ]   N.  S u re sh   a n d   R.   S .   R .   Ba b u ,   Re v ie w   o n   Ha r m o n ics   a n d   it E li m in a ti n g   S trate g ies   in   P o w e S y ste m ,   In d ia n   J o u rn a o S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l.   8 ,   p p .   1 - 9 ,   2 0 1 5 .   [4 ]   S.   T h o m a s,  e a l .,   Co sts   a n d   b e n e f it o f   h a rm o n ic  c u re n r e d u c ti o n   f o sw it c h - m o d e   p o w e su p p li e i n   a   c o m m e rc ial  o ff ic e   b u il d in g ,   IEE T ra n sa c ti o n s o n   I n d u stry   Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   3 2 ,   p p .   1 0 1 7 2 5 ,   1 9 9 6 .   [5 ]   J Ro d ríg u e z ,   e a l .,   M u l ti lev e In v e rters S u rv e y   o f   T o p o l o g ies ,   Co n tro ls,   a n d   A p p li c a ti o n s,”   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   In d u stri a El e c tr o n ics ,   v o l .   4 9 ,   p p .   7 2 4 - 7 3 8 ,   2 0 0 2 .   [6 ]   M.   G .   V .   K u m a r,   e a l .,   Co m p a riso n   o f   m u lt il e v e in v e rters   w it h   P W M   Co n tr o M e t h o d ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   IT ,   En g i n e e rin g   a n d   A p p l ied   S c ie n c e s R e se a rc h ,   v o l.   1 ,   p p .   25 - 2 9 ,   2 0 1 2 .   [7 ]   S.   Ha d ji ,   e a l .,   V e c to r - o p ti m ize d   h a r m o n ic  e li m in a ti o n   f o sin g le - p h a se   p u lse - w id th   m o d u latio n   in v e rters /co n v e rters ,   IET   El e c tric P o we r A p p li c a ti o n s ,   v o l.   1 ,   p p .   423 3 2 ,   2 0 0 7 .   [8 ]   W .   F e i,   e a l .,   Ha lf - w a v e   s y m m e tr y   s e lec ti v e   h a rm o n ic  e li m i¬n a ti o n   m e th o d   f o m u lt il e v e v o lt a g e   so u rc e   in v e rters ,   IET   P o we r E lec tro n ,   v o l.   4 ,   p p .   3 4 2 5 1 ,   2 0 1 0 .   [9 ]   H .   L o u ,   e a l .,   F u n d a m e n tal  m o d u latio n   stra teg y   w it h   se lec ti v e   h a r m o n ic  e li m in a ti o n   f o m u lt il e v e in v e rters ,   IET   Po we r E lec tro n ,   v o l.   7 ,   p p .   2 1 7 3 8 1 ,   2 0 1 4 .   [1 0 ]   D.  A h m a d i,   e a l .,   u n iv e rsa se le c ti v e   h a r m o n ic  e li m i n a ti o n   m e th o d   f o h ig h - p o w e in v e rters ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we r E lec tro n i c s ,   v o l.   2 6 ,   p p .   2 7 4 3 5 2 ,   2 0 1 1 .   [1 1 ]   R S a leh i,   e a l .,   Ha r m o n ic  e li m in a ti o n   a n d   o p ti m iza ti o n   o f   ste p p e d   v o lt a g e   o f   m u lt il e v e in v e r ter  b y   b a c t e rial  f o ra g in g   a lg o rit h m ,   J o u rn a l   o f   E lec trica En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y ,   v o l.   5 ,   p p .   5 4 5 5 1 ,   2 0 1 0 .   [1 2 ]   S.   Kin a tt i n g a l,   e a l .,   In v e rter  h a rm o n ic  e li m in a ti o n   th r o u g h   a   c o lo n y   o f   c o n ti n u o u sly   e x p lo ri n g   a n ts,   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stri a El e c tr o n ics ,   v o l .   5 4 ,   p p .   2 5 5 8 6 5 ,   2 0 0 7 .   [1 3 ]   Ka v o u si  A . e a l .,   A p p li c a ti o n   o f   th e   b e e   a lg o rit h m   f o se le c ti v e   h a r m o n ic  e li m in a ti o n   stra teg y   in   m u lt il e v e l   in v e rters ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we r E lec tro n ics ,   v o l .   2 7 ,   p p .   1 6 8 9 9 6 ,   2 0 1 2 .   [1 4 ]   G .   Ge ra ,   e t   a l .,   Re d u c ti o n   o f   T o tal  Ha r m o n ic  Disto rti o n   in   P o w e In v e rto rs  Us in g   Ge n e ti c   A l g o rit h m ,   In t.   J o u rn a o E n g i n e e rin g   Res e a rc h   a n d   Ap p li c a ti o n s,   v o l.   3 ,   p p .   7 6 1 - 7 6 6 ,   2 0 1 3 .   [1 5 ]   O.  Bo u h a l i,   e a l . ,   S o lv in g   Ha rm o n ic  El im in a ti o n   Eq u a ti o n i n   M u lt i - lev e In v e rters   b y   u sin g   N e u ra Ne tw o rk s ,   In ter n a t io n a J o u rn a o I n fo rm a t io n   a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g v o l.   3 ,   p p .   1 9 1 - 1 9 5 ,   2 0 1 3 .   [1 6 ]   Y.  K .   L a th a ,   e a l . ,   Ha r m o n ics   M it ig a ti o n   o f   In d u strial  M o t o Driv e w it h   Ac ti v e   P o w e F il ters   in   Ce m e n P lan t - Ca se   S tu d y ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m v o l.   2 ,   p p .   1 - 8 ,   2 0 1 4 .   [1 7 ]   A.   A ri v a ra su   a n d   R.   Ba las u b ra m a n iu m ,   Clo se d   L o o p   No n   L in e a Co n tro o f   S h u n Hy b rid   P o w e F il ter  f o Ha r m o n ics   M it ig a ti o n   i n   In d u str ial  Distrib u ti o n   S y ste m ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m v o l.   5 ,   p p .   1 8 5 - 1 9 4 ,   2 0 1 4 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS         M r. N.S u re sh   h a c o m p lete d   B. E   f ro m   A n n a   u n iv e rsity   in   2 0 0 7 .   H e   o b tain e d   M . d e g re e   in   t h e   f ield   o f   c o n tro a n d   i n stru m e n tatio n   f ro m   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   G u in d y   A n n a   Un iv e rsity   in   2 0 0 9 . P re se n tl y ,   h e   is   w o rk in g   a A ss istan P ro f e ss o in   S a th y a b a m a   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a a n d   d o i n g   re se a rc h   in   p o w e e lec tr o n ics .   His  a re a o f   in tere st  a r e   p o w e e lec tro n ics ,   c o n tr o l   e n g in e e rin g   a n d   a rti f icia in telli g e n c e .       Dr.  R.   S a m u e Ra jes h   Ba b u   h a o b tai n e d   h is  B . De g re e       f ro m   M a d ra Un iv e rsit y   in   2 0 0 3 .   He   o b tai n e d   h is  M . d e g re e   f ro m   A n n a   Un iv e rsit y   in   2 0 0 5 .   He   o b tain e d   h is  P h . d e g re e   f ro m   S a th y a b a m a   Un iv e rsit y   in   2 0 1 3 .   P re se n tl y   h e   is  a   A ss o c iate   P ro f e ss o in   S a th y a b a m a   Un iv e rsit y .   His a re a s o f   in tere st are   P o w e El e c tro n ics   a n d   Dig it a P ro tec ti o n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.