I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv e   Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 8 ,   p p .   210 ~ 219   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 9 . i1 . pp 2 1 0 - 219          210       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   Integ ra tion o R e v ersing  Volta g e Multilev el Inv ert er To po lo g y   w ith  H ig h Vol tag e G a in  B o o st  Co nv erte for Dist rib uted  G enera tion       S.  Na g a ra j a   Ra o 1 ,   D.   V.   Ash o k   K u m a r 2 ,   Ch.  Sa i B a bu 3   1 Re se a rc h   S c h o lar,  De p a rtm e n o El e c tri c a a n d   El e c tr o n ics   E n g in e e rin g ,   JN T   Un iv e rsit y ,   Ka k in a d a ,   A P ,   In d ia   2 P r o f e ss o r,   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e ri n g ,   RG M CE T ,   Na n d y a l,   A P ,   In d ia   3 P r o f e ss o r,   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e ri n g ,   JN T   Un iv e rsit y ,   Ka k in a d a ,   A P ,   In d ia     Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   11 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   6 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Dec   24 ,   2 0 1 7       T h e   c o n v e n ti o n a e n e rg y   so u rc e a v a il a b le  to   u a re   o n   t h e   v e rg e   o d e p letio n .   T h is  d e p leti o n   o f   c o n v e n ti o n a e n e rg y   so u rc e   lea d to   c o n c e n trate   m o re   o n   a lt e rn a ti v e   e n e rg y   so u rc e s.  In   th is  re se a rc h ,   th e   f o c u is  o n   t h e   ro le   o f   re n e w a b le  e n e r g y   so u rc e (R ES in   e lec tri c a p o w e g e n e ra ti o n .   Ev e n   th o u g h ,   t h e   RES   b a se d   p lan ts p r o d u c e   p o w e r,   w e   c a n n o d ire c tl y   c o n n e c it   to   th e   g rid   o lo a d s.  Be c a u se ,   th e   v o lt a g e   ra ti n g a n d   n a tu re   su p p l y   o f   RES   p lan ts  w o u ld   n o m a tch   w it h   t h e   lo a d .   He n c e ,   th is  is  a   m a jo issu e   f o c o n n e c ti n g   RES   p lan ts  to   lo a d   o o th e u ti li ty .   T h e   p o w e r   e lec tro n ic   c o n v e rters   a re   e x t e n siv e l y   b e in g   u se d   a a   li n k   b e t w e e n   lo a d   a n d   su p p ly .   As   m o st  o f   th e   re n e w a b le  e n e rg y   p o w e g e n e ra ti o n   is  DC  i n   n a tu re ,   t h e   DC - DC   c o n v e rter  is  u se d   to   in c re a se   th e   v o lt a g e   le v e a n d   th is  DC  m u st  b e   c o n v e rted   to   A f o g rid   c o n n e c ti o n .   T h e re f o re ,   in v e rters   a re   u se d   f o DC  to   A c o n v e rsio n .   In   t h is  p a p e r,   th e   DC  su p p ly   o f   r e n e w a b le  e n e rg y   is   c o n n e c ted   to   lo a d   b y   u sin g   c a sc a d e   DC - DC  c o n v e rters   a lo n g   w it h   a   p ro p o se d   re v e rsin g   v o lt a g e   (RV m u lt il e v e in v e rt e ( M L I).   T h e   f irst  DC - DC   c o n v e rter   is u se d   to   e n h a n c e   th e   v o lt a g e   lev e w it h   h ig h   g a in   a n d   se c o n d   c o n v e rter  is  u se d   to   sp li t   th e   DC  su p p ly   f o in v e rter  c o n v e n ien c e .   I n   t h is  p a p e r,   p ro p o se d   R s y m m e tri c a a n d   a s y m m e tri c a M L g e n e ra tes   7 ,   9 ,   1 1 ,   1 3   a n d   1 5   lev e ls  w it h   o n ly   ten   p o w e s w it c h e s.  In - p h a se   lev e l - sh if ted   t rian g u lar  c a rrier   t y p e   sin e   p u lse   w id th   m o d u latio n   ( P W M tec h n iq u e   is  e m p lo y e d   to   tri g g e r   th e   c o m m u tatin g   s w it c h e o f   p ro p o se d   RV   M L I.   S w it c h e o f   H - Brid g e   f o re v e rs e   v o lt a g e   a p p e a ra n c e   a c ro ss   th e   lo a d   a re   tri g g e re d   b y   si m p le  p u lse   g e n e ra to r.   T h e   c ircu it s   a re   m o d e l e d   a n d   sim u late d   in   M A TL A B/S IM UL IN K   so f t w a re .   Re su lt s a re   p re se n ted   a n d   d isc u ss e d .   K ey w o r d :   DC - DC co n v e rter     M u lt il e v e in v e rter (M L I)   Re n e wa b le en e rg y   so u rc e   (RES )   S IM O       Co p y rig h ©   201 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 :   S.Na g ar aj R ao ,   R esear ch   Sch o lar   Dep ar te m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   J a w ah ar lal  Ne h r u   T ec h n o lo g ic al  Un i v er s it y ,   Kak i n ad a,   A n d h r P r a d esh ,   5 3 3 0 0 3 ,   I n d ia.   E m ail:  n ag ar aj r ao m tech @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   E lectr ical  en er g y   i s   th h ig h l y   co n s u m ed   en er g y   in   t h g lo b al  en er g y   s y s te m .   An d ,   th g e n er atio n   o f   elec tr ical  en er g y   b y   co n v en t io n al  e n er g y   s o u r ce s   is   n o ab le  to   m ee t h g r o w i n g   lo ad   d e m an d .   T h er ef o r e,   th in ter est  o n   alter n ati v en er g y   s o u r ce s   is   b ein g   i n cr ea s ed .   T h av ailab le  r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s   ( R E S)  [ 1 - 3 ]   ar s o lar ,   w i n d   an d   f u el  ce l l.  T h p o w er   g en er atio n   u s i n g   th ese  s o u r ce s   i s   ca lled   as  d i s tr ib u ted   g e n er atio n   ( DG)   [ 4 - 5 ] .   W ca n   in s tall  t h e s p o w er   p lan t s   at  d is tr ib u ted   lev el  at  lo ad   ce n ter s .   De s p ite ,   ad v an ta g es  o f   DG,   th er is   m aj o r   d r a w b ac k   t h a th e   DG  u n its   g e n er ate  p o w e r   at  v er y   lo w   v o lta g le v els   i n   b o th   A C   an d   DC   s u p p l y   i n   n atu r e.   Hen ce ,   it  i s   m aj o r   ch alle n g f ac ed   b y   th u ti liti es   a n d   lo ad s   to   co n v er it   to   h i g h   v o ltag e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I n teg r a tio n   o f R ev ers in g   V o lta g Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g w ith   Hig h   V o lta g e   (   S .   N a g a r a ja   R a o )   211   a n d   r eq u ir ed   n atu r e   o f   s u p p ly .   T h ese  co n v er s io n s   ar p o s s ib le  o n l y   b y   u s in g   p o w er   el ec tr o n ic  co n v er ter s .   T h u s ,   p o w er   elec tr o n ic  co n v er ter s   h av b ec o m k e y   f ac to r   f o r   DG   s y s te m s .   Ho w e v er ,   w h ile  u s i n g   p o w er   elec tr o n ic  co n v er ter s ,   th p o wer   lo s s   m u s b lo w   an d   ef f ici en c y   m u s b h ig h .   Mo s o f   th r e n e w a b le  en er g y   s o u r ce   g e n er atio n   w o u ld   b DC   in   n a tu r w it h   lo w   v o lta g e   a n d   t co n v er th is   lo w   v o lta g DC   to   h ig h   v o ltag e ,   DC - D C   b o o s co n v er ter s   ar u s ed .   T h er ar m an y   b o o s co n v er ter   to p o lo g ies  p r o p o s e d   [ 6 - 9 ]   e ar lier .   T h b asic  b o o s co n v er ter   o p er atio n   is   p er f o r m ed   b y   i n d u cto r s   an d   ca p ac ito r s .   T h w a y   i n   wh ich   w co n n ec o r   u tili ze   th o s co m p o n e n t s   d ec id es  t h g a in ,   co m p le x it y   a n d   lo s s es   o f   th e   co n v er ter .   T h is   h ig h   v o ltag e   DC   ca n   b d ir ec tl y   u s ed   b y   t h D C   lo ad s   an d   if   w e   n ee d   to   co n n ec it  to   A C   lo ad s   th e n ,   w p r ef er   in v er ter s .   C o n v en t io n al  t w o - le v el  in v er ter   g i v es  s q u ar w a v e   o u tp u t,  w h ic h   h as   m o r e   h ar m o n ic s   i n   th e   o u tp u v o lta g w a v e f o r m .   T h is   d is to r ted   w av e   f o r m   ca u s e s   h ea lo s s e s ,   p ar asit ic   to r q u es in   ca s o f   i n d u c tio n   m o to r s ,   an d   d r aw s   r ip p le  cu r r en t   f r o m   s o u r ce .   Mu ltil e v el  i n v er ter s   ( ML I )   ar th b est  s o l u tio n   f o r   t h is   c o n v er s io n   f r o m   DC   to   AC .   I t   is   also   an   in v er ter   w h ic h   co n v er t s   DC   t o   A C ,   b u ea c h   h al f   c y cle  h a s   n u m b er   o f   lev e ls   to   g et  n ea r l y   s i n u s o id al   w a v e   f o r m .   T h er ar d if f er en t   t y p e s   o f   m u ltil e v el  in v er ter   to p o lo g ies  [ 1 0 - 1 3 ]   li k d io d cla m p ed ,   f l y i n g   ca p ac ito r   an d   ca s ca d ed   H - B r id g ty p e.   T h d io d clam p ed   an d   f l y i n g   ca p ac ito r   ca n   g iv m o r n u m b er   o f   lev els  b u t,  it  r eq u ir es  m o r d io d es  a n d   ca p ac ito r s   r esp ec tiv el y .   T h ca s ca d ed   H - B r id g t y p g iv e s   u s   m o r le v els   b y   h av i n g   n u m b er   o f   H - B r id g es .   E ac h   H - B r id g co n s is ts   o f   f o u r   s w itc h es.  T h er ef o r e,   as  th n u m b er   o f   H - B r id g es  in cr ea s e ,   s w itc h   co u n w i ll  b i n cr ea s ed .   Hen ce ,   i n   t h is   p ap er ,   n e w   m u ltil e v e in v er ter   to p o lo g y   w it h   less   n u m b er   o f   s w itc h - c o u n to   g e n er ate  7 ,   9 ,   1 1 ,   1 3   an d   1 5   lev e ls   b y   o p er atin g   i n   s y m m etr ical  a n d   as y m m etr ical  m o d es  h as  b ee n   p r o p o s ed .   I n - p h a s lev el - s h i f t ed   ca r r ier   ty p s i n P W tec h n iq u is   e m p lo y ed   to   tr ig g er   th e   co m m u tati n g   s w itc h es  o f   m u lti - le v el  i n v er ter .   S w itc h es  o f   H - B r id g f o r   r ev er s v o lta g e   ap p ea r an ce   ac r o s s   th lo ad   ar tr ig g er ed   b y   s i m p le  p u ls g e n er ato r .   T h Hig h   v o ltag g ai n   DC - D C   co n v er ter   is   u s ed   at  f ir s s ta g o f   co n v er s io n   a n d   s i n g le  i n p u m u lti   o u tp u ( SIM O)   D C - D C   co n v er t er   is   p r o p o s ed   an d   p lace d   af ter   f ir s t c o n v er ter   f o r   v o ltag b ala n cin g .         Fig u r 1   s h o w s   t h b lo ck   d iag r a m   o f   p r o p o s ed   to p o lo g y .   T h h ig h   v o ltag g ai n   DC - D C   co n v er ter   an d   SIM co n v er ter   ar ca s c ad ed   to   g et  b etter   p er f o r m a n c e   a n d   t h p r o p o s ed   s y m m etr i ca o r   as y m m etr ical   R M L I   is   co n n ec ted   b et w ee n   SIM co n v er ter   an d   lo ad .   T h is   cir cu it  is   m o d eled   an d   s i m u lated   i n   MA T L A B /S i m u li n k   s o f t w ar an d   r esu lt s   ar d is cu s s ed .         Fig u r 1 .   B lo ck   d iag r a m   o f   p r o p o s ed   s y s te m       2.   RE N E WAB L E   E N E R G S O URCE F E DC - DC  CO N VE R T E R S F O H I G H   VO L T A G E - G AI B O O ST I N G   AND  SI NG L E - I NP UT   M UL T I - O UT P UT   VO L T A G E   B AL AN CIN G   R en e w ab le  e n er g y   s o u r ce s   ( R E S)  ar k n o w n   as  r e n o w n ed   s o u r ce   o f   e n er g y   b ec au s o f   m an y     en v ir o n m e n tal     i s s u es   t h ese   d a y s .   Als o ,   t h e   p o te n tial  o f   r e n e w ab le  e n er g y   s o u r ce s   i s   e n o r m o u s   as   t h e y   ca n   i n   p r in cip le  m ee m an y   ti m e s   t h w o r ld s   e n er g y   d e m a n d .   T h e   m ai n   d is ad v an ta g o f   c o n s id er in g   R E f o r   elec tr icit y   g e n er atio n   is   t h at  R E p r o d u ce s   lo w - v o lta g o u tp u w h ic h   i n s is t s   f o r   b o o s o p er a tio n   o f   v o lta g e   u s i n g   DC - D C   co n v er ter .   T h is   s ec tio n   p r ese n ts   t h h ig h   v o l tag e - g ai n   D C - DC   co n v er ter   f o r   b o o s tin g   th lo v o ltag o u tp u f r o m   R E to   r eq u ir ed   lev el  o f   o u tp u v o lta g an d   s i n g le - i n p u m u lti - o u t p u co n v er ter   w it h   v o ltag b alan c in g .   A ls o ,   th pr o p o s ed   R ML I   n ee d s   t h r ee   s ep ar ate  DC   s o u r ce s   an d   th o s th r ee   DC   s o u r ce s   ar r ep lace d   w ith   ca p ac ito r s   b y   ca s ca d i n g   DC - D C   co n v er ter .   T o   av o id   th is s u o f   v o lta g b alan cin g   ac r o s s   th r ee   ca p ac ito r s ,   v o ltag b al an cin g   co n v er ter   is   p lace d   alo n g s i d o f   h ig h   g ai n   D C - DC   co n v er ter .     2 . 1   M ultilev el  DC - DC  B o o s t   Co nv er t er   T h co n f ig u r atio n   o f   t h r ee   lev el  DC - D C   b o o s co n v er ter   is   d ep icted   in   Fig u r 2 .   I co n s is ts   o f   co n v e n tio n al   b o o s co n v er ter ,   ( 2 N - 1 )   d io d es  an d   ( 2 N - 1 )   ca p ac ito r s .   T h m ai n   ad v a n t ag es  of   u s i n g   t h e   pr o p o s ed   to p o lo g y   ar it c a n   b ex ten d ed   to   N - n u m b er   o f   lev els b y   ad d in g   o n l y   d io d es a n d   ca p ac ito r s   w it h o u t   m o d i f y i n g   th e   m a in   cir cu i t,  a n d   also   h i g h   v o lta g g ai n   ca n   b o b tain ed   w it h o u t   u s o f   tr an s f o r m er   a n d   h ig h   d u t y   c y cle.   T h p r o p o s ed   co n v er ter   co n s is t s   o f   3   s ta g es   w h i ch   i s   o p er ated   at  d u t y   c y cle  o f   0 . 5 .   T h o p er atio n   o f   th t h r ee   lev el  b o o s t c o n v er ter   is   ex p lain ed   i n   [ 6 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   210     2 1 9   212     A n a l y s is   o f   DC - DC   M u l t il e v el   B o o s t   C o n v er t er :     I n   th is   s e c t i o n   t h e   b o o s t   r a ti o   w il l   b e   an aly z e d .   T h is   is   v e r y   im p o r t an t   b e ca u s e   th e   in d u ct o r   l o s s e s   lim i t h th e o r e ti c a l ly   m ax im u m   b o o s t   r at i o ,   an d   t h e   an a ly s is   g iv e s   im p o r ta n t   in f o r m a ti o n   t o   d e s ig n e r s   [ 1 1 ] .   F r o m   b a s i c   p r in c i p l e s ,   th e   v o l t ag e   g ai n   o f   th e   c o n v en ti o n al   b o o s t   c o n v e r t e r   is   g iv en   b y   Vo ltag g ai n ,   V o V dc =   1 1 D         ( 1 )   Fo r   MB C ,   t h v o lta g g ai n   is   ex p r ess ed   as   V o V dc =   N 1 D           ( 2 )   T h in p u t D C   c u r r en t c a n   b ex p r ess ed   in   ter m s   o f   th o u tp u t c u r r en t a n d   i n p u t - o u tp u v o lt ag as,   V dc I L =   V O I O =   V O V O R O =   N   V C NV C R O =   N 2 V C 2 R O     ( 3 )   T h er ef o r e,   I L =   V C V dc   . N 2 V C R O =   N 2 V C ( 1 D ) R O       ( 4 )   Fro m   ( 4 ) ,   it   ca n   b s ee n   th at  t h in p u t c u r r en t c an   b co n tr o ll ed   w it h   d u t y   c y cle  D   in   t h P W M.         V i n S L a L a 1 L a 2 L a 3 D 1 D 2 D 3 C 1 C 2 C 3     Fig u r 2 .   Hig h - Vo lta g T h r ee   lev el  D C - DC   B o o s C o n v er ter     Fig u r 3 .   Sin g le - I n p u t M u lti - Ou tp u t ( SIM O)   C o n v er ter   w i th   Vo lta g B alan cin g       2 . 2   Sin g le - I np ut  M ulti - O utput   ( SI M O )   C o nv er t er   w it V o lt a g B a la ncing   T h SIM is o lated   DC - D C   c o n v er ter   ac h ie v e s   o r   p er f o r m s   t w o   m aj o r   task s   -   o n is   to   b o o s th in p u D C   v o ltag f r o m   h ig h   g ain   DC - D C   co n v er ter   to   h ig h er   v al u o f   v o ltag a s   b o o s co n v er t er   an d   th e   o th er   to   b alan ce   th v o lta g ac r o s s   ca p ac ito r s   in   p r o p o s ed   M L I   to p o lo g y .   T h cir cu it  r ep r esen tat io n   o f   s in g le - in p u m u lti - o u tp u t ( SIM O)   is o lated   DC - DC   co n v er ter   is   s h o w n   i n   Fi g u r 3 .     As  th n a m s u g g est s   o f   i s o lated   DC - D C   co n v er ter ,   DC - DC   co n v e r ter   co n s is ts   o f   tr a n s f o r m er   f o r   is o latio n   o f   i n p u s id to   th o u tp u t.  T h tr an s f o r m er   i s   m u lti  w i n d in g   tr a n s f o r m er   an d   g iv e s   th r ee   o u tp u t   p o r ts   an d   at  t h i n p u t,   th e   tr an s f o r m er   is   s u p p lied   f r o m   a   D C   s o u r ce .   I n   t h i s   p ap er ,   th o u tp u o f   h i g h   v o ltag e   ga in   DC - D C   co n v er ter   is   s u p p lied   as in p u t to   t h tr a n s f o r m e r   p r im ar y .   A   s w itc h   MO S FET   is   co n n ec ted   to   t h e   tr an s f o r m er   p r i m ar y   a n d   th s w itc h i n g   o p er atio n   o f   s w itc h   d ec id es  th c h ar g i n g   ti m o f   i n p u p r i m ar y   co il   o f   tr an s f o r m er .   T h s ec o n d ar y   o f   th tr an s f o r m er   co n s i s ts   o f   t h r ee   o u tp u p o r ts   w ith   s in g le  i n p u p o r an d   h en ce   th cir c u it  i s   ter m ed   as  s in g le - i n p u m u lti - o u tp u i s o lated   D C - DC   co n v er ter .   E ac h   o u tp u p o r o f   th D C - DC   co n v er ter   h as  d io d co n n ec ted   alo n g   w i th   t h ca p ac ito r   at  th o u tp u ter m in al  o f   t h p o r t.  T h d io d is   p lace d   to   p r ev en r e v er s c u r r en f lo w   f r o m   ca p ac ito r   to   w i n d i n g s   o f   tr an s f o r m er . T h o p er atio n   o f   s w i tc h   ( MO SF E T )   co n n ec ted   at  p r im ar y   s id o f   tr an s f o r m er   y ield s   m u t u al  f l u x   t h at  li n k s   w it h   t h th r ee   s ec o n d ar y   w i n d i n g s   o f   th e   is o lat ed   D C - DC   co n v er ter .   M u tu a f lu x   t h at  lin k s   to   t h s ec o n d ar y   w i n d in g s   i n d u ce s   s el f   in d u ce d   E MF  i n   t h r ee   s ec o n d ar y   w in d i n g s   o f   SIM is o late d   DC - D C   co n v er ter .   A s   t h s ec o n d ar y   ter m i n al s   ar clo s ed ,   th s el f   in d u ce d   E MF  f o r ce s   c u r r en to   p ass   th r o u g h   ea ch   o f   t h th r ee   s ec o n d ar y   w i n d i n g s .   T h is   p h en o m e n o n   c h ar g es   t h ca p ac ito r   co n n ec ted   at   th e   o u t p u ter m in a ls   o f   ea c h   o f   t h e   in p u m u lti - o u tp u t   is o lated   DC - DC   co n v er ter .   Du r in g   t h o p er atio n   o f   m u lt i - le v el  i n v er ter ,   t h ca p ac ito r s   p lace d   as  in p u DC   s o u r ce s   ten d s   t d is ch ar g a n d   w i th   m u ltip le  DC   s o u r ce s   i n   M L I   r aises   an   i s s u o f   v o lta g b alan ce   ac r o s s   ca p ac ito r s   o f   ML I .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I n teg r a tio n   o f R ev ers in g   V o lta g Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g w ith   Hig h   V o lta g e   (   S .   N a g a r a ja   R a o )   213   As t h SIM co n v er ter   p r o d u ce s   th r ee   o u tp u t p o r ts ,   t h t h r ee   ca p ac ito r s   o f   R ML I   w i ll  n o t r aise th i s s u o f   v o ltag b ala n ce   ac r o s s   ca p ac ito r s   an d   h en ce   r ed u ci n g   th r is k   o f   m alf u n ctio n in g   o f   M L I .     2 . 3   Clo s ed - L o o p O pera t io o f   SI M O   Co nv er t er       V i n S 2 L 1 L 2 D 4 C 4 V 1 + - V r e f 1 + - V r e f 2 + - V r e f 3 + + + V e r r o r 1 V e r r o r 2 V e r r o r 3 P I   c o n t r o l l e r > R e f C a r r i e r S a w t o o t h   s i g n a l G a t e   p u l s e s   L 3 D 5 C 5 L 4 D 6 C 6 V 2 V 3       Fig u r 4 .   C lo s ed - L o o p   Op er atio n   o f   Si n g le - I n p u Mu lti - O u tp u t ( SIM O)   C o n v er t er     Fig u r 5 .   C o m p lete  P h en o m en o n   o f   R e n e w ab le  E n er g y   So u r ce   Fed   DC - D C   C o n v er ter s   f o r   Hig h - Vo ltag Gai n   B o o s tin g   a n d   Si n g le - I n p u t M u lti - Ou tp u t V o ltag B alan c in g       T h clo s ed - lo o p   c o n tr o SIM is o lated   DC - DC   co n v er ter   is   s h o w n   in   Fi g u r 4 .   C o n v e n ti o n al  m u lti - o u tp u co n v er ter s   w h en   o p er ated   in   clo s ed - lo o p   m o d o f   o p er atio n   in v o lv e s   m u ltip le  P I   co n tr o ller s   to   r ed u ce   th er r o r   b u t th i s   p ap er   p r esen ts   th u s o f   o n l y   s i n g le  P I   co n tr o ller   to   r ed u ce   th er r o r   in   all  th r ee   o u tp u t p o r ts   o f   DC - D C   co n v er ter .   T h v o ltag ac r o s s   ea c h   o f   t h th r ee   o u tp u p o r ts   o f   SIM is o lated   DC - D C   co n v er ter   ar m ea s u r ed   ac r o s s   r esp ec tiv in d i v id u al  ca p ac ito r s   co n n ec ted   at  th r esp ec tiv o u tp u p o r ter m i n als  o f   DC - D C   co n v er ter .   T h ac tu al  m ea s u r ed   o u tp u v o ltag ac r o s s   ca p ac ito r   is   m ea s u r ed   an d   is   co m p ar ed   w it h   r ef er en ce   v o ltag e   y ield in g   t h er r o r   in   ea ch   o f   t h in d i v id u al  s ec o n d ar y   s id es.  T h p r o ce s s   er r o r   in   all  th th r ee   v o ltag es  ac r o s s   ca p ac ito r s   is   ad d ed   an d   s en to   P I   c o n tr o ller   b lo ck .   P I   c o n tr o ller   r ed u ce s   th er r o r   an d   y ield s   t h r ef er en c e   s ig n al.   T h r ef er en ce   s i g n a i s   co m p ar ed   lo g icall y   w it h   ca r r ier   ( s a w - to o th )   s i g n al  ( w h e n   r ef er e n ce   g r ea ter   th an   ca r r ier   s ig n al)   w h ich   g en er ates  s w itc h in g   p u l s es  to   MO SF E T .   ON/OFF  ti m e s   o f   M OSFET   r ef lects  th e   ch ar g i n g   ti m o f   p r i m ar y   co il   o f   tr an s f o r m er   an d   h e n ce   ea c h   o f   th o u tp u ca p ac ito r s   ar ch ar g ed   to   co r r ec t   v alu e   o f   v o lta g e.   T h is   p h e n o m en o n   b ala n ce s   th e   v o lta g ac r o s s   ca p ac ito r s .   A ls o ,   d u r i n g   t h ON   ti m o f   MO SF E T ,   th p r i m ar y   co il  o f   tr an s f o r m er   is   c h ar g ed   an d   b o o s ts   th i n p u v o ltag a n d   tr an s f er s   t h i n p u t   v o ltag to   t h e   s ec o n d ar y   s id e.   T h is   SIM is o lated   DC - DC   co n v er ter   ac h ie v es  o r   p er f o r m s   t w o   m aj o r   task s   -   o n is   to   b o o s th in p u D C   v o ltag e   f r o m   h ig h   g ai n   D C - D C   co n v er ter   to   h ig h er   v alu e   o f   v o ltag e   as  b o o s t   co n v er ter   an d   th o t h er   to   b alan ce   th v o ltag ac r o s s   ca p ac it o r s   in   ML I   to p o lo g y .   C o m p lete  p h en o m en o n   o f   r en e w ab le  e n er g y   s o u r ce   f ed   DC - DC   co n v er ter s   f o r   h i g h   v o ltag e - g ai n   b o o s tin g   a n d   s in g le - i n p u m u lti - o u tp u v o ltag b ala n cin g   w it h   t h eir   r esp ec tiv clo s ed - l o o p   o p er atio n s   ar e   d ep icted   in   Fig u r 5 .       3.   P RO P O SE RV  M L I   T O P O L O G Y   R ec en t l y ,   M L I   to p o lo g y   is   o f   p ar am o u n i m p o r tan ce   f o r   h i g h   v o ltag a n d   h i g h   p o w er   ap p licatio n s .   Sev er al  to p o lo g ies   o f   M L I s   h a v b ee n   r ep o r ted   in   t h liter atu r e.   T h is   p ap er   p r esen t s   s y m m e tr ical  a n d   as y m m etr ic  ca s ca d b ased   R ML I   e m p lo y in g   t h r ee   eq u al  o r   u n eq u al  DC   s o u r ce s   to   g en er ate  s ev e n ,   n i n e ,   elev en ,   t h ir tee n   an d   f i f tee n   lev els  o u tp u an d   its   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   is   o b s er v ed   b y   i n teg r ati n g   h ig h   v o ltag e - g ai n   b o o s co n v er ter   w it h   SIM v o lta g b alan cin g   co n tr o l.  T h b lo ck   d iag r a m   an d   eq u i v ale n t   s tr u ct u r o f   p r o p o s ed   R ML I   is   s h o w n   i n   Fi g u r 6   an d   Fi g u r 7   r esp ec tiv el y .   Fig u r 7   s h o w s   t h p r o p o s ed   to p o lo g y   o f   s in g le - p h a s ca s ca d b ased   R M L I .   T h p r o p o s ed   t y p o f   R M L I   ca n   b o p er ated   in   s y m m etr ical  an d   as y m m e tr ical  m o d e s   to   p r o d u ce   s tep p ed   o u tp u to   f o r m   7 ,   9 ,   1 1 ,   1 3   an d   1 5   lev el  o u tp u t   b ased   o n   th e   r atio   o f   D C   v o ltag e s .   T h p r o p o s ed   R ML I   to p o l o g y   co n s is ts   o f   te n   p o w er   s w itc h es  in   w h ic h   s i x   ar u s ed   f o r   s w i tch i n g   o p er atio n   to   g en er ate  th r eq u ir ed   n u m b er   o f   le v els  u s i n g   lev el  g e n er ato r   u n it   an d   f o u r   a r u s ed   f o r   p o lar it y   g e n er atio n   in   f u ll - b r id g to p o lo g y .   T h s w itc h e s   Sa1   to   Sa6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   210     2 1 9   214   ar u s ed   i n   ca s ca d ed   s tr u c tu r an d   s w itc h es  Sa7   to   Sa1 0   a r p lace d   in   f u ll - b r id g s tr u ct u r i n   o n e   p h ase   o f   p r o p o s ed   to p o l o g y .             Fig u r 6 .   B lo ck   Diag r a m   o f   P r o p o s ed   I n v er ter s   u s i n g   R ev er s in g   Vo lta g T o p o lo g y     Fig u r 7 .   P r o p o s ed   Sin g le  P h a s S y m m etr ical/ As y m m etr ical  R ML I       T h m a x i m u m   o u tp u v o ltag is   th s u m   o f   all  t h d s o u r ce   v o ltag e s ,   an d   is   g iv e n   ( 5 )   an d   ( 6 ) .     V 0 , ma x =   V d c1 + V d c2 +   . . V d cn     ( 5 )     V 0 , ma x =  = 1           ( 6 )     E q u atio n s   ( 5 )   an d   ( 6 )   illu s tr ate  th o u tp u le v el  o f   t h ad d er /s u b tr ac tio n   cir cu it.  B o t h   th p o s it iv a n d   n eg at iv le v el s   ar s y n t h esize d   b y   t h p o lar it y   g e n er atio n   u n it.   A t lo ad   ( V o ) ,   th s y n th e s ized   s tep p ed   o u tp u t v o ltag le v el  w i ll b o b tain ed   as  m en tio n ed   b elo w :     V 0 , ma x = +   V d ci n i = 1 , If   S a7 , S a8 = 1       ( 7 )     V 0 , ma x =   V d ci n i = 1 , If   S a9 , S a1 0 = 1       ( 8 )     I n   s y m m etr ical  co n f ig u r atio n   th r atio   o f   D C   v o lta g e s   ar s a m i.e . ,   1 :1 :1   an d   it  g e n er ate s   o n l y   7 - lev el  o u tp u b y   ca s ca d i n g   th r ee   eq u al  d v o ltag e s .   B u t,  in   o r d er   to   g en er ate  h i g h   n u m b e r   o f   o u tp u le v els,  a   lar g n u m b er   o f   s w i tch i n g   d ev ices  a n d   D C   s o u r ce s   ar e   r eq u ir ed   [ 7 1 0 ] .   T o   o v er co m e   t h is   p r o b lem ,   as y m m etr ical  ar r an g e m e n ts   ca m i n to   s u r v i v al.   I n   A s y m m et r ical  ar r an g e m e n t t h e   r atio   o f   DC   v o ltag e s   ca n   b e   r ef o r m ed .   Fo r   s u p p o s e ,   if   i n p u v o lta g es  ar r ef o r m ed   i n   th r atio   o f   1 :1 :2 ,   1 :2 :2 ,   1 : 2 :3   an d   1 :2 :4   th en   p r o p o s ed   R ML I   w il l p r o d u ce   9 ,   1 1 ,   1 3   an d   1 5   lev el  o u tp u t   r esp ec tiv el y .   T h u s ,   lar g n u m b er   o f   s w itc h i n g   d ev ices   ar r ed u ce d   in   o r d er   t o   g en er ate  h i g h   n u m b er   o f   o u t p u t le v el s .     Fo r   s i n g le  p h a s 1 5 - le v el  ca s ca d b ased   R V   in v er ter ,   t h s w itc h in g   s eq u e n ce   to   g e n er ate  t h e   r eq u ir ed   lev els ar g i v en   i n   T ab le  1 .   T h o p e r atio n   o f   th C B R V   M L I   is   ex p lai n ed   in   [ 4 ] .                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I n teg r a tio n   o f R ev ers in g   V o lta g Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g w ith   Hig h   V o lta g e   (   S .   N a g a r a ja   R a o )   215   T ab le  1 : S w itc h i n g   Seq u en ce   t o   Gen er ate  15 - L e v el  O u tp u f o r   Pro p o s ed   R I n v er ter   T o p o lo g y   S . N o   C o n d u c t i n g   S w i t c h e s fo r   L e v e l   G e n e r a t o r   U n i t   C o n d u c t i n g   S w i t c h e s fo r   P o l a r i t y   G e n e r a t i o n   V o l t a g e   L e v e l s   V o l t a g e   R a t i n g   ( V o l t s)   S a1   S a3   S a5   S a2   S a4   S a6   S a7   S a8   S a9   S a 10   1   1   1   1   0   0   0   0   0   0   0   0   0   2   0   1   1   1   0   0   1   1   0   0   1   6 2 . 8 5   3   1   0   1   0   1   0   1   1   0   0   2   1 2 5 . 7 1   4   0   0   1   1   1   0   1   1   0   0   3   1 8 8 . 5 6   5   1   1   0   0   0   1   1   1   0   0   4   2 5 1 . 4 2   6   0   1   0   1   0   1   1   1   0   0   5   3 1 4 . 2 7   7   1   0   0   0   1   1   1   1   0   0   6   3 7 7 . 1 3   8   0   0   0   1   1   1   1   1   0   0   7   4 4 0   9   0   1   1   1   0   0   0   0   1   1   8   - 6 2 . 8 5   10   1   0   1   0   1   0   0   0   1   1   9   - 1 2 5 . 7 1   11   0   0   1   1   1   0   0   0   1   1   10   - 1 8 8 . 5 6   12   1   1   0   0   0   1   0   0   1   1   11   - 2 5 1 . 4 2   13   0   1   0   1   0   1   0   0   1   1   12   - 3 1 4 . 2 7   14   1   0   0   0   1   1   0   0   1   1   13   - 3 7 7 . 1 3   15   0   0   0   1   1   1   0   0   1   1   14   - 4 4 0       3 . 1 .   P uls es  g ener a t io n f o co m mu t a t ing   s w it ches o f   pro po s ed  RV  M L I     t o po lo g y   In - p h ase  lev e l - s h if ted   ca r r ier   ty p s i n P W tech n iq u i s   e m p lo y ed   to   tr ig g er   th co m m u ta tin g   s w itc h es  o f   p r o p o s ed   R ML I .   T h p atter n   o f   in - p h ase  tr ia n g u lar   ca r r ier   b ased   lev el  s h i f ted   PW t ec h n iq u e   in o r d er   to   p r o d u ce   f ir in g   p u ls es  to   t h p o w er   s w itc h es   o f   1 5 - le v el  p r o p o s ed   to p o lo g y   is   s h o w n   i n   Fi g u r 8 .   I n   th is   p atter n   o f   p r o d u cin g   f ir i n g   p u ls e s ,   all  th ca r r ier   s ig n al s   w ill  h av s a m a m p li tu d an d   f r eq u en c y   b u th e   ca r r ier   s ig n al s   ar s h i f t ed   in   l ev els  a n d   all  t h ca r r ier   s ig n al s   w ill  b i n - p h ase.   Fo r   an   n - le v el  o f   ca s ca d ed   H - b r id g ML I   t h le v el  s h if ted   m o d u latio n   r eq u ir es  ( n - 1 ) /2   ca r r ier s ,   all  th i s   ca r r ier s   h av e   t h s a m a m p lit u d e   an d   f r eq u e n c y .   Fo r   th e   p r o p o s ed   R i n v er ter   3 ,   4 ,   5 ,   6   an d   7   ca r r ier   s i g n als  ar co n s id er ed   alo n g   w ith   r ef er en c e   s ig n al  f o r   th p r o d u ctio n   o f   p u ls e s   to   g e n er ate  7 ,   9 ,   1 1 ,   1 3   an d   1 5   lev el  o u tp u v o ltag e.   P u ls e s   f o r   r esp ec tiv e   s w itc h es  ar p r o d u ce d   o n l y   at   th in s ta n o f   i n ter ac tio n   b et w ee n   r ef er e n ce   an d   ca r r ier   s ig n al s   an d   w h en   t h e   r ef er en ce   s i g n al  is   g r ea ter   th an   th ca r r ier   s i g n al;  t h p u ls w il b h i g h   a n d   o th er w is e   lo w   f o r   r esp ec tiv e   s w itc h es.  W h en   s w i tch   Sa2   i s   ON,   t h s w itc h   Sa1   r e m a in s   OFF  a n d   t h u s   w h e n   Sa1   n ee d s   to   b t u r n ed   ON,   Sa2   s w itc h es  O FF .   T h s i m il a r   p r o ce d u r is   ad o p ted   f o r   s w itc h   p air s   Sa3 ,   Sa4   a n d   Sa5 ,   Sa6 .   Fo r   tr ig g er i n g   s ix   co m m u ta tin g   s ig n al s ,   th r ee   d r iv p u ls e s   ar s u f f icie n w h ile  th o t h er   th r ee   s w itc h es c a n   b o p er ated   u s in g   NOT   s ig n al  o f   t h e x is ti n g   d r iv p u ls e s .   T h p u ls es  g en er ate d   to   t r ig g er   Sa2   ar u s ed   to   tr ig g er   s w itc h   Sa1   b y   co m p li m e n ti n g   p u ls e s   o f   s w i t ch   Sa2   u s i n g   NOT   g ate.   Sim ilar l y   p u ls e s   f o r   Sa4   ar u s ed   to   tr ig g er   s w itch   Sa3   b y   co m p li m en t in g   p u l s es   o f   s w itc h   Sa4   u s i n g   NOT   g ate  an d   Sa6   ar u s ed   to   tr ig g er   s w itc h   Sa5   b y   co m p l i m e n ti n g   p u ls e s   o f   s w i t ch   Sa6   u s in g   NOT   g ate  an d   th u s   u s in g   o n l y   t h r ee   d r iv in g   p u ls es  s ix   s w itc h es   ar tr ig g er ed   i n   p r o p o s ed   R in v er ter   to p o lo g y .   T h S w itch e s   o f   H - B r id g Sa7   a n d   Sa8   w h en   t u r n ed   ON,   t h e   s w itc h es Sa9   an d   Sa1 0   ar tu r n ed   OFF a n d   v ice - v er s a.           Fig u r 8 .   I n - P h ase  D is p o s itio n   Sin P W to   Gen er ate  15 - L e v els       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   T h s i m u la tio n   o f   th p r o p o s ed   DC - D C   co n v er ter   f o r   h i g h   v o ltag e - g ai n   b o o s tin g   an d   SIM v o ltag e   b alan cin g   w i th   p r o p o s ed   s y m m etr ical  a n d   as y m m etr ical   R ML I   f ed   R - lo ad   is   ca r r ied   o u an d   a n al y ze d   u s i n g   M A T L A B .   T h s y s te m   p ar am eter s   u s ed   to   s i m u late  a n d   d esig n   th m o d els ar d ep icted   in   T ab le  2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   210     2 1 9   216   T ab le 2 :   S y s te m   Par a m eter s   P a r a me t e r   V a l u e   R e si st a n c e   L o a d   1 0   O h ms   D u t y   C y c l e   0 . 5   R ES O u t p u t   5 0   V   I n d u c t a n c e   1 . 3 3   mH   C a p a c i t a n c e   v a l u e s i n   h i g h   g a i n   c o n v e r t e r   1 0 0   µ F   O u t p u t   c a p a c i t a n c e   o f   h i g h   g a i n   c o n v e r t e r   1 0 0   µ F   C a p a c i t o r i n   S I M O   c o n v e r t e r   ( 3   N o s)   9 0 0 0 µ F   DC - L i n k   v o l t a g e   t o   M L I   4 4 0 V   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   5   k H z   M o d u l a t i o n   i n d e x   0 . 8 6 6       R en e w ab le  e n er g y   s o u r ce   d eli v er s   5 0   o u tp u a n d   f ee d s   D C - DC   co n v er ter .   T h o u tp u o f   h ig h   g ai n   DC - DC   co n v er ter   a n d   SIM co n v er ter   o u tp u is   s h o w n   i n   Fig u r 9   ( a)   an d   ( b )   r esp ec tiv el y .   T h 5 0   o u tp u t   f r o m   R E is   b o o s ted   to   3 0 0   V   b y   u s i n g   t h r ee   lev e DC - DC   b o o s co n v er ter .   T h o u tp u o f   b o o s co n v er ter   is   in t e g r a ted   w ith   SIM co n v er ter   to   b o o s th in p u v o ltag an d   also   to   p r o v id ca p ac ito r   v o ltag b ala n ce   i n   s y m m etr ical  a n d   a s y m m etr ica m o d es   to   g en er ate   r eq u ir ed   n u m b er   o f   v o ltag e   lev e ls .   SIM co n v er ter   b o o s ts   v o ltag o f   3 0 0   f r o m   h i g h   g a in   co n v er ter   to   4 4 0 as sh o w n   in   Fi g u r 9 .         ( a)                                                                                                ( b )   Fig u r 9   ( a)   Hig h   Gai n   DC - D C   C o n v er ter   Ou tp u t   an d   ( b )   SIM C o n v er ter   Ou tp u t         ( a)                                                                                                ( b )   Fig u r 1 0   ( a)   SIM C o n v er ter   Ou tp u of   S y m m etr ical  Mo d e   to   Gen er ate  7 - L e v el  a n d   ( b )   SIM C o n v er ter   Ou tp u of   A s y m m etr ical  Mo d e   to   Gen er ate  15 - L e v el       Fig u r es  1 0   ( ) an d   ( b )   s h o w s   th v o lta g ac r o s s   ea ch   ca p ac ito r   o f   SIM co n v er ter   in   s y m m etr ical  an d   as y m m etr ical   m o d es  f o r   7 - lev el   an d   1 5 - le v el  r esp ec ti v el y .   I n   s y m m etr ical  ar r a n g e m en ea c h   ca p ac ito r   m ai n tai n s   t h o u tp u v o ltag o f   1 4 6 . 6 6 7   an d   v o ltag b alan ce   is   ac h iev ed   ac r o s s   all  t h r ee   ca p ac ito r s   o f   SIM co n v er ter .   T h th r ee   ca p ac ito r   o u tp u v o ltag es  ar f ed   to   p r o p o s ed   R ML I .   I n   as y m m e tr ical  ar r an g e m en t t h v alu o f   v o lta g ac r o s s   th i n d i v id u al  ca p ac i to r   s   ar lis ted   in   tab le  3 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I n teg r a tio n   o f R ev ers in g   V o lta g Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g w ith   Hig h   V o lta g e   (   S .   N a g a r a ja   R a o )   217   T ab le  3 .   Valu o f   Vo ltag A cr o s s   th In d i v id u a ca p ac I to r s   in   A s y m m e tr ical  Mo d e   S . N o   V o l t a g e   r a t i o   V o l t a g e   a c r o ss i n d i v i d u a l   c a p a c i t o r s   V o l t a g e   l e v e l s   V c1   V c2   V c3   1   1 : 1 : 2   1 1 0   1 1 0   2 2 0   9   2   1 : 2 : 2   88   1 7 6   1 7 6   11   3   1 : 2 : 3   7 3 . 3 3   1 4 6 . 6 6   2 2 0   13   4   1 : 2 : 4   6 2 . 8 5   1 2 5 . 7 1   2 5 1 . 4 2   15       Fig u r es  1 1   to   15   d e p icts   th p r o p o s ed   R ML I   lo ad   v o ltag an d   co r r esp o n d in g   h ar m o n i s p ec tr u m   u s i n g   I n - p h ase  le v el - s h i f ted   t r ian g u lar   ca r r ier   t y p s in P W tech n iq u f o r   s y m m etr ic al  an d   as y m m etr ical   m o d ar r an g e m en ts   w it h   v o l tag r atio s   o f   1 :1 :1 ,   1 :1 :2 ,   1 :2 : 2 ,   1 :2 :3   an d   1 :2 : 4     to   g en er ate  7 ,   9 ,   1 1 ,   1 3   an d   1 5   lev el  o u tp u t     r esp ec ti v el y   w it h   m o d u lat io n   i n d ex   o f   0 . 8 6 6 .   T h v alu e s   o f   t h o u tp u v o ltag es  ar 3 2 7 . 8 V,   3 5 9 . 3 V,   3 6 2 . 8 V,   3 6 6 . 7 an d   3 7 9 . 3 f o r   7 ,   9 ,   1 1 ,   1 3   an d   1 5   lev els  r esp ec ti v el y   a n d   co r r esp o n d in g   T HD  v alu e s   ar 2 8 . 8 7   %,  1 3 . 9 8   %,  1 2 . 3 7 %,  1 1 . 8 4 % a n d   9 . 0 8 % r e s p ec tiv el y .     Fro m   th a n al y s i s ,   it  is   o b s er v ed   th at  t h p r o p o s ed   1 5 - lev el  as y m m etr ical  R M L I   w it h   v o ltag e   r atio   o f   1 :2 :4   c an   b clea r ly   a p p r ec iated   to   g et  n ea r l y   s i n u s o id al  v o ltag w a v e f o r m   t h an   7 ,   9 ,   1 1   an d   1 3   lev el  in v er ter s .   Fro m   t h f i g u r es  11   an d   15   it  w a s   o b s er v ed   th at  2 8 . 8 7 o f   T HD  f o r   s y m m etr ical  R 7 - le v e l   in v er ter   a n d   9 . 0 8 o f   T HD  f o r   as y m m etr ical  R 1 5 - le v e in v er ter .   A ls o   it  is   n o ted   th at  th f u n d a m e n tal   o u tp u v o lta g o f   s y m m etr i ca R 7 - le v el  i n v er ter   att ain s   o n l y   3 2 7 . 8 V,   b u th e   o u tp u t   v o lta g o f   as y m m etr ical  R 1 5 - le v el  i n v er ter   attai n s   ab o u 3 7 9 . 3 V   w h ich   i n cr ea s es  t h p o w er   o u tp u t.  T h u s   th e   as y m m etr ical  R m u ltil e v el   i n v er ter   i s   u s ed   to   o b tai n   h i g h   r eso l u tio n ,   a n d   to   g et  b etter   th e f f icie n c y   a n d   r ed u ce d   h ar m o n ic s   w it h   les s   n u m b er   o f   s w itc h in g   d ev ice s .         ( a)                                                                                                                                                                 ( b )   Fig u r 1 1   ( a)   Sin g le  P h ase  7 - L e v el  R I n v er ter   O u tp u t V o l tag e   an d   ( b )   C o r r esp o n d in g   T HD  Sp ec tr u m         ( a)                                                                                                ( b )   Fig u r 1 2   ( a)   Sin g le  P h ase  9 - l ev el  R I n v er ter   O u tp u t V o lta g e   an d   ( b )   C o r r esp o n d in g   T HD  Sp ec tr u m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   210     2 1 9   218     ( a)                                                                                                         ( b )   Fig u r 1 3   ( a)   Sin g le  p h a s 11 - lev el  R in v er ter   o u tp u v o lta g an d   ( b )   C o r r esp o n d in g   T HD  s p ec tr u m         ( a)                                                                                                ( b )   Fig u r 1 4   ( a)   Sin g le  p h a s 13 - lev el  R in v er ter   o u tp u t   v o lta g an d   ( b )   C o r r esp o n d in g   T HD  s p ec tr u m         ( a)                                                                                                ( b )   Fig u r 1 5   ( a)   Sin g le  p h a s 15 - lev el  R in v er ter   o u tp u v o lta g an d   ( b )   C o r r esp o n d in g   T HD  s p ec tr u m       L o ad   v o lta g a n d   co r r es p o n d in g   T HD  co m p ar is o n   o f   R E S   o u tp u f ed   D C - DC   co n v er ter s   f o r   h ig h   v o ltag e - g ai n   b o o s tin g   an d   SI MO   f o r   v o ltag b alan ci n g   w it h   p r o p o s ed   R in v er ter   f ed   R - lo ad   ar d ep icted   i n   f i g u r es   1 1   to   1 5   w it h   d if f er e n v o lta g r atio s   to   g en er ate  7 ,   9 ,   1 1 ,   1 3   an d   1 5   lev e ls .   I n   t h is   co m p ar is o n   it   is   co n clu d ed   th at  w it h   d if f er e n v o lta g r atio s   T HD  ca n   b e   r ed u ce d   b y   in cr ea s i n g   n u m b er   o f   v o ltag lev el s   w it h   t h s a m n u m b er   o f   co m p o n en ts   a n d   d s o u r ce s .       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r esen ts   s y m m etr ical  an d   as y m m etr ical  R V   ML I   to p o lo g y   w i th   d i f f er en v o lta g e   r atio s   f o r   i n v er tin g   th e   s u p p l y   f r o m   r en e w ab le   en er g y   s o u r ce .   T h v o lta g f r o m   R E S   is   b o o s ted   u s i n g   h i g h   g ain   D C - DC   co n v er ter   an d   t h o u tp u o f   h i g h   g a in   co n v e r ter   is   s p li i n to   t h r ee   p o r o u tp u u s i n g   SIM O   co n v er ter   a ch ie v i n g   v o ltag b alan ce   ac r o s s   th r ee   ca p ac ito r s   o f   p r o p o s ed   R ML I .   T h p r o p o s ed   R ML I   to p o lo g y   is   e x p lain ed   a n d   t h e   co m p lete  d escr ip tio n   w a s   d e p icted   to   g en er ate  7 ,   9 ,   1 1 ,   1 3   an d   1 5   lev els   w it h   d if f er e n v o ltag r atio s .   R E g iv e s   o u t   5 0   an d   th is   i s   b o o s ted   to   3 0 0 u s in g   h ig h   g ai n   co n v er ter .   SIM O   co n v er ter   p r i m ar il y   b o o s ts   th 3 0 0   o u tp u o f   h ig h   g i n   co n v er ter   to   4 4 0 V   an d   s p lits   in to   th r ee   p ar ts   w it h   eq u al  o r   u n eq u a v o lta g es  ac r o s s   th r ee   ca p ac ito r s .   Si m u la tio n   an al y s is   w a s   ca r r ied   o u f o r   th p r o p o s ed   s y s te m   f ed   R - lo ad .       L o ad   v o lt ag an d   co r r esp o n d in g   T HD  w er s h o w n   f o r   7 ,   9 ,   1 1 ,   1 3   an d   1 5   lev els  an d   it  is   clea r   th at  b y   i n cr ea s i n g   n u m b er   o f   v o ltag le v el s ,   th p r o p o s ed   as y m m etr ical  R M L I   r ed u ce s   n u m b er   o f   d v o ltag s o u r ce s   a n d   p o w er   s w i tch es to   atta i n   t h m a x i m u m   n u m b er   o f   o u tp u t v o lta g le v els .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       I n teg r a tio n   o f R ev ers in g   V o lta g Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g w ith   Hig h   V o lta g e   (   S .   N a g a r a ja   R a o )   219   RE F E R E NC E S   [1 ]   H.  Ch a ,   J.  Ch o a n d   P .   N.   En jeti ,   " A   T h re e - P h a se   Cu rre n t - F e d   D C/DC  Co n v e rter  W it h   A c ti v e   Cla m p   f o L o w - D C   Re n e wa b le E n e rg y   S o u rc e s,"   IEE T ra n sa c ti o n s o n   P o we r E lec tro n ics ,   v o l.   2 3 ,   n o .   6 ,   p p .   2 7 8 4 - 2 7 9 3 ,   No v .   2 0 0 8 .   [2 ]   S .   Na g a ra ja  Ra o ,   D.V .   A sh o k   Ku m a r   a n d   Ch .   S a Ba b u   M u lt il e v e In v e rter  T o p o lo g y   f o Distrib u ted   G e n e ra ti o n   w it h   Hig h   V o lt a g e   G a in   Ca sc a d e d   DC - DC  Co n v e rter”   J o u rn a o Ad v a n c e d   Res e a rc h   in   Dy n a mi c a a n d   Co n tro S y ste ms ,   V o l.   9   n o . 1 p p .   2 6 4 - 2 8 2   2 0 1 7 .   [3 ]   J.  W a n g   F .   Z.   P e n g   J.  A n d e rso n   A .   Jo se p h   R.   Bu f f e n b a rg e " L o w   c o st  f u e c e ll   c o n v e rter  s y ste m   f o re sid e n ti a p o w e g e n e ra ti o n "   IEE T ra n s.  P o we r E lec tro n .   v o l.   1 9   n o .   5   p p .   1 3 1 5 - 1 3 2 2   S e p .   2 0 0 4 .   [4 ]   X .   X in g ,   J.  L in ,   C.   W a n   a n d   Y.  S o n g ,   " M o d e P re d ictiv e   Co n tr o o f   L P C - L o o p e d   A c ti v e   Distrib u ti o n   Ne tw o rk   W it h   Hig h   P e n e tratio n   o f   Distrib u te d   G e n e r a ti o n , "   IEE T r a n s a c ti o n o n   S u st a in a b le  E n e rg y ,   v o l.   8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 0 5 1 - 1 0 6 3 ,   J u ly   2 0 1 7 .   [5 ]   K.  W h e e ler,  M .   El sa m a h y   a n d   S .   F a ried ,   " Us e   o f   su p e rc o n d u c ti n g   f a u lt   c u rre n t   li m it e rs  f o m it ig a ti o n   o f   d istri b u te d   g e n e ra ti o n   i n f lu e n c e in   ra d ial  d i strib u ti o n   n e tw o rk   f u se re c lo se p ro tec ti o n   sy ste m s, "   IET   Ge n e ra t io n ,   T ra n sm issio n   &   Distrib u ti o n ,   v o l.   1 1 ,   n o .   7 ,   p p .   1 6 0 5 - 1 6 1 2 ,   5   1 1   2 0 1 7 .   [6 ]   P e d ro   M a rti n   G a rc ia - V it e .   " N o v e DC - DC  M u lt il e v e B o o st   Co n v e rte r " ,   2 0 0 8   IEE E   P o w e El e c tro n ics   S p e c ialists  Co n f e re n c e ,   0 6 /2 0 0 8 .   [7 ]   S .   Ke n z e lma n n ,   A .   Ru fe r,   D.  Du ji c ,   F .   Ca n a les   a n d   Y.  R.   d e   No v a e s ,   " Iso late d   DC/DC  S tru c tu re   Ba se d   o n   M o d u lar  M u lt il e v e Co n v e rter,"   IEE T ra n sa c ti o n s o n   P o we r E lec tro n ics ,   v o l.   3 0 ,   n o .   1 ,   p p .   8 9 - 9 8 ,   Ja n .   2 0 1 5 .   [8 ]   W .   Ch e n   A .   Q.  Hu a n g   C.   L G .   W a n g   W .   G u   " A n a l y sis   a n d   c o m p a riso n   o f   m e d iu m   v o lt a g e   h ig h   p o w e DC/DC   c o n v e rters   f o o ff sh o re   w in d   e n e rg y   s y ste m s "   IEE T ra n s.   Po we El e c tro n .   v o l .   2 8   n o .   4   p p .   2 0 1 4 - 2 0 2 3   A p r.   2 0 1 3 .   [9 ]   Ju li o   C.   Ro sa s - Ca ro .   " Vo lt a g e   b a la n c i n g   in   DC/DC  mu lt il e v e b o o st  c o n v e rte rs " ,   2 0 0 8   4 0 th   No rth   Am e rica n   P o w e S y m p o siu m ,   0 9 /2 0 0 8 .   [1 0 ]   S h a n tan u   C h a tt e rjee ,   A   M u lt i lev e In v e rter  Ba se d   o n   S VPW M   T e c h n iq u e   f o P h o t o v o lt a ic  A p p li c a ti o n ,   In ter n a t io n a J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ) ,   v o l.   3 ,   n o .   1 ,   p p .   6 2   - 7 3 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   Ra o ,   S . N.;   Ku m a r,   D.V . A . B a b u ,   C. S . ,   " Ne mu lt il e v e in v e rte r   to p o l o g y   wit h   re d u c e d   n u mb e o switch e u sin g   a d v a n c e d   mo d u l a ti o n   stra teg ies , "   Po we r,  En e rg y   a n d   Co n tro l   ( ICPE C),   2 0 1 3   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n ,   v o l . ,   n o . ,   p p .   6 9 3 - 6 9 9 ,   6 - 8   F e b .   2 0 1 3   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /IC P EC . 2 0 1 3 . 6 5 2 7 7 4 5 .   [1 2 ]   De v isre e S a si,  e a l. ,   Ge n e ra li z e d   S VP W M   A lg o rit h m   f o Tw o   Leg g e d   T h re e   P h a se   M u lt i lev e In v e rter ”,  In ter n a t io n a J o u rn a o P o we r E lec tro n i c s a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ),   V o l. 3 ,   n o . 3 ,   p p .   2 7 9 - 2 8 6 ,   2 0 1 3 .   [1 3 ]   Y.  S u re sh   A n u p   Ku m a P a n d a   " In v e stig a ti o n   o n   h y b rid   c a sc a d e d   m u lt il e v e in v e rt e w it h   re d u c e d   d c   so u rc e s "   Ren e wa b le  a n d   S u sta in a b le E n e rg y   Rev iews    v o l.   2 6   p p .   4 9 - 5 9   2 0 1 3 .     B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O R S       S . Na g a r a ja   Ra o   w a b o rn   in   Ka d a p a ,   In d ia.  He   re c e iv e d   th e   B. T e c h   d e g r e e   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g   f ro m   th e   Ja wa h a rlal  Ne h ru   T e c h n o l o g ica Un iv e rsity ,   H y d e ra b a d   in   2 0 0 6 M . T e c h   (P o w e El e c tro n ics f ro m   th e   sa m e   u n iv e rsit y   in   2 0 0 8 . He   i c u rre n tl y   a n   A s st.P r o f e ss o in   th e   De p t.   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   M . S .   Ra m a iah   Un iv e rsit y   o A p p li e d   S c ien c e s ,   Ba n g a lo re .   He   is  c u rre n tl y   w o rk in g   to w a rd th e   P h . D.   d e g re e   in   El e c tri c a a n El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   Ja w a h a rlal   Ne h ru   T e c h n o lo g ica Un iv e rsity   Ka k in a d a ,   Ka k in a d a ,   A . P . ,   IND IA .   H e   h a p u b li s h e d / p re se n ted   tec h n ica re se a rc h   p a p e rs   in   n a ti o n a a n d   i n tern a ti o n a l   j o u r n a ls/co n f e re n c e s .   His a re a   o f   in tere st  in c l u d e P o w e e lec tro n ics   a n d   El e c tri c   d riv e s .       D.  V .   A sho k   K u m a r   wa b o rn   i n   Na n d y a l,   In d ia  in   1 9 7 5 .   He   re c e iv e d   th e   B. (El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g d e g re e   f ro m   G u lb a rg a   Un iv e r sit y   a n d   th e   M . T e c h   (El e c tri c a P o w e r   S y st e m s)  f ro m   J.N. T . U.C. E,   An a n tap u a n d   P h . i n   S o lar  E n e rg y   f ro m   sa m e   Un iv e rsit y .   Cu rre n tl y   h e   is  w o rk in g   a P r o f e ss o in   t h e   De p t.   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  En g in e e rin g ,   R. G . M   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y ,   Na n d y a l .   H e   h a s   p u b li s h e d / p re se n ted   tec h n ica l   re se a rc h   p a p e rs  in   n a ti o n a a n d   i n tern a ti o n a Jo u r n a ls/co n f e re n c e s .   His  f ield   o f   in tere st  in c lu d e s   El e c tri c a M a c h in e s,  P o w e e lec tr o n ics ,   P o w e s y ste m s a n d   S o lar  E n e rg y .           Ch .   S a B a b u   r e c e i v e d   th e   B. E.   d e g re e   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n i c En g in e e rin g ,   in   1 9 8 3   f ro m   A U   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   Waltair,   a n d   th e   M . T e c h .   d e g re e   in   El e c tri c a M a c h in e a n d   In d u strial  Driv e s,  in   1 9 8 6   f ro m   th e   Re g io n a E n g in e e rin g   Co ll e g e   W a ra n g a l,   a n d   P h .   D.   d e g re e   in   Re li a b il it y   S tu d ies   o f   HV DC  Co n v e rters ,   in   1 9 9 6   f ro m   Ja wa h a rlal  Ne h ru   T e c h n o l o g ica l   Un iv e rsit y   H y d e ra b a d ,   A .   P . ,   I ND IA .   He   i c u rre n tl y   a   P ro f e s so a n d   Re g istrar ,   J a w a h a rlal   Ne h ru   T e c h n o lo g ica Un iv e rsity   Ka k in a d a ,   Ka k in a d a ,   A .   P . ,   I ND IA .   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   P o w e El e c tro n ics ,   P o w e S e m ico n d u c to r   c o n tro ll e d   e lec tri c   d riv e s,  Re so n a n t   Co n v e rters ,   M u lt i lev e Co n v e rters ,   F lex ib le  A T ra n s m is sio n   S y st e m (F A C T S ),   P o w e Qu a li t y   a n d   S o lar  P V   Ce ll   T e c h n o l o g ies .   He   p u b li sh e d   o v e 2 0 0   sc ien ti f ic  p a p e rs  in   i n tern a ti o n a l   jo u r n a ls an d   c o n f e re n c e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.