I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   201 6 ,   p p .   1 4 0 2 ~ 1 4 0 9   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v7 i 4 . pp 1 4 0 2 - 1 409           1402       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   Ana ly sis  of H a r mo ni cs a nd Rippl Curren in Mu lti - m o dule   Co nv erte rs w ith  Increa sing  Nu m be r of Mo dules  for  H ig h P o w er  Applica tions       D.   Ven k a t a s ub ra m a nia n,  S.  P .   Na t a ra j a n   De p a rtme n o f   In stru m e n tatio n   E n g in e e rin g ,   A n n a m a lai   Un iv e r sit y ,   T a m il n a d u ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   2 5 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   No v   2 9 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Dec   1 2 ,   2 0 1 6       Co n tr o ll e d   re c ti f iers   a re   c o n sid e re d   a th e   m o st  i m p o rtan h a rd w a re   p a rt  in   th e   f ield   o f   HV DC  s y st e m in   tran sm issio n   li n e a n d   c a n   b e   u se d   f o a   n u m b e o f   p o w e e lec tro n ics   b a se d   s y ste m   o p e ra ti o n ,   c o n tro l   a n d   u ti li ty   a p p li c a ti o n s.    In   th is  p a p e r,   a   b ri e d e sig n   o f   a   1 2 - p u lse ,   2 4 - p u lse ,   3 6 - p u lse   a n d   a   4 8 - p u lse   c o n v e rter  c o n n e c ted   to   th e   g rid   is  p re se n ted   a lo n g   w it h   th e   h a rm o n ic  a n d   r ip p le  c u rre n t   a n a l y sis  w it h   it c o m p a riso n   sta ti stic a n d   th u p ro v id i n g   a   ju stif ica ti o n   f o th e   su it a b le  o n e s.  T h e   p e rf o rm a n c e   o f   th e     1 2 ,   2 4 ,   3 6   a n d   4 8 - p u lse   c o n v e rt e rs  a re   c o m p a re d   f o th e ir  e ff e c t iv e n e ss   in   b o t h   q u a n ti tat iv e l y   a w e ll   a q u a li tativ e ly .   F u rth e r,   c o m p a riso n   o f   th e     48 - p u lse   c o n v e rter  o n   it T HD   a n d   c u rre n ri p p le  w h ich   is  c o n n e c t e d   to w a rd s   th e   g rid   w it h   si m p le  p u lse   w id th   m o d u latio n   tec h n i q u e   is  a lso   p ro p o se d .   It  c o m b in e a ll   f e a tu re o f   th e   lo w   s w it c h in g   c o n c e p ts  a n d   DC  c u rre n re - in jec ti o n   tec h n iq u e s.  S o m e   b a si c   to p o l o g ica e x p lan a ti o n   o f   th e   c o n tro ll e d   re c ti f ier a n d   sim u latio n   re su lt u sin g   M A TL A a r e   a lso   p re se n ted   in   t h is   p a p e in   o rd e t o   ju stify   th e   h a r m o n ic  a n a l y sis.   T h e   si m u latio n   r e su lt a lo n g   w it h   th e   q u a n ti tativ e   re su lt sh o w s   th e   e ff e c ti v e n e ss   o f   th e   p ro p o se d   sc h e m e   f o th e   c a n c e latio n   o th e   e li m in a ti o n   o f   th e   h a rm o n ics   re su lt   in   m a x i m u m   h a rm o n ic  m it ig a ti o n ,   f o h ig h   p o w e u ti li ty   a p p li c a ti o n s,  th e   4 8 - p u lse   c o n v e rter  is  m o st  f it ti n g   to   im p ro v e   th e   c o n v e rsio n   e ff icie n c y ,   lo w   d i/ d t     a n d   d v / d a n d   a c ti v e   a n d   re a c ti v e   p o w e c o n tro l lab il it y .   K ey w o r d :   C o n tr o lled   r ec tif ier s   HVDC s y s te m s     P o w er   q u ali t y   P u ls co n v er ter s   P W M   T HD   Co p y rig h ©   201 6   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   D.   Ven k a tas u b r a m a n ian ,   Dep ar t m en t o f   I n s tr u m en tatio n   E n g i n ee r in g ,   An n a m ala i U n i v er s i t y ,   T a m il n ad u ,   I n d ia.     E m ail:  r n d v en k ata s u b r a m an ia n @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Mu ltip u ls co n v er ter s   ar s u itab le  f o r   h i g h - p o w er   ap p licatio n s   w i th   th ad v an tag e s   o f   id ea l   h ar m o n ic  p er f o r m a n ce   an d   lo w   s w itc h in g   f r eq u en c y ,   b u it  also   h as  a n   d r a w b ac k s   o f   p o o r   r eg u latio n   an d   les s   co n tr o llab ilit y .   W it h   v er y   lo s w itc h in g   f r eq u en c y   b id ir ec tio n al  p u l s w id th   m o d u lat io n   ( P W M)   co n v er ter   b ased   o n   m u ltip u ls s tr u ct u r e   h as  g o th s a m h ar m o n ic  p er f o r m a n ce   [ 1 ] .   T h h ar m o n ic  p er f o r m a n ce   an d   lin ea r   r e g u latio n   ca p ab ilit y   o f   s u c h   co n v er ter s   ca n   also   b an al y ze d   th eo r etica ll y .     T h g e n er al  s tr u ct u r o f   t h e   m u ltil e v el  co n v er ter   i s   to   s y n t h esize   s i n u s o id al  v o lta g f r o m   s e v er al  le v el s   o f   v o lta g es,   t y p icall y   o b tai n ed   f r o m   ca p ac ito r   v o lta g s o u r c es.  T h s o - c alled   mu ltil ev el   g en er al l y   s tar ts   f r o m   th r ee   l ev els.  th r ee - le v el   co n v er ter ,   also   k n o w n   as  n eu tr a l - cla mp ed   co n v er ter ,   co n s i s ts   o f   t w o   ca p ac ito r   v o lta g es  in   s er ie s   an d   u s es  th ce n ter   tap   as  th n e u tr al  [ 1 3 ] .   T o   g et  h i g h   d y n a m ic  p er f o r m a n ce   th co n tr o ller   p ar am eter s   ar o p ti m ized   w it h   ad eq u ate  g ai n   p h ase  m a r g in .   A   3 - k V A   p r o to ty p ca n   b b u ilt  s o   th at  th s i m u lati o n   an d   ex p er i m e n t   r esu lt s   co u ld   b v alid ated   a n d   th e   p r o p o s ed   co n v er ter   co u ld   b u s ed   f o r   h i g h - p o w e r   co n v er s io n s   [ 3 ] .     T h p er f o r m a n ce   an al y s is   o f   2 - lev el,   2 4 - p u ls v o ltag s o u r ce   co n v er ter s   ( V SC s )   f o r   h ig h   v o lta g D C   ( HVDC)  s y s te m   ca n   b u s ed   f o r   p o w er   q u alit y   i m p r o v e m en [ 4 ] .   Hig h   Vo lta g Dir e ct  C u r r en ( HV DC )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     A n a lysi s   o f H a r mo n i cs a n d   R i p p le  C u r r en t in   Mu lti - m o d u le  C o n ve r ters   w ith     ( D.   V en ka t a s u b r a ma n ia n )   1403   tr an s m is s io n   i s   w id el y   r ec o g n ized   as  b ein g   ad v a n ta g eo u s   f o r   lo n g - d is ta n ce ,   b u lk   -   p o w er       d eliv er y ,       as y n ch r o n o u s       i n ter co n n ec ti o n s       an d   lo n g   s u b m ar in e   ca b le  cr o s s in g s .   HVD C   li n es   a n d   ca b les  ar le s s   ex p en s iv e   an d   h a v lo w er   lo s s es t h an   t h o s f o r   t h r ee - p h ase  AC   tr a n s m i s s io n   [ 1 1 ] .   Fo r   h i g h   p o w er   ap p licatio n   b id ir ec tio n al  P W c o n v er te r   b ased   m u ltip u ls e - s tr u ct u r w a s   p r o p o s ed   b y   A i g u o   X u   &   Sh ao j u n   i n   [ 1 ] .     A   b r ie f   o v er v ie w   o f   HVD C   tr an s m i s s io n   w as  p r ese n ted   b y   Mic h ae B ah r m a n   i n   [ 1 1 ] .   Fu j ii,  et. a l.   p r esen ted   a   ST A T C OM   ap p l y in g   f lat - p ac k ag ed   I GB T   co n ce p co n n ec t ed   in   s er ie s   i n   [ 1 2 ] .   Her e ,   ST A T C OM ,   w h ic h   co m p e n s ate s   a   6 0   MV A   o f   a   n eg ati v e - p h ase - s eq u en ce   p o w er   o f   a   h ig h   s p ee d   tr ain ,   w as   u s e d   to   ac h ie v lo w er   co s t,  s m a ller   s ize,   a n d   h i g h er   ef f icien c y .   I n   o r d er   to   en lar g th ca p ac it y ,   th a u t h o r s   d ev el o p ed   tech n iq u es   o f   co n n ec ti n g   I GB T s   in   s er ie s   w h ic h   y ield ed   ex ce lle n r e s u lts   [ 1 2 ] .   On m ai n   ad v a n ta g o f   t h m u ltil e v el   v o ltag s o u r ce   co n v er ter s   is   t h at  it  t y p icall y   s y n t h esize s   t h s tair ca s v o lta g w av e   f r o m   s e v er al  le v el s   o f     DC   ca p ac ito r   v o lta g es,   w h ic h   co u ld   b s ee n   as  m o r e f f ec tiv i n   [ 1 3 ] .   b r ief   r e v ie w   o f   m u ltil e v el  th e   co n v er ter s .   n e w   b r ee d   o f   p o w er   le v el  co n v er ter s   w as   p r esen ted   i n   [ 1 3 ]   b y   J ih - Sh e n g   L ai  &   Fa n g   Z h e n g   P en g .   Fu r t h er ,   in   [ 1 4 ] ,   P en g   et. a l.  d id   ex ten s i v w o r k   o n   ca s ca d ed   m u ltil e v el  in v er ter s   f o r   u tili t y   ap p licatio n s .     I n   [ 1 5 ] ,   Sre en iv asap p a,   et. a l.   w o r k ed   ex ten s i v el y   o n   t h e   p er f o r m a n ce   an al y s i s   o f   P W s tr ateg ies  f o r   ca s ca d ed   H - b r id g th r ee - le v el  p r o b lem s .     I n   th eir   w o r k ,   th e y   p r ese n ted   th p er f o r m an ce   a n al y s i s   a n d   co m p ar is o n   o f   d if f er en P W s tr ateg ies  f o r   ca s ca d ed   H - b r id g th r ee - le v el  in v er ter   in   ter m s   o f   li n v o ltag e   an d   m o to r   c u r r en T HD  w i th   t h eir   f u n d a m e n tal   co m p o n e n t s .   T h e y   s h o w ed   t h at  t h h ar m o n ic  lo s s   m i n i m ized   o p tim a l - SHEP W s tr ateg y   g av b etter   r esu lts   i n   ter m s   o f   v o ltag T HD  co m p ar ed   to   SP W M,   SVP W an d   SHEP W M   s tr ateg ies  [ 1 5 ] .   Saee d if ar d   et. a l.   p r esen ted   in   t h eir   w o r k   s p ac v ec to r   m o d u lated   m u lti - m o d u le   co n v er ter   f o r   b ac k - to - b ac k   H VDC  s y s te m   i n   [ 1 7 ] .     T h co n v er ter   in   t h eir   ca s [ 1 7 ]   o p er ated   w it h   a   f a ir l y   lo w   s w itc h in g   f r eq u en c y   a n d ,   th u s ,   it  co u ld   b u s ed   f o r   h i g h - p o w er   ap p licatio n .   A   m a th e m at ical  m o d el  w as  also   d ev elo p ed   f o r   th o v er all  m u lti - m o d el  co n v er ter   b ased   HVDC  s y s te m   &   co n tr o ll er   w as  d e s ig n ed   to   ev alu a te  t h p er f o r m a n ce   o f   th s y s te m .     R e s ea r ch   o n   h ar m o n ic  c h ar ac ter is tic  o f   s a m p le  ti m s tag g er e d   s p ac e   v ec to r   m o d u latio n   f o r   m u l ti - m o d u lar   o r   m u ltil e v el  co n v er t er s   w as  ca r r ied   o u b y   W an g   et. a l.   in   [ 1 8 ] .   T h ey   in tr o d u ce d   th co n ce p o f   s am p le  ti m s ta g g er ed   SVM,   w h ic h   w a s   m o d u latio n   s tr ateg y   f o r   h ig h   p o w er   eq u ip m e n ts   a n d   w a s   s u cc es s f u ll y   ap p lied   to   m u lti - m o d u lar   co n v er ter s   a n d   ca s ca d m u ltil ev el  co n v er ter s .     I n   th eir   p ap er ,   its   m o d u la tio n   m o d el  w a s   d er iv ed   b y   d u al   Fo u r ier   tr an s f o r m s .   T h m o d u latio n   m o d el  in   f r eq u en c y   d o m a in   o f   ST S - S VM   w as  t h e n   d ed u ce d   an d   t h h ar m o n ic   ch ar ac ter is tic  o f   th at  w a s   a n al y ze d   q u an tita tiv e l y .   C o n cl u s io n s   wer d r aw n   t h at  t h is   tec h n iq u co u ld   b u s ed   lar g el y   to   i m p r o v th eq u iv ale n t   s w itc h in g   f r eq u en c y   w it h   n o   f u n d a m en ta co m p o n e n lo s s .   E x p er i m e n tal  r es u lts   al s o   v er i f ied   th t h eo r etica l   an al y s is   [ 1 8 ] .     Mo d if ied   lo w   s w itch in g   f r eq u en c y   s p ac v ec to r   m o d u lato r s   f o r   h i g h   p o w er   m u lti - m o d u le  co n v er ter s   w a s   d ev elo p ed   b y   Saee d i f ar d   et. a l.   in   [ 1 9 ] .     I n   th eir   w o r k ,   th e y   co n ce n tr ated   o n   f o r ce - co m m u tated   P W co n tr o lled   m u lti - co n v er ter   s y s te m s   an d   t h e y   p r o p o s ed   f o r   h ig h   p o w er   ap p licatio n s ,   p ar tic u lar l y   f o r   r ea cti v p o w er   co m p en s at io n   an d   F AC T d ev ices  [ 1 9 ] .   A   m u lt i - m o d u lar   m u lti lev el  co n v er ter   w it h   in p u o u tp u t   lin ea r it y   co n ce p w as  w o r k e d   o u b y   B ak ar et. a l.   i n .   T h tech n iq u s i n u s o id al  p u ls w id t h   m o d u latio n   ( SP W M)   in h er en t l y   n ee d   h i g h   s w itc h i n g   r ate,   as   ap p lied   to   m u ltil e v el  [ 2 0 ] .   Gh ai s ar &   B ak h s h a w o r k ed   o n   ex ac h ar m o n ics  eli m i n atio n   in   P W m u lti - m o d u le  co n v e r ter s   an d   s h o w ed   th a th e y   c an   co m b in h i g h er   p o w er   ap p licatio n s   m u lti - m o d u le  P W an d   m u lti - p u l s co n v er ter   s tr u ct u r es  w it h   s w i tch in g   tec h n iq u es  a n d   p r o d u ce d   g o o d   r esu lts   in   [ 2 1 ] .   Mc Gr ath   an d   Ho l m e s   [ 2 2 ]   d e v elo p ed   an   an al y tical  m o d el  o f   v o lta g b alan ce   d y n a m ics   f o r   f l y in g   ca p ac i to r   m u ltil e v el  co n v er ter   &   p er f o r m ed   n u m b er   o f   s i m u l atio n s   p r esen ti n g   a   s tr ateg y   f o r   th a n al y tic  d eter m in a tio n   o f   t h n at u r al  v o ltag b alan ci n g   d y n a m ics  o f   f l y i n g   ca p ac ito r   co n v er ter s .   Die g o   So to   an d   T im   Gr ee n   d e v elo p ed   s tr ateg y   f o r   th co m p ar i s o n   o f   h i g h - p o w er   co n v er ter   to p o lo g ies  f o r   th i m p le m en tatio n   o f   F AC T co n tr o ller s   in   [ 2 4 ] .   T h au th o r s   co m p ar ed   4   c o n v er ter   to p o lo g ies  f o r   th i m p le m e n t atio n   o f   f lex ib le  AC   tr an s m i s s io n   s y s te m   co n tr o ller s .   B ac k - to - b ac k   HV DC   p o w er   tr an s m i s s io n   s y s te m s   h av in cr ea s ed   g r ea tl y   i n   n u m b er   o f   i n d u s tr ial  p o w er   elec tr o n ic  ap p licatio n s .   T h ey   h av g o th ad v a n tag e   o f   in ter co n n ec ti n g   lar g p o w e r   s y s te m s   [ 5 ] .   A   3 6 - p u l s f il te r - les s   co n f i g u r atio n   f o r   b ac k - to - b ac k   H VDC  s y s te m s   [ 2 ]   h a s   g o t h p o s s ib ili t y   o f   ad v an tag e s   i n   asp ec ts   o f   d esig n ,   r eliab ilit y   an d   ca p ital  s av i n g s ,   w h er eb y   h ar m o n ics  co u ld   b eli m in ated   w it h in   th d esi g n ed   co n v er ter .     C o m b i n i n g   n u m b er   o f   co n v e n tio n al  2   o r   3 - lev el  c o n v er ter s   co n n ec ted   i n   s er ies  an d /o r   in   p ar allel  to   p r o v id v o ltag a n d   cu r r en t   s h ar i n g   a m o n g   t h s e m ico n d u cto r   d ev ices   is   an o t h er   ap p r o ac h   [ 1 ] .   T h co m b i n ed   co n v er ter   w as   ca lled   a   m u l ti - m o d u le  co n v er ter .   T h o u tp u ts   o f   ea ch   m o d u le  ar co m m o n l y   co n n ec ted   w i th   tr an s f o r m er s .   T h is   ap p r o ac h   ca n   g iv h ig h - q u al it y   o u tp u v o lta g at  m u c h   lo w er   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   [ 6 ] - [ 1 0 ] .   A   n u m b er   o f   r esear ch er s   h a v w o r k ed   o n   t h m u lt ip u ls co n v er ter s ,   m aj o r ity   o f   t h e m   h ad   o n o r   th o th er   d r a w b ac k s ,   f o r   ex a m p le  w i th   r e s p ec to   th h ar m o n ic  co n te n ts .   So m o f   th d r a w b ac k s   ( d is ad v a n ta g es / k e y   is s u e s )   o f   th e   w o r k   d o n e   b y   v ar io u s   au t h o r s   r esear ch er s   w er o b s er v ed   ca u tio u s l y   an d   m o s t   ef f ec ti v m o d el  w as   pr o p o s ed   in   th is   p ap er ,   th u s   o v er co m i n g   s o m o f   th k e y   i s s u e s   lik s w i tch i n g   lo s s e s .   T h p r o p o s ed   m o d el  in   th is   r esear ch   w o r k   h as  4 8 - p u ls co n v er ter   w i th o u h ar m o n ics  f i lter .   A   m u l tip u l s co n v er ter   f o r   h i g h   p o w er   an d   v o ltag ap p licatio n s   ca n   b u s ed   in   HV D C   co n v er s io n   alo n g   w i th   t h p r o p o s ed   w o r k .   I n   [ 3 ] ,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 4 0 2     1 4 0 9   1404   th tec h n iq u p r o p o s ed   w er b ased   o n   r e - in j ec tio n   o f   DC   c u r r en t,  f u r t h er   to   ac h ie v th s a m p u ls n u m b er ,   th n u m b er   o f   co m p o n e n t s   in   th au x iliar y   cir c u it  is   d ec r ea s ed ,   w h ich   is   o n o f   th m a in   th in g   d is c u s s ed   i n   th is   p ap er .   W ith   th p u l s m u ltip licatio n   s tr ateg y ,   t h s ch e m e s   th u s   d e m o n s tr ate  1 2 - p u ls e,   2 4 - p u l s e,     36 - p u ls a n d   4 8 - p u l s c h ar ac ter is tics .   A   t w o   lev e VS C   i s   u s ed   to   r ea lize  2 4 - p u l s co n v er ter   w it h   m i n i m u m   s w itc h in g   lo s s   b y   o p er atin g   it   a f u n d a m en tal  f r eq u en c y   s w itc h i n g   ( FF S).   S i m u li n k   m o d els  ar d ev elo p ed ,   s i m u lat io n   is   r u n   f o r   p ar ticu lar   a m o u n o f   t i m ( 0 . 3   m s )   &   t h r esu lts   ar p r esen ted   f o r   1 2 * n   ( n = 1   to   4 )   s er ies  co n v er ter s ,   th u s   d e m o n s tr ati n g   its   ca p ab ilit y   o f   u s in g   in   h i g h   p o w er   ap p licatio n s   alo n g   w it h   t h e   h ar m o n ic  an al y s is   [ 5 ] .   T h in d u cta n ce   L grid   is   as s u m ed   to   b ze r o   an d   th q - ax is   o f   th dq - f r a m is   s y n ch r o n ized   to   th v ec to r   s et   u p   b y   t h v o ltag e s   u 2a u 2b   an d   u 2c .   I f   s ig n i f ica n i n d u cta n ce   is   p r esen t,  t h en   th an g le  o f   t h dq - f r a m c h an g e s   r ap id l y   at  s tep s   i n   th lin cu r r e n ts   a n d   th i n d u cta n ce   L grid   s h o u ld   b in cl u d ed   in   th a n al y tical  m o d els  b ec au s o f   t h r ap id l y   ch a n g i n g   an g le s   o f   th dq - f r a m m o d el s   [ 1 ] - [5 ] .   T h m ac h in e   p ar a m eter s   ar g i v e n   in   th e   ap p en d ix   at  t h e n d   o f   th p ap er   [ 1 ] .   T h m at h e m a tic al  m o d el  i s   s h o w n   h er o n l y   f o r   t h eo r etica a n a l y s i s   f o r   t h p u r p o s o f   u n d er s tan d in g   p u r p o s es  &   u s in g   th i s   m at h e m atica l   m o d el,   w ar d ev elo p in g   o u r   p r o p o s ed   Si m u li n k   m o d el.     Sin ce   p ar k s   tr a n s f o r m at io n   i s   co n s id er ed ,   it  o n l y   co n ce n tr ates  o n   f u n d a m e n tal  f r eq u en c ies.  T h A C   s id o f   th co n v er ter   s y s te m   is   m o d e led   b y   d i f f er e n tial   eq u atio n s   f o r   ea ch   p h ase   a,   b   &   c.   Ass u m in g   th a t h i n d u cto r s   ar n o s at u r ated   an d   t h at  ir o n   lo s s es   an d   co p p er   lo s s es  d u to   t h s k in   ef f ec ca n   b n e g lecte d ,   t h e q u atio n s   f o r   t h L - f il ter   ca n   b o b tain ed   as  s h o w n   f o r   p ar ticu lar   o p er atin g   p o in t   in   th E q u a tio n s   ( 1 )   to   ( 3 )   as [ 1 ] - [ 5 ] .     a a a a u u i R dt di L 2 1 1 1                 ( 1 )     b b b b u u i R dt di L 2 1 1 1                 ( 2 )       c c c c u u i R dt di L 2 1 1 1                 ( 3 )     B y   u s i n g   v ec to r   n o tatio n ,   th e s eq u atio n s   ( 1 )   to   ( 3 )   ca n   b w r itten   i n   th α β     f r a m as         2 1 1 1 u u i R dt i d L               ( 4 )     an d   in   t h d - q   f r a m as   dq dq dq g dq u u i L j R dt i d L 2 1 1 1 1         ( 5 )     T h ese  eq u atio n s   ar f i n all y   d ec o u p led   &   u s i n g   ce r tain   tr an s f o r m at io n s ,   t h d ec o u p led   eq u atio n   ca n   b w r it ten   in   th s tate  s p ac f o r m   as a   g e n er alize d   m o d el  g i v en   b y       L L L L L dt d u B x A x                 ( 6 )     w h er A   is   t h s y s te m   m atr ix ,   B   is   th in p u m a tr ix ,   x   is   t h s tate  v ec to r   an d   u   is   t h i n p u v ec to r   g iv e n   b y       S tate  v ec to r ,     q d T q d L i i i i x                 ( 7 )     I n p u t v ec to r ,   q d q d T q d q d L u u u u u u u u 2 2 1 1 2 2 1 1 u           ( 8 )     r esp ec tiv el y .     T h s y s te m   m atr ix   A   an d   t h in p u m a tr ix   B   ar g iv e n   b y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     A n a lysi s   o f H a r mo n i cs a n d   R i p p le  C u r r en t in   Mu lti - m o d u le  C o n ve r ters   w ith     ( D.   V en ka t a s u b r a ma n ia n )   1405   1 1 1 1 L R L R g g L A                 ( 9 )     An d   1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 L L L L L B               ( 1 0 )     r esp ec tiv el y .   T h s tate  s p ac eq u atio n   f o r   th A C   s id o f   th e   s y s te m   li n ea r ized   ab o u th o p er atin g   p o in &   a   lin ea r   s tate  s p ac eq u atio n   f o r   th L - f ilter   &   i s   f in al l y   g i v en   i n   s h o r t n o tatio n   f o r m   i n   E q .   ( 1 1 )   as      L L L L L L L L L L y u D x C u B x A x                 ( 1 1 )     T h DC   s id ( lo ad )   o f   th s y s t e m   is   m o d eled   b y   t h eq u atio n   ( 1 2 )   as     dc l o a d dc dc i i dt du C                 ( 1 2 )     Fo r   th p r o p o s ed   VSC ,   th cu r r en w a v e f o r m   o f   t h co m p o n en t s   d ep en d s   o n   th p h ase  d i s p lace m e n t   b et w ee n   t h o u tp u t   c u r r en a n d   v o lta g ( i.e . )   p o w er   f ac to r   o f   t h co n v er ter   s y s te m .   Fo r   th s y s te m   at  h i g h   p o w er   f ac to r   o p er atin g   co n d itio n ,   f u n d a m en tal  co m p o n en ts   ten d   to   v er y   lo w   p o w er   an d   cu r r en at  th e   s w itc h in g   i n s tan t   is   ap p r o x i m atel y   ze r o .   Hen ce   s w itc h i n g   l o s s es  ar r ed u ce d ,   w h en   s y s te m   o p er ates  at  h i g h   p o w er   f ac to r .   B etter   cu r r en c o n tr o l.  T h s h o r t - ter m   o v er   cu r r en p r o tectio n   is   in h er en b y   th p r esen ce   o f   th e   DC   s id in d u cto r ,   w h ile  t h lo n g - ter m   p r o tectio n   is   ac h iev e d   b y   th cu r r en co n tr o lo o p .   I n   o r d er   to   ac h i ev e   h ig h   q u alit y   p er f o r m an ce   a n d   o u tp u v o ltag e   r eg u latio n ,   i n s ta n ta n eo u s   f ee d b ac k   c o n tr o tech n iq u e   is   co n s id er ed   f o r   t h m u ltip u l s e - s tr u ct u r b ased   co n v er ter s .   First,   t h co n v er ter   m o d el  in   ab c - f r a m e   is   in tr o d u ce d in cl u d in g   th f ilter   s y s te m   b o th   A C   a n d   DC   s id o f   th s y s te m .   Seco n d ,   th m o d el  is   co n v er ted   to   dq - f r a m f o r   th co n v e n ie n c o f   th d esi g n   o f   t h co n tr o ller .   T h en ,   th co n tr o m o d el   is   o b tain ed .   Af ter   ad o p tin g   th p h ase  d ela y   co m p e n s atio n   an d   d ec o u p lin g   c o n tr o l,  th co n tr o m o d el  ( s t ate  s p ac m o d el)   is   s i m p li f ied   an d   t h co n tr o ller   p ar a m eter s   ca n   b o p ti m ized   f o r   d y n a m ic  p er f o r m an ce   a n d   s y s te m   s tab ilizatio n .       2.   M UL T I - P UL S E   CO NV E RT E T O P O L O G I E S   I n   t h p r o p o s ed   alg o r ith m ,   n e w   g lo b al  s ea r c h   p atter n   an d   n o v el  C r o s s - Dia g o n al - He x ag o n   lo ca l   s ea r ch   p atter n   i s   in tr o d u ce d .   T h m a in   ad v a n ta g o f   p r o p o s ed   alg o r ith m   is   t h at  f in d i n g   th b est  m o tio n   v ec to r   in   les s   n u m b er   o f   s ea r c h - p o i n ts   w h ic h   in   t u r n   r ed u ce s   th e   co m p le x it y   o f   R co s ca lc u latio n .   D u to   th i s   ad v an ta g es ,   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   i s   m o r s u i ta b le  f o r   r ea ti m ap p licatio n s .   I n   t h g l o b al  s ea r ch ,   lar g cr o s s   s ea r ch   f o llo w ed   b y   Mu lti - Hal f - He x ag o n - Gr id   s ea r ch   is   u s ed .   Si n ce   th m i n i m u m   S AD  p o s itio n   o b tain ed   f r o m   lar g e   cr o s s   s ea r ch   g iv e s   t h s ea r ch   d ir ec tio n   o f   f i n al  m o tio n   v ec to r ,   ad o p tin g   M u lt i - Half - Hex a g o n - Gr id   s ea r ch   w il s ea r ch   th m o tio n   v ec to r   in   t h at  d ir ec tio n .   T h is   av o id s   t h u n w a n ted   s ea r ch e s   in   al l   d ir ec tio n .   I n   th i s   s ec tio n ,   b r ief   r ev ie w   o f   th m u lti - p u ls c o n v er ter   tech n o lo g ie s   is   p r ese n ted   f o r   1 2 n   s er ies w h er n   r an g es  f r o m   1   to   4 .     2 . 1 .     12 - P uls Co nv er t er   B asicall y ,   p u l s co n v er ter s   ar u s ed   to   co n v er th AC   v o lt ag p r esen i n   t h p o w er   s y s t e m   to   DC   v o ltag a n d   it  m i g h ac r ev er s also ,   w h ic h   is   u s ed   f o r   HVDC  tr an s m i s s io n   s y s te m .   T h p r im ar y   s id o f   th e   tr an s f o r m er   is   co n n ec ted   in   d elta  f o r m   a n d   th s ec o n d ar y   s id in   zig za g   f o r m .   I n   th r ee   p h ase  r ec tif ier ,   t h n u m b er s   o f   s w itc h es  ar 6   an d   ea ch   s w itc h   w il b tu r n ed   o n   at  ea ch   6 0 °  p h a s d ela y   i n   o r d er   to   av o id   th s h o r cir cu it  b et w ee n   th s w i tch es  i n   th r ec ti f ier   cir cu it.  A lp h d eg r ee   ( α °)  is   g i v e n   t o   th co n v er ter   to   in cr ea s o r   d ec r ea s th o u t p u v o lta g e.   T h eq u iv ale n tr an s f er   r atio   o f   th p h a s e - s h i f t r an s f o r m er   is   ass u m ed   to   b 1 .   C o m i n g   to   1 2 - p u ls co n v er ter ,   t w o   6 - p u l s co n v er ter s   co u ld   b ad d ed   i n   s er ies  co n n ec tio n   to   f o r m   t h s a m e.   On ce   th s er ies  co n n ec tio n   i s   m ad e,   p h ase  d ela y   is   r eq u ir ed   b et w ee n   t h t w o   6 - p u ls e   co n v er ter s   co n n ec ted   in   s er ies.   T h d elay   f o r   t w o   s i x - p u ls c o n v er ter   is   3 0 °.     2 . 2 .      24 - P uls Co nv er t er   T h is   t y p o f   co n v er ter   r eq u i r es  th co n n ec tio n   o f   f o u r   6 - p u l s co n v er ter   in   s er ies.  P h ase  a n g le       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 4 0 2     1 4 0 9   1406   b et w ee n   ea ch   s w itc h   h a s   g o t   1 5 °  d elay   ( i.e . ,   6 0 °/ n ) .   A l s o ,   ea ch   zig za g   tr an s f o r m er   h as  g o 1 5 °  d ela y       ea ch .       2 . 3 .      36 - P uls Co nv er t er   A   3 6 - p u ls co n v er ter   h a s   th r ee   g o t 1 2 - p u ls co n v er ter   co n n e cted   in   s er ies,  ea c h   s w itc h   h as  1 0 ° p h ase  s h i f t e ac h .   So ,   th cir cu i t h as  f o u r   zig - za g   tr a n s f o r m er s   w h ic h   h a s   th d e la y   in   p h a s an g le  o f   1 0 ° ea ch .     2 . 4 .      48 - P uls Co nv er t er   T h s ch e m at ic  d iag r a m   ( b l o ck - d ia g r a m )   f o r   4 8 - p u l s co n v er ter   w ith   tr a n s f o r m er   r ec tif ier   co n n ec tio n   h as  g o ei g h 6 - p u l s co n v er ter s   co n n ec ted   i n   s er ies  as   s h o w n   in   t h Fi g u r 5 ,   ea ch   s w itc h   h av i n g   7 . 5 °  p h ase  s h i f t.    So ,   th cir cu it  h a s   f o u r   zig za g   tr an s f o r m er s   w h ich   h av t h d ela y   in   p h ase  an g le  o f   7 . 5 °  ac r o s s   ea ch   s w i tch .   T h Si m u l in k s   s i m u latio n   d ia g r a m   o f   th 4 8 - p u ls co n v er ter   is   s h o w n   in   Fi g u r 5           Fig u r 1 .   A   4 8 - p u l s co n v er te r   Si m u li n k   d ia g r a m   u s ed   f o r   s i m u latio n       2 . 5 .      Resul t s   a nd   Co m pa ri s o n   Fo u r   Si m u li n k   m o d els  w er d ev elo p ed   f o r   1 2 n   s er ies  co n v er ter s .     T h s i m u latio n s   w er r u n   f o r   a   p ar ticu lar   a m o u n t o f   t i m p er i o d   w ith   3   KW   in d u cti v lo ad .     T h v o ltag a n d   cu r r en w a v ef o r m s   f o r   th 12n  s er ies  co n v er ter s   w er o b s er v e d .   T h r esu lts   an d   co m p ar is o n   o f   th 1 2 - p u ls e,   2 4 - p u ls e,   3 6 - p u ls an d   4 8 - p u l s co n v er ter s   r es u lt s   ar g i v e n   i n   t h g r ap h s   i n   Fi g u r e s   6     9   r esp ec tiv el y .   E ac h   g r ap h   h as   ti m ( i n   s ec o n d s )   alo n g   th e   x - a x i s   a n d   y - a x is   ca r r ies  th a m p lit u d o f   t h e   co n v er ter   s o u r ce   s id v o lta g o r   cu r r e n t.   T h q u an tita tiv r es u lt s   o f   th 4   t y p o f   co n v er ter s   f o r   T HD  &   t h cu r r en r ip p le  ar s h o w n   in   th T ab le   1   f o r   3   KW   lo ad .               Fig u r 2 .   1 2 - p u ls co n v er ter   So u r ce   Sid v o ltag &   cu r r en w it h   3 KW   lo ad       Fig u r 3 .   2 4 - p u ls co n v er ter   So u r ce   Sid v o ltag &   cu r r en t   w it h   3 KW   lo ad   Fro m   th i s   tab le,   it  ca n   b o b s er v ed   th at  th T HD  &   th c u r r en r ip p le  is   th lo w es f o r   4 8 - p u ls e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     A n a lysi s   o f H a r mo n i cs a n d   R i p p le  C u r r en t in   Mu lti - m o d u le  C o n ve r ters   w ith     ( D.   V en ka t a s u b r a ma n ia n )   1407   co n v er ter   v er y   n ea r   to   th co n v er ter ,   w h ic h   j u s ti f ies i ts   u s f o r   h ig h   p o w er   ap p licatio n s .         Fig u r 4 .   3 6 - p u ls co n v er ter   So u r ce   Sid v o ltag &   cu r r en w it h   3 KW   lo ad       Fig u r 5 .   4 8 - p u ls co n v er ter   So u r ce   Sid v o ltag &   cu r r en w it h   3 KW   lo ad       T ab le  1 .   C u r r en t h ar m o n ics  w i th   3 KW   lo ad   c o n v e r t e r s   T H D   i n   %   C u r r e n t   r i p p l e   ( %)   12 -   p u l se   1 5 . 3 2   2 9 . 7   24 - p u l se   7 . 2 7   7 . 6 9   36 - p u l se   4 . 7 0   3 . 2 2   48 - p u l se   3 . 1 3   1 . 8 1     T ab le  2 .   C u r r en t h ar m o n ics  w i th   3 KW   lo ad   co n n ec ted   af ter   1 0 0   k   tr an s m i s s io n   li n e   c o n v e r t e r s   T H D   i n   %   C u r r e n t   r i p p l e   ( %)   12 -   p u l se   2 . 4 8   5 . 0   24 - p u l se   1 . 3 7   3 . 6 5   36 - p u l se   1 . 0   1 . 5   48 - p u l se   0 . 8 2   1 . 2         Fu r t h er ,   w h e n   1 0 0   K m   lo n g   tr an s m i s s io n   li n is   co n s id er e d ,   th en   t h T HD  &   th c u r r en r ip p le  is   th s ti ll  lo w e s f o r   4 8 - p u ls co n v er ter   w it h   p er ce n tag o f   0 . 8 2   &   1 . 2   r esp ec tiv ely .   I h as  its   ad v a n ta g es  to   m o d er ate  th E MI   w i th o u h ar m o n ic  tr ap s   an d   f ilter s .   I ca n   b f u r th er   o b s er v ed   th at  m o r t h n u m b er   o f   b r id g cir cu its / s w itc h es,  t h p er ce n tag er r o r   co m es  d o w n ,   b u th co m p lex it y   in   t h cir c u it  i n cr ea s es  w it h   q u esti o n   o n   its   r eliab ilit y .       3.   F F T   ANAL YSI S O F   M UL T I - M O DULE   CO NVER T E R S CO NNEC T E T O   G RI D   I n   th is   s ec tio n ,   t h h ar m o n ic  s p ec tr u m   o f   t h co n v er ter   &   g r id   s id v o lta g an d   c u r r en i s   p r esen ted   in   F ig u r es.  1 0     2 5   alo n g   w it h   t h d is c u s s io n   o n   t h s i m u l ated   r esu lt s   f o r   o u r   p r o p o s ed   s ch e m o r   m o d el  o f   th w o r k .   T h s i m u la tio n s   w e r r u n   f o r   p ar ticu lar   am o u n t   o f   ti m p er io d   f o r   th 4   Sim u li n k   1 2n   m o d els .   T h FF T   an al y s i s   w as  al s o   ca r r ied   o u f o r   th co n v er t er   &   g r id   s id e.   T h f u n d a m e n tal  f r eq u en cie s   w er also   o b s er v ed .   T h FF T   s p ec tr u m   an al y s is   r es u lts   ar s h o w n   i n   t h T ab le  3 .   I ca n   b o b s er v ed   f r o m   th i s   tab le  t h a t   th co n v er ter   s id &   t h g r id   s id v o ltag r e m ai n   co n s ta n an d   p er f ec s i n u s o id al  g r id   s i d cu r r en an d   also   w it h   ac   li n cu r r en t is p er f ec t,  w h er ea s   t h er is   d ec r ea s in   th T HD  % v al u e.         T ab le  3 .   FF T   s p ec tr u m   an al y s i s   w . r . t.  t h co n v er ter   &   g r id   s i d es   c o n v e r t e r s   C o n v e r t e r   si d e   v o l t a g e   C o n v e r t e r   si d e   c u r r e n t   G r i d   si d e   v o l t a g e   G r i d   si d e   c u r r e n t   FF   T H D   %   FF   T H D   %   FF   T H D   %   FF   T H D   %   12 - p u l se   2 9 7 . 7   2 . 1 8   3 . 6 8 3   2 . 9 6   2 9 7 . 7   2 . 1 8   6 . 7 3 1   1 . 1 0   24 - p u l se   2 7 7 . 9   0 . 7 6   2 . 1 1 7   2 . 5 5   2 7 7 . 9   0 . 7 6   7 . 5 4 5   0 . 1 9   36 - p u l se   2 6 1 . 4   0 . 3 9   2 . 3 2 1   1 . 2 5   2 6 1 . 4   0 . 3 9   8 . 2 4 3   0 . 1 3   48 - p u l se   2 5 3 . 1   0 . 2 7   2 . 6 2 0   0 . 8 0   2 5 3 . 1   0 . 2 7   8 . 8 3 3   0 . 1 0       3 . 1 .         H a rm o nic  Sp ec t ru m   o f   G rid C o nn ec t ed  48 - P uls C o nv er t er   Resul t s   T h s i m u latio n   r e s u lt s   f o r   th h ar m o n ic  an al y s is   f o r   th g r id   co n n ec ted   4 8 - p u ls co n v er ter   ar s h o w n   i n   t h e   Fi g u r e s   2 2   to   2 5   r esp ec tiv el y   w . r . t.  th e   co n v er t er   an d   g r id   s id v o lta g es  &   cu r r en ts .   T h f i g u r e s   s h o w n   i n   t h s i m u latio n   r es u lt s   s ec tio n   ar th h ar m o n ic  s p ec tr u m   p r ese n in   t h co n v er ter s .     Fro m   t h T ab les  3,   4   &   f r o m   th Fi g u r es  1 0     2 5 ,   it  ca n   b o b s er v ed   th at  th h ar m o n ics  o f   1 2 th ,   2 4 th ,   3 6 th   &   4 8 th   a r h ig h   i n   th e   12 th ,   2 4 th ,   3 6 th  c o n v er ter s   an d   i is   h ig h l y   r ed u ce d   in   t h 4 8 - p u ls co n v er ter   as  s h o w n   i n   th e   s p ec tr u m   a n d   t h e   n o tab le  p o in is   th at   th g r i d   i s   n o co n n ec ted   w it h   t h h ar m o n ic  tr ap s   b ec au s o f   t h r ed u ctio n   in   th e   h ar m o n ic  co n te n ts ,   w h ich   f i n d s   it  m o r s u itab le  f o r   an y   co n tr o ap p licatio n   p r o b lem .   Fo r   th p r o p o s ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 4 0 2     1 4 0 9   1408   tech n iq u a n d   m o d el,   s i n ce   h ig h   c u r r en d en s it y   w it h   r i p p le  f r ee   f o r   4 8 - p u ls e,   it  ca n   b co n n ec ted   to     s tr o n g - g r id   tr an s m i s s io n   &   ca n   b ab le  to   p r o d u ce   m o r ac ti v p o w er .       F u n d a me n t a l   ( 5 0 H z )   =   2 5 3 . 1 ,   T H O   =   0 . 2 8%       Fig u r 6 .   Har m o n ic  s p ec tr u m   o f   co n v er ter   s id v o ltag ( 4 8 - p u l s e)   F u n d a me n t a l   ( 5 0 H z )   =   2 . 6 2 ,   T H O   =   0 . 0 0 %       Fig u r 7 .   Har m o n ic  s p ec tr u m   o f   co n v er ter   s id cu r r en t ( 4 8 - p u l s e)       3 . 2 .      H a rm o n ic  s pect ru m   o f   M ulti - m o d ule c o nv er t er s   ( VSC)   in co ntr o lled  m o de  o f   o pera t io n   T h is   p ap er   d is cu s s es   ab o u t h co n tr o lled   r ec tif ier s .   T h co n tr o ele m en ts   f o r   t h ese   co n tr o lled   r ec tif ier s   ar alp h a   an g le   ( α ) .   I f   t h α   a n g le  i s   ze r o ,   t h co n v er ter   is   u n co n tr o lled .   I f   t h alp h a n g le   is   les s   th an   o r   eq u al  to   9 0   d eg r ee s   ( α <=   90 0 )   co n v er te r   w i ll  g i v h i g h er   v o lta g ( p ea k   v o lta g is   at  9 0   d eg r ee   f o r   s in   w a v e) .   T ab le. 4   g iv es   th e   r esp o n s o f   t h co n v er ter s   p r ese n t ed .   Fo r   th p r o p o s ed   VSC ,   t h cu r r en t   r ip p le  w as   o b tain ed   1 . 1 ,   0 . 8   &   0 . 6   f o r   α   0 °,  3 0 °,  6 0 ° ca s es.       F u n d a me n t a l   ( 5 0 H z )   =   2 5 3 . 1 ,   T H O   =   0 . 2 7 %       Fig u r 8 .   Har m o n ic  s p ec tr u m   o f   g r id   s id v o lta g ( 4 8 - p u ls e)   F u n d a me n t a l   ( 5 0 H z )   =   6 . 0 3 3 ,   T H O   =   0 . 1 0 %       Fig u r 9 .   Har m o n ic  s p ec tr u m   o f   g r id   s id cu r r en ( 4 8 - p u ls e)       T ab le  4 .   T h T HD  an d   cu r r en t   r ip p le  o f   3   KW   l o ad   f o r   d if f er en ’s   P u l se   c o n v e r t e r s   T H D   i n   %   C u r r e n t   r i p p l e   i n   %   α =     α =   3 0 °   α =   6 0 °   α =     α =   3 0 °   α =   6 0 °   12   1 . 1 0   0 . 6 2   0 . 6 9   7 . 2 0   6 . 5   6 . 0 0   24   0 . 3 8   0 . 3 4   0 . 2 8   5 . 0 2   4 . 2   1 . 0 7   36   0 . 2 9   0 . 2 8   0 . 3 7   3 . 1 0   2 . 2   3 . 0 3   48   0 . 2 8   0 . 2 8   0 . 3 2   1 . 1 0   0 . 8   0 . 6 0       4.   CO NCLU SI O N   Si m u li n k   m o d els  o f   v o lta g s o u r ce   co n v er ter s   f o r   1 2 n   s e r ies  w er d ev e lo p ed .   Si m u la ti o n s   w er e   r u n   f o r   s p ec if ic  a m o u n o f   t i m p er io d .   T h p r o p o s ed   4 8 - p u ls co n v er ter   w a s   f o u n d   to   b b etter   th an   th e     12 - p u ls e,   2 4 - p u ls e,   3 6 - p u l s c o n v er ter s   a n d   th e   co m p ar is o n   o n   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   an d   cu r r en t   r ip p les   ar s h o w n   i n   t h q u a n tita tiv r esu lt s ,   w h ic h   f u r t h er   p r o v es  t h at  t h 4 8 - p u l s co n v er ter   co n n ec ted   to w ar d s   t h e   g r id   g i v es  b etter   r esp o n s to war d s   th e   lo ad - s id an d   g r id - s id as  th h ar m o n ic s   ar h i g h l y   r ed u ce d   co m p ar ed   to   o th er   co n v er ter s   w i th o u an y   h ar m o n ic  tr ap s .   I is   clea r   th at  f o r   in cr ea s i n g   n u m b e r   o f   m o d u les  w it h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694     A n a lysi s   o f H a r mo n i cs a n d   R i p p le  C u r r en t in   Mu lti - m o d u le  C o n ve r ters   w ith     ( D.   V en ka t a s u b r a ma n ia n )   1409   p r o p o s ed   tech n iq u es  p r o v id es   ex ce lle n p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   p o w er   q u alit y   a n d   d e cr ea s es  t h n u m b er   o f   ad d itio n al  cir cu it  f o r   i m p le m e n tatio n .   Fo r   h i g h - p o w er   ap p licatio n   m u ltip u ls co n v er ter s   ar s u itab le  w i th   t h q u alities   o f   p er f ec t   h ar m o n ic   p er f o r m a n ce   a n d   lo w   s w itc h in g   f r eq u e n c y   u s in g   s i m u lat io n   &   q u an t itati v e   r esu lt s .   I n   t h is   p ap er ,   th p er f o r m a n ce   o f   v ar io u s   m u ltip u ls co n v er ter   s tr ate g ies   i n   ter m s   o f   co n v er ter   &   g r id   v o ltag e   an d   c u r r en T HD   alo n g   w it h   t h eir   f u n d a m e n tal   co m p o n en ts   ar s t u d ied   an d   co m p ar ed   f o r   th eir   b e s t   p er f o r m a n ce .   T h s i m u latio n   r esu lt s   f o r   d if f er e n s tr ate g ies  w it h   th e ir   h ar m o n ic  s p ec tr u m s   ar also   p r esen ted .   I n   all  th e s ca s es,  s y m m etr y   a n d   s y n c h r o n izatio n   i s   m ain tai n ed .         RE F E R E NC E S   [1 ]   A i g u o   X u ,   A   M u lt ip u lse   S tr u c tu r e   Ba se d   Bid irec ti o n a P W M   c o n v e rter  f o h ig h   p o w e A p p li c a ti o n s,  IEE E   T ra n s.   o n   P o w e El e c tro n ics ,   2 4 (5 ) ,   2 0 0 9 ,   p p   - 1 2 3 3     1 2 4 2   [2 ]   M ig u e V il la b lan c a ,   A   M o d if ied   Ba c k - to - Ba c k   HV DC  S y ste m   fo 3 6 - P u lse   Op e ra ti o n ,   IEE T ra n s.  o n   P o w e De li v e r y ,   2 0 0 0 .   [3 ]   A i g u o   X u ,   A   M u lt ip u lse   S tru c t u re   Ba se d   AC - DC  DC - A P WM   c o n v e rter  f o Hig h   P o w e A p p li c a ti o n ,   P ro c .   ICIT ’0 9   o f   th e   2 0 0 9   IEE I n tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   In d u strial  T e c h n o lo g y ,   IEE Co m p u ter  S o c iet y   W a sh in g to n ,   DC,  USA ,   2 0 0 9 .   [4 ]   S e w a n   Ch o i,   M u lt ip u lse   c o n v e rte rs   fo r   Hig h   V o lt a g e   a n d   Hi g h   p o we Ap p li c a ti o n s ,   0 2 /2 0 0 0 ;   OI:1 0 . 1 1 0 9 /I P EM C. 2 0 0 0 . 8 8 2 9 6 3   IS BN:  7 - 8 0 0 0 3 - 4 6 4 - X ,   P ro c .   P o w e r   El e c tro n ics   a n d   M o ti o n   Co n t ro Co n f e re n c e ,   2 0 0 0 ,   I P EM C   2 0 0 0 .   T h e   T h ird   I n tern a ti o n a l ,   3 ,   2 0 0 0 ,   p p - 1 - 6   [5 ]   M a d h a n   M o h a n   D.,   2 - L e v e 2 4 - p u lse   Vo l ta g e   S o u rc e   c o n v e rte wit h   Fu n d a me n ta Fre q u e n c y   S wit c h in g   fo r   HVDC S y ste m ,   P ro c .   2 0 0 6   IEE I n tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   I n d u strial  El e c tro n ics   (IE EE   IS IE  2 0 0 6 ),   2 0 0 6 .   [6 ]   M .   P .   Ba h rm a n ,   Ov e rv i e o HVDC  tra n sm issio n ,   P r o c .   IEE E   P o w e S y st.  Co n f .   Ex p o . ,   A tl a n t a ,   GA ,   US A ,   1 ,   2 0 0 6 ,   p p - 18 2 3 .   [7 ]   K.  F u j ii ,   K.  Ku n o m u ra ,   K.   Yo sh id a ,   A .   S u z u k i,   S .   Ko n ish i ,   M .   Da ig u ji ,   a n d   K.  Ba b a ,   S T A T C O M   a p p ly in g   f lat - p a c k a g e d   IG B T s co n n e c ted   in   se r ies ,   IEE T ra n s.  P o w e El e c tro n . ,   2 0 ( 5 ),   2 0 0 5 ,   p p -   1 1 2 5 1 1 3 2 .   [8 ]   J.  S .   L a i   a n d   F .   Z.   P e n g ,   M u l ti le v e c o n v e rters - n e w   b re e d   o f   p o w e c o n v e rters ,   IEE T ra n s.  In d .   A p p l. ,   3 2 ( 3 ),   1 9 9 6 ,   p p -   5 0 9 5 1 7   [9 ]   F . Z.   P e n g ,   J.W .   M c Ke e v e r,   a n d   D.J.  A d a m s,  Ca sc a d e   mu lt il e v e i n v e rte rs   fo u ti li ty a p p li c a t io n s,   P ro c .   IEE C o n f .   In d .   El e c tro n . ,   C o n tr o I n stru m .   (IE CON   1 9 9 7 ),   Ne w   Orle a n s,  LA ,   No v . ,   2 ,   p p -   4 3 7 4 4 2 .   [1 0 ]   S o to   D.  a n d   T . C.   G re e n ,   A   c o m p a riso n   o f   h ig h - p o w e c o n v e rt e to p o lo g ies   f o th e   im p lem e n t a ti o n   o f   F A C T S   c o n tro ll e rs IE EE   T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   4 9 (5 ) ,   2 0 0 2 ,   p p -   1 0 7 2 1 0 8 0 ,     [1 1 ]   M ich a e Ba h rm a n   P . E. ,   Ov e rv iew   o f   HV DC  tran s m issio n ,   A BB  G rid   S y ste m s,  Wy o m in g   In f ra stu c tu re   A u th o rit y ,   9 ,   2 0 1 0 .   [1 2 ]   F u ji i ,   A .   S u z u k i,   S .   K o n ish i,   J.   Tak a z a n e ,   M .   Oh k i,   M .   Da i g u ji ,   S T AT COM   Ap p lyin g   Fl a t - P a c k a g e d   IGBT Co n n e c ted   in   S e rie s ,   2 0 0 4   3 5 th   An n u a l   IEE P o w e El e c tro n ics   S p e c ialists Co n f e re n c e   A a c h e n ,   G e r m a n y ,   2 0 0 4 .   [1 3 ]   Jih - S h e n g   L a &   F a n g   Zh e n g   P e n g ,   A   b rie f   re v ie w   o f   m u lt il e v e c o n v e rte rs - A   n e w   b re e d   o f   p o w e le v e c o n v e rters ,   0 - 7 8 0 3 - 3 0 0 8 - 0 1 9 5   $ 4 . 0 0   0   1 9 9 5   I EE E,   p p   -   2 3 4 8   -   2 3 5 6 .   [1 4 ]   S re e n iv a sa p p a   B.   V e e ra n n a ,   A b d u R.   Be ig ,   Ud a y k u m a R.   Y a ra g a tt i,   Per fo rm a n c e   a n a lys is  o PW M   stra teg ies   fo c a sc a d e d   h - b ri d g e   th re e - lev e in v e rte r,  IEE G CC  Co n f e re n c e   a n d   Ex h i b it i o n   (G CC),   F e b ru a r y   1 9 - 2 2 ,   2 0 1 1 ,   Du b a i,   U n it e d   A ra b   Em irate s,  (2 0 1 1 ), 9 7 8 - 1 - 6 1 2 8 4 - 1 1 9 - 9 /1 1 / $ 2 6 . 0 0   ©2 0 1 1   IEE E,   2 0 1 1 ,   p p   -   81 - 84.   [1 5 ]   J.  Ro d r id u e z ,   J.S .   L a i,   F . Z. P e n g   M u lt il e v e In v e rters A   S u rv e y   o f   T o p o lo g ies ,   Co n tro ls   a n d   A p p l ica ti o n s,  I EE T ra n s.  o n   IE,   4 9 (4 ),   2 0 0 2 ,   p p -   7 2 4 - 7 3 8   [1 6 ]   M .   S a e e d if a rd ,   H.  Nik k h a jo e it ,   R.   Ira v a n il ,   sp a c e   v e c to mo d u la te d   mu lt i - mo d u le  c o n v e rte fo b a c k - to - b a c k   HVDC  sy ste m,   P o w e El e c tro n ic S p e c ialists  Co n f e re n c e ,   2 0 0 6 .   P E S ' 0 6 .   3 7 th   IEE Dig it a O b jec Id e n ti f ier 1 0 . 1 1 0 9 / P ES C. 2 0 0 6 . 1 7 1 1 9 6 9 ,   P u b li c a ti o n   Ye a r,   2 0 0 6 ,   p p -   6.   [1 7 ]   W a n g   L iq iao ,   Id in   P m g ,   L Jia n li n ,   Z h a n g   Zh o n g c h a o ,   Ha rm o n ic   c h a ra c ter isti c   o sa mp le  ti me   sta g g e re d   sp a c e   v e c to mo d u l a ti o n   fo m u lt i - m o d u la o mu l ti lev e c o n v e rte rs ,   2 0 0 4   3 5 th   A n n u a 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   A a c h e n ,   G e r m a n y ,   2 0 0 4 ,   p p   -   4 5 5 4 - 5 7 .   [1 8 ]   M .   S a e e d if a rd ,   A .   R.   Ba k h sh a i,   G .   Jo o s,  P .   Ja in ,   M o d if ied   l o s wit c h in g   fre q u e n c y   sp a c e   v e c to mo d u l a t o rs   fo r   h ig h   p o we mu lt i - mo d u le  c o n v e rte rs ,   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 siti o n ,   2 0 0 3 .   A P EC  ' 0 3 .   Ei g h tee n th   A n n u a IEE E   (1 ),   Dig it a Ob jec Id e n t if ier:  1 0 . 1 1 0 9 /A P EC. 2 0 0 3 . 1 1 7 9 2 6 7 ,   2 0 0 3 ,   p p - 5 5 5     5 6 1 .   [1 9 ]   Ba k a ri  M w in y i w i w a ,   Zb ig n iew   W o lan sk i,   Yiq ian g   Ch e n ,   a n d   B o o n - T e c k   Oo i,   M u lt im o d u lar   m u lt il e v e c o n v e rters   w it h   in p u o u tp u li n e a rit y   c o n c e p t,   IE EE   T ra n sa c ti o n s o n   I n d u stry   A p p li c a ti o n s,  1 9 9 7 ,   p p - 33 -   5.   [2 0 ]   J.  G h a isa ri  A .   Ba k h sh a i,   Exa c h a rm o n ics   e li min a t io n   in   PW M   mu lt i - mo d u le co n v e rte rs ,   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 sit i o n ,   2 0 0 5 .   A P EC  2 0 0 5 .   T w e n ti e th   A n n u a I EE E,   3 ,   2 0 0 5 ,   p p -   1 8 4 5     1 8 5 0 .   [2 1 ]   S e rg io   Bu sq u e ts - M o n g e ,   S a lv a d o A lep u z ,   Jo se p   Bo rd o n a u   a n d   Ju a n   P e ra c a u la,  V o lt a g e   b a lan c in g   c o n tro o f   d io d e - c lam p e d   m u lt il e v e c o n v e rters   w it h   p a ss iv e   f ro n t - e n d s,  2 0 0 7 ,   p p -   5 4 4 - 5 4 9 .   [2 2 ]   Di e g o   S o to   a n d   T im C.   G re e n ,   A   c o m p a riso n   o f   h ig h - p o w e c o n v e r ter t o p o lo g ies   f o th e   im p le m e n tatio n   o f   F A C T S   c o n tro ll e rs,  IEE E   T ra n sa c ti o n s o n   In d u strial  El e c tro n ics ,   2 0 0 2   I EE E,   4 9 (5 ),   2 0 0 2 ,   p p - 1 0 7 2 - 8 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.