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.   9 ,   No .   2 J u n e   201 8 ,   p p .   698 ~ 7 0 3   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 9 . i 2 . pp 6 9 8 - 703           698       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   Ex peri m e ntal V e rification  of  Singl e P ha se  Z   So urce  Inv erte   for Photo v o ltaic  Applica tions       V.   Sa ra v a na n 1 M .   Ara v ind a n 2 V.   B a la j i 3 ,   M .   Aru m ug a m 4   1 De p a rte m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g ,   A ru n a En g in e e rin g   Co ll e g e ,   T iru v a n n a m a lai,   T a m il n a d u ,   In d ia   2 , 3 S ri  C h a n d ra se k a re n d ra   S a ra sw a th V isw a   M a h a   V i d y a la y a   (S CS V M V U n iv e rsity ,   Ka n c h e e p u ra m ,   T a m il n a d u ,   In d ia    2, 3 M RT ,   T a m il   Na d u   G e n e ra ti o n   a n d   Distri b u ti o n   Co r p o ra ti o n   L imited   ( T A N G E DCO ),   T iru v a n n a m a lai,   T a m il n a d u ,   In d ia   4 S c h o o o f   El e c tri c a En g in e e ri n g ,   Ba h ir  Da Un iv e rsity ,   Et h io p ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   0 1 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Mar   08 ,   2 0 1   A cc ep ted   Mar   22 ,   2 0 1 8       A   sin g le  p h a se   so u rc e   in v e rter  is  d e v e lo p e d   f o b e tt e v o lt a g e   b o o stin g   a n d   in v e rsio n   a b i li ty   su it e d   f o p h o to v o lt a ic  p o w e g e n e ra ti o n   s y st e m s.  T h e   o p e ra ti o n   o f   th e   so u rc e   in v e rter  is  d e sc rib e d   w it h   re lev a n e q u a ti o n s.   S im p le  b o o st  sc h e m e   is  u se d   fo sw it c h in g   a c ti o n o f   th e   in v e rter.  T h e   p e rf o r m a n c e   o f   th e   in v e rter  u s e d   f o p h o t o v o lt a ic  a p p li c a ti o n c a n   b e   c h e c k e d   w it h   si m u latio n   a n d   e x p e rim e n tal  re su lt s,  w h ich   p ro v e   th a it   h a sin g le - sta g e   b u c k   a n d   b o o st ca p a b il it y   a n d   im p ro v e d   re li a b il i ty .   K ey w o r d :   P h o to v o ltaic  s y s te m s   Si m p le  b o o s t s w itc h i n g   Vo ltag b o o s tin g   ab ilit y   Z   So u r ce   i n v er ter   Co p y rig h ©   201 8   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 :   V.   Sar av an a n ,     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 ,   A r u n ai  E n g in ee r i n g   C o lle g e,   T ir u v an n a m ala i 6 0 6   6 0 3 ,   T am iln ad u ,   I n d ia.   E m ail:  v s ar a n ae c@ y a h o o . co . i n       1.   I NT RO D UCT I O N   P h o to v o ltaic  p o w er   g en er at io n   is   b ec o m i n g   i n cr ea s i n g l y   i m p o r ta n t,  b ec au s it  d o es  n o t   ca u s an y   f u e co s t ,   w h en   co m p ar ed   w it h   o th er   r en e w ab le  en er g y   r eso u r ce s P h o to v o ltaic  ( P V)   s y s te m s   n ee d   in v er ter   to   ac as  p o w er   co n d itio n i n g   u n i b et w ee n   t h s o u r ce   an d   lo a d .   T h ese  in v er ter s   h a v to   h a n d le  v ar io u s   p o w er   q u alit y   is s u es  d u to   P s o u r c f l u ct u atio n s ,   w h ic h   i m p o s s tr in g e n t   r eq u ir e m e n t s   f o r   in v e r ter   to p o lo g ies  an d   th eir   co n tr o ls .   [1   [3 ]   Z   So u r ce   I n v er ter   ( Z SI)   e m p l o y i n g   an   i m p e d an ce   n et w o r k   co n s is ti n g   o f   i n d u cto r s   an d   ca p ac ito r s ,   co u p led   w i th   in v er ter   m ain   cir cu it  to   t h v ar iab le  D C   s o u r ce ,   w h ic h   o v er co m es  t h e   v o lta g f lu c tu atio n   p r o b lem s   ca u s ed   b y   in h er e n c h ar ac ter is tic s   o f   t h p h o to v o lt aic  s y s te m s .   Z SI  f ea t u r es  w i d r an g o f   v o lta g g ain   w h i c h   i s   s u i tab le  f o r   m a n y   ap p licatio n s .   [4 ]     [ 7 ]   Z SI   ca n   b u s ed   to   r ea lize  b o th   D C   v o ltag e   b o o s an d   DC A C   i n v er s io n   i n   s i n g le  s tag e,   an   ec o n o m ical  ap p r o ac h   f o r   p h o to v o ltaic  ap p licatio n s .   [ 8 ,   9 ]   T h w o r k   r ep o r ted   in   t h i s   p ap er   is   o r g a n ized   as Ma t h e m atica l   m o d el   o f   p h o to v o ltai p an el  in   s ec tio n   2 ,   T o p o lo g y   d escr ip tio n   o f   s in g le  p h ase  Z   s o u r ce   in v er ter   alo n g   w i th   co n tr o s tr ateg y   in   s ec t io n   3 . Si m u latio n   a n d   ex p er i m e n ta l r esu lt s   ar p r esen ted   in   s ec t i o n   4 .   Fin all y ,   co n clu s io n   i s   r ep o r ted   in   s ec tio n   5 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       E xp erimen ta l V erif ica tio n   o f S in g le  P h a s Z S o u r ce   I n ve r terf o r   P h o to vo lta ic  A p p lica tio n s   ( V .   S a r a va n a n )   699   2.   M AT H E M AT I CAL M O DE L   O F   P P ANEL     P p an el  co n v er ts   th p h o to   en er g y   o f   s u n li g h to   DC   v ar iab le  v o ltag e.   T h am o u n o f   p o w er   ex tr ac ted   b y   P p an el   d ep en d s   o n   its   o p er atin g   DC   v o ltag e .   T h m ax i m u m   p o w er   p o in tr ac k in g   ( MP PT )   is   ca p ab le  o f   ex tr ac tin g   m a x i m u m   p o w er   f r o m   t h P p an el  w h ic h   is   in f l u e n ce d   b y   t h s o lar   in s o latio n   le v el   an d   at m o s p h er ic  te m p er at u r e   wh ic h   ar d escr ib ed   in     [ 1 0 ]     [ 1 3 ]   A   P V   p an el  is   f o r m ed   b y   s er ies p ar allel   in ter co n n ec ted   id en tical  P ce lls .   P ce ll  is   r ep r esen ted   b y   s in g le  d io d m o d el  a s   s h o w n   i n   Fi g .   1   in   w h ic h   cu r r en t so u r ce   is   k ep i n   p ar allel  w it h   d io d an d   s er ies r es is tan ce .             Fig u r 1 .   Sin g le  d io d m o d el  o f   P ce ll       T h b asic c u r r en t e q u atio n   o f   t h P ce ll is   g i v e n   b y          e x p   -   1 p v s a t qV I I I A K T                                      ( 1 )     w h er I   an d   V   ar th o u tp u t c u r r en t a n d   v o lta g o f   t h P c ell,   I pv ,   is   t h l ig h g en er ated   c u r r en t,  I sat   is   th P V   ce ll sat u r atio n   c u r r en t,  q   i s   t h e   ch ar g e   o f   a n   elec tr o n ,   is   B o ltz m a n n s   co n s ta n t,  A   i s   t h id ea lit y   f ac to r   o f   th e   p - n   j u n c tio n ,   an d   T   is   th P ce ll te m p er atu r ( d eg r ee s   Kel v i n ) .     Fro m   E q n .   ( 1 ) ,       +     -       l n pv s a t s a t A K T I I I V qI                  ( 2 )     T h o u tp u t p o w er   o f   th P c ell,   P   is   ex p r ess ed   as          e x p   -   1 p v s a t qV P V I I A K T                             ( 3 )     Si m u latio n s   ar ca r r ied   o u f o r   m o n o   cr y s tall in P p an el  o f   3 0 W p   as  m e n tio n ed   i n   T ab le   1 .   I ts   p er f o r m an c e   is   o b tain ed   f o r   s ta n d ar d   test   c o n d itio n s   ( i.e )   s o lar   in s o latio n ,   G= 1 0 0 0   W /m 2   a n d   te m p er at u r e,   T   =2 5 C .   T h d io d id ea lity   f ac to r   is   c h o s e n   as  1 . 3 . Var io u s   o p er atin g   co n d itio n s   o f   P p an el  i n   ter m s   o f   V OC   a n d   I S ar e   g iv e n   as  test   d ata,   lo ad ed   as  lo o k   u p   tab le   in   t h s i m u la tio n   e n v ir o n m e n t.   Fo l lo w i n g   r es u lts   ar o b tain ed   f o r   th g i v e n   co n d itio n s   as  m en tio n ed   in   T ab le  2 .       T a b l e   1 .   S i m u l a t i o n   p a r a me t e r s o f   3 0   W p   P V   p a n e l   P a r a me t e r s   V a l u e s   O u t p u t   P o w e r ,   P max   3 0 W p   V o l t a g e   a t   max i m u p o w e r ,   V mp   1 2   V   C u r r e n t   a t   max i mu p o w e r ,   I mp   2 . 5 0   A   R a t e d   o p e n   c i r c u i t   v o l t a g e ,   V OC   1 6   V   R a t e d   s h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t ,   I SC   3 . 0   A   I d e a l i t y   f a c t o r ,   A   1 . 3   T e mp e r a t u r e ,   T   25 C   S o l a r   I n so l a t i o n ,   G   1 0 0 0   W / m 2     T a b l e   2 .   S i m u l a t i o n   r e su l t s fo r   3 0   W p   P V   p a n e l   S i mu l a t i o n   r e su l t s   O b t a i n e d   v a l u e s   S h u n t   r e si st a n c e   R p _ mi n   2 2 . 4 0     Ω     R p _ max   4 4 . 2 1   Ω   S e r i e s re si st a n c e   R s_ m i n   0 . 3 7   Ω     R s_ m a x   1 . 6 0   Ω         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   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n e   2 0 1 8   :   698     703   700   0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 10 20 30 V  [ V ] P  [ W ] Fro m   T ab le  2 ,   it  is   o b s er v ed   th at  m ax i m u m   p o w er   tr an s f er   f r o m   s o u r ce   to   p o w er   co n d itio n i n g   s y s te m   h ap p en s   w h e n   th v al u es  o f   R an d   R s h o u ld   b e   h ig h   a n d   lo w   r esp ec ti v el y .   T h e   v a lu e s   o f   R an d   R u s u all y   n o t g iv e n   b y   t h m an u f ac tu r er s   in   t h P p an el  d a ta  s h ee t,  w h ic h   is   n ee d ed   f o r   P s y s te m   d esi g n in g .   T h I - an d   P - cu r v e s   o f   3 0 W p   P p an el  ca n   b s ee n   in   Fig u r e   2   an d   Fig u r e   3   r esp ec tiv el y .             Fig u r e   2 .   Si m u lated   I     C u r v e     Fig u r e   3 .   Si m u lated   P     C u r v e       T h DC   v o ltag o b tain ed   f r o m   th P p an el  is   f ed   to   th in p u o f   Z SI  an d   i n v er ted   A C   o u tp u v o lta g ca n   b e   o b tain ed   w ith   b etter   p er f o r m a n ce .   T h d etails   o f   t h s a m ar ex p lain ed   a n d   v alid ated   t h r o u g h   s i m u latio n s   an d   ex p er i m e n ts   i n   t h s u b s eq u en s ec tio n s .       3.   CIRCU I T   AN AL Y SI S O F   S I NG L E   P H ASE   Z   SO URC E   I NVER T E R   s o u r ce   in v er ter   co n s i s ts   o f   t w o   i n d u cto r s   ( L 1   an d   L 2 )   an d   t w o   ca p ac ito r s   ( C 1   a n d   C 2 )   co n n ec ted   i n   s h ap to   co u p le  th in v er ter   to   d v o ltag s o u r ce   o b tain ed   f r o m   p h o to v o ltaic  s y s te m s .   T h o p er atio n   o f   Z SI   h as  t w o   o p er atin g   m o d es:  n o n s h o o t - t h r o u g h   m o d e   an d   s h o o t - t h r o u g h   m o d e.   I n   n o n s h o o t - t h r o u g h   m o d e,   Z SI  h a s   s i x   ac tiv v ec to r s ,   wh en   d v o ltag i s   i m p r es s ed   ac r o s s   th th r ee - p h ase  lo ad   an d   t w o   ze r o   v ec to r s   w h e n   eit h er   th e   lo w er   o r   u p p er   th r ee   s w i tch i n g   d ev ice s   ar c o n d u cti n g .   I n   s h o o t t h r o u g h   m o d e,   lo ad   ter m i n als   g et  s h o r ted ,   as  b o th   u p p er   an d   lo w er   s w itc h in g   d e v ices   o f   an y   p h ase   leg   o f   th e   in v er ter   co n d u cts.  W h en   th e   in p u v o lta g is   h i g h   e n o u g h   to   p r o d u ce   d es ir ed   o u tp u v o ltag e,   s h o o t - t h r o u g h   ze r o   s t ate  is   n o u s ed   a n d                     Z SI   p er f o r m s   b u c k   co n v er s io n ,   th s a m w a y   as  v o lta g e - s o u r ce   in v er ter .   W h e n   t h in p u v o ltag is   lo w ,   s h o o th r o u g h   ze r o   s tate  is   u s ed   to   b o o s th v o lta g e;  t h er e f o r e,   Z SI   p er f o r m s   as  a   b u c k b o o s i n v er ter . T h v o lta g e   b o o s tin g   ca p ab ilit y   o f   Z SI  i s   d u to   en er g y   tr an s f er   f r o m   c ap ac ito r s   to   in d u cto r s   d u r in g   th s h o o t - th r o u g h   s tate.   As  th ca p ac ito r s   m a y   b ch ar g ed   to   h ig h er   v o lta g es  t h an   t h in p u s o u r ce   v o ltag e,   d io d e   is   r eq u ir ed   t o   p r ev en t d is ch ar g i n g   t h r o u g h   th i n p u s o u r ce   [ 1 4 ,   1 5 ]   as sh o w n   i n   Fi g u r e   4 .               T h av er ag o f   d lin k   v o lta g ac r o s s   th in v e r ter   b r id g is   id en tical  to   ca p ac ito r   v o ltag b ec au s th a v er ag e   o f   an   in d u cto r   v o lta g b ec o m es  ze r o   an d   ca p ac ito r   v o lta g is   d ep en d en t   o n   t h s h o o t h r o u g h   ti m e. T h g ai n   ex p r ess io n s   ca n   b d er iv ed   u n d er   d if f er en t s w itc h in g   s ta tes [ 1 6 ]   as f o llo w s :   ( O N , , , ; O F F ) S h o o t T h r o u g h S x S x x A B o r C D                                    LC vV   0 i v ; 2 dC vV   ; 2 D d c C v V V                                                                 ( 4 )               LC ii    i L C i i i  ;   0 dc i                                                                                 ( 5 )     ( , , , o r ; O N ) N o n s h o o t T h r o u g h S x S x x A B C D         L d c C v V V    ; 2 i C d c v V V  ; 0 D v ; dc d vV                                  ( 6 )            d c L C i i i    i L C i i i     ; 0 dc i                                                  ( 7 )     T h e   s tate  s p ac av er ag i n g   o n   ( 4 )   an d   ( 6 )   y ield s   th   0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 1 2 3 4 V  [ V ] [ A ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       E xp erimen ta l V erif ica tio n   o f S in g le  P h a s Z S o u r ce   I n ve r terf o r   P h o to vo lta ic  A p p lica tio n s   ( V .   S a r a va n a n )   701   1 . 7 1 . 7 5 1 . 8 1 . 8 5 1 . 9 1 . 9 5 2 - 5 0 0 50 T i m e   ( S e c ) L o a d   V o l t a g e   ( V ) L o a d   V o l t a g e   ( V ) $ $ $ 0 00               1/   ,   1 2 / 1 2 /   ( )           22     ,                                                ,   ( 8 )     ;   dc i C d c d c i dc x V TT C a p a c ito r V o lta g e V V v B V T T T T V v v M B M P e a k d c V o lta g e P e a k a c o u tp u t V o lta g e     Her T 0 /T   r ef er s   to   t h s h o o t t h r o u g h   r atio ,   M   r ef er s   to   t h m o d u latio n   in d e x   an d   B   r ef er s   to   th b o o s t f ac to r .     T h d io d e   b lo ck in g   v o ltag e   i s   g iv e n   b y       0 / ( 1 2 / ) D d c v V T T                                                           ( 9 )     T h in d u cto r   v o ltag i s   g i v e n   as     0 0 ( 1 / ) ( 1 2 / ) L d c TT vV TT    d u r in g   s h o o t th r o u g h ; 0 0 ( / ) ( 1 2 / ) L d c TT vV TT  d u r in g   n o n   s h o o t th r o u g h                              ( 1 0 )     An y   m o d u latio n   m et h o d   as d i s cu s s ed   i n   [1 7 , 1 8 ]   ca n   b ad o p ted   to   co n tr o l th Z SI.   Si m p l b o o s tin g   s w itc h i n g   s ch e m i s   e m p lo y ed   f o r   s w itc h in g   ac tio n   o f   th is   Z SI  d u e   p r o d u ce   v o lta g b o o s ti n g   ac tio n s . Fig .   5   ill u s tr ate  t h e   Ma tlab /Si m u l in k   b lo ck   m o d el  o f   s i m p le  b o o s t s w i tch i n g   s c h e m w h ich   i s   ap p lied   f o r   th i n v er ter .             Fig u r 5 .   S w i tch i n g   s eq u e n ce   b lo ck   d iag r a m         4.   CIRCU I T   AN AL Y SI S O F   S I NG L E   P H ASE   Z   SO URC E   I NVER E T E R     4 . 1 .   Si m ula t io n r esu lt s   T h o p er atio n   o f   Z SI  ar an al y ze d   in   s tead y   s tate  a n d   its   p e r f o r m an ce s   ar v al id ated   u s i n g   s i m u lated   r esu lt s   o b tain ed   in   M A T L A B / Si m u li n k ,   w h er t h s o lv er   is   ch o s en   as   v ar iab le   s tep   d i s cr ete  w it h   s tep   o f   1 . 0   µs  w it h   t h f o llo w i n g   s y s te m   p ar am eter s V dc  =   1 2   V;  L 1   a n d   L 1 . 5   m     C an d   C 4 7 0 0   µF    an d   th e   s w itc h in g   f r eq u en c y ,   f s =2 0   k Hz  an d   r esis ti v lo ad   o f   R L =5 0 0   Ω.  T h MO SF E T   m o d els  w h o s in ter n al   r esis ta n ce   R on   =   0 . 1   an d   s n u b b er   r esis tan ce   R s   1 0 5   Ω   ar e   u s ed   f o r   t h e   s w i tch i n g   d ev ic es.   Fi g u r s h o w s   th ca p ac ito r   v o ltag w a v e f o r m s   o f   ca p ac ito r s   C 1   a n d   C h av in g   t h eq u al  v al u es  o f   2 5   ea ch .   T h o u tp u t   p h ase  v o lta g o f   v al u 4 6   is   o b tain ed   th r o u g h   s i m u lat io n   ac r o s s   th lo ad   w ith o u f i lter   as   g iv e n   in   Fi g u r e   7.   T h o b tain ed   r esu lts   v er i f y   t h at  th Z SI  p r o d u ce s   b etter   v o lt ag b o o s tin g   an d   i n v er s io n   ab ilit y   f o r   th p ass iv e   co m p o n e n t s   u s ed   in   t h Z   n et w o r k .             Fig u r e   6 .   Si m u lated   ca p ac ito r   v o ltag w a v e f o r m s   ( C 1   an d   C 2   )     Fig u r e   7 .   Si m u lated   o u tp u t v o l tag w av e f o r m             0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 20 40 C a p a c i t o r   V o l t a g e ,   V C 1   ( V o l t s ) 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 20 40 T i m e ( S e c ) C a p a c i t o r   V o l t a g e ,   V C 2   ( V o l t s ) 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   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n e   2 0 1 8   :   698     703   702   4 . 2 .     E x peri m ent a l   re s u lt s   T o   d em o n s tr ate  t h p er f o r m a n ce   o f   Z SI,   a n   e x p er i m e n tal  p r o to ty p w as   b u ilt  in   lab o r ato r y   w it h   t h e   s a m p ar a m e ter s   as  u s ed   i n   t h s i m u lat io n .   Fi g .   8   s h o w s   t h ex p er i m e n tal  s e tu p   o f   th p r o p o s ed   in v er ter   s et u p   w h ic h   i n clu d e s   p o w er   MO S FET S,  d r iv er   b o ar d s ,   i m p ed an ce   s o u r ce   n et w o r k s ,   A / D   co n v er s io n ,   s er ial   co m m u n icatio n   a n d   h ig h   p er f o r m a n ce   FP G A   u n it.  Si m p le  b o o s P W p u ls es  ar s en t   to   th g a te  d r iv er   cir cu it.  Fo r   th e   lab o r ato r y   p r o to t y p e,   1 2 is   g i v e n   a s   i n p u t   to   t h Z   s o u r ce   n et w o r k   f r o m   P p a n el Po w er   s u p p l y   u n it  i s   e m p lo y ed   s ep ar atel y   f r o m   lab o r ato r y   co n d itio n s   f o r   th e   o p er atio n   o f   co n tr o l/fu n ct io n al  u n its   o f   th i n v er ter . T h b r id g r ec tifi er   I N4 0 0 7   in   th p o w er   s u p p l y   u n i is   u s ed   to   co n v er AC   v o lta g i n to   D C   v o ltag e.   A   L 7 8 0 5   r eg u lat o r   is   u s ed   to   f ed   a   5 s u p p l y   to   Field   P r o g r a m m ab le  G ate  A r r a y   ( FP GA )   p r o ce s s o r   an d   L 7 8 1 2   r eg u la to r   r eg u lates t h i n v er ter   d r iv e r   cir cu it o p er atin g   v o ltag e s .           Fig u r 8   E x p er i m e n tal  s et u p       SP A R T A 3 E   FP GA   p r o ce s s o r   is   u s ed   f o r   g e n e r atin g   P W p u ls es  a n d   f ed   to   MO SF E T   I R 8 4 0   s w itc h es.  T h p u l s w id t h   ca n   b in cr e m e n ted   o r   d ec r e m en t ed   b ased   o n   th v ar iatio n   in   t h d u t y   c y cle  g i v en   to   th o p to co u p ler   6 N1 3 7 .   PW p u ls es  f r o m   t h FP G A   ar f ed   to   th o p to c o u p ler   f o r   i s o latio n   o f   co n tr o /   p o w er   cir cu it  to   av o id   t h o v e r   cu r r en t   co n d itio n s .   Op to co u p ler   o u tp u s i g n a is   i n v er ted   f r o m   o r ig in al  P W in p u s i g n a b y   t h u s o f   N OT   g ate  4 5 8 4 . I R 2 1 1 0   is   u s ed   to   d r iv th MO SF E T   s w itc h es.  Hi g h   f r eq u en c y   d io d B YQ2 8   is   u s ed   a n d   b o th   t h an o d i n   th e m   ar s h o r ted   to   s p lit  th c u r r en f o r   r ed u cin g   t h i n h er e n f au lt.  Fi g u r e   9   an d   F ig u r 1 0   s h o w   th e x p er i m e n tal  r es u lt s   o b tain ed   f r o m   Z SI.   Fo r   1 2   in p u t D C   v o lta g e,     n et w o r k   b o o s ts   t h v o lta g le v el  u p   to   4 6   V   an d   m ad av ai lab le  at  DC   li n k   v o ltag e,   w h ic h   is   to   b f ed   to   th e   in v er ter .     Af ter   in v er ti n g   ac t i o n   b y   Z SI,   th p ea k   to   p ea k   v o ltag ac r o s s   th lo ad   is   o b tain ed   as  9 3 f o r   th e   r esis ti v lo ad   o f   5 0 0   o h m s .               Fig u r 9 .   DC   in p u t v o lta g w a v ef o r m     Fig u r 1 0 .   P ea k   to   p ea k   o u tp u t v o ltag w a v e f o r m       T h Z SI  i n v er t s   th e   b o o s ted   DC   v o ltag a n d   o u tp u AC   v o ltag o f   4 6 . 6   is   m ad av ai lab le  ac r o s s   th lo ad ,   w h e n   it   is   m ea s u r ed   w it h o u t   f ilter   as   s h o w n   i n   Fi g .   1 0 . T h ese  r esu lts   co r r esp o n d   to   th e   t h eo r etica l   an al y s is   a n d   s i m u latio n   r esu lt s .   T h p r o p o s ed   Z SI  ac h eiv es   h ig h   b o o s t   in v er s io n ,   u p to   th o r d er   o f   4.   T h p r o p o s ed   Z SI  b ased   P p o w er   g en er atio n   s y s te m   ca n   b s ca led   u p   f o r   g r id   co n n ec ted   s y s te m ,   b ec au s it   tr an s f er s   t h m a x i m u m   p o w er   f r o m   t h P p an el  to   g r id   w it h o u t a n y   ad d itio n al  MP PT   alg o r ith m .       5.   CO NCLU SI O N     T h o p er atio n   o f   Z   s o u r ce   in v er ter   is   ca r r ied   o u t   in   s tead y   s tate   co n d itio n   to   a n al y ze   b o o s tin g   a n d   in v er s io n   ca p ab ilit y   th r o u g h   s i m u lat io n   an d   e x p er i m e n tal  r esu lt s .   T h o b tain ed   ex p er im en tal  r esu lts   v er if y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       E xp erimen ta l V erif ica tio n   o f S in g le  P h a s Z S o u r ce   I n ve r terf o r   P h o to vo lta ic  A p p lica tio n s   ( V .   S a r a va n a n )   703   th e   a n al y s is   an d   d is c u s s io n   o f   p r o p o s ed   ap p r o ac h   to   th e   o p er atio n   o f   Z SI   f o r   p h o to v o ltaic  s y s te m .   T h p r o p o s ed   in v er ter   ca n   r ea lize  b u ck /b o o s t,  in v er s io n   a n d   p o w er   co n d itio n in g   in   s i n g le  s tag w it h   i m p r o v ed   r eliab ilit y   an d   it  ca n   b ap p lied   to   th en tire   s p ec tr u m   o f   p o w er   co n v er s io n .   W h e n   Z SI  co n n ec ted   to   th g r id   s u p p l y ,   it  r eq u ir es  to   th e   ad d r ess   t h e   co n ce r n s   i n v o lv i n g   p o w er   r e g u latio n ,   h ar m o n ic s   r e d u ctio n   a n d   p o w er   fa cto r   co r r ec tio n   f o r   v ar io u s   a p p licatio n s   w h ich   ar le f t to   th r ea d er s .       ACK NO WL E D G E M E NT S     T h is   w o r k   w as  s u p p o r ted   b y   W in d   E n er g y   D iv i s io n ,   Mi n is tr y   o f   Ne w   &   R en e w ab le  E n e r g y ,   Go v er n m e n o f   I n d ia  u n d er   g r an ( I FD  D y .   No .   1 4 2 9   d ated   0 4 / 1 1 /2 0 1 6 ,   Dem an d   No .   6 1 /6 9 ,   B u d g et  Hea d 2 8 1 0 . 0 0 . 1 0 4 . 0 4 . 0 5 . 3 1 /3 5 ) .       RE F E R E NC E S     [1 ]   L a ri  No u sia in e n Jo o n a P u u k k o A n ss iM ¨a k i T u o m a s M e s so Ju h a   Hu u sa ri Ju h a   Jo k ip i i Ju k k a   V ii n a m ¨a k i,   Die g o   T o rre L o b e ra S e p p o   V a lk e a lah ti a n d   T e u v o   S u n ti o ,   P h o to v o lt a ic  G e n e ra to a a n   In p u S o u rc e   f o P o w e El e c tro n ic C o n v e rters ,   IEE T r a n sa c ti o n s o n   P o we r E lec tro n ics v o l.   2 8 ,   p p .   3 0 2 8 - 3 0 3 8 ,   2 0 1 3 .   [2 ]   Ya o su o   X u e L iu c h e n   C h a n g S ø re n   Bæk h ø Kjær Jo se p   Bo r d o n a u   a n d   T o sh ih isa   S h im izu ,   T o p o l o g ies   o f   S in g le   P h a se   In v e rters   f o S m a ll   Distrib u ted   P o w e G e n e ra to rs:  A n   Ov e r v ie w ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   P o we El e c tro n ics v o l. 1 9 ,   p p .   1 3 0 5     1 3 1 4 ,   2 0 0 4 .   [3 ]   G u n jan   V a rsh n e y ,   D.   S .   Ch a u h a n ,   M .   P .   Da v e ,   Ev a lu a ti o n   o f   p o we q u a li ty   i ss u e in   g rid   c o n n e c ted   P V   s y ste m s ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g v o l.   6 ,   p p .   1 4 1 2 - 1 4 2 0 ,   2 0 1 6 .   [4 ]   Ya m   P .   S iw a k o ti F a n g   Zh e n g   P e n g F re d e   Blaa b jerg ,   P o h   Ch ian g   L o h ,   a n d   G ra h a m   E.   T o w n ,   I m p e d a n c e   so u rc e   n e tw o rk f o e lec tri c   p o w e c o n v e rsio n   P a rt  I A   to p o l o g ica re v iew ,   IEE T ra n s a c ti o n o n   Po we El e c tro n ics v o l.   3 0 ,   p p . 6 9 9     7 1 6 ,   2 0 1 5 .   [5 ]   De e p a k   Ku m a r,   Zak ir  H u sa in , c o m p a ra ti v e   stu d y   o f   so u rc e   in v e rter  f e d   th re e   p h a s e   IM   d riv e   w it h   CS a n d   V S f e d   IM ,   I n ter n a ti o n a J o u rn a o Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m v o l. 3 ,   p p .   2 5 9 - 2 7 0 ,   2 0 1 3 .   [6 ]   S .   S h a n m u g a su n d a ra m ,   S o lar  b a se d   so u rc e   in v e rter  f o h ig h   p o w e a p p li c a ti o n ,   Bu l letin   o El e c trica l   En g i n e e rin g   a n d   I n fo rm a ti c s ,   v o l.   6 ,   p p .   3 4 3   - 3 4 7 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   R.   M a lath i,   M .   Ra th in a k u m a r, C o m p a riso n   o f   sin e   a n d   sp a c e   v e c to m o d u late d   e m b e d d e d   so u r c e   in v e rter  f e d   th re e   p h a se   in d u c ti o n   m o to d r iv e   s y ste m ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m v o l. 7 , p p . 1 2 4 0 - 1 2 5 1 ,   2 0 1 6 .   [8 ]   Ha n if ,   M . ,   Ba su ,   M .   a n d   G a u g h a n ,   K,  Un d e rsta n d i n g   th e   o p e ra ti o n   o f   a   so u rc e   in v e rter  fo p h o to v o l taic   a p p li c a ti o n   w it h   a   d e sig n   Ex a m p le” ,   IET   Po we r E lec tro n ics , v o l.   4 ,   p p . 2 7 8 - 2 8 7 ,   2 0 1 1 .   [9 ]   C .   Bh a ra ti ra ja  e t. a l, A n a ly sis,  d e sig n   a n d   in v e stig a ti o n   o n   a   n e w   sin g le  p h a se   sw it c h e d   q u a si  Z   so u rc e   in v e rter  f o p h o to v o lt a ic a p p li c a ti o n ,   I n ter n a ti o 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 , v o l.   8 ,   p p .   8 5 3 - 8 6 0 ,   2 0 1 7 .   [1 0 ]   M a rc e lo   G r a d e ll a   V il lalv a ,   Jo n a Ra fa e G a z o li   a n d   Ern e sto   Ru p p e rt  F il h o ,   Co m p re h e n siv e   a p p ro a c h   to   m o d e li n g   a n d   sim u latio n   o f   p h o to v o lt a i c   a rra y s” ,   IEE T ra n sa c ti o n s   o n   Po we r E lec tro n ics , v o l. 2 4 ,   p p . 1 1 9 8 - 1 2 0 8 ,   2 0 0 9 .   [1 1 ]   Him a n sh u   S h a rm a ,   Nitai  P a l,   P ra d ip   Ku m a S a d h u ,   M o d e li n g   a n d   sim u latio n   o f   o ff  g rid   p o w e g e n e ra ti o n   sy ste m   u sin g   p h o t o v o lt a ic” ,   T E L KOM NIKA  In d o n e si a n   J o u rn a o E lec trica En g in e e rin g v o l .   1 3 ,   p p .   4 1 8   -   4 2 4 ,   2 0 1 5 .   [1 2 ]   S o b h a n   Do ra h a k i,   Ev a lu a ti n g   th e   ra d iatio n   a n d   tem p e ra tu re   e ff e c t   o n   p h o t o v o lt a ic  s y ste m s ,   Bu ll e ti n   o El e c trica l   En g i n e e rin g   a n d   I n fo rm a ti c s v o l.   4 ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 5 .   [1 3 ]   M .   A ra v in d a n   a n d   V .   S a ra v a n a n P e rf o rm a n c e   a n a l y sis  o f   sin g le  p h a se   in v e rter  f o p h o t o v o l taic   s y ste m s ”,   In ter n a t io n a J o u rn a o A p p li e d   En g i n e e rin g   Res e a rc h ,   v o l. 1 0 ,   p p .   2 7 7 7 0     2 7 7 7 4 ,   2 0 1 5 .   [1 4 ]   Yu   T a n g ,   S h a o ju n   X ie  a n d     Ch a o h u a   Zh a n g ,   S i n g le  p h a se   so u rc e   i n v e rter” ,   IEE T ra n sa c t io n o n   Po we r   El e c tro n ics , v o l. 2 6 ,   p p . 3 8 6 9 - 3 8 7 3 ,   2 0 1 1 .   [1 5 ]   Do n g   Ca o ,   S h u a Jia n g,   X ia n h a o   Yu ,   a n d   F a n g   Zh e n g   P e n g ,   L o w   c o st  se m so u rc e   in v e rter  f o sin g le  p h a se   p h o to v o lt a ic  s y ste m s ,   IEE T ra n sa c ti o n s o n   P o we El e c tro n ics v o l.   2 6 ,   p p . 3 5 1 4     3 5 2 3 ,   2 0 1 1 .   [1 6 ]   P o h   Ch ia n g   L o h ,   F e n g     G a o   a n d   F re d e   Blaa b jerg ,   Em b e d d e d   EZ   so u rc e   i n v e rters ,   IEE E   T ra n sa c ti o n s o n   In d u str y   Ap p li c a ti o n s , v o l . 4 6 ,   p p .   2 5 6     2 6 7 ,   2 0 1 0 .   [1 7 ]   Ya m   P .   S iw a k o ti F   P e n g F re d e   Blaa b jerg , P   L o h G r a h a m   E .   T o w n   a n d   S h u it a o   Ya n g ,   I m p e d a n c e   so u rc e   n e tw o rk f o e le c tri c   p o w e r   c o n v e rsio n   P a rt  II:  Re v ie w   o f   c o n tro a n d   m o d u latio n   t e c h n i q u 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.   3 0 ,   p p . 1 8 8 7 - 1 9 0 6 ,   2 0 1 5 .   [1 8 ]   A .   S a n g a r i,   Um a m a h e s wa ri  A n a l y sis  o f   i m p e d a n c e   so u rc e   in v e rter  to p o l o g ies   f o g rid   i n t e g ra ti o n   o f   P in v e rters ,   In ter n a ti o 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 ,   v o l. 6 ,   p p . 7 9 7 - 8 0 7 ,   2 0 1 5 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.