In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 3 4 7 ~1 3 5 4   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1347-1354     1 3 47     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Photovol taic fed multilevel  inverter using reverse  voltage  topol ogy for standalone system s         M. A ru n   N oyal D oss,  K.  Moh a n r aj,   S aya n t an  Bh a t t ach a rje e ,  Mau l i k   T i w ar i, D e vash i sh  V ash i sh th a   Depart ment   o f  EEE,  S RM  University, India.         Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  N ov  9,  201 8   Re vise d Jan  2 8 , 2019   Ac ce p t ed  M ar 1 9 ,  2 019      Multilevel   Inver t ers  are  general l y  util i zed  f or  m edium  vo l t age  an d  hi gh  po wer  a p pl icat io n s .   Inv e nt ed  i n  19 75,   M LIs   h a ve  b rou g h t   h ug e  ch an ge  i n   th e  fiel d  of   E lect ric a l   and   Elect ron i cs.   It  c o n tai n s  di s t inc t iv e  to pol o gies.  This  pap e r  pro p o s es   a   p hot ov oltai c   a id ed  m u ltil e vel  in v e rter  w i t h  Re verse  Voltage  to po lo gy  with   d i m inish e d  numb e r  o f   switch e s.   I n  com p ari s on  t o   o ther   exi s ting  t opolog i e s  t h is  t opolo gy  utilizes   m inim u m   n u m ber  o f   s w itches  and  les s   n u m b e r  of  carrier  s ig nal s   w hi ch  i n  tu rns   di minis h es  t h e   c o mple x i ty   o f  the syst e m  as w e ll  as cost. T h e  propos e d   f ram e work  c ont a ins   fi v e M O SF ETs,  fiv e   d i odes   to   c reate  elev en   l eve l s.  I n  t h i s   t op o l o g y   th e  S P WM   s t rategy  h as   been  u tilized.  T h i s   t opol ogy  u t i l i z e s  one  sine  w a v e  and  f i ve  t r ian gular  w aves ,   whic h  is  h a l f  in   c o m pa rison   to   t he   e xisting   top o l og ie s.  A s  su st a i nab l e  po wer   sources  c a n   b e  util i z ed  f or  m ul tilevel  i n ve rt er,  phot ovoltaic  c el l  h a s  been   ut ilized .  Th e  M A TLAB  r ec reat io n  f o r  both   so lar  p o w e re d   m o d u l e   a nd  Multilevel   i nverter has been appea red al ongsi de  t he equi p ment a pp roach . K eyw ord s :   C a rrier signal  Mu lt ile ve li n v e r ter   Phot o v o lta ic  c ell     Sp wm tech n iqu e   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   M.A r un  N oya l D o ss,    Depa rtem ent o f   E lectr i c a l a n d  Electro n i cs  E n g ine e ri n g ,  SR M   Un iv e r s ity ,  Che n na i,  T am i l N a d u , I ndi a   Em ail:  arunn oy al@g m a il. co m      1.   I N TR OD U C TI O N    The   pre s e n t a ti on  of  S o l ar   E n e rgy  ha s  g o tte n  an  e xc ep t i ona l  cha n ge   t he  f ie ld  o f  E l ec tric al  s cie n c e s.   A s   i t   i s   r eal iz e d   t ha t   pe tro l e u m   prod uc ts  c a u se   n a t ural  p e r il ,   su bse que nt l y   t he   u se  o f  so lar   ce ll  ha s  bee n   in vite d.   S o l ar   c e l l   ha s  bee n   r ec og ni z e d   m o s t   w i de ly  a n d   o fte n   u ti li zed.   A s   t h i s  i s   s u s ta ina b le  a nd   c lea n ,  now days   i t   has   be e n  uti l i z e d   a s   p ow e r   h otsp o t   f or  v a r i o u s   m achi nes   l i ke   m ul tile ve l i n v e r t ers,   e l e ctric ve hic l e s   etc[ 1,  2 ]. Tod a y  the  m o st  n otew or thy  pro duc tiv i t y   o f   P V   c e lls  a r e   stret c h e d   to   44%.  Th i s   i s  not e d   b y  F r aunh ofer  Insti tute  o f  S o lar  Ener gy  S y stem s [2] .   I n t r o d uc e d  2 5  yea r s  b a c k ,   m u lti lev e l i n v e rte r s  have   r e f orm e d th e   f i e l d  o f  Elec t ric a l   e ngi ne eri ng.  T he  i d e a   r equ i re s  us in g  l a rg e   n u m b e r  of  d yn ami c   s e m i c ond u c tor  c h ang e s  t o   p l a y  o u t  t h e  p o w e r   t r a n s f o r m a t i o n   i n   mi n i mi ze d  vo lt a g e   le v e l s .  There   a r e  so me   m eri t s   o f   th e s e  i n v e rt ers  t h a t   i nc orp o r a te   t he   m in i m ize d   v o lta ge   st e p s  t o   c re at e  hi gh e r   p o w er  q u a l i t y   w av efo r ms  a n d   m ini m a l   v ol t ag e  st res s   o n  th e   l o ad  a nd   h en cef o r th  ded u c t i n g  the  elec t r oma gne t i c   simi lar ity  c o n ce rns  [3] .   O ne   m ore   e sse nti a l  e l em ent  o f   m ul t i l e v el  i nve r t e r   i s   t h at   t h e   p o w er  s e m i c on du ct o r s  a r e  wi red   i n   a   s eri e s  mann er,  wh i ch   a l l o ws  t a s k   at   h i g h   v o lt ag es.  B e   t ha t   a s   i t   ma y,  t h e   s e r ie s  c o nne ct i on  i s   r e g u l a r l y   m a d e  w i th  d iode   c l i p p i n g,  w h i c h   d i s pose s   o f  over v o l tage   c o n ce rns.   O n e  pr omi n en t   dra w bac k   o f  m u lti le vel  pow e r   t ra nsform at ion  i s   t h e  nece ssi ty  o f  c e rta i n  num ber   o f   s w i tche s   [4].   T his  o u ght  t o  be   n ot ic ed  t ha t  m i n i m a l  v o l ta ge  a p p r aised  sw i t c h es  c a n   b e   uti liz ed   a s   a  p a rt   o f   th e   mu l til e v e l   i nvert e r   [ 5 ,   6 ].  T h e re fo re ,  t h e  a c t i v e  semi co ndu ct o r   c ost   isn ' t  exc e s s ive l y  e xpa nd e d   w hen  con t ra ste d   w i t h  t w o  le vel  i n ver t e r s.  N otw ith sta n di n g ,  e v ery  mul t ile vel   sem i con d u ct o r   r equire  g a t e   driver   circ u i ts   a n d   b u i l d s  u npre d i c t a bi lit y  t o   t he   c o nver t er   m ec hanica l  se t u p   [ 7 -9].  A not her  dr a w back  c a n   b e   se en  i n   the  mu l t i le ve l   con t ro l  in ver t e r   i s  t h a t   t he  m in im al  v ol ta ge   s t e ps  a r e   f or  t he   m os t   par t   d eli v ere d   b y  i s o l ate d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
           ISS N :   208 8- 8 6 9 4   I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 347  –  1 3 54  1 348 vo l t age  s o ur ce s  or   a   s e r ies  c a pa ci t o r   ba n k .   I s ol a t e d   v o l tag e   s o ur ce s  m a y  n o t  be  acc ess i ble   of te n  and  se r i es   c a pac i tors  c o m e  in to  p la y  for  v o l ta g e   a d j u s ti n g .  To   s o m e  po int,   t he   v o l t a ge   a dj us t i ng   can   b e  ten d ed   t o   b y   ut i l iz in g  r ecur s ive   ( r e peata t iv e)   e xcha n g i n g  sta t es,   w h ic h  e x i s t  bec a u se  o f   t h e   uti liza t i o n   of   m or e  num b e r   of   se mico nd uc tor   sw itc he s.   H ow e v e r ,   for   a   t o ta l  a n sw er   f or   t he  v o l t a ge - a djust i ng  i s s u e,   a   m or e  e ffe cti v e   m u lti le ve l   i nve r t er   t op olo gy  m i gh t  be  r equ i r e d  [10- 12 ] .   R e ver s e   V o lta ge  T o p o l ogy   i s   pr op ose d   t o   impr o v e  the   s hor tcom i n g s  of   t he   e xist i ng  MLI   Top o lo gi e s .  In  c o m p a ri son   w i th   t h e   e x i sti ng  t o pol ogi e s   t his  to p ol ogy   i n c lu d e s  mi ni mu m   nu mb er  o f  swi t c h e s  a n d   a  c e r t a i n   m i nimum   num ber   of   c a r r i er   s ig na ls  i n   or der   to  g e n er ate  r e qu ired  l e v e l s.   T h i s  in  t urns  r e d u c e s   the  over a ll  c o m p lex i ty  o f  th e  syst e m .   I t   doe s  n o t  r e q u i re  v o l t a g e   b al an ci ng   n et wo rks  [ 1 3 ] .  T h e  M A T L A B  sim u la ti on  f o r   th is  t o p o l og y  r e pr esen tat i o n  h a s  been  s h o w n   a s  w ell  a s   t he  h a r dw ar e  appr oac h .       2.   PHO T OVO LTAIC C E L L   AND  I TS  S I M UL A T ION   Solar   ce ll  or   p ho t o v o lta ic  c e l l  cha n ges  o v er   t he  i rr adia nce   of  li g h t  s t r a i g htf o r w ar dl y  i n t o   p ow e r   b y   P h o t ov olt a ic   i mp a c t .   T hi s  i s   p hy si c a l   an d   c h emi cal   p h e no me n a .   I t  is   a   c lass ifica t io n  of  p ho t o v o l ta ic   c e l l   w hose   e l e c t r i c a l   a t t r i b u t es  c han g e s   w i t h   t h e  di ffe r e nc e  in   f or c e  of  lig ht .  In   e sse n ti al   t e r ms  a   s ol ar  c el l  pr oduc es  0 . 5 V   to  0 . 6 V   a s   ope n  cir c u i t  vo lta g e .  a.   P hot o n s  h it  t h e   sol a r   pa ne l  a n d  sem i co nd uc ti ng  m a ter i a l   s ili con   p r e se nt  i n  the   S o l a r   C e ll  i nge sts  i t .     b.   Elec t r o n s   a re  e n e rgized  f rom  th e i r  nu clear  o rb it a l .  Once  e n e rgi z e d   a n  e l ec tr on   s c a t te r   hea t   e ne r g y   sub s eq ue nt l y   c om in g  b ack  t o   or bi t a l   or   g oi ng  thr o u g h   t h e   c ell  u n til  t h e  po in t  tha t   i t   com e s  ba ck  t o  ca tho d e .   T he st r e a m i ng  curr en t thr o u g h  the  m ateria l   dro p s th e  p ot e n t i a l   a n d   pow er   i s  go t .     c.   A  series  o f   s o lar  cells  c h a ng es  o v e r  s o l a r  ener g y   i nto   a  hu ge  s um  D C  c u r r e nt.   T h is  c a n  b e  bols t er e d   t o  a n   in ver t e r   a nd  th e  inve r t er   c han g e s   o ver   the  c u r r e nt   t o  A C   C u r r e n t.     The   m a them at i c a l   m ode l i n g   f or   a n  idea l   so l a r   c e ll  c a n  be   w r i t t e n  li ke w i se ,     Ip h     IeV n V t    1  =  I  (1 )    The   m a them at i c a l   m ode l i n g   f or   a n  idea l   so l a r   c e ll  c a n  be   w r i t t e n  li ke w i se      ℎ  2 9 8  /1 000  ( 2 )     M odul e   r e v e r s e   cu rren t   e q u a ti on     /   1     (3 )    The   m o d u l e   s a t ur a tio n  cur r e nt  I o  var i es  w ith   t e m pe r a tur e   a nd  w i ll   b e  g i ve n  by,       ] 3        ( 4 )     S o lar   c e l l   h a s  bee n  de si gne d us i n g MA TLA B  S i m u lin k  an d  t h e  sim u l a t i o n   m ode l   has be en  s how n  i n   the   F i g u r e 1.   T he   S o l a r   C e l l   sim u l a tio n  is  d o n e   for   6 V   a nd  t h e  s i m u l a t i o n   o u t p u t s  f o r  V - I  a n d  P - V   c h ar a c ter i s t ics  a r e  sh ow n  in  F i g ur e  2  and  3.           F i gur e  1.   S ol a r   cell  us in g  MA TLA B  de sig n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Ph ot ov ol t a i c   fe d m u l t i l ev e l   i n ve rte r  us ing re ve rse   v o lta ge t opo lo gy f o r sta n d a l o n e … . .   ( M .  Arun  Noy a l  D o ss)   1 349   Figure   2.  V-I  p lo t for   solar  cel l de s i g n     F i gur e   3.   P - V pl o t   f or   s o l ar   c e l l  sim u la t i o n   d es ig n       3.   M U LT I L E V E L   I N V E R T E R   W I T H  R E V E R S E  V O LT A G E  TO P O LO G Y   The  ove r a ll   b l o ck   d ia gr am   o f  t h e  p l a n ne d  s y s t em   i s  s how n   i n   F i g ur e. 4  t o   m inim ize   h a r m oni c s   a n d   tor que   r ip p l e .   T he  o pe r a ti o n   of   t he   s yste m   is  a s  f o ll ow s:   t he   a r m a t ur e  c u r r e nt   i s   se n s e d   t hr ou g h   c u r r e nt   se n s or s  a nd  c onve r t ed   i n t o   v o l t a g e  s i gna l s .   These   sig n a l s   ar e  t he n  r e c t i f i e d  a n d  a   dc   c om pone nt,   w i t h   t h e   va lue   o f   t h e   c e i l i ng  of  t he   c ur r e nt  I dc   i s  obta i ne d  a s   s ho w n   i n  F i g u r e   4 .   This  d c   sig n a l   i s  com p ar e d   w it h   de sir e d  r e f e r e nc e  si gna l   I ref ,  and   from   t his  com p aris on   t h e   e rror  sig n a l   I err   i s  o b t ai ne d .   T his   e r r o r   si gna l  i s   pa sse d   t hr o ugh   a   c on tr o l ler   ( P I   or   f uzz y )   to  g e n er a t e   t h e  P W M  p u l s e s   a s  s h o w n   i n  F i g . 4  f o r  a l l   t h e   s w i t c h e s   of   t he  t hr e e   p h a se  i n v e r ter ,   w hic h   a r e   s e q u e nt i a l l y  act i v ate d   b y  t h e  sha f t  pos i tio n  se nsor .  M u l t i l e v e l   In ve rt ers  a r e  t h e  p a t h fi nd e r s  of   m o d e rn   d ay   E le ct ri c al  a nd   E lectron i cs.   In s p ite  o f  th e  fact  tha t   t hes e   i nve r t e r s  ar e   ut i l i ze d  f o r   me di um   v o lta ge  a n d   h i gh  p ow e r   a pp li cati o ns,   th is  p r o p o se d   t o po l o gy  c a n   li kew i se  b e   c o n n ec ted  for   hig h   p ow e r   a nd  hig h   v ol ta ge  a p p l i c a t i o n s  [ 1 4,   15]   C o nve n t i o nal  m u l t i l ev el   in ver t e r s  i n cor por a t e  c o n t r o l l e d  sem i c o nd uc tor   sw itc he s  f o r   c r e a tin g  a   hig h   r ecur r enc e   w a ve f o r m   o f  bo t h   pos i tive   a n d  ne g a t i ve   p ol ar i t ies  [5] .   I n  t h i s   t ec h n iq ue   t her e   i s  n o   c om pel l i ng  r e a s on  f o r   tak i ng  int o   c o n s i d er at io n  all  t h e   sw it c h e s   t o  cr eate  l e v e ls  a t  b o t h  po siti v e   and   n e ga t i v e   pol a r i t y .   Th i s   t e c hni que  i s   a   hy br i d   m ul t i l e vel  t o p o l o g y   [ 15 ] ,   w hic h   i s  s e par a te d  i n to  t w o   s e ct i o ns.   F i r s t   one  i s  leve l  ge ner a ti o n   uni t   and  is   r e spo n sib l e  f o r   posi tive  l e v e l  ge ne r a t i o n .   This  p ar t   r e qu ir es  h ig h  f r eque nc y  cha nge s  f o r   pos i tive   le ve l   ge ner a t i o n .   Th e   sw it che s   i n  thi s   p ar t  have   m or e  exc h a n gi ng   r ecu r r enc e   c a p aci t y   [ 1 5 ]   The  o t he r   par t   w or ks  a s   po lar i t y   g e n er atio n  u n i t   w h i ch  c re ates  t he   p o l ar ity  o f  th e   gi ve n  v o l t a g e .  This  p a r t  is   c om prise d   o f   less  r ecur r enc e   s w itche s  t h a t   w or ks  a t  li ne  r ec u r r e nce( fr e quen c y) .   T hese  t w o   s e c tio ns  ( h i g h   f r e que nc y  a n d   l o w   f r e que n c y)   w ork  to ge ther   t o  pr od uc e  a  c o mpl e te   m ulti le vel  vo l t a g e  wav ef orm.   For   ge nera t i n g   a   to ta l  m u lti le vel  o u t p ut   w a v e,  t he   pos it ive   l e v el s  g e ne ra t e d   by   l ev el   g enera t in g   u n i t   is  f e d   i n t o  a  f u l l   b r i d g e  in ve r t er   w hich  c o m es  i nto  pla y   t o  pr o d u c e  re qu i r e d   p o l ar i t y   f o r   t h e   out put .   Th is  r e duce s   t he   u sa ge  o f  mor e   s em icon d u ct or   s w itc hes.   T he  e xi st ing  sys t em   c on ta in s  8  MO S F ETs  a nd  8  d i o d es   to  g e n e r ate  1 1 - l e v e l s  [ 7 ] .   H e n ce  in  c om par i s on  t o   t he   e x i st i ng  t o pol ogy   t he  p ro po sed   t opo log y   con t ain s   o nly   5  M O S F ETs  a nd   5   f ee d b ac k  dio d e s   i n  or de r   to   g e n e r ate   1 1 - L eve l s. F o r   S P WM  t ec hni q u es  o nly  f i ve   c ar r i er  si gna l  ha s  bee n   u sed.   Swi t c hi ng  se qu en c e   o f  th i s   i n v e r t er  i s  si mpl e r  t h a n   t h e   c on v e nt i o nal   in v e r t e r s.   A s  pe r   t h e  poi n t s  of   in tere st ,   i t   d oe sn 't   h a v e  to  c re ate  ne ga tive   pu lses  f or   n e g ati v e  c y cle.   I n  t h is  w a y ,  n o   u nne ce ssar y  co nd i tio n s   are   p u t   to   c o n t r o l  t h e   n eg a t i v e   c y cl e   vo lt ag e .   I n s t ead , t h e   r ev e r s i ng  ful l   b r idg e  i nv ert e r do es  t hi s  w o rk ,   and   th e  r e qu ir ed  l e v e l   i s  cr eate d   b y  th e   hi gh  sw itc hi ng  r e c u r r e nce  segm en t  of  t he   i n v er t e r .   A t  t h a t   p oi n t   [ 9] ,   this  l eve l   is  c ha n g e d   o v e r  to   n e g a tive   po la ri t y   a s  i n d i c a t ed  b y  th e   out pu t  v o l t a g e  p r e r e q u i s i t e s .  T h i s   t o p o l o g y  i s   r e pet i t i ve   a n d   a dap t a b l e   i n  t h e  exc h a n gi n g   s ucc e ss io n.   D ist i nc t ive  e x c h a n gin g   m ode s  i n   c r e ati ng  t h e  r e qu i r ed  leve ls  f o r   a n  ele v e n - l e v el  R V   to p o l o gy  in ver t e r   a r e   i ndic a t e d   i n  ta bu l a r   for m at     in T a b le 1.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
           ISS N :   208 8- 8 6 9 4   I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 347  –  1 3 54  1 350     F i gur e  4.   W or k i ng  o f   R - V   t op olo gy  in ve r t er       Table.  1  Switch i ng  table  f o r   p ro po sed   system   Le ve ls  volta ge  S 1  S 2   S 3  S4  S 5  S6  S 7  S 8   S 9  1  5Vdc   1   1   1   1   1   1   0   0   1   2  4Vdc   0   1   1   1   1   1   0   0   1   3  3Vdc   0   0   1   1   1   1   0   0   1   4  2Vdc   0   0   0   1   1   1   0   0   1   5  Vdc   0  0  0  0  1  1  0  0  1  6  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  7   - V d c   0  0   0  0  1   0   1   1   0   8  -2V d c   0  0  0  1  1  0  1  1  0  9  -3V d c   0  0  1  1  1  0  1  1  0  10   - 4V dc   0   1   1   1   1   0   1   1   0   11   - 5V dc   1   1   1   1   1   0   1   1   0       The  sw i t c h ing  seq u e n ce  ca n  b e   e xp l a i n e d   lik ew i s e .   W hen  S 1   i s  o n ,   t h e   d i o d e   D 1  i s   i n  a  r e v e r s e  b i a s   c o n d it i o n   an d  c u r r e nt   f l o w s   t hr o u g h   S 1  a n d   ge ner a t e s  the   leve l   a t   V dc .   Whe n   S 2  is  o n   an d  it  ge ner a te s  t h e  leve l  a t   2 V d c   D 2   i s  r e ver s e   bia s e d .   T h e  sa m e   oper a t i on   c on t i n u e s   f o r   othe r   sw itc he s   a l s o ,   w h e n   t h e   m ain  sw itc h  i s   on  a nd  the  di o d e  g e t  r e ver s e  bia s e d .   S 3   i s  gene r a tes  the   le ve l   at  3 V d c   a t   o n  c o n d it i on.   W h e n  S 4   ge ner a t e s  t h e  leve l   at   4 V d c   d u r i ng   it  o p e r ati o n.   W he n  S 5   i s  on  an d  the   c u r r ent  flo w s  throu g h   S 5  an d  ge nera t e s  t h e  le ve l  at  5 Vdc,  t he  d i ode  D 5   a r e  i n   a   r everse  b ia s   c o n d i t i o n .   Likew i se ,   positi ve  l e v e l s  ar e   ge ner a t e d.   T h i s  pos iti ve  o u t pu t  is  f e d   t o  the   r e ver s i ng  inve r t e r  t h a t   r ever ses  t h e  p o s iti ve  p a r t  t o   g ener ate   ne ga t i ve   l eve l s .       4.   S I MULAT I O N  M OD E L  FOR R E V ERSE   V OL TAGE  TOPOLO G Y   MULTIL E V EL INVERT ER  The  MA TLA B  sim u l a tio n  ha s  been  s how n  f o r   RV   t o p o l o gy  11- Le ve l  M u l tile ve l   inv e rter  i s  sho w n   in   t he   F i g ur e  5.   T h i s  de si gn   h as  b ee n  s i mula te d  by   r eve r se  v o l t a g e   to p o l o gy.   T he  o ut pu t   f o r   t h e  des i g n e d   t opo log y   f o r   p ro po se d  mo d e l  i s   s ho wn   i n   Fi gu re  6 .  Th e   simu l a ti o n  out pu t  f o r  11 -Le v el   M ulti l e v e l   Inv e r t er   ha s  bee n   s how n.   E ach  l eve l   h a s   b e e n  o b ta i n ed  f r o m   V d c   to  5 V d c   a nd v i ce   v er sa .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       Ph ot ov ol t a i c   fe d m u l t i l ev e l   i n ve rte r  us ing re ve rse   v o lta ge t opo lo gy f o r sta n d a l o n e … . .   ( M .  Arun  Noy a l  D o ss)   1 351     F i gur e  5.   M A TLA B  sim u l a ti o n   d ia gr am   f or  RV   to p o l o gy  m u l t i l e v el  in ve r t er          F i gur e  6.   T he   s imula t i on  o u t p u t  f o r   11  le ve l  MLI       5.     PWM TECHN IQUE   PWM   Te c h ni q u e  is  c a l led   P u lse  W i d t h  Mo d u l a tio n.   P ul se   w id t h   m od ul a t i o n  (P W M )  i s   a   r eg ul a t i on  pr o c e dur e   or   m e t ho d  u t i l ize d   a s  a   par t   o f  most  f r a me w o r k s  f o r   e nc o d in g  t h e  am pl i t u d e   o f   a   spe c i f i c  si gna l  t o   a   p u lse  w i d t h.   I n  spi t e   of  t h e   f ac t  t h a t   i t  i s   m ainly  use d   f or   com m uni ca t i o n s,   t he  f u nda me n t a l   m ot i v a t i o n   be h i nd   t h i s  pr oc ed ur e   i s   t o  c o n t r o l  the   p o w e r   tha t   i s  pr ov i d ed  t o  d i f f e r e n t  k i n d s  o f   e l e c t r i c   d r i v e s .   P W M   i s   ut i l iz ed  f or   c o n t r o l l i n g   t he  m or e   n u m b er   o f   c o mpu t er ize d   m oti o n s  kee p i ng  in  m i nd  t h e   end   goa l  t o   c on tr o l   ga d g e t s  a nd  a p pl i c a t io n t h a t  r equ i r e s  cur r e n t  or   vo lta ge  [ 16,  1 7] .   I t bas i ca l l y  co n t r o ls  t he  m e a sur e   o f  i n t e ns it y,   in  t he  v iew p oi nt  o f  vo lta ge  c ompo ne n t s  [ 8 ] .  That  i s   g ive n  t o a   spec if ic  g a dge t  by  t u r n in g   t h e   on- o f f  pe r i ods  o f   a   spec i f ic  d i g i t a l   s i gna l  r a pid l y  a nd  t h us  d if f e r i n g   t he  w idt h   o f   t he  o n  sta g e   or   dut y  cycle  [ 18] .   O u t  of  m an y  p u lse  w i dth  mo du la ti on  te ch n i que s,   S P W M  Tec h niq u e   h as   b een   utilized .  SPWM  is   a   tec h n i q u e   f o r   pu lse   w i dt h  ba la nce   u t i lizes   a s  a   par t   o f  i n v e r t e rs.  The  in v e rter  d el i v ers  a n   a l t er nat i ng   o utp u t   vo l t age fr om  a   D ir ec t   i n pu t   by   u si n g   s w i tc hi n g   c ir c u i t s  to  m i m i c   a   si nus oid a l   w a ve   f r a m e ,   by  cr ea ti n g   a t   lea s t   o n e   s qu a r e  pu lse   o f  vo l t a g e   p er  h al f  c y cl e .   I n   th e   ev e n t   t h at   t h e   w id th of t h e p u l se s is  b a l a n ced a s me t h ods for   m a na gin g   t he   o u t put  v o l ta ge ,   he nce f or t h   i t  i s   s ai d  t h a t   t he   pul se   w i d th  i s   modu la ted.   W i t h   s i ne   o r   s i n e   l ike  p u l s e s   a re   d e liv ered   p er  h al f   c y cl e.  T h e   pulse   c lo se   t o   t h e  ed g e s   a t  the   h a lf  c yc le   a re  s m a ller  a nd  c l ose   to  t he  fo c a l   poi nt   o f   t h e  h a l f   c y c l e   acc o r di ngl y   t h e r e   i s   a n   a d ju st me n t  in  a deq u ac y  [ 19,   2 0] .   To  a dj ust  t h e  suc c e ssf u l   ou t p u t   v o l tage ,   t h e   w i d t h  o f   a l l   p ul se  a r e   e xpa n d e d   o r   dim i n i s h e d   w hi l e   k ee p i n g   up   t he  s in usoi da l   pr opor ti ona l i t y   a s   i t   seem s  to  b e .   I n  th i s   p ape r   t h e   S P W M  Tec h n i q u e  h a s  b e e n   u t i l i z e d .   I n  t r a d i t i o n a l   m u lti le ve l   i nve r t er s  f o r   11  v o l t age   le ve ls  10  c a r r i e r   si g n a l s   a r e   r equir e d   b u t   y et  f or   t his   pr esen t  s y ste m   o nly  5   c a rr i e r  signa ls  a re   n ee de d  t o   g ene r a t e  1 1   l e v el s.  H e r e  one   s i n u s o ida l   c a r r i e r   a nd  f i ve   t r i an g u lar   w a ve  c ar r i e r   ha s  bee n   u se d  and  s h ow n  i n   F igur e   7.   F or   m odu l a tio n  i n dex  ne ar   u n it y  res u l t a n t   out pu t   t h e  THD  for   o u t pu t  vo l t age  i s   11. 4 6 %  an d  it  is  s h o w n   i n  F i gur e   8.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
           ISS N :   208 8- 8 6 9 4   I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 347  –  1 3 54  1 352     F i gur e  7.   Car r i er   s igna l        F i gur e  8  TH D   a n al ys i s       6.   EX PE RIME NTAL APPR OACH  O F  T H E PROPOSED MO D EL  The  har d w a r e   s et up  of   p r o p o se d  mode l  has  show n  in  F i g ur e  9.   S ol a r   c e l l  gi ves  a n   o utp u t   v ol t a ge  o f   19. 1 7 V   t h a t   i s   fed  t o   a   B uc k  C o n v e r ter   w h ic h  s t ep s  d o w n   t h e   v o l t a g e .  T h e  Bu c k   c on v e rt e r   h as  b een  co nt r o l l e d  by   M PP T  Al go rit h m  th a t   i s  embe d d e d   on   D SPIC 3 0 F 2 010   c o n tr olle r .   T he   out p u t   par t   o f  t h e  B u c k   Co nv e r t e r  i s   c o n n ect e d   t o  a  1 2 V   b at t e ry .  Th e   re ason   b e h in d  usi n g  the   1 2 V   ba t t e r y  is  t hat   MP P T   doe sn’ t   g iv e   c o n s ta nt  p ow e r .   A s   t he  t o t a l   pow er   o u t pu t   o f   a   s ola r   c e l l  de pe n ds  o n  ir r a d i a t ion  s o   M P P T  tr ack s  the   m a xim u m  p o w e r   a t   d i ffe r e nt   i r r adia tio ns.   H e nc e  t o   o b t a i n   m a xim u m  p o w e r   the   ba t t er y  h a s  bee n   u se d.   O n  t h e   ne x t   h a l f ,   t he  o u t pu t  of   D S P I C3 0F 20 1 0   i s  5V .   But   in  o r d e r   t o  tr igge r   t h e  MO S F ET  gat e   1 5V   i s  ne e d ed  a s  a   r e s u l t   T L P   2 5 0   d r i v e r  c i r c u i t  i s   u s e d .   T L P  2 5 0  e n h a n c e s  t h e  c u r re nt  a n d   i n   turns  i t   g i v es  p at h  to  v o lta ge .   A s ,   the  MO S F ETs ar e   t r i gge r e d,   i t   star ts  t o  ge ner a te  t he   l eve l s.             Figure  9.  E xperim e ntal S etup  of P roposed T opology  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Ph ot ov ol taic  fe d m u l t i l e v e l   in v e rter us i ng re v e rse  vol t a g e  t o p o l o g y  f o r st a nda lo ne …. . (M.  Arun Noy a l D o ss)  1 353 7.   CO NC L U S I O N   I n   t hi s  pa pe r,  a   n ew l y   p ro pos ed  i nver t er   t op o l o g y   h a s   b ee n  pr op ose d .  In  c ompa ri ng   w ith  t he   con v e n t i ona l  t o p o lo g y ,  the   p r op osed  t opo lo gy  has  s u per i o r   i n  c h ara c t er i s tic s  an d  pe rfor m anc e .  T h is  h as  l e s s   numbe r  o f   n u m ber   of  s w itc hes  an d  i s o l at ed  d c  so urce s,   v o lta ge   s ta b i l i t y ,  m a nage ab l e   r equire me nts   and   depe n d a b il it y.  S i m ulate d   r es u l t s   a l s o  i llus t ra t e   t he  o ver a l l   p e rfor ma nce  a nd  e f fec t i v en e s s  o f   t he  p ro pos ed   to pol o gy.  T he  e xpe r i me nt a l   r esu l ts  a ls o  e x pla i n i n g   t he   p e r form a nc e  o f   t h e   p r opose d   r e v erse   vol ta ge  t o p o l og y  MLI.  T he  S PW M   co n t rolle r   also  h a s   l e ss  com p l e x ity  s i n ce   i t   use s   j ust  five   c a rrier s  fo r  P W M  c o nt r o l .   B ot h   the  simu la te d  and  e x perim e n t al  r es ults  a re  m a t c h in g  t o ge the r .  A s  sust a i nabl e  power   sources  can  be  u t i lized  for  mult i l e v el i nver t e r ,  photo v o l t a i c  cel l ha s  bee n  u t i l i ze d.      REFE RENCES    [1]   Jo sé   R o d r íg ue z ,   J ih-Sh e ng   L a i   &   F a n g  Zh e ng  Pe ng . ,   " Using   t h e   F i v e - L e v e l  N P C  I n v e r t e r   t o  I m p r o v e   t h e  F O C   Cont rol   o f   t he  Asy nch r on ous   M achi n e, "  In ter nat io nal Jo ur nal o f  P o wer El ectro ni cs a n d  Driv e   Syst em  ( I JPEDS ) ,   vol .  9 ( 4),  pp.   1457 -14 66,   D ec  2 0 1 8 .   [2]   Lazhar  B en -Br a him. ,   "IEE E  s e ni or  m em ber,   ― A  N e ut ral  P o int  V o lta g e   B alan ci ng   M eth o d   f o r  M u lt i-L e vel   G T O  Invert ers‖  I nd us try  App l i cati o n s  Co n f e rence, "  v o l .   2 ,   p p .   9 59-9 65 ,  Oct  2 006 .  [3]   Yin g   C h e ng  an d   M a ries a  L .   C row ,   " A   Di ode-Clam p ed  M u l ti -level  I n v e r t e r  F o r  t h e  S t a t C o m / B E S S ‖ , "   IEE E  Pow e r  Eng i n eeri n g   So c i ety Win t er  M eet ing ,  2 0 0 2 ,  vol.   1 ,  p p .   470 -47 5 ,   20 0 2 .   [4]   Won - Ky o  L ee,   T ae-J i n  Kim,   D ae-W o ok   K an g  &  D ong -S eok   Hy un. ,   "A  C arrier-Rotat i o n  Strat e gy  f o r  Vol t age  Ba l a nci n g   of   F lyi ng  Cap acit o rs  i n   Flying   C ap aci to r  M u l t i-l e vel   Inverter‖ , "   IE EE  Ind u stri a l   El ectr onics  Soci e ty  IECON '03 ,  vo l 3 ,   p p.  2 17 3-2 1 7 8 ,   N ov  20 03 .  [5]   Bum - S e un g  J i n,  W on -Ky o   L ee,  T ae-Ji n  Kim,   D ae-W o o k   K ang   &  Don g -S eok  Hyun.,  "A  S t u dy  on  t h e  Multi-Carri er   PW M  M e t hods  f or  V olt a ge  B al anci ng   o f  F l ying  Capacit o r  in   t he  F l ying   C ap acit o r  M u lt i-L e vel  Inv e rter‖,"   IEEE  Indu st r i a l   El ectroni cs S o ci e t y IECON 2 005 ,  p p .  7 2 1-72 6,   N ov  2 005.   [6]   R .  A .   S i n t o n ,   P .  J .   V e r l i n d e n ,  R .   M .  S w a n s o n ,   R .  A .   C r a n e ,  K .   W ickham,  &  J.  P erki ns.,  " I mprovements  in  s ilic on  backs i d e -cont act  s o l ar  cel ls   f or  h i gh-v a lu e  on e-su n  ap pl ication ,"  in  P r o c .   1 3 th  E u r op.   Ph o t ovo l t a ic  Sola r  E n ergy  Conf .,  O c t . ,   pp.  1 58 6-15 89 ,   1 995.   [7]   T.  R .  Ca nd el ario ,  S.   L .  Hest er,  T.  U .  Town send ,  &  D.  J .   Sh i p man .,  " P VUSA-p e rf orm a nce,  e xp erien c e   and   c o st ,"  in  Proc .  22 nd  I E E E  Ph otov o l ta ic  S p e c i alists  Con f . ,  Las V e gas,   N V ,  Oct . ,  p p . 4 93 -50 0 , 1 99 1.   [8]   M .   A .  Green ,  S O L A R CE LL S:  O p era t i n g  Pr in c i pl es,   T e ch no lo g y  a n d  Syst em App l i c a t i ons .   Englew oo d  Cliff s ,   NJ :  (re printe d 1 9 8 6 ,   1 99 2), pp .  91 - 92 ,  P r e n tic e   Ha ll ,  1 9 82 .   [9]   Najafi ,  E h san ,   a n d   A bd ul  H alim   M oh am ed  Y atim.   " D esi g n   a n d   Im pl e mentati o n  of   a   N ew  M ultilevel   Inverter  To po lo gy ,"   IEEE T r an sa c t i ons  o n  In du stria l  Ele ct ro ni c s , 20 1 2 .   [10]   S e l v ak um ar,  K.,   P a lan i s a m y ,  R.,  Vijayak u m a r,  K .,   K art h i k ey a n ,  D .,  S e lv abh a ra t h i,  D   &   K u b en dran,   V .,  "H yst e resis  cont rol   3-L e vel  S I-N P C   i nv erter  w i t h   W i nd  energ y   s y s t e m , "   Inter n a ti onal   Jo urn a l  o f   P o w er  Electro ni cs  a nd   D ri v e   S y st e m s,   v o l .  8 ( 4),   pp. 17 64-1 770,   D ec  2 017 .  [11]   S e l v au m a r,   K . ,   P a lani sa m y ,   Kart hik e yan ,   D . ,   S e l v a bharat h i ,   D . ,   Ba g c hi,  A. ,  Gup t a ,   V   &   S in ha ,  S.,   " S i m ula t io n  o f   win d   e nerg y  con v ers i o n   s y s t e m   fo r  3 - ph ase  3-l e vel  n e utral   po i n t   c lam p ed   i nv erter, "  Jo urnal   o f   A dvan c e d   R esearc h   in  D yn a m ical  a nd   C on trol S y s tem s ,   v o l .  10 (10 ) , p p.   1 66 2-1 672  Sp eci al Is s u e , 2 0 1 8 .  [12]   Se l v aku m ar,  K. ,  Pal a n i sa my ,   R. ,  St al i n , A.R. , Go p i ,   P ., P on se lv in ,   P   &   S ar avanan ,  K., " Simu lation   o f   3 -p h a se  m atrix   conv erter  us in g  sp ace  v ector  m od ul ati on, "   Int e rn at ion a l  Jo ur na l of  Elect ri c a l  a nd  Co mpu t er  E ngineer in g ,  vo l  9(2 ) ,  pp.   9 0 9 -9 16,   2019 .   [13]   E .  N a j a f i ,  A .   H .   M .   Y a t i m ,   A .  S .   S a m o s i r . ,   " A  n e w  t o p o l o g y  - R e v ersi ng  V oltage  ( RV )  -   f o r  mul t i   l e vel  i n verters",   2008  I EEE 2nd I n ter n ati onal Po wer  and Ener gy  Conf erence ,   20 08.   [14]   Dutta,  Subhend u,  D i p t e n  Ma iti ,   Ari n dam  K.   S i l ,  &  Suj it  K .   B i s wa s. ,   "A  S oft - S w itch e d   F l yb a c k  co nvert er  w it h  rec o very   o f   s t ored  e ne rg y  in   l eakag e  i n d u ctan ce,"  2 0 1 2  IEE E  5t h Ind i a Intern atio na l Confe r en ce  o n  Po we r  Elect ro n i cs  ( IICPE) ,   2 012.  [15]   P .   P o nnam b a l am,  B.  S h y am   S ek h a r,  M .  P r av eenk u m ar,  V .   S u r end a r,   &  P.   R avi   T e ja. ,   "Chapt er  5 1  F u zzy  C on trol le r  for Reversing Vol t age Topol o gy  ML I " ,   Sp rin g er  Nat u r e ,  20 16 .  [16]   R i t e s h  d a s u ,  S a r a t  C h a n d r a  s w a i n  &  S a n h i t a  m i s h r a . ,   " C o m p a r i t i v e  anal ys is  o f   li near  c o n tro l l e rs  u sed  f o r  g r i d   conn ected  P V s y s t em,"  in In tern a t io nal j ourna l  of electr i ca l a n d  co m p u t er  engineer in g  ( I JE C E ) ,   vo l. 8( 1 ),  pp   5 1 3 -5 20 ,  Fe b 20 1 8 .  [17]   Mo tap a rth i   N ag araj u  and  M a ll igunt a  Kiran   Kumar,   " An aly s is  o f  se ries/paral lel   multi l e vel  invert e r   w ith  s y mme tri c al  and  as ym m e trica l   c onf i g u r ati o n s , "   In ter n a t io na l Jou r n a l   o f  Power El ectro n i cs  an d Dr ive Sys t em   ( I J P EDS ) ,  v o l.  10(1 ) ,   p p.  300 -3 0 6 ,   Mar  201 9 .   [18]   S .   N ag arajarao,   D.V.As ho k   k u mar  &  CH. S a i   b a b u. ,  "Integ rati on  of   r ev ers i n g   v o l tag e   m u l t i l e vel   in verter  t op o l ogy  wit h   h i g h   v o lt ag e  gai n   boo st  c o n v e rt er  f o r   d ist r ib ut ed  g enerat i on , "   i n   intern atio nal jou r n a l  of  po w e r  el ectr oni cs  and  dri ve system s ,   v o l.  9(1 ),   p p . 2 10 -21 9 ,  Mar 2 01 8 .   [19]   M.   K .  N guy en  a nd   T .   T.   T ran ,   " Q u asi   Cas c ad ed  H -Brid g e  F i ve-L eve l   Boost   Inverter,"  i n  IE E E   Transac tion s   on   Indu st ri a l  El ectroni cs ,   v o l . 64 ( 11 ), pp . 8 52 5-8 5 3 3 ,  Nov  20 1 7 .   [20]   Man j u   ag garwal ,   M a d hus ud an  s in gh   &   S . K .G u p ta. , " F a ult  rid e   t h r ou g h   c a p a b ili t y   of  D S T A T CO M  for  di str i bu te d   win d   g enerat io n   s y s t em,"  in in te rn at io na l jou r na l of po we r  e l e c t ro nic s  a n d  dr iv e  sy ste m s ( IJ P E D S ) ,   vol.   6(2 ) ,   pp .  348 -35 5 ,   Jun  2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
           ISS N :   208 8- 8 6 9 4   I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :   1 347  –  1 3 54  1 354 BIOGRAPHI E S  OF  AUT HORS       M . Ar u n N o y a l  Do ss   was   b o rn  i n  Ind i a  in   1 9 8 2.  H e  receiv e d  hi s  B.E  d e gree  in   e l ectr ical  e n gin e e r in g  from  Ma dra s   U n i ve rsity  in   2 0 0 4 ,   a nd   t he   M .E  d e g re e   in   P o w er  E l ectro n i cs  a n d   Driv e s   f ro m  An na   U nive rsity  i n  20 0 6   a nd   P hD  i n   e l e c t ric a l   e n g in e e r in g  from   S R M   U nive rs ity   i n   20 14  and   curre nt ly   w o r k i ng   a s  asso ciat e  pro f esso r  i n   S RM   U ni ver sity .  His   area  of   i nt erest  in clud es Po w er E lect roni cs  a nd S p ecial  M achi n e s .            K . Moha nr a j   w a s   bo rn  i n   Ind i a   i n   1 97 8 .   H e  rec e i v ed   h is  B .E  d eg re e  in   e lect r ical   e ng in ee ri ng   f r o m   M a d ras  U n iv ersity  i n  19 9 9 ,  an d  th e  M . E  deg r ee  i n   P ower  E l e ctro n i c s   a nd  D r i v es   f ro m  An na  U n i v e rsity  i n  20 04  a n d  P h D  i n   e l ectri cal  e ng in eerin g  f r om  S R M  U n i v ersity   i n  20 15   a n d   current ly   w orking  as  a s s o c iat e   p rof e ss or  i n  S R M  Uni v ersit y .   Hi s   a rea  o f   i n t eres t  in clu d es  P ow er  El ec t r onics  and  S peci al M ach ine s .          Say a nta n   B hatta c h a r je e   r e cei ved   hi s  B.T ech  D egree   i n   E lectri c a l  an d  E l ect ron i cs  fro m   SRM   Ins t it u t e  of   S c i ence   a n d   T e c h n o l o gy,   i n   20 18.   H is  a rea  o f   i nt er est   is   P o w er  E lect ron i cs,  Em bed d ed  S y s te m ,   M i c rop r ocess o r Bas e d Co nt ro l   o f  D riv e s,  E lect r on  Devices  a nd  Circuits.                  Maulik  T iwari   w a s   bor n  in  I nd ia  i n  1 9 99.   H e  done   h is  h i gh  sc h o o l   f r o m   BSP   S e ni o r   S e condar y   S cho o l   S e c tor   7   Bhi l a i   c ur r e n t l y   h e  is  p ur sui n g  h i s  B   T e c h  de gr e e   i n   E l e c t r i c a l   a n d   E l ect roni c s   E ng g .   f r o m  SR M   i n st it ut e  o f   s c i en ce  a n d   t e ch nol ogy  k a tt an kul at hu r.  H i s   f i e ld  o f inte res t   i s  Po wer   El ect ro ni c s  and   E n e r gy  M ana g emen t         D e vash i sh   V ash i sh th a   w as  bor n  in  I n d i a   in  1 99 8.   H e  com p lete d  h i s  h i gh  sc ho o l   f r o m  A t omic  E ner g y   Ce n t r a l  S c h ool  R a w at hb h a ta,   Ra ja st ha n.   C ur r e n tly  h e   i s   pu rsuin g   hi s  Btec h  in  E lec t ric a l  a n d  E l ec tro n i c s  E n gi ne e r in g  from  S R M  Inst it ute  of  S c i e n ce  &  Tec hno l o g y   K atta n k u l a t hur .   H i s  f i el d  of  i nter e s t  is  P ow e r   E lect roni c s   a n d   E n e r g y  Ma nage me n t .        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.