I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7 ,   p p .   785 ~ 7 9 4   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 2 . pp 7 8 5 - 794          785       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   Three - Phas e Thr ee - Lev el Sof Sw itching Dc - Dc  Co nv erte for  Indu stria l Ap plic a tions       J.   Siv a v a r a   P ra s a d 1 Y.   P.   O bu les h 2 Ch.   Sa i B a bu 3   1 L a k ired d y   Ba li   Re d d y   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   M y la v a ra m ,   In d ia   2 K L   Un iv e rsit y ,   V ij a y a w a d a ,   In d ia   3 J N T e c h .   Un iv e rsit y ,   Ka k in a d a ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   1 5 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Ma r   1 5 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Ma r   2 9 ,   2 0 1 7       In   h ig h   p o w e DC  a p p li c a ti o n s,  t h e   sin g le - p h a se   DC - DC  c o n v e rter  w il fa c e   larg e   v o lt a g e   a n d   c u rre n stre ss   i n   e a c h   c o n tro sw it c h   a n d   th e re b y   th e   p o we r   h a n d l in g   c a p a c it y   is  les s.  T o   o v e rc o m e   th is  p r o b lem ,   th re e - p h a s e   DC - DC   c o n v e rter  is  u se d   a n d   it   is  su it a b l e   f o h ig h   p o w e a p p li c a ti o n w it h   re d u c e d   n u m b e o f   s w it c h e a c o m p a r e d   w it h   th e   c o n v e n ti o n a to p o l o g ies .   T h e   a s y m m e tri c a d u ty   c y c le  c o n tro is  c o n sid e re d   t o   o p e ra te  th e   sw it c h e u n d e r   so f s w it c h in g   a n d   h e n c e   th e   sw it c h in g   lo ss e a re   re d u c e d .   T h e   tra n sf o r m e r   lea k a g e   in d u c tan c e a re   u se d   a lo n g   w it h   ju n c ti o n   c a p a c it a n c e i n   o r d e to   f o r m   re so n a n c e   a n d   h e n c e   ZV S   c o m m u tatio n   is  p o ss ib le  in   a   w id e lo a d   ra n g e .   T h e   m o d if i e d   p h a se   sh if t   c o n tro m e th o d   is  u se d   f o th e   p ro p o se d   c o n v e rter.T h e   o p e ra ti o n a m o d e a n d   d e sig n   e q u a ti o n o f   th e   p ro p o se d   c o n v e rter  h a v e   b e e n   o b se rv e d .   T h e   sim u latio n   is  c a rried   o u t   w it h   a   lo a d   o f   1 0 0 0 W   f o v a li d a ti n g   th e   p ro p o se d   w o rk .   K ey w o r d :   Fu ll b r id g d c - d co n v er ter   P u ls w id th   m o d u latio n   T h r ee -   p h ase  th r ee -   lev e ( T PT L )   Z er o   cu r r en t s w itc h in g   ( Z C S)   Z er o   v o ltag s w itc h i n g   ( Z VS)   Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   J.   Siv av ar P r asad   L a k ir ed d y   B al R ed d y   C o lle g e   o f   E n g i n ee r i n g ,   M y la v ar a m ,   I n d ia .   E m ail:  j an ap atis i v a v ar ap r asad @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h co n tr o lled   s w itc h es  s u c h   as  I GB T s   an d   MO SF E T s   ar h av i n g   m a n y   ad v an tag e s   in   ter m s   o f   s p ee d   o f   r esp o n s an d   s y s te m   s ize  b u t h ese  s w itc h es  ar u n ab le  to   o p er ate  at  h ig h   v o lta g es.  T h ad v an tag e s   o f   t h ese  s m aller   s ize,   f aster   r e s p o n s es,  d i f f er en t   m u l ti  le v el  to p o lo g ies  ar b ee n   p r o p o s ed   [ 5 ] - [ 1 1 ]   in   o r d er   to   r ed u ce   th e   v o ltag e   ac r o s s   ea c h   s w itc h i n g   d ev ice.   T h d if f e r en m u lti   lev el   to p o lo g ies   ar f l y i n g   ca p ac ito r ,   d io d clam p ed   a n d   ca s ca d ed   co n v er ter s   ar p r o v id i n g   f o r   d i v is io n   o f   v o lta g ac r o s s   th e   s w itc h i n g   d ev ice s   [ 9 ] .   Du r in g   t h s w itc h i n g   in s tan ts ,   th lo s s e s   in   t h s w i tch i n g   co n v er ter   w ill  b ec o m i n cr ea s e d   b y   in cr ea s in g   t h e   s w itc h in g   f r eq u en c y .   T h s o f s w itc h in g   co n v er ter s   ar p r o p o s ed   in   o r d er   to   r ed u ce   th s w i tch i n g   lo s s es.   A   T h r ee - L e v el  F u ll - B r id g Z er o - Vo lta g Z er o - C u r r en S w itc h in g   C o n v er ter   w i th   a   Si m p li f ied   S w itc h in g   Sch e m e   [ 4 ]   is   h a v in g   ei g h co n tr o s w i tch e s   f o r   g e n er atin g   th r ee   lev el s .   T h s ize   o f   th e   f ilter   ele m e n ts   i n   th i s   p ap er   is   h ig h   an d   m o r n u m b er   o f   s w itc h e s   is   r eq u ir ed   f o r   th r ee   lev el   o p er atio n ,   h en ce   th e   co s is   h i g h .   T h T h r ee - L ev el  C o m b i n ed   DC DC   C o n v e r ter   w it h o u A d d ed   P r im ar y   C la m p i n g   Dev ices   co n tain s   s i x   co n tr o l s w itc h e s   f o r   th r ee   l ev el  d c - d co n v er ter   o p er atio n   [ 1 ] - [ 3 ] .   T h m u lti  le v el  i n v er ter   [ 9 ]   is   u s ed   to   p r o d u ce   th s tr ess   ac r o s s   ea ch   s w i tch .   B u t h i s   co n v er ter   is   n o t   o p er atin g   u n d er   s o f s w itc h in g   s ch e m e.   He n ce ,   t h s w itc h in g   lo s s es a r h i g h   an d   e f f icie n c y   b ec o m e s   p o o r .   T o   o v er co m all  th ese  p r o b lem s ,   th p r o p o s ed   f iv lev el  f u ll  b r id g ze r o   v o ltag ze r o   cu r r en s w itc h i n g   d c - d c   co n v er ter   is   s u itab le.     T h th r ee   lev el  d c - d to p o lo g ies  ar w ell  s u ited   f o r   h ig h   in p u v o ltag ap p licatio n s   w h er th e   v o ltag ac r o s s   p o w er   s w itc h e s   ar o n l y   th h al f   o f   th i n p u v o ltag e.   T o   r ed u ce   th v o l tag ac r o s s   p o w er   s w itc h es  f u r th er ,   t h t h r ee -   p h ase  t h r ee   -   le v el  d c - d to p o lo g ies  w er p r o p o s ed .   B u th e   d r a w b ac k   o f     t h ese   to p o lo g ies ar as y m m e tr ical  d u t y   c y cle,   s o   t h w id er   s o f t s witch i n g   m ec h an is m   is   n o t p o s s ib le   [ 1 2 ] - [ 1 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.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   7 8 5     7 9 4   786   T o   s i m p lify   f u r t h er ,   th m o d i f ied   d c - d to p o lo g y   [ 1 4 ]   is   u s ed   an d   it  i s   h av i n g   th ad v a n tag e s   o f   th r ee - p h ase  t h r ee - le v el  f ea tu r es  an d   also   ef f ec t iv u tili za tio n   o f   tr an s f o r m er   an d   r ed u ce d   th f ilter   r eq u ir e m en t.  B u th i s   to p o lo g y   is   co n tr o lled   b y   s y m m etr ica d u t y   c y cle  a n d   h e n ce   th er i s   n o g u ar a n tee  to   o p er ate  s w itc h es  u n d er   Z VS.   T o   o v er co m al t h ese  p r o b lem s ,   p r o p o s ed   m o d if ied   as y m m etr ical  d u t y   c y cle  co n tr o lled   th r ee - p h ase   th r ee - le v el  d c - d to p o lo g y   is   u s ed   an d   it  is   h av i n g   th ad v a n tag e s   o f   ex is ti n g   to p o lo g ies.  I n   th i s   to p o lo g y ,   all   th co n tr o s w itc h es   ar e   o p er atin g   u n d er   s o f s w itc h i n g .   S o ,   th o v er all   ef f icie n c y   o f   th co n v er ter   w i ll  g et   in cr ea s ed   an d   also   t h s ize  o f   f ilter   w i ll g et  r ed u ce d   to   g r ea t er   v alu e.       2.   T H RE E - P H ASE   T H RE E - L E VE L   SO F T   SWI T CH I NG   DC - DC  CO NVER T E R   T h ar r an g e m e n o f   t h r ee - p h a s th r ee - le v el  d c - d s o f s w itc h in g   co n v er ter   i s   s h o w n   in   Fi g u r e   1 .   T h s w itc h es  S 1 - S 6   ar to   b tr ig g er ed   in   s u ch   w a y   th at  t h co n v er ter   g e n er ates  t h r ee   lin v o ltag es  an d   t h e y   ar e   d is p lace d   b y   1 2 0 o .     T h th r ee - p h a s d elta - s ta r   s tep   d o w n   tr an s f o r m er   i s   u s ed   to   m a k a n   elec tr ical  is o latio n   b et w ee n   s o u r ce   a n d   d lo ad .   T h tr an s f o r m er   leak a g i n d u ct an ce s   L l1 ,   L l2   an d   L l3   ar u s ed   alo n g   w i th   j u n ctio n   ca p ac itan ce s   C 1 - C 6   in   o r d er   to   f o r m   r eso n an ce   an d   h e n ce   Z VS  co m m u tatio n   is   p o s s ib l in   w id er   lo ad   r an g e.   T h r ec tify i n g   d io d es  D R1 - D R6   ar u s ed   to   co n v er s tep   d o w n   th r ee - p h a s ac   v o ltag i n to   r ec tify in g   d v o ltag e.   T h f ilter   ele m en ts   L f   an d   C ar u s ed   to   m a k th e   r ec tif ied   d v o lta g in to   p u r d v o ltag e.   T h er e   w il b an   eq u al  d ela y   i s   p r o v id ed   b et w ee n   th co n tr o s w itc h e s   S 1 ,   S 4   an d   S 3 ,   S 6   a n d   S 2 ,   S 5   in   o r d er   to   p r o v id s o f s w itc h in g .   T h I p1 ,   I p2 ,   I p3   an d   V p1 ,   V p2 ,   V p3   a r t h p r i m ar y   c u r r en ts   a n d   v o lta g es  o f   tr a n s f o r m er s   1 ,   2   an d   3   r esp ec tiv el y .       V i n S 4 S 1 S 5 S 2 S 6 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 V p 3 + - + + - - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T 1 T 3 T 2 b c D R 1 D R 3 D R 5 + - V r e c t L f S 3 D R 4 D R 2 D R 6 C 6 D 2 D 6 C 2 C 4 D 4 D 1 C 1 D 3 C 3 D 5 C 5                         C f V O     F ig u r e. 1 .   Z VS D C - DC   Fu l l b r id g co n v er ter       3.   O P E RAT I O M O DE S   T h o p er atio n al  w a v e f o r m   o f   t h p r o p o s ed   d c - d co n v er ter   is   s h o w n   i n   F ig u r e   2 .   T h v ar io u s   o p er atin g   m o d es   o f   t h f i v l ev el  co n v er ter   ar as  f o llo w s .   T h F ig u r es  o f   3 ( a)   to   3 ( k )   s h o w   t h o p er atio n al   m o d e s   o f   th Z V DC - D C   F u ll  b r id g co n v er ter .   T h f o ll o w i n g   a n al y s i s   is   m ad b ased   o n   th ass u m p tio n   th at  t h b lo ck in g   ca p ac ito r s   ar lar g en o u g h   to   ac t a s   co n s tan t v o lta g s o u r ce .     3 . 1 .    O pera t io na M o de  0 :   t     t 0   B ef o r ti m t=   t 0,   th s w i tch e s   S 1 ,   S 5   an d   S 6   ar o p er atin g   th e n   th p r i m ar y   w i n d i n g   o f     tr an s f o r m er   1   r ec eiv in g   p o s i tiv e   li n v o lta g o f   V AB   a n d   t h p r i m ar y   w i n d in g   o f   tr an s f o r m er   3   r ec eiv in g   n eg at iv lin e   v o ltag o f   V CA   an d   p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr a n s f o r m er   3   d o es  n o r ec ei v a n y   li n v o lta g w it h   r esp ec to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Th r ee - P h a s Th r ee - Leve l S o f t S w itch in g   Dc - Dc  C o n ve r ter fo r …  ( J.   S iva va r a   P r a s a d )   787   cu r r en ts     I p1 , I p2   an d   I p3 .   T h r ec tify i n g   d io d es D R1   an d   D R2   ar o p er atin g   i n   o r d er   to   s u p p l y   co n tin u o u s   c u r r en t   to   lo ad   an d   it is   s h o w n   i n   F i g u r 3 ( a) .   Vp =V d       Vp b   =   0         Vp =   -   Vd     Vr ec   Vsa    Vsc   k   ( Vd V d c)                       2   k   Vd     W h er k   is   t h s ec o n d ar y   to   p r im ar y   tu r n s   r atio   o f   tr an s f o r m er .     3 . 2 .     O pera t io na M o de  1 :   t 0     t     t 1   A t   ti m t=  t 0 ,   th s w itc h   S 5   is   tu r n ed   o f f   u n d er   Z V S.  So ,   t h e   ca p ac itan ce   C 5   s tar t s   c h ar g i n g   w h er as   th ca p ac itan ce   C 2   s tar t s   d is ch ar g in g   w it h   r esp ec to   cu r r en ts   in   th cir cu i t.  B ef o r tim t= t 1 ,   th ca p ac ito r   C is   f u ll y   d is c h ar g ed   to   ze r o   an d   th co r r esp o n d in g   b o d y   d io d o f   s w itc h   S 2   i.e ,   d io d e   D 2   i s   o n .   T h er ef o r th e   s w itc h   S 2   is   r ea d y   to   t u r n   o n   u n d er   Z VS.  T h tr an s f o r m er s   1   an d   2   ar o p er atin g   alo n g   w it h   r ec tify i n g   d io d es   D R1   an d   D R2   in   o r d er   to   s u p p l y   cu r r en t to   lo ad   an d   it is   s h o wn   in   F ig u r 3 ( b )                                                         ( 2 )                        (                        )             ( 3 )     t t S 1 S 4 S 3 S 6 0 0 0 V A B V B C V C A V I N V I N V I N V I N V I N t 0 t 1 t t t t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9 t 1 0 S 2 S 5 t S 1 S 5 S 6 S 2 S 3   Fig u r e   2 .   Op er atio n   w a v ef o r m s   o f   th r ee - p h a s th r ee - le v el  d c - d co n v er ter       3 . 3 .     O pera t io na l   M o de  2 :   t   t   <   t 2   A ti m t=t1 ,   th s w itc h   S2   is   tu r n ed   o n   u n d er   Z VS.  T h s w itch es  S1 ,   S2   an d   S6   ar e   o p e r atin g   th e n   th p r i m ar y   w in d i n g   o f   tr an s f o r m er   1   r ec eiv i n g   p o s itiv lin v o ltag o f   V AB   an d   t h p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr an s f o r m er   3   r ec eiv in g   n e g a tiv li n v o lta g o f   V CA   a n d   p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr an s f o r m er   3   d o es  n o r ec eiv an y   lin e   v o lta g w i th   r esp ec to   cu r r en ts   I p 1 ,   I p2   an d   I p3 .   T h r ec tify in g   d io d es  D R1   a n d   D R2   ar o p er atin g   i n   o r d er   t o   s u p p l y   co n ti n u o u s   c u r r en t to   lo ad   an d   it is   s h o w n   in   F ig u r 3 ( c) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   7 8 5     7 9 4   788   3 . 4 .     O pera t io M o de  3 :   t 2     t   <   t 3   A ti m t=t2 ,   th s w i tch   S 6   i s   tu r n ed   o f f   u n d er   Z VS.  So ,   th e   ca p ac itan ce   C 6   s tar ts   ch ar g i n g   w h er as   th ca p ac itan ce   C 3   s tar t s   d is ch ar g in g   w it h   r esp ec to   cu r r en ts   in   th cir cu i t.  B ef o r tim t= t 3 ,   th ca p ac ito r   C is   f u ll y   d is c h ar g ed   to   ze r o   an d   th co r r esp o n d in g   b o d y   d io d o f   s w itc h   S 3   i.e ,   d io d e   D 3   i s   o n .   T h er ef o r th e   s w itc h   S 3   is   r ea d y   to   t u r n   o n   u n d er   Z VS.  T h tr an s f o r m er s   1   an d   3   ar o p er atin g   alo n g   w it h   r ec tify i n g   d io d es   D R1   an d   D R6   in   o r d er   to   s u p p l y   cu r r en t to   lo ad   an d   it is   s h o wn   in   Fig u r 3 ( d ) .       V i n S 1 S 5 S 6 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 + - + - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T r a T r b b c D R 1 D R 3 D R 5 + - V r e c t L f I o D R 4 D R 2 D R 6 D 3   Fig u r 3 ( a) .   Op er atio n   m o d e0 (    t ≤   t 0 ) o f   th p r o p o s ed   co n v er ter       V i n C 2 S 1 S 6 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 V p 3 + - + + - - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T r a T r b b c D R 1 D R 3 D R 5 + V r e c t L f I o D R 4 D R 2 D R 6 C 2 D 3 C 5   Fig u r 3 ( b ) .   Op er atio n   m o d e1 (   t   t ≤   t 1   ) o f   th p r o p o s ed   c o n v er ter       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Th r ee - P h a s Th r ee - Leve l S o f t S w itch in g   Dc - Dc  C o n ve r ter fo r …  ( J.   S iva va r a   P r a s a d )   789   V i n S 1 S 2 S 6 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 V p 3 + - + + - - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T r a b c D R 1 D R 3 D R 5 + - V r e c t L f I o D R 4 D R 2 D R 6   Fig u r 3 ( c) .   Op er atio n   m o d e2 (   t   t ≤   t 2   ) o f   th p r o p o s ed   co n v er ter       V i n S 1 S 2 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 V p 3 + - + + - - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T r a b c D R 1 D R 3 D R 5 + - V r e c t L f I o D R 4 D R 2 D R 6 C 6 D 3 C 3   Fig u r 3 ( d ) .   Op er atio n   m o d 3(   t   t ≤   t 3   ) o f   th p r o p o s ed   c o n v er ter                                                                                  ( 4 )                                                                                (5     3 . 5 .     O pera t io M o de  4 :   t 3     t   <   t 4   At   ti m t=t3 ,   th s w itc h   S3   is   tu r n ed   o n   u n d er   Z VS.  T h s w itch es  S1 ,   S2   an d   S3   ar e   o p e r atin g   th e n   th p r i m ar y   w i n d in g   o f   tr an s f o r m er   2   r ec eiv in g   p o s iti v lin v o ltag o f   V BC   an d   t h p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr an s f o r m er   3   r ec eiv in g   n e g a tiv li n v o lta g o f   V CA   a n d   p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr an s f o r m er   1   d o es  n o r ec eiv an y   lin e   v o lta g w i th   r esp ec to   cu r r en ts   I p 1 ,   I p2   an d   I p3 .   T h r ec tify in g   d io d es  D R3   an d   D R6   ar o p er atin g   i n   o r d er   t o   s u p p l y   co n ti n u o u s   c u r r en t to   lo ad   an d   it is   s h o w n   in   Fig u r e   3 ( e) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   7 8 5     7 9 4   790   V i n S 1 S 2 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 V p 3 + - + + - - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T r b b c D R 1 D R 3 D R 5 + - V r e c t L f I o S 3 D R 4 D R 2 D R 6 D 3   Fig u r 3 ( e) .   Op er atio n   m o d e4 (   t   t ≤   t 4   ) o f   th p r o p o s ed   co n v er ter       3 . 6 .   O pera t io M o de  5 :   t 4     t   <   t 5   A ti m t=t4 ,   th s w i tch   S 1   i s   tu r n ed   o f f   u n d er   Z VS.  So ,   th e   ca p ac itan ce   C 1   s tar ts   ch ar g i n g   w h er as   th ca p ac itan ce   C st ar t s   d is c h ar g in g   w it h   r esp ec to   cu r r e n t s   in   t h cir c u it.  B ef o r ti m t= t 5 ,   th ca p ac ito r   C is   f u ll y   d is c h ar g ed   to   ze r o   an d   th co r r esp o n d in g   b o d y   d io d o f   s w itc h   S 4   i.e ,   d io d e   D 4   i s   o n .   T h er ef o r th e   s w itc h   S 4   is   r ea d y   to   t u r n   o n   u n d er   Z VS.  T h tr an s f o r m er s   2   an d   3   ar o p er atin g   alo n g   w it h   r ec tify i n g   d io d es   D R3   an d   D R6   in   o r d er   to   s u p p l y   cu r r en t to   lo ad   an d   it is   s h o wn   in   Fig u r e   3 ( f ) .                                                          ( 6 )                        (                         )             (7)       V i n S 4 S 2 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 V p 3 + - + + - - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T r a T r b b c D R 1 D R 3 D R 5 + V r e c t L f I o S 3 D R 4 D R 2 D R 6 D 3   Fig u r 3 ( g ) .   Op er atio n   m o d e6 ( t   t ≤   t 6   ) o f   th p r o p o s ed   c o n v er ter       3 . 6 .     O pera t io M o de  7 :   t 6     t   <   t 7   At   ti m t =   t6 ,   t h s w i tch   S 2   is   tu r n ed   o f f   u n d er   Z VS.   So ,   th e   ca p ac itan ce   C 2   s tar ts   c h ar g in g   w h er a s   th ca p ac itan ce   C 5 s tar ts   d is c h ar g in g   w it h   r esp ec to   c u r r en t s   in   t h cir c u it.  B ef o r ti m t =t 5 ,   th ca p ac ito r   C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Th r ee - P h a s Th r ee - Leve l S o f t S w itch in g   Dc - Dc  C o n ve r ter fo r …  ( J.   S iva va r a   P r a s a d )   791   is   f u ll y   d is c h ar g ed   to   ze r o   an d   th co r r esp o n d in g   b o d y   d io d o f   s w itc h   S 5   i.e ,   d io d e   D 5   i s   o n .   T h er ef o r th e   s w itc h   S 5   is   r ea d y   to   t u r n   o n   u n d er   Z VS.  T h tr an s f o r m er s   1   an d   2   ar o p er atin g   alo n g   w it h   r ec tify i n g   d io d es   D R3   an d   D R4   in   o r d er   to   s u p p l y   cu r r en t to   lo ad   an d   it is   s h o wn   in   Fig u r e   3 ( h ) .       V i n S 4 C 5 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 + - + + - - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T r a T r b b c D R 1 D R 3 D R 5 + - V r e c t L f I o S 3 D R 4 D R 2 D R 6 C 2 D 3   Fig u r 3 ( h ) .   Op er atio n   m o d e7 ( t   t ≤   t 7 )   o f   th p r o p o s ed   c o n v er ter                                                                                 ( 8 )                                                                         ( 9 )     3 . 7 .   O pera t io M o de  8 :   t 7     t   <   t 8   A ti m t=t7 ,   th s w itc h   S5   is   tu r n ed   o n   u n d er   Z VS.  T h s w itc h e s   S3 ,   S4   an d   S5   ar o p er atin g   t h e n   th p r i m ar y   w in d i n g   o f   tr an s f o r m er   1   r ec eiv i n g   n eg a tiv lin v o lta g o f   V AB   an d   th p r i m ar y   w i n d in g   o f   tr an s f o r m er   3   r ec eiv in g   p o s i tiv li n v o lta g o f   V CA   a n d   p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr a n s f o r m er   2   d o es  n o r ec eiv an y   lin e   v o lta g w i th   r esp ec to   cu r r en ts   I p 1 ,   I p2   an d   I p3 .   T h r ec tify in g   d io d es  D R5   an d   D R4   ar o p er atin g   i n   o r d er   t o   s u p p l y   co n ti n u o u s   c u r r en t to   lo ad   an d   it is   s h o w n   in   Fig u r e   3 ( i) .     3 . 8 .    O pera t io M o de  9 :   t 8     t   <   t 9   A t i m t= t8 ,   th s w i tch   S 3   is   tu r n ed   o f f   u n d er   Z VS.  So ,   th e   ca p ac itan ce   C 3   s tar ts   ch ar g i n g   w h er a s   th ca p ac itan ce   C s tar t s   d is c h ar g in g   w it h   r esp ec to   cu r r e n t s   in   t h cir c u it.  B ef o r ti m t= t 9 ,   th ca p ac ito r   C is   f u ll y   d is c h ar g ed   to   ze r o   an d   th co r r esp o n d in g   b o d y   d io d o f   s w itc h   S 6   i.e ,   d io d e   D 6   i s   o n .   T h er ef o r th e   s w itc h   S 6   is   r ea d y   to   t u r n   o n   u n d er   Z VS.  T h tr an s f o r m er s   1   an d   2   ar o p er at in g   alo n g   w it h   r ec tify i n g   d io d es   D R6   an d   D R4   in   o r d er   to   s u p p l y   cu r r en t to   lo ad   an d   it is   s h o wn   in   Fig u r e   3 ( j ) .                                                                               ( 1 0 )                                                                         ( 1 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   7 8 5     7 9 4   792   V i n S 4 S 5 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 V p 3 + - + + - - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T r a T r b b c D R 1 D R 3 D R 5 + - V r e c t L f I o S 3 D R 4 D R 2 D R 6 D 3     Fig u r 3 ( i) .   Op er atio n   m o d 8 ( t   t ≤   t 8 )   o f   th p r o p o s ed   c o n v er ter       V i n S 4 S 5 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 V p 3 + - + + - - - - - + i s 1 i s 2 i s 3 T r a b c D R 1 D R 3 D R 5 + - V r e c t L f I o D R 4 D R 2 D R 6 C 6 D 3 C 3     Fig u r 3 ( j ) .   Op er atio n   m o d 9 ( t   t ≤   t 9 )   o f   th p r o p o s ed   c o n v er ter       3 . 9 .    O pera t io M o de  1 0 :   t 9     t   <   t 10   A ti m t=t9 ,   th s w itc h   S6   is   tu r n ed   o n   u n d er   Z VS.  T h s w itch es  S4 ,   S5   an d   S6   ar e   o p e r atin g   th e n   th p r i m ar y   w i n d in g   o f   tr a n s f o r m er   2   r ec eiv i n g   n e g ati v lin v o ltag o f   V BC   a n d   th p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr an s f o r m er   3   r ec eiv in g   p o s i tiv li n v o lta g o f   V CA   a n d   p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr a n s f o r m er   1   d o es  n o r ec eiv an y   lin e   v o lta g w i th   r esp ec to   cu r r en ts   I p 1 ,   I p2   an d   I p3 .   T h r ec tify in g   d io d es  D R5   an d   D R2   ar o p er atin g   i n   o r d er   t o   s u p p l y   co n ti n u o u s   c u r r en t to   lo ad   an d   it is   s h o w n   in   Fig u r e   3 ( k ) .       4.   SI M UL AT I O R E S UL T O F   T H RE E - P H AS E   T H R E E - L E VE L   DC - DC  CO NV E RT E R   T h p ar am eter s   o f   th p r o p o s ed   co n v er ter   ar s h o w n   in   t h t ab le  I .   T h d ea d   b an d   is   cr ea te d   b et w ee n   th s i g n als  S 1 a n d   S 4 ,   S 2 a n d   S an d   S 6 an d   S to   ac h iev Z V co n d itio n .   Z VS  is   ac co m p l i s h ed   w h e n   p r i m ar y   cu r r en t d is c h ar g e s   th p ar allel  ca p ac ito r s   ac r o s s   th lead in g   s w itc h e s   d u r in g   d ea d   b an d   ti m e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Th r ee - P h a s Th r ee - Leve l S o f t S w itch in g   Dc - Dc  C o n ve r ter fo r …  ( J.   S iva va r a   P r a s a d )   793                                                       ( 1 2 )     Fig u r 4   s h o w s   th e   tr an s f o r m er   p r im ar y   v o ltag e s   o f   t h co n v er ter   cir c u it.  I f   s w itc h es  S1 ,   S6   ar in   co n d u ctio n   th e n   t h p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr an s f o r m er   1   r ec eiv i n g   p o s i tiv lin e   v o lta g V A B   a n d   s i m ilar l y   i f   th s w i tch e s   S3   an d   S4   ar in   co n d u ctio n   t h e n   th p r i m ar y   w i n d i n g   o f   tr an s f o r m er   1   r ec eiv i n g   n e g ati v lin e   v o ltag e   V A B .   I n   s i m i lar   m a n n er ,   th e   o th er   t w o   p r i m ar y   w i n d i n g s   o f   tr a n s f o r m er s   2   a n d   3   r ec eiv in g   lin e   v o ltag e s   VB C   an d   VC A   w it h   th h elp   o f   s w itc h es  S2   an d   S3   f o r   p o s itiv VB C   an d   th s w itc h es  S5   an d   S6   f o r   n eg ati v VB C   o f   tr an s f o r m er   2   an d   s im ilar l y   t h s w itc h es  S4   an d   S5   f o r   p o s itiv VAC  an d   s w itc h es  S1   an d   S2   f o r   n eg a tiv V AC   o f   tr an s f o r m er   3   r esp ec tiv el y .   Fig u r 4 ( a)   s h o w s   t h g ate  p u l s e,   v o ltag ac r o s s   an d   c u r r en p ass in g   t h r o u g h   s w itc h   S3 . I f   t h s w i tch   S3   is   o n   at  ti m t=1 1 . 3 8 m s ec ,   th v o lta g ac r o s s   th s w i tch   is   ze r o   b ef o r tim t=1 1 . 3 8 m s ec   I f   th s w itc h   S is   o f f   at  ti m t=1 1 . 8 6 m s ec ,   t h v o ltag e   ac r o s s   t h s w itc h   is   r ea ch ed   ze r o   b ef o r ti m t =1 1 . 8 6 m s ec .   So ,   it   in d icate s   t h at  t h s w itc h   S3   is   o p er atin g   u n d er   Z V S c o n d itio n .       V i n S 4 S 5 S 6 A B C i p 1 i p 2 i p 3 V p 1 V p 2 V p 3 + - + + - - - - i s 1 i s 2 i s 3 T r b b c D R 1 D R 3 D R 5 + - V r e c t L f I o D R 4 D R 2 D R 6 D 3   Fig u r 3 ( k ) .   Op er atio n   m o d 1 0 ( t   t ≤   t 10 )   o f   th p r o p o s ed   c o n v er ter           Fig u r 4 .   T r an s f o r m er   p r im ar y   v o ltag e s       0 . 0 1 0 . 0 1 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 3 0 . 0 1 4 0 . 0 1 5 0 . 0 1 6 0 . 0 1 7 0 . 0 1 8 0 . 0 1 9 0 . 0 2 - 2 0 0 0 200 V o l t a g e 0 . 0 1 0 . 0 1 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 3 0 . 0 1 4 0 . 0 1 5 0 . 0 1 6 0 . 0 1 7 0 . 0 1 8 0 . 0 1 9 0 . 0 2 - 2 0 0 0 200 V o l t a g e 0 . 0 1 0 . 0 1 1 0 . 0 1 2 0 . 0 1 3 0 . 0 1 4 0 . 0 1 5 0 . 0 1 6 0 . 0 1 7 0 . 0 1 8 0 . 0 1 9 0 . 0 2 - 2 0 0 0 200 T i m e V o l t a g e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   2 J u n 2 0 1 7   :   7 8 5     7 9 4   794       Fig u r 4 ( a) .     Gate   p u ls e,   Vo ltag an d   cu r r en t o f     s w itc h   S3         5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r o p o s ed   m o d if ied   as y m m etr ical  d u t y   c y cl co n tr o th r ee - p h ase  t h r ee - l ev el  d c - d c   co n v er ter   i n   w h ic h   all  t h m ai n   s w itch e s   ar o p er atin g   u n d e r   s o f s w itc h i n g .   Hen ce ,   t h s w itc h i n g   lo s s es  ar e   r ed u ce d .   T h leak ag in d u cta n ce s   o f   t h tr a n s f o r m er s   a n d   j u n ctio n   ca p ac itan ce s   ar u s ed   to   d ev elo p   th e   r eso n an ce   co n d itio n   a n d   h en ce   Z VS  co m m u tatio n   is   p o s s ib le  in   th s w itc h es  w it h   w id er   lo ad   r an g e.   T h co n tr o s i g n a ls   f o r   t h p r o p o s ed   co n v er ter   w a s   g en er ati n g   f r o m   f ield   p r o g r a m m ab le  g ate  ar r ay .   T h p r o p o s ed   w o r k   h a s   b ee n   i m p le m en ted   an d   it   w as   v er i f ied   t h r o u g h   s i m u latio n   a n d   ex p er i m en tatio n .   He n ce ,   t h er i s   s co p f o r   d ev elo p in g   s o f s w it ch in g   m ec h a n i s m   f o r   v ar io u s   th r ee - p h ase  m u l ti  lev el  to p o lo g ies.  T h p r o p o s ed   to p o lo g y   h as b ee n   s u itab le  f o r   h ig h   p o w er   ap p l icatio n s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   Yo n g   S h a n d   X u   Ya n g , "   W id e   L o a d   Ra n g e   ZV S   T h re e - Lev e DC DC  Co n v e rter:  F o u P ri m a r y   S w it c h e s,  Ca p a c it o Clam p e d ,   T w o   S e c o n d a ry   S w it c h e s,  a n d   S m a ll e O u tp u F il ter  V o l u m e ,"   IEE T ra n s.  o n   Po we r   El e c tro n ics ,   v o l.   3 5 ,   n o .   5 ,   p p .   3 4 3 1 - 3 4 4 3 ,   M a y   2 0 1 6 .   [2 ]   Yo n g   S h a n d   Xu   Ya n g , "   W id e - Ra n g e   S o f t - S w it c h in g   P W M   T h r e e - Lev e Co m b in e d   DC DC   Co n v e rter  W it h o u t   A d d e d   P rim a r y   Cla m p in g   De v ic e s ,"   IEE T ra n s.  o n   Po we El e c tro n ics ,   v o l.   2 9 ,   n o . 1 0 ,   p p .   5 1 5 7 - 5 1 7 1 ,   Oc to b e r   2 0 1 4 .   [3 ]   Bo r - Re n   L in ,   a n d   Ch ia - Hu n g   Ch a o , " A n a l y sis  o f   In terle a v e d   Th re e   lev e ZV S   c o n v e rter  w it h   se ries   c o n n e c ted   tran sf o r m e rs,"   IEE T ra n s.  o n   P o we r E lec tro n ics ,   v o l.   2 8 ,   n o .   7 ,   p p .   3 0 8 8 - 3 0 9 9 ,   Ju ly   2 0 1 3 .     [4 ]   Jo se p h   A lex a n d e Ca rr,   Brian   Ro w d e n ,   a n d   Ju a n   Ca rlo s Ba ld a , " A   T h re e   le v e l   F u ll   b rid g e   Ze ro   v o lt a g e   Zero   c u rre n sw it c h in g   c o n v e rter  w it h   a   si m p l if ied   s w it c h in g   sc h e m e , "   IEE T ra n s.  o n   Po we El e c tro n ics ,   v o l.   2 4 ,   n o .   2 ,   p p .   329 - 3 3 8 ,   F e b   2 0 0 9 .     [5 ]   D o S a n t o G a rc ia  G iac o m in i,   J.  S .   S c h o l tz,  M .   M e z a ro b a ,   " S te p - Up /S tep - D o w n   DC DC  Z V S   P W M   Co n v e rter  W it h   A c ti v e   Cla m p in g , "   IEE T r a n s.  o n   In d u stria El e c tro n ics ,   v o l.   5 5 ,   n o .   1 0 ,   p p .   3 6 3 5 - 3 6 4 3 ,   Oc t o b e r   2 0 0 8 .   [6 ]   Bo r - Re n   L in ,   Ch ien - L a n   H u a n g ,   Jin - F a   W a n ,   " A n a l y sis,  De si g n ,   a n d   Im p lem e n tatio n   o f   a   P a ra ll e Z V S   Co n v e rter,"   IEE T ra n s.  o n   I n d u stria El e c tro n ics ,   v o l.   5 5 ,   n o .   4 ,   p p .   1 5 8 6 - 1 5 9 4 ,   A p ril   2 0 0 8 .     [7 ]   X in k e   W u ,   Ju n m in g   Zh a n g ,   X in   Ye ,   Zh a o m in g   Qia n ,   " A n a l y sis a n d   De riv a ti o n s f o a   F a m il y   ZV S   Co n v e rter Bas e d   o n   a   Ne w   Ac ti v e   Cla m p   ZV S   Ce l l, "   IEE T ra n s.  o n   In d u stria El e c tro n ics ,   v o l.   5 5 ,   n o .   2 ,   p p .   7 7 3 - 7 8 1 ,   F e b   2 0 0 8 .      [8 ]   A h m a d   M o u sa v i,   P rit a m   Da s,  a n d   G e rr y   M o sc h o p o u l o s, " A   Co m p a ra ti v e   stu d y   o f   a   n e w   ZCS   d c - d c   f u ll   b ri d g e   b o o st  c o n v e rter  w it h   a   ZV S   a c ti v e   c la m p   c o n v e rter  , "   IEE T ra n s.   o n   Po we El e c tro n ics ,   v o l.   2 7 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 4 7 - 1 3 5 7 ,   M a 2 0 1 2   [9 ]   P o h   Ch ia n g   L o h ,   D o n a l d   G ra h a m e   Ho lm e s,  Yu su k e   F u k u ta,   a n d   T h o m a A .   L ip o ,   Re d u c e d   Co m m o n - M o d e   M o d u latio n   S trate g ies   f o Ca sc a d e d   M u lt i lev e In v e rters ,   IEE T ra n sa c ti o n s   o n   I n d u stry   Ap p li c a ti o n s ,   Vo l.   3 9 ,   No .   5 ,   S e p tem b e r - Oc to b e 2 0 0 3 ,   p p .   1 3 8 6 - 1 3 9 5 .   [1 0 ]   N.S .   Ch o i,   J.G .   Ch o ,   G . H.  Ch o ,   A   g e n e ra c ir c u it   to p o lo g y   o m u lt il e v e in v e rt e r,   1 9 9 1   P o w e El e c tro n ics   S p e c ia li sts C o n fer e n c e ,   Ju n e   1 9 9 1 ,   p p .   9 6 - 1 0 3 .   [1 1 ]   Jih - S h e n g   L a i,   F a n g   Zh e n g   P e n g ,   M u lt il e v e Co n v e rters - A   N e w   Bre e d   o f   P o w e Co n v e rter s,”  IEE T ra n sa c ti o n s   o n   I n d u stry   Ap p li c a t io n s ,   V o l .   3 2 ,   No .   3 ,   M a y - Ju n e   1 9 9 6 ,   p p .   5 0 9 - 5 1 7 .   [1 2 ]   J.  R.   P in h e iro   a n d   I.   Ba rb i ,   T h e   th re e - lev e ZV S - P W M   DC - to - D c o n v e rter,”  IEE T ra n s.  Po we El e c tro n . ,   v o l.   8 ,   n o .   4 ,   p p .   4 8 6 4 9 2 ,   Oc t. 1 9 9 3 .   [1 3 ]   X .   Ru a n ,   L .   Zh o u ,   a n d   Y.  Ya n ,   S o f t - sw it c h in g   P W M   th re e - lev e l   c o n v e rters ,   IEE T ra n s.  Po we El e c tro n . ,   v o l .   1 6 ,   n o .   5 ,   p p .   6 1 2 6 2 2 ,   S e p .   2 0 0 1 .   [1 4 ]   F .   L iu ,   G .   Hu ,   a n d   X .   Ru a n ,   T h re e - p h a se   th re e - lev e DC/DC  c o n v e rter  f o h ig h   in p u v o lt a g e   a n d   h ig h - p o w e a p p li c a ti o n s - a d o p ti n g   s y m m e tri c a d u ty   c y c le  c o n tro l,   IEE T r a n s.   Po we El e c tro n   . ,   v o l.   2 9 ,   n o .   1 ,   p p .   5 6   6 5 ,   Ja n .   2 0 1 4 .   0 . 0 1 1 3 0 . 0 1 1 4 0 . 0 1 1 5 0 . 0 1 1 6 0 . 0 1 1 7 0 . 0 1 1 8 0 . 0 1 1 9 0 . 0 1 2 - 0 . 5 0 0 . 5 1 1 . 5 P u l s e 0 . 0 1 1 3 0 . 0 1 1 4 0 . 0 1 1 5 0 . 0 1 1 6 0 . 0 1 1 7 0 . 0 1 1 8 0 . 0 1 1 9 0 . 0 1 2 - 1 0 0 0 100 V o l t a g e 0 . 0 1 1 3 0 . 0 1 1 4 0 . 0 1 1 5 0 . 0 1 1 6 0 . 0 1 1 7 0 . 0 1 1 8 0 . 0 1 1 9 0 . 0 1 2 0 50 1 0 0 T i m e C u r r e n t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.