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.  4, D e c e m ber   201 9,  pp.  2013~ 20 20  ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 4.pp2013-2020          2013     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   Grid tied PV system usi n g  modular multilevel inverter       S u jit h a   N . , Pa r t h a   S a ra th i Subu d h i,   K ri t h iga   S . ,   S. Ang a l a e swa r i,  T. Deep a,   D .Su bbu lek s h m i  S c ho ol  o f Elect rical  E ngin eering ,   V ell o re Inst itute  o f   Technolo gy,   I nd ia      Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Mar  12,  2 0 1 9   Re vise d A p r  20,  201 9  A c c e pte d   J u n   4 ,  2019       A grid   tied ph otovo lt a i c  s y s t e m   u si ng   m od ul ar  m ul tilevel   i nvert e r   t op olog y  is  pro p o s ed  i n  this   p aper.  Basi c   u n it   s tructure  o f   modular  mul t i l e v e l  in ve r t e r   us ed  i n   t h i s   s ystem   is   cap abl e   o f  co nvert in g  DC  pow er  f ro m   P V   a rray  to  A C  po wer  f o r  f eed ing  po wer  t o   t h e   h ous eho l d   l o ads   o r   u ti lity  g ri d.  T h e  p r o p o s e d   modul a r  mu ltile vel  i n verter  s tr uc ture  h a s   l esser  power  elect r o n i c   d evices   com p are d   t o  the  exi s ti ng   m ulti level  inv e rter  t op o l og ies.   T h e   p r oposed  s y st e m   g e ne ra te s  a   n e a r ly   s inu s o i d a l  s i g n a l   a nd   a c h ie ve s  be t t e r   o utpu t  p r o f i l e  w i t h   low  t o t a l  harmo n ic  d i s t o r tion.  S im u l ati on  o f   t he   p rop o s e d  s y ste m   i s   carried   out  i n  M ATLAB / S i mu link  so f t w a re a nd  t h e  resu l t s   a r e   p resented.   K eyw ord s :   Phot o v o lta ic  Ar r ay  Mo du la r Mu lti leve l   Inver t e r   U tili t y  gri d   To tal H a rm o n i c  D ist o r t i on      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:   K r ith iga   S . ,   S c hoo l   o f  Ele c t rica l  En gine erin g,  V e ll ore  Instit ut e  of Te c hn o l o g y , Che nna i ,   V a nda l u r - K e la m b akka m  Roa d , Che nna i - 6 0 012 7,  Ta m il Na du, I nd i a .  Em ail:  s_kr i t h i ga@ y a h o o . c o m       1.   I N TR OD U C TI O N   P hoto v o l tai c   ( P V )  system s  are   b oom i n g  in  t he  r enew a b l e   e ne rg y  m a r k e t   d u e   t o  i t s  c l e a n  a n d   abu n d an t l y  a v a ila b l e  n a t u re   [ 1 ,   2 ].   A lso,   s ola r   e ner gy  i s   e a s i l y  tap p e d   a nd  c onve rte d   i n t o  e l e c tr ici t y  w h ic h  is  the   ad de d  a dva nta g e   o f   P V   arr a y  o v er   o the r   r e n ew a b l e   e ne rgy  s o u rce s   [ 3].  D u e  t o   t he   i n t erm itten t   n a t u r e   o f   the   P V   a rr ay,   power  e lectr o n i c   i n ter f ac e  is   n ee de d  i n   t he   s ta nd a l one   a n d   gri d   tie d  P V   s ystem s   f or   o bta i n i ng   the  des i red  o u t p u t  [4].   F or  g rid  t i e d   P V   syst e m ,   po w e r  ele c tro n ic  i n v e r t e rs  a r e   u ti l i ze d   a s   t he  i nterf ace   t o   con v er t   t h e ge nera t e d dc  pow er  fr o m  t h e   P V  a rra y  into  ac  p ow er   to feed  t h e  uti li ty gri d  [5 -9].   Bas i c  in verte r   g ener a t es  a   s q u ar ewa v e   ou tp ut   w h i ch   i s   co ns i d e r e d  to   h av e   h i gh e r   h armo n i c   c ont e n t .    Th us,  large   s i ze   f il ter  ha s  t o   b e   e m pl o y e d   t o  o b ta i n   p ure  si n u s o i dal   w a ve form   i n o rde r   t o  fe ed  t he   P V   gene ra ted  p o w e r  to  t he  g r i d.   A lso,  t h i s  i n ve rter  h as  h i g h  d v / d t   s tress  an d   ha rm o n ic   d is tort io n  in   t he   o ut pu t   w a ve form .  To ove rc om e the s e   prob lem s , mult ile ve l i nver t e r s w e re   d eve l ope d .    M u lti l e v e l   i nve rt e r   ( M L I)  i s  p opu l a r  amo n g   i ndu st ri al   a nd   r e s e a rch  sec t or s  d u e  t o   i ts  a dv a n t a ges  l i k e   i m p r ov ed  out pu t  vol t a g e   p rofi l e   w it h  lo w  d v / d t   and   l o w  c o mmo n   m ode  v ol t a ges  [1 0,  1 1 ] .  The  o u t p ut  v ol ta ge   of  M LI  has  l o w  dist o rt io n a n d   low   ha rmon i c  co n te n t  w hic h  re d u c e s t h e  si z e   an d c o st  of   t h e   fil t e r an d  the  l e v e l  o f   e l ect ro ma gne t i c   i n t e r fe re n ce  (E MI)  [ 12].   The  three  ba sic  MLI   t op o l ogie s   a re   d io de  c la mpe d   M LI,  fly i ng   ca paci t o r  M L I  an d  ca sca d e d   M LI   [ 1 3 -1 5].  A s   t he  n um b e r  of  l e v e l s   o f  out put   v olt a g e   i n c re as es,  th e s e  to pol o g ie s  re q u i r e  incre a se d  num ber   of  s w i tche s,  d io de s  a n d   ca p ac i t ors  w h ic h  e v en t u a lly  i ncr ease s   t h e   c os t,  vo lum e   a nd  co ntr o l com p le xi ty  [ 1 6 -2 0].     To o verc ome   t h ese   d i sad v a n t a ge s,   m od u l ar mult i l e v el   i n v e r te rs  ( M M LI)   a r e deve l ope d [21, 22] w it h   two pa rts v i z. l evel ge n er at or  a nd p o lar i t y  ch a nge r. Leve l  g ene ra to r  c r ea t e s  u n ip ol a r   m u l ti l e v e l   out put   v o l t a ge  w a ve form s  usi ng  h i g h   f re qu e n cy  s w i tc hes   a nd  po lar i t y   c han g e r   c o nv e r ts  t his  uni p o l a r  w a ve form   i nt o  a   bi pola r   w a v e f o r m  usi ng  l o w   fr eque nc y  sw i t ches  a t  li ne  f r e que nc y .   In  t h i s  M M LI ,  t h e   num ber  o f   s w itc he s,  con d u ct i on  lo ss  a nd  swi t c h in g  l o ss  ar e  re du ce d   com p are d   t o   t h a t   o f   th e   co nv en ti o n a l   mu lti l ev e l   i nv erte r  f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   2 0 1 3  – 2 020  2 014 the   sa me  ou t pu t   le vels   [23] .  Thus, the   m o d u la r mult ile ve l   i n verter  is  e m p l o y ed  i n   t h e   pr o p o s e d   sy st em   t o  f e ed  the   P V   a rr ay  p ow er  t o  th e  ut il it y  gri d .  T h e  c o n t ri b u t i ons   o f  th e   pr opo se d  gri d   t ie d   P V   s y s tem   a r e  s u mmar i z e d   a s  fo l lo ws:    Th i s   p a p er  p r o pose s   a n  im prove d  sys t em   w hic h   e m p l o ys  m odula r   m u l t i l e vel   in ver t e r   t op o l o g y   i n   or de r  t o   f ee d P V  array   gene ra ted  p o w er  t o   util it y g r id w it h lesse r nu m b er  o f  com p o n e n ts  a nd r e duce d  l osse s.     The  p r o p o se d  in ver t e r   o pe rat e s  w ith  l esser  vo l t a g e  a nd  c u rre nt   TH D   i n   o rde r   t o  fac i l i t a te  s moo t h  gr i d   i n te gr at ion  o f  t he  sys t e m.      2.   WO R K ING OF TH E   P ROPO S E D  GRID CONNECTED  S YS T E M  The   b l oc k   d i a g r a m   of  t he   p r opose d   s ys te m   show n  i n   F igure   1  c ons i s t s  o f   P V  a r r a y ,  m o d u l a r   mult i l e v el  i nve rter,   c ontro lle r  and  u til i t y  gri d .  Basic  u n it  s t ruct ure  o f   M M L I  show n  i n   F i gure   2( a)  c ons i s t s   o f  Leve l   ge nera tor   and   P o lari t y   c han g e r .  Th i s   b a s ic   u n it  s t ru cture   c a n   b e  e xpa n d ed   t o  t h e   m o d u lar  s t ruc t ur e  a s   show n  i n   F i gur e  2(b)   t o  i n c r e a s e  the   n u m b er  o f  ou t p u t   v ol ta ge  l ev e l s.  T h e   l ev el   g e n e r at or  o f   t h e  MM LI  b a s i c   un it co ns ist s  of   3 P V  a r r ay source s,   V PV1 ,  V PV 2  an d  V PV3  an d  4  p ow e r   s w i t c he s,   S 1 ,  S 2 , S 3  and S 4 . The  pola r ity   cha nge r  i s   a n   H - bridge   i n v erter   c ons is tin g  of  4   s w i tc hes,  S 5 ,  S 6 ,  S 7   a nd  S 8 .   The   c o nt r o ller   i n   t he  p ro pos ed   sy st em  g e n era t es   t h e   g at e  p u l s e s   t o   t h e   swi t ch e s   o f   l e v e l   ge n e r at or  t o  pro duce  a   u n i p o l a r   s tairc a se  w a v efor m  and  gener a tes  the  gate  p u l se s   to  t he  p ol a r it y  cha nger  sw it c h e s   t o   c o nver t   t he   u ni p o l a r  si gna l  in to  a   b ip o l ar   s i g n a l .  B a s i c  s t r u c t u r e  o f   M M L I  w i t h  3  s y m m e t r i c a l  v o l t a g e   s o u r c e s  gener a tes  t h e  ou tpu t   w ave f o r m   w i t h   seve n l e ve ls of eq ua l w i dths.   Th e   swi t c h i n g   o f  l ev e l   g en erat o r   i s  e x p la i n e d  in   th is se c t i o n for  differ en t vo l t ag e   leve ls.           F i gure  1. Bl o c k   d ia gram  of th e pr op ose d  s ys t e m      2.1.  Leve l   0   I n   t h i s   l e v e l ,  a l l  t h e  s w i t c h e s   i n  t h e   l e v e l   g e n e r a t o r  a r e   i n   O FF  c o n d i t i o n   an d  th e  swit ch es,  S 5   a nd  S 7   are   O N   i n   t he   p olar it y  c h a n ger   r e sul t i ng  a   ze ro  l e v e l   o u t pu t  a n d  he nce,   t he re  i s   n o   f l o w   o f   c ur rent  i n   t h e   syste m .   The  equi va len t   c ircu i t   for   thi s   l eve l  i s show n  in  F ig ur e 3 ( a).     2.2.  Leve l   1   I n   t h i s  le ve l,  s w itc hes  S 4 ,  S 5  &   S 8   a re   t urned  O N ,   k eepin g   ot her  sw i t c h e s   O FF   a nd   t he   d c  vo ltage ,   V PV 3   a p p ear s  acr oss  the  ou t p ut  t e r m i na l   an d  t h e   curr ent  fl ows  from   V PV 3   t o  t h e  o u t p ut  t e r m i na ls  t hro u gh  the  pat h  S 5 ,  S 8  and  S 4   a s  show n  i n   F igure   3(b) .    2.3.  Leve l   2   Sw i t ch e s   S 2 ,  S 3 ,  S 5   a nd  S 8   a re   t ur ne d  O N   and  t h e   o t he r  sw itc hes  a r e  turne d   O F F   i n  t h i s   l e ve l.   A s  a   resul t ,  the  in v e rter  out p u t  vo lt a g e  t e rm ina l   i s  ( V PV 2  +   V PV 3 ).   T he  c urrent  f lows  f r o m   V PV 2   an d  V PV3  t o   t h e   ou tpu t   t e r m i na l  thro ug h t h e pa th S 2 , S 3 , S 5  a nd S 8  as  show n i n  F i gur e 3( c).    2.4.  Leve l   3   Sw i t ch e s   S 1 ,  S 5  &   S 8   a re   t ur ne d  O N ,   k ee pin g   o t h er  s w itc hes  O F F   in  t h i s  le ve l.   A s  sh own  in                F i gure   3(d) ,  ( V PV 1  +   V PV 2  +  V PV 3 )   a ppe ars   acr oss  ou tpu t   t er minal  o f   t he   i n v erter   an d   the   c u rren t  flows  f r o m   V PV 1 ,  V PV2  and V PV 3  to t h e  ou t p u t  te r mina l  thr o u g h  t h e   sw itche s  S 1 ,  S 5  a nd S 8 .  After  ac h i ev i ng  t h e  pe a k   v o l t a ge   o f  (V PV1  +   V PV2  +   V PV3 ),  t he  v o lta ge  l e v e l s  a r e  gra d ual l y  de cre a sed   from   l e v e l   3  to   leve l   0  to  g en e r ate  seve n   le v e l  o u tp ut vol ta ge   w a vefor m   a t  inp u t   t e r m i na l s   o f  p o l a r ity  c ha n g er   w ith  s te p  vo l t a g es  o f  0,  V PV 3 ,  ( V PV 2 +  V PV 3 ),   ( V PV1  +  V PV 2  +  V PV3 ),   ( V PV 2 +  V PV3 ),   V PV 3   a n d   0 .  Th e  pol a r i t y   cha nge r  swi t c h es,  S 6   a nd  S 7   a re  t urne d  O N   a nd  S 5  &  S 8   a re   t u r ne d   OF F  t o   c h a ng e   t h e   pol a r it y   o f   t h i s  dc   l i nk  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       G r id   t i e d  PV  sy st e m  usi n g m o d u l a r  m u l tile v e l inv e r ter (S uj it ha  N . )  2 015 vo lta ge,  V dcl i nk   r esul t i n g   i n  a n   a lter n a t i n g   per i o d ic   s t a ir - case   w a ve form   a s  sh ow n  i n   F i gure   4  a n d  th e   corr espo n d in g  sw it c h i n g  st a t e s   o f  t h e  M M L I   a re  s how n  in   T able  1 .  The  num ber   o f   o utpu t  l e ve ls  i ncre ase s   w ith  t he i ncr e a s e   in n um ber  of th i s ba sic   u n i t   o f MM LI.          F i gure   2.  S chem atic  d i a gram  of M L I  (a )   Basic un i t  struc t u re  (b)  M od ul ar s t r u c t u re      Ta ble   1.  S w itc hi n g  S tates of  M MLI  S 1  S 2  S 3  S 4  S 5  S 6  S 7  S 8  V ou t   OF F   OF F   O F F   O N   O N  O FF  OF F   ON  V PV 3   OF F   ON  O N   O FF  O N   O FF  OF F   ON  ( V PV2  + V PV3 )  ON  OF F   O F F   O FF  O N   O FF  OF F   ON  ( V PV1  + V PV2  +   V PV 3 )  OF F   OF F   O F F   O FF  O N   O FF  ON  OF F   0  OF F   OF F   O F F   O N   O FF  O N   ON  OF F   - V PV3   OF F   ON  O N   O FF  O FF  O N   ON  OF F   - ( V PV2  +   V PV3 )  ON  OF F   O F F   O FF  O FF  O N   ON  OF F   - ( V PV1  +   V PV2  +   V PV 3 )  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   2 0 1 3  – 2 020  2 016     F i gure  3.  E qui vale n t   c irc u it o f  MM L I ba si c   un i t  for  ( a )  lev e l   0 ; (b)   leve l  1 ;   ( c) leve l   2 ; (d )  level  3          F i gure  4.  O ut p u t  vo lta ge  w av e f orm   of M ML I ba sic   un it      3.   SIMU L A TION STUDIES  S i mulat i o n  mode l  of  t he  p r o p o se d  syste m   s how n  i n   F igur e  5  is  c o ns truc t e d  us i n g  p o w e r  MO S F ET  sw it c h es,  p u l s e   g e n e r at or  a nd   u til i t y   g r id  a va ila b l e   in  t he   S im P o w e rS yst e m  B l oc kse t   l ib rary  o f  MA TLA B/s i mul i nk s o ftw a re and P V  a rra y  is m odele d  usi n g the   cla s sic a l   e qua t i o n  a s  fo l l ow s [24] :     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       G r id   t i e d  PV  sy st e m  usi n g m o d u l a r  m u l tile v e l inv e r ter (S uj it ha  N . )  2 017   ℎ  0 e x p     ℎ 1  ( 1 )     wher e,  I ph   i s  t h e  li g h t  ge nera te d  cur r en t,  I 0   i s  th e  reverse  saturation  curre nt  o f  t h e  P V   a r r ay,   R se  i s   t h e   s e r i e s   resista n ce  of  t h e P V  arra y and  V(th)  i s   t h e  t h e r m a l   volta ge.   Th e  p r op o s e d   7   l e v el   s y s t e m  i s   s i m ul at e d   w it h   t h e  sy mmet ri c a l   P V   ar ray  source s  a t   a n  irra dia t i o n  o f   90 0  W/m 2   ( ea ch  s ourc e   i s  c ons ti tu te d  w i t h   2   s e r i e s  c o n n e cted   P V   mod u le s   e ac h  r a te d  25 0  W  w i t h   o pen  circ u i t  vo l t age ,   V oc  of  3 7.8  V   and  s hort  c i rc uit  curr en t,  I sc   of  8 . 8   A ) .   F igure  6  sh ow s  t h e  w a veform s  o f   P V  arr a y  vo l t a g e s ,  V PV 1 ,  V PV2  &  V PV 3   o f  6 2 .08   V ,   61.9 6   V   &   62.8 2   V   r e s pect i v e l y  a nd  t h e  ge ne rate d  d c  lin k   vo lta ge,  V dcli n k  of 8 5 .1 4  V   a nd dc  l i n k  curr en t ,  I dcli nk  of  5.33  A .           F i gure  5.  S imulat i on m o d e l o f  the  p ro pose d  s ys tem           F i gur e 6.  Wav efo r ms  o f P V  arra y  vol tage s a nd dc  l ink  v o l t a ge  a n d cur r en t       U n i p o l ar  d c  li n k   v o l ta ge   i s  c o n v erte d  in to   a   7   l e v e l   s te ppe d  b i p o lar  a c   v o l tage  by  t h e  H - brid ge   po lari t y   c ha n g e r  a nd  t h is  s te p p e d   w a v efor m  is  f il tere d  u s i n g  L C L  fi l t er  o f      85  µ H   a n d   1 25  µ F   a nd  fe d  t o   t he  11 0  V   sin g le   pha se   u ti li ty  g rid.   W a v e f orm s   o f  dc  l in k  vol ta ge ,  7  l e v e l  in v e rt er  out pu t  vol t a g e ,  V out ,  grid  vo lta ge,  V gr i d   a nd  gri d   c ur rent,  I gr i d   i s  sh o w n  i n   F ig ure  7.  T he  t o t al  h a r m oni c   dis t ortio n  (TH D )   o f  i nv ert e r  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   2 0 1 3  – 2 020  2 018 ou tpu t   v ol t a ge  a nd   c urren t   w i t h out   f il ter  i s   f ou n d   t o  be   22. 16  %  an d  2.7  %   an d  TH D   o f   t he  g r i d  v o l t a g e  a n d   curr ent  w ith  f il ter  is   r educ e d   t o  1.74  %  a nd  2. 18  %   respec tive l y  which  is  w ell  w i thin  t he   I EEE  519  s t a ndar d   as show n  in  F igure   8.   The   pro p o se d  sys t em   i s  simu late d  an d  a n a l yze d   f or  v ari o us  i rra d ia ti on  c o n d i t i o n s   o f  P V   a rra y   and  the  c o rre sp ond in g  pow er  f e d   t o  the   gri d   a n d   e ff i c ie nc y  i s   p l o tt e d   i n  F i gur e  9.  F rom   F i gur e   9,   i t  is  e v i de nt  t ha t  t h e  g r i d   p o w er  a n d   e ffi c i enc y   i s  i n cre a si n g   w it h  t h e  in c r ea se   i n   PV  a rray   i r ra di a t i o n s .  Th us,  mo dul ar  mu l til e v e l   i n v ert e r  t opol og y  fe ed   t h e   m a x imu m   p o w er  t o  th e   ut il it y  gri d   f rom   t h e   P V   a rra y  e f fic i e n tl y  a t   hi ghe r ir radiat i on co n d i t i o ns  w i t h  l o w   v o lta ge a nd cur r en t TH D .    A   c o mpa r sio n   b e t w e e n   t he  c o m pone n t s  c o u n t   o f  t h e  e x i s t i n g   t o p o l og ies  a nd  t h e  m o d u l a r   m ul t ile ve l  in verter   t o p l og y  pre s e n t e d  i n   t h i s  pa per   a r e  pro v i d e d   i n  Ta ble  2.  F rom  th e  ta ble,  i t  is  e v i de n t   t ha t  t h e   m odu lar  mult i l e v el  t o p l og y  prese n te d  in  t h i s  pa per   h a s  less  n u mbe r   o f  c o m po n e nts   wh i c h   re du c e s  t h e   c o st   a nd   s i z e   of   the s y stem .          F i gure   7.  Wa v efor ms  o f dc  li n k  v o l ta ge,  V dc link ,  out put  v olt a ge  w it ho ut  f i l t e r,  V in v , grid voltage,  V gr i d   a nd gri d   curren t ,   I gr i d            Figure   8.  TH D   w ave f orm s  of  (a) grid  vol ta g e  w ith out  f ilte r   (b)  grid  c urre n t   w itho u t  fi lter   (c ) gr i d   v olta ge  w ith  f ilt er ( d)  gr i d  cu rr ent with filter  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       G r id   t i e d  PV  sy st e m  usi n g m o d u l a r  m u l tile v e l inv e r ter (S uj it ha  N . )  2 019     F i g u r e   9 .   Rela t i ve  v ar iat i on o f   outp u t  pow er  a nd e f fic i e n c y  of  t h e pr o p o s e d  sys t e m  w i t h   r espe c t  to P V  arra y   irra di a tio ns       Tab l e  2 .  Com pa riso n of  s eve n   l e v el t o p o l ogi e s   Topology   D iode   cl a m p e d   MLI  C a p aci to r   cl a m p e d   M L I   Cas cad e d  H - brid ge  M LI  Re v e rse  volta ge  M L I   [25]   P r opo se d  M o dul a r   MLI   C o m pone nts   Sourc e s   1  1  3  3  3  D i ode s  16   0   0   0   0   Ca p a c i t o r s   0   1 6   0  0  0  S w itc h e s  12   1 2   12   1 0   8      4.   CONCL U S ION  G r i d   t ie d  p h o t ov o l t a i c   s ys te m   usi n g   mod u l ar  m ult ile ve l  inve r t er   i s  pro p o se d  i n   t hi s  pa per.   M M L I  use d   i n  t h e   pr op ose d   s y s tem   prod uces  a   7   l eve l   o u t p u t   w it h  m i n i m u m  num ber   o f   s w i t c hes  ac t i ve   a t  an y  in sta n t.   G ener ati on  of  o u t p u t   l e v e l s  are   e x pla i ned   w i t h   t he  c or re spo n d i ng  e q u i va le nt  c irc u it  i n   t h i s  paper .   MA TLA B/S i mul i nk  s o f t w a re   i s   us ed   f or   t h e   s im ula t i o n  a n al ysis  o f   t he   p ro pose d   s ys te m   a nd  t h e  re s u l t s  a r e   furn is he d.   F rom   the  s i mu lat i o n   re su lts,  it   i s   e v i d e n t   tha t   t he  pr opose d   s y s tem   is   capa b le   o f  fe e d in g  p o w e r  to   gri d   f r o m  the   symm etric a l  P V   a r r ay  s ourc e s  w i t h   l ow   v ol ta ge  a n d   c urre nt   T H D   of  1 .74  %   a n d  2. 18  %   respe c t i ve l y .  The  n u mbe r   o f  out pu t  l e ve ls  c an  a ls o  be   i nc r ease d ,  if  m ore   number   o f   b a s ic   u n i t s   o f  th is  M MLI  i s  a dd ed .      ACKNOW LEDG E MEN T S   The   a u th ors  w o u l d  li ke  t o  th ank   Mr.   Sw ith i n   A b n e r ,  Mr.  Sum i t  P a nj a   a n d  M r .  Ri sh i  Raj   Gupt a ,   B. Tec h .  S t u d e n t s ,  S c hoo l  of   E le c t rica l  E n g i neer ing,   V el lor e   I ns t itu te  o f  T e c h n o l o g y ,   C h enna i ,   I nd ia  f o r   t he ir  con t ri b u ti ons  i n the   s i mula t i o n  st u d y  of  sta nd- al one  m od u l ar mu ltil evel inver t e r.         REFE RENCES  [1]   N. T. ,Z han g   C . ,   M ah mu d  M . A. ,   “ O p t im al  C oo rdin ati o n   o f   G 2V  a nd   V 2 G  to   S uppo rt  P ower  G rids   w ith   H ig h   P e net r atio n   o f  Renew abl e  En e rgy, ”  IEE E   Tr ans.  T r an sp.  El ectr i f . ,   v o l .  1,   p p . 18 8–19 5,   2 01 5.  [2]   D.  S atti anadan ,  K.   S arav anan ,  S .   M urug an,  N.  H ari ,   P .  Ven k ad e s h ,   “ I m p lem e ntati o n   of  q u a si -z  s ou rce  i n v e rter  f o r  g r id   c on nected  P V  bas e d   chargin g   s tatio n  of  e lect ric  v e hi c l e,”  In ter natio nal Jo ur na l  of P o wer   El ectro n i cs  an d D r i ve Sys t e m , v o l . 1 0,  n o.  1,   pp . 36 6 – 3 7 3 ,   M arch  20 1 9 .   [3]   Basm adjian   R.,  M eer  H ,  “ A   H euri s t ics-Bas e d  Pol i cy   t o   Red u ce  th e   C urt a ilm e nt  o f   S o lar-P ower  G en e r at io n  Empo we re d b y   E ne rg y-Sto r a g e   Sy ste m s,”   El ectron i cs  , Vo l .   7 ,   n o.1 2 , p p . 34 9 ,   N o v .  2 01 8.   [4]   S .  N a g a r a j a   R a o ,  D .   V .  A s h o k   K u m a r ,  C h .  S a i  B a b u ,   “ G r i d  C o n n e c t ed  D i s tri buted   G e n erati o n   S y s t emw i th   H ig h  Vol t age  Gai n   C ascaded  D C-DC  C on vert e r   F ed  A symmetric  M u ltil evel   I nvert er  T o pol og y ” ,   International  Jou r n a l  o f  El ectri cal  an d  Comp u t er E n g i neerin g ( I JE CE) ,   vo l. 8 ,  no .6, p p .   40 47 -4 0 5 9 , Decem ber 20 18.   [5]   S.  K r ithiga,  N .  Ammasai  Goun den,  “ A n   I m p roved   P o wer  E l ectroni c  Con t roller  w i t h   U n i t y   P ower  F acto r  f o r  a   S i ng le - S ta g e   G r i d- T i e d   P V   S y s t e m ”,  Arab  J o u r na l S c i.  En gg ., v ol .   3 9 ,  p p . 7 1 7 3 – 7 1 8 2, 20 1 4 .   [6]   K.  R a j a s e k h a ra   R e d dy ,  V.  N a g a b ha ska r   R e ddy,  M .   V i ja ya   K u m a r ,  “ C on tro l   o f  S i ng le   S ta ge   G rid  T i e d   Ph otov o l ta ic   I nv e r te r  Using   Inc r em ental   Co nd uctan ce  M e th od ,”  In ter n a t io nal Jou r na l o f   P o wer  Electr oni cs an d   Dr ive S y s t em,  v o l . 9 ,  n o. 4 , p p .  1702– 17 08 , Decem b e r  20 18.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   2 0 1 3  – 2 020  2 020 [7]   H.  E .  G e lani  a nd   F .  Dastg eer,  “ E ff ici e ncy  An aly s es   o f   a  DC  R esi den t ial   P o wer  Di st rib u ti on   S yst e m  f o r  t h e   Mo de rn  Ho m e , ”   A d v. Electr.Com p ut .En g . ,   vol.  15 ,   no .  1 ,   p p .   1 35 – 1 42,   2 0 1 5 .   [8]   Krith iga  S. ,   Amm a sai   G o u n d e n  N. ,   “ I nves t i g ations  o f   a n   i m p rov e d   P V  sy st em  t o p ol og y  us in g  mul t ilev e l  bo os t  con v ert e r  and   line  com m u t a ted  in verter  w ith  s olut ions  t o   grid  i ssu es”,  S i mu l a tion  Mo de l l ing  Prac tic e   a n d   Th e o ry , vo l .   42 ,   p p . 1 47 –1 59 ,   20 14 .  [9]   Ma rio  Nor m a n   S y a h  a n d  Su biy a nto  Su biya n t o,  “ Pe rfo r ma nc e   e n ha nc e me n t   o f  ma x i mu m  po we r   p o in t  tr a c k ing   f o r  g r id -conn ected   p h o t ovo lt aic  s y s t em   u n d er  v ario us  g radi ent   o f   i rrad i ance  chan ges , ”  TE L K O M N I K A   T e leco mmu ni cation ,  Co mputi ng,   E l ectr onics an d  Co nt ro l ,  v o l.   1 7 ,   n o.   4 ,   A ug ust  201 9.   [10]   Bh agwat  P.M .,  Ste f an ov i c   V .R .,   “ Gen e ral i zed   S t r uctu re  o f   a   Mu lt ilevel   PW M  Inverter, ”   IEEE  Tr a n s .   I n d.   App l . ,  IA-1 9,   p p .   1 0 57–10 69 ,   1 983 .  [11]   Carrara  G .,  Gardella  S .,   M arches oni  M. ,  Salutar i   R .,  Sci u tto  G . ,   “A  n ew  m ulti l e vel  P W M   method:  a   t he oreti cal   anal ys is , ”   I E EE  Tra n s .  Po w e r E l e c t ro n . ,   v ol.   7 ,   p p .   4 9 7 – 5 0 5 ,  1 992.   [12]   Beigi  L. M. A. ,  Azl i   N . A . ,   K ho sravi  F .,  Naj a fi   E . ,   K aykhosravi   A . ,   “A   n e w   m u ltil e vel  in vert er  t opolo g y   wit h   redu ced   n u m b e r  o f   p ow er  s witches , ”    i n  P r oce e di ng s  of   t h e   2 0 1 2  IEEE   In ter nationa l Con f er ence o n  Po wer an d  Ene r gy  (P EC on );  I E EE , pp . 55 – 5 9 , 2 01 2.   [13]   M.  K hanf ara,  R .   El  Bachtiri,  M . B oussetta,   K.  E l  Hammoumi ,  “A  M u lticarri er  P W M   T echn i q u e  f o r  F i ve  L ev el  Inv e rter  C o n n ected  t o   t h e  G r id ,”  In ter natio nal Jo u r na l o f   Po wer  El ectro n i cs and   D r i ve  System ,   vol .  9 ,   n o .   4 ,   pp.   17 74 –1 783 , D eecemb e r 20 18 .  [14]   K.  Y an m az,  I .   H.  A lt as ,  and   O.  O .  M e ng i,  “ Fiv e   l evel  cascad ed  H -Brid g e  D-STATCOM   u s i ng  a  new  f u zzy   a n d   PI co n tro l l e r s  mo d el for win d   en ergy  sy s te ms,”  Ad v. Electr. Co mp u t . En g . , v ol . 17 , n o. 4 , p p . 49 – 5 8 , 2 01 7.   [15]   M .   R asheed ,  R.  O m a r,  M .   S u la iman ,  W.  A .   H a lim ,   “ P a rt ic l e   s wa rm   op t i mi sation  (PSO )  a l gori t h m  with  r educed  Nu m b er  o f   switch e s  in   m u l til evel  i nvert er  ( ML I),”  In do nes i an  Jour na l o f   E l ectrical En g i neer ing  a n d  Comp ut er   Sci e nce.   vo l .  14 ,   n o .  3 ,  p p . 1 11 4- 1 1 2 4 ,  Jun e 20 19 .  [16]   N.  D evaraj an,  A.  R eena.  “ Redu cti on  of   s w i t c hes  an d  D C   s ou rces  i n  Cascaded  M ultilevel   Inver t er,”  Bul l eti n  of   El ectrical E ngi n eer in g  a nd  In f o rm atics ,  vo l.   4 ,   n o . 3 ,   pp.   1 8 6 -1 95,   S ep t e m b er  2 015.   [17]   Has a n  M . M.  A bu -S iada  A .,  D ahi d ah  M .S. A .  “ A   t h r ee-p h as e  sy mmet r i cal   D C - Li nk  mu lti l e vel  inverter  w i t h  redu ced  n um ber  of  D C  S ources , ”   IEEE Trans.  Power  Electr o n .,   vol .  3 3 ,  p p .   8 3 31–83 40 ,   2 018 .  [18]   Gup t a  K. K.,  Ranjan  A .,  Bh at n a g a r  P.,  Sah u   L . K .,  Jai n   S ,  “M u l t i l evel   I n v erter  T opo lo g i es  w i t h  Red u ced   D ev ice   Co un t :  A Rev i e w,”  IEEE   T r a n s. Po wer  Elect ron.  vo l . 31 , pp .  1 35 –1 5 1 , 20 1 6 .   [19]   P r abah ara n   N . ,   P alani s a m y   K .,  “ A   c o m p r ehens i v e   r evi e w  on   r edu c e d  swi t ch  m ulti level  i n verter  t opologies,   mo du la tion   te c h niqu e s   a n d  a p p l i c a tion s , ”   Re ne w.  Su sta i n .  Ene r g y   Re v .,  vo l . 76 ,   p p .  1 24 8– 1 2 8 2 ,   20 17 .  [20]   Gaddal a   Jayaraj u   a nd  G udapati   Sa mbasi v a  Rao,  “ Intelligent   c ont r oller  bas e d  po wer  qu ali t y   impro v em ent   of  m i cro g ridinteg ratio n  o f  p hot ov o l tai c  po w er s ys tem   us in g n e w cas cade  multi level i n verter,”  Inter n a t i onal Jour na l  of   El ectr i cal a nd Comp u t er  E n g i n eerin g (IJE C E) ,   v o l .  9 ,   n o.  3 ,  p p .   15 14-1 5 2 3 ,  June  2 019 .  [21]   B.  Z h a ng ,  C .   Z ha o ,   C .  Gu o,  X .   Xia o ,  a n d  L.  Z ho u ,   “ Con t rol l e r   a r chit e c t u re  d es ign  f o r  M M C-H VDC , ”   Adv.   El ectr.Compu t .Eng. , v o l .   1 4 , no . 2 , pp .   9 – 1 6 , 2 01 4.  [22]   D.  P etreus ,  S.  D araban ,  an d  M .   C i r st ea,   “ M o d u lar  hy bri d   e n e rg y  concep t  em p l o y in g  a  no vel  cont rol  st ruct ure   bas e d  o n   a   s im ple  an alo g   s ystem,”  A d v. Elect r. Com put .  E n g . , vo l . 1 6,  no .   2 ,   p p . 3 –1 0, 2 01 6.   [23]   S a m s ami  H.,  Tah e ri  A . ,   S a m an bak h s h   R .,  “N ew   b id irectio nal  m u lti lev e l  i n v e rt er  t op ol og y  with   s t a i r case   cascad ing   f o r symm e t ric an d as y m m e tri c  st r uc t u res, ”  IET  P o wer  El ectro n . ,   vol.   1 0 ,   p p. 1 315 –1 32 3 ,   201 7.   [24]   Krithig a,   S . , Go u n d en   N .G.A. , “Po wer electro ni c   con f igu r ati o n   f o r  t he  operat i o n  of   PV  s y s tem   i n   c om bi ned   gri d - con n ect ed an d  s tand -alo ne m o d es, ”   IET P o wer  Electron ., vol .  7 ,   p p.  640–647, 2014.  [25]   E.  N aj a f i  and   A .   H .  M .   Y atim ,  "Des ig n  and   Im pl em entatio n  o f   a   N ew  M ul til e vel   In verter  T o p o l o gy, "   IEEE   T r a n s a cti o n s  o n  Indu st r i a l   El ectr o ni cs ,   v o l . 59 ,   n o. 1 1,  pp .   4 1 4 8 - 41 54 ,  No v . 20 1 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.