I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6 ,   p p .   1 2 4 0 ~ 1 2 5 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v7 i 4 . pp 1 2 4 0 - 1251          1240       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   Co m pa riso n of  Si ne and  Spa ce  Vec tor Mo dula ted  E m be dded    Z - s o urc e Inv ert er  f ed T hree  Phas Indu ction M o tor  Driv Sy ste m       R.   M a la t hi M .   R a t hin a k u ma r   De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   S CS V M V   Un iv e rsit y ,   En a th u r,   Ka n c h ip u ra m ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   8 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   No v   1 3 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   No v   25 ,   2 0 1 6       T h is  p a p e d e a ls  w it h   p e rf o rm a n c e   o f   p h o to v o lt a ic  p o w e re d   Em b e d d e d     Z - S o u rc e   In v e rter  (EZ S I)  fe d   In d u c ti o n   m o to d riv e .   T h e   DC  o u tp u f ro m   th e   PV - P a n e is  b o o ste d   a n d   c o n v e rted   in t o   A u si n g   Em b e d d e d   Z - S o u rc e   In v e rter.  EZ S sy ste m   b a s e d   o n   th e   c o n c e p t   o f   Z - S o u rc e   In v e rter  (ZS I),   w h ich   p ro v id e sin g le  sta g e   p o we c o n v e rsio n .   T h e   EZ S a lso   p ro d u c e   sa m e   v o lt a g e   g a in   a th a o f   th e   ZS b a se d   s y ste m .   In   EZ S th e   DC  so u rc e   is   e m b e d d e d   w it h in   th e   X - s h a p e d   L i m p e d a n c e   n e tw o rk ,   d u e   to   th is  EZ S h a th e   a d d e d   a d v a n t a g e   o in h e re n so u rc e   f il terin g   c a p a b il it y ,   t h is  c a n   b e   a c h iev e d   w it h o u a n y   e x tra  p a s siv e   f il ter.  EZ S c a n   p ro d u c e   th e   A C   o u tp u v o lt a g e   w h ich   is  g r e a ter  th a n   th e   DC  li n k   v o lt a g e .   EZ S s y st e m   a ls o   p ro v id e rid e - th r o u g h   c a p a b il it y   u n d e v o lt a g e   s a g s.  In   t h is  p a p e th e   p e rf o rm a n c e   o sp a c e   v e c to m o d u late d   EZ S f e d   In d u c ti o n   M o to Driv e   is  c o m p a re d   w it h   sin u so i d a P W M   c o n tro l led   EZ S fe d   Driv e   s y st e m .   T h e   P V   p o w e re d   EZ S f e d   th re e   p h a se   In d u c ti o n   M o to r   S y st e m   is  d e sig n e d ,   m o d e led   a n d   sim u late d   u sin g   M A T   LA B - S IM UL INK   a n d   t h e   c o rre sp o n d in g   re su lt a re   p re se n ted .   T h is  d riv e   s y ste m   h a a d v a n tag e li k e   v o lt a g e   b o o sti n g   a b il it y   a n d   re d u c e d   h a rm o n ic co n ten t .   K ey w o r d :   E m b ed d ed   Z   s o u r ce   in v er ter   ( E Z SI)     Sh o o t - t h r o u g h   Sin P W M   Sp ac v ec to r   m o d u latio n   ( SVM)     Z   s o u r ce   in v er ter   ( Z SI)   Co p y rig h ©   201 6   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R .   Ma lath i   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ic  E n g in ee r i n g ,     SC SV MV   Un iv er s it y ,   E n ath u r ,     Kan c h ip u r a m ,   - 631561 ,   I n d ia.   E - m a il:  m alat h in a n d h in i @ y ah o o . co . in       1.   I NT RO D UCT I O N   T h ap p licatio n s   o f   r en e w ab le   en er g y   s o u r ce s   ar in cr ea s in g   w id el y .   Am o n g   t h v ar io u s   r en e w ab le  en er g y   s o u r ce s ,   s o lar   en er g y   f i n d s   m a n y   ap p licatio n s   i n   s ta n d alo n s y s te m s   a n d   d is tr ib u ted   g e n er atio n   s y s te m s   [ 1 ] - [ 2 ] .   Sin ce   t h s o l ar   ce ll  g en er ate s   lo w   o u tp u t   v o ltag e,   P s y s te m   e m p lo y s   s in g le  s tag p o w er   co n v er s io n   o r   t w o   s ta g p o wer   co n v er s io n   b ased   o n   t h e   r eq u ir e m e n to   i m p r o v e   its   o u t p u v o ltag e   [ 3 ] - [ 5 ] .   T h tr ad itio n al  t w o   s tag p o w er   co n v er ter s   s u c h   as  v o lta g e -   s o u r ce   in v er ter   ( VSI )   an d   cu r r en t - s o u r ce   in v er ter   ( C SI)   ar eit h er   b o o s o r   b u ck   co n v er ter   an d   n o a   b u c k - b o o s co n v er ter .   W h e n   a n y   t wo   s w itc h es  o f       t h e   s a m p h ase  le g   ar t u r n ed   ON   s h o o t h r o u g h   w o u ld   o cc u r   a n d   d estro y   t h d ev ice s   w h i c h   is   m aj o r   k iller   o f   th co n v er ter   r eliab ilit y .   T h m ain   cir c u it  o f   VSI   an d   C S I   ca n n o b in ter ch a n g ed .   T h ab o v m e n tio n ed   p r o b lem s   ar o v er co m b y   t h Z - s o u r ce   i n v er ter   w i th   s i n g le   s ta g p o w er   co n v er ter   p r o p o s ed   in   [ 6 ] .   T h   Z - s o u r ce   i n v er ter   e m p lo y s   u n iq u L C   i m p ed an ce   n et w o r k   to   co n n ec th co n v er ter   m ai n   cir cu it  to   th p o w er   s o u r ce .   Sh o o t - t h r o u g h   ze r o   s tate  is   p o s s ib le  w i th   i m p ed an ce   n et w o r k .   T h in v er ter   b r id g is   eq u iv ale n t   to   s h o r cir c u it  w h e n   it  i s   i n   th s h o o t - th r o u g h   ze r o   s tate.   W ith o u t   c h a n g th to tal  ze r o -   s tate  ti m in ter v al,   s h o o t - th r o u g h   ze r o   s tates  ar ev en l y   allo ca ted   in to   ea c h   p h ase,   th ac ti v s tate s   ar u n c h an g ed .   B ec au s o f   th is   s h o o t -   th r o u g h   ze r o   s tate  th DC   li n k   v o lta g o f   t h in v er ter   is   b o o s ted .   A s   th v o lta g g en er ated   b y   th e   P p an el  p u r el y   d ep en d s   o n   c li m atic   co n d itio n s ,   t h is   Z - s o u r ce   in v er ter   p r o v id es  f ea s ib le   s in g le  s ta g p o w er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 2 4 0     1 2 5 1   1241   co n v er s io n .   Var io u s   m o d u lati o n   s tr ateg ie s   h a v b ee n   d ev e lo p ed   an d   a p p lied   to   th Z - So u r ce   I n v er ter   to   i m p r o v th v o ltag g ain   a n d   r ed u ce   th h ar m o n ics   [ 7 ] - [ 1 0 ] .   Dif f er e n to p o lo g ical  d ev elo p m e n t s   o f   Z - So u r ce   I n v er ter   f o r   v ar io u s   ap p licatio n s   ar d is cu s s ed   i n   [ 1 1 ] - [ 1 7 ] .   Mo d elin g ,   an al y s is   a n d   co n tr o llin g   o f   Z - So u r ce   I n v er ter   h a s   b ee n   d i s cu s s ed   i n   [ 1 8 ] - [ 2 0 ] .   B u t th i m p ed a n ce   n et w o r k   d r a w s   c h o p p in g   c u r r e n f r o m   t h s o u r ce .   T h is   ch o p p in g   c u r r en r ai s es   th s e m ico n d u cto r   cu r r en r atin g   an d   also   co m p l icate s   t h m a x i m u m   p o w er   p o in tr ac k in g ( MP PT ) . Seco n d   o r d e r   L C   f ilter   ca n   b p lace d   b ef o r th d i o d D,   to   r ed u ce   h i g h   f r eq u en c y   cu r r en r ip p le,   b u t h is   i n cr ea s es  th o v er all  co s as  w e ll  as  r esu lti n g   in   d y n a m ic  a n d   r eso n an p r o b le m s .   T o   m ai n tai n   s m o o t h   v o ltag e /cu r r en ac r o s s   th DC   s o u r ce   w it h o u ad d in g   th e x ter n al  L C   f ilter ,   th n e w   to p o lo g y   o f   Z - s o u r ce   n et w o r k   n a m ed   as  E m b ed d ed   Z - So u r c I n v er ter   ( E Z SI)   w as  p r o p o s ed   an d   an al y ze d   in   [ 2 1 ] - [ 2 3 ] .   T h ab o v liter atu r d o es  n o d ea w i th   t h co m p ar is o n   o f   s in u s o id al  P W c o n tr o lled   E Z SI  f ed   in d u ctio n   m o to r   an d   s p ac v ec to r   m o d u la ted   E Z SI  f ed   in d u ct io n   m o to r .       2.   O P E RAT I N G   P RINC I P L E   O F   E M B E DDED  E Z - SO UR CE   I NV E R T E R   T h t w o   lev el  v o lta g t y p E Z - s o u r ce   is   s h o w n   in   Fi g u r 1   h as  its   t w o   d s o u r ce s   ea ch   o f   V dc /2   ar e m b ed d ed   w it h i n   t h X   s h ap ed   L C   i m p ed a n ce   n et w o r k .   T h i m p ed an ce   n et w o r k   is   s y m m etr ical  n et w o r k   it   is   ass u m ed   th a th v al u o f   in d u cta n ce s   L 1 =L 2 = L   a n d   th e   v alu o f   ca p ac itan ce s   C 1 =C 2 =C.  T h in d u cti v e   ele m e n ts   p r esen i n   th n et wo r k   ar u s ed   f o r   f ilter in g   t h e   cu r r en d r a w n   f r o m   th t w o   DC   s o u r ce s th i s   eli m i n ate s   th r eq u ir e m en o f   ex ter n al  L C   f il ter   an d   th s i ze   o f   th ca p ac ito r   is   also   r ed u ce d   [ 2 1 ] .   A s   t h e   i m p ed an ce   n et w o r k   i s   ad d ed   w it h   t h t h r ee   p h ase  in v er ter   b r id g cir cu it  an y   t w o   s w itc h es  ca n   b t u r n ed   o n   s af el y   i n o r d er   to   in tr o d u ce   t h e   s h o o t - th r o u g h   o r   s h o r cir cu it   s tate. Si n ce   t h c u r r en p at h s   i n   D C   f r o n te n d   ar ef f ec tiv e l y   li m i ted   b y   i n d u c ti v e   ele m e n L 1 ,   L 2   o r   b y   b o th . T h in s er ted   s h o o t - t h r o u g h   ex h ib it  t h v o ltag e   b o o s tin g   ca p ab ilit y ,     j u s lik Z - So u r ce   i n v er ter   an d   ca n   b p r o v en   w i th   t h g ai n   ex p r ess i o n   d er iv ed   f r o m   t h e   in v er ter - s ta te  eq u atio n s   d u r i n g   s h o o t - th r o u g h   an d   n o n - s h o o t - t h r o u g h   s tat es  ex p r es s e d   b y   ( 1 ) - ( 4 ) .   T h e     n o n - s h o o th r o u h   s tate  ca n   r e p r esen an y   o f   it s   s i x   tr ad itio n al  ac ti v s tates   (i 1 0 )   alo n g   with   t w o   n u ll  s tates   (i 1 =0 )   ar s o lely   d eter m i n ed   b y   th m o d u latio n   p r o ce s s .         Fig u r 1.   T w o   lev el  v o ltag t y p T h r ee - p h ase  E m b ed d ed   Z - So u r ce   I n v er ter       E Z SI  h as   s h o o t - t h r o u g h   ze r o   s tate  a s   i n   Z SI.   T h eq u iv ale n cir c u it  o f   E Z SI  d u r in g   s h o o t - th r o u g h   s tate  is   s h o w n   i n   Fig u r 2   ( a) .   T h f r o n t - e n d   d io d is   r e v er s b iased   w h e n   t h cir c u it  i s   i n   it s   s h o o t - t h r o u g h   s tate.   T h eq u iv ale n t c ir cu i t o f   E Z SI  f o r   n o n   s h o o t th r o u g h   s t ate  is   s h o w n   i n   Fi g u r 2   ( b ) .     2 . 1 .             Act iv s t a t   T h in v er ter   is   o p er ated   in   o n o f   its   s ix   ac ti v s tates.  T h d io d is   f o r w ar d   b iased .   T h lo ad   an d   th e   I n v er ter   b r id g is   r ep lace d   b y   th cu r r en s o u r ce   as  s h o w n   in   Fi g u r 2 ( b ) .   ( T h s w itc h es  S x     Sx ,   x   A ,   B ,   o r   C ON.   Fo r   tim in t er v al  T 1 )       =  2       = +  2 = 2     = = 0     ( 1 )      = +     =          0       ( 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694     C o mp a r is o n   o f S in a n d   S p a c V ec to r   Mo d u la ted   E ZS I   fed   Th r ee   P h a s I n d u ctio n   Mo to r     ( R .   Ma la th i )   1242   2 . 2 .           No ns ho o t - T hro ug h z er o   s t a t   I n v er ter   b r id g i s   o p er atin g   i n   an y   o n o f   it s   t w o   n o n s h o o t - th r o u g h   ze r o   s tates.   I n v er ter   s h o r t c ir cu it s   th lo ad   t h r o u g h   eit h er   u p p er   o r   lo w er   t h r ee   s w itc h es .   T h b r id g ca n   b v ie w ed   as  a   o p en   cir c u it.  T h i n p u t   DC   v o lta g ap p ea r s   ac r o s s   th in d u cto r   an d   ca p ac ito r .   B u n o   in v er ter   o u tp u cu r r en t   f lo w s   to   th lo ad .   Du r in g   n o n s h o o t - t h r o u g h   ze r o   s tate  th s w itc h es S x     Sx ,   x   A ,   B ,   o r   C ; D   ON.         =  2       = 2     = = 0         ( 3 )        = +     = 0        0           ( 4 )     2 . 3 .               Sh o o t - t hro ug h z er o   s t a t e   Sh o o th r o u g h   ze r o   s tate  is   p o s s ib le  b y   s e v e n   d if f er e n w a y s .   W ith o u d is tu r b in g   th ac t iv s tates,   s h o o t - th r o u g h   s tate  i s   allo ca t ed   in to   ea ch   p h ase  w it h in   to tal  ze r o   ti m e.   T h f r o n t - en d   d io d is   r ev er s b iased .   T h in v er ter   i s   v ie w ed   as  s h o r cir c u it  f r o m   its   DC   lin k .   T h er is   n o   v o ltag e   ac r o s s   t h lo ad   b u t   t h e   ca p ac ito r   v o ltag is   b o o s ted   b ased   o n   th s h o o th r o u g h   d u t y   r atio .   ( T h s w itch e s       S x   Sx   ON,   x   A ,   B ,   o r   C ; D   OFF.  Fo r   ti m i n ter v al  ( T 0 )       = +  2     = 0     = = 2         ( 5 )       =     =   = 0           ( 6 )       Av er ag i n g   o f   v o ltag e   ac r o s s   th i n d u cto r   o v er   s w itc h in g   p er io d   r esu lt s   i n   th e   f o llo w i n g   s e o f   eq u atio n s   f o r       is   th ca p ac iti v v o ltag e,     is     th DC -   lin k   v o ltag e,     = v o ltag ac r o s s   th e   f r o n t - e n d   d io d e,   ̂      th p ea k   DC -   li n k   v o lt ag e,    ̂    p ea k   ac   o u tp u t v o lta g a r o b tain ed .       =  2 1     2   0                   ( 7 )       ̂ =  2 1     2   0 =                   ( 8 )        ̂ = ̂ 2 =     2 ( 1     2   0 ) = (  2 )                         ( 9 )             I n   th ab o v eq u atio n s   T 0 / T   r e f er s   th s h o o t - th r o u g h   d u t y   r at io   ( T 0 / T   ˂  0 . 5 )   p er   s w itc h i n g   p er io d .   r ep r esen ts   t h e   m o d u latio n   i n d ex   a n d   B   i s   t h b o o s f ac to r ,   B =1 /( 1 −2   T 0 / T ) .   T h b o o s f a cto r   B   in   th e   ab o v e   ex p r ess io n   is   d u to   t h ex is ten ce   o f   s h o o t - th r o u g h   s tate s   in   t h s w itc h i n g   s eq u e n ce   o f   th t h r ee   p h ase   in v er ter   s w itc h es.         Fig u r 2 ( a) .   E q u iv alen t c ir c u it   o f   t w o - le v el  E Z - s o u r ce   in v er ter   w h e n   in   s h o o t - th r o u g h   s tate       Fig u r 2 ( b ) .   E q u iv alen t c ir cu it   o f   t w o - le v el  E Z - s o u r ce   in v er ter   w h e n   in   n o n s h o o t - th r o u g h   s tate       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 2 4 0     1 2 5 1   1243   3.   SI NU SO I DA L   P UL SE   W I D T H   M O DULAT I O N   Ma n y   m o d u latio n   tech n iq u e s   h av b ee n   d ev e lo p ed   an d   ap p lied   to   Z SI  an d   th s a m ca n   b ap p lie d   to   E Z SI  also .   I n   tr ad itio n al  s i n P W M,   th r ee   p h ase  s in u s o i d al  r ef er en ce   s i g n al  w it h   1 2 0   d eg r ee   p h ase  s h i f i s   co m p ar ed   w ith   t h tr ian g u la r   ca r r ier   s ig n al  to   g e n er ate  t h g ati n g   s i g n al s .   W h en   t h e   m a g n it u d o f   th r ef er en ce   s ig n al   is   g r ea ter   t h a n   t h ca r r ier   s i g n al,   t h u p p er   p o w er   s w i tch   i n   t h r esp ec ti v p h a s i s   ON,   th e   r ef er en ce   s i g n al  is   le s s er   th a n   th ca r r ier   s ig n al,   an d   th p o w er   s w i tch   i s   OFF.  T h co m p le m en t   s i g n al s   ar g iv e n   to   t h lo w er   s w itc h   o f   t h s a m e   p h ase   [ 9 ] .   T h is   is   t h m a x i m u m   b o o s t   co n tr o m e th o d   o f   s i n P W co n tr o lled   E Z SI.   I n   th is   m et h o d   all  th tr ad itio n al  n o n - s h o o th r o u g h   ze r o   s tates  tu r n ed   in to   s h o o t - th r o u g h   ze r o   s tates  w i th   s i x   ac ti v s tat e s   r e m ai n s   u n c h an g ed .   T h s witch i n g   s eq u en ce   f o r   VSI   is   d e r iv ed   f ir s t,  t h en   th e   s h o o th r o u g h   s tates  ar allo ca ted   w it h i n   t h n o n - s h o o th r o u g h   ze r o   s tate s   w it h o u d is tu r b i n g   th ac t iv e   s tates.  F ig u r 3 ,   s h o w s   t h s w itc h i n g   p u l s es  alo n g   w it h   s h o o t - t h r o u g h   z er o   s ta tes.  As   all  th n o n - s h o o t   th r o u g h   ze r o   s tates  ar t u r n e d   in to   s h o o t - t h r o u g h   ze r o   s tates  m a x i m u m   s h o o t - th r o u g h   ti m T 0   an d   b o o s t   f ac to r   B   ar o b tain ed   f o r   an y   g iv e n   m o d u latio n   i n d ex   M.   T h m a x i m u m   b o o s co n tr o m eth o d   in tr o d u ce s   a   lo w   f r eq u en c y   cu r r e n r ip p le  in   in d u cto r   cu r r en an d   ca p ac ito r   v o ltag [ 8 ] .   I n   th is   m et h o d   s h o o t - th r o u g h   ze r o   s tate  r ep ea ts   p er io d ically   in   e v er y   n /3   d eg r ee s   ,   w it h   th as s u m p tio n s   th at  s w i tch i n g   f r eq u e n c y   i s   m u ch   h ig h er   th an   t h m o d u latio n   f r eq u en c y ,   t h a v er ag d u t y   r atio   o v er   o n s w itc h in g   c y cle   ca n   b ex p r ess ed   i n   [ 8 ]   as   f o llo w s ,       0 = 2 3 3 π 2                     ( 1 0 )       T h B o o s t f ac to r   is   g i v en   b y         B = 1 1   2 D 0 = 1 1   2 T 0 T                   ( 1 1 )       T h r elatio n s h ip   o f   m o d u latio n   in d e x   an d   g ai n ,     M = π G 3 3 G   π                     ( 1 2 )     T h en ,     B = 3 3 G π π                     ( 1 3 )     T h v o ltag s tr es s   o n   t h s w it ch   is ,     V S = B V dc =   3 3 G   π π   V dc =   π 3 3 G     π V dc               ( 1 4 )         4.   SPAC E   V E C T O M O DULAT I O ( SVM )   SVP W is   an   ad v an ce   co m p u tatio n   i n te n s i v P W m e th o d   m o s s u i tab le  m o d u latio n   te ch n iq u f o r   v ar iab le - f r eq u e n c y   d r i v s y s t e m .   SVP W M   tech n iq u p r o v id es  h i g h er   i n v er ter   o u tp u v o ltag to   th m o to r   w it h   lo w er   h ar m o n ic  d i s to r ti o n .   SVP W is   d i f f er en t   a p p r o ac h   f r o m   P W m o d u lat io n   b ased   o n   s p ac v ec to r   r ep r esen tatio n   o f   t h v o ltag i n   t h α - β p la n e.   Sp ac v ec to r   co n ce p t d er iv ed   f r o m   t h r o tatin g   m a g n etic   f ield   o f   t h in d u ctio n   m o to r   i s   u s ed   to   m o d u late   th e   i n v er ter   o u tp u t   v o ltag e.   I n   SVP W t ec h n iq u t h e   th r ee   p h ase  q u an t ities   ca n   b tr an s f o r m ed   in to   th e ir   eq u iv ale n t wo - p h ase  q u a n tit y   e ith er   in   s y n ch r o n o u s l y   r o tatin g   f r a m e s   o r   s tatio n ar y   f r a m e.   T h v o ltag e   v ec to r   is   u s ed   as   t h r e f er en ce   v ec to r t h i s   g i v es   th e   ad v a n tag e   o f   b etter   o v er v ie w   o f   t h s y s te m   [ 1 0 ] .   I n   th is   p r o p o s ed   SVP W tech n iq u e,   s w itc h i n g   s eq u en ce   f o r   VSI   u s in g   SVP W h av e   b ee n   g e n er ate d   an d   t h en   s h o o t h r o u g h   s tat es  ca n   b all o ca ted   w i th in   th e   n o n - s h o o t h r o u g h   ze r o   s tates  w ith o u t a lter i n g   t h e   ac tiv s tate  o f   th s w itc h in g   s eq u en ce .                                                             T h th r ee   p h a s P W VSI   is   s h o w n   in   Fi g u r e   4 ,   I n   t r ad itio n al  VSI   th e   s w i tch in g   v ar iab les     a ,   a’ ,   b ,   b ,   an d   c’   co n tr o ls   t h s w i tch i n g   o f   t h p o w er   s w i tch es  S 1   to   S 6 .   W h e n   th u p p er   s w i tch   i s   ON  i.e   a,   b   o r   is   1 ,   th co r r esp o n d in g   lo w er   s w itc h   is   s w i tch ed   O FF   i.e   a’ ,   b ,   c’   is   ze r o .   T h er ef o r ON  an d   OFF   s tates  o f   th u p p er   s w itc h es  S 1 ,   S 3   an d   S 5   d eter m in e s   t h o u tp u v o lta g e.   T h eig h p o s s ib le  s w itc h i n g   s tates   ar r ep r esen ted   as  v ec to r s   in   S VP W M,   ( V 1   to   V 6 )   ar ac tiv v ec to r s ,   V 0   a n d   V 7   ar t w o   ze r o   v ec to r s   ap p l y i n g   ze r o   v o ltag ac r o s s   th lo ad .   T h eig h t   p o s s ib le  s w itch in g   s tates  f o r   th e   P W VSI ,   w it h   s ix   ac tiv e   s tate s   a n d   t w o   ze r o   s tates a r g i v e n   in   T ab le  1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694     C o mp a r is o n   o f S in a n d   S p a c V ec to r   Mo d u la ted   E ZS I   fed   Th r ee   P h a s I n d u ctio n   Mo to r     ( R .   Ma la th i )   1244   T h r elatio n s h ip   b et w ee n   t h s w i tch in g   v ar iab le  v ec t o r   [ a, b , c ] t   , lin e - to - li n o u tp u v o ltag e   [V ab   V bc   V ca ] t   an d   th p h a s v o ltag v ec to r   [ V   V   V c ] t    a r e x p r ess ed .     [ v ab v bc v ca ]   =V d c   [ 1 1 0 0 1 1 1 0 1 ]   [ a b c ]               ( 1 5 )     [ v a v b v c ]   1 /3   V dc   [ 2 1 1 1 2 1 1 1 2 ]   [ a b c ]               ( 1 6 )             Fig u r 3 .   Sin   P W w it h   s h o o t - t h r o u g h   s ta tes     Fig u r 4 .   T h r ee   p h ase  Vo ltag So u r ce   I n v er ter       T ab le  1 .   Sw itch in g   v ec to r s ,   p h ase  v o lta g es a n d   o u tp u t li n to   lin v o lta g e   V o l t a g e   V e c t o r s   S w i t c h i n g   v e c t o r s   L i n e   t o   N e u t r a l   V o l t a g e   L i n e   t o   L i n e   V o l t a g e   A   b   c   V a   V b   V c   V ab   V bc   V ca   V 0   0   0   0   0   0   0   0   0   0   V 1   1   0   0   2 / 3   - 1 / 3   - 1 / 3   1   0   - 1   V 2   1   1   0   1 / 3   1 / 3   - 2 / 3   0   1   - 1   V 3   0   1   0   - 1 / 3   2 / 3   - 1 / 3   - 1   1   0   V 4   0   1   1   - 2 / 3   1 / 3   1 / 3   - 1   0   1   V 5   0   0   1   - 1 / 3   - 1 / 3   2 / 3   0   - 1   1   V 6   1   0   1   1 / 3   - 2 / 3   1 / 3   1   - 1   0   V 7   1   1   1   0   0   0   0   0   0       4 . 1 .   Dev ice  O n/Of f   Sta t es a n d Co rr esp o nd i ng   O utput s   o f   a   T hree   P ha s VSI   T h v ec to r   r ep r esen tatio n   o f   th p h ase  v o lta g es  co r r esp o n d in g   to   t h ei g h co m b i n atio n s   ca n   b o b tain ed   b y   ap p l y in g   α - β  tr an s f o r m atio n   to   th p h ase  v o ltag e.   T h is   tr an s f o r m atio n   i s   eq u i v alen to   an   o r th o g o n al  p r o j ec tio n   o f   [ b   c] t   o n to   t h t w o   d i m e n s io n al  p lan p er p en d icu lar   to   t h v ec t o r   [ 1   1   1 ] t   in   t h r ee   d i m en s io n al  co - o r d in ate  s y s t e m   w h ich   r e s u l ts   i n   s i x   n o n - ze r o   v ec to r s   (V 1 - V 7 a n d   t w o   ze r o   v ec to r s     (V 0   an d   V 7 ).   T h n o n - ze r o   v e cto r s   f o r m s   t h ax e s   o f   h e x a g o n al.   T h an g le  b et w ee n   a n y   t w o   ad j ac en n o n - ze r o   v ec to r   is   6 0   d eg r ee s .   T h e   ze r o   v ec to r s   ar at  th o r ig in   an d   ap p ly   ze r o   v o ltag to   th r ee   p h ase  lo ad .   T h eig h v ec to r s   ar ca lled   b asic  s p ac v ec to r s   an d   ar s h o w n   in   Fi g u r 5 .   T h r ef er en ce   v o ltag v ec to r   in   α β - p lan is   s h o w n   in   Fi g u r 6 .   T h is   is   t w o - d i m e n s io n al  p l an tr an s f o r m ed   in to   t h r ee - d i m en s io n al  p la n e,   co n tain i n g   v ec to r s   o f   th r ee   p h ase  v o lta g es.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 2 4 0     1 2 5 1   1245       Fig u r 5 .   Sp ac Vo ltag Vec t o r s   in   Dif f er e n Secto r s             Fig u r 6 .   R ef er en ce   Vec to r   in   th T w o   an d   T h r ee   Di m e n s io n al  P lan e       T h ON  an d   OFF  s tate  o f   th s w itc h es  ar d eter m i n ed   b y   t h lo ca tio n   o f   th r ef er en ce   v ec to r   o n   th e   αβ - p lan e.   T h r elatio n s h ip   b etw ee n   th e s t w o   f r a m es i s   g i v e n ,       f α β0   = k s f abc                                                            ( 1 7 )     w h er k s   i s ,     = 2 3   [ 1 1 / 2 1 / 2 0 3 / 2 3 / 2 1 / 2 1 / 2 1 / 2 ]                                                      ( 1 8 )     Her f   d en o te s   eit h er   a   v o lta g v ar iab le  o r   a   cu r r en v ar i ab le.   T h o b j ec tiv o f   t h SVP W tech n iq u e   is   to   ap p r o x im a te  th r ef er e n ce   v o lt ag Vr ef   i n s ta n ta n eo u s l y   b y   c o m b i n atio n   o f   th s w itch in g   s t ates  co r r esp o n d in g   to   th b as ic  s p ac v ec to r s .   T h m a g n itu d a n d   a n g le  o f   t h r ef er en ce   v o lta g v ec to r   ca n   b ca lcu lat ed   u s i n g   cler k s   tr an s f o r m atio n .     V ref   = V α +jV β   2 3 ( + + 2 )                                                                   ( 1 9 )     W h er a’   i s   g i v e n   b y   = 2 3       T h m a g n it u d o f   | V ref |     = 2 + 2     An g le  θ  ta n 1 ( )     V α   2 3 ( 1 2 1 2 )                                                              ( 2 0 )     V β   2 3 ( 3 2 3 2 )                                                                                                                 ( 2 1 )     T h n ex s tep   is   to   ca lc u late  th d u r atio n   t i m f o r   ea ch   v e cto r   V 1 V 6 .   T h s w itch i n g   ti m d u r atio n   at  a n y   s ec to r   ca n   b e   o b tain ed   as f o llo w s ,     α     0 1 0     ( V 3)     1 1 0     ( V 2)   0 1 1   ( V 4)   1 1 1   ( V 7)   0 0 0 ( V 0)   1 0 0 ( V 1)   0 0 1   ( V 5)   1 0 1   ( V 6)   V r e f     α   V β   V r e f     a   c   b   Ɵ   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694     C o mp a r is o n   o f S in a n d   S p a c V ec to r   Mo d u la ted   E ZS I   fed   Th r ee   P h a s I n d u ctio n   Mo to r     ( R .   Ma la th i )   1246   1 = 3      .  (  3   .     3 . )                       ( 2 2 )     2 = 3      .  (  .  1 3   + .  1 3 )               ( 2 3 )     T     T 1     T ( 0     0   6 0 0 )                                                                                                       ( 2 4 )     W h er e,   n =1   th r o u g h   6   ( i.e . ,   s ec to r   1   to   6 )   an d   D 0 T 0   T s   Sh o o t th r o u g h   d u t y   r atio     D 0   3 4 2 3   3   2     B o o s t f ac to r   ( B ) ,   ca n   b f o u n d   as,     B = 4 π 9   3       2                                                                                                         ( 2 5 )     Si m i lar l y ,   t h v o lta g g ai n   ca n   b f o u n d   as;     G =   V i ̂ V dc / 2 = 4 π M 9   3       2                                                                    ( 2 6 )     T h v o ltag s tr es s   ac r o s s   th d ev ices c a n   b e;     V S   = 9   3       4 2   V dc                                                                             ( 2 7 )               T h s w itch i n g   p atter n   is   o b tai n ed   w it h   SV tech n iq u t h en   s h o o t - th r o u g h   s tates  ( ST )   ar allo ca ted   in to   ea c h   p h ase.   T h is   is   s h o w n   i n   Fi g u r e   7.       5.   SI M UL AT I O R E S UL T S   T h s i m u latio n   cir c u it    o f   s i n e   P W co n tr o lled   tw o   le v el  v o ltag t y p E m b ed d ed   Z - So u r c I n v er ter   f ed   t h r ee   p h ase   I n d u ctio n   M o to r   d r iv is   s h o w n   i n   Fi g u r e   8 ,   t w o   s i m ilar   P V - s o u r ce   ea ch   o f   d eliv er i n g     V dc /2 2 4   v o lts   ar u s ed   as a   DC   s o u r ce   o f   E Z - n et w o r k .   Si m u latio n   cir c u it  f o r   E Z SI  f ed   t h r ee   p h ase  i n d u ct io n   m o to r   is   m o d eled   an d   s i m u lated   u s in g   M A T L A B /SIM UL I NK.   T h s i m u la tio n   is   ca r r ied   o u w i t h   L 1 =L 2 =2 0 m H,   C 1 =C 2 =2 2 0 0 µ .   T h s o lar   o u tp u v o lta g o f   V dc /2 = 2 4   v o lts   is   ap p lied   t o   E Z n et w o r k .     T h b o o s ted   o u tp u v o ltag o f   E m b ed d ed   Z - So u r ce   n e t w o r k   w it h   th d u t y   r atio   T 0 /T  0 . 2 5   is   9 6   v o lts   s h o w n   in   Fi g u r 9 .   T h s h o o t - t h r o u g h   s tates  ar allo ca ted   in   th s w itch i n g   s eq u e n ce   an d   t h s w itch i n g   p u l s es   g en er ated   f o r   th s w itc h es.   T h th r ee   p h ase  o u tp u v o ltag e s   ar s h o w n   in   Fi g u r 10 .   T h s p ee d   o f   th m o to r   in cr ea s w it h   an   i n cr ea s in   v o ltag an d   s ettl e s   at  1 0 0 0   R PM,   is   s h o w n   i n   Fi g u r 1 1 .   T h FF T   an aly s i s   o f   th in v er ter   o u tp u t   v o lta g is   d o n e   w ith   M A T L A B   a n d   th e   T o tal  Har m o n ic  Di s to r tio n   ( T HD)   6 . 0 1 % is   m ea s u r ed .   T h Ha r m o n ic  S p ec tr is   s h o w n   i n   Fi g u r 1 2 .   Fro m   t h ab o v an al y s is ,   t h b o o s t f ac to r   is   g iv e n   b y ,     = 1 1 2 0 = 2       T h DC   lin k   v o lta g is   g i v en   b y ,     T h DC   ̂ =  2 1     2   0 =   = 2 × 48 = 96     .     T h o u tp u t p ea k   p h ase  v o ltag e   f r o m   th i n v er ter   ca n   b ex p r ess ed   as         ̂ = ̂ 2 =     2 ( 1     2   0 ) = (  2 )       W ith   th m o d u latio n   in d e x   M =0 . 8 ,    ̂ = 40 . 4     .                                                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 2 4 0     1 2 5 1   1247       Fig u r 7 .   Sp ac Vec to r   m o d u l ated   s w i tch i n g   p u ls e s   w it h   s h o o t - th r o u g h   s tate           Fig u r 8 .   Si m u latio n   cir cu it o f   Sin u s o id al  p u l s w id th   m o d u l ated   th r ee   p h ase  in d u ctio n   m o t o r   d r iv e           Fig u r 9 .   Ou tp u v o ltag o f   E m b ed d ed   Z - So u r ce         Fig u r 1 0 . Ou tp u t p h a s v o lta g es o f   th r ee   p h a s E Z SI   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694     C o mp a r is o n   o f S in a n d   S p a c V ec to r   Mo d u la ted   E ZS I   fed   Th r ee   P h a s I n d u ctio n   Mo to r     ( R .   Ma la th i )   1248       Fig u r 1 1 .   Mo to r   Sp ee d       Fig u r 1 2 .   Har m o n ic  Sp ec tr u m       5 . 1       SVM   C o ntr o lled In du ct io M o t o Driv e   T h s i m u latio n   cir cu it  f o r   s p ac v ec to r   m o d u lated   E Z SI  f ed   th r ee   p h a s i n d u ctio n   d r iv i s   s h o w n   i n   Fig u r e   1 3 .   T h s in P W g en er atio n   b lo ck   is   r ep lace d   b y   S VM   b lo ck .   T h s o lar   o u tp u v o ltag o f   Vd c/2 2 4   v o lts   is   s h o w n   in   Fig u r e   14 .   T h b o o s ted   o u tp u v o ltag o f   E Z - NE T W OR w it h   th d u t y   r atio   T 0 /T 0 . 3   s h o w n   in   Fi g u r 15 ,   an d   its   v alu is   1 2 0   v o lts .   T h th r ee   p h ase  v o ltag e s   ar s h o w n   in   F ig u r e   1 6 .   T h s p ee d   o f   th th r ee   p h a s in d u ctio n   m o to r   is   s h o w n   i n   Fi g u r 17   th s p ee d   g r ad u all y   i n cr ea s es  w it h   a n   in cr ea s i n   v o ltag e   at  th e   ti m o f   s tar tin g   an d   s ettle s   at   1 2 0 0 r p m .   F FT   an al y s is   is   d o n f o r   th e   i n v e r ter   o u tp u t   v o lta g e   u s i n g   M A T L A B   an d   th m ea s u r ed   T HD  f o r   s p ac v ec to r   m o d u lated   v o ltag i s   3 . 8 7 %,  Har m o n ic  s p e ctr u m   i s   s h o w n   in   F ig u r e   18 .           Fig u r 13.   S i m u latio n   cir c u it  f o r   SVM  E Z SI  f ed   t h r ee   p h ase  in d u ctio n   m o to r   d r iv e       T h b o o s t f ac to r   is   g i v e n   b y ,     = 1 1 2 0 = 2 . 5       T h DC   lin k   v o lta g is   g i v en   b y       ̂ =  2 1     2   0 =   = 2 . 5 × 48 = 120             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 6   1 2 4 0     1 2 5 1   1249   T h o u tp u t p ea k   p h ase  v o ltag e   f r o m   th i n v er ter   ca n   b ex p r ess ed   as         ̂ = ̂ 2 =     2 ( 1     2   0 ) = (  2 )       W ith   th m o d u latio n   in d e x   M =0 . 8 ,    ̂ = 48     .           Fig u r 14.   So lar   o u tp u t v o ltag e       Fig u r 15.   Ou tp u v o lta g   o f   E Z n et w o r k           Fig u r e   16.   Ou tp u t p h a s v o lta g es o f   t h r ee   p h ase  E Z SI       Fig u r 1 7 .   Mo to r   Sp ee d           Fig u r 1 8 .   Har m o n ic  Sp ec tr u m       T ab le   2.   C o m p ar is o n   o f   Si n P W E Z SI  an d   SVW   E Z SI  f ed   in d u ctio n   m o to r   d r iv e   P A R A M ET ER S   S i n e   P W M   S V M   I n p u t   V o l t a g e ( V )   24   24   EZ - O u t p u t   V o l t a g e ( V )   96   1 2 0   S p e e d ( R P M )   1 0 0 0   1 2 0 0   T H D %   6 . 0 1   3 . 8 7       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.