Intern ati o n a l  Jo u r n a l  of  P o we r El ec tr on i c an d D r i v e   S y stem   (I JPE D S)   V o l.  11 , N o . 2, Jun e   20 20 , pp . 70 2 ~ 71 I SSN 208 8-8 6 9 4 , D O I:  10. 115 91 /i jp e d s.v 1 1 .i2 . p p70 2-7 10          7 02     Jo urn a l  h o me pa ge : h t t p :/ /ijpe d s. i a e s c o re. c o m   A performance comparison of tr ansform e r-less grid ti ed P V   system using diode clam ped and  neutral point shorted inverters       Suros o , H a ri  Siswa n tor o   De p a rt me nt  o f  Ele ct rica l En g i ne erin g,   Jenderal Soedirman Un iv ers ity ,  In do nesi a       A r ticle In fo    A B S T RAC T   A r tic le  h i st o r y:  Rec e i v ed  Ju 17 ,   20 19   Rev i sed  No v 22 , 20 19  Acc e pt e d   Fe b 1, 2 0 2 0       Grid  ti ed p h o t o v o l ta i c  (P V )  s y stem  is  a n  o p er ation  mo de   of  P V  s y stem   working t o gether wi th utili ty power  s uppl y  to  provi d e power  t o  the  power   lo ad. Con v ent i o n ally tran sfo r m e r is   u s ed  to geth er  w i th the po w e inver t er T h po we r tra n sform e r work s a s   gal v a n ic i n sol a tio n a m on gst PV  syste m   a n d   power gri d .  It w o rks  al s o  to raise the  v o lta ge  o f   po we r i n v e rte r .  Howe ve r,  use   of trans f orm e will add  sys t em  co mple x i ty , pr ice, weig ht   and  size  of th e   entir e   s y stem. Tran sfo r m e r-l ess  sy stem is an   alt e rn ative   to  mak e  the   s y s t em   sim p le a nd  m o re  p r a c ti ca in  u s e .   T h e pa p e r d i sc usse s p e rfor m a nce  of  tran sfo r m e r- less  g r id   tied P V  s y stems us in g diod e  cl a m p e d and   n e utral point   sh orted in v e rter s .   Eff ects  of  tra n sforme eli m in atio n  to   th e feat   o f  the  grid   tied P V   s y s t em  e s peci ally  h a r m on ics con t en an d leakag e c u rren t of PV   sy stem  were  ex amin ed and   an a l yzed Th e p e rf ormanc e was  als o  comp a r ed   wit h  the   t r a d iti ona l   system  usin H-bri d ge  in v e rter.   The  leak ag e  cu rrents  did   n o t  fl ow i n  th e   syst e m  a p pl y i ng d i od e   c l am pe d i n ve rte r , a n n e u t ral  p o i n t   sho r te d  i nve rte r . In  ca se  o f  ha rm on ic c o nt e n t, t h di ode  cl amp e in v e rt er  i n j e c t e d   le ss h a rm on ic s c o m p o n e n ts th a n  t h e ne ut ra l poi nt   sho r te d in v e rte r T h ne u t ra poin t  sho r te provi d e s a sim p ler i nve rt er  c i rcu it i n   t h e   tran sfo r m e r l ess  s y stems.   Ke yw ords:   Gri d  t i e p hot o vol ta i c     H-bri dge  i n vert er   Tr ansf orm e r- les s  sys t em     Th is  is a n  o p en   acces s a r ticle   un d e r the   C C  B Y -SA  licens e   Corres p o n din g  A u t h or:   Sur o so,    Depa rt me nt o f   Ele c t r i c a l  Engi ne eri n g ,   Jen d eral  S o e d i r ma Un i v e r sit y Jl.  Ma y j e n  S u n g k o n o   k m . 5,  Bl at e r , Pu r b a l ing g a ,   Ja wa Te nga 5 337 1, In do ne si a .   Emai l:  sur o so.t e@u n s o ed .a c.i d       1.   IN TR O DUCTION  Pho t ov o lta ic  (PV )  c e ll s a r e ap p lie d t o  cap t u re  an d pr o c e e d th e  li gh t en e r gy  o f   th sun  in to  e l ec tr ic a l   ene r g y . To   g e nera t e  hi ghe out put  p o w er some  s o l a cel l s  are  c onst r uc te d t o   fo rm  a   PV   mod u l e .  T h ese   P V   modul es  are  li nke d a n d c o ns truct e d  in  seri es an pa ra ll e l  t o   a c q uire la rger   o u t p ut  vol t a ge  or cu rre nt  [1-3] .     Th e g e n e r a t e p o w e of   PV sy ste m s is  i n   t h e for m  of d c   vo lta g e   or d c   cu rre n t . To  su pp ly ac pow er l o a d po we i n verte r  i s  ne e d e d T h e  inve rt er  p r oc eeds t h dc  po wer o f   P V  s y st e m  t o   be ac  p o w e r   wi th  co nt rol l a bl e   mag n i t ude , fre que nc a n d   p h a se an gl of it s   c u rre nt  an d v o l t a ge [4-8] .   In  ge ne ral ,   tw ope ra ti o n  t y pes  of  p h o to vo l t ai c syst em w e re  int r o duc e d  a nd  use d T h e  fi rst  t y pe  is   sta n d - al o n o p e rat i o n .   In  t h i s  sta n d-al one   o p erat i on,  t h e   p hot ov ol t a i c  s u ppl ie s  el ect ric a l  ene r g y  t o  t h e  p o w e r   lo a d  [9- 1 0 ] . Pow e r co nv er te rs  ar e  n eed e d  t o  ma k e   th e ou tpu t  po w e r  su i t ab le  f o th load s,  i.e .   d c   o r   a c  l o ad s.   I n  the  sec ond   o p e r a ti on  typ e , th e  PV  sy s t em is c o nn ec ted to  th e  a c  powe r  gr id ,   wo rk i n g  tog e th er t o   co mp ly   p o w e t o  t h e ac  pow e r   lo ad . In  th is c a s e, th e   pow er in v e r t er  is u t ili ze d  as  in t e r f a c e  a m ong  th e PV sy s t em an ac  po we r g r i d  [1 1-1 3 ].  He n c e, i t   cha n ges  t h dc  vol t a g e   of  p h ot ov ol ta ic  syst em i n t o   ac  v o l t a g e.  Po w e in v e r t e r   a l so  reg u l a t e s  th e pow e r   th a t   w i ll  be  se n t  i n to  th e  p o w e r g r i d . In   th seco nd  op era tio typ e , th e p o we Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J   P o w   Elec &  Dri Sy st   I SSN : 2 0 8 8 -8 69     A Pe rf or m ance  c o m p ari s on  of  t r a n sfor me r-l e ss gri d  t i e d  PV   syst em  usi n g   di ode  cl am pe …  (S ur os o)   7 03  tr an sfor mer   i s   co nv en ti o n a lly emp l oy e d   to   ra ise  th ou t p u t  vo lta g e   of PV syst em . I t  wo rk s a l so  a s   g a lv a n ic   in su la ti on   b e tw ee n P V  sy ste m  an d ac powe r   g r i d   [1 4- 16].  N e v e rt h e le ss, a p p lic at io n of low   f r e qu e n cy pow er   tr an sfor mer   w i l l  a d d t h e w e i g h t ,   vo lu me co st  a n d   po w e r lo sses   o f  sy ste m   [ 1 7 - 19 ]. Mo r e o v e r th e ex ist e n c e   of  dc  c u r r e n t c o mp one nt i n  th e  syst e m   wi l l  c a use  co r e   s a t u rat i o of  p o we r   t r a n s f or mer.  It   ma y  r e sul t   i n   ove r h ea ti ng  an fa ult   of  t r a n sf or me r.  I n  so me t o p o l ogi e s ,  hig h  f r e q u e n c y  po w e r t r a n s f or me r i s   a p pli e d t o   mi nimi ze   t h e   si ze a n d v o l u me  of the  e n t i r e s y st em.  Ho weve r, effic i en cy i s   st i l l  a p r obl em  in  t h i s   syst em.  Pow e r l o ss es in  a  h i gh   f r equ e n c y pow e r  tr an sfor mer   i s   st ill a   r e m a in ed prob le [20 - 22 ].  A n  al te rn a tiv e me thod  t o  i n t e g r a t e  th e PV syst em  w i t h   p o w er   g r i d   is  b y   e lim in a ting th e pow er   tr an sfor mer .  Th is  tec h n i q u e   is  ca lle d  as tr an sf or mer - l e ss  pho to v o lta ic  sy st e m . In  t h is  tr an sf orm e r - l e s me th od th PV   i s   link e d   t o   th e  p o w e r  g r id w i th ou t u s ing  p o w e tran sforme r  [23 - 29 ].  As  resu lt th sy ste m   b e c o me   mu ch   si mp le r. It a l so  el imin a t e s  t h e   po w e r l o ss es g e n e r a te d   b y   th e   tr an sfo r m e r .   H o w e v e r,   lea k ag cu rr en t  is a n o t h e r n e w p r ob le in trod u c e d   in   th is  syste m   [3 0-34 ].  Eli m in a t i n g  le ak a g e  c u r r e n t   in  this  ty p e   sy ste m  w ill  b e   g r e a tly  g i v e  a d v a n t ag e.  Th is  p a p e r   d i sc u s ses  a d i f f e re n t  t r a n sf or me r - l e ss  g r id   con n e c t ed  ph ot o v o lt a i c  syst em  usi n g  th r ee- le vel  ne ut r a l- p o i n t - s h ort e ( T L N PS ) i n v e rt er  ci rc uit s The   pe rf or man c e  wa s   c o mpa r e d  wi t h   tr ans f or mer l e s sy st em usi n g   t h ree - l e vel  di ode -c la mpe d   ( T LDC)   in ve rt er  [6 ,  26 , 28 , 2 9 ].   The   TLD C  i nve rt er   c o nsi s t s  o f  f our  po w e r  s w i t c h es  an d t w po we r  di o d e s .  I n   case  of   t h e  TL NP S  i n vert e r  c i rcui t ,   it is c o n s tru c ted   w i th fo u r  pow e r  sw it ch e s   on ly . Th e y   op e r at e in   pu ls w i d t h   mo du la tion   ( P WM ) op e r a tio n .   Th e  pow e r   d e liv e r e d  in to  t h gr id is  r e gu la te d   by   pr opor tio n a l  in t e gra l  cur r e n t   co n t r o l.     The  pe rf o r ma n c e s  wer e  e v a l u a t e d b y  usi ng  com put e r  si mu la ti on t e st s. T h e  fe at ure s   of  t h e sy st em we r e  a l so   c o mpa r e d  t o  t h syst em   e m pl oyi ng co n v e n ti onal  H - b r i d ge i nve r t e r .       2.   PROP OSE D  GRI D  TIE D  PV  SYSTEM   Fi gu re   1 p r ese n t s  a c o n v e n t i ona of  g r i d  ti ed  ph ot o v o lt a i c  syst em  usi n g H - bri d ge  v o l ta ge so urc e   i nve r t e r  a nd  p o we r  tr a n s f o r mer .   The  H - b r i dge i n v e rt er  w o r k t o   pr o d u ce  ac  out put  vol t a ge   f r o m   d c  i n p u t   vol t a ge  ge ne ra te d b y  t h e   ph o t ov ol ta i c  syste m .  T h e t r a n sf o r mer  i n  t h is s y st em is e m pl o y ed  t o  l e vel - up  t h e a c   v o lta g e  of  i n ve r t e r   to me e t  th e p o we r gr id v o lta g e .   H e rea f t e r ,   Fi gu re 2  sho w s co nf igu r at ion   o f  a   g r id   tie p h o t ovo l t ai c sy s t em wi thou tr a n sf orm e r  call e d  a s  t r ansfo r me r - le ss sy s t em.  P o w e r tr a n s f or mer   i s  el imin a t e d   i n  t h is s y ste m .   To  obta i n  a  hi ghe r  ac  out p u t   vol t a ge , t w o al te rnat i v wa y s   c a be a ppl i e d.  The  fi rst  o n e i s  b y   c o n n ect i n g  some   phot o v o l t a i c mo d u l e i n   ser i e s .  He nce,  t h e   dc i n p u t   volt a ge   wi ll  b e  hi ghe r.  T h e   seco n d   man n e r   i s  b y  u t il i z i ng  dc- d c   st e p - up pow e r   c o n v e r t e r.   T h l o w dc v o l t a g e of p hot o v ol t a i c   i s   b oost e t o  meet   t h e a c   gri d  v o l t a g e.  An othe fe at ure s u c h  a s   ma xim u p o wer p o i n t  trac k i ng  (MP P T) sy st em ca n  be  re al iz ed   i n   t h e  dc - d c   c o nve rt er   t o  obt ai ma xi m u m en e r g y  of  s unli g h t In  f act , t h e r e   are   para sit i c  c a p ac i t a n ces   be twee n  t h e   PV s y st ems  a n d   gr oun d.  T h ese   pa ra sit i c   c a pac i ta nce  va lue s  a r e  n o f i xe d .   The y   are  g r ea tl y  af fec t e d   b y  en vi r o n m ent a l  c o ndi t i ons ,   an d  P V   mo dul e   co ns tr u c ti on . Typ i c a l l y ,   t h e p a ra sit i c  ca pa ci ta n c e  v a l u es r a n g e  fro m 5 0 - 15 0 nF /kW   [ 3 5 ] . Th p a r a s itic   c a pac i ta nces  c oul d a d d l o sse s,  a n d ca use   r i sk  f o r   h u m an   as P V   ope rat o r.   The s par a si ti c c a pac i ta nce s  ar e   r e p r e s e n te b y  c a pa ci ta nce  C pv1  and  C pv2  as  sh ow n i n  Fi g u re  2.  I n  thi s  pape r,   t h ree   sy ste m s ar c o nsi d er e d   a n d  t e st ed.  T h e  fi rst   syst em   is  by  u s i n g c onve nti ona H - b r i d ge  i n ve rt er  a s  i ndi cat ed   i n  F i g u r e   3.   T h H - b r i d ge   i nve r t e r  i s  c o n s t r uc te d   by  f o ur  co nt r o l l e po we r s w i t c he s.  T h se c o nd  syst em  i s   by  a ppl yi ng  t h TLD C   i nve r t e r  as  sh o w n  i n   F i g u r e   4.  F o u r  co nt r o l l e d s w i t c h es   plus  t w o  p o w e r  di o d es  a r re qui r e d  t o   bui l d  t h i s   i nve r t e r  ci rc uit .  The   t h i r d s y st e m  i s   a  ne w s y st em.   T h i s  syst em ut il i z e s  TL NP S i nve rt e r  a s  de pi ct ed i n  F i g u r e   5.   F o ur  co nt r o ll e d   swi t c hes  a r e   u s e d   t o   c o n s t r uc t   t h i s  i nve rt er . T h TLN PS  in ve rt e r  ci r c uit  is simpl e r  t h an     t h e TLDC  i nve rt er,   beca use o f  it  nee d s o n l y   fo ur  p o we r   s w i t c hes wi t h o u t po we r  d i odes .  T h e in ve rt er c i r c ui t s   ar e  li nk ed  to   t h e  a c  pow e r   gr id  d i r e c tly  w itho u po w e r  tr ansf orm e r .               F i gur 1.   C o nv ent i onal  g r i d  ti ed P V  s y ste m  [ 4 5 ]     F i gu r e  2.   Tr a n s f o r me r - l ess PV  system   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN : 2 088 -86 94  I n t J   P o w   El ec  &  D r i S y st V o l .  11,  N o .  2,   J u ne  20 2 0  :     7 02  – 71 0   70 4       Fi gu re 3.   Tra n s f or me r-l e s s  PV   s y st e m s  u s i n H - bri dge  i n ver t e r  [ 2 5 ]       F i gu r e  4.   Tr a n s f o r me r - l e ss P V   syst em s usi ng  TLDC   i nve rt er           F i gu re   5.  P r o p o se d t r a n sf o r m e r - l e ss PV   usi ng TL NP S in ve r t e r       To  ma na ge t h e p o we r  se nt t o  t h e  p o w er  g r i d ,  a  p r op ort i ona l i n t e g r a l  ( P -I ) c u r r e nt  c o ntr o ll e r  wa e m pl o y e d  t o g e t h er   wi th t h e  pul se  wi dt mo dul at i o n ci r c ui t s . F i g u r e   6 sh o w s t h cont rol l e r a p pli e d i n     th e  inv e rt er  sy ste m .   Th is co n t r o ll er  is the sa me  fo r all  th r e e  inv e rter  syst em s. Th e  PWM  st rate g y   i m ple m e n t e d c a r r i e r a n d si n u soi d al  sig n a l s t o   ge ne ra te   f i r i ng si gnal  of   i n ver t e r ’s  po we r   swi t c hes.  T h si gnal s   C r1  and  C r2  a r e t h e  c a r r i er  si g n al s t o   ge ner a t e  p u l s w i dt h  m o dula t i o n  ( P WM)   w a ve.  Th ou t p ut of     t h e co mpa r a t or wi l l  be  the   i n put s o f  ga t e   d r i v e   c i r c ui ts o f  p o we r swi t c he s.         Fi gu re  6.  Cu r r e n t   c o ntr o ll e r  of  i nve rt er  syst e m       3.   TEST R E SULTS A N D D I SCU S S I ON  Th e   p e r f or manc e o f   th e p r op ose d  tr a n sfor mer - l e s s   g r i d  co nn e c t e d  PV   sy s t e m  mak i ng   u s e o f  TLN P S   i nve r t e r   wa t e st ed a n d e v a l ua te d  b y   com p u t e r  sim u l a t i ons  o f  p o we r P S I M   sof t wa re . T h e r eu nt o ,     t h pe r f o r ma nc e o f  the  ne w  s y st em  was  c o mpa r ed   wi t h  t w o   ot he r  s y st e m s,   i. e.  H - b r i d ge a n TL DC  i nve r t e r   sy ste m s.   Th c o n d itio ns  an d p a r a me ter s  w e r e  se t h e  s a me  fo al inv e rter - P V  sy stems.  Th e d i ffe r e n c e  w a onl y t h e   i n v e rt er  ci rc uit s   ap pl i e d as  p o we c o n v e r te r.     3. 1.   Tr a n sfo r m er-les s  S y st em  wit h  H- br idg e   inv e r t e r   Th e tr an sfo r mer - l e s s H-b r i d g e  sy stem a s  in d i ca te d in  Fig u re   wa s te ste d .   Tab l e 1 lis ts    t h e p a ramet e rs  in t h i s  te st.  T h e P V   syst e m  wa s  epi t o m i zed  by   dc   volt a ge  so ur ce  w i t h  ma g n i t u d e   2 20 V .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       A Perf orm a nc e  co mp ari s on  of  t r a n sf or mer-l e ss  gri d   t i ed  PV   syst em  usi n g  d i ode   cl am pe d … (S ur os o)  7 05  The i n verte r  ci rc uit  wa s o p e r at ed i n  2 2   kHz  swi t c hi n g  fre q uenc y.  Pa rasi t i c  capa c i t ance   val u es  of  P V  s y st e m   were set   a s  10 0 n F a n d 1 n F  whi l e   t h e fi l t er i n d u ct o r  w a s 1 m H . T h e i n v e rt er  sy st em  w a l i nked t o  2 2 0  V 50   H z  a c   pow er   gr id .  F i g u r e  7  pre s en t s  th e wa ve for m s   o f  i nve rt er’s  c u rre n t sent   i n t o  the  p o w e r  gri d  b y  H - bri dge   in v e r t e r   cir c u it,  a n d  pow er   g r id   vo lta g e   wave fo rm In  th i s  te st,  th e  mag n itu d e   o f  th e a c  c u rr en t   w a s  set   as  1 5   A.  Fi gu re  8  prese n t s  t h h a rm oni cs c ont e n of t h i n j e ct ed  cu rre nt.  The  o d d  ha rmo n ic o r de rs  were     th e  pre d o m in a n t ,  i.e .   3 rd , 5 th , 7 th   wit h  ma g n it ude s 0 . 3 1 % ,   0. 25%   a n d   0.18 %, re spec t i v el y.  F i g u re 9 an d     F i g u r e  10  d e p i ct  t h le ak ag e cu rr en t s  I C pv 1  an I C pv2   f l owin g  th ru  th p a r a siti ca p a ci tan c e s . As on e  see  in  th e s e  f i g u r e s , a l a r g er p a r a sitic  c a p a ci ta n ce  val u w ill  cau se  lar g er  le ak ag e cu rr en t s  i n  t h e  PV   sy ste m     Ta ble   1. T e st  p a ramet e r o f  s y s t e m P a r a me te rs  Value   DC  voltage  sourc e   220 V   Pow e r  gri d rm 220 V   Switc hin g  fr eque nc y  22  kH Filt er  inducto r  1  m H   Pa ra sitic   ca pac ita n c e  of PV   100 nF, 1 nF  L o a d   R =  20  , L = 5  mH           F i gu re   7.  H - b r i dge  i n vert e r  i n j ect e d  cu rrent   (I inv ) ,   and  gr id  vo lta g e   ( V gr i d )           Fi gu re  8.   Ha rmoni c s  spect ra  o f  c u rrent , I inv   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   7 0 2  –  710   70 6     Fi gu re  9. Leak a g e c u rre n ts  at  C pv =1 00  n F           F i gu re  1 0 Le a k age  cu rre n t   i n   H - b r i d ge ba se d gri d  c o n n ec t e P V   s y st em  at  C pv  1  nF       3.2.   Transformer - less syst em  usi n g   TLD C in v ert er  The   P V -i n v ert e r s y ste m   e m plo y i n g TL D C  i nve rte r  a s  desc ribe d i n  F i g u re  4   wa s t e st ed  wit h     t h e sa me  pa ra me te rs   a s   i n  T a bl 1. Fi gu re  11   pre s e n ts  t h e  wa ve   fo rms   of in ve rt e r ’s ac   c u rre n t  a n d   po w e r g r i d   vol ta ge sin u soi d al   a c  cu rrent  w a s   se n t   t o  po we r grid  b y   usi n g  the   TL DC  in ve rt er s y ste m .   T h e   l o w   fre que nc har m o n i c orders  o f  i n ve rt er’ s  c u rre n t  i s  s h o w n   i n  Fi g u r e  12 As  o n e ca n see   i n  the   fi gu re mag n i t ude s of t h 3 rd , 5 th , and  7 th  ha rmo n i c com pone nts w e re get t in do wn  co mpa r e d  wi t h   t h e  ha rmo n i c s o f   i nve rt er’s c u rr ent  pro d u c e d   in  H-b r i d ge i nve rte r  c i rc ui t. Ma gni tu de of t h 3 rd , 5 th , and 7 th  harm on ics  com p o n e n t s   i n   t h i s   figu re are  0. 03 2% , 0.0 4 %  and  0.0 61% suc cessi vel y Fi gu re   1 3   pre s e n ts t h e capt u re z e r o   le a k ag e c u rr en wa v e fo rm i n   t h is sy st e m U s i n g th e d i o d e   c l a m pe d  i n ve rt er,   th e le ak a g e  c u rr en t s     have  bee n   el i m ina t e d         Fi gu re  1 1 In ve r t e r’s  cu rr e n t   a n d  p o w er  g r i d  vol t a ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       A Perf orm a nc e  co mp ari s on  of  t r a n sf or mer-l e ss  gri d   t i ed  PV   syst em  usi n g  d i ode   cl am pe d … (S ur os o)  7 07      Fig u r e   12 .  Ha rmon ic sp e c tr a of   inv e rt e r s  cu rr en         Fi g u re   13 . Leak a g e  cu rr en ts  of TLD C  inv e rt er  sy ste m       3.3.   Prop ose d  tr an sfor m er-le ss  s y stem usi n g T L N PS i n ver t e r   The t h ir s y st e m   i s  t h e  P V  s y ste m  a ppl yi ng  t h e t h re e-l e ve neut ra l p o i n s h o r t e d  (T LNP S i nve rte r   c i r c u i t a s  th e po w e r  co nd iti oner  a n d  i n te rf ace s h o w n  i n  Figu r e   5 .  By   u s i n g  th i s  i n v e rt er   c i r c u i t, a  t h r e e - le v e v o l t a g e  w a v e fo rm  a l so  c a n b e  ob ta in ed . Th e   TLNP S   inve r t er  ci rc u it n eed s fo ur pow er  sw it ch e s ,   on l y I t  i s   simpl e r t h a n  t h e TL DC  i nve rt er.  It s o u t p ut  w a ve form i s  th e  sa me   wi th  t h e wa ve fo rm   of H - brid ge  a n d  TLD C   i nve rt ers, i.e .   t h re e - l e ve l v o l t a ge wa ve   fo rm.  T h e  P V -i n v er te r syst em  usin g TL NPS i nve rt er wa s e x a m i n ed as   t h e s y st ems e m pl o y e d   H- bridge  an d   TL D C   inve rt ers .  F i gu re   1 4  a r th e  wa veforms  o f  t h e  de li vere d  c u rre n t   and  gri d  v o lt a g e i n  t h i s  syst em. A si nus oi da l c u rre n t  wa s i n j ect e d  t o  t h e ac  p o w e g r i d  b y   usin g T L NP S   i nve rt er. T h e   h a rm oni c s p ec tr a of the  i n je ct ed a c  c u rre n t  i s  sho w n i n  F i g u re   15 . T h e  m a gni tu de of t h e l o harmo n i c   or de rs e s peci al l y  t h 3 rd , 5 th  an 7 th   were  0 . 28 %,  0.22%   a n d  0. 18%   re spe c t i v el y. T h e  l e a k age   current i n   t h i s  syste m   di d n o t   ap pe ar a s  sho w n in Fi gu re   16 . He nc e,   t h i s  TL NP S sy st em  wa a l s o  a b l e   t o   re move  t h e  l e a k  c u rre nt s in  t h P V  s y st e m .  Fi g u re   17  s h o w s a  c o mpa r i s on   of l o ha rmoni c s  c o mp o n ent s  o f   out put   c u r r ent  sent   t o   t h e a c  po we r gri d   b y  H-bri dge TLD C  an d  TL NPS   i n ve rt ers.   As  c a be   not i ced  i n  t h is  f i gu r e , th e TLDC  i n v e rt er de liv e re d th e low e s t   ma gn itude  of  h a r m o n i cs co mp on en ts. It s to ta h a rmo n i c s   di st ort i o n i s  a l so  the  smal le st amo n g   t h t h re e-syst e m s.          F i g u r e  14 .   D e liv e r e d   cu rr en t b y  inv e r t e r   an a c  gr id  vo lta g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   7 0 2  –  710   70 8     Fi gu re  1 5 Har m o n i c s c o m pone nt s o f   T L N P S   i n vert er   c u rrent           Fi gu re  1 6 . Lea k age  cu rre n t  w a veforms of   T L NP S  in ve rt e r   syst e m           F i gu re 1 7 C o mpa r i s on  of inj e c t e d   c u rrent   ha rm onic  orde rs       4.   CO NCL U S I O N   Thi s  pa per  pre s ent e d pe rfo r m a nc es   o f   t r a n sf o r me r-l e ss g r i d   t i e d   P V  syste m s usi n g   H - bri dge T L D C   and  TL N P S   in ve rt er  ci rc ui t s . The  H - brid ge   inv e rt er  ge ne ra t e s n o n - z e ro  l e a k  c u r r e n t  d u r i n g t r a n s f orme r-l e s s   g r i d   tie o p e r a t io of PV  sy stem . Th e   la rg e r   t h e p a r a siti ca l ca p a cit a n c e s  of  PV  sy ste m  wi ll  ri se  t h e m a g n i tu d e   of l e aka g e  c u rrent Th e s u g g e st ed  tra n sfo r mer-l e ss  g r i d  t i e d P V  s y st em  usi ng  TL NPS  i nve rte r  w o r k ed  we ll   w i t h  ze ro  le ak   c u rre n t . Th e TLN PS inv e r t e r  h a s  mer it r e la ted  w i t h   its  simp l e r  c i r c u it t h a n   TLD C  in v e r t e r A c   c u rre n t  d i st o r tio o f  th tr an sfo r mer- le ss  g r id  t i ed PV sy stem  u s in TLD C  inv e r t er is sma lle r   th an  t h TLN P S   and  H - bri d ge i nve rt ers .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       A Perf orm a nc e  co mp ari s on  of  t r a n sf or mer-l e ss  gri d   t i ed  PV   syst em  usi n g  d i ode   cl am pe d … (S ur os o)  7 09  RE FERE NC E S   [1]   G.  N.   Ti wa ri, R.K. Mi sh ra , a n d   S. C.  Sol a n k i ,  “ P ho to vo l t ai c m odu le s a nd the i r app l i c a t io ns: A re v i e w  on the r ma mod e ll ing A p p l ied  En erg y ,  vol   8 8 ,  p p . 2 2 8 7 -2 304,  2 0 1 1 [2]   A.  S.  Josh i, I.  Dinc e r a nd B .   V.  Re dd y,  “ P e rfo rm an c e  an alys is   o f  p hotov oltai c  s y stems:  rev i ew ”,  Re ne wa bl e a n d   Su stainab le  Ene r gy  Re views , v o 1 3 ,  p p . 18 8 4 1897 ,   2 0 09.  [3]   D.   Hwa ng J. Le e ,  a n d  Y.  Ch o,  S i n gl e - pha se   si ng le -sta ge  dual - bu c k   p h o t ov olta ic   in v e rte r  with ac t i ve  p o wer  deco up lin g  stra t e gy ”,   Re ne wa ble En e r gy ,  vol 1 26,   p p . 4 5 4 - 46 4, 201 8.  [4]   S.  B. Kjae r ,  J.  K.  Pe derse n ,   a nd  F.  Bl aa bje r g, " A   re vie w   of si ng le -p ha se g r id -c o n n e c t e d   i n v e rte r fo r p h o t o v o lta ic  mod u les" IE EE   Tra n sac t i o n s  In du st ri al  Ap plic a t io n ,  vo 4 1 , n o . 5, pp 1 2 9 2 - 13 06 20 05 [5]   J.  M .  Carr asco , L.G.  F r an qu elo ,  Bialasiewic z J . T., and  Alfonso ,  N. M,   “Pow er- e lect roni c s  sys t ems   for  the gr id  in teg r atio n  of  ren e wab l e  en ergy  so urces su rve y ”,  I E E E  T r a n s a ct ion s   on  I n dus t r ia E l e c t r o n i c s ,   vol 5 3 ,  pp 100 2 - 10 16 , 2 008 .   [6]   J.  Ro dri gue z, S. B e rn e t , P. K.  St e i m e r,   a nd I. E.  Liza ma , "A  s u rv ey on   n e u t r a l-po in t-clamp e d inv e rters " IEEE  Tran sac t io ns on   In dustrial  Electro nics vo l 5 7 ,   no .  7 ,   pp . 22 19 -22 30,  20 10 .   [7]   X.   Z h a ng, H. Ni,   D.  Y a o ,  R.x .   Ca o,   a n W . X.  Sh e n ,  "De s i g n  o f  sin g l e - p h a s e  g r id -c on nec t e d   ph ot ov ol ta ic p o we p l a n t b a se d on  strin g  i nve rte r s",  1 st   IEEE Co nfer en ce o n  In du strial  El ect ro ni cs a n d   Ap pl ica t io ns ,  p p .  1 - 5,   20 06.   [8]   S u ro so,   D.   T.  Nu groh o, and   T. No guch i ,  "A  nine-l evel   hy brid  curr en t s o u r c e  in v e rter  using  com m o n -em i tte to po lo gy and  in d u ctor-c ell" In ter n atio nal Jo urn a l   of Power Ele c tr o n ics   a nd Dr iv e S y s t em (IJ PED S ) ,  vo l 1 0 , no 2 ,   p p .  85 2-8 5 9 ,  2019 [9]   N.  C. Na ir, and  N. Garime lla ,   “Batte ry   energy  storag e  sy stem s :  as ses s ment f o r s m all - scale  ren e wab l energ y   in teg r atio n ,   E n ergy and Buildings ,   v o l  42,  pp. 212 4 - 21 30 ,   2 0 1 0 .   [10]   H. Liu ,  a n d  S. Wu “A n as sess ment  on   th p l ann i n g   an co ns tru c tio of an   is lan d  r e new a bl e en erg y  s y stem e  A  c a se  stud y o f  Kinm en   Island” ,   Ren e w a bl e En erg y , vo 35,  pp . 2 7 2 3 -27 3 2 ,  2 010 .   [11]   S.  Pa rk, G. Cha ,  Y. Ju ng a n d  C.   Wo n,  D e s i gn  a n a p pl ic a t i on  for PV ge ne ra t i o n   sy st e m  usin g a so ft-swi tc hi n g   bo os t co nv erter   with  S A RC”,  I E EE  T r a n s a ctio ns  on Ind u strial   El ectr oni cs ,  vo l 5 7 ,   no .  2 ,  pp . 5 15- 5 2 2 ,  2 010 .   [12]   L .   L a i, W. Hou ,   Y.   Fe n g ,  a n d  Y.   Ch e n ,  "Nov el   g r id -c o n n e c t e d  phot o v o l t a ic g e n e ra ti on  sy st e m ",  Thi r d  Int e rn ati onal   Con f er e n c e  on  Elec t r i c U tili t y  D e regu la tion  an d R e stru c t ur in g a n d  Po wer T e ch nol og ies ,  pp.   2 5 3 6 - 25 4 1 ,  20 08.  [13]   V.  J.  F a rias , an d  L. C .  G .  d e   F r e i tas ,   “D ual  tran sfor merl ess single-st age cu rr ent so urce  inve rter with  energ y   manag e men t  co n t rol  str a tegy ”,  IEE E  Tran sac t io ns on  Po we r Ele c t r on ic s ,   v o l  28,   n o . 1 0 ,  pp.  46 44 -4 6 5 6 ,  20 12.  [14]   P.  G.  Barbosa, H .  A.  C.  Braga, M.  C.  Barbosa,  and E.  C.  Te ixeria , “Boo st  cu rren t  mu lti l ev e l   in verter an d its  app l i catio n on   s i ng le ph ase  g r id  co nnec t ed ph o t o v o l taic  s y s t e m ,   I E E E  T r an sa ct io ns  o n   Pow e r   E l e c tr on ics , vo l 21,  p p .   11 16 -1 12 4 ,  20 0 6 .    [15]   C.   Wu,  "To p o l og for c u rre nt-so u r c e  grid -c o nne cte d  in ve rte r   with i m p r ove d e ffic i e n c y   a n p u l s e  wi d t h  m o dul a t i o n   cont rol s t rat e gy" ,   Jo ur na l o f  S h a ngh ai Un iv er sity , vol   12 ,   p p .  55 4 - 55 9, 20 08 .   [16]   Su roso D.  T.   Nug r oh o,  Am ran ,  a nd T.  Nog u c h i, “ P a r a lle ope ra tio of c u rren t-so urc e  in ve rte r  fo r l o w-v o l t ag e   high -curren t  gri d -con nec t ed ph o t ovo lta i c  sy stem ”,  In terna t ion a l  Jo ur na l of  El ectri cal and  Com p uter Engin eer in g vo 9 ,   n o .  4,  pp.  22 20 -222 9,   20 1 9 .   [17]   R.   Gonzl e z,  E.  Guba,  J.  Lpez,   and  L .  Marro yo, " T ra nsformerless si ngl e-phase multil ev el -based photovol t ai i n vert er ",   IEEE T r a n s a ction s  on  Indu strial  Elec t r onics ,  vo l 5 5 ,   no .  7 ,  pp . 2 694 -27 0 2 ,  20 08 .   [18]   Ja ya l a ksh m i N.   S. ,   Ank i K. ,   a nd Ashi sh   K. , “ A n a l y sis  a n d d e sig n  of si ng le - phase  hi gh   e f fi ci e n cy   t r a n sfo r me less   PV invert er  top o logy”,  I n ter nat io na Jo ur nal  o f  P o w e r   El e c tro n i cs a n d  Dr iv e S y st em ,  vol 9, n o .  2, pp . 73 0-7 37,  20 18 .   [19]   Dau t a, M .  Irw antoa ,  Y.M .  Ir wana,   N .   G o m e sh a, M .  adzri a , an d M .   F i tr aa, “High  po wer tr ans f ormer l e s s   ph otov olta ic  inv e rter ”,   En er gy P r o cedia ,   p p .  46 5 –   47 2,  201 3.   [20]   V. Gerard o ,  M .   P .   R a ymu n d o , and   S .  J.   M i g u el,  “H ig h  effic i en cy  single - ph ase tr ans f ormer- les s  in ver t er  for   ph otov olta ic  ap p l ic ation s ,   Ing e n i er ía  In ves tiga ci ón  y T e cno l o g í a , vo l 6, n o .  2 ,  pp.   17 3-1 8 4 ,  20 15.  [21]   E.   K out rou l is,  a n d   F .  B l aab jerg ,   " D es ig n opt imi zation o f   tra n sfo r me rl ess  g r id -co n n ected  P V   in verters  in c l ud in g   rel i abili ty",  IEEE Transact ions  Power  Elect roni cs ,  vo l 2 8 ,   no.  1,  pp .  3 25-3 3 5 ,  2 0 1 3 .   [22]   T.  Ker e kes ,  R .   Teod orescu , P .   Ro dríguez ,  G.  V ázqu e z ,  a n E.   Al da b a s ,  “ A   ne w hi gh -e ffic i en c y  sin g l e -p h a se   tran sfo r mer l ess  P V   inv e rter top o logy ”,  IEE E  Tran sac t io ns on  Ind u stria l  Elec t r on ic s v o l 58 no.  1,  p p . 18 4-1 91,   20 11 .   [23]   T .   Salm i, M.  Bouz g u e n d a A .  Ga st li,   a n d A. Masm ou di ,   A  no ve t r a n sfo r me rle s s in ve rte r   t o p o l ogy  wit h o u t ze ro - cros sing distorti on ”,  Inte rna t i ona l J o u r na l o f  Re ne wa bl e Re sea r ch vo l 2 ,  n o .  1 ,  p p 140 -14 6 ,   201 2.   [24]   S .  Vas c on celos Arau jo,  P.  Zach arias,  and  R. M a llw itz ,  “High l y   efficient  sing l e -p ha s e   t r a n s f or me r l e s s i n ve rt e r  fo g r id -c on n e c t e d  pho to vo lt ai c sy stem s” I E E E  T r an s a ct io ns o n  I n d u s tr ial  E l ec tro n i c s ,  vo 57 , no.  9 ,   p p .  3 1 1 8 - 31 28,  20 10 .   [25]   H. F .  X i ao ,  S .   J. X i e ,  C .  Y a ng ,  an d R .  H .  Hu an g,  " A n  op ti m i zed  tra n sfo r m e rl ess  ph oto v o l t a ic  grid- c o nnec t ed   i n vert er ",   IEEE T r a n s a ction s  on  Indu strial  Elec t r onics ,  vo l 5 8 ,   no .  5 ,  pp . 1 887 -18 9 5 ,  20 11 .   [26]   L .   Z h a n g ,  K. Su n,  L.  Fe ng,   H.  W u , a nd Y.  Xing ,   " A  fam i ly  of ne u t ra l poin t   cl a m pe d full-b r i d g e   t o polo g i e s for  t r a n sfor m e rle s s ph ot o v o l t a ic   grid-t ie d   i n v e rte r s" IEEE T r ans actio n s o n  Po wer El ectro ni cs ,  vo l  28,  n o .  2,  pp.  7 3 0 - 73 8, 20 13 .   [27]   Y.  Gu,  W .  Li,  Y. Zh ao,  B .  Yan g C.   Li, an d X. He, "T ran s form erles s  in ver t er  with  virtu a l DC  b u s  con cep fo cos t - effec t ive  g r id -co n n ected  P V   po wer  sy stems " IEE E  T r an sa ction s   o n  Po wer Electr o nics , vo l 28 ,   n o .  2, pp 7 9 3 - 80 5,   20 13 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   7 0 2  –  710   71 0 [28]   F.  Fa ra ji ,   S. M.  Mo usa v i  G. ,   A. Ha j i ra y a tc A.  A.  M. Bi rjan di e ,  an d K .  A l -Ha d dad f “S ing l e-stage  sing le-ph a s e   th ree- leve l n e ut ral-po in t-clamp e d trans f or merle s grid -c on ne cted  p h o t o v o ltaic  inver t ers:  To po lo gy  r e view” ,   R e ne wa ble  an S u s t a i n a b l e  En ergy  Re v i e w s vo l 8 0 ,  p p .  19 7-2 1 4 ,  20 17 .   [29]   P r em  s a i. T,   A m bic a  so ny .S , S u math i.A, and  U m as ank a r.S ,   T rans former les s  ful l  br idg e  n e u t ral   p o in t   cl am p e d   i n v e rte r  to pol ogy f o r re n e wa ble   e n e r gy  sou r c e s ,   In ter nat io na l C o n f er enc e  on  Ad van ces  in   Electr i cal   Eng i n e e r in g   (ICA E E ) ,  p p .   1- 6 ,  20 14 .   [30]   O.  Lo ´p ez , F .  D .   F r eijed o A.  G.  Y e pes ,  P .   F e rn ´ a nd ez-Co m e sa˜na ,  J.  M a lv ar, R .  T e od orescu an d J .  D o v a l-Gan d o y “Elimin ating  gr ou nd   cu rr ent i n  a  tran sf orm e rle s s ph ot ov olt a ic   a p p lic ati o n IEE E  T r ans ac tio n s o n   En eg Conversion ,  vol  2 5 ,  no.  1 ,  pp.   1 40-1 4 7 ,   2 0 1 0 .   [31]   J. Lee ,   and  K.  Lee,  “New  m o du latio n  t echn i qu es  fo r a le akag e cur r en t red u c tion   an d  a n e utr a l-p o in voltag e  bal a nc i n  tra n sform e rl ess ph ot ov o l t a ic s y ste m u s i ng a  thre e - le v e in ve rte r ,   I E EE   T r a n s a ct io ns on  P o w e r El e c tro n i c s , vo l   2 9 ,   no.  4,   pp.  1 7 2 0 - 17 32 ,  2 0 1 4 .   [32]   B. Y a ng ,  W.   Li,   Y .  G u ,  W .  Cu i,   a nd  X.   He,  " I mpr o ved  tr an sforme rless   in v e rter with com m on -mod e le ak ag e cu rren elim in atio n  for  a ph o t ov olt a ic  g r id -con ne cted   p o w e r sy stem" ,   I E EE Tr an sa ctio ns   o n  Po wer   E l ectr o n i cs , vo l 27,     n o .  2 ,  pp.  75 2-762 ,  20 13.  [33]   M .  C. Cav a lc an ti,  A .  M .   F a r i as,  K.  C. Oliv e i ra F .  A. S .  Nev e s,  and   J .  L. A f o n s o , " E limin a t ing   l e akage  curren t s   i n   n e ut ral  poin t  cla m pe d in ve rte r s fo r p h o t o vol taic  system " ,   IE EE T r ans actio n s   o n  Ind u s t rial  Electro ni cs , v o l 59,     n o .  1 ,  pp.  43 5-443 ,  20 12.  [34]   T. S e lm i, an d  M .  Rezg ui , “A  no vel   D C -AC in v e rter  topo lo gy  to  elim in ate  leak ag curren t ”,  In ter n ation a l  Jour na of Po w e r Elec tron ics  an Driv e   Sys t em s ,   v o l  9, no.  4 ,  pp.   1 7 3 3 - 1 7 4 4 ,  20 18.  [35]   T .   Ke re ke s, R.  Te o d o r e s c u , a n d  M. Li se rre ,  "Com m o m o d e   v o l t a ge  i n  ca se  of  t r a n sfor merle s s PV  in ve rters  con n ec ted   to the  g r id ,"  I EEE  Int e rn atio nal S y m p o s ium  on  Ind u s t ri al Elec t r o n i cs ,  pp.  23 90 -2 39 5 ,  200 8.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.