I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.   10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 ,   p p .   3 6 4 ~ 3 7 2   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e. v 1 0 . i4 . p p 3 6 4 - 372          364       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a p e. ia esco r e. co m   g rid in terc o nne cted  n ested  neut r a l poin cla mped  i nv erte with  v o ltag e sy nc hro niza tion usin g   sy nchro no us refe rence  frame   co ntrolle r       B o g im i   Siris ha   De p a rtme n o El e c tri c a E n g i n e e rin g ,   Un i v e rsity   C o ll e g e   o E n g i n e e rin g   (A),   Os m a n ia Un i v e rsity ,   Hy d e ra b a d ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   30 ,   2 0 21   R ev is ed   Oct   29 ,   2 0 21   Acc ep ted   No v   1 9 ,   2 0 21       Ne ste d   n e u tral  p o i n c lam p e d   m u lt lev e l   i n v e rter  with   i n ter  c o n n e c ti o n   t o   g rid   th ro u g h   t h e   s y n c h r o n o u s   re fe re n c e   fra m e   ( S RF )   c o n t ro ll e f o r   sy n c h r o n iza ti o n   o v o lt a g e   t o   t h e   g rid   is  d e m o n stra ted .   Th e   s y st e m ' m a in   fe a tu re   is  th a v o lt a g e   stre ss   in   e a c h   in v e rter  sw it c h i n g   d e v ice   i k e p t o   a   m in imu m ,   a n d   re d u n d a n in v e rt e sw it c h in g   sta tes   a re   u ti l ise d   fo n e u tral  p o i n a n d   fly i n g   c a p a c it o v o lt a g e   b a lan c in g   with   sin u so id a p u lse - wid th   m o d u lati o n   ( P WM )   tec h n iq u e ,   s y n c h r o n isa ti o n   t o   g r id   v o lt a g e s,  a n d   p o we in jec ti o n   with   lo h a rm o n ic  g e n e ra ti o n .   T h e   in v e rter  re c e iv e it in p u fro m   p h o t o v o lt a ic  ( PV )   so u rc e   th a i c o u p led   t o   DC - DC  b o o ste c o n v e rters   th a a re   re g u late d   b y   t h e   m a x imu m   p o we p o i n trac k i n g   ( M P P T )   i n c re m e n tal  c o n d u c tan c e   a lg o r it h m   to   m a in t a in   a   c o n sta n d c   v o lt a g e .   Th e   sy ste m   is  e x a m in e d   u n d e v a rio u s lo a d   c o n d it io n s wit h   M ATLAB  S imu li n k   m o d e l.   K ey w o r d s :   Ma x im u m   p o wer   p o i n tr ac k i n g   alg o r ith m   Ph o to v o ltaic  a r r a y   Po in t o f   c o m m o n   c o u p lin g   Pu ls w id th   m o d u latio n   Sy n ch r o n o u s   r ef e r en ce   f r am e   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   B o g im i   Sirish a   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g U n iv er s ity   C o lleg o f   E n g in ee r i n g   ( A)   Osma n ia  Un iv er s ity   Osma n ia  Un iv er s ity   Ma in   R d ,   Am b er p et,   Hy d er ab a d ,   T elan g an 5 0 0 0 0 7 ,   I n d ia   E m ail: sirish ab @ o s m an ia. ac . i n       1.   I NT RO D UCT I O N     I n cr ea s ed   c o n s u m p tio n   o f   p o wer   b y   d iv er s l o ad s   th r o u g h o u th e   wo r ld   is   ca u s in g   d em an d   f o r   elec tr ical  p o wer   g en er atio n   to   in cr ea s d a y   b y   d ay .   T r ad iti o n al   m eth o d s   ( d iesel  g en er at o r s ,   th er m al   p lan ts ,   an d   n u clea r   p lan ts )   o f   lar g er   p r o d u ctio n   o f   elec tr ic  p o wer   is   ca u s in g   th d ev astat in g   ef f ec ts   o f   th e   en v ir o n m en t .   As  r esu lt  o f   th ese  m e th o d s   o f   p r o d u ctio n ,   h az ar d o u s   waste  an d   g ases   ar p r o d u ce d W h ic h   in tu r n   t h ese  p o wer   p lan ts   p lay   v ital  r o le  f o r   in cr ea s in   g lo b al   war m in g   m ak i n g   ea r th   b ad   p lace   f o r   s u r v iv al  o f   liv in g   th in g s   o n   th p lan et.   B etter   en er g y   g en er atio n   f r o m   r e n ewa b le  s o u r ce s   is   th o n ly   way   to   s af eg u ar d   th e   ea r th   an d   m ak e   it  b etter   p lace   in   th f u tu r e   [ 1 ] .   H y d r o p o wer   p lan ts ,   s o lar   p o wer   p lan ts ,   win d   f ar m s ,   b io g as  f ac ilit ies,  an d   tid al  wav u n its   ar ex am p les  o f   th ese  ty p es  o f   g en er at o r s .   W in d   f ar m s ,   wh ich   g en er ate  lar g am o u n ts   o f   elec tr icity   y et  m ay   b co n s tr u cte d   in   r em o te  p lace s   d is tan f r o m   civ ilizatio n ,   ar an   in s tan alt er n ativ f o r   h y d r o   p o wer   p lan ts So lar   p o wer   p lan ts   ar th b est  alter n ativ e   f o r   g en er atin g   lar g o r   li ttle  am o u n ts   o f   elec tr icity .   Su n   p lan ts   ar m ad u p   o f   s er ies  o f   p h o to v o ltaic  p l an es  th at  u s s o lar   ir r ad iatio n   to   cr ea te  DC   elec tr icity .   Ph o to v o ltaic  ar r ay s   ar d if f er en p ar allel  an d   s er ie s   co n f ig u r atio n s   o f   th ese  p an els  ( PVA)   [2 ] - [ 6] .   B ec au s th lo ad s   r u n   o n   AC   v o ltag e,   th DC   p o wer   f r o m   th p h o to v o ltaic  ar r a y   m u s b co n v er ted   to   eith er   s in g le  p h ase  AC   o r   th r ee   p h ases   AC .   Mu lti  lev el  i n v er ter   in v o lv es  k ey   r o le  in   th p r o ce s s   o f   c o n v e r s io n   [ 7 ] .   E x ten s iv e   r esear ch   on  p r o ce s s   o f   co n v er s io n   u s in g   wid e   c o n v er ter s   f o r   h ig h er   ef f icien cy   an d   l o wer   h ar m o n i g en er atio n   [ 8 ] - [ 10 ].   I n   th is   p ap er   n ested   n eu t r al  p o in clam p ed   f iv lev el   v o ltag s o u r ce   in v e r ter   [ 11 ]   is   in ter   co n n ec t ed   to   g r id   b y   u s in g   s y n ch r o n o u s   r ef er e n ce   f r am e   ( SR F )   co n tr o ller .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       A   g r id   in terco n n ec ted   n ested   n eu tr a l p o in t c la mp e d   in ve r ter w ith   vo lta g s yn ch r o n iz a tio n   … ( B o g imi   S ir is h a)   365   T h r e n ewa b le  e n er g y   in p u t   is   o b tain ed   b y   m ea n s   o f   p h o to v o ltaic  ar r a y   t h r o u g h   DC - D C   b o o s ter   c o n v e r ter   c o n tr o lled   b y   in cr e m en tal  co n d u ctan ce   m ax i m u m   p o wer   p o in tr ac k in g   ( MPPT)   tech n iq u e ,   s o   th at,   d o u tp u t   o b tain ed   is   s tab ilized   b y   in j ec tin g   p o wer   with   l o h ar m o n ic  d is to r tio n   [ 1 2 ] .   T h p r o to ty p m o d el  an d   an aly s is   o f   th s y s tem   is   ca r r i ed   o u t   u n d er   v a r io u s   co n d itio n s   o f   lo a d .   Sectio n   1   p r esen ts   th n ested   n eu tr al   p o in clam p ed   co n v er ter ,   s ec tio n   2   d escr ib es  th SR co n t r o s tr u ctu r e ,   s ec tio n   3   g iv es  PVA  m o d u le  with   MPPT  alg o r ith m ,   an d   s ec tio n   4   p r esen ts   th r esu lts   o f   th p r o p o s ed   s y s tem   at  d if f er en t   lo ad   co n d itio n s .   T h e   f in al  s ec tio n   5   h as c o n clu s io n s .       2.   N E S T E NE U T RA L   P O I N T   CL A M P E I NV E R T E R   N ested   n eu tr al  p o in clam p e d   ( NNPC )   in v er ter   is   s h o wn   in   Fig u r 1 .   T h to p o lo g y   h as   eig h t   s witch es  in   ea ch   leg .   Ou tp u v o ltag lev els  f o r   th s witch in g   ar cr ea ted   b y   th v o ltag e   d iv id in g   ca p ac i t o r s   C1 ,   C2 ,   an d   C 3   [ 6 ] .   T h m a in   f ea tu r is   th at,   t h at  th n u m b er   o f   d io d es   an d ca p a cito r s   f o r   clam p in g   a r e   m in im is ed .   T h co n v er te r   also   d o es  n o n ee d   an y   is o lated   DC   s o u r ce   at  th in p u f o r   r eg en e r ativ e   ap p licatio n s .   Als o ,   th e   in ter co n n ec ted   ca p ac ito r s   cr ea te  s tab ilized   o u tp u t   v o ltag es  with   r e d u ce d   o v er s h o o ts   in   th o u t p u t   [ 1 3 ] - [ 1 6 ] .   T h e   ca p ac ito r s   C n 1   an d   C n 2   ( n =a ,   b ,   c)   a r c h ar g e d   to   v o ltag e   o f   ¼   Vd c   an d   th e   ca p ac ito r   C n 3   is   ch ar g to   v o ltag o f   ¾   Vd c.             Fig u r e   1 .   Fiv lev el  NNPC   in v er ter   to p o l o g y       T h f iv e   lev el  v o ltag es  in cl u d in g   ze r o   v o ltag e   ar g en e r ated   as  p er   th s witch in g   o f   th eig h s witch es  o f   o n leg .   T h e   ze r o   v o ltag e   lev el  in clu d es  ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g   o f   ca p a cito r s   f o r   ac h iev in g   ca p ac ito r   v o ltag e   b alan cin g   m ak in g   th c o n v e r ter   r ed u n d a n c y   to   v o ltag e   v ar iatio n s .   T h r e latio n   b etwe en   V k   an d   L k   ca n   b g iv en   a s   ( 1 ) .     =   ( 4 8 )  / 16     ( 1 )     In - p h ase  d is p o s itio n   ( PD)   ca r r ier   m o d u latio n   tech n iq u [ 17 ] ,   [ 1 8 ]   is   em p lo y ed   f o r   th g e n er atio n   o f   p u ls es.  I n   th is   m eth o d   all  th ca r r ier   wav ef o r m s   ar in   p h ase  with   n o   p h ase  s h if t.  T h r ef e r en ce   s in   wav ef o r m   f o r   t h ab o v e   PD  m o d u latio n   tech n iq u is   g e n er ated   b y   S R co n tr o ller   wh ic h   g e n er ate s   r ef er en ce   s ig n al  in   s y n ch r o n izatio n   to   th e   g r id .       2 . 1 .   Ca pa cit o v o lt a g es   R ed u n d an t   s witch in g   s tates  at  lev els  1 ,   2 ,   an d   3   to   ch ar g an d   d is ch ar g e   fly in g   ca p ac ito r s .   B u t ,   th er e   ar n o an y   r ed u n d a n cy   s witch in g   s tates  at  0 ,   4   lev els.  Ag ain ,   l ev el  1   is   n ice  to   co n tr o v o ltag es  o f   ca p ac ito r   C x3   an d   C x2 ,   an d   f u r th e r   l ev el   3   is   g o o d   t o   co n t r o th v o ltag o f   ca p a cito r s   C x3   an d   C x1 .   Fu r th er ,   th e r ar e   r ed u n d an cy   s tates  f o r   lev el s   1 ,   2 ,   an d   3 .   E ac h   r ed u n d a n c y   s tate  b ased   o n   d ir ec tio n   o f   o u tp u cu r r en ca n   ch ar g o r   d is ch ar g e   3   fly i n g   c ap ac ito r s .   T h u s ,   m in im ize   th e   d if f er e n ce   b etwe en   n o m in al  v o ltag v alu es  an d   m ea s u r ed   v o ltag v alu es.  T h flo wch ar t   o f   Fig u r 2   illu s tr ates  th p r o ce s s   to   co n tr o v o ltag o f   fly in g   ca p ac ito r s   in   ea ch   p h ase.     T h s y n ch r o n o u s   r ef er en ce   f r a m ( SR F)  co n tr o ller   [ 1 9 ]   is   m ajo r   m o d u le  in   th p r o p o s ed   t est  s y s te m   wh ich   co n tr o ls   th e   o u t p u v o lt ag o f   th e   m u ltil ev el   in v er ter .   Fo r   t h o u tp u t   v o lta g m atch   to   t h g r id   v o ltag e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 :   3 6 4     372   366   am p litu d e,   p h ase  a n d   f r eq u en cy   th e   SR co n tr o ller   ta k es  f ee d b ac k   [ 2 0 ]   f r o m   th e   g r id   th r ee   p h ase   v o ltag es,   cu r r en ts   an d   DC   lin k   v o ltag a t th in p u t.  T h s tr u ctu r e   o f   th SR F c o n tr o ller   is   g iv en   in   Fi g u r 3 .           Fig u r e   2 .   Flo wch ar t t o   co n t r o th v o ltag o f   f ly i n g   ca p ac ito r           Fig u r e   3 .   B lo ck   d iag r am   o f   S R F c o n tr o l stru ctu r f o r   PVA  g r id   in ter c o n n ec tio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       A   g r id   in terco n n ec ted   n ested   n eu tr a l p o in t c la mp e d   in ve r ter w ith   vo lta g s yn ch r o n iz a tio n   … ( B o g imi   S ir is h a)   367   T h SR co n tr o ller   u s es  Par k s   tr an s f o r m atio n   f o r   co n tr o ll in g   th cu r r en o f   th i n v er te r .   T h d q   co m p o n en ts   o f   th cu r r e n ts   ar ca lcu lated   with   r esp ec to   P L L   m o d u le  [ 19 ] - [ 2 5 ]   wo r k in g   in   s y n ch r o n izatio n   to   th g r id   v o ltag e.   T h d q   ax i s   ca lcu latio n   f o r   th e   g iv en   co n tr o ller   is   g iv en   as p er   th eq u a tio n s   g iv en   b el o w   L et  r   v ec to r   i n   ab c o o r d in ate  s y s tem , a n g le  b etwe en   ab , ab ,   an d   ca   ar 1 2 0   d eg r ee s .     =r a . ̂ + r b . ̂ + r c . ̂   ( 2 )     W h er e,   r a r b ,   a n d   r c   b p r o jecti o n s   o f   r   v ec to r   i n   d ir ec tio n   o f   a ,   b,   an d   c .     =r α . ̂ + r β . ̂   ( 3 )     W h er e,   r α  p r o jectio n   o f   r   v ec t o r   in   d ir ec tio n   o f   α ,   r β  p r o jectio n   o f   r   v ec to r   in   d ir ec tio n   o f   β .   T o   g et  r elatio n   b etwe en   α β an d   a b c :     = . ̂   ( 4 )   = { . ̂ +   . ̂ +   . ̂ } . ̂   =   ̂ . ̂ +     ̂ . ̂   +     ̂ . ̂   =   +      ( 120 0 )   +        ( 240 0 )     =   1 2   1 2   ( 5 )     r β  p r o jectio n   o f   r   v ec to r   in   th e   d ir ec tio n   o f   β is     = . ̂   ( 6 )   = { . ̂ +   . ̂ +   . ̂ } . ̂   =   ̂ . ̂ +   ̂ . ̂ +   ̂ . ̂     = +    ( 30 0 ) +      ( 150 0 )     = 0 +   3 2   3 2       [ r α r β r0 ] = [         1 1 2 1 2 0   3 2 3 2 1 2 1 2 1 2 ]         [ r a r b rc ]   ( 7 )     [ d q 0 ] = [ c os θ   s in θ   0 s in θ   c os θ   0 0   0   1 ] [ α β 0 ]   ( 8 )     B y   u s in g   C lar k s   t r an s f o r m atio n   an d   f r o m   α β - co o r d in ates to   d q - co o r d in ates ( Par k s   t r a n s f o r m atio n )   we  g et      [ r d r q 0 ] = 2 3 [         c os θ 1   2 c os θ +   3 2 Sin θ 1   2 c os θ 3 2 s in θ s in θ 1   2 s in θ +   3 2 c os θ 1   2 s in θ 3 2 c os θ 1 2 1 2 1 2 ]           ( 9 )     T h v o ltag c o n tr o ller   is   PI   co n tr o ller   with   in p u tak en   b y   co m p ar is o n   o f   DC   v o ltag at  th DC   lin k   ca p ac ito r   an d   r ef er e n ce   v alu g iv e n   b y   th u s er .   T h e   o u tp u t   o f   th v o ltag co n tr o ller   is   d ir ec ax is   co m p o n en r ef er e n ce   an d   q u a d r atu r ax is   r ef er e n ce   co m p o n en is   co n s id er ed   to   b 0 .   T h cu r r en co n tr o ller   g en er ates  th r eq u ir ed   r ef er en ce   d q   v o ltag r ef e r en ce   co m p o n en with   PI  co n tr o ller   in   it.   T h r ef er e n ce   d q   v o ltag co m p o n e n ts   ( Vd *   an d   Vq * )   [ 1 9 ]   a r co n v er ted   to   s in u s o id al  b y   in v e r s p ar k s   t r an s f o r m atio n .   T h e   f in al  th r ee   p h ase  s in u s o id al  r ef er en ce   wav ef o r m s   ar co m p a r ed   to   p h ase  d is p o s itio n   m u lti  ca r r ier   m o d u latio n   tech n iq u f o r   g en er atio n   o f   p u ls es  f o r   th n o v el  f iv lev el   in v er ter .   As  th SR co n tr o ller   u s es  PLL   to   g en er ate  th e   r ef er e n ce   s ig n als  an d   th e   PLL   is   o p e r ated   with   g r id   v o ltag as  f ee d b ac k ,   th e   in v er ter   o p er ates  i n   s y n ch r o n izatio n   with   th g r id .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 :   3 6 4     372   368   3.   P VA - M O DUL E   T h PVA  is   a   DC   s o u r ce   wh ich   g en er ates  p o wer   b y   c o n v er tin g   s o lar   ir r ad iatio n .   T h DC   v o ltag f r o m   th PVA  is   n o t a lway s   c o n s tan t a s   th s o lar   ir r ad iatio n   is   v ar iab le  with   ch an g e   in   cli m aticc o n d itio n s .   Fo r   co n s tan DC   v o ltag g en er atio n ,   th PVA  is   co n n ec ted   to   s tab ilizin g   D C - DC   b o o s ter   co n v er ter   co n tr o lled   b y   MPPT  tech n iq u e   [ 22 ]   f o r   m ain tain in g   th e   o u tp u v o ltag at  s p ec if ied   v al u e.   DC - DC   b o o s ter   co n v e r ter   is   u tili ze d   f o r   th is   p u r p o s s o   as  to   in cr ea s e   th i n p u t   v o ltag to   t h in v er ter   as  th e   AC   lo ad s   o p er ate   at  h ig h   v o ltag es.  T h d u ty   r atio   f o r   th I GB T   s w itch   is   g en er ate d   b y   i n cr em en tal  co n d u ctan c MPPT  alg o r ith m     [ 20 ] - [ 2 5 ] .   T h is   alg o r ith m   is   co n s id er ed   to   b r o b u s an d   o p er ates  with   f aster   r esp o n s r ate  as  co m p ar ed   to   tr ad itio n al  P& MPPT  alg o r ith m   wh ich   is   u s ed   in   m o s t o f   t h MPPT  tech n iq u es.        4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h p r o to ty p o f   PVA  r en e wab le  s o u r ce   co n n ec ted   to   n ested   n eu tr al   p o in t   clam p e d   f iv lev el   in v er ter   co n tr o lled   b y   SR co n tr o ller   in ter co n n ec ted   to   th r e p h ase  g r id   is   m o d elled   is   s i m u lated   MA T L AB   Simu lin k .   T h p ar am eter s   o f   s im u latio n   ar g i v en   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   P ar am eter s   o f   Simu lin k   b lo c k   d iag r am   P a r a me t e r   V a l u e   I n p u t   d c   l i n k   v o l t a g e   V i n = 6 0 0   V   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   F sh = 2 0 0 0   H z   D i o d e   R i n = 0 . 0 0 1   o h ms,   F o r w a r d   v o l t a g e   = 0 . 8 V   F l y i n g   c a p a c i t o r     C = 1 0 0 0   µ   F   I G B sw i t c h     R i n = 0 . 0 0 1   o h ms   M o d u l a t i o n   i n d e x   M I = 0 . 9 5   F u n d a m e n t a l   f r e q u e n c y   F = 5 0   Hz   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y     F s=2 0 0 0   Hz   R - l o a d   R = 1 0 0   o h ms   RL - l o a d   w i t h   0 . 7   p o w e r   f a c t o r   l a g g i n g   P = 7 0 0 W ,   Q L = 7 1 4 . 1 4   V A R   LC - f i l t e r     L= 1 0   mH ,   C = 8 1 0   µ f   3 - p h a s e   b r e a k e r     B r e a k i n g   r e s i st a n c e   ( R ON ) = 0 . 0 1   o h ms     S w i t c h i n g   t i me = 0 . 1 sec   f o r   a l l   3   p h a se s   F r e q u e n c y   = 5 0   Hz   P o l e s   =4   ( R s)   = 0 . 5 5   o h ms   ( Ls)   = 0 . 0 0 2 8 8   H   ( R r )   = 0 . 7 8   o h ms   ( Lr )   = 0 . 0 0 2 8 6   H   ( Lm)   = 0 . 0 9 0 5   H   I n e r t i a   ( J)   = 0 . 0 1 9   k g - m 2   F r i c t i o n   f a c t o r   ( B )     = 0 . 0 0 2 9 8 5   N m - sec   R a t i n g   o f   g r i d   c o n n e c t e d   Ph - P h   v o l t a g e   R M S   = 1 3 2 K V   3 - p h a s e   s h o r t   c i r c u i t   l e v e l   a t   b a s e   v o l t a g e   ( V A )   = 2 5 0 0   M V A   F r e q u e n c y   = 5 0   Hz   X / R   r a t i o   =7   R a t i n g   o f   t r a n sf o r m e r s   S t e p d o w n   t r a n sf o r mer  1   1 0 0   K V A ,   11   K V / 2 6 0   V   S t e p d o w n   t r a n sf o r mer  2   47   M V A ,   1 3 2   K V / 1 1   KV   S t e p d o w n   t r a n sf o r mer  3   1 0 0   K V A ,   1 1   K V / 4 0 0   V   R a t i n g s   o f   LC - f i t t e r   R e si st a n c e   ( R L ),   I n d u c t a n c e   ( L)   = 3 . 1 4   mO h ms,   0 . 5   mH   A c t i v e   p o w e r   ( P ) ,   R e a c t i v e   p o w e r   ( Q C )   = 1 0 0   W ,   1 0   K V A R       Fig u r 4   s h o ws  th Simu lin k   d iag r am   o f   p r o to ty p e   m o d el  with   SR co n tr o ller   with   in d u ctio n   m o to r   lo ad Fig u r 5   s h o ws  th o u t p u v o ltag es  o f   Nested   n eu tr al  p o in clam p ed   i n v er ter   with   0 . 9 5   m o d u latio n   in d ex .   Fig u r 6   s h o ws  th e   th r ee   p h ase  lin e   v o ltag es   Vab o f   NNPC   in v er ter   wh ic h   is   s in u s o id al,   b u I ab is   “M - W   ty p e”   s in u s o id al  cu r r e n b ec au s s y s tem   is   co n n ec t ed   to   n o n - lin ea r   lo ad   ac r o s s   th 3 - p h ase  p o we r   s u p p ly .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       A   g r id   in terco n n ec ted   n ested   n eu tr a l p o in t c la mp e d   in ve r ter w ith   vo lta g s yn ch r o n iz a tio n   … ( B o g imi   S ir is h a)   369         Fig u r e   4 .   Simu lin k   d iag r am   w ith   SR c o n tr o ller   with   i n d u cti o n   m o t o r   l o ad           Fig u r e   5 Fiv lev el  o u tp u t v o l tag f o r   m o d u latio n   in d e x =0 . 9 5   with   R - L o ad   ( R =1 0 0   Ω)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 :   3 6 4     372   370       Fig u r e   6 .   Gr id   v o ltag e   an d   g r i d   cu r r e n t       I n d u ctio n   m o to r l o a d :   T G r o s s   m ec h an ical  to r q u ( o r )   m o to r   t o r q u e     T sh  ( o r )   T L = L o ad   to r q u e   T loss =L o s s   d u to   f r ictio n ,   win d ag e ,   an d   ir o n   lo s s es.     =  +       (  ) =       =    = 10 746 2 1 4 4 0 60 = 49 . 47   .   C o n s id er   4 9 . 4 7   N - m   as f u ll l o ad .     So ,   co n s id er   2 4 . 7 3   N - m   as  h al f - l o ad ,   1 2 . 3 6   N - m   as  h al f l o a d ,   an d   0   N - m   as  n o - l o a d .     Fig u r 7   s h o ws  th v a r iatio n   o f   l o ad   to r q u e   ap p lied .   Fig u r 8   a n d   Fig u r 9   s h o ws  as  t h lo ad   is   d ec r ea s ed   f r o m   f u ll - lo a d   to   h a lf - lo ad   to   q u ar ter - lo ad   to   n o - lo ad ,   th r o tatin g   m ag n etic  f ield   p r o d u ce d   will a ls o   d ec r ea s e.   So ,   th cu r r en r e q u ir ed   to   p r o d u ce   R MF  is   als o   d ec r ea s as  s h o wn   I s _ ab &   I r _ ab c .   ( f u ll - lo ad   s tar ted   at  0 . 6   s ec ) .           Fig u r e   7 .   L o ad   t o r q u a p p lied   to   i n d u ctio n   m o to r           Fig u r e   8 .   S tato r   a n d   r o to r   c u r r en ts   I abc   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2252 - 8 7 9 2       A   g r id   in terco n n ec ted   n ested   n eu tr a l p o in t c la mp e d   in ve r ter w ith   vo lta g s yn ch r o n iz a tio n   … ( B o g imi   S ir is h a)   371       Fig u r 9 .   Sp ee d ,   T e   v s   tim       T ab le   2   s h o ws  %THD   o f   p h ase  v o ltag es  at  o u t p u f o r   v a r io u s   ty p es  o f   lo ad s   with o u SR co n tr o ller   T HD  o b tain ed   is   h ig h er ,   f u r th er   T HD  is   m in im ized   b y   SR F c o n tr o ller   th e r b y   elim in atin g   th h ar m o n ics.       T ab le   2.   O u tp u t p h ase  v o ltag T HD   o f   in v er ter s id f o r   R,   RL ,   an d   in d u ctio n   m o to r lo ad   C a se   s t u d i e s   %T H D   o f   P h - P h   o u t p u t   v o l t a g e   W i t h o u t   S R F   c o n t r o l l e r   W i t h   S R F   c o n t r o l l e r   R - Lo a d   2 5 . 3 5 %   0 . 0 6 %   RL - L o a d   4 8 . 7 5 %   0 . 0 7 %   I n d u c t i o n   m o t o r - l o a d   3 0 8 . 1 9 %   0 . 0 5 %       5.   CO NCLU SI O N   Nested   n eu tr al  p o in clam p ed   f iv lev el   in v er ter   in ter c o n n ec ted   to   g r id   co n tr o lled   b y   SR F   s tr u ctu r e   with   PD  m u lti  ca r r ie r   m o d u l atio n   tech n i q u is   a n aly s ed .   T h co n n ec tio n   to   g r id   b y   m ea n s   o f   in v er ter   is   s y n ch r o n ize d   an d   th p o wer   f r o m   th PVA  is   in jecte d   to   th s y s tem   co m p en s atin g   th lo ad s   co n n ec ted   at  PC C .   T h s y s tem   is   well  te s te d   f o r   b o th   s tatic  an d   d y n am ic  l o ad   co n d itio n s .   T h r esu lts   s h o th r ed u ctio n   o f   o u tp u p h ase  v o ltag T HDs  with i n   th p e r m is s ib le  lim it  ( <1 %) .   T h e   s y s tem   ca n   b f u r th er   ex ten d ed   with   m u ltip le  r en ewa b le  s o u r ce s   th at  ca n   b c o n n ec te d   at   th i n p u to   th e   in v er te r   a n d   o p tim al  co n tr o ller   ca n   b e   in co r p o r ated   f o r   b etter   v o ltag e .       RE F E R E NC E S   [1 ]   D.  Lee   a n d   L.   Wan g ,   S m a ll - sig n a l   sta b il it y   a n a ly sis   o f   a n   a u to n o m o u h y b rid   re n e wa b le  e n e rg y   p o we g e n e ra ti o n /en e rg y   sto ra g e   sy ste m   p a rt  i:   ti m e - d o m a in   sim u lati o n s ,   in   IE EE   T r a n s a c ti o n o n   E n e rg y   Co n v e rs io n v o l.   2 3 ,   n o .   1 ,   p p .   3 1 1 - 3 2 0 ,   M a r .   2 0 0 8 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TE C. 2 0 0 7 . 9 1 4 3 0 9 .   [2 ]   M .   El   m a lah ,   A .   Ba - ra z z o u k ,   M .   G u isse r,   E .   Ab d e lmo u n im,   a n d   M .   M a d a rk Ba c k ste p p in g   b a se d   p o we c o n tro o f   a   th re e - p h a se   s in g le - sta g e   g rid - c o n n e c ted   P sy ste m , "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o El e c trica l   a n d   Co m p u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   9 ,   n o .   6 ,   p p .   4 7 3 8 - 4 7 4 8 ,   De c .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 /i jec e . v 9 i6 . p p 4 7 3 8 - 4 7 4 8 .   [3 ]   A.  Ra h n a m a e a n d   M .   S a li m i,   n o v e g r id   c o n n e c ted   p h o to v o l taic   s y ste m ,   Bu ll e ti n   o El e c tric a E n g i n e e rin g   a n d   In f o rm a ti c s ,   v o l.   5 ,   n o .   2 ,   p p .   1 3 3 - 1 4 3 ,   Ju n .   2 0 1 6 ,   d o i 1 0 . 1 1 5 9 1 /ee i. v 5 i2 . 5 2 3 .   [4 ]   F.  Blaa b jer g ,   R .   Teo d o re sc u ,   M .   Li se rre ,   a n d   A.   V.  Ti m b u s,   O v e rv iew   o f   c o n tro a n d   g ri d   sy n c h ro n iza ti o n   fo r   d istri b u ted   p o we g e n e ra ti o n   sy st e m s ,   in   IEE E   T r a n sa c ti o n s   o n   I n d u stri a l   El e c tro n ics ,   v o l.   5 3 ,   n o .   5 ,   p p .   1 3 9 8 - 1 4 0 9 ,   Oc t.   2 0 0 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T I E. 2 0 0 6 . 8 8 1 9 9 7 .   [5 ]   M .   L ise rre ,   R.   Teo d o re sc u ,   a n d   F .   Blaa b jer g ,   S tab il i ty   o f   p h o t o v o lt a ic   a n d   win d   tu r b in e   g ri d - c o n n e c ted   in v e rters   fo a   larg e   se o g rid   imp e d a n c e   v a lu e s,   in   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   P o we El e c tro n ics ,   v o l.   2 1 ,   n o .   1 ,   p p .   2 6 3 - 2 7 2 ,   Ja n .   2 0 0 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T P EL . 2 0 0 5 . 8 6 1 1 8 5 .   [6 ]   L .   A.  d e   S .   Ri b e iro ,   O .   R.   S a a v e d ra ,   J .   G .   d e   M a to s,  S .   L.   Li m a ,   G .   Bo n a n ,   a n d   A .   S .   M a rt in s,   De sig n ,   c o n tro l ,   a n d   o p e ra ti o n   o a   h y b ri d   e lec tri c a g e n e ra ti o n   s y ste m   b a se d   o n   re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e s,”   Rev ista   El e trô n ica   d e   Po tên c ia - S o b ra e p ,   v o l.   1 5 ,   n o .   4 ,   p p .   3 1 3 - 3 2 2 ,   2 0 1 0 .   [7 ]   V.  Ka u ra   a n d   V.  Blas k o ,   Op e ra ti o n   o a   p h a se   lo c k e d   l o o p   sy st e m   u n d e d isto r ted   u t il it y   c o n d it io n s,   in   I EE E   T ra n sa c ti o n o n   In d u stry   A p p li c a ti o ns ,   v o l.   3 3 ,   n o .   1 ,   p p .   5 8 - 6 3 ,   Ja n . - F e b .   1 9 9 7 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 / 2 8 . 5 6 7 0 7 7 .   [8 ]   Y.  Zh a n g ,   G .   P .   Ad a m ,   T.   C.   Li m ,   S .   J.  F in n e y ,   a n d   B .   W.   Wi ll iam s,  Hy b rid   m u lt i lev e c o n v e rter:  c a p a c it o r   v o lt a g e   b a lan c in g   li m it a n d   it e x ten sio n ,   in   IE EE   T ra n sa c ti o n s o n   In d u stri a In fo rm a ti c s ,   v o l.   9 ,   n o .   4 ,   p p .   2 0 6 3 - 2 0 7 3 ,   N o v .   2 0 1 3 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 /T I I. 2 0 1 2 . 2 2 3 5 8 4 6 .   [9 ]   S .   R.   P u l ik a n t a n d   V.  G .   A g e li d is,   Hy b ri d   fl y i n g - c a p a c it o r - b a se d   a c ti v e - n e u tral - p o in t - c la m p e d   fiv e - lev e l   c o n v e rter  o p e ra ted   wit h   S HE - P WM ,   in   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   In d u stria El e c tro n ics ,   v o l .   5 8 ,   n o .   1 0 ,   p p .   4 6 4 3 - 4 6 5 3 ,   Oc t.   2 0 1 1 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T I E. 2 0 1 1 . 2 1 0 6 0 9 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8 7 9 2   I n t J   Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.   10 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 :   3 6 4     372   372   [1 0 ]   R.   B.   B o ll i p o ,   S .   M i k k il i ,   a n d   P .   K.  Bo n th a g o rla,  H y b ri d ,   o p ti m a l,   in telli g e n a n d   c las sic a P M P P tec h n iq u e s:  re v iew ,   in   CS EE   J o u rn a l   o Po we a n d   En e rg y   S y ste ms ,   v o l.   7 ,   n o .   1 ,   p p .   9 - 3 3 ,   Ja n .   2 0 2 1 ,   d o i:   1 0 . 1 7 7 7 5 /CS E EJP ES . 2 0 1 9 . 0 2 7 2 0 .   [1 1 ]   K.  Wan g ,   Z .   Zh e n g ,   Y.  L i,   K.  Li u ,   a n d   J.  S h a n g ,   Ne u tral - p o i n p o ten ti a b a lan c in g   o a   fiv e - lev e a c ti v e   n e u tral - p o i n t - c lam p e d   in v e rter ,   in   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   In d u s tri a El e c t ro n ics ,   v o l.   6 0 ,   n o .   5 ,   p p .   1 9 0 7 - 1 9 1 8 ,   M a y   2 0 1 3 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T IE . 2 0 1 2 . 2 2 2 7 8 9 8 .   [1 2 ]   T .   Laa g o u b i,   M .   Bo u z i ,   M .   Be n c h a g ra ,   M P P &   p o we fa c to c o n tro l   fo r   g r id   c o n n e c t e d   P V   sy ste m with   F u z z y   lo g ic  c o n tr o ll e rs ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste (IJ PE DS ) v o l.   9 ,   n o .   1 p p .   1 0 5 - 1 1 3 ,   M a r .   2 0 1 8 d o i:   1 0 . 1 1 5 9 1 / ij p e d s.v 9 n 1 . p p 1 0 5 - 1 1 3 .   [1 3 ]   Z.   Xu ,   X.   Z h e n g ,   T.   Li n ,   J.   Ya o ,   a n d   A.   I o in o v ici ,   S witc h e d - c a p a c it o m u lt i - lev e l   in v e rter  wit h   e q u a d istri b u ti o n   o t h e   c a p a c it o rs   d isc h a r g in g   p h a se s,   in   C h in e se   J o u rn a l   o f   El e c t ric a E n g i n e e rin g ,   v o l.   6 ,   n o .   4 ,   p p .   4 2 - 5 2 ,   De c .   2 0 2 0 ,   d o i:   1 0 . 2 3 9 1 9 /CJEE . 2 0 2 0 . 0 0 0 0 2 9 .   [1 4 ]   R.   Ab d u ll a h ,   N.  A.  Ra h im,  S .   R.   S .   Ra ih a n ,   a n d   A.  Z .   Ah m a d ,   F i v e - lev e d i o d e - c lam p e d   in v e rter  with   th re e - lev e l   b o o st   c o n v e rter,   i n   IEE E   T ra n s a c ti o n o n   I n d u stria El e c tro n ics ,   v o l .   6 1 ,   n o .   1 0 ,   p p .   5 1 5 5 - 5 1 6 3 ,   Oc t.   2 0 1 4 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TIE . 2 0 1 3 . 2 2 9 7 3 1 5 .   [1 5 ]   S .   T h iele m a n s,  A.   Ru d e rm a n ,   B .   Re z n ik o v ,   a n d   J.   M e l k e b e e k ,   I m p ro v e d   n a tu ra b a lan c in g   with   m o d ifi e d   p h a se - sh ift e d   P WM   fo r   sin g le - leg   fiv e - lev e fl y in g - c a p a c it o c o n v e rters ,   in   IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n   P o w e El e c tro n ics v o l.   2 7 ,   n o .   4 ,   p p .   1 6 5 8 - 1 6 6 7 ,   Ap r .   2 0 1 2 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T P EL . 2 0 1 1 . 2 1 6 9 9 9 3 .   [1 6 ]   M .   Na rima n i,   B .   W u ,   a n d   N.  R.   Zarg a ri,   n o v e l   fiv e - le v e v o lt a g e   so u rc e   i n v e rter  wit h   si n u s o id a p u lse   wi d t h   m o d u lat o f o m e d i u m - v o l tag e   a p p li c a ti o n s,   in   IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n   Po we E lec tro n ics ,   v o l .   3 1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 9 5 9 - 1 9 6 7 ,   M a r .   2 0 1 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / T P EL . 2 0 1 5 . 2 4 4 0 6 5 6 .   [1 7 ]   W.   Jia n g ,   X.  Hu a n g ,   J.  Wan g ,   J.  Wan g ,   a n d   J.  Li ,   c a rrier - b a se d   P WM   stra teg y   p ro v id i n g   n e u tr a l - p o i n v o lt a g e   o sc il latio n   e li m in a ti o n   fo m u lt i - p h a se   n e u tral  p o in c lam p e d   3 - lev e in v e rter,   in   IE EE   Acc e ss ,   v o l .   7 ,   p p .   1 2 4 0 6 6 - 1 2 4 0 7 6 ,   2 0 1 9 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /ACC ES S . 2 0 1 9 . 2 9 3 8 6 2 3 .   [1 8 ]   X.  Qu a n   a n d   A.  Q.  H u a n g ,   PI - b a se d   sy n c h ro n o u re fe re n c e   fra m e   fre q u e n c y - l o c k e d   l o o p ,   in   IE E T ra n s a c ti o n o n   I n d u stria l   El e c tro n ics ,   v o l.   6 8 ,   n o .   5 ,   p p .   4 5 4 7 - 4 5 5 3 ,   M a y   2 0 2 1 ,   d o i 1 0 . 1 1 0 9 /T I E. 2 0 2 0 . 2 9 8 5 0 0 2 .   [1 9 ]   A.  M .   Dia b   e a l. ,   F a st  a n d   si m p le  tu n i n g   r u les   o sy n c h r o n o u re fe re n c e   fra m e   p r o p o rti o n a l - in teg ra c u rre n c o n tro ll e r,   in   IEE Acc e ss ,   v o l.   9 ,   p p .   2 2 1 5 6 - 2 2 1 7 0 ,   2 0 2 1 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /ACCE S S . 2 0 2 1 . 3 0 5 4 8 4 5 .   [2 0 ]   F .   M .   G o n z á lez - Lo n g a tt ,   M o d e o p h o t o v o lt a ic  m o d u le   in   M ATLAB ,   in   2 d o   c o n g re so i b e ro a me ric a n o   d e   e stu d ia n tes   d e   i n g e n ier ıa c u te elé c t ric a ,   e lec tró n ica   y   c o mp u ta c i ó n   ( ii   c ib e lec   2 0 0 5 ) ,   2 0 0 5 ,   p p .   1 - 5.   [2 1 ]   S .   Bh a tt a c h a ry y a ,   D.  S .   K u m a P ,   S .   S a m a n ta ,   a n d   S .   M ish ra ,   S tea d y   o u t p u a n d   fa st  trac k i n g   M P P (S O F T - M P P T)   fo r   P & a n d   In C   a lg o r it h m s,   in   IEE E   T r a n sa c ti o n s   o n   S u sta in a b le   En e rg y ,   v o l.   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   2 9 3 - 3 0 2 ,   Ja n .   2 0 2 1 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T S TE . 2 0 2 0 . 2 9 9 1 7 6 8 .   [2 2 ]   S .   S e lv a k u m a r,   M .   M a d h u sm it a ,   C.   Ko o d a lsa m y ,   S .   P .   S imo n ,   a n d   Y.  R.   S o o d ,   Hig h - s p e e d   m a x imu m   p o we p o i n t   trac k in g   m o d u le  fo P s y ste m s,   in   IEE T r a n s a c ti o n o n   In d u s tria El e c tro n ics ,   v o l.   6 6 ,   n o .   2 ,   p p .   1 1 1 9 - 1 1 2 9 ,   F e b .   2 0 1 9 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / TIE . 2 0 1 8 . 2 8 3 3 0 3 6 .   [2 3 ]   B.   S iri sh a ,   P .   S a ti sh k u m a r A   sim p li fied   sp a c e   v e c to P WM   fo c a sc a d e d   H - b rid g e   in v e rter  in c lu d in g   o v e r   m o d u lati o n   o p e ra ti o n ,   1 3 t h   In ter n a ti o n a IEE I n d ia   Co n fer e n c e   I NDICO 2 0 1 6 ,   a IIS C,   Be n g a l u ru ,   I n d ia ,   De c .   16 - 1 8 ,   2 0 1 6 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /INDIC ON . 2 0 1 6 . 7 8 3 9 0 3 8 .   [2 4 ]   B.   S iri sh a ,   P .   S a ti s h k u m a r S i m p li fied   sp a c e   v e c to p u lse   wi d t h   m o d u latio n   b a se d   o n   sw it c h in g   sc h e m e with   re d u c e d   sw it c h in g   fre q u e n c y   a n d   h a rm o n ics   fo r   fi v e   le v e c a sc a d e d   H - b ri d g e   in v e rter ,   I n ter n a ti o n a l   J o u rn a l   o f   El e c trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g v o l .   8 ,   no 5 ,   p p .   3 4 1 7 - 3 4 2 6 ,   2 0 1 7 d o i:   1 0 . 1 1 5 9 1 /i jec e . v 8 i 5 . p p 3 4 1 7 - 3 4 2 6 .   [2 5 ]   B.   S iri sh a   a n d   P .   S .   Ku m a r,   S VP WM   b a se d   g e n e ra li z e d   sw it c h i n g   sc h e m e fo se v e n   lev e DCM LI  in c lu d in g   o v e r   m o d u lati o n   o p e ra ti o n - F P G i m p lem e n tatio n ,   T ENCON  2 0 1 9   -   2 0 1 9   IEE E   Reg i o n   1 0   Co n fer e n c e   (T ENCON) 2 0 1 9 ,   p p .   2 1 35 - 2 1 4 2 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T ENCON . 2 0 1 9 . 8 9 2 9 3 8 0 .       B I O G RAP H Y   O F   AUTHO R       Bo g i m S irisha   S h e   h o l d a   B . E.   in   El e c tri c a E n g i n e e rin g   fr o m   Os m a n ia  Un iv e rsity ,   M .   Tec h   P o we Eele c tro n ics   fro m   JN TUH  in   2 0 0 3 ,   a n d   a   P h . D.  d e g re e   fro m   Os m a n ia  Un iv e rsity   2 0 1 8 .   S h e   h a o v e 1 6   y e a rs  o e x p e rie n c e   in   re se a rc h   a n d   tea c h in g   a n d   is  c u rre n tl y   e m p lo y e d   a a n   As so c iate   P ro fe ss o in   El e c tri c a De p a rtme n t,   En g in e e rin g   C o ll e g e ,   Os m a n ia  Un i v e rsity ,   Hy d e ra b a d ,   I n d ia .   S h e   h a p u b li sh e d   v a rio u a rti c les   in   in tern a ti o n a l   a n d   n a ti o n a j o u r n a l   p u b li c a ti o n a n d   c o n fe re n c e s.  M u lt il e v e I n v e rters ,   p o we e lec tro n ics   a n d   d ri v e s,  re n e wa b le   e n e rg y   a p p l ica ti o n s   a n d   sp e c ial  e lec tri c a m a c h in e a re   a m o n g   h e r   re se a rc h   in te re sts.  Os m a n ia   Un iv e rsity   a wa rd e d   h e a   P h . D.   in   th e   field   o m u lt il e v e l   in v e rters .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.