I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o w er   E ng ineering   ( I J AP E )   Vo l . 7 ,   No .   3 ,  Dec em b er   201 8 ,   p p .   2 7 7 ~ 2 8 3   I SS N:  2252 - 8792   D OI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ap e. v 7 . i3 . p p 2 7 7 - 283          277       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA P E   Interleav ed  Flyba ck Conv erte r w ith  E m bedde d  G ri d  Intera cting  PV  C a sca ded ML I        J a ik ris hn a   V ,  Su bh ra nh s u S ekha r  Da s h ,  L i ns s   T   Ale x ,   R .  Sridh a r     De p a rt m e n t  o f   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   S RM   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i,   T a m il   Na d u ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   6 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A u g   1 2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   2 7 ,   2 0 1 8       T h e   i m p o rtan c e   o f   e x tra c ti n g   p o w e r  f ro m   r e n e w a b le  e n e rg y   s o u rc e s  a re   in c re a sin g   in   th e   m o d e rn   w o rld   a s  th e   p o w e r  d e m a n d   is  in c re a si n g   d a y   b y   d a y   a n d   th e   n o n   re n e w a b le  e n e rg y   so u rc e s  a r e   g e tt in g   d ried   u p .  S o lar  p o w e r   is  a   d o m e stic  so u rc e   o f  e n e rg y   a n d   it s  a v a il a b il it y   th ro u g h o u t  th e   y e a r  m a k e s   it   a   p rim a r y   tar g e t  to   so lv e   th is  c risis .  It  w il l  n e v e r  p ro d u c e   a n y   h a z a rd o u s   w a ste   o r  p o ll u ti o n .  Bu t  v a rio u s   issu e s  li k e   P o w e r  q u a li ty   p ro b lem s  a n d   Ha r m o n ic  d isto r ti o n   se e p   in   d u e   t o   th e   i n term it ten t  n a tu re   o f   P V   sy st em .  T h i s  p a p e r  p ro p o se s  a   c a sc a d e d   H – b rid g e   m u lt il e v e l  in v e rter  f o r  g rid   c o n n e c ted   P V   s y ste m   w it h   a   f l y b a c k   c o n v e r ter .  T h is  h e lp s  to   a c h iev e   m a x i m u m   p o w e r   p o i n t  trac k in g   a n d   a lso   p ro v i d e s  i so latio n   w h ich   w il l  f u rth e r  h e l p   t o   i n c re a se   s y ste m   e ff icie n c y .  T he   DC – DC  fly b a c k   c o n v e rters   a re   c a sc a d e d   to   g e n e ra te  m u lt il e v e l  o u tp u t  v o lt a g e .  T h e n   t h is  m u lt il e v e l  d c   o u t p u t   is  g iv e n   t o   H  b rid g e   in v e rter   to   g e n e ra te  m u lt il e v e l  o u tp u t .  A   n e w   c o n tro l   a lg o rit h m   is  u se d   in   th is   p a p e r  w h ich   c o m b in e s  v o lt a g e – h o ld   P e rt u rb   a n d   o b se rv e   m e th o d   a n d   m o d if ied   P W M   a lg o rit h m   w h ic h   h e l p s  to   a c h iev e   th e   b e st  M P P T .  T h e   p ro p o se d   t o p o l o g y   is   i m p le m e n t e d   in   P S IM .  T h e   S im u latio n   a n d   Ha rd w a re   re su lt s rev e a l  th a t  th e   su g g e ste d   tec h n iq u e   is  h ig h ly .     K ey w o r d s :   Dir ec t c u r r en t   Ma x i m u m   P o w er   P o in t  T r ac k in g   Mu ltil e v el  i n v er ter   P h o to v o ltaic   P u ls e  W id th   Mo d u latio n   Co p y rig h t  ©   2 0 1 8   In stit u te o f  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 l  rig h ts  re se rv e d .    C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   L i n s s   T   A l ex ,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   SR M  U n i v er s it y ,   Kattan k u lath u r ,   C h en n ai  6 0 3 2 0 3 ,   I n d ia .    E m ail: li n s s tale x @ g m ail . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     E n er g y   is   o n e  o f   t h e  m o s t  i m p o r tan t  f ac to r s   t o   s u r v i v e  i n   t h is   m o d er n   w o r ld .  As  p er   An n u al  e n er g y   o u tlo o k   2 0 1 7   th e   to tal  d e m an d   o f   e n er g y   co n s u m p t io n   i n cr ea s es   b y   1 1   %   b et w ee n   2 0 1 6   an d   2 0 4 0 .  B y   t h at   ti m e  t h e  r eso u r ce s   w h ic h   w e  ar e  u s in g   m o s tl y   f o r   en er g y   p r o d u ctio n   s u c h   as  o i l  an d   n a tu r al  g as  an d   n u clea r   w il l  b e  ta k en   o u t  f r o m   t h e  e n er g y   p r o d u ctio n   b u s i n es s .  T h e  m ain   r ea s o n   f o r   t h is   is   h ig h   p r ice  an d   f ast   d ep let in g   n at u r e  o f   cr u d e  o il  an d   n u clea r   is   h az ar d o u s   an d   co u n tr ies   ar e  n o t  w i lli n g   to   o p en   n e w   p la n t s   [ 1 ] .  T h is   w il l  lead   u s   to   en er g y   les s   w o r ld .  T h is   b r in g s   in to   th e  p ictu r e  th e  co n ce p t  o f   u ti lizi n g   en er g y   s o u r ce s   li k e   w i n d   an d   s o lar .  Am o n g   t h ese   th e  s o lar   e n er g y   is   al w a y s   t h e  f ir s t  c h o ice  b ec au s e  o f   i ts   a v ai lab ilit y   all   o v er   t h e  w o r ld .  I n   th i s   t h e  o b tai n ab le  ir r ad iatio n   f r o m   t h e  s u n   i s   u tili z ed   w it h   th e   h elp   o f   P V  m o d u l es  w h ich   w ill   r es u lt   in   p o llu tio n   f r ee   en er g y   w h ic h   in   tu r n   is   co n v er ted   to   u s e f u l  en er g y   w it h   t h e  h elp   o f   i n v er t er s   [ 2 – 4] .    Fo r   s y n th e s izi n g   t h e  ac   o u tp u t   v o ltag e  w i th o u t  m u c h   d is to r ti o n   m u ltil e v el  i n v er ter s   w ill  b e   th e  m o s t  s u itab le  c h o ice  as  i t  h a s   g o t  m an y   ad v an tag e s   s u ch   a s   les s er   h ar m o n ics,  s w itc h in g   s tr ess   r e d u ctio n   a n d   it  also   p r o v id es  an   o p ti o n   f o r   g en er a tin g   h ig h   v o lta g e .  Ne u tr al  p o i n t  cla m p ed   m u l tile v el  i n v er ter ,  f l y in g   ca p ac ito r   m u ltil e v el  i n v er ter   an d   ca s ca d ed   H - b r id g e  m u l tile v el  i n v er t er   ar e  s o m e  o f   th e  m u lti le v el  in v er ter   to p o lo g ie s   u s ed .  Du e  to   th e  p r esen ce   o f   d io d es  th er e  w ill  b e  an   in cr e m en tal  lo s s   an d   v o lta g e  i m b a l an ce   in   D C   ML I   [ 5 ] .  I n   F C   M L I   th e   in cr ea s ed   n u m b er   o f   s e m ico n d u cto r   a n d   p as s iv e  co m p o n e n ts   r es u lt s   i n   i n cr ea s e d   co m p le x it y   o f   th e  s y s te m   [ 6 ] .   B ec au s e  o f   th ese  d r a w b ac k s   ca s c ad ed   ML I   w as  i n tr o d u ce d   f o r   m ed i u m   an d   h i g h   p o w er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l .     7 ,   No .     3 ,  Dec em b er   2 0 1 8 :   2 7 7   –   2 8 3   278   ap p licatio n s .  B esid es  t h at  t h e   co n v e n tio n a l  p o w er   co n v er s io n   to p o lo g ies  r eq u ir es   lar g e   n u m b er   o f   p o w er   s e m ico n d u cto r   s w itc h es  an d   is o lated   d c  s o u r ce s .   So   a  n e w   ar ea   f o r   r esear ch   to   r ed u ce   th e  n u m b er   o f   co m p o n e n t s   h a s   e m er g ed .  T h is   r esu lt s   i n   th e  d ev elo p m en t o f   n e w   to p o lo g ies .    Fo r   h i g h er   lev el   g e n er atio n s   t h e  ca s ca d ed   m u ltil e v el  co n v er ter   p la y s   a  cr u cia l  r o le  d u e  to   i ts   r ed u ce d   co m p o n e n t  r ed u c tio n .  T h is   w i ll  g i v e  a n   ad d ed   ad v an ta g e  as   it  w ill  al s o   r ed u ce   t h e  s w i tch in g   lo s s e s   [ 7 ] .  T h is   p ap e r   d ev elo p s   a  co n tr o l  tech n iq u e  o f   a  P V  s y s te m   w i th   m u ltil e v el  i n v er t er   u s in g   a  f l y b a ck   tr an s f o r m er .  I t  is   al m o s t   s i m ilar   to   m o d u le   in te g r at ed   P V  co n v e r ter   a s   it   is   m ad e  u p   o f   s ev er al   m o d u les  co n n ec ted   i n   s er ie s .  An   H - b r i d g e  i n v er ter   i s   u s ed   at   th e  o u tp u t  t o   co n v er t  t h e  g en er ated   DC   p o w er   to   A C   [ 8 - 10] .  T h e  f l y b ac k   tr an s f o r m er   w i ll  h elp   to   f u r t h er   r ed u ce   t h e   n u m b er   o f   p o w er   s w i tch e s .  Di f f er en t   co n tr o l  tech n iq u es   li k e   p er m u tatio n   o f   P V  p an els  alo n g   w i th   p er tu r b   an d   o b s er v e  m et h o d   in cr ea s es  t h e  ex tr ac ti o n   f r o m   P V  p an el  to   th e  f u lle s t  [ 1 1 - 15] .  B u t  th e  m ain   th in g   ass o ciate d   w it h   an y   s y s te m   t h at  d ea ls   w it h   P V  is   t h at  at  an y   r ad iatio n   co n d itio n s   th e   MP P   tr ac k in g   o f   all  P V  s o u r ce s   i n   t h e  s y s te m   s h o u ld   b e  ac h iev ed .  T h e  to p o lo g y   a n d   co n tr o l   s tr ateg y   ad o p ted   in   th i s   p ap er   h elp s   to   ac h iev e  th e  MP P   at  all   co n d itio n s .  A   co n tr o l  alg o r ith m   w h ic h   co m b i n es   a  v o lta g e – h o ld   P er tu r b atio n   &   o b s er v atio n   m eth o d   w it h   a   m o d i f ied   P W M  al g o r ith m   i s   u s ed   f o r   ac h iev in g   t h e  m a x i m u m   p o w er   g e n er atio n   f o r   th e  co n v er ter   lev el s .  A   s i m u latio n   s t u d y   a n d   p r ac tical  ex p er i m e n tal  tes t  h a v e  b ee n   d o n e  o n   th e  s et u p   an d   th e  r esu lt s   s h o w s   a  s i g n if ican t  i m p r o v e m e n t  i n   P V    s y s te m   p er f o r m an ce .        2.   T H E   P RO P O SE D  CO NF I G URAT I O N   T h e  p r o p o s ed   c o n f ig u r atio n   w h ic h   is   s h o w n   i n   F ig u r e  1   co n s is ts   o f   t w o   p o w er   p r o ce s s in g   s tag e s ,   DC - DC   f l y b ac k   c o n v er ter   an d   H - b r id g e  i n v er ter .  T h e  DC - DC   co n v er ter   i s   u s ed   to   o b tai n   i n d iv id u al  MP P T   an d   it  also   p r o v id es  th e  n ec es s ar y   elec tr ical  is o latio n .  An o t h er   ad v an ta g e  o f   th is   to p o lo g y   is   th a t  it  u s e s   o n l y   o n e  co n v er ter   p er   m o d u le  w h i ch   in   t u r n   h elp s   to   r e m o v e  th e  m is a llia n ce   b et w ee n   t h e  p an el s     T h e  s u g g e s ted   m u ltil e v el   in v er ter   ar ch itect u r e  is   m ad e  u p   o f   P V  Mo d u les;   ea ch   P V  m o d u le  is   co n n ec ted   to   o n e   DC - D C   f l y b ac k   co n v er ter .  T h e  o u tp u t  v o ltag e  o f   ea ch   f l y b ac k   co n v e r ter   is   ca s ca d ed   to   a m p li f y   th e  to tal   i n p u t  v o lta g e   to   th e  i n v er ter .  T h e  f l y b ac k   c o n v er ter   p r o v id es  t h e  n ec es s ar y   is o lat io n   at  h i g h   f r eq u en c y   a n d   it  also   tr ac k s   m ax i m u m   p o w er   o f   P V  p an el  ass o ciate d   w it h   it .  T h r ee   P V  p an els  ar e  u s ed   in   t h i s   to p o lo g y   to   p r o d u ce   a  s ev e n   le v el  in v er ter .    Fro m   th e  Fig u r e   1   P V1   is   co n n ec ted   to   o n e  f l y b ac k   D C - DC   co n v er ter   w h ich   co n s is ts   o f   t wo   w i n d in g   tr an s f o r m er   an d   s i m ilar l y   P V2   to   s ec o n d   f l y b ac k   D C - DC   c o n v er ter   an d   P V3   to   th ir d   f l y b ac k   co n v er ter .  T h e   p r im ar y   w i n d i n g s   o f   t h e  f l y b a ck   tr a n s f o r m er   ar e  co n n ec te d   to   P V1   th r o u g h   a   MO S FET   SW 1 .  T h e  o u tp u t   o f   ea ch   f l y b ac k   co n v er ter   i s   ca s c ad ed   an d   th e n   co n n ec ted   to   o n e  H - b r id g e  i n v er ter .  T h e  in v er ter   o u tp u t  i s   t h en   co n n ec ted   to   th e  g r id .  T h e  m ai n   th i n g s   t h at  ar e  to   b e  co n s id er ed   in   th e  p r o p o s ed   to p o lo g y   ar e   a.   Fl y b ac k   tr a n s f o r m er   a n d   its   d esig n   b.   Vo ltag e - Ho ld   P er tu r b   &   Ob s er v e  Me th o d   c.   Mo d if ied   P V  alg o r ith m     2 . 1 .     F ly ba ck   t ra ns f o r m er   a nd   it s   des ig n   T h e  f l y b ac k   u n it  is   u s ed   as   an   is o lati n g   tr an s f o r m er ,   D C - DC   co n v er ter   an d   also   f o r   tr ac k in g   m ax i m u m   p o w er   o f   P V  p an el  ass o ciate d   w it h   i t .  I t  h as  g o t  t w o   w i n d i n g s ,   p r i m ar y   a n d   s ec o n d ar y .  T h e  o u tp u t   f r o m   t h e  P V  p an el  w ill  b e  g iv en   to   th e  p r i m ar y   o f   th e  f l y b ac k   tr an s f o r m er   th r o u g h   a  s w itc h in g   d ev ice  an d   t h e   r eq u ir ed   o u tp u t  w i ll  b e  d eli v er ed   f r o m   t h e  s ec o n d ar y .  T h e  f l y b ac k   tr an s f o r m er   o u tp u t   d ep en d s   o n   m a n y   f ac to r s   s u c h   as  co r e  s ize,   n u m b er   o f   p r im ar y   a n d   s ec o n d ar y   tu r n s ,   air   g ap   etc .  T h e  f o llo w i n g   s ec tio n   ex p lai n s   th e  ef f ec t o f   th e s e  f ac to r s   o n   t h e  o u tp u t .    T h e  f l y b ac k   u n it  is   u s ed   as   an   is o lati n g   tr an s f o r m er ,   DC - DC   co n v er ter   an d   also   f o r   tr ac k in g   m ax i m u m   p o w er   o f   P V  p an el  ass o ciate d   w it h   i t .  I t  h as  g o t  t w o   w i n d i n g s ,   p r i m ar y   a n d   s ec o n d ar y .  T h e  o u tp u t   f r o m   t h e  P V  p an el  w ill  b e  g iv en   to   th e  p r i m ar y   o f   th e  f l y b ac k   tr an s f o r m er   th r o u g h   a  s w itc h in g   d ev ice  an d   t h e   r eq u ir ed   o u tp u t  w i ll  b e  d eli v er ed   f r o m   t h e  s ec o n d ar y .  T h e  f l y b ac k   tr an s f o r m er   o u tp u t   d ep en d s   o n   m a n y   f ac to r s   s u c h   as  co r e  s ize,   n u m b er   o f   p r im ar y   a n d   s ec o n d ar y   tu r n s ,   air   g ap   etc .  T h e  f o llo w i n g   s ec tio n   ex p lai n s   th e  ef f ec t o f   th e s e  f ac to r s   o n   t h e  o u tp u t .   T h er e   ar e  n o   s i m p le  eq u at io n s   lin k i n g   tr a n s f o r m er   s ize  an d   p o w er   r atin g .  A  lar g e   n u m b er   o f   f ac to r s   h av e  to   b e  co n s id er ed   s u c h   as  p r o p er ties   o f   co r e  m ater ial,   s h ap e  o f   tr an s f o r m er ,   p er m i tt ed   tem p er at u r e  r is e   an d   th e  en v ir o n m e n t  u n d er   w h ich   tr an s f o r m er   w ill o p er a te .   Size  r ec o m m en d atio n s   ar e  u s u all y   f o r   co n v ec tio n   co o li n g   an d   it’s  b ased   o n   o p er atin g   f r eq u en cie s   an d   te m p er atu r e  r is e .  Fer r ite  i s   u s u all y   s elec ted   f o r   co r e  m at er ial  w h ich   i s   h a v i n g   h i g h   s at u r atio n   f lu x   d en s it y   an d   lo w   r esid u al  f l u x   d e n s i t y .  At  o p er atin g   f r eq u en c y   t h e  l o s s es  i n   i t  w il l  b e  lo w .  T h e  e n v ir o n m e n t  w ill  n o t   b e  f r ee   air   an d   th e  te m p er at u r e  r is e  w il l b e  h ig h er   f o r   r estrict ed   ar ea s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     I n terl ea ve d   F lyb a ck   C o n ve r ter w ith   E mb ed d ed   Gri d   I n tera c tin g   P V   C a s ca d ed   ML I   ( Ja ikri s h n a   V . )   279       Fig u r e  1 .  P V  s y s te m   w it h   m u lt ilev el  i n v er ter       Vo lt - se co n d s   ap p r o ac h   is   u s e d   to   ca lcu late  th e  m in i m u m   n u m b er   o f   p r i m ar y   t u r n s   f o r   a  s in g le  ON   p er io d   as sq u ar e  w av e  i s   u s ed   as th e  ap p lied   v o ltag e                                              ( 1 )     w h er e ;   Np   m i n = m in i m u m   p r i m ar y   t u r n s   V= ap p lied   d c  v o ltag e   B m = m ax i m u m   f l u x   d en s it y   A r = m i n i m u m   cr o s s   s ec tio n a l a r ea   o f   co r e,   m m 2   T h e  en er g y   tr an s f er   f r o m   t h e  p r im ar y   to   th e  s ec o n d ar y   is   al s o   ca lcu lated   b y   v o lt - s ec o n d s   eq u atio n .  If  th e  f l y b ac k   v o lta g e  r ef er r ed   to   th e  p r im ar y   is   eq u al  to   t h e  ap p lied   v o ltag e,   th en   t h e  ti m e   tak en   to   ex tr ac t  t h e   en er g y   w ill b e  eq u al  to   th e  ti m e  to   in p u t th is   e n er g y .                                                               ( 2 )     T h e  n u m b er   o f   s ec o n d ar y   t u r n s   w ill b e                                           ( 3 )     w h er e ;   Ns= s ec o n d ar y   t u r n s   Vs=s ec o n d ar y   v o lta g e   V/N= v o lt s /t u r n   Fo r   th e  g ap p ed   co r e  to   h a v e  s atu r atio n ,   th e   m a g n etizi n g   f o r ce   ( H)   v al u e  s h o u ld   b e  m u c h   l ar g er .  T h is   h elp s   to   w i th s ta n d   m u c h   lar g e r   DC   c u r r en t  co m p o n en t .  A n d   also   r esid u al   f lu x   d e n s it y   i s   m u c h   lo w er   g i v i n g   a   lar g er   u s ab le  w o r k i n g   r an g e  f o r   co r e   f lu x   d en s i t y .  B u t  a s   t h e  p er m ea b ilit y   is   lo w er ,   th e  in d u cta n ce   p er   tu r n   w il l b e  s m al ler .  T o tal  len g th   o f   air   g ap   w ill b e  ca lcu la ted   u s i n g   t h e  eq u atio n               (    )                             ( 4 )     w h er e ;   ∅ =T o tal  len g t h   o f   air   g ap ,   m m   μ  r =4 πx 1 0 - 7   Np =P r im ar y   t u r n s   A r = A r ea   o f   co r e,   m m 2   L p =P r i m ar y   i n d u cta n ce     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l .     7 ,   No .     3 ,  Dec em b er   2 0 1 8 :   2 7 7   –   2 8 3   280                                               ( 5 )     2 . 2 .   Vo lt a g e – ho ld  pert urb a nd   o bs er v e  m et ho d   P er tu r b   an d   o b s er v e  m et h o d   is   o n e  o f   th e  f i n est  m et h o d s   f o r   m a x i m u m   p o w er   p o in t  tr ac k in g   i n   P V   s y s te m .  T h e  m ai n   p r o b le m s   a s s o ciate d   w ith   p er tu r b   an d   o b s er v e  m e th o d   is   t h at  it  o s cilla tes  a r o u n d   an   MP P   f o r   a  lo n g er   ti m e .  D u r in g   t h is   ti m e  i f   th e  ir r ad iatio n   ch a n g e s   th e  MP P   w ill  also   ch a n g e .  T h is   s u d d en   ch a n g e   w o n ’ t   b e  ef f ec ti v el y   tr ac k ed   b y   t h e  ex is ti n g   P   &   O  m et h o d   a n d   w ill  r es u lt   in   in co r r ec t  MP P s .  So   in   t h is   p ap er   a  m o d if ied   v er s io n   ca lled   Vo lt - h o ld   P   &   O  m e th o d   is   u s ed .    T h e  s u g g e s ted   m eth o d   o v er c o m e s   t h e  l i m ita tio n s   o f   ex is t in g   P   &   O  m et h o d .  I t  u s e s   a  v ar iab le   s ea r ch i n g   s tep   s ize  to   s to p   o s cillati o n s   f o r   lo n g er   ti m e  ar o u n d   MP P .  W h en   t h er e  i s   n o   c h an g e   i n   ir r ad iatio n   th e  tr ac k i n g   s tep   s ize  i s   s lo w l y   r ed u ce d   to   ze r o   o n   r ea ch in g   n ea r   to   th e  MP P .  B u t  w h e n   c h an g es  h ap p en ,   t h e   tr ac k in g   s tep   s ize  w ill  r estar t  an d   th e  v alu e  w il l  au to m a t icall y   ch a n g es  to   in itial  v alu e  to   m ai n tain   f ast   tr ac k in g .  T h e  ch a n g e  i n   ir r ad iatio n   ca n   b e  d etec ted   b y   t h e  n u m b er   o f   c h an g es  w it h in   a  f i x ed   in ter v al  o f   t i m e   an d   b y   li g h t  lev e l  m ea s u r em en t .  W h e n   th e  ir r ad iatio n   ch an g es  r ap id l y ,   th e  p r o p o s ed   m eth o d   s to p s   t h e   s ea r ch i n g   m et h o d   f o r   th e  MP P .  T h e  VH  P   &   O  m e th o d   m i g h t  h a v e  d if f er en t  v o lta g e  v al u es  f o r   d if f er e n t  P V   u n i ts   as t h e y   tr ac k   i n d iv id u all y   th eir   r e f er en ce   v o lta g e .     2 . 3 .   M o dified   P V  a lg o rit hm   An o th er   m ai n   th in g   i n   th is   s y s te m   is   t h e  g en er atio n   o f   P W M  s i g n a ls   f o r   P V  u n its   an d   i n v er ter .  T o   ex tr ac t  m a x i m u m   p o w er   f r o m   th e   p an el,   th e   ter m i n al   v o lta g e  o f   P V  s h o u ld   b e  al m o s t   eq u al  to   t h e  i n d iv id u al   r ef er en ce   v o lta g e  s et  b y   Vo lt ag e - h o ld   P   &   O   al g o r ith m .  As  t h e  P V  u n its   ar e  co n n ec te d   as  i n   a   ch a in ,   th e   P W M  r ef er en ce   s ig n al  f o r   th e   w h o le  s y s te m   s h o u ld   b e  th e  s u m   o f   a ll   i n d iv id u al  r ef er e n c e  v o ltag e s .  T h e  P V  p er m u tatio n   alg o r ith m   s w itch es  alter n ate  P V  p a n els  at  s in g le  s tag e .  B u t  h er e  in   m o d i f ie d   P V   alg o r ith m   t h e   P V  p an els  w ill  n o t  b e  alter n at el y   tu r n ed   ON  at  a  ti m e .  T h e  ti m e  p er io d   f o r   w h ic h   a  p an el  s h o u ld   b e  tu r n ed   ON  w ill b e  to tall y   d ep en d in g   o n   th e  ir r ad iatio n .            Fig u r e  2 .  Mo d if ied   P W M  m et h o d   th r o u g h   co n s ec u tiv e  P W M  s w itc h in g   c y cles       A t  f ir s t,  t h e  d ir ec t  P W M  d ict ates  th e  le v el  o f   v o ltag e  at  t h e  o u tp u t  an d   also   t h e  ti m e  in t er v als .  T h e   r ef er en ce   v o lta g e  o b tain ed   f r o m   v o lta g e  h o ld   p r o ce s s   ar e  n o r m alize d   as       ̅       (   )             (   ) (   )         ⁄                 ( 6 )     w h er e  VL   eq u a ls   v o lta g e  at  m ax i m u m   p o w er p o in t  f o r   o n e  p an el  at  ir r ad ian ce   o f   1 0 0 0   W /m 2   an d   t h e  to tal   n u m b er   o f   P V  s o u r ce s   is   d e n o ted   b y   n                (   )             ̅       (   )                   ( 7 )   I f   V offset(j)  >  1 ,   t h e  co r r esp o n d in g   P V  s o u r ce   w i ll   b e  tu r n ed   ON  in   th at   ti m e  i n ter v al   b y   t u r n i n g   O N   th e  s w itc h   a n d   if   V offset(j) = 0 ,   th e  s w i tch   o f   co r r esp o n d in g   s o u r ce   w ill  b e  in   o f f   s tate  t h er eb y   allo w i n g   t h e  d io d e  to   b y p as s   th e  s o u r ce          (   )         (   ̅       (   )              (   ) )               ( 8 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     I n terl ea ve d   F lyb a ck   C o n ve r ter w ith   E mb ed d ed   Gri d   I n tera c tin g   P V   C a s ca d ed   ML I   ( Ja ikri s h n a   V . )   281   3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O NS   T h e  s i m u latio n   o f   m u lt ilev e l  in v er ter   w i th   i n ter lea v ed   f l y b ac k   co n v er ter   h as  b ee n   m ad e   in   P SIM .  T h e  s y s te m   co n s is t s   o f   t h r ee   P V  m o d u le s   w h ich   ar e  t h en   co n n ec ted   to   a  f l y b ac k   co n v er ter .  T h e  f l y b ac k   co n v er ter s   ar e  ca s ca d ed   in   s u ch   a  w a y   t h a t  o n e  f l y b ac k   o p er ates  at  a  ti m e  a n d   t h e  d io d e  h elp s   to   b y p a s s   th e   r e m ain in g   lev el s   th u s   p r o d u cin g   a  m u lt ilev e l .  T h e  T ab le  1   s h o w s   t h e  P V  p a r am eter s   u s e d   f o r   th e  m o d eli n g .  T h e  m o d if ied   P W M  m et h o d   is   s h o w n   i n   Fig u r e   3 .  I n   t h is   m e th o d   t h r ee   s ep ar ate  s i g n al s   ar e  u s ed   f o r   g en er ati n g   p u ls e s   f o r   t h e  w o r k in g   o f   th e  p a n els .         Fig u r e  3 .  Mo d if ied   P W M  m et h o d   in   s i m u latio n       T ab le  1 .  P V  Mo d u le  Pa r am ete r s   Us ed   in   S i m u latio n   P V   M o d u l e   P a r a me t e r s   M a x i m u m   po w e r   ( P max )   1 0   W   V o l t a g e   a t   max   p o w e r   ( V mp )   16 .  0 3 2   V   C u r r e n t   a t   max   p o w e r   ( I mp )   0 .  6 4 0   A   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   ( V o c )   21 .  9 1 6   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   ( I sc)   0 .  7 6 9   A   P o w e r   t o l e r a n c e   ± 3 .  0   %       T h e  m u ltil e v el  i n v er ter   o u tp u t   alo n g   w it h   f u n d a m e n tal  s i n e  w a v e  is   s h o w n   i n   Fi g u r e  4 .  As  th r ee   P V  p an els  ar e  u s ed   a  s ev e n   lev el   o u tp u t  w i ll   b e  o b tain ed   f r o m   th e  i n v er ter .  T h e  f ir s t   p ar t  o f   Fig u r e   r ep r esen t s   a   m u ltil e v el  o u tp u t  w h ich   i s   t h e  r esu lt  o f   ca s ca d in g   t h e  o u t p u t  o f   f l y b ac k   co n v er ter   a n d   th e  o u tp u t  is   al s o   b o o s t ed   u s in g   th e  f l y b ac k   co n v er ter .  T h e  Fig u r e   5   g i v e s   th e  cu r r en t  o b tain ed   at  o u tp u t  o f   th e  f l y b ac k   co n v er ter   a n d   t h e  o u tp u t  cu r r e n t  o b tain ed .  T h e  Fig u r e   6   s h o w s   th e  h ar d w ar e  i m p le m e n tati o n   o f   t h e  p r o p o s ed   m et h o d .  I t  co n s is t s   o f   t h r ee   f l y b ac k   tr an s f o r m er s   a n d   o u t p u t  o f   ea c h   f l y b ac k   is   ca s ca d ed   t o   g en er ate  a  m u ltil e v el  o u tp u t .  T h is   o u tp u t   is   tu r n   f ed   to   H - B r id g e  i n v e r ter   to   cr ea te  an   ac   w a v e f o r m .  A s   th r ee   f l y b ac k   co n v er ter s   ar e  u s ed   th er e  w ill   a  to tal  o f   s ev en   lev el s .  I n   th is   p r o p o s ed   m et h o d   th e  MP PT   o f   ea ch   p an el  is   ca lcu lated   i n   p an e l w is e   as  in   a  m o d u le   in teg r ated   P V  co n v e r ter   w h er ea s   t h e  w h o le  s y s te m   u s e s   o n l y   a  s i n g le   in v er ter   li k e  a  ce n tr al  in v er ter   s y s te m .  T h e  o u tp u t  v o lta g e  wav ef o r m   o b tai n ed   f r o m   th e  h a r d w ar e  is   s h o w n   in   Fig u r e   7 .  T h e  o n e   d iv is io n   o f   Y  ax is   is   4 0   V  an d   x   ax is   r ep r esen t s   ti m e  i n   m s .  T h e  o u tp u t  o b tain ed   f r o m   t h e   h ar d w ar e  m atch e s   w it h   t h e  r es u lt o b tain ed   f r o m   th e  s i m u lat i o n .        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l .     7 ,   No .     3 ,  Dec em b er   2 0 1 8 :   2 7 7   –   2 8 3   282       Fig u r e  4 .   Gr ap h s   s h o w i n g   m u l tilev el  o u tp u t a n d   in v er ter   o u t p u t           Fig u r e  5 .  Gr ap h s   s h o w i n g   f l y b ac k   o u tp u t c u r r en t a n d   o u tp u t  cu r r en t               Fig u r e  6 .  Har d w ar e  m o d e l   Fig u r e  7 .  Ou tp u t  v o ltag e  w a v e f o r m   o b tain ed   f r o m   h ar d w ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     I n terl ea ve d   F lyb a ck   C o n ve r ter w ith   E mb ed d ed   Gri d   I n tera c tin g   P V   C a s ca d ed   ML I   ( Ja ikri s h n a   V . )   283   T h is   co n f ig u r atio n   ca n   h a v e  t h e  ad v a n ta g es  o f   b o th   f l y b ac k   co n v er ter   an d   M L I   w h ic h   c an n o t  g i v e   b y   an   o r d in ar y   D C - DC   co n v er ter .   I t  p r o v id es  I s o latio n   w h en   co m p ar ed   to   m et h o d   w h ic h   is   u s ed   i n   m u ltil e v e l   DC   lin k   co n v er ter .   Vo ltag e  r atio s   ar e  also   m u ltip lied   d u e  to   th e  ef f ec t  o f   Fl y b ac k .   B y   r ed u cin g   th e  p o w er   r atin g   t h e  ef f icie n c y   o f   t h e  Fl y b ac k   is   i m p r o v ed .   S w itc h in g   lo s s es  ar e  also   co n s id er ab l y   r ed u ce d .   T h is   also   an al y s es  t h e  d r a w b ac k s   o f   p er tu r b   an d   o b s er v e  alg o r it h m   a n d   p r o v id e  s o lu tio n s   to   s o l v e   th e  is s u e s .   I n   t h i s   w o r k   a  ti m e  co n s ta n t  is   i n tr o d u ce d   s o   th at  t h e  o s cilla tio n s   ar o u n d   th e  MP P   s to p s   at  a  p ar ticu lar   ti m e  en s u r i n g   b etter   tr ac k in g .         4.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r o p o s ed   a  g r id   i n ter ac ti n g   ca s ca d ed   ML I   w it h   i n ter leav ed   f l y b ac k   co n v er t er   f o r   P V  s y s te m .  A   f l y b ac k   co n v er ter   is   p r o v id ed   f o r   b o o s tin g   th e  o u tp u t  f r o m   th e  P V  p an el   a n d   also   to   p r o v id e  is o latio n .  Dio d es  ar e  u s ed   to   b y p ass   t h e  co n v er ter s   t h er eb y   r ed u ci n g   t h e  e n er g y   lo s s .  T h is   w i ll  h elp s   i n   in cr ea s i n g   t h e  ef f icie n c y   o f   th e  s y s te m .  T h e  co n tr o l  m et h o d   u s ed   in   th i s   p ap er   h elp s   to   tr ac k   th e  MP P   f aster   an d   ac cu r atel y   t h a n   t h e  P   &   O   alg o r ith m .  I t  k ee p s   t h e  co n f i g u r atio n   w o r k in g   i n   r ap id l y   c h a n g i n g   at m o s p h er i c   co n d itio n s .  T h e  s o u n d n e s s   o f   t h e  s u g g es ted   m et h o d   is   p r o v ed   b y   s i m u latio n   an d   h ar d w ar e  r esu lt .       RE F E R E NC E S   [1 ]   M .   A p o sto lo v ić  a n d   I.   Š k o k lj e v ,   " Re n e w a b le  e n e r g y   so u rc e s  d e v e lo p m e n t  in   so u th   e a st  Eu ro p e a n   c o u n tri e s  a n d   it s  f u tu re   p ro sp e c ts, "   M e d it e rr a n e a n   Co n fer e n c e   o n   Po we r  Ge n e ra ti o n ,   T ra n sm issio n ,   Distrib u t io n   a n d   En e rg y   Co n v e rs io n   ( M e d Po we r 2 0 1 6 ) ,   B e lg ra d e ,   2 0 1 6 ,   p p .   1 - 5.   [2 ]   B.   M .   T .   Ho ,   S .   H.  C h u n g   a n d   S .   Y.  R.   Hu i,   " A n   in teg ra ted   in v e rter  w it h   m a x i m u m   p o w e r  tra c k in g   f o r  g rid - c o n n e c ted   P V  sy ste m s,"   Nin e tee n th   An n u a l  IE EE   A p p li e d   P o we r  El e c tro n ics   Co n fer e n c e   a n d   E x p o siti o n ,   2 0 0 4 .   AP EC  ' 0 4 . ,   A n a h e im ,   CA ,   US A ,   2 0 0 4 ,   p p .   1 5 5 9 - 1 5 6 5   Vo l. 3 .   [3 ]   R  S rid h a r  a n d   S u b h ra n su   S e k h a r  Da sh   e t .  a l  “ Un if ied   M P P T   Co n tr o ll e r  f o r  P a rt ially   S h a d e d   P a n e ls  i n   a   P h o t o v o lt a ic  A rra y ”   In ter n a ti o n a l  J o u r n a l   o f  A u t o ma ti o n   a n d   C o mp u t in g ,   v o l.   1 1 ,   n o .   5 ,  p p .   5 3 6 - 5 4 2 ,   Oc t o b e r   2 0 1 4 .    [4 ]   A .   S a n g w o n g w a n ich ,   Y.  Ya n g   a n d   F .   Blaa b jerg ,   " Hi g h - P e rf o rm a n c e   Co n sta n t  P o w e r  G e n e ra ti o n   in   G rid - Co n n e c ted   P V S y ste m s, "   in   IEE E   T ra n s a c ti o n s o n   P o we r  El e c tro n i c s ,   v o l.   3 1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 8 2 2 - 1 8 2 5 ,   M a rc h   2 0 1 6 .   [5 ]   D.  A .   B.   Za m b ra ,   C.   Re c h   a n d   J.  R.   P in h e iro ,   " Co m p a riso n   o f   Ne u tral - P o i n t - Clam p e d ,   S y m m e tri c a l,   a n d   Hy b rid   A s y m m e tri c a l  M u lt il e v e l  In v e rter s,"   in   IEE E  T r a n sa c ti o n s  o n   I n d u stria l  El e c tro n ics ,   v o l.   5 7 ,   n o .   7 ,   p p .   2 2 9 7 - 2 3 0 6 ,   Ju ly   2 0 1 0 .   [6 ]   J.  Am in i  a n d   M .   M o a ll e m ,   " A   F a u lt - Dia g n o sis  a n d   F a u lt - T o lera n t   Co n tr o l  S c h e m e   f o r  F ly in g   Ca p a c it o r  M u lt il e v e l  In v e rters , "   in   IEE E  T r a n sa c ti o n s   o n   I n d u stria l   El e c tro n ics ,   v o l.   6 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 8 1 8 - 1 8 2 6 ,   M a rc h   2 0 1 7 .   [7 ]   A li   A ja m i,   M o h a m m a d   Re z a   J a n n a ti ,   A tao ll a h   M o k h b e rd o ra n   a n d   M a h d i  T o u p c h   K h o sro s h a h i ,  " A d v a n c e d   Ca sc a d e   M u lt il e v e l  Co n v e rter  w i th   Re d u c ti o n   in   Nu m b e r  o f   Co m p o n e n ts ,   "   J o u rn a l  o f  El e c trica l  En g i n e e rin g   &   T e c h n o l o g y ,  v o l  9 ,   n o .   1 ,   p p .   1 2 7 - 1 3 5 ,   2 0 1 4 .    [8 ]   B.   Xia o ,   L .   Ha n g ,   J.  M e i,   C.   Ril e y ,   L .   M .   T o lb e rt  a n d   B.   Oz p in e c i,   " M o d u lar  Ca sc a d e d   H - Brid g e   M u lt il e v e l  P V  In v e rter  W it h   Distrib u ted   M P P T   f o r  G rid - Co n n e c ted   A p p li c a ti o n s,"   in   IEE E  T ra n sa c ti o n s   o n   In d u stry   Ap p li c a ti o n s ,   v o l .   5 1 ,   n o .   2 ,   p p .   1 7 2 2 - 1 7 3 1 ,   M a rc h - A p ril   2 0 1 5 .   [9 ]   I.   A b d a ll a ,   J.  Co rd a   a n d   L .   Zh a n g ,   " M u lt il e v e l  DC - L in k   In v e rte r  a n d   Co n tr o l  A lg o rit h m   to   Ov e rc o m e   th e   P V  P a rti a l  S h a d i n g , "   in   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   Po we r  El e c tro n i c s ,   v o l.   2 8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 4 - 1 8 ,   Ja n .   2 0 1 3 .   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T P EL . 2 0 1 2 . 2 2 0 9 4 6 0   [1 0 ]   A .   M .   No m a n ,   K.  E.   A d d o w e e sh   a n d   K.  A l - Ha d d a d ,   " Ca sc a d e d   m u lt il e v e l  in v e rter  to p o lo g y   w it h   h ig h   f re q u e n c y   g a lv a n ic   iso latio n   f o r  g rid   c o n n e c ted   P V   sy ste m , "   IECON   2 0 1 6   -   4 2 n d   An n u a l  Co n fer e n c e   o f  th e   I EE E  In d u stri a l   El e c tro n ics   S o c iety ,   F l o re n c e ,   2 0 1 6 ,   p p .   3 0 3 0 - 3 0 3 7.   [1 1 ]   S rid h a r,   R .  ,   Dh a r,   S .  ,   Da sh ,   S .  S . ,   " P e rf o rm a n c e   a n a l y si s o f   a   sta n d   a lo n e   P V   sy ste m   w it h   re d u c e d   sw it c h   c a sc a d e d   m u lt il e v e l  in v e rter , "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l  o f  P o we r a n d   E n e rg y   Co n v e rs io n ,  v o .   6 ,   n o .   2 ,   p p .   1 0 7 - 1 2 7 ,   2 0 1 5 .    [1 2 ]   I .   A b d a ll a ,   J  Co rd a   a n d   L .  Zh a n g ,  " Op ti m a l  c o n tro l  o f   a   m u lt il e v e l  DC - li n k   c o n v e rter  p h o to v o l taic   s y st e m   f o r   m a x i m u m   p o w e r  g e n e ra ti o n , "   Ren e wa b le E n e rg y , v ol .  9 2 ,   p p .  1 - 1 1 ,   Ju ly   2 0 1 6   [1 3 ]   A .  Ka li ra su ,   " A   No v e l  S in g le  S o u rc e   M u lt i p le  Ou t p u t   Co n v e rter   In teg ra ti n g   Bu c k - Bo o st  a n d   F ly   Ba c k   T o p o lo g y   f o r  S M P S   A p p li c a ti o n s , "   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  El e c trica l  En g i n e e rin g   a n d   C o mp u ter   S c ien c e ,   v ol .  8 ,   n o .   3 ,   p p .  733 - 7 3 6 ,   De c   2 0 1 7 .    [1 4 ]   K .   De e p a ,   Hrid y a   M e rin   S a ju   a n d   M .   V ij a y a   Ku m a r,   " S o f t  S w it c h e d   M u lt i - Ou tp u t  F ly b a c k   Co n v e rter w it h   Vo lt a g e       Do u b ler , "   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   sy ste ms , v ol .  6 ,   n o .  2 ,   p p .   3 9 6 - 4 0 3 ,   Ju n e   2 0 1 5 .    [1 5 ]   Ka h   Ha w   L a w ,   W e n d y   P e i  Qin   Ng   a n d   W e i  Kitt   W o n g ,   " F l y b a c k   Ca sc a d e d   M u lt il e v e l  In v e rter  Ba se d   S HE -   P W M   Co n tr o l  f o r  S T AT COM  A p p li c a ti o n s " ,  In ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f  P o we r  El e c tro n ics   a n d   Dr ive   sy ste ms ,  v ol .  8 ,   n o .  1 ,   pp .  1 0 0 - 1 0 8 ,   M a rc h   2 0 1 7 .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.