I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   Te r a k r e d i t a s i   D I K TI ,   S K   N o :   5 1 / D I K TI / K e p / 2 0 1 0           1 2 3       I m p r o v e d   V o l t a g e   o f   C a s c a d e d   I n v e r t e r s   U s i n g   S i n e   Q u a n t i z a t i o n   .   ( B a m b a n g   S u j a n a r k o )     I M P R O V E D   V O L T A G E   O F   C A S C A D E D   I N V E R T E R S   U S I N G   S I N E   Q U A N T I Z A T I O N   P R O G R E S S I O N       B a m ba n S uj a na r k o 1 ,     M oc ha m a A s ha r i 2 ,     M a ur i dhi   H e r y   P ur nom o 2   1   D e p .   o f   E l e c t .   E n g . ,   U n i v e r s i t a s   J e m b e r ,   J e m b e r ,   I n d o n e s i a     2 D e p . o f   E l e c t .   E n g . ,   I n s t i t u t   Te k n o l o g i   S e p u l u h   N o p e m b e r   ( I TS )   S u r a b a y a ,   I n d o n e s i a     e - m a i l :   b b s u j a n a r k o @ y a h o o . c o . i d       A bs t r a k   M e t o d e - m e t o d e   i n v e r t e r   m u l t i   l e v e l   k a s k o d a   ( C M L I )   y a n g   a d a   h a n y a   m e n i n g k a t k a n   k u a l i t a s   d a y a   t e t a p i   m e m i l i k i   t e g a n g a n   k e l u a r a n   y a n g   r e n d a h ,   j i k a   t e g a n g a n   D C   d i b a t a s i   o l e h   r a t i n g   t e g a n g a n   s e m i k o n d u k t o r   d a y a .   U n t u k   m e n i n g k a t k a n   a m p l i t u d a   t e g a n g a n   k e l u a r a n   C M L I ,   m a k a l a h   i n i   m e n g u s u l k a n   p o l a   u r u t a n   p e n y a k l a r a n   t e g a n g a n   D C   y a n g   b a r u .   P o l a   u r u t a n   t e r s e b u t   d i d a s a r k a n   p a d a   m e t o d e   k u a n t i s a s i   a t a u   s i n e   q u a n t i z a t i o n   m e t h o d   ( S Q M ) ,   y a n g   p e n e n t u a n   u r u t a n   t e g a n g a n   D C - n y a   d i p e r o l e h   d a r i   p e n - d i s k r e t - a n   a m p l i t u d o   f u n g s i   g e l o m b a n g   s i n u s .   M e t o d e   t e r s e b u t   j u g a   d i k o l a b o r a s i   d e n g a n   m e t o d e   s i s a   l u a s   s a m a   ( S E R A M )   u n t u k   m e m i n i m a l k a n   d i s t o r s i   h a r m o n i s a   t o t a l   a t a u   t o t a l   h a r m o n i c s   d i s t o r t i o n s   ( T H D ) .   S u a t u   i n v e r t e r   k a s k o d a   f a s e   t u n g g a l   y a n g   d i d a l a m n y a   b e r i s i   i n v e r t e r   s e j u m l a h   j e m b a t a n   H   d i s i m u l a s i k a n   d a n   d i i m p l e m e n t a s i k a n   u n t u k   m e m v e r i f i k a s i   m e t o d e   y a n g   d i a j u k a n .   A m p l i t u d o   t e g a n g a n   k e l u a r a n   d a n   TH D   h a s i l   s i m u l a s i   d a n   e k s p e r i m e n   m e n u n j u k k a n   b a h w a   u r u t a n   p o l a   k u a n t i s a s i   s i n u s   m e n g h a s i l k a n   t e g a n g a n   k e l u a r a n   y a n g   l e b i h   t i n g g i   b i l a   d i b a n d i n g   d e n g a n   p o l a   u r u t a n   D C   l a i n ,   d e n g a n   k u a l i t a s   d a y a   a t a u   TH D   b e r a d a   p a d a   b a t a s a n   y a n g   m a s i h   b i s a   d i t e r i m a .   A m p l i t u d o   t e g a n g a n   k e l u a r a n   m e m i l i k i   f u n g s i   y a n g   l i n i e r   d e n g a n   g r a d i e n   0 , 6 6 6 5   u n t u k   t i a p   k e n a i k a n   s a t u   i n v e r t e r   j e m b a t a n   H   y a n g   d i t a m b a h k a n ,   d a n   m e m i l i k i   p e n u r u n a n   TH D   d e n g a n   f u n g s i   e k s p o n e n s i a l   d e n g a n   n i l a i   y a n g   k u r a n g   d a r i   5 % .       K a t a   k unc i :   C M L I ,   i n v e r t e r   m u l t i l e v e l ,   S E R A M ,   TH D       A bs t r a c t   Th e   p r e v i o u s   m e t h o d s   o f   c a s c a d e d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   ( C M L I )   c a n   i m p r o v e   p o w e r   q u a l i t y   b u t   t h e   m e t h o d s   h a v e   l o w   v o l t a g e   o u t p u t   i f   t h e   D C   v o l t a g e s   l i m i t e d   b y   t h e   v o l t a g e   r a t i n g   o f   p o w e r   s e m i c o n d u c t o r .   T o   i m p r o v e   t h e   a m p l i t u d e   o f   C M L I   o u t p u t   v o l t a g e ,   t h i s   p a p e r   p r o p o s e s   a   n e w   D C   v o l t a g e   p r o g r e s s i o n .   Th e   p r o g r e s s i o n   b a s e d   o n   s i n e   q u a n t i z a t i o n   m e t h o d   ( S Q M ) ,   w h i c h   d e t e r m i n e s   a   s e q u e n c e   o f   D C   v o l t a g e s   f r o m   d i s c r e t e   a m p l i t u d e s   o f   s i n e   w a v e   f u n c t i o n .   T h e   m e t h o d   a l s o   c o l l a b o r a t e s   w i t h   s t e p   e q u a l   r e s i d u a l   a r e a   m e t h o d   ( S E R A M )   t o   m i n i m i z e d   t o t a l   h a r m o n i c s   d i s t o r t i o n s   ( T H D ) .   A   s i n g l e - p h a s e   C M L I   t h a t   c o n s i s t   f o u r   H - B r i d g e s   s i m u l a t e d   a n d   i m p l e m e n t e d   t o   v e r i f y   t h e   m e t h o d s .   A m p l i t u d e   o u t p u t   v o l t a g e   a n d   TH D   r e s u l t s   o f   s i m u l a t i o n s   a n d   e x p e r i m e n t s   i n d i c a t e   t h a t   t h e   s i n e   q u a n t i z a t i o n   p r o g r e s s i o n   p r o d u c e   t h e   h i g h e s t   o u t p u t   v o l t a g e   t h a n   o t h e r   D C   v o l t a g e   p r o g r e s s i o n s ,   w i t h   p o w e r   q u a l i t y   o r   TH D   i n   t h e   a c c e p t e d   r e g i o n .   Th e   a m p l i t u d e   o f   o u t p u t   v o l t a g e   h a v e   l i n i e r   f u n c t i o n   w i t h   a m p l i t u d e   e q u a l   0 . 6 6 6 5   t i m e s   o f   H - B r i d g e s   n u m b e r s   a n d   h a v e   e x p o n e n t i a l   f u n c t i o n   o f   T H D   w i t h   v a l u e   b e l o w   5 % .       K e y w or ds :   C M L I ,   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r ,   S E R A M ,   TH D         1 .   I N TR O D U C TI O N   R e c e n t l y   t h e   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   ( M L I )   i s   t h e   m o s t   p o p u l a r   d c   t o   a c   c o n v e r t e r s   f o r   h i g h   v o l t a g e   a n d   h i g h   p o w e r   i n   t h e   p o w e r   i n d u s t r y .   Th e   g e n e r a l   s t r u c t u r e   o f   t h i s   M L I   i s   t o   s y n t h e s i z e   a   s i n u s o i d a l   v o l t a g e   f r o m   s e v e r a l   l e v e l s   o f   v o l t a g e s   [ 1 ] - [ 4 ] .   Th e r e   a r e   t h r e e   w e l l - k n o w n   t o p o l o g i e s ;   d i o d e - c l a m p s ,   f l y i n g   c a p a c i t o r ,   a n d   c a s c a d e d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   ( C M L I )   [ 4 ] - [ 8 ] .   D i o d e   c l a m p   a n d   f l y i n g   c a p a c i t o r   a r e   M L I   w i t h   c o m m o n   d c   s o u r c e s .   Th e s e   i n v e r t e r s   u s e   c a p a c i t o r s   i n   s e r i e s   t o   d i v i d e   t h e   d c   b u s   v o l t a g e   i n   t o   a   s e t   o f   v o l t a g e   l e v e l s .   W h i l e ,   t h e   C M L I   c o n s i s t s   s e v e r a l   H - b r i d g e   i n v e r t e r   u n i t s ,   a n d   s e p a r a t e d   D C   s o u r c e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                                I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0     TE LK O M N I K A     V o l .   8   N o .   2   A u g u s t u s   2 0 1 0 :     1 2 3     1 3 0   1 2 4 Th e   C M L I   t o p o l o g y   e l i m i n a t e s   t h e   e x c e s s i v e l y   l a r g e   n u m b e r   o f   b u l k y   t r a n s f o r m e r s   r e q u i r e d   b y   c o n v e n t i o n a l   m u l t i   p u l s e   i n v e r t e r s ,   c l a m p i n g   d i o d e s   r e q u i r e d   b y   m u l t i l e v e l   d i o d e   c l a m p e d   i n v e r t e r s ,   a n d   f l y i n g   c a p a c i t o r s   r e q u i r e d   b y   m u l t i l e v e l   f l y i n g   c a p a c i t o r   i n v e r t e r s   [ 5 ] .   A   C M L I   i s   s i m p l y   c o n s i s t s   a   s e r i e s   c o n n e c t i o n   o f   m u l t i p l e   H - b r i d g e   i n v e r t e r s   [ 5 ] - [ 9 ] .   E a c h   H - b r i d g e   i n v e r t e r   h a s   t h e   s a m e   c o n f i g u r a t i o n   a s   a   t y p i c a l   s i n g l e - p h a s e   f u l l - b r i d g e   i n v e r t e r .   Th e   C M L I   i n t r o d u c e s   t h e   i d e a   o f   u s i n g   s e p a r a t e   D C   s o u r c e s   t o   p r o d u c e   a   s t e p p e d   v o l t a g e   ( s i m i l a r   t o   s i n e   A C   v o l t a g e   w a v e f o r m )   b y   c a s c a d i n g   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   o f   H - b r i d g e s .     I n   t h e   f i r s t   d e v e l o p m e e n t ,   t h i s   i n v e r t e r   u s e   e q u a l   D C   v o l t a g e ,   b u t   i n   o r d e r   t o   i m p r o v e   p o w e r   q u a l i t y   t h e   u n e q u a l   D C   v o l t a g e s   a l s o   u s e d   [ 5 ] ,   [ 9 ] .   I n   t h e   e q u a l   D C   v o l t a g e s ,   a l l   o f   H - B r i d g e   i n v e r t e r s   h a v e   s a m e   v o l t a g e   a m p l i t u d e ,   b u t   i n   u n e q u a l   D C   v o l t a g e s   e a c h   H - B r i d g e   i n v e r t e r s   h a v e   d i f f e r e n t   v o l t a g e s .   Th e   v o l t a g e s   d e p e n d   o n   i t s   f u n c t i o n   p r o g r e s s i o n   [ 9 ] .   Th e   p o p u l a r   u n e q u a l   D C   v o l t a g e s   C M L I   a r e   b i n a r y   a n d   t r i n a r y   p r o g r e s s i o n s   o f   D C   v o l t a g e s .   I n   t h e   b i n a r y   p r o g r e s s i o n   t h e   a m p l i t u d e   o f   D C   v o l t a g e   h a v e   r a t i o   1 :   2 :   4 :   8   .   .     :   2 N ,   w h i l e   i n   t h e   t r i n a r y   p r o g r e s s i o n   t h e   a m p l i t u d e   o f   D C   v o l t a g e   h a v e   r a t i o   1 :   3 :   9 :   2 7 .   .   :   3 N .     Th e   b i n a r y   a n d   t r i n a r y   v o l t a g e   p r o g r e s s i o n   c a n   i m p r o v e   p o w e r   q u a l i t y   b u t   t h e   m e t h o d s   h a v e   l o w   v o l t a g e   o u t p u t   i f   t h e   D C   v o l t a g e s   l i m i t e d   b y   t h e   v o l t a g e   r a t i n g   o f   p o w e r   s e m i c o n d u c t o r .   To   i m p r o v e   t h e   C M L I   w i t h i n   h i g h   a m p l i t u d e   o u t p u t   v o l t a g e   t h i s   p a p e r   p r o p o s e s   a   n e w   D C   v o l t a g e   p r o g r e s s i o n .   Th e   p r o g r e s s i o n   b a s e d   o n   s i n e   w a v e   q u a n t i z a t i o n .   To   i m p r o v e   t h e   p o w e r   q u a l i t y   u s u a l l y   t h i s   i n v e r t e r   c o l l a b o r a t e   w i t h i n   e l i m i n a t e   o r   m i n i m i z e   t h e   TH D   [ 3 - 4 ] , [ 9 ] .   I n   t h i s   p a p e r   w e   u s e   a   n e w   T H D   m i n i m i z e d   b a s e d   o n   a r e a   w a s   c a l l e d   S t e p   E q u a l   R e s i d u a l   A r e a   M e t h o d   ( S E R A M ) .   Th e   c o m p u t e r - a i d e d   s i m u l a t i o n   u s i n g   M a t l a b   S i m u l i n k   a n d   e x p e r i m e n t s   u s i n g   a   s i n g l e   p h a s e   C M L I   p r o t o t y p e   w i t h i n   c o m p u t e r   c o n t r o l l e r   b a s e d   a n d   P C I   i n t e r f a c i n g   w i l l   b e   i m p l e m e n t   t o   v e r i f y   t h e   p r o p o s e d   s c h e m e .       S 1 1 S 2 1 S 3 1 S 4 1 V o , 1 V d c , 1 + - + - S 1 2 S 2 2 S 3 2 S 4 2 V o , 2 V d c , 2 + - + - S 1 N S 2 N S 3 N S 4 N V o , N V d c , N + - + - V o H - B r i d g e C e l l s     Fi g u r e   1 .   S i n g l e - p h a s e   c a s c a d e d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r       Ta b l e   1 .   S w i t c h e s   c o m b i n a t i o n   a n d   o u t p u t   v o l t a g e   o f   e a c h   H - B r i d g e   S w i t c h e s   c o n d i t i o n   O u t p u t   S 1 j   S 2 j   S 3 j   S 4 j     O F F   O F F   O N   O N   0   O N   O N   O F F   O F F     O N   O F F   O F F   O N   V d c j   O F F   O N   O N   O F F   - V d c j       Fi g u r e   1   s h o w s   a   s i n g l e - p h a s e   C M L I   s c h e m a t i c   t h a t   c o n s i s t   o f   s e v e r a l   H - B r i d g e s .   I f   i n   e a c h   H - B r i d g e   t h e   s w i t c h e s   a r e   S 1 j ,   S 2 j ,   S 3 j ,   S 4 j ,   w h e r e   j   i s   s e q u e n c e   o f   H - B r i d g e s ,   s o   t h e r e   a r e   f o u r   s w i t c h i n g   c o m b i n a t i o n s   i n   e a c h   H - B r i d g e ,   b u t   o n l y   t h r e e   p o s s i b i l i t i e s   o f   o u t p u t   v o l t a g e   t h a t   o c c u r r e d   t h a t   i s   0 ,   V d c j   a n d   V d c j   a s   s h o w n   i n   Ta b l e   1 .   T h e   s w i t c h i n g   c o n d i t i o n   f o r   0   m u s t   b e   c h o i c e   f r o m   t w o   c o n d i t i o n s   o c c u r r e d .   S o ,   O n l y   t h r e e   o u t p u t   v o l t a g e s   a n d   t h r e e   s w i t c h e s   i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TE LK O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0         I m p r o v e d   V o l t a g e   o f   C a s c a d e d   I n v e r t e r s   U s i n g   S i n e   Q u a n t i z a t i o n   .   ( B a m b a n g   S u j a n a r k o )   1 2 5 e a c h   H - B r i d g e s .   Fi g u r e 1   a l s o   s h o w s   t h a t   i f   s e q u e n c e   o f   H - B r i d g e s   ( j )   u n t i l   N ,   t h e   v o l t a g e   o u t p u t   o f   C M L I   i s   o b t a i n e d   b y   s u m m i n g   o f   t h e   o u t p u t   v o l t a g e s   o f   H - b r i d g e   a s   e q u a t i o n   ( 1 ) .     ) ( . . . . . ) ( ) ( ) ( , 2 , 1 , t V t V t V t V N o o o o + + + =   ( 1 )     B a s e d   o n   e q u a t i o n   ( 1 )   a n d   t h r e e   o u t p u t   v o l t a g e s ,   t h e   m a x i m u m   n u m b e r   o f   s w i t c h e s   o f   C M L I   ( s )   i s   s h o w n   a s   e q u a t i o n   ( 2 ) .   B u t   n o t   a l l   o f   s w i t c h e s   a r e   t h e   e f f e c t i v e   s w i t c h i n g .   Th e   e f f e c t i v e   s w i t c h e s   o n l y   p r o d u c e d   i f   t h e   o u t p u t   v o l t a g e s   h a v e   d i f f e r e n t   a m p l i t u d e s .   Th e s e   e f f e c t i v e   o f   o u t p u t   v o l t a g e s   u s u a l l y   c a l l e d   v o l t a g e   l e v e l s   ( n ) .       N s 3 =   ( 2 )       2 .   R E S E A R C H   M E TH O D   Q u a n t i z a t i o n   i s   c o n v e r s i o n   o f   a   c o n t i n u o u s   r a n g e   o f   v a l u e s   i n t o   a   n u m b e r   o f   d i s c r e t e   l e v e l s   [ 1 0 ] .   S o ,   i n   t h e   C M L I   c o n t e x t ,   s i n e   q u a n t i z a t i o n   p r o g r e s s i o n   i s   a   s e q u e n c e   o f   D C   v o l t a g e s   t h a t   a m p l i t u d e s   f o l l o w   s i n e   w a v e   f u n c t i o n   v a l u e   o n   d i s c r e t e   t i m e s .   Fi g u r e 2   s h o w s   s i n e   q u a n t i z a t i o n   p r o c e s s .   I f   t h e   v o l t a g e   o f   s i n e   w a v e   r e f e r e n c e   i s   V ,   t h e   f r e q u e n c y   i s   f   a n d   t h e   n u m b e r   o f   H - B r i d g e   i s   N ,   s o   e a c h   D C   v o l t a g e   c a n   d e t e r m i n e   b y   e q u a t i o n   ( 3 ) .   W h i l e ,   t h e   o u t p u t   m a x i m u m   v o l t a g e   c a n   b e   c a l c u l a t e d   b y   u s i n g   e q u a t i o n   ( 4 ) .               . . . ,   3   ,   2   ,   1   )   2   1   s i n (   2   )   4   )   /   1   (   2   s i n (   2   )   s i n (   ,   N   j   N   j   V   j   N   f   f   V   t   V   V   j   m   j   d c   =   =   =   =   p   p   w     ( 3 )     N j N j V V N . . . , 3 , 2 , 1 ) 2 1 s i n ( 2 1 m a x = = p   ( 4 )         T i m e   ( u s )   V o l t a g e   ( V )   s i n e   r e f e r e n c e   t   s i n e   q u a t i z a t i o n       Fi g u r e 2 .   S i n e   q u a n t i z a t i o n   p r o c e s s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                                I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0     TE LK O M N I K A     V o l .   8   N o .   2   A u g u s t u s   2 0 1 0 :     1 2 3     1 3 0   1 2 6 Ta b l e   2   s h o w s   D C   v o l t a g e s   o f   C M L I   u s i n g   s i n e   q u a n t i z a t i o n   i n   t h e   n u m b e r   o f   H - B r i d g e s   2   t o   5 .   Th e   u s i n g   o f   t h e s e   v o l t a g e s   i n   t o   c i r c u i t   o f   C M L I   i s   s h o w n   i n   Fi g u r e 1 ,   t h e   C M L I   u s i n g   s i n e   q u a n t i z a t i o n   f i n d .   To   i m p r o v e   t h e   p o w e r   q u a l i t y ,   u s u a l l y   t h e   C M L I   c o l l a b o r a t e   w i t h   e l i m i n a t e   o r   m i n i m i z e   t h e   TH D   [ 3 - 4 ] ,   [ 9 ] .   O n e   o f   t h e s e   m e t h o d s   i s   a r e a   b a s e   m e t h o d .   I n   t h i s   p a p e r   w e   u s e   S t e p   E q u a l   R e s i d u a l   A r e a   M e t h o d   ( S E R A M ) .   Th e   b a s i c   o f   t h e   m e t h o d   w i t h i n   7   l e v e l s   o u t p u t   v o l t a g e   o f   C M L I   s h o w n   i n   Fi g u r e   3 .   O b v i o u s l y ,   a r e a   i n   t h e   u p p e r   a n d   l o w e r   o f   s i n e   r e f e r e n c e   i s   c o m p o s e d   o f   h a r m o n i c   c o m p o n e n t s .   I d e a l l y ,   t h i s   a r e a   s h o u l d   b e   z e r o ,   i . e .   t h e   s t e p p i n g   w a v e   a n d   t h e   s i n e   w a v e   o v e r l a p   e a c h   o t h e r .   I n   o t h e r   w o r d s ,   t h e   s t e p p i n g   w a v e   h a s   n o   h a r m o n i c s   b u t   t h e   f u n d a m e n t a l .   A s s u m e   V j   a n d   V k   a r e   v o l t a g e   a m p l i t u d e s   a d j a c e n t   a n d   t h e   a r e a   b e t w e e n   t h e   s i n e   w a v e   a n d   t h e   s t e p p i n g   w a v e   a r e   e q u a l ,   s o   t h e   d i f f e r e n c e   i s   z e r o .   I n   t h e   c o n d i t i o n ,   t h e   f i r i n g   a n g l e   o f   p o w e r   e l e c t r o n i c   d e v i c e s   c a n   c a l c u l a t e   u s i n g   e q u a t i o n   ( 5 ) ,   w h i l e   t h e   o t h e r   a n g l e s   u s i n g     e q u a t i o n   ( 6 ) .     + = - 2 s i n 1 V k V j d i   ( 5 )     ) ( s i n ) ( s i n 1 1 V k d a n d V j d k j - - = =   ( 6 )     A   s i n g l e - p h a s e   C M L I   a s   d e s c r i b e   a b o v e   t h e n   s i m u l a t e d   a n d   i m p l e m e n t   t o   f i n d   a m p l i t u d e ,   w a v e f o r m   a n d   TH D   o f   o u t p u t   v o l t a g e .   Th e   s i m u l a t i o n   c i r c u i t s   u s i n g   M a t l a b   S i m u l i n k   s h o w   a t   Fi g u r e   4 ,   w h i l e   p h o t o g r a p h   o f   e x p e r i m e n t   u s i n g   a   s i n g l e - p h a s e   C M L I   w i t h i n   f o u r   H - B r i d g e s   a n d   v a r i a b l e   D C   i s   s h o w n   a t   F i g u r e 5 .   Th i s   C M L I   u s i n g   I G B T,   o p t o c o u p l e r   g a t e   d r i v e r ,   P C I   1 7 1 0   H G   i n t e r f a c i n g   a n d   c o m p u t e r   c o n t r o l l e r   b a s e d   o n   M a t l a b   S i m u l i n k .         Ta b l e   2 .   D C   v o l t a g e s   o f   C M L I   u s i n g   s i n e   q u a n t i z a t i o n   H - B r i d g e   N u m b e r   D C   V o l t a g e   ( p u )   2   0 . 7 1 ;   1   3   0 . 5 ;   0 . 8 7 ;   1   4   0 . 3 8 ;   0 . 7 1 ;   0 . 9 2 ;   1   5   0 . 3 1 ;   0 . 5 9 ;   0 . 8 1 ;   0 . 9 5 ;   1           Fi g u r e   3 .   To t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n s   m i n i m i z a t i o n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TE LK O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0         I m p r o v e d   V o l t a g e   o f   C a s c a d e d   I n v e r t e r s   U s i n g   S i n e   Q u a n t i z a t i o n   .   ( B a m b a n g   S u j a n a r k o )   1 2 7     Fi g u r e 4 .   S i m u l a t i o n   c i r c u i t           Fi g u r e 5   E x p e r i m e n t   s e t   u p .         3 .   R E S U LTS   A N D   A N A LY S I S   I n   t h e   s i m u l a t i o n s   a n d   e x p e r i m e n t s ,   b i n a r y ,   t r i n a r y   a n d   s i n e   q u a n t i z a t i o n   D C   v o l t a g e   p r o g r e s s i o n s   w i l l   b e   s i m u l a t e   a n d   t e s t .   F i g u r e   6   s h o w s   c o m p a r i s o n   o f   m a x i m u m   o u t p u t   v o l t a g e   o f   D C   v o l t a g e   u s e d   i n   C M L I .   I t   s h o w s   t h a t   t h e   p r o p o s e   D C   v o l t a g e   p r o g r e s s i o n   h a v e   t h e   h i g h e s t   m a x i m u m   o u t p u t   v o l t a g e   t h a n   o t h e r s .   Th e   a m p l i t u d e s   h a v e   l i n i e r   f u n c t i o n   w i t h   s l o p e   0 . 6 6 6 5 .   Th i s   f u n c t i o n   a p p r o p r i a t e s   e q u a t i o n   ( 4 ) .   W h i l e   b i n a r y   a n d   t r i n a r y   p r o g r e s s i o n s   h a v e   n o n - l i n i e r   f u n c t i o n   a n d   l i m i t e d   o n   t w i c e   a n d   1 . 5   t i m e s   o f   h i g h e s t   D C   v o l t a g e .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                                I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0     TE LK O M N I K A     V o l .   8   N o .   2   A u g u s t u s   2 0 1 0 :     1 2 3     1 3 0   1 2 8     Fi g u r e   6   O u t p u t   v o l t a g e   o f   D C   v o l t a g e .     0       - 3   V D C   m a x - 2   V D C   m a x - V D C   m a x 0         V D C   m a x 2   V D C   m a x 3   V D C   m a x t i m e   ( s ) O u t p u t   v o l t a g e   ( V ) S i n e q u a n t i s a z i o n B i n a r y T r i n a r y s i n e   r e f e r e n c e   f o r   D C   V o l t a g e d e t e r m i n a t i o n 2 p p     Fi g u r e   7   O u t p u t   v o l t a g e   w a v e f o r m       Th e   m a x i m u m   o u t p u t   v o l t a g e   a n d   T H D   o f   s i m u l a t i o n s   a n d   e x p e r i m e n t s   o f   s o m e   D C   v o l t a g e   p r o g r e s s i o n   a r e   s h o w n   i n   T a b l e   3 .   S i m i l a r   t o   s i m u l a t i o n   r e s u l t ,   e x p e r i m e n t   r e s u l t   a l s o   i n d i c a t e   t h a t   s i n e   q u a n t i z a t i o n   p r o g r e s s i o n   o f   D C   v o l t a g e s   h a v e   h i g h   o u t p u t   v o l t a g e   a n d   i n   t h e   a c c e p t a n c e   q u a l i t y .   Fi g u r e   8   s h o w s   a   p h o t o g r a p h   o f   o u t p u t   v o l t a g e   r e s u l t   b y   e x p e r i m e n t   o f   C M L I   u s i n g   s i n e   q u a n t i z a t i o n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TE LK O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0         I m p r o v e d   V o l t a g e   o f   C a s c a d e d   I n v e r t e r s   U s i n g   S i n e   Q u a n t i z a t i o n   .   ( B a m b a n g   S u j a n a r k o )   1 2 9 Ta b l e   3 .   R e s u l t s   o f   s i m u l a t i o n s   a n d   e x p e r i m e n t s   D C   V o l t a g e   p r o g r e s s i o n   H - B r i d g e   N u m b e r   L e v e l s   n u m b e r   D C   V o l t a g e   ( p u )   M a x .   o u t p u t   v o l t a g e   ( s i m u l a t i o n )   M a x .   o u t p u t   v o l t a g e   ( e x p e r i m e n t )   % T H D   ( s i m u l a t i o n )   % T H D   ( e x p e r i m e n t )   B i n a r y   2   8   0 . 5 ;   1   1 . 5   1 . 4 2   1 2 . 2 2   1 8   3   1 5   0 . 2 5 ;   0 . 5 ;   1   1 . 7 5   1 . 7 1   5 . 5   8   4   3 1   0 . 1 2 5 ;   0 . 2 5 ;   0 . 5 ;   1   1 . 8 8   1 . 8 3   2 . 6 2   5   5   6 3   0 . 0 6 ;   0 . 1 2 5 ;   0 . 2 5 ;   0 . 5 ;   1   1 . 9 4   1 . 8 9   1 . 2 9   3   T r i n a r y   2   9   0 . 3 3 ;   1   1 . 3 3   1 . 3 1   9 . 3 7   1 2   3   2 7   0 . 1 1 ;   0 . 3 3 ;   1   1 . 4 4   1 . 4 1   3 . 0 2   5 . 0 3   4   8 1   0 . 0 3 ;   0 . 1 1 ;   0 . 3 3 ;   1   1 . 4 8   1 . 4 5   1   2 . 5   5   2 4 3   0 . 0 1 ;   0 . 0 3 ;   0 . 1 1 ;   0 . 3 3 ;   1   1 . 4 9   1 . 4 6   0 . 3 5   1 . . 4   S i n u s o i d a l   2   9   0 . 7 1 ;   1   1 . 7 1   1 . 6 8   1 2 . 0 3   1 4   3   2 1   0 . 5 ;   0 . 8 7 ;   1   2 . 3 7   2 . 3 5   5 . 9 3   9 . 2   4   8 1   0 . 3 8 ;   0 . 7 1 ;   0 . 9 2 ;   1   3 . 0 1   2 . 9 7   3 . 1 3   4 . 7   5   2 2 5   0 . 3 1 ;   0 . 5 9 ;   0 . 8 1 ;   0 . 9 5 ;   1   3 . 6 6   3 . 6 2   1 . 9   3 . 2           Fi g u r e   8   P h o t o g r a p h   o f   o u t p u t   e x p e r i m e n t       4 .   C O N C L U S I O N   S i n e   q u a n t i z a t i o n   p r o g r e s s i o n   o f   D C   v o l t a g e s   f o r   C M L I   h a s   b e e n   p r o p o s e d .   Th e o r y ,   s i m u l a t i o n   a n d   e x p e r i m e n t   r e s u l t   s h o w   t h a t   t h e   p r o g r e s s i o n   h a s   h i g h e r   o u t p u t   v o l t a g e   t h a n   c o n v e n t i o n a l   p r o g r e s s i o n s   a n d   h a s   a c c e p t a n c e   p o w e r   q u a l i t y .   Th e   i n v e n t i o n   c a n   u s e   t o   i m p r o v e   o u t p u t   v o l t a g e   o f   C M L I   i n   t h e   a m p l i t u d e   a n d   p o w e r   q u a l i t y   u s i n g   l o w   v o l t a g e   r a t i n g   o f   p o w e r   e l e c t r o n i c s ,   b e c a u s e   t h i s   i n v e r t e r   h a v e   m a x i m u m   o u t p u t   v o l t a g e   i n   l i n i e r   f u n c t i o n   o f   n u m b e r   o f   H - B r i d g e s   a n d   h a v e   m o r e   d e c r e a s e   T H D   i f   n u m b e r   o f   H - B r i d g e s   i n c r e a s e .       R E FE R E N C E S   [ 1 ] .   B a b a e i   E ,   H o s s e i n i   S H ,   G h a r e h p e t i a n   G B ,   H a q u e a   M T ,   S a b a h i   M .   R e d u c t i o n   o f   d c   v o l t a g e   s o u r c e s   a n d   s w i t c h e s   i n   a s y m m e t r i c a l   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r s   u s i n g   a   n o v e l   t o p o l o g y .   E l e c t r i c   P o w e r   S y s t e m s   R e s e a r c h .   2 0 0 7 ;   7 7 ( 8 ) :   1 0 7 3 1 0 8 5   [ 2 ] .   C h e n g   B ,   H u a n g   F.   M u l t i l e v e l   I n v e r t e r   C o n t r o l   S c h e m e .   U S   P a t e n t   6 8 6 7 9 8 7 .   M a r c h ,   2 0 0 5 .   [ 3 ] .   A g h d a m   M G H ,   Fa t h i   S H ,   G h a r e h p e t i a n   G B .   A   C o m p l e t e   S o l u t i o n   o f   H a r m o n i c s   E l i m i n a t i o n   P r o b l e m   i n   a   M u l t i - L e v e l   I n v e r t e r   w i t h   U n e q u a l   D C   S o u r c e s .   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   S y s t e m s .   2 0 0 7 ;   3 ( 4 ) :   2 5 9 - 2 7 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                                I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0     TE LK O M N I K A     V o l .   8   N o .   2   A u g u s t u s   2 0 1 0 :     1 2 3     1 3 0   1 3 0 [ 4 ] .   K r i s h n a   S .   H a r m o n i c   E l i m i n a t i o n   b y   S e l e c t i o n   o f   S w i t c h i n g   A n g l e s   a n d   D C   V o l t a g e s   i n   C a s c a d e d   M u l t i l e v e l   I n v e r t e r s .   Fi f t e e n t h   N a t i o n a l   P o w e r   S y s t e m s   C o n f e r e n c e   ( N P S C ) .   I I T   B o m b a y .   2 0 0 8 :   1 1 9 - 1 2 4 .   [ 5 ] .   L a i   J S ,   P e n g   FZ.   M u l t i l e v e l   c o n v e r t e r s   A   n e w   b r e e d   o f   p o w e r   c o n v e r t e r s .   I E E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s .   1 9 9 6 ;   3 2 ( 3 ) :   5 0 9 5 1 7 .   [ 6 ] .   P a r k   S J ,   K a n g   FS ,   C h o   S E ,   M o o n d   C J ,   N a m   H K .   A   n o v e l   s w i t c h i n g   s t r a t e g y   f o r   i m p r o v i n g   m o d u l a r i t y   a n d   m a n u f a c t u r a b i l i t y   o f   c a s c a d e d - t r a n s f o r m e r - b a s e d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r s .   E l e c t r i c   P o w e r   S y s t e m s   R e s e a r c h .   2 0 0 5 ;   7 4 :   4 0 9 4 1 6   [ 7 ] .   R a s h i d   M H .   P o w e r   E l e c t r o n i c s   H a n d b o o k .   C a n a d a :   A c a d e m i c   P r e s s .   2 0 0 1 .   [ 8 ] .   S u h   B S ,   S i n h a   G ,   M a n j r e k a r   M D ,   L i p o   TA .   M u l t i l e v e l   P o w e r   C o n v e r s i o n - A n   O v e r v i e w   o f   To p o l o g i e s   a n d   M o d u l a t i o n   S t r a t e g i e s .   I E E E - O P TI M   C o n f e r e n c e   R e c o r d .   M a d i s o n .   1 9 9 8 ;   2 :   A D 1 1 - A D 2 4 .   [ 9 ] .   To l b e r t   L M ,   C h i a s s o n   J N ,   D u   Z,   M c K e n z i e   K J .   E l i m i n a t i o n   o f   H a r m o n i c s   i n   a   M u l t i l e v e l   C o n v e r t e r   w i t h   N o n e q u a l   D C   S o u r c e s .   I E E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s .   2 0 0 5 ;   4 1 ( 1 ) :   7 5 - 8 2 .   [ 1 0 ] .   L a p l a n t e   P A .   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   D i c t i o n a r y .   B o c a   R a t o n .   C R C   P r e s s .   2 0 0 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.