TELK O M N I K A   Te l e c ommu n i c at i on ,   C omp u ti n g ,   El e c t r on i c s   an d   C on tr o l   V ol .   18 ,   N o .   2 A pri l   2020 ,   p p.   977 ~ 984   IS S N :   1693 - 6930 ,   a c c r e di t e d   F i rs t   G r a de   by   K e m e n ri s t e kdi k t i ,   D e c r e e   N o:   21 / E / K P T / 2 018   D O I:   10 . 129 28/ T E L K O M N IK A . v1 8i 2 . 1484 8     977       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / j our nal . uad . a c . i d/ i nd e x . php / T E L K O MNIKA   T h r e e - l e v e l   m o d i f i e d   s i n e   w a v e   i n v e r t e r   e q u i p p e d   w i t h   o n l i n e   t e mper a t u r e   m o n i t o r i n g   s y st e m         S u r os o ,   A h mad   K h afi d z ,   W i n as i s ,   H a r i   S i s w an to r o   D e pa r t m e n t   of   E l e c t r i c a l   E n gi n e e r i ng,   J e nd e r a l   S o e di r m a n   U n i ve r s i t y,   I ndo ne s i a       A r ti c l e   I n fo     A BS TR A C   Ar t i c l e   h i s t or y :   Re c e i v e d   A ug  15 ,   201 9   Re vi s e D e c   30 ,   20 19   A c c e pt e F e 11 ,   202 0     R e s e a r c h   a nd   de v e l op m e n t   on   pow e r   c o nve r t e r s   a r e   ge t t i n g   m or e   i nt e r e s t i ng   i r e c e n t   y e a r s .   I t   i s   a l s bu t t r e s s e d   by   r a pi de ve l op m e nt   i n   r e l a t e d   f i e l ds ,   s uc h   a s   pow e r   s e m i c ond uc t or ,   d i g i t a l   a dva n c e d   c on t r ol ,   m a gn e t i c   m a t e r i a l   a nd  u s e   of   p ow e r   c o nve r t e r s   i m a ny   s e c t or s .   I a dd i t i on   t o   t h e   p ow e r   q ua l i t y   m a t t e r ,   s i m p l i c i t o f   i nv e r t e r   c i r c ui t s   i s   a n ot h e r   not a b l e   a s p e c t   t h a t   s hou l b e   c ons i d er e t ow a r e c ono m i c a l   f e a t u r e .   A dd i ng   t h e   qu a n t i t of   pow e r   s w i t c he s   w i l l   i nc r e a s e   c o m p l e xi t y   of   o ve r a l l   i n ve r t e r   c i r c ui t s .   T hi s   p a pe r   di s c us s e s   a   c i r c u i t   c onf i gu r a t i on  of   t h r e e - l e ve l   m o di f i e s i ne   w a ve   n e ut r a l   poi n t   s h or t e d   pow e r   i nve r t e r   w h i c h   w o r k   c o nve r t i ng   d c   pow e r   i n t o   a c   p ow e r   w i t h   l e s s   nu m be r   o f   pow e r   s w i t c h e s .   T o   i m p r ove   t h e   pe r f or m a nc e   a nd     f e a t u r e   of   i nv e r t e r   c i r c u i t s ,   t he   i nv e r t e r   w a s   e qu i ppe w i t h   on l i ne   t e m pe r a t u r e   m on i t or i ng ,   a n d   ove r h e a t   pr o t e c t i on   b a s e d   on   i nt e r ne t   of   t hi ng s .   A dd i ng   onl i ne   t e m pe r a t ur e   m o ni t o r i n s ys t e m   m a ke s   e a s i e r   i n   m on i t or i ng   o f     c i r c u i t s   t p r e ve n t   t he   e x c e s s i ve   f a u l t s   of   i n ve r t e r .   S o m e   c o m p ut e r - b a s e d     t e s t   d a t a   a r e   s how a nd  di s c u s s e d.   F ur t h e r m o r e ,   e x pe r i m e nt   r e s ul t s   of     t he   i nve r t e r   p r o t ot ype ,   a n i t s   on l i ne   m on i t o r i ng   s y s t e m   a r e   p r e s e nt e d .   T e s t   out p ut s   de m o ns t r a t e d   t h a t   t h e   pr opo s e d   s ys t e m   w o r ke d   pr ope r l y   ge ne r a t i ng    a   t h r e e - l e v e l   m o di f i e s i n e   w a v e   v ol t a g e ,   w i t on l i ne   t e m pe r a t u r e     m on i t or i ng   s ys t e m .   Ke y w or d s :   G a t i n s i gna l s   P ow e i nve rt e r   R e a l   t i m e   T hi s   i s   an   op e n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e n s e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   S uros o,   D e pa r t m e nt   of   E l e c t r i c a l   E ngi n e e r i ng ,   J e n de r a l   S oe d i r m a n   U ni ve rs i t y ,   P urba l i ngg a ,   Indo ne s i a .   E m a i l :   s uros o. t e @ uns o e d. a c . i d       1.   I N TR O D U C TI O N     P ow e i nve rt e i s   r e qui r e d   w he n   t he   a v a i l a b l e   pow e i s   i t h e   for m   of  dc   pow e r,   but   t he   pow e l oa d   ne e ds   a c   pow e r .   I t   pr oc e e ds   a   s t a bl e   or  unre gul a t e d c   vo l t a ge   t b e   a   c ont ro l l e a c   vol t a g e   w i t e nor m i t y,   fre qu e nc y ,   a nd   ph a s e   a ng l e   t h a t   c a n   be   re gul a t e t m e e t   t he   l oa d   r e qui r e m e n t   [ 1 - 4 ] .   S o m e   a pp l i c a t i o ns   of   pow e r   i nv e rt e r   re qui r e   a   fi xe d   l ow   fr e qu e nc out pu t   c ur re n t ,   i . e .   50   H z   or  60  H z ,   s u c h   a s   for   ut i l i t y   pow e l oa ds ,   a nd   re n e w a b l e   e n e rgy   c onv e rs i on   s ys t e m   [5 - 7 ] .   H ow e ve r,   ot h e r   a p pl i c a t i ons   re qu i r e   hi gh e r   fr e qu e nc y,   a nd  va r i a b l e   fr e que nc y   op e ra t i o ns   s uc a s   i i ndu c t i on  he a t i n a n a c   m ot or   dr i ve   s ys t e m s   [ 8 ,   9 ].   A   m od e rn  pow e r   i nv e r t e r   c i rc u i t s   c o m pos e d   by   s om e   c ont r ol l e c i r c ui t s   s uc a s   pow e r   IG B T s   a nd   pow e M O S F E T s .   P ow e IG B T s   ha ve   m e r i t s   r e l a t e w i t t h e i r   hi g he pow e c a pa b i l i t y ,   a nd  e a s e   i n   ope ra t i on.   P ow e r   M O S F E T s   g i v e   f e a t ure s   s u c a s   h i ghe s p e e d   s w i t c hi n op e ra t i o n,   a nd   l ow   on  r e s i s t a nc e ,   he nc e   t h e y   a r e   s u i t a bl e   for   hi g f re qu e n c ope r a t i on   [ 10 ,   1 1 ].   In   ord e t o   c o ns t ru c t   hi g he r   pow e r   i nv e rt e r ,   s om e   pow e r   IG B T s   or   M O S F E T s   c a n   b e   op e ra t e d   i n   s e ri e s   o r   pa r a l l e l .   A no t h e r   s t r a t e gy   i s   by   a pp l yi ng   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   1693 - 6930   T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol V ol .   18 ,   N o.   2 A pri l   2 020:    977   -   9 84   978   m ul t i l e v e l   i n ve r t e r   c i r c ui t   c onf i gur a t i ons   s uc h   a s   c a s c a d e d   H - br i dge ,   di ode   c l a m p e d ,   f l yi ng   c a pa c i t or   a n hybri d   m u l t i l e ve l   i nve rt e rs   [1 2 - 1 4 ] .   H ow e ve r ,   c i r c u i t   c o m pl e xi t i s   a i m po rt a nt   i s s ue   i n t rodu c e by   m ul t i l e v e l   i nve r t e r   c i r c u i t s   [1 5 - 2 0].   T he   m or e   pow e s w i t c h e s ,   t h e   m ore   c om pl i c a t e ga t e   dr i ve   c i r c ui t s   w i l l   be   i nvo l ve d .   Conve n t i o na l   t w o   l e ve l   p ow e r   i nv e rt e produ c e s   t w l e ve l   a c   vo l t a ge   w a v e for m   h a v i ng  l a rg e   dv/ d t   va l u e .   It   c a us e s   hi gh   s t re s s   t pow e s w i t c h e s   a nd   i ns u l a t i on.   T a ddr e s s   t h i s   i s s ue ,   a   t hr e e - l e v e l   out p ut   vol t a ge   produ c e d   by   t hr e e - l e ve l   i nv e rt e r   c i r c ui t s   i s   a b l e   t o   re duc e   t he   gr a d i e n t   vol t a g e   a nd   i m pro ve   ou t pu t   w a ve fo rm   qua l i t b e c a us e   o i t s   l e s s   w a v e for m   d i s t ort i on  [ 21 ,   2 2 ] .   I a   t hr e e - l e ve l   di ode   c l a m pe d   i nv e rt e a s   de pi c t e d   i n   F i g ure   1 ,   four   c ont ro l l e d   pow e s w i t c he s   pl us   t w o   pow e r   di o de s   a r e   ne c e s s a ry  t o   c ons t ru c t     t he   pow e r   c i rc ui t s   [2 3 - 30 ].   T h e   c on t rol l e pow e c i r c ui t s   o t h i s   i n v e r t e r   ne e d   four   ga t e   dri v e   c i r c u i t s   w i t h   i ndi v i du a l   i s o l a t e d   pow e r   s uppl y.   T he   pow e r   di o de s   i n   t hi s   c i r c ui t   w i l l   c a us e   m o re   pow e r   l os s e s .   T h e re f ore ,   c i r c ui t   c om pl e xi t a nd  pow e r   e f fi c i e nc y   a r e   p robl e m s   t h a t   m us t   be   a dd re s s e d   i n   d e ve l opi ng  a   n e w   i nv e rt e ci r c ui t s .   In   a ddi t i on ,   i n   a   m od e rn   pow e r   s ys t e m ,   a   re a l   t i m e   m on i t or i ng   s ys t e m   of   i nve rt e i s   a n   i m por t a nt   a s pe c t   t o   e ns ur e   t h e   i nve rt e w or ks   w e l l   a s   re q ui r e [ 31 - 3 3 ] .   It   i s   a l s o   n e e d e d   t o   pre ve n t   t he   i nve r t e r   c i r c ui t s   from   fa u l t   t ha t   w i l l   di s t urb e   t he   pow e s u ppl y   t t he   l oa d   [ 3 4 - 3 6 ] .   A s   a   re s u l t ,   t he   r e l i a b i l i t y   of   t h e   s ys t e m     w i l l   i n c r e a s e .   T hi s   p a p e c om m un i c a t e s   a nd  d i s c us s e s   a   d i ff e re n t   c i r c ui t   o f   t hr e e - l e v e l   ne u t r a l   poi n t   s hor t e d   (N P S i nve r t e r .   T he   c i rc u i t   i s   a b l e   t o   e s t a b l i s h   a   t hr e e - l e ve l   vol t a ge   w a ve   t o   t he   l oa d   w i t h   l e s s   nu m b e r   of   c on t rol l e d   s w i t c h e s ,   s i m pl e dri v i ng   c i rc u i t s ,   a nd   t h e i r   pow e r   s uppl i e s   r e qui r e m e n t .   T he   de s i gn   of   t h e   i nv e rt e c i r c u i t s   i s   s how a nd   di s c us s e d.   M ore ove r ,   a   l a bor a t ory  pr ot o t ype   of   t hre e - l e v e l   N P S   i nve rt e e qui p pe w i t h   onl i n e   t e m pe r a t u re   m o ni t ori n s ys t e m   by   us i n i nt e rn e t   of  t hi ngs   w a s   c ons t ru c t e a nd   t e s t e i l a bora t ory .       Q 2 L o a d Q 1 Q 3 Q 4 V V + - + - L f     F i gure   1 .   T hr e e - l e v e l   di ode   c l a m p e i nv e rt e c i r c ui t s   [ 22 - 29]       2.   P R O P O S ED   I N V ER TER   C I R C U I TS   2. 1 .     C i r c u i t   c on fi gu r ati on   F i gure   pr e s e n t s   t he   propos e c i r c ui t   of   t h re e - l e ve l   N P S   i nv e rt e r.   It   i s   c om pos e d   by  t hr e e   c on t rol l e pow e r   s w i t c h e s ,   fo ur   di o de s   w i t h   t w o   dc   vo l t a g e   s ourc e s ,   V DC .   T he   IG B T   s w i t c h   Q 3   a nd   t he   four   d i ode s   form e d   a   b i d i re c t i ona l   p ow e r   s w i t c h .   I t   c a n   b l oc k   vo l t a ge   i t w o   di re c t i ons ,   a nd   i t   i s   a l s o   a b l e   t o   c ondu c t   c urre nt   i n   t w o   w a ys .   T h e   c i r c u i t   de m a nds   t hr e e   g a t e   dri v e   c i rc u i t s ,   a nd   t hre e   a s s oc i a t e d   i ns ul a t e ga t e   dr i ve   pow e s u ppl i e s ,   on l y .   I t   i s   s i m p l e r   t h a n   t h e   t hr e e - l e v e l   di ode   c l a m p e i nv e rt e r   of  F i gur e   1 .   T he   op e ra t i o p ri n c i p l e   of   c i rc ui t   i s   d i s c ri be d   i T a b l e   1   a nd  F i g ure   3 .   I t   ge n e r a t e s   a   t hre e - l e v e l   vol t a ge   w a v e for m   a s   a   m od i fi e s i ne   w a v e for m ,   i . e .   + V ,   0   a nd  V   vo l t a ge   l e ve l s .   P os i t i ve   l e v e l   vol t a ge   + V   i ge ne r a t e d   by  O N   s t a t e   of  s w i t c Q a nd   Q 3.   W hi l e   t h e   n e g a t i ve   l e ve l   vo l t a ge   i s   produ c e d   w he t he   s w i t c Q a nd   Q 3   a nd   a r e   t urne d   O N .   T he   0   l e v e l   vol t a g e   i s   pro du c e d   i f   s w i t c h   Q 3   i s   t urn e d   O N ,   w h i l e   t h e   Q 1   a nd  Q a re   a t   O F F   s t a t e .   P ow e r   d i od e s   w i l l   c on duc t   c ur re n t   i f   t h e   s w i t c h   Q 3   i s   a t   O N   c on di t i on .   T h e   m ore   d e t a i l   ope ra t i on   of   i n ve r t e r   i s   pre s e nt e d   i n   F i gure   4.   T he   p ow e r   s w i t c h   Q 3   c ond uc t s   c urr e nt   f or   0   out put   v ol t a g e   ope ra t i on,   on l y.       T a b l e   1 .   S w i t c h i ng   op e ra t i on   Q1   Q2   Q3   O u t p u t   V o l t a g e   ON   O F F   O F F   +V   O F F   ON   O F F   - V   O F F   O F F   ON   0   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol         T hr e e - l e v e l   m od i f i e d   s i n e   w av e   i nv e r t e r   e qui pp e d   wi t h   onl i ne   t e m pe r at ur e   m oni t or i ng   s y s t e m   (Sur os o)   979   Q 2 Q 1 V D C + - V D C + - Q 3 P o w e r   L o a d   + V D C - V D C 0 t v Q 1 0 t v Q 2 0 t v Q 3 0 t v O u t p u t   v o l t a g e G a t i n g   s i g n a l   Q 1 G a t i n g   s i g n a l   Q 2 G a t i n g   s i g n a l   Q 3     F i gure   2 .   P rop os e d   i nv e r t e r   c i rc u i t s     F i gure   3 .   O p e ra t i o m od e s   of   prop os e d   i nv e r t e r           (a )     (b)       (c )     F i gure   4 .   L oa c urr e nt   pa t hs   of  i nv e rt e r :   (a +V   vo l t a ge ,   (b)   V   v ol t a g e ,   (c V   vo l t a ge       2. 2 .     D e s i gn   an d   mate r i al s   o i n ve r te r   p r ototyp e   A   pro t ot ype   of   propos e d   i nv e rt e r   c i r c ui t s   w a s   de s i gne d   t op e r a t e   i n   t he   m odi fi e d   s i n e   w a v e   ope ra t i on.   T g e n e ra t e   c ont ro l   s i gn a l s   of  i nv e rt e r   pow e r   s w i t c h e s ,   a n   a rdui no  m e ga   256 w a s   i m p l e m e n t e d.   T he   pow e r   i n ve r t e r   c i rc u i t   w a s   c ons t ru c t e b IG B T   s w i t c h e s   S T G W 40N 1 20K D .   W h i l e   t he   ga t e   dri v e   c i r c ui t   de s i gn   us i ng   op t o c oup l e rs   T L P 250   i s   pr e s e nt e d   i n   F i g ur e   5 .   T h e   opt oc o upl e rs   w e r e   s uppl i e d   by   t hre e   D CP 020515 .   T h e y   w e r e   re q ui r e d   t o   ob t a i n   i ns u l a t e d   p o w e s u ppl y   fo e a c h   op t oc oupl e r .   F u rt h e rm ore ,   t e m pe r a t u re   s e ns ors   D S 18B2 w e r e   i ns t a l l e a t   t he   body   o pow e r   IG BT s   t s e ns e   i t s   t e m pe r a t ure   duri n i nve r t e r ’s   ope r a t i on .   It   ha s   c a p a bi l i t w i t t e m pe r a t u re   o pe ra t i o ra n ge   u nt i l   125 ° C .   T h e   w i fi   m odu l e   E S P 8266   w a s   a pp l i e d   t o   bu i l d   a onl i ne   m oni t ori ng  of  p ow e IG BT ’s   t e m pe r a t ur e .   T o   m a ke   d i s pl a y   of    t he   s ys t e m   a   L CD   (l i qu i c rys t a l   d i s pl a y)  i s   a ppl i e d .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   1693 - 6930   T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol V ol .   18 ,   N o.   2 A pri l   2 020:    977   -   9 84   980       F i gure   5 D e s i gn   of   dri v i ng   c i rc ui t s       2. 3 .     H a r d w ar e   i mp l e m e n tati on   T he   pr ot o t ype   of   i nv e rt e r   w i t o nl i ne   t e m pe r a t u re   m oni t o ri ng   s ys t e m   w a s   s e t   up  i n   l a bor a t o ry.     T he   ga t e   dr i ve   s i gn a l   g e ne r a t o of   IG B T   s w i t c i s   i m a g e i n   F i gu re   6 (a ).   W h i l e   t he   g a t e   dr i v e   c i r c ui t s   i m p l e m e n t e op t oc o upl e T L P 25 i s   s how i F i g ure   6 (b) .   T hre e   op t o - c oup l e rs   w i t h   t hr e e   i ns u l a t e d   ga t e   dri ve   pow e r   s up pl i e s   w e r e   us e d   t o   dr i ve   t hr e e   IG B T   s w i t c h e s .   W hi l e   F i gure   7   s how s   c onf i gur a t i on   of     t he   d e ve l op e d   on l i n e   t e m p e r a t ur e   m oni t ori n g   s ys t e m .   T h e   ov e ra l l   pro t ot ype   o f   i nv e rt e r   s ys t e m   i s   di s pl a y e d   i n   F i gure   8   i n c l udi ng   t h e   pow e i nve rt e c i rc ui t s   bui l us i n IG BT   s w i t c he s   a nd  p ow e t ra ns form e r .   T hi s   t ra ns for m e i s   e m p l oy e t o   ga i hi gh e r   out p ut   vol t a ge   of   i nv e rt e c i r c ui t s   t m e e t   t he   l o a d   re q ui r e m e nt .           (a )       (b)     F i gure   6 .   ( a )   G a t i ng   s i gn a l   ge ne r a t or   c i r c ui t s ;   (b)  G a t e   dri v e   c i r c ui t s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol         T hr e e - l e v e l   m od i f i e d   s i n e   w av e   i nv e r t e r   e qui pp e d   wi t h   onl i ne   t e m pe r at ur e   m oni t or i ng   s y s t e m   (Sur os o)   981       F i gure   7 .   O n l i n e   m on i t or i ng   s ys t e m   of   i nv e rt e r   pow e r   s w i t c h e s           F i gure   8 .   O v e ra l l   i n ve r t e r   s ys t e m       3.   TES R ES U LTS   Com pu t e r   s i m ul a t i on  t e s t s   w e re   c a rri e out   t e x a m i ne   t h e   de ve l op e i nve rt e r.   T h e   i nve r t e r   c i rc ui t   w a s   c onn e c t e d   w i t h   24   V   d c   pow e r   s our c e ,   re s i s t or   10     i n   s e ri e s   w i t i ndu c t or   5   m H .   F und a m e nt a l   fre qu e nc y   of  a c   c ur re n t   w a s   s e t   a t   50  H z .   F i gur e   9   pre s e nt s   t e s t   re s u l t   of  i nve r t e r ’s   out put   vol t a g e   a nd  l oa c urre nt   w a v e for m s   ob t a i ne d   us i ng   P S IM   s of t w a r e .   A   t hre e - l e ve l   m odi fi e a c   vol t a g e   w a s   pro pe r l pr odu c e d   by  i nv e rt e c i r c ui t s .   M o re ov e r ,   e xpe r i m e nt s   of  pro t ot ype   i nve rt e s ys t e m   w e r e   c a rr i e out   i l a bo ra t or y .     T he   ga t i ng   s i gn a l   c i rc u i t s   o i nve r t e r   w a s   t e s t e d .   F i g ure   10   s how s   t he   w a v e for m s   of   ga t i n s i gn a l s   produ c e d   by  m i c ro c on t rol l e r.   T h e   fr e qu e nc y   of  t he   fi rs t   a nd  s e c ond   s i gna l s   i s   50   H z   t ha t   i s   t h e   m a i ou t pu t   fr e qu e nc y   of  i nve rt e r,   w hi l e   t he   t hi rd   s i gna l   fre que n c y   i s   100   H z .   T h e   t hi r s i gn a l   i s   re qui r e d   t o   c re a t e   0   l e ve l   of   a c   out pu t   vo l t a ge   w a v e for m .   T he   m a gni t ud e s   of   t h e s e   s i gna l s   i s   a ro und  V .   F urt he r m or e ,   F i gur e   1 1   pr e s e n t s     t he   g a t i ng   s i g na l s   a ft e r   p a s s i ng   t hroug h   ga t e   d ri v e   c i rc u i t s   T L P 250.   T h e   m a g n i t ud e   of   t he s e   s i gn a l s   i s   a bou t   15  V ,   w hi c i s   hi gh  e noug t m a k e   t he   pow e s w i t c IG BT s   ope ra t e   O N   a n O F F   pro pe r l y.     T he   i n ve r t e r   w a s   c o nne c t e t o   t w o   re g ul a t e 1 V   dc   pow e s uppl i e s   a s   i nput   pow e of  i nve rt e c i r c ui t .   T he   out p ut   v ol t a g e   of   i nv e rt e c i r c ui t s   i s   s h ow i F i gu re   1 2 .   A   t hre e - l e v e l   v ol t a g e ,   i . e .   + 12  V ,   V ,   a nd   - 12   V ,   w a s   pr oduc e d   w e l l   by   t h e   N P S   i nv e rt e r   c i r c ui t .   F urt he r m or e ,   t he   onl i ne   t e m p e ra t ure   m on i t o ri ng   s ys t e m   w a s   e xa m i ne d   t obs e rv e   t he   t e m p e ra t ur e   c ondi t i o of  i nv e rt e pow e r   s w i t c he s .   T he   re s u l t s   d i s pl a ye d   by  t hi n gs pe a k   i s   s how n   i n   F i gur e   1 3 .   A   r e a l t i m e   a nd   up da t e   t e m pe r a t u re   pro fi l e   of   i nve r t e r   pow e r   s w i t c h e s   a t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   1693 - 6930   T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol V ol .   18 ,   N o.   2 A pri l   2 020:    977   -   9 84   982   t i m e   r a ng e   fro m   15 . 46   t 15. 56  c a b e   o bs e rv e c l e a r l y.   It   w i l l   he l i m o ni t ori n t h e   op e r a t i on  c ondi t i o of   i nve r t e r ,   e s pe c i a l l t he   t e m p e ra t ur e   of   i nv e rt e r’s   s w i t c he s   w hi c h   a r e   v e ry  i m port a nt   t o   m a ke   pow e i nve r t e r   ope ra t e s   prop e rl y.           F i gure   9 .   O u t put   vo l t a ge   a nd  l o a c urr e nt   w a v e for m s           (a )       (b)       (c )     F i gure   10 .   G a t i ng   s i gn a l s   of  i nv e rt e r’s   s w i t c h e s :   (a )   g a t i ng   s i gna l   Q 1 ,     (b)  g a t i ng  s i gn a l   Q 2 ,   (c g a t i ng   s i gn a l   Q 3           (a )       (b)       (c )     F i gure   1 1 .   O u t pu t   s i gna l s   of   g a t e   dr i v e   c i r c ui t s   T L P 25 0 :   (a )   g a t i ng  s i gn a l   of  Q 1 ,     (b)  g a t i ng  s i gn a l   of  Q 2 (c )   g a t i ng  s i gn a l   of  Q 3       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol         T hr e e - l e v e l   m od i f i e d   s i n e   w av e   i nv e r t e r   e qui pp e d   wi t h   onl i ne   t e m pe r at ur e   m oni t or i ng   s y s t e m   (Sur os o)   983       F i gure   1 2 O u t pu t   v ol t a g e   of   i nve r t e r           F i gure   1 3 .   O n l i n e   t e m p e ra t ur e   m on i t or i ng   re s u l t s   of  s w i t c he s   Q a nd   Q 2       4.   C O N C LU S I O N   A   s i m pl e   c i r c ui t   o t hre e - l e v e l   N P S   vo l t a ge   s our c e   i n ve r t e r   ha s   b e e n   d e s i gn e d ,   t e s t e d   a n d i s c us s e d   i t hi s   p a pe r .   T h e   ne w   i nve r t e r   c a n   s i m p l i fy   c i r c ui t   c onf i gur a t i on  of  i nv e rt e r   by   re duc i ng   t h e   pow e r   d e vi c e s   a nd  t he i c o nt ro l   c i r c ui t s   c o m pa re t t he   c onv e n t i on a l   t hre e - l e ve l   d i od e   c l a m pe i nv e r t e r .   A o nl i ne   m oni t or i ng   s ys t e m   of   i n ve r t e r’s   s w i t c h e s   w e re   d e s i g ne d   a nd  i m p l e m e nt e t o   m oni t or   t h e   t e m p e r a t ur e   of  i nve r t e r ’s   pow e r   s w i t c he s .   A   l a bor a t o ri u m   pro t ot ype   of  t h e   i nve rt e c i r c ui t s   a n i t s   onl i ne   m o ni t ori ng   s ys t e m   w a s   d e ve l op e a nd   t e s t e i n   l a bor a t or y.   T he   i n ve r t e r   c i rc u i t s   w o rke d   pr ope r l y   ge n e r a t e a   m o di f i e d   s i n e   w a ve   t hr e e - l e ve l   v ol t a g e   w a ve f orm .   F urt h e r m ore ,   t he   o nl i ne   m oni t ori n s ys t e m   of   i nve r t e   s w i t c h e s   t e m p e r a t ur e   w a s   a l s o   c on fi r m e d   w orke w e l l   s c a nn i ng  t he   re a t i m e   t e m pe r a t u re   c ond i t i on  of     i nve r t e r   s w i t c h e s .       R EF ER EN C ES     [ 1]   D .   R u i z - C a b a l l e r o,   e t   a l . ,   C a s c a de d   s y m m e t r i c a l   hyb r i m u l t i l e ve l   D C - A C   c on ve r t e r ,”   I E E E   E ne r gy   C onv e r s i o n   C ongr e s s   an E x po s i t i on   ( E C C E ) ,   p p.   40 12 - 4019 201 0 .   [ 2]   M .   M a l i now s k i ,   e t   a l . ,   A   s u r ve y   on   c a s c a de d   m ul t i l e ve l   i n ve r t e r s ,   I E E E   T r ans ac t i o ns   o I nd us t r i a l   E l e c t r on i c s ,   vol .   57 ,   n o.   7 ,   pp.   2 197 - 220 6 J ul   20 10 .   [ 3]   R .   S .   A l i s h a h   a nd   S .   H .   H o s s e i n i ,   A   n e w   m ul t i l e ve l   i n ve r t e r   s t r u c t ur e   f o r   h i gh - pow e r   a ppl i c a t i on s   u s i n   m u l t i - c a r r i e r   P W M   s w i t c hi n s t r a t e g y ,”   I n t e r na t i o na l   J ou r na l   of   P ow e r   E l e c t r o ni c s   an D r i v e   Sy s t e m   ( I J P E D S) ,   vol .   6 ,   no .   2 ,   p p.   31 8 - 3 25 J un   201 5 .   [ 4]   S ur o s o,   e t   a l . ,   A   di f f e r e nt   vo l t a ge - s our c e   pow e r   i n ve r t e r   w i t h   c a r r i e r   ba s e d   S P W M   f or   o pe n - e n c onn e c t i o l oa d s ,”   E ne r gi e s ,   vo l .   12 ,   no .   17 ,   p p.   1 - 14 2019 .   [ 5]   S .   B .   K j a e r ,   e t   a l . ,   A   r e vi e w   o f   s i ng l e - ph a s e   g r i d - c onn e c t e i nve r t e r s   f o r   pho t ov ol t a i c   m odu l e s ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   I ndu s t r i a l   A pp l i c a t i o n ,   vo l .   41 ,   n o.   5 ,   pp.   1 292 - 130 6 200 5 .   [ 6]   J .   M .   C a r r a s c o,   e t   a l . ,   P ow e r - e l e c t r on i c s   s ys t e m s   f o r   t he   g r i i nt e gr a t i on  o f   r e n e w a b l e   e ne r gy  s ou r c e s :   a   s u r ve y ,”   I E E E   T r an s a c t i on s   o I nd us t r i al   E l e c t r on i c s ,   vo l .   53 ,   no .   4 ,   pp .   100 2 - 10 16 J un   200 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   1693 - 6930   T E L K O M N IK A   T e l e c om m un   Co m put   E l   Con t rol V ol .   18 ,   N o.   2 A pri l   2 020:    977   -   9 84   984   [ 7]   S ur o s o,   e t   a l . ,   A   b a t t e r y - l e s s   gr i c on ne c t e ph ot o vol t a i c   pow e r   g e ne r a t i on  us i ng  f i ve - l e ve l   c om m on - e m i t t e r   c ur r e n t - s ou r c e   i n ve r t e r ,”   I nt e r n at i on al   J our na l   of   P ow e r   E l e c t r o n i c s   and   D r i v e   S y s t e m   ( I J P E D S) ,   vo l .   4 ,   no .   4   pp.   47 4 - 4 80 D e c e m be r   201 4 .   [ 8]   G .   W a l t r i c h   a nd   I .   B a r bi ,   T h r e e - p ha s e   c a s c a de d   m u l t i l e v e l   i nve r t e r   us i ng   pow e r   c e l l s   w i t h   t w o   i nve r t e r   l e g s   i n   s e r i e s ,”   I E E E   T r a ns a c t i on s   on   I n dus t r i a l   E l e c t r on i c s ,   vo l .   57 ,   no .   8 ,   pp .   2605 - 26 12 ,   A u g us t   2010 .   [ 9]   K .   C r o r z i n e   a n Y .   F a m i l i a n t ,   A   n e w   c a s c a de m ul t i l e v e l   H - br i d ge   D r i ve ,”   I E E E   T r an s ac t i ons   on  P ow e r   E l e c t r oni c s ,   vo l .   17 ,   no .   1 ,   pp .   125 - 13 1 ,   J a n u a r y   20 02 .   [ 10]   S ur o s o   a nd  T .   N o guc hi ,   C om m on - e m i t t e r   t op ol ogy  of   m u l t i l e v e l   c ur r e n t - s ou r c e   pu l s e   w i dt h   m odu l a t i on  i nv e r t e r   w i t h   c hopp e r - ba s e d   D C   c u r r e nt   s our c e s ,”   I E T   P ow e r   E l e c t r on i c s ,   v ol .   4 ,   no .   7 ,   pp .   759 - 76 6 A ug us t   2 011 .   [ 11]   T .   N o guc h i   a nd   S ur os o ,   N e w   t op ol o gi e s   of   m ul t i - l e ve l   pow e r   c onv e r t e r   f o r   us e   of   ne xt - ge ne r a t i o u l t r a   hi gh - s pe e d   s w i t c h i ng   de vi c e s ,”   2 009   I E E E   E n e r g y   C onv e r s i o C o ngr e s s   &   E x po s i t i on ,   p p.   1 968 - 197 5 20 09 .   [ 12]   J .   R od i gue z ,   e t   a l . ,   M u l t i l e v e l   i nve r t e r :   a   s ur ve y   o f   t opo l o gi e s ,   c o nt r ol s ,   a n a pp l i c a t i o n ,”   I E E E   T r an s ac t i on s   o I ndu s t r i al   E l e c t r o ni c s ,   v ol .   49 ,   no.   4 ,   pp .   724 - 738 A ug u s t   20 02 .   [ 13]   S ur o s o,   e t   a l . ,   T h r e e - l e v e l   c o m m on - e m i t t e r   c ur r e n t - s ou r c e   p ow e r   i n ve r t e r   w i t h   s i m pl i f i e d   dc   c u r r e n t   s ou r c e   ge ne r a t i on ,”   J ou r na l   of   E ng i n e e r i ng   S c i e nc e   and   T e c hno l og y ,   vo l .   13 ,   no .   1 2,   p p.   40 27 - 4038 D e c e m be r   2 018 .   [ 14]   S ur o s o,   e t   a l . ,   F i ve - l e ve l   P W M   i nve r t e r   w i t h   a   s i n gl e   D C   p ow e r   s o ur c e   f o r   D C - A C   pow e r   c on ve r s i on ,”   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   P ow e r   E l e c t r oni c s   an D r i v e   Sy s t e m s   ( I J P E D S) ,   v ol .   8 ,   no .   3 ,   p p.   12 12 - 12 19 S e p .   201 7 .   [ 15]   G .   C e gl i a ,   e t   a l . ,   A   n e w   s i m p l i f i e d   m u l t i l e ve l   i nve r t e r   t opo l ogy   f or   D C - A C   c on ve r s i on ,”   I E E E   T r an s ac t i ons   o P ow e r   E l e c t r o ni c s ,   v ol .   21 ,   no.   5 ,   pp .   1311 - 13 19 S e p t e m be r   2006 .   [ 16]   S ur o s o,   e t   a l . ,   S i m pl i f i e d   f i ve - l e v e l   v ol t a g e   s our c e   i nve r t e r   w i t l e v e l - ph a s e - s hi f t e d   c a r r i e r s   ba s e d   m o du l a t i o t e c hni que ,”   I n done s i an  J our na l   o f   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i n and  C om put e r   Sc i e nc e ,   vo l .   13 ,   n o.   2 ,   pp .   4 61 - 468   F e b r ua r y   2019 .   [ 17]   E .   B a ba e i ,   e t   a l . ,   A   s i ng l e - pha s e   c a s c a de d   m ul t i l e ve l   i nv e r t e r   ba s e on   a   ne w   b a s i c   un i t   w i t h   r e duc e d   nu m b e r   o f   pow e r   s w i t c he s ,”   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   I ndus t r i a l   E l e c t r on i c s ,   vo l .   62 ,   no .   2 ,   pp .   922 - 929 F e b r u a r y   20 15 .   [ 18]   E .   B a b a e i ,   A   c a s c a de   m ul t i l e ve l   c on ve r t e r   t op ol o gy  w i t r e duc e nu m be r   o f   s w i t c he s ,”   I E E E   T r ans ac t i o ns   o P ow e r   E l e c t r o ni c s ,   v ol .   23 ,   no.   6 ,   pp .   2657 - 26 64 N o v e m be r   200 8 .   [ 19]   S ur o s o,   e t   a l . ,   A   di f f e r e n t   s i ngl e   pha s e   hyb r i d   f i ve - l e ve l   vo l t a g e   s our c e   i n ve r t e r   u s i n D C   v ol t a g e   m o du l e s ,”   T E L K O M N I K A   T e l e c om m u ni c at i o C om put i n E l e c t r on i c s   a nd  C o nt r o l ,   vol .   12 ,   no .   3 ,   pp .   557 - 562 ,   S e p .   20 14 .   [ 20]   N .   T ho m b r e ,   e t   a l . ,   A   nove l   t opo l og y   of   m ul t i l e ve l   i n ve r t e r   w i t h   r e du c e d   nu m be r   o f   s w i t c he s   a nd   D C   s ou r c e s ,”   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   P ow e r   E l e c t r oni c s   an D r i v e   Sy s t e m   ( I J P E D S) ,   vo l .   5 ,   no .   1 ,   p p.   56 - 62 J u n e   201 4 .   [ 21]   A .   R ud e r m a n ,   A bo ut   vo l t a ge   t o t a l   ha r m oni c   d i s t o r t i on   f o r   s i ng l e   a nd  t h r e e - p ha s e   m u l t i l e ve l   i nv e r t e r s ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   I ndu s t r i a l   E l e c t r o ni c s ,   v ol .   62 ,   n o.   3 ,   pp .   1548 - 15 5 1 M a r ch   2015 .   [ 22]   Y .   L i u,   e t   a l . ,   R e a l - t i m e   c a l c u l a t i on  o f   s w i t c h i ng   a n gl e s   m i n i m i z i ng  T H D   f o r   m u l t i l e ve l   i nv e r t e r s   w i t s t e m od ul a t i on ,”   I E E E   T r an s ac t i ons   o I ndu s t r i al   E l e c t r oni c s vol .   56 ,   no.   2 ,   pp.   2 85 - 293 F e b r ua r y   200 9 .   [ 23]   J .   R odr i gu e z ,   e t   a l . ,   A   s ur ve y   on  ne u t r a l - po i n t - c l a m pe d   i n ve r t e r s ,”   I E E E   T r ans a c t i on s   o I ndu s t r i a l   E l e c t r on i c s ,   vol .   57 ,   n o.   7 ,   pp.   2 219 - 223 0 J ul y   2 010 .   [ 24]   A .   N a b a e ,   e t   a l . ,   A   ne w   ne u t r a l - po i n t - c l a m pe P W M   i nve r t e r ,”   I E E E   T r a ns a c t i on s   on  I nd us t r y   A pp l i c a t i o n ,     vol .   IA - 17 ,   n o.   5 ,   pp.   5 18 - 523 S e p t e m b e r   198 1 .   [ 25]   X .   Y ua a n I .   B a r b i ,   F unda m e nt a l s   o f   a   ne w   di ode   c l a m pi ng  m ul t i l e v e l   i nv e r t e r ,”   I E E E   T r an s ac t i ons   on  P ow e r   E l e c t r oni c s ,   vo l .   15 ,   no .   4 ,   pp .   711 - 71 8 J ul y   2 000 .   [ 26]   L .   Z ho u,   e t   a l . ,   N e u t r a l - p oi n t - c l a m pe d   c i r c ui t s   o f   s i n gl e - ph a s e   P V   i nv e r t e r s :   ge ne r a l i z e d   p r i nc i pl e   a n d   i m pl e m e n t a t i o n ,”   2015   I E E E   E ne r gy   C on v e r s i on  C ong r e s s   and   E x p os i t i on   ( E C C E ) ,   p p.   44 2 - 4 49 2 015 .   [ 27]   L .   M a s i s i ,   e t   a l . ,   A   t hr e e   l e ve l   n e u t r a l   po i n t   c l a m pe d   ( N P C )   i n v e r t e r   s ync h r on ous   r e l uc t a n c e   m a c h i n e   ( S ynR M )   dr i ve ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   I ndu s t r y   A pp l i c a t i o ns ,   vol .   51 ,   no .   6 ,   pp.   45 31 - 4540 201 5 .   [ 28]   L .   Z ha ng ,   e t   a l . ,   A   f a m i l o f   ne u t r a l   po i n t   c l a m pe d   f u l l - b r i dge   t opo l og i e s   f or   t r a n s f or m e r l e s s   p hot ovo l t a i c   g r i d - t i e d   i nve r t e r s ,”   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   P ow e r   E l e c t r on i c s ,   v ol .   28 ,   n o.   2 ,   pp.   73 0 - 7 39 F e b r ua r y   2013 .   [ 29]   G .   Y u e ,   e t   a l . ,   R e s e a r c o t hr e e - l e ve l   ne u t r a l   po i n t   c l a m p e i nv e r t e r   i pho t ovo l t a i c   pow e r   g e ne r a t i on   t e c hno l ogy ,”   10 th   I nt e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on   I nt e l l i g e n t   H um a n - M ac h i n e   Sy s t e m s   and   C y b e r n e t i c s   ( I H M SC ) ,     pp.   3 1 - 3 4 201 8 .   [ 30]   Y .   Y a ng ,   e t   a l . ,   F a s t   f i n i t e - s w i t c h i ng - s t a t e   m ode l   p r e d i c t i ve   c on t r ol   m e t hod   w i t ho ut   w e i gh t i ng   f a c t or s   f o r   T - t yp e   t hr e e - l e ve l   t h r e e - p ha s e   i nve r t e r s ,”   I E E E   T r an s ac t i ons   on   I ndus t r i al   I nf o r m a t i c s ,   vo l .   15 ,   n o.   3 ,   pp .   1 298 - 131 0   M a r c h   20 19 .   [ 31]   I .   M .   M o r e n o - G a r c i a ,   e t   a l . ,   R e a l - t i m e   m on i t or i ng   s ys t e m   f or   a   u t i l i t y - s c a l e   pho t o vol t a i c   p ow e r   pl a nt ,”   S e n s or s vol .   16,   n o.   6 ,   pp.   1 - 25 M a y   201 6 .   [ 32]   I .   M .   M o r e n o - G a r c i a ,   e t   a l . ,   P e r f o r m a n c e   m o ni t o r i ng  o f   a   s ol a r   p hot o vol t a i c   pow e r   pl a nt   u s i n a a dva nc e r e a l - t i m e   s ys t e m ,”   16 th   I nt e r nat i on al   C on f e r e n c e   on   E n v i r onm e nt   an E l e c t r i c al   E n gi ne e r i ng  ( E E E I C ) ,   p p.   1 - 6 201 6 .   [ 33]   F .   S ha r i f f ,   e t   a l . ,   Z i gbe e - b a s e d a t a   a c qu i s i t i o s ys t e m   f o r   o nl i ne   m on i t o r i ng  of   gr i d - c o nne c t e pho t ovo l t a i c   s ys t e m ,”   E x p e r t   S y s t e m s   w i t h   A p pl i c a t i on s ,   vo l .   42 n o .   3 ,   p p.   17 30 - 1742 F e b r ua r y   201 5 .   [ 34]   W .   C h i n e ,   e t   a l . ,   F a ul t   de t e c t i on   m e t h od   f or   gr i d - c onn e c t e d   ph ot ov ol t a i c   p l a nt s ,”   R e n e w ab l e   E n e r g y ,   vol .   66   pp.   99 - 11 0 J u n e   201 4 .   [ 35]   F .   K ha t e r e t   a l . ,   F a ul t   di a gno s t i c s   i n   a i n ve r t e r   f e e d i ng   a i n duc t i on   m ot o r   us i ng   f uz z y   l o gi c ,”   J ou r na l   of   E l e c t r i c al   Sy s t e m s   and   I nf or m a t i on   T e c hno l og y ,   vo l .   4 ,   no .   1 ,   p p.   10 - 17 M a 2017 .   [ 36]   A .   B .   M .   O l i ve i r a ,   e t   a l . ,   S hor t - c i r c u i t   f a u l t   d i a gn os i s   ba s e d   on  r ou gh  s e t s   t he or y   f o r   a   s i n gl e - p ha s e   i nv e r t e r ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on   P ow e r   E l e c t r o ni c s ,   v ol .   34 ,   no.   5 ,   pp .   4747 - 47 64 M a y   20 19 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.