Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   10 ,  No.   4 ,  A ugus t   2020 ,   pp. 338 4~33 92   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v10 i 4 . pp3384 - 33 92          3384       Journ al h om e page :  http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   A compa riso n  of  single ph ase stan dalone s qu ar e w avefo rm solar  inverter  topolo gies : H alf b ridge an d full  br idg e       Aicha C hemse ddine 1 ,   Noure ddine   Be n aba dj i  2 ,  Ali C hek na ne 3 ,  S ala h   E ddine  Mank ou r 4   1,2 La bora tor y   of   Anal y si s   and  Ap pli c at ion   of  R adiati on ,   Univer sit y   of   Sc ie nc e and  T ec hn olog y   Moham ed   Boudia f ,   Alg eria   3 La bora tor y   of   Sem ic onduct or   an d  Functi on al   Ma te ri al s,   Am ar  Tli dji   Univ ersity ,   A lge ri a   4 Depa rtment of  El e ct ri ca l   Eng in ee ring ,   Univ ersity   of  Sci ence and   Technol og y   Mo hamed  Boudia f ,   Alger ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A pr   10 , 201 9   Re vised  Jan  12 ,   20 20   Accepte d  Fe b 2 , 2 020     In  stand - al on e  photovol taic  insta llati ons  th e  p hotovol taic  i nve rte r  a ll ows   tra nsform ing  the  DC  power  pro duce d  b y   the   ph otovol taic  m odu le s  int o   an   AC  power.   Dep endi ng  on  th e  shape   of  th e  AC  output   voltage  g ene ra te d  b y   the   inve r te r  th er e  exi st  thr ee   m a in  t y p es  of  stan d - al one  PV   inverter s:  pure   sine  wave form   inve rt ers,   m odula t ed  sine  wave form   inve rte rs  and  square   wave form   inve r te rs  and   e ac h  t y pe   of  the se   in ver te rs  is  a lso  divi ded   int o   diffe ren t  topol og ie s.    In  thi s  pap e r  we  will   be  inte reste d  and  stud y  the   squ are  wave form   stand - al one   inverter   topol ogie s   whic h  are  th e  h al f  bridge   and     the   fu ll   b ridge i n ver te r   topol og ie s .   Ke yw or d s :   Boo st c onve rer   Fu ll  brid ge  i nverter   Half  br i dg e  in ve rter   Photo vo lt ai c in ver te r   Stand - al one i nst al la ti on   Copyright   ©   202 0   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Aicha C hem se dd i ne,     Dép a rtem ent d e Ph ysi qu e ,   Lab or at oi re  d’analy se et d ’a ppli cat ion   des ra yonnem ents ( L AA R ),   Un i ver sit é  des Sci ences et  de l a Tech no l og ie  d’Oran   Mo ha m ed  Bo ud ia f ,   BP 1505 , El M ’n a ouer,  31 000 Ora n Al gér ie .   Em a il : ai cha.ch em sedd ine@ un i v - us to .d z       1.   INTROD U CTION   W it h  the  revol ution   a nd  the  adv a nce  of   t he   us e  of  ph otov oltai c  instal la tio ns   al l  ar ound   the  w ord,   m any  design s  and   c on ce ptio ns  of   ph otovo lt a ic   dev ic es  ha ve   been   de vel oped  [ 1 - 3],  espec ia ll y  the  con ce ption  and  the  desi gn  of  DC - DC  a nd  DC - AC  co nverter s  ci rc uits  [4 - 6].  Be caus e  of  the  l ow  ef fici ency  an d  t he   hi gh   cost  of  so la r  m odules  in  phot ovoltai c  syst em s   [7 ] ,  the  ef fieci cy   and   the  c ic uits  si m plici t y   of   the  oth e r  dev ic es   of  ph otovo lt ai c   syst em   hav e  t o  be  t he  m os t  higher   possi ble.   A   Sta nd - al on e  ph otovo lt ai c  instal la ti on   is  an  off  gr i d  instal la ti on ,  i n  w hic h  th e  phot ovoltai c  m od ules  are  t he   only   source  t hat  ge ne rates  the  el ect ric  power   t o  feed   a  DC  or  a n  AC  load  [ 8].   Ph ot ovoltai c  m od ules  gen e r at e  a  DC  el ec tric   po we r  thu s  t o  feed   a n  AC  load  in  sta nd - al one  photovo lt ai c  inst al la ti on   a  sta nd - al on e  phot ovoltai c  in ver te r  has   to  be  us ed  to  c onve rt  the  DC  powe r produce d by the  phot ovoltai c m od ule s into  an AC  pow e r [9 - 12 ] .    Dep e ndin g  on   the  sh a pe  of   t he   AC  outp ut  volt age  gen e rat ed  by  t he  in ve rter  the re  e xist  three  m ai n   ty pes  of  sin gle   phase  sta nd - al on e   ph otovo lt a ic   inv e rters:  pure  sine wa veform   inv erter s,  m odulate d  wa ve form   inv e rters  a nd  s qu a re  wa veform   inv erters  [ 13 - 15]   a nd  each   t ype  of  these   in ver te r s  is  al s o  div ide d  into   di ff e rent   topolo gies:  ha lf  br id ge  an d  fu ll   br id ge  f or   the  s qu a re   wav ef orm   inv erter s  an d  m ulti le vel  (b ri dges)  f or    the  m od ulate d  wa vefor m   an d  the   pu re  sin ewav e   in ver te r s.  S qu a re  wa ve form   inv erter s   are  desi gn e d  to  feed  loads  wh ic h  ha ve  an  im po rtan t  ind ucta nce  [ 6]   as  m oto rs  be cause  in du ct i ve   loads  al lo w  ha ving  relat ivel y  pu re   sinewa ve  c urre nt.   Lo okin g  f or  the  m os t  eff ic ie nt  and   t he  s i m plest  ci cuit  desig n  of  sta nd  al one  sin gle  ph a se   so la r  in veter  t o  f ee d  AC  m otors  an d  i nduc ti ve  loads ,  in   this  pa per   w e  will   be  inte rested  by  the  sq ua re   wav e f or m   singl e  phase  i nv e r te rs  doi ng  a  c om par at ive  stu dy  of  t he  e ff ic ie ncy  an d  t he  si m plici t y  betwee n    the h al f br id ge   and f ull b rid ge t opologies si m ulati ng  t hem  o n ISIS  P ro te us   so ft war e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       A com pa ris on  of sin gle  phas e  sta ndalone s quare  wavef orm …  ( Aic ha  C he mseddi ne )   3385   2.   HALF B RI D GE SQ U AR E  WA VEFO R M  S OLA R  I N VERTER  CI RCUIT    Figure  1  pres ents  a  sin gle   ph a se  hal f  bri dge  squa re  wav e f or m   phot ovoltai ci nv ert er  w hich  is   com po sed   of  t wo  sta ges:  dc - dc  a nd  dc - ac  st age.  The   dc - dc   sta ge  is  a   bo ost   conve rter  wh i ch  is  us e d  to   c onve rt   the  lo w  vo lt a ge s  pro duced   by   the  P V  m odules  ( 12 - 24V )  into  V  440  t o  hav e   an   RM S  vo lt age   val ue  equ al   t o  220V  by  t he  half  br i dg e  i nverter .  T he  outpu t  of   t he  bo os t  co nverter   is  connecte d  in  pa rall el   with  to w   capaci tors  di vid ers  t o  get     = 2 ⁄   w hen   : 2   is  on  an d  3   is  off  a nd  g et    = − 2 ⁄   wh e n  3   is  on  an d  2   is o ff [ 16 - 20 ] . T he  s wiche s  of this to polo gy  would be  drive n by sim ple sq uar e  pulses.           Figure  1 .   S in gl e phase  half b ridg e  s qu a re  wa vefor m  inv e rter   sta ge s       3.   FULL B RI D GE  SQ U AR E  WA VEFO R M  S OLA RI N VERTER  CI RCUIT   Figure  2  prese nts  a  sin gle  ph ase  f ull  bri dge  sq ua re  wa vefo rm   so la r  in ver t er  wh ic h  is  al s o  c om po se d  of   tw o  sta ges  a s  the  half  br i dge  on e:   a  dc - dc  and   a  dc - ac  sta ge.   The  dc - dc  sta ge  is  a  bo ost   con ve rter  w hi ch  is  us e d  to  c onve r t  the  low  volt ages  produce d  by  t he  P V  m od ules  (12 - 24 V )  into  a   V dc  e qu al   t o  22 0  to  hav e   an   RM S  vo lt age  va lue  eq ual  to  220V  by  the  fu l l  br id ge  in ver t er.  T he  outp ut  of   the  boos t  c onve rter  is  co nn ect ed  in  par al le l  with   two  le gs   a nd   each  le g  is  co m po sed  of  two  inv erti ng  s witc hes  co nnect ed   in  series.  T he  ou t put   vo lt age   of  t he  i nv e rter  e qual   to    w hen 2   an d  5   a re  on   an d  3   an d  4   are  off  a nd  e qual   to  −   w he n  3   and   4   are  on a nd  2   an d  5   are  off [2 1 - 25] . T he  s wiche s wou l d be  dr i ven b y  sim ple  sq ua re  pulse s.           Figure  2 .   S in gl e p hase  half b ridg e  s qu a re  wa vefor m  inv e rter   sta ge s       4.   DESIG N OF  THE  BOOST  CONVE RTER   Figure  3  s how s  the  basic  c onfig ur at io n  of  a   boos t   co nvert er,  it s  c om po s ed  of  an   in du c tor,  a  s witc h:   IG BT  or  a  MO SFET  tra ns ist or,  a  diode  a nd   a  capaci tor .  I n  this  par t  of  the   pap e r  we  will   pr ese nts  how  t o  siz e   and   cal c ulate   the  par am eter s  of  each  on e  of   it s   co m po nen ts  w hi ch  de pend  on  the  ou t pu t  vo lt age     and cu rr e nt  [26 - 28] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :    3384   -   3392   3386       Figure  3.   The   boos t c onve rter  power sta ge  [26 ] .       4.1.  Duty  c ycle     = 1 −     ×   (1)     Wh e re ,      : Is th e  volt age  co m ing  fro m  the PV m odule  wh ic h  is e qual   to 12 V or 2 4V.    : Is th e  d e sired   vo lt age  22 0 for  the  fu ll   br i dg e  inv e rter a nd  440V  for  t he half  br id ge o ne.   : The i nv e rter e ff ic ie ncy.     4.2.  I nduc t or   sel ection   Eq uation 2   [ 26]  p rese nts a  go od esti m a ti on  for t he rig ht in duct or:     =  × (  −  ) Δ × ×    ( 2 )     Wh e re ,   Δ : The esti m at e d  in duct or r i pple  cu r ren t,  a  go od esti m a ti on  for t he  i nducto r rip ple curre nt i s 20% t o 40%  of  the outp ut c urr ent.   : M ini m u m  sw it ching   fr e que nc y of t he  c onve rter.     4.3.  I nduc t or r ippl e curren t   The  i nducto r  ripp le  c urre nt is  cal culat ed by t he  e xpressi on [26 ] :             Δ = ( 0 . 2      0 . 4 ) ×  (  )   ( 3 )     Wh e re ,    (  ) : The m axi m um  o utp ut c urre nt.      4.4.  Ou tp u t  c apacit or  sel ec tion   Ca pacit or s  are   us e d  to  m ini m i ze the  rip ple on the  outp ut  volt age.  T he  fo ll owin g  e qu at io n ca n be  us e d  to  adj us t t he ou t pu t ca pa ci tor values  f or a d e sired  outp ut volt age  rip pl e [ 26 ]:      (  ) =  (  ) × × Δ    ( 4 )       5.   SIMULATI O N  P ROCED U RES   In   t his  pa rt  two  sta nd - al one  square  wa ve form   inv erters   topolo gies  ha ve  been   sim ul at ed  on  IS I S   Pr ote us   s of t wa re:  a  half  a nd  a  fu ll   bri dge  in ver te r .  Eac h  one  of  them   has   been   desi gn e d  to  delive r  an  ou t pu t   powe r  equ al   to   1000   wat  an d  an  outp ut  vo lt a ge  eq ual  to  220V   with  50HZ   of   fr e quency.  The  P W Ms  use d  to  con t ro l t he  ci rc ui t swit ches  h a ve been  g e ne ra te d  an d  c ontr olled b y t he  P IC  16F87 7A.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       A com pa ris on  of sin gle  phas e  sta ndalone s quare  wavef orm …  ( Aic ha  C he mseddi ne )   3387   5.1.     The h alf bri d ge  in vert er  circ uit d escri p tio n   This  in ver te r  i s  com po sed  of  two  sta ges:  a  dc - dc  an d  a  dc - ac  sta ge  as  s how n  in  Fi gure  4 .  T he  dc - dc  sta ge  Figure  5   is  a  bo os t  co nv e rter  that  conve rts  the  pa nel  vo lt age  V p=24 V  into  V b=44 0V.  A n  I GBT  (I RG 4P C 50S)  is  us e d  as  a  s witc h  c on tr oll ed  by  the  P IC   16F 877A  an d  the  IR 211  dr iver.   The   outp ut  of    the  boos t  c onve rter  is  co nnec te d  in   pa rall el   with  t ow  capa ci tors  c onnecte d   in   se ries  a nd  a  le g  of  t wo  I GBT s   (I RG 4P C 50K D)   c onnected   al so   in  serie sto  get  an  ou tpu t  volt age  Vo =  V b/2 = 220V   when  t= T /2  an d    Vo= - V b/ 2= - 220  w he n  t= T  F igure  6.  Ta ble   1   pr ese nts  th e  boos t  p aram et ers,   they   we re  dete rm ined   us i ng   the (1 - 4).           Figure  4.   The   boos t si m ulate d  ci rc uit o f  t he half  br i dg e  in ve rter     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :    3384   -   3392   3388       Figure  5.   The   haf b rid ge  in ve rter sim ulate d  ci rcu it   HI N 10 L I N 12 VB 6 HO 7 VS 5 LO 1 CO M 2 SD 11 VC 3 U 1 0 I R21 1 2 D11 ( A ) R 1 0 10 D 1 4 1 N40 0 7 G D 1 1 1 N40 0 7 G C 1 2 4 7 0 n C 1 0 4 7 u D1 1 N40 0 7 G B1 2 4 V L1 4 9 m H C1 1 6 1 u b Q5 I RG 4 P C50 K D Q 2 0 I RG 4 P C50 K D HI N 10 L I N 12 VB 6 HO 7 VS 5 LO 1 CO M 2 SD 11 VC 3 U1 I R21 1 2 C 1 0 0 1 0 u C2 4 7 0 n D10 ( A ) D 1 0 1 N40 0 7 G R1 33 R 2 0 33 U 3 0 NO T b U3 A N D U5 A N D RA 0 /A N 0 2 RA 1 /A N 1 3 RA 2 /A N2/ V RE F - / C V R E F 4 RA 4 /T 0 CK I /C1 O UT 6 RA 5 /A N4/ S S /C2 O U T 7 RE 0 /A N5 / R D 8 RE 1 /A N 6 / W R 9 RE 2 /A N7 / C S 10 O S C1/ CLK I N 13 O S C2/ CLK O U T 14 RC 1 /T 1 O S I /CCP 2 16 RC 2 /CC P 1 17 RC 3 /S CK / S C L 18 RD 0 /P S P 0 19 RD 1 /P S P 1 20 RB 7 /P G D 40 RB 6 /P G C 39 RB 5 38 RB 4 37 RB 3 /P G M 36 RB 2 35 RB 1 34 RB 0 /I NT 33 RD 7 /P S P 7 30 RD 6 /P S P 6 29 RD 5 /P S P 5 28 RD 4 /P S P 4 27 RD 3 /P S P 3 22 RD 2 /P S P 2 21 RC 7 /RX /D T 26 RC 6 /T X /C K 25 RC 5 /S D O 24 RC 4 /S DI /S D A 23 RA 3 /A N3/ V R E F + 5 RC 0 /T 1 O S O /T 1 CK I 15 M CLR/V p p /T H V 1 U2 P I C16 F 8 7 7 A + 8 8 . 8 V o l t s d1 d2 U30 ( D) R2 1 9 4 A B C D Q1 I RG 4 P C50 S U10 ( L I N) C3 1 0 0 u C4 1 0 0 u Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       A com pa ris on  of sin gle  phas e  sta ndalone s quare  wavef orm …  ( Aic ha  C he mseddi ne )   3389       Figure  6.   The outp ut volt age oft he  hal f br id ge   inv e rter       Table  1.   B oost  conve rter  par a m et ers  of the  ha lf brid ge  in ve rter   Para m eters   Sy m b o l   Valu e   Du ty  c y cle   D   0 .94   Mini m u m   switch in g  f requ en cy  of  the co n v erter   S f   1 k Hz   Desired   in d u cto r  ri p p le curr en t ( 2 0 %  o f  the o u tp u t curre n t )   Δ   0 .45 4   Desired o u tp u t vo l tag e r ip p le ( 3 % o f   o u tp u t v o ltag e)   Δ    1 3 .2V   Maxi m u m  ou tp u t curre n t  (  ⁄ )      2 .27 A       5.2.    The  fu ll   bridge in ver te r cir cuit desc r iption   This  in ver te r  i s  al so   com po s ed  of  tw o  sta ge s:  a  dc - dc  an d  a  dc - ac  as  s how n  in  Fig ur e  7   . T he  dc - dc   sta ge  Figure  8   is  a  bo os t  co nv e rter  that  conve rts  the  pa nel  vo lt age  V p=24 V  into  V b=22 0V.  A n  I GBT   (I RG 4P C 50S)   is  us ed  as  a  switc h  co ntr olled  by  the  IR211  dr ive r.   T he   ou tp ut  of   the   boos t  conve rter  is  connecte d  in   pa rall el   with  tw o  capaci tors  i n  se ries   an d  t wo  le gs ,   each   l eg   co ntains  t w o  IG BT s   (I RG 4P C 50K D)   in  se ries  to  giv e  an  outp ut  vo lt age   Vo =(+ V b/2 + Vb / 2=+Vb= 220V)  w hen   t= T/2  an d    Vo = ( - V b/2 - V b/ 2= - Vb= - 22 0V)  wh e n  t= T .   T able  2  pr ese nts   the  B oost  co nverter   par am eter s  of  the  f ull  br i dge   inv e rte r .           Figure   7.   The   boos t  sim ulate d  ci rc uit o f  t he full  br id ge  i nv erter   HI N 10 L I N 12 VB 6 HO 7 VS 5 LO 1 CO M 2 SD 11 VC 3 U 1 0 I R21 1 2 D11 ( A ) R 1 0 10 D 1 4 1 N40 0 7 G D 1 1 1 N40 0 7 G C 1 2 4 7 0 n C 1 0 4 7 u B1 2 4 V L1 1 1 . 7 m H C1 0 . 6 m b V o l t s + 2 0 0 U30 ( D) U10 ( L I N) Q1 I RG 4 P C50 S D1 1 N40 0 7 G Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :    3384   -   3392   3390       Figure  8.   The  full  brid ge  in ve rter sim ulate d  ci rcu it       Table  2 . B oost  conve rter  par a m et ers  of the  f ull b rid ge  in ve r te r   Para m eters   Sy m b o l   Valu e   Du ty  c y cle   D   0 .89   Mini m u m   switch in g  f requ en cy  of  the co n v erter   S f   1 k Hz   Desired in d u cto r  ri p p le curr en t ( 2 0 %   of  the o u tp u t curre n t)   Δ   0 .90 8   Desired o u tp u t vo l tag e r ip p le ( 3 % o f   o u tp u t v o ltag e)   Δ    6 .6V   Maxi m u m  ou tp u t curre n t  (  ⁄ )      4 .54 A       6.   SIMULA TI ON RES UT S AND  C O MPARIS ON   As  prese nted  in  Fig ues  4  a nd  7,   the  ou t put  vo lt ages  of  boos t  co nverte rs  are  dif fer e nt :  22 0V  f or    the  one  us e d  i n  the  f ull  br i dge  in ver te r  a nd  440V  f or  th at   on e  us e d  i n  the  hal f  br id ge   inv e rter  t hat  m ak e   theircom ponent s  par am et ers  diff e re nt  us i ng   the  sam e  switc hing  f re qu e nc y  and   t he  in pu t  vo lt age ,  the  m ai n  diff e re nces  between  the  t wo   i nv e rters  ci te d  i n  the   points  be low  i nd ic at e  th at   the  hal f  bri dge  in ve rter  has   le ss   cond uction  l osse s  than  t he  f ul l  br id ge  in ver te r  ,  due  t o  the h igh  outp ut  volt age  o f  it s  boost   conve rter,  wh e reas ,   this  high  vo lt a ge  co uld   m akes  a  risk  on   operators  an d  th e  syst e m ,  that    le ads  to  the  us e  of  an  im p or ta nt  isolat ion .  Als o  the  hal f  bri dg e  inv e rter  has  a  si m pler  ci rcui t  design  tha n  t he  f ull  bri dge  i nv e rter  wich  re du ce s  the co st an d  t he  tim e o f  asem blage     6.1.  Desired  output  volta ge   ri pple   As  s how n  i n  F igures  9  a nd  10  the   outp ut  volt age  rip ple  of  the  boost   co nv e rter  us e d  i n  half  bri dge   inv e rter  is  m or e  i m po rtant  th an  that  of  f ull  br i dg e  ou t pu t  vo lt age  rip ple  they   are  the  double   beca us e  3%  of   220V e qu al  t o 6.6 a nd 3%  of   440V e qu al  t o 13.2.   HI N 10 L I N 12 VB 6 HO 7 VS 5 LO 1 CO M 2 SD 11 VC 3 U 1 0 I R21 1 2 D11 ( A ) R 1 0 10 D 1 4 1 N40 0 7 G D 1 1 1 N40 0 7 G C 1 2 4 7 0 n C 1 0 4 7 u B1 2 4 V L1 1 1 . 7 m H C1 0 . 6 m b Q5 I RG 4 P C50 K D Q 2 0 I RG 4 P C50 K D HI N 10 L I N 12 VB 6 HO 7 VS 5 LO 1 CO M 2 SD 11 VC 3 U1 I R21 1 2 C 1 0 0 1 0 u C2 4 7 0 n D10 ( A ) D 1 0 1 N40 0 7 G R1 33 R 2 0 33 U 3 0 NO T Q3 I RG 4 P C50 K D Q4 I RG 4 P C50 K D HI N 10 L I N 12 VB 6 HO 7 VS 5 LO 1 CO M 2 SD 11 VC 3 U4 I R21 1 2 C3 1 0 u C4 4 7 0 n D2( A ) D2 1 N40 0 7 G R3 33 R4 33 U6 NO T b U30 ( D) U6( D) R2 49 U10 ( L I N) Q1 I RG 4 P C50 S D1 1 N40 0 7 G A B C D C5 1 0 0 u C6 1 0 0 u Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       A com pa ris on  of sin gle  phas e  sta ndalone s quare  wavef orm …  ( Aic ha  C he mseddi ne )   3391       Figure  9. T he b oo st  con ver te r   ou t pu t  volt age  us e d  in  the  half  brid ge  in ver te r           Figure  10.T he boost c onve rter  ou t pu t  volt ag e u se d  i n  the  fu ll  b rid ge  i nv e rt er       6.2.  Th e  ou t p ut   vo l tage in   t he   h alf bri dg e  inver ter   As  has  bee n  siz ed,   the  boos t  conve rter  of  th e  half  bri dge  inv e rter  has  to  deliver  a n  out pu t  vo lt age   equ al   to  44 0V  this  hig h  vo lt age  co uld   be   a  risk  on  operat or s  a nd   the  sy stem   wh ic h  le ads  to  the  us e  of   a n  i m po rtant  isol at ion ,  howe v e r, the  a dvanta ge   of   this  to po log y  volt age  i s  to  reduce  th e  current  f ollow i ng    the  I GBTs  i nto  the  half  a nd  by   con se que ntly   the  c onduct io n  los ses  in   the  IG BTs     with  50%  (20 0%  le ss   than   that i n  th e I GB Ts of t he  f ull b rid ge  in ver te r).     6.3.  Duty  c ycle a n d c on d uct ion losse s    As  pr ese nted  i n  Ta bles  1  a nd   2  the  duty   cy cl e  of   t he  bo os t  us e d  in  th e  hal f  bri dge  in ve rter  to po l og y   is  higher  t ha n  that  us e d  in   th e  fu ll   br i dg e  t opology  with  5  %  (10  %   hi gh e r  tha n  a   f ull  br id ge  i nv e rt er)   t hat  enh a nces  the   c onduct ion   lo ss es  in  the  IG BT   with  the  sam e   a m ou nt,  beca use   the  cond uction  los ses  are  present   durin g  t he peri od of t he du ty   cy cl e [15,   19] .      6.4.  Th e b oost  inductor  and  ou t pu t  c apacit or   As  show n  in  Table  1,   the  boos t  co nverte r   us ed  in  the  f ull  br id ge  in v e rter  topolo gy  has  a  higher   capaci tor  c apa ci ta ncethan   t ha t  on e  us e d  in  t he  ha lf  bri dge  inv e rter  to polo gy  but  the  c on t rar y  f or  the  in du ct or   inducta nce:  t he   boos t  co nverte r  use d  in  t he  ha lf  bri dge  in ve rter  has  a   hi gher  in duct or  in duct ance  t ha n  th at   on e   of th e  fu ll   br i dge c onve rter.     6.5.  Th e c omponen t  n umber   The  f ull  bri dge   inv e rter  co ntai ns   m or e  com po ne nts  tha n  th e  half  br id ge  i nv e rter  du e  t o  the  presence   of   on e m or e leg of sw it ches  wh ic h  m akes it s circuit  m or e com plex.  A lso  the p r oductio n cost o f  the full  b ri dge   inv e rter is  high er th a n  t hat of  half bri dg e  in ve rter  beca us e  of the  tim e and  t he  e ffor t  of the  assem blage.         6.   CONCL US I O N   In   t his  pa pe r   a  com par at iv e  stud y  betw een  to w  t opol og ie s  of  sta nd - al on e  squar e  wa vefor m   photov oltai c  i nv e rters  has  be en  do ne,   sim ulati ng   them   on   ISIS  P ro te us   s of twa re.  T his  stu dy  sho ws  that   the  pefom ance  and   the  sim plicity   of   half  br i dge  inv e rter  are h ig her   tha n  th ose   of   f ull  bidge   inv et er  wic h  m ake  it  the b est  s ol ution  i n  sta nd  al one  photov oltai c   insall at ion s  that fee d  i nduct ive   loa ds  a nd  m oto rs.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :    3384   -   3392   3392   REFERE NCE S   [1]   A.  Mez ouar i,  et  al. ,   "A   New  Photovolt a ic   Ene rg y  Sharing  S y s te m   bet we en  Hom es  in  Stand al on e  Area s , "   Int .   J .   o f   El e ct rica l  and   C om pute r .   Eng inee ring ,   v ol .  8,   no.   6,   pp.   4855 - 486 2,   2018 .   [2]   H .  Fatha b adi ,   “ Novel  High  Eff i ci en c y   DC/DC  Boost  Convert e r   for  using  in  Ph otovol taic   S y st e m s , ”   S olar  En er gy,   v ol.   125 ,   pp .  22 - 31 ,  2016 .   [3]   R.   Pala nisam y ,   e t  al. ,   "S imulatio n  of  Va rious  DC - DC  Co nver te rs  for  Photovolt aic  S y ste m , "   Int .   J .   of  El e ct rica l  and  Com pute r .   Eng i nee ring ,   v ol .   9 ,   pp.   917 - 925 ,   20 19.   [4]   J.   Q.  W ang,   and  J.   X.  Li ,   "D esign  and  Expe rie n ce   of   Grid - C onnec ting  Photovolt aic   Pow er  Sy ste m , "     IEE E   Inte rnat io nal  Conf ere nce  on  Sustainable  E nergy   Techno log ie s ,   pp .   607 - 610 ,   2008.   [5]   S.  Shanm ugasu ndar am,  "S ola r  Based  Z  Source   Inve rte r  for  Hig h  Pow er  Ap pli c at ion , "   Bul l e ti n  of  El e ct ri cal  Engi ne ering  and   Informatic s,   v ol .   6 ,   no .   4 ,   pp .   34 3 - 347,   2017 .   [6]   Y .  P.  Siwakoti ,   and  F .  Bla abjerg.   "Com m on - Ground - T y p e  T ran sform erl ess  Inve rte rs  for  Sin gle - Phase  Solar   Photovolt aic  S y s te m s , "   IEEE  Tr ansacti ons On I n dustrial  Elec tronic s ,   v o l.   65,   pp.   2100 - 2111,   201 8 .   [7]   A .  Suzdal enko,   and  A .  Chub ,  "Current   Sensorless  Control   for  Half - Bridge   bas ed  AC/DC  P FC   C onver te r  with   Consid era ti on   of   Conduction  Los ses , "   Int .   J .   OF   Circui t  Th eory   A nd  Applications,   v ol.   44 ,   pp .   2072 - 2084,   2016 .   [8]   L .   Zha ng ,   et   al . ,   “ A   Fam il y   of  Neutr al   Point  Cl amped  Full - Bridge   Topol ogi es  for  Tra nsform erl ess  Photovolt aic   Grid - Ti ed   Inve r t ers, ”  IEEE  Tr ansacti ons ON P o wer  Elec troni cs,   v ol.   28 ,   pp . 730 - 738,   2013 .   [9]   H .  F.  Xiao,   K .  L an ,   and  L .   Zh ang,   "A   Quasi - Unipola r  SP WM  Full - Bridge   Tra nsform erl ess  PV   Grid - Conn ec t e d   Inve rte r   with  Constant   Com m on - Mode  Volta ge , "   IE EE   T rans act ions  ON  Powe r  E lec tronic s,   vo l .   3 0,     no.   6 ,   pp .   3122 - 3131,   2015 .   [10]   B .  Hauke ,   "B asi c  Ca lc ul at ion   of   a  Boost Conv erter’s Powe r  Stag e ,”  Appl i cation  R epport,   pp .   1 - 8 ,   2014.   [11]   R.   La ng el l a,   "E xper imental - Bas ed  Evaluation  o f  PV   Inve rte r  Harm onic   and  I nte rha rm onic   D istort ion  Due  to   Diffe ren t  Oper a ti ng  Condit ions , "   IEE E  Tr ansacti ons  On  Instrum ent ati on  And   Me asur eme nt,   vol.   65,   no .   10,     p p.   2221 - 2293 ,   2016.   [12]   Y .  Shi ,  e t  al ,   "A   60  kW   3  kW /kg  5 - Le ve l  T - T y pe S iC  PV   Inve rte r w it h  99. 2%  Pe ak   Eff icien c y , "   I E EE   Tr ansacti ons  ON Industria l   E l ec troni cs ,   v o l.   6 4,   no .   11 ,   pp .   91 44 - 9154 ,  2017 .   [13]   N.  Praba har an ,   and  K.  Pala nisa m y ,  "A naly s is  and  Int egr ation  of  Multi le v el   Inv ert er  Configur ation  with  Boost   Convert ers  in a  Photovolt aic  S y s te m , "   En ergy   Co nve rs ion  and  Ma nageme nt ,   v ol .   1 28,   pp .   327 - 342 ,  2016.   [14]   D .  Barate r ,   e t  a l. ,   “ Rec en t  Adv anc es  in  Singl e - Phase  Tra nsfor m erl ess  Photovolt aic  Inv ert e rs , ”  IE T  Ren ewa b le   Pow er  Gene ra ti o n , v ol .   10 ,   no .   2 ,   pp.   260 - 273 ,  20 1 6   [15]   Y.  Xia,   J.  Ro y   and  R.   A yy anar ,   "A   Capa c it an c e - Minim iz ed ,   Doubl y   Ground ed   Tra nsform er  les s  Photovolt ai c   Inve rte r  W it h  I nher ent   Ac ti ve - Pow er  Dec oupling , "   IEE E  Tr an sacti ons  on  Po wer  El e ct ronics,   v o l.   32,   no .   7 ,     pp.   5188 - 5201 ,   2017.   [16]   X.  Guo ,  and  X .   Jia ,   "H ard war e - Based  Cas ca d ed  Topol og y   a nd  Modulat ion  Strat eg y   W it h   Le ak age   Curr en t  Reduc ti on   for  Tra nsform erl ess  PV   Sy st ems , "   IEE E   Tr ansacti ons  on  Industrial  E le c tronic s,   v ol.   63 ,   no .   6 3 ,     pp.   7823 - 7832 ,  2016 .   [17]   Y .  R .  Kaf le,  et   al . ,   "P erf or m anc e  Com par ison  of  Single - Phase  Tra nsfo rm erl ess  PV  Inve rte r   S y st em , "     IEE E   Applied   P ower  Elec troni cs  Confe ren ce and   Ex posi ti on ,   pp.   3589 - 3593,   201 7.   [18]   H .   I .   E ini,   S .  Bac ha ,   and   D .  Fre y ,  "Im prove d  Control   Al g orit hm   for  Gri d - Connec t ed  Ca sca ded  H - Bri dg e  Photovolt aic  In ver te rs  Under  As y m m et ri c  Opera t ing  Condit i ons , "   IET  Pow er  El e ct roni cs,   v ol.   11 ,   no.   3,     pp.   407 - 415 ,  20 1 8 .   [19]   P .  Saada t ,   and  K .  Abbasza deh ,  "A   Single - Sw it ch  High  Step - U p  DC – DC  Convert er  B ase d  on  Quadra tic  Boost , "   IEE E   Tr ansacti o ns on  Industrial Elect ronics ,   v ol .   63,   no.   12,   pp.   7 733 - 7742 ,  2016 .   [20]   R .  O.  C´ ac er e s,   and   I .  B ar bi ,   "A   Boost  DC – AC  Convert er:   Ana l y s is,   Design,   and  Expe riment at ion , "     IEE E   Tr ansacti o ns On P ower  El e ct ronics,   vol .   14 ,   no.   1,   pp.   134 - 1 41,   1999 .   [21]   T .  Selmi,  and  M .  Rez gui,   "A   Novel  DC - AC  Inve rte r  Topo lo g y   to  Elim ina t e   Le aka g e  Curre nt , "   Inte rnation al  Journal  of   Power   El e ct ronics   an d  Dr iv e  S yste m ,  v ol.   9 ,   no .   4 ,     pp.   1733 - 1744 ,  201 8.   [22]   M.  A .  N .  Dos s,   et   a l.,   "P hotovol ta i c  Fed  Mul t il ev el   Inv ert er   u sing  Reve rse  V olt ag e  Topol og y  for  Standalone   S y stem s , "   Int ernati onal Journal of  Pow er  Elec tronic s and  Dr ive System ,   vo l. 10,   no.   3 ,   pp .   1347 - 1354,   2019 .   [23]   M .  J .  Fadhil ,   R .  A .  Fa y adh ,   and  M .  K.  W al i,   "D esign  and  Im ple me ntation   of  Sm art   El e ct roni c  Sola r  Tra cker  base d  on  Arduino , "  TELKO MN IK A,  v ol.   17 ,   no .   5 ,   pp .   2486 - 2496,   201 9.   [24]   I .   Yada v ,   S .  K .   Maur y a,   and  G .   K .   Gupta,   "A  Literature   Rev ie w  on  Industria lly   Acc epted  MP PT  Te chn iq ues  for  Sol ar  PV   Sy st e m , "   Int .   J .   of   Ele ct ri ca l   and   Com pute r Engineerin g,   v ol .   10 ,   no .   2,     pp.   2117 - 2127,   2020 .   [25]   S .  I .  Sulai m an ,   and  N .  A .  Ali ,   "P erf orm anc e  Sim ula ti on  of  th e  In te gra ti on  of  H y brid  St and - Alo ne  Photovolt a ic   S y ste m   a t  Tub a  I sland , "   Indo .   J .  o f  E le c tric al   Eng i nee .   and  Comp .   Sci . ,   v o l. 16,  no.   1,   pp .   107 - 115 ,   2019.   [26]   Akinwole  OO ,   " Design  and  Sim ula ti on   of  a  1k VA   Arduino  Microc ontro ll er   Ba sed  Modifie d  Si ne  W ave   Inv erte r  Us ing  Proteus , "   Journal  of   Elec t rical   &   El ec tron ic   S yste ms ,   v o l.   7,   no .   4 ,   pp .  1 - 5,   2018.   [27]   Nila m   Rat hod ,   Anjal i  Sharm a ,   Uvaish  Mansur,  Mite shK um ar  Pri y ada rshi ,   "D esi g n  &  Sim ula ti on   of  a  100W   Pure  Sine  W ave   Inve rte r  Us ing  IC  C D4047 , "  Inte rnational   Journal  o f  Sci entific  Re se arch  in  Sci ence  and  Technol ogy ,   v ol.   4,   no .   5 ,   pp .   675 - 678,   2018 .   [28]   H.  Radwa n ,  "A  Novel  Single - St age   High - Frequ e nc y   Boost  Inve r t er  for  PV   Grid - Tie  Appl ic a ti ons , "   IEEE  App li ed   Powe r E le c troni cs  Confe ren ce a nd  Ex posi ti on,   p p.   2417 - 24 23 ,   2 018.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.