I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7 ,   p p .   1 6 9 6 ~ 1 7 0 5   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 4 . p p 1 6 9 6 - 1705          1696       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Perf o r m a nce  Ana ly sis  o f 3 - Lev el 5 - Phas e Multilev el   Inv erte To po lo g ies        B.   J y o t hi 1 M.   Venu   G o pa la   Ra o 2   1 De p a rt m e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   KL   Un iv e rsit y G u n tu r,   In d ia   2 De p a rt m e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   P VP   S i d d h a rth a   I n stit u te o f   T e c h n o lo g y ,   V ij a y a w a d a ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   2 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Feb   5 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Feb   2 0 ,   2 0 1 7       No w   a   d a y ‟s  m a n y   in d u strial  a p p li c a ti o n re q u ires   h ig h   p o w e r.   S o m e   o th e r   a p p li a n c e m a y   re q u ire  in ter m e d iate   p o w e e it h e m o re   o les s   d e p e n d i n g   u p o n   t h e ir  o p e ra ti o n .   W it h   th e se   c o n se q u e n c e s,  M UL T L EV EL   INV ERT ERS   a re   in tr o d u c e d   in   1 9 7 5 . f o a b o v e   in term e d i a te  v o lt a g e   a p p li c a ti o n s.  T h e   n a m e   M U LT L EV EL   b e g a n   w it h   th e   th re e - lev e l   c o n v e rter.By   e n o r m o u a d v a n c e m e n in   p o w e se m ico n d u c to s w it c h e s,  in   e lec tri c   d riv e in c re a sin g   th e   p h a se   n u m b e g re a ter  th a n   th e   c o n v e n ti o n a th re e   p h a se   e sp e c ially   in   lo c o m o ti v e s,   n a v a l,   a e ro sp a c e ,   a n d   e lec tri c a l   v e h icle in d u stry   h a m a n y   a d v a n tag e th a n   th re e   p h a se .   In   th is  v ie w ,   h e re   f iv e   p h a se   V S h a s d e v e lo p e d .   T h is  p a p e a im a c o m p a rin g   th e   p e rf o r m a n c e   o f   c o n v e n ti o n a tw o   lev e in v e rt e Dio d e   c la m p e d   a n d   Ca p a c it o c la m p e d   t o p o lo g ies   o f   5 - p h a se   m u lt il e v e in v e rter  (3 - lev e l)  u sin g   sin u so id a p u lse   w id th   m o d u latio n .   S P W M   is  h ig h ly   e c o n o m ic a l,   h a m o re   e ff ici e n c y ,   c o n tro ll a b il i ty .   T h e s e   c ircu it a re   a n a ly z e d   b y   u sin g   si m u latio n   so f twa re   p a c k a g e   su c h   a s M AT LAB.     K ey w o r d :   C ap ac ito r   cla m p ed   f iv p h ase   m u lti le v el   in v er ter s   ( f c m l i)   C o n v en t io n al   t w o   le v el   f i v p h ase  v s i   Dio d clam p ed   f iv p h a s e   m u l ti  lev el   i n v er ter s ( d c m li)   Mu lti - le v el i n v er ter s ( m li)     Sin u s o id alp u l s e w id t h   m o d u latio n ( s p w m )   T o tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n ( th d )         Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   B .   J y o th i,    Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,     KL   U n i v er s it y ,     Gu n tu r ,   I n d ia .   E m ail:  j y o th ieee @ k l u n iv er s it y . in       1.   I NT RO D UCT I O N     An   i n v er ter   tak e s   th i n p u s i g n al  f r o m   t h r ec tif ier   i.e   u n i d ir ec tio n al  cu r r en an d   t h o u tp u o f   th e   in v er ter   i s   s in u s o id al  s q u ar w a v w it h   d is to r tio n .     No w - a - d a y s ,   w it h   t h ad v an c e m en o f   th p o w er   elec tr o n i d ev ices  ar ef f icie n tl y   e m p lo y ed   f o r   h ig h   v o l ta g an d   h i g h   cu r r en t   ap p licatio n s .   Her w ith   t h co n v e n tio n al  i n v er ter s   co m p r is v ar io u s   p r o b lem s   ar r elate d   to   lo w   p o w er   q u ali t y ,   i m m en s v o ltag s tr es s es,  co m m o n   m o d n o is e,   p r ess u r o n   m o to r   b ea r in g   etc.   T h ese  p r o b lem s   ar o v e r co m b y   i n cr ea s i n g   t h n u m b er   p h ase s   a n d   lev el s   i n s te ad   o f   co n v en t io n al   in v er ter s ,   ca lled   a s   m u lti  le v e l   [ 1 ] [ 2 ]   in v er ter s M u lt ip h as ( m o r t h an   th r ee   p h ase s )   i s   v er y   m u c h   p o p u lar   d u to   th eir   e m i n e n f ea tu r e s   co m p ar ed   to   co n v e n tio n al  t h r ee - p h a s co u n ter   p ar ts .   I n   o r d er   to   d r iv th m u ltip h a s m ac h i n e,   it  r eq u ir es  s a m p h a s in p u w . r . t h n u m b er   o f   p h ase s   at  th o u tp u t.  T h is   p ap er   m ai n l y   f o cu s es  o n   f i v p h ase,   b ec au s ev en   a f ter   f a ilu r o f   o n p h a s e,   th p er f o r m a n ce   d o es  n o d eg r ad ed   m u ch   [ 3 ] [ 4 ] .   A t th is   j u n ctu r e,   f i v p h a s t w o   le v el,   t h r ee   le v el  i n v er te r   to p o lo g ies ar p r esen ted .   T h m ai n   m o tto   o f   t h e   f i v p h ase  to p o lo g ie s   ar p r ef e r r ed   b ec au s it e li m i n ates t h f if t h   h ar m o n ic s   an d   m u l tip les o f   f i v e.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f 3 - Leve l 5 - P h a s e   Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g ies   ( B .   Jy o th i )   1697   2.   T WO   L E V E L   F I V E   P H AS E   I NV E R T E R   Sin g le - p h a s Vo ltag s o u r ce   i n v er ter s   ar f av o r ed   f o r   f lat  c ap ab ilit y   o p er atio n s ,   th r ee   p h ase  VSI s   ar f av o r ed   f o r   i n ter m ed iate   to   i m m en s o p er atio n s .   W h e r ea s   m u lti - p h a s VSI s   ar f av o r ed   tr e m en d o u s   p o w er   ap p licatio n s .   A th is   m o m e n f i v p h ase  to p o lo g y   is   to   d ev elo p   to   co n tr o am p litu d e,   p h ase,   an d   f r eq u en c y .   T h f i v e - p h a s V SI  to p o lo g y   i s   s h o w n   in   Fi g u r 1 . T h er ar ten   s w itc h es  h a v i n g   p h a s d if f er e n ce   o f   3 6 0 .   E ac h   p h ase   co n d u cts   72 0 .   Up p er   leg   s w it ch es  ar S 1 ,   S 3 ,   S 5 ,   S 7 ,   S 9   an d   lo w er   leg   s w itc h es   ar S 6 ,S 8 ,S 10 ,S 2 ,S 4 . I n   ea c h   le g ,   n o   t w o   s w itc h es a r ( i.e S 1 S 6 ,   S 3 S 8 ,   S 5 S 10 ,   S 7 S 2 ,   S 9 S 4 )   ca n n o t   b s w itc h ed   ON  at   ti m e,   it c o u ld   b ca u s e s   th   s h o r t c ir cu it a cr o s s   t h d lin k   v o ltag s u p p l y .   Fiv p h a s t w o   lev el  V SI  b co n tr o lled   in   ten   o p er atin g   m o d e s .   I n   ea ch   m o d f iv s w itc h e s   ar co n d u cti n g   a m o n g   t w o   o f   th e m   ar f r o m   u p p er   leg   a n d   th r ee   s w itc h es  ar f r o m   th lo w e r   leg   o r   v ice  v er s a.   E ac h   le g   p h a s s h i f t   is   7 2 0 . T h s w itc h es   ar t u r n ed   ON   a n d   OFF a s   co m p l i m e n tar y   o f   t h ea ch   le g   i.e   f ir s t le g   h av e   t w o   s w itc h es  S 1   a n d   S 6 ,   if S 1   ON, S 6   i n   O FF   m o d e.   T h co n d u ctio n   s ta tes  ar f o llo w ed   t h s a m e   s w itc h in g   p atter n   i n   o r d er   to   a v o id   th s h o r t c ir cu it.            Fig u r 1 .   C o n v e n tio n al  T w o   L ev el  Fi v L eg   I n v er ter       Du r in g   m o d I - 0     ω   3 6 0 ,   s w itc h es  S 1 ,   S 8 ,   S 10 ,   S 7 ,   S ar tu r n ed   o n .   Si m ilar l y   t h r e m ain in g   s w itc h es  ar t u r n ed   o n   ac co r d in g   to   t h eir   o p er atin g   m o d e s .   T ab le  I   s h o w s   b elo w   t h o p er atin g   m o d es  o f   co n v e n tio n al  t w o   le v el  f i v p h ase  o r   f iv le g   i n v er ter .   A ll  i m p ed an ce s   ar s a m co n n ec t ed   to   th s w itc h es.   T h i m p ed an ce s   Z 1 ,   Z 4 ,   Z 5   a r in   p ar allel,   an d   co n n ec ted   to   p o s itiv p o lar it y   a n d   Z 2 ,   Z 3   ar i n   p ar allel   co n n ec ted   to   n e g ati v p o lar it y .   T h co m b in atio n s   o f   th e s t w o   p ar allel  co n n ec tio n s   o f   i m p ed an ce s   ar f u r t h er   co n n ec ted   in   s er ies  w it h   ea c h   o th er .       T ab le  1 .   Op e r atin g   Mo d es o f   Fiv P h ase  I n v er ter   O p e r a t i n g   M o d e s   C o n d u c t i o n   P e r i o d   N o .   o f     S w i t c h e   T u r n e d   O N   M o d e   I   0     ωt     3 6 0   S 1 S 7 S 8 S 9 S 10   M o d e   I I   36 0     ωt     7 2 0   S 1 S 2 S 8 S 9 S 10   M o d e   I I I   72 0     ωt     1 0 8 0   S 1 S 2 S 3 S 9 S 10   M o d e   I V   1 0 8 0   ωt     1 4 4 0   S 1 S 2 S 3 S 4 S 10   M o d e   V   1 4 4 0   ωt     1 8 0 0   S 1 S 2 S 3 S 4 S 5   M o d e   I V   1 8 0   ωt     2 1 6 0   S 2 S 3 S 4 S 5 S 6   M o d e   V I I   2 1 6 0     ω t     2 5 2 0   S 3 S 4 S 5 S 6 S 7   M o d e   V I I I   2 5 2     ω t     2 8 8 0   S 4 S 5 S 6 S 7 S 8   M o d e   I X   2 8 8 0     ω t     3 2 4 0   S 5 S 6 S 7 S 8 S 9   M o d e   X   3 2 4 0   ωt     3 6 0 0   S 6 S 7 S 8 S 9 S 10       3.   M UL T I L E VE L   I N VE R T E RS   B y   th at tr ac tiv f ea t u r es o f   m u ltil e v el  co n v er ter s   l ik r ed u c ed   co m m o n   n o d v o lta g e,   s tr ess   ac r o s s   th s w itc h es  e tc ,   also   less   a m o u n o f   s w itc h in g   lo s s e s   o p er atin g   a lo w   s w itc h i n g   f r e q u en c y   to   g et  h i g h   ef f icien c y   o f   th e   co n v er ter   a n d     lo w   d is to r ted   o u tp u t,   th er e f o r   th e s i n v er ter s   ar in tr o d u ce d   w it h   in cr ea s in g   n u m b er   o f   le v els  a n d   n u m b er   o f   p h ase s .   Her e,   co n v e n tio n a l   m u lti  le v el  i n v er ter s   ar d esi g n ed   b y   i n cr ea s i n g   th n u m b er   o f   p h ase s   [ 5 - 10 ].         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 6 9 6     1 7 0 5   1698   3 . 1 .   Cla s s if ica t io n o f   M ultilev el  Co nv er t er s   Mu ltil e v el   i n v er ter s   m ai n l y   ca teg o r ized   b ased   o n   th t y p o f   s o u r ce .   1 .   C o m m o n   DC   s o u r ce   2 .   Sep ar ate  DC   s o u r ce   I n   th co m m o n   s o u r ce   D C   in v er ter s   th er ar t w o   to p o lo g ies :   a.   Dio d clam p ed     b.   Fl y i n g   ca p ac ito r   ( C ap ac ito r   cl a m p ed )   I n   th i s   p ap er ,   th e m p h as is   is   o n l y   o n   t h C o m m o n   D C   s o u r ce   I n v er ter s .     3 . 2 .   F iv P ha s Dio de  Cla m ped  M ulti  L ev el  ( F DC M L )   I nv er t er s   Fiv P h a s DC ML   I n v er ter s   ar m ain l y   e m p lo y i n g   to   d i m in is h   t h v o lta g s tr ess   ac r o s s   th e   s w itc h in g   d ev ices  b y   tr an s v er s all y   co n n ec ted   d io d es.  D. C   v o ltag ap p lied   ac r o s s   th t w o   cla m p ed   ca p ac ito r s .   T h ap p lied   v o ltag co llecti v el y   s h ar ed   b y   th t w o   ca p ac it o r s   as  h a lf   o f   t h ap p lied   d v o ltag e.   T h f o ca p o in t o f   th D C   li n k   o r   th t wo   ca p ac ito r s   b O”  it is   co m m o n   f o r   all  f i v p h ase s .     T h v o ltag d i v id i n g   is   ac co m p lis h   w i th   t h h e lp   o f   t h d io d es  co n n ec ted   to   th e   n e u tr a p o in a n d   th at  is   al s o   w h y   t h i s   to p o lo g y   i s   v er y   o f te n   ca lled   d io d e - cla m p ed   to p o lo g y   a n d   n eu t r al  p o in to p o lo g y .     Fig u r 2   r ep r esen ts   t h f i v p h ase  d io d cla m p ed   m u l ti  le v el  in v er ter   ( FDC M L ) ,   t h er ar 2 0   p o w er   d ev ice s ,   1 0   clam p i n g   d io d es  a n d   2   ca p ac ito r s .   A ll  s w itc h es  o f   in d i v id u al  p h ase  ar s ep ar ated   in to   co m p le m e n tar y   s w itc h in g   p air s S a1   an d   S a2 , S‟ a1   an d   S a2 , o f   o n s i n g le  leg   w h ic h   m ea n s   t h at  if   o n e   d ev ice  f r o m   th e   co m p le m e n tar y   p air   tu r n s   ON,   f u r th er   o n b t u r n   OFF   an d   v ice  v er s a.   C o r r esp o n d in g l y   f o r   all  th r e m ai n i n g   leg   s w i tch e s   ar o p er ated .           Fig u r 2 .   3 - lev el  F DC M L   I n v er ter       T h p h ase  v o ltag V an   h as o p e r ated   in   th r ee   m o d es: Vd c/2 ,   0 ,   an d   Vd c/2 :   Fo r   th f ir s o p er atin g   m o d , Vd c/2   t w o   d ev ices  ar tu r n ed   ON,   h er S a1 &S a2   to   b ON;  f o r   n eg ativ p o lar it y   o f   d v o ltag , Vd c/2     S‟ a1 & S a2   to   b ON;  f o r   0   lev el,   Sa2   a n d   Sa1   to   b ON.   W h en   s w it ch   ON  it  r ep r esen ts   b y   1 ”,   OFF  m ea n s   0 ”.     A d v an ta g es :   a.   T h is   t y p o f   m u lt lev el  i n v er t er   ca n   b g en er alize d ,   an d   th p r in cip les  u s ed   in   t h f u n d a m en tal  t h r ee   lev el   to p o lo g y   ca n   b ex te n d ed   f o r   u s i n   to p o lo g ies  w it h   an y   n u m b er   o f   le v el s .   b.   T h ap p lied   V o ltag es s h ar ed   as Vd c/2   ac r o s s   s w itch in g   d ev i ce s .   c.   I f   n u m b er   o f   le v els   is   in cr ea s ed ,   it  s h o w s   v er y   lo w   h ar m o n ic  co n te n t   it  co u ld   b k ee p   a w a y   f r o m   t h e   r eq u ir e m en t o f   f ilter s .   d.   P o w er   d ev ice s   ar o p er ated   at  lo w   s w itc h in g   f r eq u e n c y ,   th er ef o r s w i tch i n g   lo s s e s   ar v er y   lo w ,   an d   co n s eq u e n tl y   ef f icie n c y   is   h ig h .   e.   R ea cti v p o w er   co n tr o l is also   p o s s ib le.   f.   I n   f a v o r   o f   b ac k   to   b ac k   in ter ti s y s te m   t h i s   co n tr o l te ch n iq u b em p lo y ed .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f 3 - Leve l 5 - P h a s e   Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g ies   ( B .   Jy o th i )   1699   Dis ad v a n ta g es:   a.   T h m ai n   d r a w b ac k   o f   th D C M L I ,   if   n u m b er   o f   lev el s   in cr ea s ed ,   it  n ec ess ita te  en o r m o u s   a m o u n o f   cla m p in g   d io d es.   b.   I t‟ s   f ir m   to   co n tr o l r ea l p o w er   in   f a v o r   o f   r esp ec tiv co n v er te r s .       3 . 3 .   F I VE   P H AS E   F L B ACK   CAP ACI T O CL AM P E M UL T I   L E VE L   I NV E R T E ( F CM L I )   Me y n ar d   an d   Fo ch   i n tr o d u ce d   f l y in g - ca p ac ito r - b ased   in v er ter   in   1 9 9 2 5 .   T h ar r an g em en o f   th i s   in v er ter   b an alo g o u s   to   th DC M L   in v er ter   ap ar f r o m   th clam p i n g   d io d es,  ca p ac ito r s   ar em p lo y ed .   I f   lev el  co n v er ter   co n s id er ed   p h ase  an d   lin v o ltag is   eq u al  to   th n u m b er   o f   le v els  to g eth er   w it h   t h r ef er en ce ,   (2 N - 1 )   lev el  r esp ec ti v el y .   He r ev er y   ca p ac ito r   an d   th e   p o w er   d ev ice  h as   th e   id en tica v o lta g r ati n g ,   i t   r eq u ir es ( N - 1 )   ca p ac ito r s .       G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C G G E C A A B C D E S a 1 S a 2 S b 1 S c 1 S d 1 S e 1 S b 2 S c 2 S d 2 S e 2 S a 2 ' S b 2 ' S c 2 ' S d 2 ' S e 2 ' S a 1 ' S b 1 ' S c 1 ' S d 1 ' S e 1 ' V d c / 2 V d c / 2 V d c   Fig u r e   3.   3 - lev el  5 - leg   F l y   B a ck   C ap ac ito r   cla m p ed   ML I       T h v o ltag e   f u s io n   in   F C M L I   b ea s y   th a n   a   D C M L I .   Her cla m p in g   ca p ac ito r s   g iv e s   t h s w itc h in g   d ev ice  v o lta g to   o n le v el  o f   th ca p ac ito r   v o lta g e.   T h s w i tch i n g   o p er atio n   o f   FC M L I   i s   n o id en t ical  to   t h e   d io d clam p ed   m u lti le v el  i n v er ter .   Fig u r 3   r ep r esen ts   th Fiv e   p h ase  Fl y   B ac k   C ap ac ito r   cla m p ed   m u lti  lev el   in v er ter   ( FD C ML ) ,   t h er ar 2 0   p o w er   d ev ice s ,   5   cla m p in g   ca p ac ito r s   an d   2   DC   li n k   ca p ac ito r s . I f   an y o n f o llo w   t h s i m ilar   o p er atio n   o f   DC M L I ,   t h e n   ca p ac ito r s   ar g et  s h o r cir cu ited .   I f   t h f l y   b ac k   ca p ac ito r s   ar co n n ec t ed   ef f ec t iv el y ,   h er e   ca p ac ito r   v o ltag h as  n o   d is c h ar g p ath   w a y   b ec au s th c ap ac ito r   co n n ec ted   s w itch in g   d ev ices  ar tu r n ed   OFF.   T h o p er atin g   m o d e s   o f   FC M L I   ar s h o w n   in   T ab le  2 .       T ab le  2 .   Sw itch in g   Stat e s   o f   F l y   B ac k   C ap ac ito r   C la m p ed   Mu lti  L e v el  I n v er ter                     A d v an ta g es :   a.   I t o v er co m e s   th p r o b le m s   t h a t a r ass o ciate d   w it h   t h DC M L   i n v er ter   to p o lo g ies i.e   cla m p in g   d io d es.      b.   Mo r eo v er ,   b alan cin g   t h ca p ac ito r   ch ar g in g   a n d   also   d i m in is h e s   th v o ltag s tr ess   ac r o s s   th p o w er   d ev ices   c.   I t is p o s s ib le  to   co n tr o eq u ally   ac tiv a n d   r ea ctiv p o w er   b e in g   u s ed   i n   HVD C   tr an s m is s io n .   d.   Vo ltag lev e ls   o f   t h ca p ac ito r   b alan cin g   ar o f f er ed   b y   p h a s r ed u n d an cies.   e.   Si m i lar   to   th d io d cla m p ed   m u lti  le v el  i n v er ter   to p o lo g y   I f   No .   o f   lev e ls   b i n cr ea s e d ,   th er ef o r th e   h ar m o n ic   d is to r tio n   w il l b v e r y   s m all,   th e n   n o   n ee d   o f   u s a g o f   f ilter s   i n   t h cir cu it.   Dis ad v a n ta g es:   a.   I t is d if f icu l t to   m a n ag t h v o ltag le v els p at h s   o f   all  t h ca p ac ito r s .   b.   I n   f a v o r   o f   r ea l p o w er   tr a n s m i s s io n   co n s u m p tio n   o f   s w i tch in g   alo n g   w it h   ef f icie n c y   lev el  a r v er y   p o o r .   c.   Hu g n o .   o f   ca p ac ito r s   ar u s ed ,   T h er ef o r FC M L   i n v er ter s   ar m o r e x p en s i v a n d   b u l k y   th a n   cla m p i n g   d io d es in   DC M L   i n v er ter s .   O u t p u t   V o l t a g e   N o   O f   S w i t c h e s T u r n e d   O N                           S a1       S a 2           S‟ a1   S‟ a2   V dc /2   1               1             0               0     0     0               1             1               0   1               0             0               1   V dc /2   0               0             1               1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 6 9 6     1 7 0 5   1700   C o n tr o l Str ate g ies:   E x tr e m el y   w ell  k n o w n   P u ls e   W id th   Mo d u latio n   ( P W M)   p r o ce d u r f o r   tw o   le v el  ar u tili ze d   t ac h iev     a.   Am p le  co n ti n u o u s   m o d u lat io n   s p ec tr u m   b.   Di m i n i s h ed   s w i tch i n g   lo s s e s   c.   L o w   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n .     Fo r   th m o s p ar o f   P W s ch e m e s   f o r   h ig h   p o w er   i n v er ter s   ar th ca r r ier   b ased   PW ( s in e - tr ian g le  P W o r   SP W M)   tech n iq u es   an d   t h s p ac v ec to r   b ased   P W tech n iq u es.  SP W s c h e m e s   b m o r e   f le x ib le  f u r th er m o r s i m p le  to   i m p le m en t   [ 8 ]   I n   g e n er al  f o r   an   in v er ter   h a s   N   le v el s   th e n   t h e   no .   o f   ca r r ier   s ig n al s   (N - 1 )   ar r e q u ir ed .   T h m o d u lati n g   s i g n al  o r   th e   r ef er en ce   s i g n al  i s   p u r s in e   w av e.   C ar r ier   w a v f r eq u e n c y   s h o u ld   b g r ea ter   t h a n   th r ef er e n ce   o r   m o d u lati n g   s i g n al   f r eq u e n c y .           ( a)         ( b )     Fig u r 4 .   ( a)   C ar r ier   an d   Fiv Mo d u latio n   Si g n als  f o r   Gatin g   P u ls Gen er atio n   Of   T w o   L e v el  Fi v P h ase  C o n v er ter ,   ( b )   Gatin g   P u ls G en er atio n   O f   T w o   L e v el  Fi v P h ase  C o n v er ter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f 3 - Leve l 5 - P h a s e   Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g ies   ( B .   Jy o th i )   1701   Fo r   f i v p h ase  co n v e n tio n al   t w o   le v el   i n v er ter   r eq u ir es,   o n l y   o n ca r r ier   w a v ef o r m   an d   f i v e   m o d u latio n   s ig n al s   as  s h o w n   in   Fi g u r e   4 ( a)   an d   g en er atio n   o f   p u ls es  f o r   all  th f i v p h a s es    u s i n g   SP W tech n iq u as s h o w n   in   Fig u r e   4 ( b ) .   Fo r   f iv e   p h ase  th r ee   le v el  i n v er ter   r eq u ir es,  t w o   ca r r ier   wav ef o r m s   w h ic h   ar i n   p h a s e   o v er   an d   u n d er   ze r o   r ef er en ce   v alu e   b y   180 0   p h ase  s h i f t .   No w   co n s id er ed   o n ly   o n le g   o f   th r ee   lev el  f i v P h ase  c o n v er ter ,   o n m o d u latio n   s ig n als  a s   s h o w n   i n   Fi g u r 5.   L i k e w is t h g en er atio n   o f   p u l s es  ar o b tain ed   f o r   all  th f iv p h ases   u s i n g   SP W M P h ase  o p p o s itio n   d is p o s itio n   tech n iq u e.             Fig u r e   5.   C ar r ier   a n d   Mo d u latio n   Si g n al  a n d   Gatin g   P u l s G en er atio n   O f   T h r ee   L ev e l Fi v e   P h ase  C o n v er ter   Sin g le  L eg       4.   RE SU L T S   T h s i m u latio n s   o f   f iv e   p h ase   2 - lev el   an d   3 - lev el   i n v er ter s   wer ca r r ied   o u w i th   d s u p p l y   o f   1 0 0   V.   T h p h ase  v o ltag a n d   li n v o ltag w a v ef o r m s   w it h o u a n d   w it h   f il ter   ar p lo tted .   Usi n g   F FT   an al y s is   th e   f u n d a m en ta v alu e s   a n d   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ar f o u n d   s h o w n   i n   f i g u r e s   b elo w   an d   ta b u lated   f o r   s i n g le  leg   ( A - p h ase) .       4 . 1 .   Co nv ent io na l Tw o   L ev el  L ine a nd   P ha s Vo lt a g es o f   F iv e   L eg   I nv er t er   Sin g le  L eg             ( a)     ( b )     Fig u r 6 ( a)   T HD  o f   T w o   L e v el  L i n Vo ltag o f   Fi v L e g   I n v er ter - 1 2 7 . 2 2 % ( b )   T HD  o f   T w o   L ev el  P h a s e   Vo ltag o f   Fi v L eg   I n v er ter - 9 3 . 6 6 %     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 6 9 6     1 7 0 5   1702   4 . 2 .   T w o   L ev el  F ilte re d L ine a nd   P ha s Vo lt a g es o f   F i v L eg   I nv er t er   Sin g le  L eg           ( a)           ( b )     Fig u r 7 .   ( a )   T HD  o f   T w o   L e v el  Fil ter ed   L i n e   Vo ltag o f   Fi v L eg   I n v er ter - 1 4 . 7 1 %,  (b )   T HD  o f   T w o   L e v el  Fil ter ed   L i n e   Vo ltag o f   Fi v L e g   I n v er ter - 1 0 . 6 8 %       4 . 3 .   T hree   L ev el  L ine a nd   P ha s Vo lt a g es o f   F i v L eg   Dio de  Cla m ped M ultilev el  I nv er t er   Sin g le  L eg             ( a)     ( b )     Fig u r 8 ( a )   T HD  o f   T h r ee   L e v el  L in e   Vo lta g o f   F iv L e g   DC M L   I n v er ter - 4 4 . 0 6 % ( b )   T HD  o f   T h r ee   L e v el  P h ase   Vo lta g o f   Fi v L eg     DC M L   I n v er ter - 5 1 . 2 4 %   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f 3 - Leve l 5 - P h a s e   Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g ies   ( B .   Jy o th i )   1703   4 . 4 .   T hree   L ev el  F ilte re d   L i ne  a nd   P ha s e   Vo lt a g es  o f   F iv L eg   Dio de  C la m ped   M ultilev el  I nv er t er   Sin g le  L eg           ( a)       Fig u r 9 .   ( a )   T HD  o f   T h r ee   L e v el  Fil ter ed   L in e   Vo lta g o f   Fi v L e g   D C M L   I n v er ter - 1 . 2 8 %,  ( b )   T HD  o f   T h r ee   L ev el  Fil ter ed   P h ase   Vo ltag o f   F iv L e g   DC M L   I n v e r ter - 1 . 0 4 %       4 . 5 .   T hree   L ev el  L ine   a nd   P ha s Vo lt a g es o f   F iv L eg   F ly   B a ck  Ca pa cit o cla m ped   M ultilev el  I nv er t er   Sin g le  L eg             ( a)     ( b )     Fig u r 10 ( a )   T HD  o f   T h r ee   L e v el  L in e   Vo lta g o f   F iv L e g   FC ML   I n v er ter - 4 5 . 2 4 % ( b )   T HD  o f   T h r ee   L e v el  P h ase   Vo lta g o f   Fi v L eg   FC ML   I n v er ter - 5 2 . 4 5 %   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s 2 0 1 7     1 6 9 6     1 7 0 5   1704   4 . 6 .   T hree   L ev el  L ine   a nd   P ha s Vo lt a g es o f   F iv L eg   F ly   B a ck  Ca pa cit o cla m ped   M ultilev el  I nv er t er   Sin g le  L eg           ( a )         ( b )     Fig u r 1 1 .   ( a )   T HD  o f   T h r ee   L e v el  Fil ter ed   L in e Vo ltag o f   Fiv L e g   FC M L   I n v er ter - 0 . 0 8 %,  ( b )   T HD  o f   T h r ee   L ev el  Fil ter ed   P h ase   Vo ltag o f   F iv L e g   FC M L   I n v er ter - 0 . 1 %       5.   DIS CU SS I O N   T h FF T   an aly s es  o f 2 - le v el   f i v p h ase   i n v er ter   lin e - to - lin v o ltag a n d   p h ase  v o lta g w a v e f o r m   w it h o u an d   w i th   f ilter   ar e   d is cu s s ed   an d   as  s h o w n   in   Fi g u r 6   an d   7 .   T h FF T   an aly s es  o f 3 - le v el  f i v p h ase   Di o d cla m p ed   m u lti  le v el  i n v er ter ,   lin e - to - lin v o lta g an d   p h ase  v o lta g w a v ef o r m   w i th o u a n d   w it h   f ilter   ar s h o w n   i n   Fi g u r 8   an d   9 .   T h FF T   an aly s es  o f 3 - le v el  f i v p h ase   Fl y   b ac k   ca p ac ito r   cla m p ed   m u lti  le v el  in v er ter ,   lin e - to - li n v o ltag e   an d     p h ase   v o lta g w av e f o r m   w it h o u t   an d   w i th   f ilt er   ar s h o w n   i n     Fig u r 1 0   an d   1 1 . T h FF T   an al y s i s   o f   Fi v p h ase  2 - lev e l   in v er ter , 3 - le v el  d io d cla m p ed ,   f l y   b ac k   ca p ac ito r   cla m p ed   m u lti le v el  i n v e r ter   a r s u m m ar ized   i n   T ab le  3 .       T ab le  3 T o tal  Har m o n ic  Dis t o r tio n   o f   T h r ee   T y p es o f   I n v er ter s   Ty p e s o f   I n v e r t e r s     T o t a l   H a r mo n i c   D i st o r t i o n   P h a se   V o l t a g e   L i n e - L i n e   V o l t a g e   W i t h o u t   f i l t e r   W i t h   f i l t e r   W i t h o u t   f i l t e r   W i t h   f i l t e r   2   L e v e l   F i v e   P h a se   I n v e r t e r   9 3 . 6 6 %   1 4 . 7 1 %   1 2 7 . 2 2 %   1 0 . 6 8 %     3   L e v e l   F i v e   P h a se   D C M L   I n v e r t e r       5 1 . 2 4 %     1 . 0 4 %     4 4 . 0 6 %     1 . 2 8 %     3   L e v e l   F i v e   P h a se   F C M L   I n v e r t e r     5 2 . 4 6 %     0 . 0 8 %     4 5 . 2 4 %     0 . 1 %   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   A n a lysi s   o f 3 - Leve l 5 - P h a s e   Mu ltil ev el  I n ve r ter To p o lo g ies   ( B .   Jy o th i )   1705   6.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r o v id es  th r elativ an al y s i s   o f   f iv p h a s 2 - le v el  in v er ter , 3 - le v el  d io d clam p ed     an d   ca p ac ito r   clam p ed     i n v er ter s .   I is   o b s er v ed   t h at  t h to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   p r o d u ce d   b y   th e   m u lt ilev e in v er ter   s y s te m   is   le s s   th a n   t h at  o f   co n v e n tio n al  t w o   le v el   in v er ter s   . B y   u s i n g   th d io d es  in   d io d cla m p ed   in v er ter   it  d i m in is h es  th v o ltag s tr ess   ac r o s s   t h p o w e r   d ev ices.  Fi v p h ase  d io d e   cla m p   t h r ee   le v el  in v er ter s   h a v tu r n   in to   an   ef f i c ien t   an d   p r ac tical  s o lu ti o n   f o r   lar g est  o u tp u lev el s   an d   th lo w   T o tal  Har m o n ic s   Dis to r tio n   p er ce n tag e.   Her e,   th m ain   ad v an t ag o f   f iv p h ase  s y s te m ,   it   eli m i n ates  t h 5 th   h ar m o n ics.  T h p er f o r m an ce   o f   co n v e n tio n al  t w o   lev el   i n v er ter   Dio d cla m p ed   a n d   C ap ac ito r   cla m p ed   to p o lo g ies  o f   5 - p h ase   m u l tile v el  i n v er ter   ( 3 - le v el)   u s i n g   s in u s o id al  p u l s w id t h   m o d u l atio n   ( SP W M )   ar p r esen ted   an d   t h s i m u latio n   r esu lt s   ar ca r r ied   o u b y   F F T   an al y s i s   a n d   th e   s u m m ar iz ed   T HD  v alu es   ar s h o w n   in   T ab le  3 .       ACK NO WL E D G E M E NT     T h Scien ce   an d   E n g in ee r i n g   R esear ch   B o ar d   ( SE RB - DST d ep ar tm en s an ct io n ed   g r an f i le  No   SB /EM E Q - 3 2 0 /2 0 1 4   f o r   th is   p r o j ec t.        RE F E R E NC E   [1 ]   R.   H.  Ba k e r,   L .   H.  Ba n n ister,  El e c tri c   P o w e Co n v e rter,” U.S .   P a t e n 3   8 6 7   6 4 3 ,   F e b .   1 9 7 5 .     [2 ]   A .   Na b a e ,   T a k a sh a sh i,   H.  A k a g i,   A   n e w   n e u tral  p o in c lam p e d   P W M   i n v e rter,”  IEE T ra n s.  I n d   A p p li c a ti o n   No .   IA - 1 7 ,   p p .   5 1 8 - 5 2 3 ,   S e p t/ o c t1 9 8 1 .   [3 ]   B. jy o t h i,   Co m p a riso n   b e tw e e n   S p e c ially   Co n n e c ted   T ra n s f o r m e S c h e m e   a n d   F iv e   Leg   I n v e rt e r ,   IEE D ig it a l   li b ra ry ,   De c   1 6 - 1 8 ,   IND ICON   2 0 1 1 .   [4 ]   Em il   L e n i,   S e n io M e m b e r,   IEE E ,   M a rti n   Jo n e s,  S l o b o d a n   N.   Vu k o sa n ic,  m e m b e r,   IEE E,   Ha m id   A .   T o li y a t ,   S e n io r   M e m b e r,   IEE E,   A   No v e Co n c e p o f   a   M u lt ip h a se ,   M u l ti m o to V e c to Co n tro l led   Driv e   S y ste m   S u p p li e d   f ro m   a   S in g le  Vo lt a g e   S o u rc e   I n v e rter,”  IEE T ra n sa c ti o n   o n   Po we r E lec tro n ics ,   v o l .   1 9 ,   n o .   2 ,   m a rc h   2 0 0 4 ,   P p .   3 2 0 - 3 3 5 .   [5 ]   T .   A .   M e y n a rd ,   H.  F o c h ,   M u l ti - L e v e Co n v e rs io n :   Hig h   V o lt a g e   Ch o p p e rs   a n d   Vo lt a g e - S o u rc e   In v e rte rs ,   IEE E   P o w e El e c tro n ics   S p e c ialists Co n f e re n c e ,   1 9 9 2 ,   p p .   3 9 7 - 4 0 3 .   [6 ]   J.  S .   L a i,   F . Z.   P e n g ,   M u lt il e v e Co n v e rters     A   n e w   Bre e d   o f   P o w e C o n v e rters   IEE T ra n s.   In d   A p p l ica n t   v o l.   3 2 ,   M a y /Ju n e   1 9 9 6 .   [7 ]   Jo se   Ro d e rig u e z ,   Jih - S h e n g   L a a n d   F a n g   Z h e n g   Re n g ,   M u lt il e v e In v e rters   A   su rv e y   o f   to p o l o g ies   , c o n tro l ,   a n d   a p p li c a ti o n s “,IE EE   T ra n s.  On   In d . El e c tro n ics ,   v o N o . [ 4 ],   A u g u st 2 0 0 2 .     [8 ]   P . K.Ch a tu r v e d i ,   S .   Ja in ,   P ra m o d   A g ra wa l,   M o d e li n g ,   S im u latio n   a n d   A n a ly sis  o f   T h re e   le v e l   Ne u tral  P o i n t   CLA M P ED  i n v e rter u sin g   m a tl a b /S im u li n k / P o w e S y ste m   Blo c k st     [9 ]   Bo r - Re n   L in   &   Hs in     Hu n g   L u ,   A   No v e M u lt il e v e P W M   Co n t ro S c h e m e   o f   th e   A C/DC/ A c o n v e rter  f o A C   Driv e s” ,   IEE T ra n s o n   IS IE ,   1 9 9 9 .   [1 0 ]   DC L in k   Ca p a c it o u n d e A b n o r m a In p u t   V o lt a g e   Co n d it i o n s ,   IE EE   T ra n . 2 0 0 9 .   [1 1 ]   K.  A r a b   teh ra n i,   H.  A n d rias io h a ra n a ,   I.   Ra so n a riv o ,   F . M .   S a rg o s,  A   M u lt il e v e In v e rter  M o d e l”,   IEE T ra n s.  2 0 0 8 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.