I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e s   i n   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( I J A A S )   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 2 0 ,   p p .   2 0 ~ 2 6   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a a s . v 9 . i 1 . p p 2 0 - 2 6       2 0       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i j a a s . i a e s c o r e . c o m   S i m p l i f i e d   d o w n   s a m p l i n g   f a c t o r   b a s e d   m o d i f i e d   S V P W M   t e c h n i q u e   f o r   c a s c a d e d   i n v e r t e r   f e d   i n d u c t i o n   m o t o r   d r i v e       R a v i   K u m a r   B h u k y a ,   P .   S a t i s h   K u m a r   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   O s m a n i a   U n i v e r s i t y ,   I n d i a       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   A p r   2 2 ,   2 0 1 9   R e v i s e d   N o v   2 0 ,   2 0 1 9   A c c e p t e d   J a n   1 1 ,   2 0 2 0       T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a   r i v e w ,   i n v e s t i g a t i o n   a n d   p e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   n o v e l   d o w n   s a m p l e s   f a c t o r   b a s e d   m o d i f i e d   s p a c e   v e c t o r   P W M   i s   c a l l e d   c l a m p i n g   S V P W M   t e c h n i q u e   f o r   c a s c a d e d   M u l t i l e v e l   I n v e r e t e r   f e d   t o   I n d u c t i o n   m o t o r   d r i v e .   I n   t h i s   p a p e r   t h e   r e f e r e n c e   s i n e   w a v e   g e n e r a t e d   a s   i n   c a s e   o f   c o n v e n t i o n a l   o f f   s e t   i n j e c t e d   S V P W M   t e c h n i q u e   i s   m o d i f i e d   b y   d o w n   s a m p l i n g   f a c t o r   t h e   r e f e r e n c e   w a v e   b y   o r d e r   o f   1 0 .   T h e   p e r f o r m a n c e   a n a l y s e s   o f   t h i s   m o d u l a t i o n   s t r a t e g i e s   a r e   a n a l y z e d   b y   a p p l y   f o r   f i v e   l e v e l ,   s e v e n   l e v e l ,   n i n e   l e v e l   a n d   e l e v e n   l e v e l   i n v e r t e r .   T h e   p e r f o r m a n c e   a n a l y s i s   o f   c a s c a d e d   i n v e r t e r   i n t e r m s   o f   l i n e   v o l t a g e ,   s t a t o r   c u r r e n t ,   s p e e d ,   t o r q u e   a n d   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n .   T h e   r e s u l t s   a r e   d e p i c t i n g   t h a t   P D   P W M   i s   m o r e   e f f e c t i v e   a m o n g   t h e   f o u r   p r o p o s e d   P W M   t e c h n i q u e .   I t   i s   o b s e r v e d   t h a t   t h e   C S V   P u l s e   w i d t h   m o d u l a t i o n   e n s u r e s   e x c e l l e n t ,   c l o s e   t o   o p t i m i z e d   p u l s e   d i s t r i b u t i o n   r e s u l t s   c o m p a r e d   t o   S P W M   t e c h n i q u e   a n d   a l s o   1 1 - l e v e l   i n v e r t e r   b e t e r   p e r f o r m a n c e   i n   c a s e   o f   l o w   T H D   a n d   b e t t e r   f o u n d e m e n t a l   o u t p u t   v o l t a g e s   c o m a p a r e d   t o   5 ,   7 ,   9 - l e v e l   i n v e r t e r .   T h e   p r o p o s e d   t e c h n i q u e   h a s   b e e n   s i m u l a t e d   u s i n g   M A T L A B / S I M U L I N K   s o f t w a r e .   T h i s   p r o p o s e d   t e c h n i q u e   c a n   b e   a p p l i e d   t o   N - l e v e l   m u l t i l e v e l   I n v e r t e r   a l s o .   K e y w o r d s :   C S V P W M   D o w n   s a m p l i n g   f a c t o r   M S V P W M   N - l e v e l   c a s c a d e d   i n v e r t e r   S P W M   T h i s   i s   a n   o p e n   a c c e s s   a r t i c l e   u n d e r   t h e   C C   B Y - S A   l i c e n s e .     C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   R a v i   K u m a r   B h u k y a ,     D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   O s m a n i a   U n i v e r s i t y ,   H y d e r a b a d ,   T e l a n g a n a ,   5 0 0 0 0 7 ,   I n d i a .   E m a i l :   r k p u r n a n a i k 2 0 1 4 @ g m a i l . c o m       1 .   I N T R O D U C T I O N   M u l t i - l e v e l   d i o d e   c l a m p e d   v o l t a g e   f e d   i n v e r t e r s   a r e   r e c e n t l y   b e c o m i n g   v e r y   p o p u l a r   f o r   m u l t i - m e g a w a t t   p o w e r   a p p l i c a t i o n s .   T h e   m a i n   a d v a n t a g e   o f   s u c h   a n   i n v e r t e r   t o p o l o g y   i s   v o l t a g e   d i v i s i o n ,   i . e . ,     t h e   o u t p u t   v o l t a g e   i s   p r o d u c e d   t h r o u g h   s m a l l   s t e p s   o f   v o l t a g e ,   a n d   t h e r e f o r e   t h e   i n d i v i d u a l   s w i t c h e s   a r e   s u b m i t t e d   o n l y   t o   t h e s e   s m a l l   v o l t a g e s   s t e p s   [ 1 ,   2 ] .   T h e   o t h e r   a d v a n t a g e s   a r e   l o w   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   a t   o u t p u t ,   l o w   d v / d t   a n d   e x t e n d e d   r a n g e   o f   u n d e r   m o d u l a t i o n .   B u t   i t   h a s   t h e   d i s a d v a n t a g e s   l i k e   t h e   i n c r e a s e d   n u m b e r   o f   s w i t c h i n g   d e v i c e s   a n d   t h e   c o m p l e x   c o n t r o l   a l g o r i t h m .   A n o t h e r   i m p o r t a n t   t o p o l o g y ,   n a m e d   C a s c a d e   H - B r i d g e   ( C H B ) ,   h a s   f e w e r   c o m p o n e n t s   t o   a c h i e v e   t h e   s a m e   n u m b e r   o f   o u t p u t   v o l t a g e   l e v e l s   [ 3 ,   4 ] .   I n   a d d i t i o n ,   s e v e r a l   m o d u l a t i o n   a n d   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   h a v e   b e e n   d e v e l o p e d   o r   a d o p t e d   f o r   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r s   i n c l u d i n g   t h e   f o l l o w i n g :   m u l t i l e v e l   s i n u s o i d a l   p u l s e w i d t h   m o d u l a t i o n   ( P W M ) ,   m u l t i l e v e l   s e l e c t i v e   h a r m o n i c   e l i m i n a t i o n ,   a n d   s p a c e - v e c t o r   m o d u l a t i o n   ( S V M ) .   T h e   r e s u l t s   o f   a   p a t e n t   s e a r c h   s h o w   t h a t   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   c i r c u i t s   h a v e   b e e n   a r o u n d   f o r   m o r e   t h a n   2 5   y e a r s .   A n   e a r l y   t r a c e a b l e   p a t e n t   a p p e a r e d   i n   1 9 7 5 ,   i n   w h i c h   t h e   c a s c a d e   i n v e r t e r   w a s   f i r s t   d e f i n e d   w i t h   a   f o r m a t   t h a t   c o n n e c t s   s e p a r a t e l y   d c - s o u r c e d   f u l l - b r i d g e   c e l l s   i n   s e r i e s   t o   s y n t h e s i z e   a   s t a i r c a s e   a c   o u t p u t   v o l t a g e   [ 5 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   A d v   A p p l   S c i   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       S i m p l i f i e d   d o w n   s a m p l i n g   f a c t o r   b a s e d   m o d i f i e d   S V P W M   t e c h n i q u e   f o r   c a s c a d e d   …   ( R a v i   K u m a r   B h u k y a )   2 1 I n   t h i s   p a p e r   p r e s e n t s   p r o p o s e d   d o w n   s a m p l i n g   b a s e d   c l a m p i n g   S V P W M   c o n t r o l   s t r a t e g y   o f   t h r e e - p h a s e   f i v e   l e v e l ,   s e v e n   l e v e l ,   n i n e   l e v e l   a n d   e l e v e n   l e v e l   i n v e r t e r s   a r e   c o m p a r e d   f o r   T H D .   T h e   p a p e r   m a i n l y   d e a l s   w i t h   t h e   c o m p u t a t i o n   a n d   t h e   c o m p a r i s o n   o f   t h e   m o t o r   h a r m o n i c   l o s s e s   o f   p r o p o s e d   C S V   P W M   s o l u t i o n s   a n d   w i t h   t h e   s e l e c t i o n   o f   t h e   s o l u t i o n s   p r o v i d i n g   t h e   b e s t   r e s u l t s .   F i n a l l y ,   t h e   d r i v e   h a r m o n i c   l o s s e s   w i l l   b e   c o m p a r e d   f o r   e a c h   l e v e l s .   S p e c i a l   a t t e n t i o n   i s   d e d i c a t e d   t o   t h e   l a t e s t   a n d   m o r e   r e l e v a n t   i n d u s t r i a l   a p p l i c a t i o n s   o f   t h e s e   i n v e r t e r .   F i n a l l y ,   t h e   p o s s i b i l i t i e s   f o r   f u t u r e   d e v e l o p m e n t   a r e   a d d r e s s e d .       2 .   G E N E R A L I Z E D   D O W N   S A M P L I N G   F A C T O R   B A S E D   C L A M P I N G   S V P W M   F O R   C A S C A D E D   M U L T I L E V E L   I N V E R T E R   T h e   d o w n   s a m p l i n g - b a s e d   c l a m p i n g   S V P W M   t e c h n i q u e   p r o p o s e d   b y   L i p o   i s   b a s e d   o n   S V M   a n d     t h e   m o d i f i c a t i o n   i m p r o v e d   t h e   v e c t o r   s e q u e n c e s   o f   t h e   s w i t c h i n g   s p a c e .   A n   o f f s e t   v o l t a g e   i s   r e q u i r e d   i n     t h e   t h r e e   p h a s e s ’   r e f e r e n c e s   o f   t h e   i n v e r t e r ,   c a l c u l a t e d   b y   ( 1 )   t o   c e n t e r   t h e   a c t i v e   v e c t o r s   w i t h i n   t h e   s w i t c h i n g   p e r i o d .   D i f f e r e n t   p u l s e   w i d t h   m o d u l a t i o n   s t r a t e g i e s   a r e   u s e d   i n   m u l t i l e v e l   m e d i u m   a n d   h i g h - p o w e r   c o n v e r s i o n   a p p l i c a t i o n s   [ 6 ] .   T h e y   c a n   g e n e r a l l y   b e   c l a s s i f i e d   i n t o   t h r e e   c a t e g o r i e s   s u c h   a s   M u l t i s t e p ,   s t a i r c a s e   f r e q u e n c y   s w i t c h i n g   s t r a t e g i e s ,   w h i c h   s y n t h e s i s e   t h e   A C   v o l t a g e   b y   a d d i n g   r e c t a n g u l a r   w a v e f o r m s   b y   m e a n s   o f   t h e   m u l t i l e v e l   c o n c e p t ,   a n d   w h i c h   o f t e n   u s e   p r e   c a l c u l a t e d   s w i t c h i n g   a n g l e s .   S p a c e   v e c t o r   P W M   s t r a t e g i e s ,   w h i c h   h a v e   b e e n   e x t e n d e d   f r o m   t w o   l e v e l   S V P W M   t e c h n i q u e   a n d   h a v e   b e e n   a p p l i e d   t o   t h r e e   p h a s e   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r .   C a r r i e r   b a s e d   P W M   s t r a t e g i e s   t h e   v e r t i c a l l y   s h i f t e d   c a r r i e r   s c h e m e   ( L S C P W M )   c a n   b e   e a s i l y   r e a l i z a b l e   o n   a n y   d i g i t a l   c o n t r o l l e r .   T h i s   s c h e m e   c o m e s   w i t h   t h r e e   d i f f e r e n t   t e c h n i q u e s   s u c h   a s   P D ,   P O D   a n d   A P O D .   A n d   t h e   h o r z a t i c a l l y   s h i f t e d   c a r r i e r   s c h e m e   a s   P h a s e   S h i f t e d   C a r r i e r   P W M   ( P S C P W M )   i s   t h e   c o m m o n   P W M   f o r   c a s c a d e d   M L I   [ 7 ] .   T h e   m a i n   p a r a m e t e r s   o f   t h e   m o d u l a t i o n   p r o c e s s   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   I n   c o n v e n t i o n a l   S V P W M   f o r   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r s   t o   fi n d   t h e   s w i t c h i n g   t i m e   d u r a t i o n ,   f o r   d i ff e r e n t   i n v e r t e r   v e c t o r s ,   t h e   m a p p i n g   o f   t h e   o u t e r   s e c t o r s   t o   a n   i n n e r   s u b   h e x a g o n   s e c t o r   i s   t o   b e   d o n e .   T h e   s w i t c h i n g   i n v e r t e r   v e c t o r s   c o r r e s p o n d i n g   t o   t h e   c o n c r e t e   s e c t o r s   a r e   s w i t c h e d   a n d   t h e   t i m e   p e r i o d s   p r e m e d i t a t e d   f r o m   t h e   m a p p e d   i n n e r   s e c t o r s .   I m p l e m e n t i n g   s u c h   a   s c h e m e   i n   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r s   w i l l   b e   v e r y   d i ffi c u l t ,   b e c a u s e   h i g h e r   n u m b e r   o f   s e c t o r s   a n d   i n v e r t e r   v e c t o r s   a r e   p r e s e n t .   A n d   i n   t h i s   m e t h o d     t h e   c o m p u t a t i o n   t i m e   i s   i n c r e a s e d   f o r   r e a l   t i m e   a p p l i c a t i o n .   I n   c a r r i e r   b a s e d   P W M   s c h e m e   a p r o p e r   o ff s e t   v o l t a g e   i s   a d d e d   t o   s i n u s o i d a l   r e f e r e n c e s   b e f o r e   c o m p a r i n g   w i t h   c a r r i e r   w a v e s ,   t o   a t t a i n   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   a   S V P W M   [ 8 ]   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .     = ( ( ) )   ( 1 )     = ( ( − 1 2 0 ) )   ( 2 )     = ( ( + 1 2 0 ) )   ( 3 )     = ( )   ( 4 )     A f t e r   t h a t   w e   a d d i n g   t h e   t h r e e   r e f e r e n c e   s i n g a l s   w i t h   V o f f s e t   v o l t a g e   w e   g e n e r a t e d   r e f e r e n c e   s i n g a l   s h o w n   i n   b e l o w   e q u a t i o n s   V a n ,   V b n   a n d   V c n .     = ( + )   ( 5 )     = ( + )   ( 6 )     = ( + )   ( 7 )     I n   t h i s   p a p e r ,   a   s i m p l e   t e c h n i q u e   t o   d e t e r m i n e   t h e   o f f s e t   v o l t a g e   ( T o   b e   a d d e d   t o   t h e   r e f e r e n c e   p h a s e   v o l t a g e   f o r   P W M   g e n e r a t i o n   f o r   t h e   e n t i r e   m o d u l a t i o n   r a n g e )   i s   p r e s e n t e d ,   b a s e d   o n e l y   o n   t h e   s a m p l e d   a m p l i t u d e s   o f   t h e   r e f e r e n c e   p h a s e   v o l t a g e s .   T h e   p r o p o s e d   m o d i f i e d   r e f e r e n c e   P W M   t e c h n i q u e   p r e s e n t s   a   s i m p l e   w a y   t o   d e t e r m i n e   t h e   t i m e   i n s t a n t s   a t   w h i c h   t h e   t h r e e   r e f e r e n c e   p h a s e s   c r o s s   t h e   t r i a n g u l a r   c a r r i e r s .     T o   o b t a i n   t h e   m a x i m u m   p o s s i b l e   p e a k   a m p l i t u d e   o f   t h e   f u n d a m e n t a l   p h a s e   v o l t a g e   i n   l i n e a r   m o d u l a t i o n ,   t h e   p r o c e d u r e   f o r   t h i s   i s   g i v e n   i n   [ 9 ,   1 0 ] .   A f t e r   t h e   m o d i f i e d   S V P W M   t e c h n i q u e   o u t p u t ,   w e   c a n   d o   t h e   D o w n   s a m p l i n g   o f   t h e   o r d e r   1 0   e a c h   p h a s e   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   W h i c h   i s   a l s o   s o m e t i m e s   c a l l e d   d e c i m a t i o n ,   d o w n   s a m p l i n g   u s e d   f o r   r e d u c e s   t h e   s a m p l i n g   r a t e   a n d   r e m o v e s   t h e   s a m p l e s   f r o m   t h e   s i g n a l .   W h i l s t   m a i n t a i n i n g   i t s   l e n g t h   w i t h   r e s p e c t   t o   t i m e .   S o m e   m a t h e m a t i c a l l y   a n a l y s i s   t o   f i n d   o u t   t h e   d o w n   s a m p l i n g   f a c t o r   s h o w n   i n   b e l l o w ,   w e   c a n   u s e d   d e s c r i p t i v e   t i m e   i s   2 e - 6 ,   s a m p l i n g   f r e q u e n c y   i s   o n e   b y   d e s c r i p t i v e   t i m e   ( 1 0 6 / 2 ) ,   n u m b e r   o f   s a m p l e s   p e r   p h a s e   i s   t h e   r a t i o   o f   s a m p l i n g   f r e q u e n c y   b y   f u n d a m e n t a l   f r e q u e n c y   s u c h   a s   1 0 k   s a m p l e s ,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t   J   A d v   A p p l   S c i ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 2 0 :   2 0   –   2 6   2 2 i n   o r d e r   r e d u c e d   t h e   d o w n   s a m p l i n g   b y   o r d e r   o f   1 0   s u c h   a s   1 k   s a m p l e s .   B y   u s i n g   t h e   d o w n   s a m p l i n g   b a s e d   m o d i f i e d   s p a c e   v e c t o r   P W M   t e c h n i q u e   s u c h   a s   P D ,   P O D ,   A P O D   a n d   P S .   W e   c a n   o b s e r v e   t h e   r e d u c e d     t h e   T H D   i n   o u t p u t   l i n e   t o   l i n e   v o l t a g e s .   F r o m   ( 1 ) ,   ( 2 ) ,   ( 3 ) ,   ( 4 ) ,   ( 5 ) ,   ( 6 )   a n d   ( 7 )   w e   g e t   g e n e r a t e   r e f e r e n c e   w a v e   c o m p a r e d   t o   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   s h o w n   i n   F i g u r e   3   t o   F i g u r e   6 .   I s   s h o w n   i n   t h e   w a v e f o r m   r e s u l t s   g e n e r a t e d   b y   a d d i n g   t h e   o f f s e t   v o l t a g e   d e s c r i b e d   i n   w i t h   t h e   r e f e r e n c e   s i n u s o i d a l   w a v e f o r m .               F i g u r e   1 .   P D S P W M   F i g u r e   2 .   M o d i f i e d   S V P D P W M                   F i g u r e   3 .   C S V   P D P W M   F i g u r e   4 .   C S V   P O D P W M                   F i g u r e   5 .   C S V   A P O D P W M   F i g u r e   6 .   C S V   P S P W M       3 .   S I M U L A T I O N   R E S U L T S   A N D   D I S C U S S I O N   S i m u l a t i o n s   h a v e   b e e n   c a r r i e d   o u t   i n   M A T L A B / S i m u l i n k   e n v i r o n m e n t   f o r   t h e   5 - l e v e l ,   7 - l e v e l ,     9 - l e v e l   a n d   1 1 - l e v e l   C M L I   b y   i m p l e m e n t i n g   C S V P D P W M ,   C S V P O D P W M ,   C S V A P O D P W M   a n d   C S V P S P W M   t e c h n i q u e s .   A   3 - p h a s e   i n d u c t i o n   m o t o r   i s   c o n s i d e r e d   a s   l o a d   f o r   t h i s   s c h e m e .   S i m u l a t i o n   r e s u l t s   a r e   a n a l y z e d   b y   c o m p u t i n g   % T H D   a n d   p l o t t i n g   h a r m o n i c   s p e c t r a   o f   d i f f e r e n t   P W M   t e c h n i q u e s .   T h e   c i r c u i t   a r r a n g e m e n t   f o r   N - l e v e l   C M L I   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   7 .   T h i s   c i r c u i t   c a n   b e   u s e d   t o   i m p l e m e n t   a l l   o t h e r   P W M   t e c h n i q u e s   r e l a t e d   t o   S P W M ,   T H I P W M   a n d   m o d i f i e d   S V P W M .   T h e   n e c e s s a r y   s i m u l a t i o n   p a r a m e t e r s   f o r   C M L I   a r e   a s   f o l l o w s :   t h e   t o t a l   D C - l i n k   v o l t a g e   f o r   a   p h a s e -   4 0 0 V ,   r e f e r e n c e   w a v e   f r e q u e n c y - 5 0 H z ,   a n d   c a r r i e r   f r e q u e n c y -   1 0 K H z .   T h e   h a r m o n i c   a n a l y s i s   o f   5 - l e v e l   C M L I   f o r   C S V P D P W M ,   C S V P O D P W M ,   C S V A P O D P W M   a n d   C S V P S P W M   t e c h n i q u e   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   w a v e   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   8   t o   F i g u r e   1 1 .   T h e   m a g n i t u d e   o f   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t   i n   t h e   C S V P S P W M   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   t e c h n i q u e   p r o d u c e s   m o r e   v a l u e   o f   4 3 0 . 4 V .   T h e   C S V P D P W M   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   g i v e s   b e t t e r   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   o f   1 7 . 1 0 % .   I n   t h e   f i v e - l e v e l   s i n g l e   p h a s e   C M L I   c o n t a i n   t w o   H - b r i d g e s   w i t h   s e r i e s   c o n n e c t i o n s   w i t h   t h e   o u t p u t   p h a s e   v o l t a g e   i s   5 - l e v e l   a n d   l i n e   v o l t a g e   i s   9 - l e v e l   o f   t h e   i n v e r t e r   a n d   w e   c a n   o b v e r s e   C S V P O D P W M   a n d   C S V A P O D P W M   c o n t a i n   a p p o r x i m e t e l y   v a l u e   o f   T H D   a n d   f u n d m e n t a l   o u t p u t   v o l t a g e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   A d v   A p p l   S c i   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       S i m p l i f i e d   d o w n   s a m p l i n g   f a c t o r   b a s e d   m o d i f i e d   S V P W M   t e c h n i q u e   f o r   c a s c a d e d   …   ( R a v i   K u m a r   B h u k y a )   2 3     F i g u r e   7 .   T h r e e   p h a s e   N - l e v e l   C M I   i n v e r t e r               F i g u r e   8 .   F i v e   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P D P W M   F i g u r e   9 .   F i v e   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P O D P W M                   F i g u r e   1 0 .   F i v e   l e v e l   T H D   f o r   C S V   A P O D P W M   F i g u r e   1 1 .   F i v e   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P S P W M       T h e   h a r m o n i c   a n a l y s i s   o f   7 - l e v e l   C M L I   f o r   C S V P D P W M ,   C S V P O D P W M ,   C S V A P O D P W M   a n d   C S V P S P W M   t e c h n i q u e   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   w a v e   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 2   t o   F i g u r e   1 5 .   T h e   m a g n i t u d e   o f   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t   i n   t h e   C S V A P O D P W M   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   t e c h n i q u e   p r o d u c e s   m o r e   v a l u e   o f   6 5 1 . 2 V .   T h e   C S V P D P W M   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   g i v e s   b e t t e r   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   o f   1 1 . 6 5 % .   I n   t h e     7 - l e v e l   s i n g l e   p h a s e   C M L I   c o n t a i n   t h r e e   H - b r i d g e s   w i t h   s e r i e s   c o n n e c t i o n s   w i t h   t h e   o u t p u t   p h a s e   v o l t a g e   i s   7 - l e v e l   a n d   l i n e   v o l t a g e   i s   1 3 - l e v e l   o f   t h e   i n v e r t e r   a n d   w e   c a n   o b v e r s e   C S V P O D P W M   a n d   C S V A P O D P W M   c o n t a i n   a p p o r x i m e t e l y   v a l u e   o f   T H D   a n d   f u n d m e n t a l   o u t p u t   v o l t a g e s .               F i g u r e   1 2 .   S e v e n   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P D P W M   F i g u r e   1 3 .   S e v e n   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P O D P W M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t   J   A d v   A p p l   S c i ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 2 0 :   2 0   –   2 6   2 4         F i g u r e   1 4 .   S e v e n   l e v e l   T H D   f o r   C S V   A P O D P W M   F i g u r e   1 5 .   S e v e n   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P S P W M       T h e   h a r m o n i c   a n a l y s i s   o f   9 - l e v e l   C M L I   f o r   C S V P D P W M ,   C S V P O D P W M ,   C S V A P O D P W M   a n d   C S V P S P W M   t e c h n i q u e   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   w a v e   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 6   t o   F i g u r e   1 9 .   T h e   m a g n i t u d e   o f   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t   i n   t h e   C S V P D P W M   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   t e c h n i q u e   p r o d u c e s   m o r e   v a l u e   o f   8 2 6 . 5 V .   T h e   C S V P D P W M   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   g i v e s   b e t t e r   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   o f   8 . 9 0 % .   I n   t h e   9 - l e v e l   s i n g l e   p h a s e   C M L I   c o n t a i n   f o u r   H - b r i d g e s   w i t h   s e r i e s   c o n n e c t i o n s   w i t h   t h e   o u t p u t   p h a s e   v o l t a g e   i s   9 - l e v e l   a n d   l i n e   v o l t a g e   i s   1 7 - l e v e l   o f   t h e   i n v e r t e r   a n d   w e   c a n   o b v e r s e   C S V P O D P W M   a n d   C S V A P O D P W M   c o n t a i n   a p p o r x i m e t e l y   v a l u e   o f   T H D   a n d   f u n d m e n t a l   o u t p u t   v o l t a g e s .   T h e   h a r m o n i c   a n a l y s i s   o f   1 1 - l e v e l   C M L I   f o r   C S V P D P W M ,   C S V P O D P W M ,   C S V A P O D P W M   a n d   C S V P S P W M   t e c h n i q u e   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   w a v e   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 0   t o   F i g u r e   2 3 .   T h e   m a g n i t u d e   o f   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t   i n   t h e   C S V P O D P W M   a n d   C S V A P O D P W M   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   t e c h n i q u e   p r o d u c e s   m o r e   v a l u e   o f   1 0 1 7   V .   T h e   C S V P D P W M   w i t h   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   g i v e s   b e t t e r   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   o f   6 . 6 8 % .   I n   t h e   1 1 - l e v e l   s i n g l e   p h a s e   C M L I   c o n t a i n   f o u r   H - b r i d g e s   w i t h   s e r i e s   c o n n e c t i o n s   w i t h   t h e   o u t p u t   p h a s e   v o l t a g e   i s   1 1 - l e v e l   a n d   l i n e   v o l t a g e   i s   2 1 - l e v e l   o f   t h e   i n v e r t e r   a n d   w e   c a n   o b v e r s e   C S V P O D P W M   a n d   C S V A P O D P W M   c o n t a i n   a p p o r x i m e t e l y   v a l u e   o f   T H D   a n d   f u n d m e n t a l   o u t p u t   v o l t a g e s .   T h i s   p r o p o s e d   m o d i f i e d   d o w n   s a m p l i n g   f a c t o r - b a s e d   c l a m p i n g   S V P W M   s i g n a l   g e n e r a t i o n   d o e s   n o t   i n v o l v e   r e g i o n   i d e n t i f i c a t i o n ,   s e c t o r   i d e n t i f i c a t i o n   o r   l o o k   u p   t a b l e s   f o r   s w i t c h i n g   v e c t o r   d e t e r m i n a t i o n   r e q u i r e d   i n   t h e   c o n v e n t i o n a l   m u l t i l e v e l   S V P W M   t e c h n i q u e .   T h i s   s c h e m e   i s   c o m p u t a t i o n a l l y   e f f i c i e n t   w h e n   c o m p a r e d   t o   c o n v e n t i o n a l   m u l t i l e v e l   S V P W M   s c h e m e .   W e   c a n   o b s e r v e   t h a t   n u b e r   o f   l e v e l   i s   i n c r e a s e d     t h e   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   i s   r e d u c e d   a n d   f u n d e m e n t e l   o u t p u t   v o l t a g e   i s   i n c r e a s e s   s h o w n   i n   T a b l e   1 .     T h e   c o m p a r i s o n   t o   o t h e r   c o n v e n t i o n a l   S V P W M   t e c h n i q u e   a n d   a l l   o t h e r   S P W M   t e c h n i q u e .               F i g u r e   1 6 .   N i n e   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P D P W M   F i g u r e   1 7 .   N i n e   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P O D P W M                   F i g u r e   1 8 .   N i n e   l e v e l   T H D   f o r   C S V   A P O D P W M   F i g u r e   1 9 .   N i n e   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P S P W M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   A d v   A p p l   S c i   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       S i m p l i f i e d   d o w n   s a m p l i n g   f a c t o r   b a s e d   m o d i f i e d   S V P W M   t e c h n i q u e   f o r   c a s c a d e d   …   ( R a v i   K u m a r   B h u k y a )   2 5         F i g u r e   2 0 .   E l e v e n   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P D P W M   F i g u r e   2 1 .   E l e v e n   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P O D P W M                   F i g u r e   2 2 .   E l e v e n   l e v e l   T H D   f o r   C S V   A P O D P W M   F i g u r e   2 3 .   E l e v e n   l e v e l   T H D   f o r   C S V   P S P W M       T a b l e   1 .   C o m p a r i s o n   o f   T H D   f o r   d i f f e r e n t   l e v e l   o f   t h e   c a s c a d e d   i n v e r t e r   f e d   i n d u c t i o n   m o t o r   O u t p u t   v o l t a g e   l e v e l s   T e c h n i q u e s   T H D   ( % )   @   F u n d a m e n t a l   O u t p u t   V o l t a g e   F i v e - l e v e l   C S V - P D P W M   1 7 . 1 0   ( 3 2 5 . 9 )     C S V - P O D P W M   2 1 . 6 1   ( 3 9 0 . 3 )     C S V - A P O D P W M   2 1 . 5 4   ( 3 9 0 . 3 )     C S V - P S P W M   2 3 . 4 8   ( 4 3 0 . 4 )   S e v e n - l e v e l   C S V - P D P W M   1 1 . 6 5   ( 5 1 8 . 5 )     C S V - P O D P W M   1 6 . 2 6   ( 6 5 1 . 1 )     C S V - A P O D P W M   1 6 . 5 8   ( 6 5 1 . 2 )     C S V - P S P W M   1 9 . 8 9   ( 6 3 2 . 2 )   N i n e - l e v e l   C S V - P D P W M   8 . 9 0   ( 8 2 6 . 5 )     C S V - P O D P W M   9 . 3 5   ( 8 2 5 . 4 )     C S V - A P O D P W M   9 . 0 3   ( 8 2 6 . 5 )     C S V - P S P W M   1 9 . 1 7   ( 7 8 5 . 8 )   E l e v e n - l e v e l   C S V - P D P W M   6 . 6 8   ( 1 0 0 9 )     C S V - P O D P W M   8 . 6 5   ( 1 0 1 7 )     C S V - A P O D P W M   8 . 7 9   ( 1 0 1 7 )     C S V - P S P W M   1 3 . 2 7   ( 9 7 3 . 5 )       4 .   C O N C L U S I O N   I n   t h i s   p a p e r   d e a l y   w i t h   a   n o v e l   d o w n   s a m p l i n g   f a c t o r   b a s e d   m o d i f i e d   S V P W M   t e c h n i q u e   s o   c a l l e d   C l a m p i n g   S p a c e   v e c t o r   P u l s e   w i d t h   m o d u l a t i o n   ( C S V P W M )   t e c h n i q u e .   T h e   r e f e r e n c e   s i n e   w a v e   g e n e r a t e d   a s   i n   c a s e   o f   c o n v e n t i o n a l   o f f   s e t   i n j e c t e d   S V P W M   t e c h n i q u e   i s   m o d i f i e d   b y   d o w n   s a m p l i n g   t h e   r e f e r e n c e   w a v e   b y   o r d e r   o f   1 0 .   T h e   c o m p a r i s o n   o f   T H D   o f   t h e   p r o p o s e d   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   f o r   5 ,   7 ,   9   a n d   1 1 - l e v e l   i n v e r t e r .   W h e n   c o m p a r e d ,   i t   i s   o b v i o u s   t h a t   C S V - P D P W M   i s   t h e   m o s t   e f f i c i e n t   c o n t r o l   s t r a t e g y   w i t h   l o w   T H D   a n d   i n c r e a s e s   t h e   f u n d a m e n t a l   o u t p u t   v o l t a g e s .   T h e   T H D   a n a l y s i s ,   l i n e   v o l t a g e s ,   s t a t o r   c u r r e n t s   a n d   s p e e d   a n d   t o r q u e   o f   t h e   m a c h i n e   a r e   c a l i b r a t e d   a n d   c o m p a r e d   c o n f i r m i n g   t h e   g o o d - q u a l i t y   w a v e f o r m s .       A P P E N D I X       T a b l e   1 .   S p e c i f i c a t i o n   o f   i n d u c t i o n   m o t o r   P a r a m e t e r s   S p e c i f i c a t i o n s   I n p u t   v o l t a g e   4 0 0 V R M S ( P h a s e P h a s e )   I n v e r t e r   v o l t a g e   1 0 0 ( V o l t s )   R o t o r   s p e e d   F u n d a m e n t a l f r e q u e n c y   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   R e f e r e n c e   s p e e d   F r e q u e n c y   m o d u l a t i o n   A m p l i t u d e   m o d u l a t i o n   S a m p l i n g   f a c t o r   o r d e r   1 4 4 0 ( R P M )   5 0 ( H z )   1 0 K   ( H z )   1 5 0 0 ( R P M )   2 0 0   0 . 8 6 6   1 0   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t   J   A d v   A p p l   S c i ,   V o l .   9 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 2 0 :   2 0   –   2 6   2 6 A C K N O W L E D G M E N T   W e   t h a n k   t h e   U n i v e r s i t y   G r a n t s   C o m m i s s i o n   ( U G C ) ,   G o v t .   o f   I n d i a ,   N e w   D e l h i   f o r   p r o v i d i n g   M a j o r   R e s e a r c h   P r o j e c t   t o   c a r r y   o u t   t h e   R e s e a r c h   w o r k   o n   M u l t i - L e v e l   I n v e r t e r s .   I   a l s o   t h a n k   U G C   f o r   a w a r d i n g   m e   w i t h   R G N F   F E L L O W S H I P   t o   c a r r y   o u t   m y   r e s e a r c h   w o r k ,   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   C o l l e g e s   o f   E n g i n e e r i n g ,   O s m a n i a   U n i v e r s i t y   ( P h .   D ) .       R E F E R E N C E S   [ 1 ]   A k i r a   N a b a e ,   I s a o   T a k a h a s h i ,   a n d   H i r o f u m i   A k a g i ,   “ A   N e w   N e u t r a l - P o i n t - C l a m p e d   P w m   I n v e r t e r , ”   I E E E   T r a n s   o n   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   i a - 1 7 ,   n o .   5 ,   p p   5 1 8 - 5 2 3 ,   1 9 8 1 .   [ 2 ]   I r f a n   A h m e d   a n d   V i j a y   B .   B o r g h a t e ,   “ S i m p l i f i e d   s p a c e   v e c t o r   m o d u l a t i o n   t e c h n i q u e   f o r   s e v e n - l e v e l   c a s c a d e d   H - b r i d g e   i n v e r t e r , ”   I E T   P o w e r   E l e c t r o n ,   v o l .   7 ,   n o .   3 ,   p p .   6 0 4 – 6 1 3 ,   2 0 1 4 .   [ 3 ]   J o s é   R o d r i g u e z ,   e t   a l ,   “ M u l t i l e v e l   I n v e r t e r s :   A   S u r v e y   o f   T o p o l o g i e s ,   C o n t r o l s ,   a n d   A p p l i c a t i o n s , ”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   4 9 ,   n o .   4 ,   p p   7 2 4 - 7 3 8 ,   A u g   2 0 0 2 .   [ 4 ]   R a v i   K u m a r   B h u k y a ,   P .   S a t i s h   K u m a r ,   a n d   E .   S r e e n u ,   “ A n a l y s i s   o f   l e v e l   s h i f t e d   m o d u l a t i o n   s t r a t e g i e s   a p p l i e d   t o   c a s c a d e d   H - b r i d g e   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   f e d   i n d u c t i o n   m o t o r   d r i v e , ”   S i x t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   A d v a n c e s   i n   C o m p u t i n g ,   C o n t r o l   a n d   N e t w o r k i n g – A C C N   2 0 1 7 ,   p p .   8 0 - 8 4 ,   2 0 1 7 .   [ 5 ]   J . - S .   L a i   a n d   F . Z .   P e n g ,   “ M u l t i l e v e l   c o n v e r t e r s   -   a   n e w   b r e e d   o f   p o w e r   c o n v e r t e r s , ”   I E E E   T r a n s - a c t i o n s   o n   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   3 2 ,   n o .   3 ,   p p .   5 0 9 - 5 1 7 ,   1 9 8 5 .   [ 6 ]   A .   G u p t a   a n d   A .   K h a m b a d k o n e ,   “ A   s p a c e   v e c t o r   P W M   s c h e m e   f o r   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r s   b a s e d   o n   t w o - l e v e l   s p a c e   v e c t o r   P W M , ”   I E E E   T r a n s .   I n d .   E l e c t r o n . ,   v o l .   5 3 ,   n o .   5 ,   p p .   1 6 3 1 – 1 6 3 9 ,   O c t .   2 0 0 6 .   [ 7 ]   F .   Z .   P e n g   a n d   J .   S .   L a i ,   “ M u l t i l e v e l   c a s c a d e   v o l t a g e - s o u r c e   i n v e r t e r   w i t h   s e p a r a t e   D C   s o u r c e s , ”   U . S .   P a t e n t   5 , 6 4 2 , 2 7 5 ,   J u n e   1 9 9 7 .   [ 8 ]   D .   A s a d e i ,   G .   S e r r a ,   a n d   K .   T a n i ,   “ I m p l e m e n t a t i o n   o f   a   D i r e c t   C o n t r o l   A l g o r i t h m   f o r   I n d u c t i o n   M o t o r s   B a s e d   o n   D i s c r e t e   S p a c e   V e c t o r   M o d u l a t i o n , ”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   4 ,   p p .   7 6 9 - 7 7 7 ,   2 0 0 0 .   [ 9 ]   M .   S a t y a n a r a y a n a   a n d   P .   S a t i s h   K u m a r ,   “ A n a l y s i s   a n d   D e s i g n   o f   S o l a r   P h o t o   V o l t a i c   G r i d   C o n n e c t e d   I n v e r t e r , ”   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   I n f o r m a t i c s   ( I J E E I ) ,   v o l .   3 ,   n o .   4 ,   p p   1 9 9 - 2 0 8 ,   D e c e m b e r   2 0 1 5 .   [ 1 0 ]   R a v i   K u m a r   B h u k y a   a n d   P .   S a t i s h   K u m a r ,   “ P e r f o r m a n c e   A n a l y s i s   o f   M o d i f i e d   S V P W M   S t r a t e g i e s   f o r   T h r e e   P h a s e   C a s c a d e d   M u l t i - l e v e l   I n v e r t e r   f e d   I n d u c t i o n   M o t o r   D r i v e , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   O f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m s   ( I J P E D S ) ,   v o l .   8 ,   n o .   2 ,   p p .   8 3 5 - 8 4 3 ,   M a y   2 0 1 7 .       B I O G R A P H I E S   O F   A U T H O R S         M r .   R a v i   K u m a r   B h u k y a   w a s   b o r n   i n   M a h a b u b a b a d   ( W a r a n g a l ) ,   T e l a n g a n a ,   I n d i a .   H e   o b t a i n e d   B . T e c h .   i n   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g   f r o m   J N T U   U n i v e r s i t y ,   H y d e r a b a d   i n   2 0 1 0   a n d   M . T e c h .   i n   P o w e r   a n d   i n d u r i s t a l   d r i v e s   E n g i n e e r i n g   i n   2 0 1 3   f r o m   J a w a h a r l a l   N e h r u   T e c h n o l o g i c a l   U n i v e r s i t y ,   H y d e r a b a d .   H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   D r i v e s ,   P o w e r   c o n v e r t e r s   a n d   M u l t i   l e v e l   i n v e r t e r .   P r e s e n t l y   h e   i s   p u r s u i n g   P h .   D .   i n   O s m a n i a   U n i v e r s i t y ,   H y d e r a b a d ,   I N D I A .         D r .   S a t i s h   K u m a r   P e d d a p e l l i   i s   a n   A s s o c i a t e   P r o f e s s o r   i n   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   O s m a n i a   U n i v e r s i t y ,   H y d e r a b a d .   H e   h a s   c o m p l e t e d   h i s   B . T e c h   i n   E E E   f r o m   J N T U ,   o b t a i n e d   h i s   M . T e c h   i n   P o w e r   E l e c t r o n i c s   f r o m   J N T U H   a n d   h i s   D o c t o r a t e   i n   t h e   a r e a   o f   M u l t i l e v e l   I n v e r t e r s   i n   t h e   y e a r   2 0 1 1   f r o m   J N T U H .   H i s   a r e a s   o f   i n t e r e s t s   a r e   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   D r i v e s ,   P o w e r   C o n v e r t e r s ,   M u l t i   L e v e l   I n v e r t e r s ,   S p e c i a l   M a c h i n e s   a n d   H y b r i d   P o w e r   S y s t e m s .   H e   i s   t h e   P r i n c i p a l   I n v e s t i g a t o r   f o r   t h r e e   M a j o r   R e s e a r c h   P r o j e c t s   f u n d e d   b y   U G C ,   S E R B ,   w o r t h   a r o u n d   9   L a k h s ,   2 1   L a k h s   a n d   I n d o - S r i   L a n k a   j o i n t   r e s e a r c h   p r o j e c t   w o r t h   o f   a r o u n d   2 5   l a k h s   f r o m   t h e   D e p a r t m e n t   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   N e w   D e l h i .   H e   h a s   m o r e   t h a n   6 0   p u b l i c a t i o n s   i n   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l s   a n d   h a s   a t t e n d e d   a n d   p r e s e n t e d   p a p e r s   i n   2 8   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e s .   H e   a u t h o r e d   o n e   t e x t   b o o k .   H e   r e c e i v e d   t h e   “ B e s t   T e a c h e r   a w a r d ”   f r o m   t h e   s t a t e   G o v e r n m e n t   o f   T e l a n g a n a   o n   5 t h   S e p t e m b e r ,   2 0 1 4 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.