I n t e r n at i on al   Jo u r n al   o f   Ad va n c e s   i n   A p p l i ed   S ci en ces  ( I J A A S )   V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S ep t em b er   201 8 ,   p p .   24 5 ~ 25 4   I S S N 225 2 - 88 14 ,   D O I 10. 115 91 /ij a a s . v7 . i 3 . p p24 5 - 2 54             2 45       Jo u r n al   h om e pa ge h t t p : / / i a e s co r e . c o m/ o n l i n e / i n d e x . p h p / I J A A S   A na l ys i s  a nd I m pl e me nt a t i o o f   U ni po l ar P W M  S t ra t eg i e s  f or   T h re e P h as e  C as cad e M u l t i l ev el  I n ve rt er  F ed  I n d u ct i on   M ot o D ri ve       R a v i kum a r   B huk y a 1 ,   P .   S a ti s h   K u ma r 2   D e pa rt e m e nt   of E l e c t r i cal  E n g i n eer i n g , U n i v er s i t y  C o l l e ge  o f E ng i ne e r i ng,  O s m a ni a  U ni v e rs i t y ,  H y de r a ba d ,     T e l a nga n a ,  Indi a       A rt i cl I n f o     A B S T RA C T   Ar t i c l e   h i s t o r y :   R ecei v ed   N o v   13 ,   2 01 7   Re v i s e d   F eb   17 ,   20 1 8   A ccep t e d   Ma r   11 ,   2 01 8       T hi s  pa pe r pr e s e nt s  uni pol a pul s e  w i dt h m odul a t i on  t e c hn i que  w i t s i nus oi da l  s a m pl i ng pul s e  w i dt h m odul a t i on  a r e  a n a l y z e d for   t hre e - p ha s e   fi ve - l ev el , s ev e n - le v e l,  n in e - l e v el   an d  el ev en - l ev e l  cas c ad ed  m u l t i - l ev el   i nve rt e r.  T h e  uni pol a r P W M   m e t hod offe rs  a   good opport uni t y  for t h e   re a l i z a t i on of  t h e  T hre e - pha s e   i n ve rt e c ont rol ,  i t  i s  be t t e r t o us e  t he  uni pol a P W M   m e t hod w i t h s i ngl e  c a rr i e r  w a ve  c om pa re d  t o t w o re f e re nc e  w a ve s .  I n   s uc h c a s e  t he   m ot or ha rm oni c  l os s e s  w i l l  be  c ons i de r a bl y l ow e r. T h e   n eces s ar y   c a l c ul a t i ons  for g e ne r a t i on of  uni pol a r pul s e  w i dt h   m odul a t i on   s t ra t e g i e s  ha ve   pre s e nt e d i n de t a i l .  T he  uni pol a r S P W M  vol t a ge  s w i t c hi ng  s c he m e  i s  s e l e c t e d i n  t hi s  p a pe r   be c a us e  t hi s  m e t hod offe rs   t he   a dva nt a g e s  of  e ffe c t i ve l y  doub l i ng t h e  s w i t c hi ng fre que n c y  o f  t h i n v er t er  v o l t ag e.  T h e   c a s c a d e d m ul t i  l e ve l   i nve rt e r fe d  i nduc t i on m ot or  i s  s i m ul a t e d a n d c om pa re d   t he  t ot a l  ha rm on i c  di s t roc t i on for  a l l  l e v e l  (fi v e - l e v el , s ev en - l e v e l ,  ni ne - le v e an d  el ev el - l e v e l ) of t he  i nv e rt e r.   T he ore t i c a l  i nv e s t i ga t i ons  w e r e   c o nfi rm e d b y   t he  d i gi t a l  s i m ul a t i ons  us i ng  M A T L A B/ S IM U L IN K  s oft w a re .   Ke y wo r d :   CH M L I   I n d uc t i on   m ot or   TH D   U ni pol a r   P W M   Copy r i ght  ©  201 8   Ins t i t ut e  o f   A d v anc e d  E ngi n e e r i ng and S c i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   C or r e s po n di n A u t h or :   R a vi   k um a r   B h uky a ,     D e p a r t e 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 ni ve r s i t y   c ol l e ge   of   E n gi ne e r i n g ,   O s m a n i a   U n i v e rs i t y ,   H y d e ra b a d ,   T e l a n g a n a ,   I N D I A,   5 0 0 0 7 .   E m a i l :   r kp ur na na i k 20 1 4@ gm a i l . c om       1.   I N T R O D U C T I O N   T h e   p u l s e   w i d t h  m o d u l a t i o n   ( P W M )  s t r a t e g i e s  a r e  t h e  m o s t  e f f e c t i v e  t o  c o n t r o l  m u l t i l e v e l  i n v e r t e r s .   T he  u ni p ol a r   P W M  a r e  t he   m os t  pr e f e r r e d  pwm  c ont r ol   t e c hni q ue s .  E v e n t ho u gh s pa c e  ve c t or  m od ul a t i on   ( S V M )  i s  c o m p l i c a t e d ,  i t  i s  t h e  p r e f e r r e d  m e t h o d  t o  r e d u c e p o w er  l o s s es  b y  d ecr eas i n g   t h e p o w e r  el ect r o n i cs   de vi c e s  s w i t c h i ng f r e q ue nc y ,   w hi c h c a n b e  l im it e d by  pul s e  w i dt h m odul a t i on.  T he  o pe r a t i on t he o r y  w i l l  be   di s c us s e d w i t h  t he  a s pe c t  of   Uni pol a r  P W M  [ 1] .  I n t he   r e gi on  of  hi gh  vol t a ge  a n d p ow e r ,  a  hi gh  qua l i t y   i nve r t e r  f e d a c  dr i ve  i s  m or e  e a s i l y  obt a i ne d by  t he  us e   o f  m ul ti - l e ve l  a nd i n t he  f i r s t   t ur n of  t hr e e - l e v e l   -   i nve r t e r s .  T he  ne ut r a l  poi nt  c l a m pe d t hr e e - l e ve l  i nve r t e r  t op ol o gy  i s  pr e s e nt e d .  S e ve r a l  P W M  m e t hods  f o r   t h i s   i n v er t er   h a v b een   el ab o r at ed   p r e v i o u s l y   [2 ],   [3 ].   T he  m os t  p op ul a r  m e t hod  i s  ba s e on  t he  i nt e r s e c t i o o f  a  s i ngl e  s i n u s oi da l   r e f e r e nc e  w i t N - t r i an g u l ar   ca r r i er s ,   o r i g i n al l y   p r o p o s e d   b y   car ar et   al   [ 4 ] ,   [ 5 ] . t h r ee  al t er n a t i v car r i er   d i s p o s i t i o n   s c h em es   ar s ug ge s t e d,   na m e l P D, P O D , AP OD . A n ot he r   im por t a nt   t o p ol o gy ,   na m e C a s c a de   H - B ri d g e   (C H B ) ,   h a s   fe w e c om pone nt s   t a c hi e ve   t he   s a m e   num be r   of   out put   v ol t a ge   l e ve l s .   I t   i s   one   of   t he   m os t   wi de l y   us e t o pol ogi e s   d u e   t o   i t s   r e l i a b i l i t y   a n d   i n c r e a s e d   c a p a c i t y   t o   o p e r a t e   u n d e r   f a u l t   c o n d i t i o n s   i n   t h e   c e l l s   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   I n t hi s  pa pe r   t he  U ni p ol a r   P W M  s t r a t e gy  of   f i ve - l ev el ,  s ev e n - l e v e l ,  n i n e - l ev el  an d  el ev en - l ev el   i nve r t e r s  a r e  c om pa r e f or   T H D .  T he   pa pe r  m a i nl y  de a l s  wi t h  t he  c om put a t i o n a n d t he  c om pa r i s o n  o f  t he   m ot or  ha r m oni c  l os s e s  of   uni pol a r  P W M  s o l ut i ons  a nd  w i t h t he  s e l e c t i on  of  t he  s ol ut i o ns  p r o vi di ng t he  be s t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S e p t em b er   201 8 :    245     2 54   2 46   r e s ul t s .   F i na l l y ,   t he   dr i ve   ha r m oni c   l os s e s   w i l l   be   c om pa r e f or   ( f i ve - l ev el ,   s e v en - l e v e l , n i n e - l ev el   a n d   e l ev en - l e v e l )   i n v e r t e r s .       2.   TH R EE - P H A SE   N - LEV EL   C A S C A D ED   H - BR I D G M U LTI - L EV EL  I N V E R TE R     T h t h r ee p h as S er i es  H - b r i d g e  i n v e r t e r  ( S H I )   o r  Ca s c a d e d  M u l t i - L e ve l I nv e r te r  ( C MI )  topo log y   s ho w i F i gu r e   1.   by   a l   wi l l   ha ve   br oa s t r a t e gy   wi t a b e t t e r   ha r m oni c   pe r f o r m a nc e .   T hi s   s t r a t e gy   c ons i s t s   s i n g l ca r r i er   f r o m   each   H - br i dge  c e l l   ( W he r e   N   i s   num be r   of   l e ve l ) .   S i n gl e   l e N - l e v e l   i n v e r t e r   C H i n v e r t e r   i s  s ho wn i n F i gu r e  1.  E a c h  c e l l  c ont a i ns  f o ur  a c t i ve  s w i t c he s  S 1 t o S 4 w i t h a nt i - p a r a l l e l  d i o d e s   D 1  t o   D 4 . E ac h  cel l  c o n t ai n s  s e p ar at ed   D C  s o u r ce.  A n d  each  cel l  p r o d u ced  t h r e e d i f f er e n t   v o l t ag e l ev el  ( +E , 0 , - E ).   T he   pha s e  v ol t a ge  c ons i s t s   of  N - l e v el  i n v er t er .  t h e  l ev el s  i n   p h as e  v o l t ag e ar 2 N + 1 ,   h e r e N  i s  1 - ϕ   i n v er t er   cel l s  p r es en t  i n  a p h as e a n d  t h e n u m b er  o f  l ev el s  i n  l i n e v o l t ag e ar e 2 M - 1 ,  whe r e  M  i s  t he  num be r  o f  l e ve l  i n   pha s e   vol t a g e   [8 ],   [9 ].           F i gu r e   1.   S i n g l e   l e g   N - l e v el   c as cad 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       3.   G E N E R AL I Z E D U NI P O L AR   P W T E CH N I Q UE  F O R   C A S C AD E D  H - B R I D G E M U LTI - LEV EL  I N V E R TER     F i g u r e   2 .  I l l u s t r a t e s  t h e   u n i p o l a r  m u l t i  l e v e l  m o d u l a t i o n   s t r a t e g y . t h e  m o d u l a t i o n   s i gna l s  ha ve  t he   s a m e  f r e qu e nc y  ( f o)  a nd a m pl i t ude  ( A m ) .  T he  s i n us oi da l  s i gna l s  a r e  s a m pl e d by  a  t r ia ng ul a r  c a r r i e r  s i gna l   w i t h  f r e q u en c y  ( f c)  an d  am p l i t u d e ( A c )  o n ce ev e r y  cy cl e,  i n t er s ect i o n  b et w een  t h e s am p l ed   m o d u l at i o n   s i g n al s  an d  t h e car r i er  s i g n a l  d e f i ne s  t he  s wi t c hi n g i ns t a nt   of  t he   P W M  p ul s e s .   I o r de r  t o e ns ur e   qua r t e r   w a ve  s y m m e t r i c  pr o pe r t i e s  o f  t he  P W M   o ut p ut  w a ve f or m , t he  s t a r t i ng  poi nt  of  t he   m odul a t i on s i gna l s  i s   pha s e  s hi f t e d b y  one  pe r i o o f  t he  c a r r i e r  w a ve ,  i n a d di t i on t he  f r e que nc y   m odul a t i o n   r a t i o  ( m f )   m u s t   a l s o  b e   e ve n   n um be r   [ 10] ,   [ 11] .   T h e   un ipo la r   P W M m e th o d of f e r s  a  goo d opp or tun ity f o r  th e   r e a liz a tio n   o f  th e  T hr e e - p ha s e  i nve r t e r   c ont r ol .   I n c a s e  of  t he   f i ve - l ev el ,  s e v en - l e v e l ,  n i n e - l e v el  an d  el ev e n - l e v e l  i n v e r t e r s  i t  i s  b e t t e r  t o   u s e t h uni pol a r   P W M   m e t hod  w i t t hr e e   c a r r i e r   w a ve s .   I s uc c a s e   t he   m ot or   h a r m oni c   l os s e s   w i l l   be   c o ns i d e r a bl y   l owe r . T he  u ni pol a r  s p wm  vo l t a ge  s wi t c hi n g s c he m e  i s  s e l e c t e d i n t hi s  pa pe r  be c a us e  t hi s   m e t hod o f f e r s  t he   a dva nt a ge s  of   e f f e c t i ve l y  d ou bl i ng t h e  s wi t c hi n g f r e q ue nc y  of  t he  i nv e r t e r  vol t a ge . A  pa r t i c ul a r  a d va nt a ge  o f   t he  u ni p ol a r   P W M  a pp r oa c h i s  t ha t , t hi s   m e t hod  r e d u c e s  t he  ha r m oni c s  i n t he   t hr e e   pha s e  i nve r t e r .            Vd c n      R          S1          S3           S5          S7                     S6          S8         S n1          Sn3         Vd c 1          Vd c 2      N            S2         S4          Sn4         S n2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14       A n al y s i s   a n I m pl e m e nt at i on   of   U ni pol ar   P W M   St r at e gi e s   f or   T h re e   P h a se   C a s ca d e     ( R a vi ku m a r   B h u kya )   2 47   T ha t   m e a ns , s e l e c t i ng u ni p ol a r  P W M  a s  s w i t c hi n g s c he m e  in t he  pr o pos e d  i nve r t e r  i s  a p pr o p r i at e as  t h er e i s   no   f i l t e r   a t   t he   i nve r t e r   out p ut   c om pa r e d   t o t he r   s p w m   t e c hni q ue s .   I n  t h i s  s ch em e,  t h e t r i an g u l ar  car r i er  w a v ef o r m  i s  co m p ar ed  w i t h  t w o   r e f er e n ce s i g n al s  w h i ch  ar e   pos i t i ve  a n d n e ga t i ve  s i g na l .  T he   ba s i c  i de a  t o p r o d uc e  S P W M  w i t h u ni pol a r  v o l t a g e  s w i t c h i n g  i s  s h o w n  i n   F i gu r e   2.  T he   di f f e r e nt  be t w e e n t he  B i pol a r   S P W M   ge ne r a t or s  i s  t ha t  t he   ge ne r a t o r   us e s   a not he r  c om pa r a t o r   t o  co m p ar e b e t w een   t he  i nve r s e  r e f er e n ce w av e f o r m V r   .   T he   pr oc e s s   of   c om pa r i ng  t he s e   t wo  s i gn a l s   t o   pr o duc e  t h e  u ni p o l a r  v o l t a g e  s w i t c h i n g  s i g n a l  i s  g r a p h i c a l l y  i l l u s t r a t e d  i n  F i g u r e  2 .  I n   U n i p o l a r   v o l t a g e   s wi t c hi n t he   out put   vol t a ge   s wi t c he s   be t w e e a nd  V dc ,   or   be t w e e a nd  V d c .   T hi s   i s   i c ont r a s t   t t he   B i pol a r   s w i t c h i ng  s t r a t e gy   i whi c t he   o ut p ut   s w i ngs   be t w een   V d a n d V dc .     O ve r   m odul a t i o oc c u r s   w he n   a m pl i t ude  m odul a t i on i n de m a  i s  gr e a t e r  t ha u ni t y .  I t  c a us e s  a  r e d uc t i o n i num be r   of  pul s e s  i n t he  l i ne  t o   l i ne  vol t a ge   w a ve f or m  l e a di ng t o e m e r ge nc e  of  l o w e r  o r d e r  ha r m oni c s .  M or e ove r  t he   not c h a n pul s e  w i d t h s   n e a r   t h e   c e n t e r   o f   p o s i t i v e   a n d   n e g a t i v e   h a l f   c y c l e   t e n d   t o   v a n i s h .   T o   c o m p l e t e   t h e   s w i t c h i n g   o p e r a t i o n s   o f   t h e   de vi c e ,   m i nim um   not c a n d pul s e  w i dt hs  m us t   be   m a i nta i ne d.  W he n m i nim u m   w i dt h not c he s   a nd  pul s e s   a r e   dr o ppe d,  t he r e  w i l l  be  s om e  t r a ns i e nt   j um p o f  l oa d c u r r e n t .  T he  ge ne r a t e d s i g n a ls  a r e   a s  s how n in F igu r e  2   a nd t he  s wi t c h i ng  pul s e s  ge n e r a t e d s h ow n i n F i g u r e  3 . a n d  t he  o ut p ut  c u r r e nt s   a t  t he  l oa d s ho w n i n F i g ur e   4.   T he   m od ul a t i on  i n de i s   t he   r a t i o f   pe a k   m a gni t u de s   o f   t h e   m odul a t i ng   s i gna l   V m   an d   t h ca r r i er   s i g n al :     V m m V c =   ( 2)     T he   m od ul a t i on  i n de i n   S P W M   t e c h ni q ue   f or   c a s c a de m ult i l e ve l   i nve r t e r     c o nf i gu r a t i on    i s   gi ve b y :     ( 1) V m m N V c =   ( 3)     w h e r e   N   is   num b e r       of   le v e l s .   F o r   und e r     m o du la tio <   m   <   1.   F o r   o ve r   m odul a t i o m > 1.     G e ne r a l l y ,   ov e r  m odul a t i on  i s  not   de s i r e d   be c a us e    of   t he   pr e s e nc e    of  t he   l o w e r  f r e que nc y     ha r m oni c s  i n t he  o ut p ut  v ol t a ge   a n d  s ubs e que nt  di s t or t i o n i n t he   l oa c ur r e nt   [ 1 2] .  F r e q ue nc y  m odul a t i o n     i s   t h e   r a t i o   o f   f r e q u e n cy   o f   t h t r i an g u l a r   car r i er   s i g n al   f t o   t h f r eq u e n cy   o f   s i n u s o i d al  r ef er e n ce  s i g n al   f s   .   I t   c ont r ol s   ha r m oni c s   i n   t he   o ut p ut   v ol t a ge .     fc mf fs =   ( 4 )           F i gu r e  2.   U ni p ol a r   P W M   t e c h ni q ue   pul s e   ge ne r a t i o n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S e p t em b er   201 8 :    245     2 54   2 48       F i gu r e   3.   S w i t c hi n P ul s e s   ge ne r a t i o us i n U ni pol a r   P W M   t e c hni que           F ig ur e   4 .   O u t p u t   c u r r e n t   a t   t h e   l o a d         4.   S I M U L AT I O R ES U LTS   A N D   A N A L YS I S     T h e N - l e ve l  c a s c a de d m ul t i le ve l  i n ve r t e r  f e d i n d uc t i on   m ot or  i s  c o ns i de r e f o r  s i m ul a t i on.  T he   s i m u l a t i o n   s t u d y   i s   c a r r i e out  us i ng   M AT L AB / S I M U L I N K .   T he   s y s t e m   pa r a m e t e r s   a r e   s ho w i n   T a bl e   1.       T ab l 1 .   T h e   P ar am et er   o f   t h e   I nd uc t i o M ot or   Par a m eter s   Sp ecif icatio n s   I nput  vol t a ge   4 0 0 VR M S( Ph as eP h as e)   I n v er ter  v o ltag e   100( V ol t s )   R o to r  s p eed   1440( R P M )   Fu n d a m en tal   f r eq u en cy   1200( H z )   Switch in g  f r eq u en cy   1200( H z )   R ef er en ce s p eed   1500( R P M )       T he  s i m ul a ti on of  t he  c a s c a de d m ul t i - l e ve l  i nve r t e r  f e d i nd uc t i on m ot or  a n d o bs e r v e  t he  s t a t or   c ur r e nt , t or q ue , s pe e d   of  t he  i n duc t i o n m ot or   a nd  T H o f  t h e  l i ne  v ol t a ge   ( f i ve - l ev el ,  s e v en - l e v e l ,  n i n e - l ev el   an d  el ev e n - l e v e l ).  A s  p e r t h e  p ri n c i p l e   o u n i p o l a r p wm  t w o   re fe re n c e  s i n e  a n d  s i n g l e  c a rri e w a v e s  a re   c om pa r e d.  T he  ge ne r a t e d s i g na l s  a r e  a s  s h ow n i n F i g ur e  2.   W hi c h   co n t ai n  s i n g l e car r i er  co m p ar ea d  o t h er   s p w m   t ech n i q u es   ( m u l t i   car r i er   t ech n i q u es ) .     3. 1.     U ni po l a r   P W M   t e c h ni q ue   a ppl i e t o   f i v e - l e v e l   C H B M LI   T h e   ou tpu vo l ta g e   of   t h e   inve r te r   f or   lin e   to  lin e   is   a b ou 41 0V   wh e us ing   U n i p o la r   P W M.   H e r e   in  F i gu r e  5. one   c an   o b s e r v e t h e  l i n e v o l t ag es   o f   f i v e l e v el  i n v er t er .   H er e i n  F i g u r 6 .   I n d i cat es  t h e t h r ee  p h as out put  s t a t o r  c ur r e nt s   of  t he  l oa d a n we   c a n o bs e r ve  t he  s y s t e m  i s   uns t a bl e  f r om  o t o 0 . 1 5 s e c . d ue  t o   t r a ns i e nt  be ha v i or  o f  t he  s y s t e m  a t t he  s t a r t i ng f r om  0. 1 5  s e c.  F i g u r e 7 . i n d i cat es  t h e t o r q u e,  s p eed   o f  t h e l o ad   o f  f i v e l ev el  i n v er t er   f r o m  t h e  f i g u r e i t  can  b e s een  t h at  t h e s t ead y  s t at e o p er at i o n   o f  t h e s y s t e m  h as  ach i ev ed   at   0 . 2   s ec .   T he  t ot a l  ha r m oni c   di s t or t i o n  of  t he   out put   vol t a ge  i s  a bo ut  2 3. 13% ,  a t   m a = 1 . 5 ,   m f= 3 1 . 8 4 .  Wh e n   us i n Uni p ol a r   P W M   t e c h ni q ue   on   f i ve - l ev e l   cas cad e d   m u l t i - l e v e l   i n v e r t e r   s h o w n   i n   F i g u r e   8 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14       A n al y s i s   a n I m pl e m e nt at i on   of   U ni pol ar   P W M   St r at e gi e s   f or   T h re e   P h a se   C a s ca d e     ( R a vi ku m a r   B h u kya )   2 49       F i gu r e   5.   P r o p os e f i ve - l e ve l   U ni p ol a r   P W M   t e c hni que   ( L i ne   vol t a ge )           F ig ur e   6 .   O u t p u t   s t a t o r   c u r r e n t s   o f   t h e   l o ad   (F i v e - l e v e l   i n v e rt e r)           F ig ur e   7 .   O u t p u t   t o r q ue   a n s pe e d   o f   t he   l oa ( F i ve - l e v e l   i nve r t e r )           F ig ur e   8 .   T H F o U n i p o l a t e c hni que   m a = 1 . 5 , m f = 31 . 84       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S e p t em b er   201 8 :    245     2 54   2 50   3. 2.     U n i p o l a P W M   t ech n i q u a p p l i ed   t o   s ev en - l e v e l   C H BM LI   T he   out put   v ol t a ge  o f  t he  i nv e r t e r  f o r  l i ne  t o l i ne  i s   a bo ut  41 0 V.  H e r e   i n F i gu r e  9.  One  c a n obs e r ve   t he   l i ne   v ol t a g e s   of   s e ve l e v e l   i nve r t e r   us i n u ni p ol a r   P W M   t e c hni q ue .   He r e   i F i g ur e   10 .   I ndi c a t e s   t he   t h r e e   pha s e  o ut p ut  s t a t or  c u r r e nt s  o f  t he  l oa d a nd  we  c a n o bs e r v e  t he  s y s t e m   i s  uns t a bl e  f r om  o t o 0. 2 s ec.  D u t o   t r a ns i e nt   be ha v i or   of   t he   s y s t e m   a t   t he   s t a r t i ng  f r om   0. s e c .   F i gu r e   1I .   I n di c a t e s   t he   t or q u e ,   s pe e of   t he   l oa d   of  s e ve n l e ve l  i nve r t e r   f r om  t he   f i g ur e  i t  c a be  s e e n t ha t  t he  s t e a dy  s t a t e  o pe r a t i o of  t he  s y s t e m  ha s   ach i ev e d   at   0 . 1 5   s ec .   F i g u r e  1 2.   I ndi c a t e  t he  t ot a l  ha r m oni c  di s t or t i on o f  t he   out put   vol t a ge  i s   a bo ut  1 5. 3 3% ,  a t   m a = 1. 3 ,   m f = 31. 8 w he us i n U ni p ol a r   P W M   t e c h ni que   o s e ve n - l ev el   cas ca d ed  m u l t i - l e v e l   i n v e r t e r .           F i gu r e   9.   P r o p os e s e ve n - l e v e l   U n i p o l a r   P W M   t e c h n i q u e   ( L i n e   v o l t a g e)           F i gu r e  1 0.   O ut put  s t a t or   c u r r e nt s   of   t he   l oa ( S e ve n - l ev el   i n v er t er )                                                     F i gu r e   1 1.   O ut p u t   t or que   a n s p e e of   t he   l oa d   ( S e ve ni ve   - l e v e l   i n v e r t e r )           F i gu r e   1 2.   T H D   F or   U ni p ol a r   t e c h ni q ue   m a = 1. 3, m f = 31 . 8 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14       A n al y s i s   a n I m pl e m e nt at i on   of   U ni pol ar   P W M   St r at e gi e s   f or   T h re e   P h a se   C a s ca d e     ( R a vi ku m a r   B h u kya )   2 51   3. 3 .     U n i p o l a r   P W t e c h ni q ue   a ppl i e d t o   ni ne - l e v e l   C H BM LI   T he   o ut p ut   vol t a ge   of   t he   i n v e r t e r   f o r   l i n e   t o   l i ne   i s   a b out   4 10 V.   He r e   i F i gu r e   13 .   O ne   c a o bs e r ve   t he  l i ne  vol t a g e s  of  ni ne  l e ve l  i nve r t e r  us i ng  uni p ol a r  P W M  t e c hni qu e .  He r e  i n F i g ur e  14.  I n di c a t e s  the  t hr e e   pha s e   o ut p ut  s t a t or  c u r r e nt s  o f  t he  l oa d a nd  we  c a n o bs e r v e  t he  s y s t e m   i s  uns t a bl e  f r om  o t o 0. 3 s e c .   Due  t o   t r a ns i e nt  be ha v i or  o f  t he  s y s t e m  a t t he  s t a r t i ng f r om  0. 3 s e c . a nd F i gu r e  1 5.  I ndi c a t e s  t he  t or q ue ,  s pe e d o f  t he   l oa of   ni ne  l e ve l  i nve r t e r  f r om  t he  f i g u r i t  can  b e s een   t h at  t h e s t ead y  s t at e o p er at i o n  o f  t h e s y s t em  h as   ach i ev e d   at   0 . 3 5   s ec .   F i gu r e  1 6.   I ndi c a t e  t he  t ot a l  ha r m oni c  di s t or t i on o f  t he   out put   vol t a ge  i s   a bo ut  1 0. 7 8% ,  a t   m a = 1. 2 ,   m f = 31. 8 w he us i n u ni p ol a r   P W M   t e c h ni que   o ni ne - l e v el   cas ca d ed   m u l t i - l e v e l   i n v e r t e r .           F i gu r e  1 3.   P r o pos e d   ni ne - l e v e l   U n i p o l a r   P W M   t e c h n i q u e   ( L i n e   v o l t a g e )           F i g u r e   1 4 .   O u t p u t   s t a t o r   o f   t h e   l o a d   ( N i n e - l e v e l   i n v e r t e r )           F i gu r e   1 5.   O ut put   t or q ue   a nd   s pe e of   t he   l o a d( N i ne - l e v e l   i n v e r t e r )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S e p t em b er   201 8 :    245     2 54   2 52       F ig ur e   16 .   T H D   F or   U ni p ol a r   t e c h ni q ue   m a = 1. 2, m f = 31 . 8 4       3. 3 .     U n i p o l a P W M   t ech n i q u a p p l i ed  t o   el ev en - l e v e l   C H BM LI   T he   out put   vol t a ge  o f  t he  i n v e r t e r  f or  l i ne  t o  l i ne  i s  a bo ut  4 10 V. H e r e  i n F i gu r e   17 .  O ne  c a n o bs e r v e   t he  l i ne  vol t a g e  of  e l e ve n l e ve l  i nve r t e r   us i ng  u ni pol a r    P W M  t e c h ni q ue .   He r e  i n F i gu r e  1 8.   I n di c a t e s  t he   t hr e e   p ha s e   o u t put  s t a t o r  c u r r e nt s   of  t he  l oa d a nd   we  c a obs e r ve  t he  s y s t e m  i s  uns t a bl e  f r om  o t o   0. 4 s e c .   D ue  t o t r a ns i e nt  be ha vi or  o f   t he  s y s t e m  a t   the  s t a r t i n f r o m  0. 4 s e c .  F i g ur e   1 9.   I n di c a t e s   th e  tor qu e ,  s p e e d of   t h e  l o a d   o f  e l e v e n  l e v e l  i n v e r t e r  f r o m  t h e  f i g u r e  i t  c a n  b e   s e e n  t h a t  t h e  s t e a d y  s t a t e  o p e r a t i o n  o f  t h e  s y s t e m   ha s   a c hi e ve a t   0. 4 s e c .   F i gu r e  2 0.   I ndi c a t e  t he  t ot a l  ha r m oni c  di s t or t i on o f  t he   out put   vol t a ge  i s   a bo ut  1 0. 1 3% ,  a t   m a = 1. 0 ,   m f = 31. 8 w he us i n u ni p ol a r   P W M   t e c h ni que   o e l e ve n - l ev el   cas cad e d   m u l t i - l e v e l   i n v e r t e r .           F i gu r e  1 7.   P r o pos e d   e l e ve n - l e ve l   U ni p ol a r   P W M   t e c hni qu e   ( L i ne   v ol t a ge )           F i gu r e   1 8.   O ut put   s t a t or   c u r r e nt   o f   t he   l oa ( E l e ve n - l ev el   i n v er t er )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A A S     I S S N 225 2 - 88 14       A n al y s i s   a n I m pl e m e nt at i on   of   U ni pol ar   P W M   St r at e gi e s   f or   T h re e   P h a se   C a s ca d e     ( R a vi ku m a r   B h u kya )   2 53       F ig ur e   1 9.   O ut put   t or q ue   a nd   s pe e of   t he   l o a ( E l e ve n - l e v e l   i n v e r t e r )           F i gu r e   2 0.   T H D   f o r   U ni pol a r   t e c hni que   m a = 1. 0, m f = 31 . 8 4       T he  t ot a l  ha r m oni c  di s t r a c t i on wa ve f o r m s  obt a i ne d  f r om  t he  s im ul a t i on r e s ul t s  us i n M A T L A B/ S I M U L I N K  a n d   c o m p a r e d  t h e   a l l  l e v e l s   ( f i v e,  s ev en ,  n i n e an d  el ev e n ) o f  t h e  cas cad e d  m u l t i  l ev el   i nve r t e r .  T he   c om pa r i s on a r e   m a de  f or  t h e  t ot a l  ha r m oni c  di s t r a c t i on  wa ve   f o r m s  ba s e d o va r i a t i ons   of   pa r a m e t e r s  a m pl i t ude  m odul a t i on ( m a )  a nd f r e que nc y  m odul a t i on ( m f ) . a n d w e  c a n o bs e r ve  t he  t hr e e   p h as s t a t or  c ur r e nt s ,  t or q ue  a nd  s pe e d  o f  t he  i n duc t i o n  m ot or  f or  a l l  l e ve l s  o f  t he  i n ve r t e r . t he  t ot a l   ha r m oni c   di s t or t i o n o f   t he  out put  v ol t a ge   i s   a bo ut  1 0. 13 % , a t   m a = 1. 0, m f = 31 . 8 4 on   e l e ve n - l e v e l  c a s c a d e d  m u l t i - l ev el   i nve r t e r . T he   C om pa r i s on  of   T H a na l y s i s   o f   a   t h r e e - pha s e   c a s c a de i n v e r t e r   f e t i nd uc t i on  m ot or   s ho w i n   T ab l 2 .       T ab l 2 .   T he   C om pa r i s i on  o f   T H D   O f   F i ve ,   S e ve n,   N i n a n E l e ve n - l ev el   C as cad ed   I n v e r t er   O ut put   V o ltag e   L e v el   T ech n iq u es   % T HD( V)   Fiv e - lev el   Un ip o lar  PW M   23. 13   Sev en - lev el   Un ip o lar  PW M   15. 33   Nin e - lev el   Un ip o lar  PW M   10. 78   E lev en - lev el   Un ip o lar  PW M   10. 13       5.   C O N CL U S I O N     I n t hi s  pa pe r  t he  U ni p ol a r   P W M  t e c h ni q u e  of  m os t  pr o f f e r e d c o nt r ol   s t r a t e gi e s  a p pl i e d t o t h r e e   p h a s e cas ca d e d  i n v er t e r  ar p r es e n t ed . T h w av e f o r m s  cl e ar l y   d e p i c t i n g   t h a t  a l m o s t  a l l   t h e  f i v e - l ev el ,  s ev e n - l e ve l ,  ni ne - l ev e l  a n d  e l ev en - l e ve l  c o nt r ol  s t r a t e gi e s  a r e   f unc t i o ni n w e l l  i n c ont r ol l i ng  t he  s pe e of  t he   i nd uc t i on m ot or ,  o ut p ut  l i ne  vol t a ge ,  s t a t o r  c ur r e nt ,  s pe e d a n d t o r q ue .   B ut  T HD   of  t he  U ni p ol a r  P W M   s t r a t e gi e s   whe c om pa r e d,   i t   i s   o bvi ous   t ha t   e l e ve n - l e ve l   c a s c a de i n ve r t e r   i s   t he   l ow   T H of   a b o ut   1 0. 13 % .       A C K N O W L E D G E ME NT S   W e   t ha nk  t he   U ni ve r s i t y   G r a nt s   C om m i s s i on  ( U GC ) ,   G o vt .   of   I n di a ,   Ne w   De l hi   f or   pr ov i di ng  M a j o r   R es ear ch   P r o j e ct   t o   car r y   o u t   t h R e s e a r c w or on  M ul t i - L e ve l   I nve r t e r s .   I   a l s t ha n U GC   f or   a w a r di ng  m e   w i t h   R G NF   F E L L O WS H I P   t o   c a rry   o u t     m y   re s e a rc h   w o r k   (P h . D ).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S SN :   2 252 - 88 14   IJ A A S     V o l .   7 ,   N o .   3 ,   S e p t em b er   201 8 :    245     2 54   2 54   R EF ER E N C ES   [1]   S .Z ai n al ,J .A zi z , S .S .A h m ed , “ S i n g l e c ar r i er  P W M  s ch em e f o r  c as cad ed  m u l t i l e v el  v o l t ag e  s o u r ce i n v er t er , ”P o w er   E l e c t roni c s  a nd   D ri ve  s y s t e m s , I E E E  Confe r e nc e  (P E D C),  2003 ,   V ol .  1 ,  pp .  406 - 410.   [2]   A k i ra  N a b a e ,   Is a o  T a k a h a s h i  a n d   Hi r o f u m i  A k a g i ,   Ne w  Ne u t ra l - P oi nt - C l a m p ed  P w m  I n v er t er ”,   I E E E   T r ans   O I n d us t r y   A pp l i c at i ons ,   V o l .   I a - 1 7 ,   N o .   5 .   S e p t e m b e r/ Oc t o b e r   1 9 8 1 ,   P p   51 8 - 52 3.   [3]   Irfa n A hm e d,  V i j a y  B .  Borgha t e ,  S i m pl i fi e d s pa c e  ve c t or m odul a t i on t e c hni qu e  for s e ve n - l ev e l  ca s cad ed  H - bri dg e   i nve rt e r” ,   IE T  P owe r  E l e c t r on .  2 014 ,  V ol .  7 ,  Is s .   3,  pp .  604 613 .   [4]   C ar r ar a  G .e t   al ., “ A  n ew  m u l t i l ev el  P W M  m et h o d ; A  t h eo r et i cal  an al y s i s ”,  P o w er  E l ec t r o n i cs  S p ec i al i s t s   Confe re nc e   , 199 0, P E S C’90 re c o r d,  21 st    a nnua l  IE E E ,  pp.  363 - 371.   [5]   M .  Ca l a i s ,  L . J .  Borl e ,  V . G .  A ge l i di s ,  “ A na l y s i s  of m ul t i c a rri e r P W M  m e t hods  for a  s i ngl e - p h as e f i v e l ev el   i nve rt e r,  IE E E   P ow e r E l e c t ron i c s  S pe c i a l i s t s  Co nfe re nc e  (P E S C) ,  2001 ,  V ol .  3 ,  p p.  1351 - 1356 .   [6]   R a vi   k um a r   B hu ky a ,   P .   S a t i s kum a r   P er f o r m an ce  A n al y s i s   o f   M o d i f i ed   S V P W M   S t r at eg i es   f o r   T h r ee  P h as e C a s cad ed  M u l t i - le ve I nv e r te r  f e d I ndu c tio Mo t o r  Dr iv e ,   in t e r n a tion a l j our n a l o f   pow e r   el ect r o n i cs   an d   d r i v s y s t e m s ,   V ol .   8,   N o.   2,   pp .   83 5 - 843 ,  Ma y. 2 017 .   [7]   J . R o dr i gue z ,  J . S . L a i ,  a n d F . Z . P e n g,  “ M ul t i l e ve l  i nve r t e r s :  A  s ur ve y  of  t o p ol o gi e s ,  c o nt r ol  a n d   a p p lic a tion s ,  I E E E   T r a n s . I nd. E le c tr on . ,   vo l. 4 9,  n o. 4,   p p. 724 - 73 8,   Aug . 200 2.     [8]   M . M a l i now s ki ,  K. G opa k um a r ,   J . R o d r i g u ez  an d   A . P er ez , ” A  S u r v ey  o n  C as cad e d  M u l t i l ev el  I n v e r t er s ,   I E E E   T r a ns . I n d. E l e c t r on ,   v ol . 5 7,   N o. 7,   p p. 2 19 7 - 220 5,   J u ly  20 10 .   [9]   F .  S al i m  an d N . A .   A zl i ,  " D ev el o p m en t  o f an  F P G A B as e d   G at e S i g n al  G e n er at o r  f o r  a M u l t i l ev el   I n ve r t e r . "  P r oc e e di n gs   of 2 00 3 I n t er n at i o n al  C o n f er e n ce  o n  P o w er  E l ect r o n i cs  a n d   D r i v e S y s t e m s  P E D   2 003 ,   S ing a por e .   17 - 2 N ove m be r   20 0 3.   [10]   P .  P a l a ni ve l ,  S . S .  D a s A na l y s i s  of T H D  a nd out put  vol t a ge   pe rform a nc e  for  c a s c a de d m ul t i l e ve l i nve rt e r us i ng   c a rri e r pu l s e  w i d t h m odul a t i on t e c hni que   I E T  P o w er  E l ec t r o n i cs   v o l . 4 , n o . 8 , p p 9 5 1 - 958,  2010 .   [11]   M .  S a t y a na r a y a na ,  P .  S a t i s h K um a r,  “ A na l y s i s  a nd D e s i gn of S ol a r P hot o V ol t a i c  G ri d Con ne c t e d Inve rt e r” ,   Indone s i an J our nal  of  E l e c t r i c al   E ngi ne e r i ng and  Inf or m at i c s   ( IJ E E I),  IA E S D e c e m be r 2015,  V ol .   3,  pp  199 - 208 .   [12]   Ra vi kum a r Bhuk y a ,  P . S a t i s h kum a r,  M ode l i ng,   A na l y s i s  a nd Co m pa ra t i ve  of D o w n S a m pl i ng ba s e d Cl a m pi ng S V   P W M  for Ca s c a de d a nd D i ode  Cl a m pe d M ul t i l e ve l  Inve r t e r fe d Induc t i on M ot or D ri ve .   Indone s i a n J ourna l  of   E l e c t ri c a l  E ngi ne e ri ng  a nd C om pu t e r S c i e nc e  V ol .  7 ,  N o.  3,  S e pt e m be r  2017,  pp.  69 8 ~  707 D O I:   10. 11591/ i j e e c s . v7. i 3. pp698 - 707 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.