Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 ,  Decem ber   201 8 , p p.   490 2 ~ 491 1   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp 490 2 - 491 1          4902       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   A Sub - R eg i on  B ased Sp ac e Vect or M odulat ion  S chem e for  D ual  2 - L evel  I nvert er   S yste m       R.   Pal an isa m y 1 ,  A.   Velu 2 ,   K.   Sel vakum ar 3 , D.   K arthi k eyan 4 , D.   Selv ab h ar at hi 5 ,  S.   Vidyas agar 6   1,3,4,5,6 As st.   P rof,   Depa rtment   of   EE E ,   SR M Insti t ute   of   Sci enc e   a nd  Technol og y ,   India     2 As st.   Prof,  D ep art m ent   of   E EE,  Navoda y a Instit ute   of   T ec hnolo g y ,   Indi a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A ug   16 , 201 7   Re vised  Ju l   2 3 ,  201 8   Accepte d  Aug   9 , 2 01 8       T his  pap er   d ea ls   the  implement a ti on  of   3 - le v el  o utput   vol ta g e  us ing  dua l  2 - le ve l  inve r te r  w it h  cont ro l  of  sub - reg ion  base d   Space   Vec tor  Modulat ion   (SR - SV M).  S witc hing  loss a nd  v olt ag e  stress a re the   m ost i m portant  issues i n  m ult il evel  inv erte rs,  for  ke ep  aw a y   from   the se  pr oble m s  dual   inv ert er  s y stem   exe cu te d .   Us ing  thi s  proposed  s y stem,  the   con vent ion al   3 - l evel  inve rt er   volt ag e  ve ct ors   and  sw itching   vectors  c an  b e  lo ca t ed.  In  n eut ra l  poin t   cl amped  m ultilevel  inv erter,   it   c arr ie s  m ore   loa d   cur r en t  flu ct ua t ions  due  to   the   DC  li nk  c ap ac i tors  and  it   r e quire s  la rg e  c ap ac i tors.   Based  o n  the   sub - reg ion  SV M  used  to  cont rol  I GBT  sw it che s  pla c ed  in  the   d ual   inv erter  s y stem.  Th e  pr oposed  s y stem  improves  the   o utput   voltage  w it h  red u ce d   har m onic   con te n t  wit h  improved  dc  vol ta g e  ut il i sati on.   The  sim ula ti on   an d   har dware   r esul ts  are   v eri f ied  using  m at l ab/ sim uli nk  an d  dsP IC  m ic roc ontroller .   Ke yw or d:   ds P IC m ic ro co ntr oller   Du al   2 - le vel in ver te r     Neu t ral  p oin t  c lam ped  in ver te r  (N PC I)   Sub - reg i on  s pa ce  v ect or  m od ulati on   (SR - SV M )   Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   R. Palanisam y ,   Asst.   pro f,   De pa rtm ent o f  EE E,    SRM  I nst it ute o f  Science  and  Tech no l og y,     Katt ankulat hur ,   Che nnai , In di a.     E - m ail:  kr s planai@ gm ail.co m       1.   INTROD U CTION     In   rece nt  days ,  m ultilevel  inv erter s  play   a n  im po rtant  r ole  in  in dustri al   app li cat ions ,  re new a ble   energy  syst em s  an d  var i ou s   FA CTS   com pen sat ors  [1 ] .  Th e  m ult il evel  inv erter   (ML I)  ha s  m any  adv a nt ages   li ke  re du ce d  har m on ic   le ve l,  i m pr ove d  outp ut  volt age ,   low   EMI   pr ob le m s  and  outp ut  volt age   near ly   sinu s oid al .  M LI  was  int rod uced   t o  disc over  the  so l ution  to  i m pr ove  volt age  ra ng e s  of   c onve ntion a l  se m i - cond ucto rs.   Bu t  the  m ai n  disadv a ntage s  are  capaci tor  balan ci ng ,  CM V  pr ob le m   and   loa d  cu rr e nt  fluct uations   [2 ] .  Ge ne rall y  for  high  po wer  app li cat ion s  l ow   s witc hing  f reque ncy  is  prepare d  to  av oi d  the  switc hi ng  losses   in  the  syst e m .  The  m ai n  dr a w back   in  NP CI  is  dc  vo lt age  fluctu at ion s  an d  vo lt age  stress  in  each     switc hing  de vices.    Ma ny  P W M  m et ho dolo gies   are  i m ple m ented   to  co ntr ol  the  po wer   s witc hes  place  in  t he  m ultilevel   inv e rters  [3 ] .  Ba sed  on  t he  P WM  m et ho d  the  outp ut  vo lt a ge  of  the  pa rtic ular  syst em   ca n  be   increa sed .   W hile   us in g  m ulti le vel  inv erte rs,   t he   num ber   of  s witc hes  placed   in  a  le g  incre ases  due  to   in creasin g   the   le vel.  S o  that  switc hi ng   pu lse   ge ner at io n  beco m es  m or e  com plica te d,   w he n  num ber  of  switc he s  in creases  in   a  le g.   T he   syst e m   [4 ]   us e d  N PC  m ultile vel  inv e rters  t o  re duce  the  ha rm on ic   le vel  and   re du ce  t he   capaci tor  bala ncin g  pro blem s.  The  nu m ber   of  swi tc h es  us ed   in  t he  bo t h  2 - le vel  dual   in ver te r s  is  sam e  as  in  the  c orres ponding  3 - le vel  inv erter .  And  the  ad diti on al   di od es  use d  in  the  NP C   inv erter  is  no t  need ed  in  th e  VS I  in ver te r ,  so   it   savin g  the  num ber   of   com po ne nts  use d  in   the  syst e m   [5 ] .  Also   the  NPC   in ver te r  has   prob le m   of   capaci t or   balancin g,  but   it   do es   not  e xi st  in  the  tw o  le vel  VSI  in ve rter.  T he  im ple m entat ion   co st  of   t he  syst e m   a lso  reduce d,   wh e n  com par ed  t o  oth e r  co nventi on al   m ulti le vel   inv e rters.   The   m a in  adv a nta ge  of   gr i d  c onnecte d  topolo gy  is  g re at ly   enh ance d  fau lt   acce pta nc e,  in  case  any  colla ps e  in  on e   inv erte r  syst em   it  can  disco ntinu e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       A Su b - Re gion  Base d Space  V ect or  M odula ti on S c he me  fo r  Dual  2 - L evel  Invert er  System  (R. P alanisa m y)   4903   and   the  op e rat ion   can  pr ese r ve  us i ng   oth er   inv erter  syst e m .   Wh en  the  nu m ber   of  le ve ls  in  the  inve rter  increases , th e  dc l ink  ca pacit or  vo lt age  b al a nc i ng   bec om e s ex tra  dem and ing [ 6],   [7 ] .    Am on gs t  var i ou s   P WM  m et hods   for  a   m ul ti le vel  inve rter,  SV M   is  su it able  due   to  var i ous   adv a ntage s  li ke  it   directl y  c on t ro l  syst em ,   identifie s  the  vo lt age  an d  switc hing  vect or s  a nd   c o - ordinate s   trans form ation .   The  sp ace   ve ct or   di ag ram   fo r  a ny  le ve l  inv e rter  c onta ins  si x  sect ors  [8 ] ,   [9 ] .   Each   sect or   con ta in s  num ber   of  tria ngle s   and   sub  re gi on s .  T he  re fere nce  can  be  pl aced  in  a ny  of   t he  sub - re gi on   or  tria ng le s,  base d  on  the  act ual  and   re fer e nce  vo lt age s.  Ba se d  on  this  SV M   the  switc hin g  tim e   cal culat ion   an d  switc hing  vect or ide ntific at ion  ca n be  done [ 10 ] .   This  propose d  syst e m   exp la in s,  sub - re gion - ba sed   S pace  Ve ct or   M odulati on  ( SR - S VM)  s chem e  fo r  du al   2 - le vel  in ver te r  syst em .   The  SR - S VM  is  i m p lem ent ed  to  con t ro l  the  two - le vel   dual   in ver te r  syst e m   base d  on  co nv entional  tw o  s pace  vect or   m odulati on.  T he   ou t pu t  volt ag e  and   reduce d  vo lt age  st ress   of   the   pro po se d  syst e m   can  be  im pr ov e d  base d  on the  ref e re nce  volt age  va riat io n  with sub - re gio n  c oncept.  By   us in g  du al   2 - le vel  i nverter ,  w hich  m i ni m ise s  the   loa d  c urren t   f luctuat io ns ,  s witc hing  l os s  and  re duces  t he   total   har m on ic   co nt ent  in  the  syst e m .  The  si m ulatio n  a nd   ha rdw are  res ults  are  ver ifie d  usi ng  m at la b/si m ul ink   an d  ds P IC m ic ro co ntr oller.       2.   TWO LE VEL  DUA L  IN VE RTER  SYST EM   The  two - le vel   dua l  in ver te r  f ed  gri d  syst em   sh ow n  in  F ig ure  1.   T he  two - l evel   dual   inv e r te r  con sist s  of   se pa rate  dc  so urces  a nd  ea ch  V SI   i nv e rte r  co ns ist s  of   si x  po wer   switc hes  a nd   c oupl ed  wit h  gri d  s yst e m   thr ough  the  c ouple d  in duct or .  So,   eac h   in ve rter  ca n  gen e rate  it s  vo lt a ge   vecto r  locat io ns   a nd  it s  switc hing   tim e  per iod  [ 11] .  S o,   each   2 - l evel   in ver te r  c an  operate  i n  8  switc hi ng  sta te s,  wh ic h  c ons ist s  of  act ive  a nd  zer o  vecto rs.   By   usi ng   2 - le vel  du al   inv erter,  th e  vo lt age  stres s,  switc hing  lo sses  an d  no  need   of   any  dc   li nk  capaci tors w hi ch  a vo i ds  t he  c apacit or b al a nc ing   pro blem  [ 12 ] .           Fig ure  1. Tw o l evel dual  in ve rter  fed g rid sy stem       The  2 - le vel  V S I  inv e rter  can oper at e d  in  8  s w it ching   sta te s  and  b y  connecti ng   the  tw o  V SI  inv erter s,  wh ic h  get  total ly   27   switc hin g  sta te s.  The   m ini m ise d  dc  li nk   vo lt age  with  60%  is  adequate   to  at ta in  the  var i ou s  volt ag e  le vels  as  that  of   3 - le vel  NPC   inv er te r ,  w hi ch  co ntains  27   switc hing  sta te s  [13].  Ba sed  on  sub - reg i on  sp ac e  ve ct or   c oncept  t he  gate  pu lse   ge ner at io n  ca n  be  ac hieve d  t o  co ntr ol  the  du al   two - le vel   in ver te r .   Ther e   is  no  dc   li nk  co nnect ion  in   2 - le vel  VS I   in ver te r,   wh ic h  won ’t  pro duce  loa d  cu rr e n t  fl uctuati ons  a nd   capaci tor  b al a nc ed pr oble m  [ 14 ] .   The  ou t put  of  two - le vel   du al   inv e rter  is  c onnecte d  to   gri d  syst em   thro ugh  co uple d  i nducto r,   wh ic h  avo i ds   the  us a ge  of  tra ns f or m er  and   us e d  to  sync hro nise  with  gri d  syst e m ,  by  con ve rting   ste pped  wa ve  into   sinu s oid al   wa ve form   [1 5].   Th e  switc hi ng  ve ct or s  of  in ve rter  1  var ie s   f ro m   a  to   h  a nd  the  switc hing  vect or s   of   inv e rter  2  va ri es  fr om   A  to  H.   Durin g  the  in ver te r  1  an d  in ver te r  2  operat ion s ,  the  switc hes  tur ne d  O N   reco r d  is sh own  i n  T a ble   1.       Table   1.   S wit c hing  vecto rs of i nd i vidual i nv erter   Two lev el inv erte r - 1   Two lev el inv erte r - 2   Switch in g  Vectors   Switch es Turn ed   ON   Switch in g  Vectors   Switch es Turn ed   ON   a ( P  P P)                   S1 ,  S3, S5   A’  ( P P  P)                   S1 ,  S3, S5   b  ( P P  N)                   S1 ,  S3, S2   B’ ( P   P N )                   S1 ,  S3, S2   c ( P  N P )                   S1 ,  S6, S5   C’ ( P  N  P )                   S1 ,  S6, S5   d  ( P N  N)                   S1 ,  S6, S2   D’  ( P N  N)                   S1 ,  S6, S2   e ( N  P  P )                   S4 ,  S3, S5   E’   (N  P  P)                   S4 ,  S3, S5   f  ( N P  N)                   S4 ,  S3, S2   F’  ( N  P  N)                   S4 ,  S3, S2   g  ( N N  P)                   S4 ,  S6, S5   G’  ( N N  P)                   S4 ,  S6, S5   h  ( N N  N)                   S4 ,  S6, S2   H’  ( N N  N)                   S4 ,  S6, S2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   490 2   -   491 1   4904   The  val ue  of  c oupled  in duct or can  be  desi gned  base d  on th e o utput v oltag e v ariat ion  of inv e rters and   gr i d  volt age  [16].    F or   e xam ple,   the  switc hing  ve ct or  b  ( P  P   N)   e xpla ins  th e  switc hes  t urn ed  O N,  S 1  in  l eg  1,   S3   in  le g  2  an d  S2   in  le g  3.  Ba sed  on  these   s witc hin g  vec tors  the  outp ut   vo lt age  of  the   2  le vel  VS I  in ver te r   can  be  decide d.  F or   at ta inm ent  of  im pr oved   3 - le vel  vo lt ag e  outp ut,  s ub - r egio n  S VM  c oncept  im ple m e nted ,   wh ic h  co ns ist s   al l  the  27   swi tc hin g  li ke  pr e sent  in  the  co nventio nal  3 - le ve l  NP C  inv e rter .  Th e  three - phase   ou t pu t  volt age  receive d  f r om  t he du al  i nv e rte r  V ao , Vb o &  Vco re pr e sente d  in  the  f ollow i ng equati ons,     0 = 1 − 2 1      (1)     0 = 1 − 2 1      (2)     0 = 1 − 2 1      (3)     Wh e re  Va 1,   V b1,  Vc 1  are  th ree  phase  outp ut  vo lt a ges  of  inv e rter  1  a nd   Va2’,  Vb2’,  V c2’   are  t hr ee  phase   ou t pu t  volt age s  of  in ve rter  2.  The   total   outp ut  volt age  rece ived  from   the  du al   i nv e rter   s ynch ronised   w it h  gri d  syst e m  u sing c oupled  in du ct or.       3.   MO DES  O F  OPER ATIO N   The  m od es   of   operati on   of  du al   in ver te r   f ed  gr i d  syst e m   can  be  ope rated  a s  ho l din g  m od e  a nd   switc hing m od e. D uri ng the oper at io n  of dua l i nv erter , w e c an  get 27 possi ble sw it chin g  operati ons whic h  are   con t ro ll ed  by  ge ner at in g  the gat ing   pulse s  f or  dual   VSI  inve rter  us i ng   SR - SV M  m et ho d.  I n  SR - S VM  m et hod,   the  require d  switc hing  co ndit ion s  can  be  ob ta ine d  by  va ryi ng   the  sub - re gions  from   1  to  7  base d  on   th e   ref e ren ce  vo lt age  val ue.   T he   fo ll owin g  se le ct ed  m od es  exp la in s  the  operati on  of  du al   inv erters  fe d  gri d  syst e m ,   Mo de  1:     to  ob ta in  the  3 - le vel   ou tp ut   volt age   of   V dc,   t he  in ver te r  1  switc he s  S1 ,  S 3  &  S 5  are  tur ned   ON  with  vo lt age  of  V dc /2  an d  the  in ve rter  2  s witc he s  S2 ,  S4   &  S 6  are  tur ne d  O N  with  volt age   of   – V dc/2 ,  w hich  is   sh ow n  in   F ig ur e  2 ( a ) .     Ou t pu t  volt age  in  m od e  1,             =  2 − ( −  2 ) =       ( 4)     Mo de  2:    to  at ta in  the  3 - le ve l   ou tp ut  volt ag e  of   0,   the  in ve rter  1  s witc he s  S1 ,  S 3  &  S 5  are  tur ned   O N  with   vo lt age  of   V dc /2  an d  the  in ver te r  2  switc hes  S 1,   S 3  &  S5   are  tu r ned   ON   with  volt age  of   V dc/2,   wh ic h  is  sh ow n  in   F ig ur e  2 ( b ) .     Ou t pu t  volt age  in  m od e  2,             =  2 − (  2 ) = 0      ( 5)     Mo de  1:     to  ac qu i re  the  3 - le ve l   ou tp ut  volt age  of  - V dc,   t he   inv erte r  1  s witc hes  S 2,   S 4  &  S6   are  tu rned  O N  with  volt age  of   - V dc/2  a nd   th e  inv erte r  2  s w it ches  S1 ,  S3   &  S5   a re  tur ne d  O N  with  vo l t a ge  of   V dc/2,   wh ic h  is sh own  i n  F ig ur e   2 ( c ) .     Ou t pu t  volt age  in  m od e  3,             = −  2 − (  2 ) = −             (6)     Mo de  1:    to   ac hieve  t he  3 - le ve l   ou t pu t  vo lt a ge  of   0,   t he  in ver te r   1  switc he s  S2,  S 4  &   S 6  are   tur ne d  O N  with   vo lt age  of   - V dc /2  and   t he  inve rter  2  s witc he s  S2 ,  S 4  &  S 6  are  tur ned   O N  with  volt age   of   – V dc/2,   w hich  is  sh ow n  in   F ig ur e  2 ( d ) .   Ou t pu t  volt age  in  m od e  1,             = −  2 − ( −  2 ) = 0             ( 7)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       A Su b - Re gion  Base d Space  V ect or  M odula ti on S c he me  fo r  Dual  2 - L evel  Invert er  System  (R. P alanisa m y)   4905                (a)                                                                                                   ( b)                       (c)                                                                                                    ( d)     Fig ure  2.  V a rio us   s witc hing  sta te s o f  dual i nverter  (a)   pair  a - H’   ( b)   a - A’   (c )  h - A ’  ( d)  h - H’       Si m il arly ,  the  du al   i nv e rter   c an  be  op e rated   in  27  s witc hing  m od es  t o  at ta in  the   three - le vel   outp ut   vo lt age   f ro m   t he  2  le vel  V SI  syst e m .  Table   2  s hows  the   r ang e  of  dual   inv e rter  ou t put  vo lt age s  f or   va rio us   m od e o f  operat ion .       Table   2.   R a nge  of  du al  i nv e rte r ou t pu t  volt ag es   Ou tp u t vo ltag e I n v erter 1   (V 01 )   Ou tp u t vo ltag e I n v erter 2   (V 02 )   Ou tp u t vo ltag e du a l  in v erter  ( Vo )    2   −  2       2    2   0   −  2    2      −  2   −  2   0       4.   SU B - REGI O N  SP A CE  VECTOR  MO D ULATIO N (S R - S V M)   A  sub - re gion  base d  sp ace  ve ct or   m od ulati on  schem e  i m pl e m ented  to  ge ner at e  switc hin g  pu l ses  for   du al   tw o  le vel   inv e rter.  Ba se d  on  the  holdi ng   a nd  switc hin g  c oncept  both  inv e rters  op erated  without   any  cro ss over  disto rtion   prob le m .    Du ri ng   the  refe ren ce  vecto r  tracki ng   the  in ve rter  1  is  switc hed   wh il e  inv e rter  2  is  in  holdi ng   conditi on  an d  vice  ve rsa.   Th e  sp ace  vecto r   hexag on  m od el   for  3 - le vel  inv e rter  is  s hown   i n  F ig ure  3. I n  th at  to  ide ntify t he  r efe re nce  vec tor  l ocati on the  sub regi on con cept im ple m en te d.             Fig ure  3 .   S pac e v ect or  he xagon m od el  for   3 - le vel in ve rter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   490 2   -   491 1   4906   In   c onve ntion a l  SV M  m et ho d,   the  re fer e nc e  cal culat ion   and   s witc hing  tim e  cal culation   is  done  by   us in g  sect or   a nd   tria ngle   id entifi cat ion .  B ut  in  this  pr opose d  m et ho d,  first  inv erter  op e rati ng  m od es  and  conditi ons  (swi tc hin g  m od e  &  ho l ding  m o de)   are  decide d  an d  ge ner at i on   of   gatin g  pulse s.  The  du a l  VSI   inv e rter  op e rati ng m od es are  s how n  in   T a ble   3.       Table   3.   Inve rter  op e rati on m od e s to  f in d  t he  r efe re nce  vec tor   Cycles   2 - lev el inv erter   Su b  r eg io n - 1   Su b  r eg io n - 2   Su b  r eg io n - 3   Su b  r eg io n - 4   Su b  r eg io n - 5   Su b  r eg io n - 6   First  cy cle   Inv erter  1   Ho ld in g  to d   (P  N  N)   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to f   (N  P  N)   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to g   (N  N  P)   Switch in g   p u lse   Inv erter  2   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to f   (N  P  N)   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to g   (N  N  P)   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to d   (P  N  N)   Seco n d   cy cle   Inv erter  1   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to b   (P  P  N)   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to c  (P  N  P)   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to e  (N  P  P)   Inv erter  2   Ho ld in g  to c  (P  N  P)   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to e  (N  P  P)   Switch in g   p u lse   Ho ld in g  to b   (P  P  N)   Switch in g   p u lse       Fo r  e xam ple   i n  the  fir st  cy cl e  of   S VM  ope rati on,  unde r  s ub   reg i on   1  th e  inv erte r  1  is   in  ho l ding   m od e  d (P   N  N )   (f ixe d  switc hi ng   pulse )  a nd   inv e rter  2  is  in  switc hin g  m od e  (which  generate s  gate  pu l ses  for   inv e rter  2)   a nd   the  re fer e nce  vo lt age   vect or   po i nt  N  is  trac ked   by  th rou gh  s ub   re gion  1  or i gin ,  it   m ea ns   th e   po i nt  N  is  t rac ked  by  from   OA   a nd   A N  inst ead  trac king  from   O  to  N  dir ect ly ,  wh ic h  a vo i ds   c om plexity   in   con t ro l  al gorit hm   is  sh own  i n  F ig ur e  4 ( a ) .   In   sub - re gion   1  co ntains  th e  switc hing  ve ct or   possi bili ties  are  (11 1) ,  ( 000),  ( - 1 - 1 - 1),  ( 110),  ( 00 - 1) ,  ( 100),  ( 0 - 1 - 1),  ( 10 - 1),  (11 - 1),  ( 01 - 1),  (01 0) ,  am on g  t hese  sta te s  the  exact   ref e ren ce  point  can be t rack e d usi ng sw it chi ng a nd holdi ng  conditi on.                                                      (a)                                                                                                  (b)     Fig ure  4. SR - S VM h e xa gon  m od el  ( a) su b  r egio n 1 (b )  s ub  r e gion  6       Si m il arly  in  F ig ure  4 ( b )   sho w s  the  su b  re gion  6  co ntains  th e  inv erter  2  is  in  holdin g  m od e  d (P   N  N )   (f ixe d  switc hin g  pu lse   ap pli ed,   switc hes  S 1,   S 4,   S 6  are  kep t  O N  co ndit ion )  a nd   in vert er  1  is  in  switc hing   m od e  (w hic h  ge ner at es  gate  pulse s  f or   in ve rter  1  ba sed  on  2level  in ver te r  con ce pt)  a nd   t he  re fer e nce  volt ag e   vecto r  po i nt  N  is  tracked   by  thr ough  sub   re gi on   6  or igi n,   it   m eans  the  po in t  N  is  tracked   by  from   OA   and   A N   instea d  trac king  f r om   O  to  N   directl y,  w hich   av oid s  c om plexity   and  switc hing  los ses  in   the  syst em .  Howev e r   the  2  le vel  dua l  inv e rter  ca n  operate  i n  6  s ub   re gions  to   av oi d  the  c om plex it y  in   SV M  m et hod.     I n  s ub - r egio n   6   c on ta i ns   the   switc hi ng  vec tor  possibil it ie s  are   ( 111),  (000),  ( - 1 - 1 - 1) ,   ( 101),  (0 - 10),  ( 0 - 11),  ( 001),   ( 1 - 10 ) ,   (10 0) ,  (0 - 1 - 1).   The  switc hing  losses  a nd  cond uction  l osse s  in  a  powe r  el ect ronic  switc hing  de vic es  are   essenti al ly   d ue  to  switc hin g  s peed   a nd   s witc hing  fr e quency .  By   us ing   this   ho ldi ng   a nd   s witc hing  m e tho d  t o  gen e rate  the  pulse s  f or   t he  dual   inv e rter ,  w hich  a vo i ds   lo sses  an d  vo lt a ge  stress  i n  the   syst e m   al so   red uce d.   The  powe r  l oss  in  t he  powe r   el ect ronic  s witc hes  is  i d entif ie d  in   te rm s  of  heat  i ndulg e nc e.  I n  this  pro po s e d  syst e m   2level  du al   in ver te r s  are  app li e d  to  recog nize  the  3level  outp ut  usi ng   SR - SV M  m et ho d.   In   tw o  le vel  inv e rter  eac h  phase  (leg )  c on t ai ns   2  s witc hes ,  w hich   is  ca pa ble  of  bid ire ct ion al   c urre nt  fl ow  a nd  it   a vo i ds   t he  dc  li nk loa d cu rr e nt f l uctuati ons  of the  pro po sed  syst em .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       A Su b - Re gion  Base d Space  V ect or  M odula ti on S c he me  fo r  Dual  2 - L evel  Invert er  System  (R. P alanisa m y)   4907     5.   SIMULATI O N RESULTS   AND DIS C USSION   The  wor k  acce ssible  he re  m a inly   fo c us   on  gen e rati on  of   3 - le vel  outp ut  vo lt age   with   the  help  of  2 - le vel  dual   in ve rter  in ste ad  of u sin g  m ulti le vel  inv e rter,   w hi ch  m ini m ise s  t he  s witc hing  l oss, v oltage   stre ss  an d  avo i ds  capacit or  b al a ncin g  pr ob le m  an d  wh i ch  is sim ulate d  us ing  m at la b/s i m uli m k  11 b.   The  pro posed  s yst e m   wh ic h  em plo ys  the  s witc hing  fr e qu e ncy  of   10  kH z .  T he  si m ula ti on   pa ra m et ers  are  ap pl ie d   dc   in pu t  vo lt age  to  2level  VS I  i nv erter  is  150V  on   both  si des ,  the  co uple d  in du ct or   value   of  4m H  f or   al l  three  phases  a nd  gri d  syst e m   vo lt age   of   300V.   The  switc hing  pu ls e  ge ner at io n  f or  the  VSI  in vert er - 2  is  sho wn   in  F ig ur e  5.  A nd   i n  F ig ure  6  an d   7  sho ws  t he  ste pp e d  outp ut  volt age  wa veform   of   tw o  le vel   VSI   i nv e rter - 1   a nd  in ve rter - 2  with   vo lt age  of  133. 5V.            Fig ure  5.  S witc hing   pu lse  g e ne rati on for i nv erter - 2                             Fig ure  6.   O utput v oltage  of tw o  le vel in ve rter - 1                Fig ur e   7.   O ut put v oltage  of t wo level i nve rter - 2       3 - le vel   ste epe d  ou t pu t  volt age  wav e f or m   gen e rated   usi ng  2 - le vel  dual   inv e rter   inste ad  of  va rio us  topolo gies of  m ul ti le v el  inv erter, whic h  is s how n  in  F ig ure   8   wit h  volt age  v al ue of 2 67.5V.  In  F ig ur e  9 show s   sinu s oid al   out pu t   volt age  of  267.5 V,   w hich   is  co nverte d  f ro m   inv e rter  st epp e d  volt age  with  help   of  c ouple d  inducto r.   He re   coupled  in du c tor  av oid s  the  us a ge  of   tra nsf or m er,  le akag e   cur re nt  pro ble m s   and   reduce s  the  cost  of  t he pr opose d sy ste m .            Fig ure  8.  T hre e  le vel volt age   wav e f or m  u sin g 2 - le vel dual i nv e rter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   490 2   -   491 1   4908       Fig ure  9.  T he   ou t pu t  volt age  wav e f or m  f or  gr i d  syst em       In  F ig ure  10  sh ows  the  co ntr olled  outp ut  current  wa ve for m   fo r  the  pro pose d  dual   inv e rter  syst e m   with  5.08A,  w hich  bette r  c urren t  c on t ro l  c om par e  to  othe r  co nventi on a l  syst e m .  An d  base d  on   SR - SVM   m et ho d  with   holdin g  a nd  s wi tc hin g  m od es  us e d  to   co ntr ol   dual   in ver te r  s yst e m ,  the  co nt ro l  sig nal  ge ne rati on   for  SR - SV M  m et ho d  is  s hown   i n  F ig ur e  11an d  F ig ure  12  sho ws  the  ha rm on ic   sp ect r um   analy sis  of   inv e rter   ou t pu t  volt age  and in ver te r  c urre nt w it h 1 .40 % &  2.8 9% res pecti vely .           Fig ure  10.  C ontrolle d  outp ut c urren t   wa veform  o f  inv e rter           Fig ure  11.  C ontrol sig nals  representat io n of  SR - S VM                  (a)                                                                                   (b)     Fig ure  12. Har m on ic  an al ysi s ( a)  in ver te r  vo lt age (b)  i nvert er c urren t         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       A Su b - Re gion  Base d Space  V ect or  M odula ti on S c he me  fo r  Dual  2 - L evel  Invert er  System  (R. P alanisa m y)   4909   6.   E X PERI MEN TAL RES UL TS A ND DIS CUSSIO N   A  Sub - re gion   based   S pace   Vector   M odulati on   sc hem e  fo r  dual   2 - le vel  inv erte r   syst e m   was  i m ple m ented  usi ng  d sP IC  m icr o  c ontrolle r .  I n  this pro po se d  syst e m   ver ifie d  usi ng  3  phas e  inducti on  m oto r  as   load  instea d  gri d  syst e m .  The  power   c onver t er  switc hes  are   pr em edita te d  for  4KV A  ope rati ng   dr ive .  I GBT s   us e d  f or  the   2  le vel  du al   in ver te r   power  s witc hes  a nd  c oupled   in duct or  value   are   4m H.   The  c urr ent  a nd  vo lt age   val ue  are  m easur ed   with  help  of  quad ratu re  e nc oder   sen sor.  I n  F ig ure  13  s hows  th e  bl oc k  di agr a m   hard war e  im pl e m entat ion   c ontr ol  strat egy.  And  gatin g  pul se  gen e rati on  for   dual   VSI  in ver te r  s witc h  is  sh own   in  F ig ure  14.            Fig ure  13. Har dw a re im ple m entat ion   co ntr ol   m et ho dolo gy           Fig ure  14 .  F iring p ulse  ge nerat ion   for  in ve rter - 1        In  F ig ur e  15  s hows   the  outp ut  volt age  wa ve f or m   fo r   in ver te r - 1  wit h  volt ag e  of  12 0V.  A nd  F ig ure  16  sh ows  c oupled   ind uct or   ou t put  current   f or   t he  pro posed  sy stem ,  wh ic h  use d  to  sync hroni se  the  inv erter   with   gr i d  syst em .    T he  th ree - le ve l   ou t pu t  vo lt age  from  the p rop ose d  syst em  achieved   by u si ng   2 - le vel dual i nverter   topolo gy  is  sh own  in  F ig ur e  17.  In   F ig ure  18  shows  the  si nu s oi dal  ou tp ut   vo lt age  after  the  coupled  in du ct or ,  wh ic h  is  m a inly   us ed  to  a void  the  le aka ge  current  pro blem   and   re du ce s   the  har m on ic   con te nt  in  the  syst e m .   In  F ig ur e   19  s witc hing  fr e quency - in duct anc e v a riat ion   with SR - S VM and c onve ntional  SV M.           Fig ure  15.   O utp ut  volt age  wa vefor m  f or in ve rter - 1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   490 2   -   491 1   4910       Fig ure  16 .  C oupled  i nduct or   outp ut curre nt            Fig ure  17 .   T hr ee   le vel  ou t pu t  vo lt age  usi ng  2 - le vel  du al  i nverter           Fig ure  18 .  S in us oi dal  ou t pu t  vo lt age  afte r  th e co up le d  in du ct or           Fig ure  19.   S wi tc hin g f reque nc y - inducta nce   var ia ti on  with  SR - S VM and c onve ntion al  S VM       7.   CONCL US I O N   This   w ork  has   pr ese nted  t he  3 - le vel  outp ut  vo lt age  us i ng   du al   2 - le vel  inv erter  with  c ontr ol  of   s ub - reg i on   base d  S pace  Vect or   M odulati on   (S R - SV M) .  From   t hat  switc hi ng   l os s  a nd   vo lt a ge   stress  in  the  ci rcu it  has  bee n  a vo i de d,   t he  har m onic   con te nt  in  t he  syst em   is  m ini m ise d  co m par e  to  co nv entional  3le vel  volt age   syst e m .  Du al   2l evel  in ver te r   s yst e m   us ed  as   an  al te r native  of  m ultilevel  inv e rter,   wh e re  the  c om plicity   of  the   con t ro l  al gorithm   m ini m iz ed.   SR - S VM  us e d  as   a  pu lse   ge ner at io n  m et hod  for  the   pr opose d  ci rc uit,  whic h  is   worked  base d  o n  1 st   an d  2 nd   cy cl e  op erati on  of  S VM  wit h  hel p  of  ho l din g  a nd  switc hin g  c oncept.  Ba sed  on   this  m et ho d  th e  tracki ng   of  r efere nce  vecto r  bec om e  m or e  si m ple  and  e asy   to  desi gn.  The  pro po se d  s yst e m   has  the  m ai n  fe at ur es  a re   1)  v oltage   stress  a nd   s witc hi ng   l os s  in  t he  syst em   m ini m ise d.   The  har m on ic   con te nt   for  in ver te r ou t pu t  volt age a nd in ver te r  c urr ent w it h 1 .40%  & 2. 89 %  r es pe ct ively , w hic h   is l ess tha n  the  I EEE   sta nd a rd ;  2)  Coupled  in duc tor  w hich  av oi ds   the  us a ge  of   tra ns f or m er  and   w el l  su it able  to  synch r on is e   inv e rter  with a ny ac syst em s.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       A Su b - Re gion  Base d Space  V ect or  M odula ti on S c he me  fo r  Dual  2 - L evel  Invert er  System  (R. P alanisa m y)   4911   REFERE NCE S     [1]   M.  D.  Manjra k ar   and  T .   A.   L ipo,   “ A  hy br id  m ult ilevel   inve rt er  top olog y   for  drive  a ppli c at ions ,”   Co nf.   Proc .   IE EE - APEC ,   pp .   523 – 529 ,  1998 .   [2]   M.  D.  Man jre k ar,   et  al. ,   “ H y b rid  m ult ileve l  p ower  convers ion  s y stem:   a  co m pet it ive  solut i on  for  high - po wer   appl i ca t ions, ”   IE EE   Tr ans.  Ind .   A ppl . ,   vol/is sue:   3 6(3),   pp .   834 – 84 1 ,  2000 .   [3]   M.  Hasan,   et   a l. ,   “ Thre e - phas e  h y brid   m ult ileve l  inve rt er  with   le s s  power  elec tron ic   componen ts  u sing  spac e  v ecto r   mo dula ti on, ”   I E T P ower  E lectron . ,   vol/ issue :   7(5 ),   pp .   1256 – 126 5 ,  2014 .   [4]   G.  P.  Adam ,   e t  al . ,   “ Modular  m ult ilevel  inverter :  Puls e  width  m odula ti on   and  capac i tor  ba la nc in g  te chn ique, ”   I E T   Powe r E le c tron . ,   vol/ issue:   3(5) ,   pp.   702 – 715 ,  20 10 .   [5]   H.  Stemm le r   and  P.   G uggenba ch,   “ Configura ti o ns  of  high  po wer  volt age   source   inve rte r  driv es ,”   EPE ,   Bright on ,   U.K.,   pp .   7 – 12 ,  1993 .   [6]   V.  T.  Som ase khar ,   et  al. ,   “ A  spac e   ve ct or  b ase d  PW M  sw it chi ng  sche m e  fo r  the   r educ t ion  of   comm on - m ode   volt ag es  for  a  dual   inve r te r  f ed  open - end  windi ng  induc ti on  m o tor  drive ,”   IE EE - PE SC - 2005,   Recife,   Brazil ,   pp.   816 – 821 ,  2005 .   [7]   V.  T.   Som ase khar   and  S.   Sriniv as,   “ Space - ve ct o r - base d  PW M  s witc hing  str at eg i es  for  a  three - l e vel   dual - inve r te r - fed   open - end  wi nding  induc ti on  m otor  drive   and  the ir  compara ti v e  eva lu at ion , ”   IE T  El ec tr.  Pow er  Appl . ,   vol/ issue :   2 (1),   pp .   19 – 31 ,  2008 .   [8]   R.   Pal ani sam y   a nd   K.  Vij a y aku m ar ,   “ Maximum  Boost  Control  for  7 - le v el   z - so urc e  ca sc ade d  h - bridge   i nver t er , ”  Inte rnational   Jo urnal  of Powe r  El e ct ronics  and   Dr iv e  Syst ems   ( IJP EDS) ,   vol /i ss ue:   8 ( 2 ) ,   2017 .   [9]   A .   Rez vani,  et   a l. ,   “ Im ple m ent in g  GA - A NF IS   of   Maximum  Po w er  Point  Tra cki n g  in  PV  Sy stem ,”   Indian  Journal   of  Sc ie nc e  and   Technol og y ,  vol/i ss ue:   8(10),  201 5 .   [10]   C.   D.  Sch aude r ,   et   al . ,   “ Opera t io n  of  th e  unif ie d   power  flow  con t roll er   (UP FC )  under   pra ct i cal  co nstrai nts ,”   IE EE  Tr ans P ower  Del. ,   vol / issue:   13 ( 2 ) ,   pp .   630 – 639 ,  1998 .   [11]   K.  Bavi tr a,   e t  al. ,   “ The   High  Eff iciency   R enew abl e  PV   Inve r te r  Topol og y ,”   Indian  Journal  of  Sci en ce   and   Technol ogy ,  vo l/is sue:   8(14),  201 5 .   [12]   K.  Sano  and  M.   Ta kas aki ,   “ A  tra nsform erl ess  D - STATCOM   base d  on  a   m ult ivoltage   ca sc ade   co nver te r   req uir ing   no  DC source s ,”   IEEE  Tr ans P o wer  Elec tron . ,   v ol /i ss ue:   27 ( 6 ) ,   p p.   2783 – 2795 ,  2 012 .   [13]   B.   A.  Renz ,   e t  al. ,   “ AEP  unifi ed  power  flow  cont roll er  per form an ce ,”   IEEE  Tr ans   Powe r  Del . ,   v ol /i ss ue:   14 ( 4 ) ,   pp .   1374 – 1381 ,  199 9 .   [14]   R.   Pala n isam y ,   et   al . ,   “ MS PWM  base d  imple m ent at ion  of   n ovel   5 - l eve l   inv ert er  wi th  phot ovolt aic  s y s te m , ”   Inte rnational   Jo urnal  of Powe r  El e ct ronics  and   Dr iv e  Syst ems   ( IJP EDS) ,  v ol /i ss ue:   8 ( 4 ) ,  pp .   149 4 - 1502 ,  2017 .    [15]   Z.   H.  Yuan,   e t  al. ,   “ A  FA CTS  d evi c e:   Distribute d  power - flow  cont roll e r  (DP FC ) ,”   IEE E  Tr ans.  P ower  El ectron. ,  vol /i ss ue:   25 ( 10 ) ,   pp .   2564 – 2572 ,  2010 .   [16]   R.   Pala nisam y ,   et   al . ,   “ Hy st ere s is  SVM  for  cou ple d  induc to r  z  source   diode   cla m ped  3 - le vel   in ver te r  base d  g ri d  conne c te d  PV   sy stem , ”   Int ernat ional   Journal  o f   Powe r  Elec tronic s  and  Dr iv e  S yste ms   ( IJP EDS) ,   vol /i ss ue:   7 ( 4 ) ,  2 016.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.