I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 ,   p p .   7 9 8 ~ 8 0 7   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 1 3 . i 4 . pp 798 - 807           798       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a p e . ia esco r e. co m   M inimiza tion   o f  t he circui t  co mpo n ents wi th  mo di fie d cas ca ded  multilev el inver te r t o po lo g y       Ra g hv endra   P ra t a p Sin g h,   P ra t ee k   Nig a m ,   K is ho r  T ha k re   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s  En g i n e e r i n g ,   R a b i n d r a n a t h   Ta g o r e   U n i v e r s i t y ,   B h o p a l ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  2 5 ,   2 0 2 3   R ev is ed   Ma r   1 4 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Ap r   2 6 ,   2 0 2 4       Th is  a rti c le  e x a m in e s  a   m o d ifi e d   m u lt il e v e l  i n v e rter  c irc u it   th a t   u se s  b a sic   u n it s  c o n n e c ted   in   c a sc a d e .   Th e   su g g e ste d   c ircu it   c a n   b e   u se d   with   a n   in v e rter t h a t  is sy m m e tri c a l  o r  a sy m m e tri c .   Th e   m a g n it u d e   o f  th e   D C  v o lt a g e   so u rc e   is  d e term in e d   u sin g   a   v a ri e ty   o f  m e th o d s  in   o r d e r  to   g e n e ra te  a   larg e   n u m b e r   o f   v o lt a g e   lev e ls.   F o r  b o t h   sy m m e tri c a l  a n d   a sy m m e tri c a l   c o n fig u ra ti o n s,  t h e   m a g n it u d e   o f  two   DC   so u rc e s  in   b a sic   u n i ts  c a n   b e   u se d .   Th e   DC  v o lt a g e   so u rc e ' s  m a g n it u d e   is   th e   sa m e   fo r  e a c h   u n it   in   th e   sy m m e tri c a l  c o n fig u ra ti o n .   H o w e v e r,   in   a n   a sy m m e tri c a l  c o n fig u ra ti o n ,   t h e   v a lu e   o f  t h e   DC   so u rc e   fo r   th e   fu n d a m e n tal  u n it s  is  i n e q u it a b le,   a n d   t h e ir  m a g n it u d e s  a re   o b tai n e d   u sin g   v a rio u s  tec h n i q u e s.  C o m p a ris o n   st u d y   d e m o n stra tes   th a t  th e   su g g e ste d   c ircu it   re q u ires   m in imu m   c o m p o n e n ts,  re d u c e s  p o we r  lo ss ,   a n d   b o o sts  in v e rter  e fficie n c y .   Ad d it i o n a ll y ,   in   c o m p a riso n   to   m o d e rn   t o p o l o g ies ,   th e   sta n d in g   v o l tag e   a c ro ss   t h e   s witch e s  is  a c c e p tab le.  To   v e rif y   th e   e ffe c ti v e n e ss   o f   t h e   i n v e sti g a ted   to p o lo g y ,   sim u latio n   re su l ts f o r  1 5 ,   1 7 ,   2 3 ,   a n d   3 1 - lev e l  in v e rters   a re   a n a ly se d .   K ey w o r d s :   C ascad ed   in v er ter   L ess   n u m b er   o f   s witch es   Mu ltil ev el  in v er ter   PW M   T HD   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Kis h o r   T h ak r e   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   R ab i n d r an ath   T ag o r e  Un iv er s ity   B h o p al,   Ma d h y a   Pra d esh   4 6 4 9 9 3 ,   I n d ia   E m ail:  k th ak r e. ee @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Mu ltil ev el  in v er ter s   ( ML I )   h av e  d r awn   s ig n if ican t  atten ti o n   o v er   t h e  p ast  two   d ec ad es  f o r   th e  f o llo win g   b en ef its :  i)   lo we r   d v /d t  s tr ess ;  ii)  less   to ta l  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T H D)   with   d ec r ea s ed   e lectr o m ag n etic  in ter f er e n ce   ( EMI )   is s u es [ 1 ] - [ 5 ] .   T h is   m ak es it a p p r o p r iate  f o r   h ig h   v o ltag e  ap p licatio n s   lik e  d y n am ic  v o ltag e  r esto r er s   ( D VR ) ,   AC   d r iv es,  f lex ib le  AC   tr an s m is s io n   s y s tem s   ( F AC T S ) ,   an d   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   [ 3 ] - [ 5 ] .   T h er e  ar e  g en er ally   th r ee   co m m o n   t o p o lo g ies:   B ak er   p r o p o s ed   th e   ca s ca d ed   H - b r id g e   ( C HB )   in v er ter   in   1 9 7 5   [ 6 ] .   N eu tr al  p o in t  clam p   ( NPC )   in v e r ter s   wer e  cr ea ted   b y   Nab ae   e t  a l.   [ 7 ] ,  Yu an   a n d     B ar b i   [ 8 ] .   Fly in g   ca p ac ito r s   a r e  an   alter n ativ e  to   NPC s   [ 9 ] ,  [ 1 0 ] .   T h e  n u m b e r   o f   co m p o n en ts   in   NPC   an d   f ly in g   ca p ac ito r   ( FC )   r is es  as  th e  n u m b er   o f   v o ltag e   lev els  d o es  as  well.   B o th   also   ex p er ien ce   is s u es  with   v o ltag e  b alan cin g .   T h e  C HB   i n v er ter   is   a  g o o d   o p tio n   th an   o th er   class ical  cir cu it  f o r   p r o d u cin g   a  m ax im u m   n u m b er   o f   lev els  [ 6 ] - [ 1 0 ] .   I n   C HB ,   th er e  ar e  two   co n f ig u r a tio n s :  o n e  th at  is   s y m m etr ic  an d   th e  o th er   th at  is   asy m m etr ic.   I n   a  s y m m etr ical  in v er ter ,   th e  DC   s o u r ce ' s   m ag n itu d e  is   th e  s am e.   Ho wev er ,   i n   th e  asy m m etr ica l   co n f ig u r atio n ,   th e  m ag n itu d e  o f   th e  DC   s o u r ce   is   n o t  eq u al.   T h e  s ize  o f   th e  DC   s o u r ce s   h as  b ee n   d eter m in ed   u s in g   a  n u m b e r   o f   alg o r ith m s   [ 1 1 ] - [ 1 3 ] ,   an d   it  h as  b ee n   d ete r m in ed   th at  th e  C HB   in v er ter   n ee d s   a  s ig n if ican t  am o u n t  o f   DC   s o u r ce s .   T o   re ctif y   th e   ab o v e   d is cu s s ed   cir cu its ,   v ar io u s   to p o lo g ie s   h av e  b ee n   p u b lis h ed   in   [ 1 4 ] - [ 1 9 ]   to   ad d r ess   th e  d r awb ac k s   o f   th e  af o r em en tio n ed   ML I   to p o lo g i es.  T h ese  ML I s   ar e  o n ly   s u ita b le  f o r   h ig h   v o ltag e   ap p licatio n s   d u e  to   th e  h ig h   v o ltag e  s tr ess   o n   d ev ices  ca u s ed   b y   th e  H - b r i d g e  at  th e  o u tp u t  ter m in als.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Min imi z a tio n   o f th e  circu it c o mp o n en ts   w ith   mo d ified   ca s ca d ed   mu ltil ev el  …   ( R a g h ve n d r a   P r a ta p   S in g h )   799   Nu m er o u s   s tu d ies  h av e  b ee n   f o cu s ed   o n   d ev elo p in g   n ew  ML I   co n f i g u r atio n s   th at  a r e  ap p r o p r iate  f o r   m ed iu m   v o ltag e  ap p licatio n s   an d   th at  r eq u ir e  f ewe r   d e v ices,  DC   v o ltag e  s o u r ce ,   a n d   r ed u ce d   v o ltag e  s tr ess   o n     d ev ices  [ 2 0 ] - [ 3 0 ] .   I n   c o n tr ast  t o   th e  s u g g ested   co n f ig u r atio n s   in   [ 1 8 ] - [ 3 0 ] ,   a  n o v el  ML I   cir c u it  was  d ev elo p e d   in   th is   s tu d y   th at  o v er co m es  all  s h o r tco m in g s   an d   u s es  th e   f ewe s t  s witch es  p o s s ib le.   T h e  s u g g ested   cir c u it  ca n   b e   u s ed   with   an   in v e r ter   t h at  is   s y m m etr ical  o r   asy m m e tr ic.   C o m p ar is o n   an aly s es  s h o w  th at  th e   p r o p o s ed   cir cu it  u s es  f ewe r   co m p o n e n ts ,   r esu lts   in   les s   p o wer   lo s s ,   an d   b o o s ts   th e  in v er t er ' s   ef f ec tiv en ess .   Ad d itio n ally ,   wh en   co m p ar e d   to   m o d er n   to p o lo g ies,  th e  to tal  s tan d in g   v o ltag e  ( T SV)   ac r o s s   th e  s wi tch es  i s   ac ce p tab le.   T o   v alid ate  th e   ef f ec tiv en ess   o f   th e   s u g g est ed   cir cu it,   s im u latio n   r esu lt s   f o r   f if teen - le v el,   s ev en teen - lev el,   twen ty - t h r ee - lev el ,   an d   th ir t y - o n e - lev el  in v er ter s   ar e  d is cu s s ed .   T h e  r est  o f   th e   p a p er   is   s tr u ctu r ed   as  f o llo ws :   i)   s ec tio n   2   p r esen ts   th e   p r o p o s ed   cir c u it  an d   its   p er f o r m an ce   an aly s is   in   b o th   s y m m etr ic  an d   asy m m etr ic  c o n f ig u r atio n s ;   ii)  S ec tio n   3 ,   c o m p ar is o n   an al y s es  o f   th e  s u g g ested   an d   o th er   m o d er n   to p o l o g ies  ar e  also   d is cu s s ed ;   iii)  T h e  s im u latio n   r esu lts   u s in g   th e   m o d if ied   s witch in g   s ch em e  ar e  d is cu s s ed   in   s ec tio n   4 ;   an d   iv )   F o llo wed   b y   c o n clu s io n   in   s ec tio n   5 ,   an d   th e   r ef er en ce s   ar e  lis ted   af ter   t h at.       2.   P RO P O SE D  CIR CUI T   T h e  to p o lo g y   co n s is ts   o f   s er i es  co n n ec tio n   b asic  ce lls ,   6   d ev ices  an d   n -   DC   v o ltag e  ( as   s h o wn   in   Fig u r e   1 ( a ) .   T h e  b asic  ce ll  co n s is ts   o f   2   DC   s u p p lies   an d   2   d ev ices  ( S 1   an d   S 1 ’ )  as  s h o wn   in   Fig u r e   1 ( b ) .   T h e  d ev ices  S 1   an d   S 1 ’   ar e  wo r k e d   in   a  o p p o s ite  m an n er   to   a v o id   a  f au lt.  T h e  m a g n itu d e  o f   DC   s u p p lies   f o r   a  b asic   ce ll  is   s am e;  it  is   s y n th esis   ze r o   an d   2 V dc   g iv en   in   T a b le  1 .   R en ewa b le  en er g y   s o u r ce s ,   in clu d in g   s o lar   ce lls ,   f u el  ce lls   with   en er g y   s to r ag e  d ev ices  lik e  b atter ies,  an d   b r id g e  r ec tifie r s   with   is o latio n   tr an s f o r m e r s ,   ca n   p r o v id e  th e  DC   v o ltag e  s o u r ce s .     ( a)     ( b )       Fig u r e   1 .   Su g g ested   c ir cu it : ( a )   m ain   cir cu it   a n d   ( b )   b asic u n it       T ab le  1 .   Switch in g   s tates o f   b asic c ell   S t a t e   S 1   O u t p u t   v o l t a g e   F i r st   ON   Ze r o   S e c o n d   O F F   2V dc     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,  Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   7 9 8 - 807   800   2 . 1 .    Sy m m e t ric  M L I   All  th e  DC   v o ltag e  s o u r ce s   ( V dc )   h av in g   s am e  v al u es,  ca lled   s y m m etr ic  s o u r ce   ML I .   T h e  n ec ess ar y   co u n t  o f   DC   s o u r ce s   ( n ) ,   n u m b er   o f   lev els  ( N level ) ,   an d   t h e  m ax im u m   o b tain ed   o u t p u t   v o ltag e   ( V 0, max )   is   wr itten   as   ( 1 ) - ( 3 ) .       , =  ∑ =  = 1     ( 1 )     = ( − 1 ) / 2   ( 2 )     = 2 + 1   ( 3 )     Sep ar ate  DC   s u p p lies   ar e   s h o wn   in   Fig u r e   1 ( a )   with   ar r o w  m ar k s   ac co r d in g   to   th e  o u tp u t  v o lta g e   lev els.  T h e   s u g g ested   in v er t er   co n f ig u r atio n   ca n   b e   d is r eg ar d ed .   T o   g e n er ate  a   f if te en - lev el  o u tp u t,   f o r   in s tan ce ,   th e  cir cu it  r e q u ir es  7   in p u t  s u p p lies ,   s o   th e  s ep ar at ed   DC   s o u r ce   is   o m itted .   An o th er   s ce n ar io   f o r   a   s ev en teen - lev el  ML I   ca lls   f o r   8   s ep ar ate  DC   s o u r ce s ,   ea ch   o f   wh ich   is   s et  to   b e  ( V dc ).   Hig h er   v o ltag e  lev els ar e  s y n t h esized   u s in g   th e  f u n d am en tal   u n its .   Acc o r d in g   to   ( 4 ) ,   wh ic h   d escr ib es   th e  co r r elatio n   b etwe en   p   an d   n ,   th e  n u m b er   o f   b asic u n its   s h o u ld   b e  an   in te g er .   W ith   th e  v alu e  o f   p ,   th e  v al u e  o f   n   will b e  u p d ated .   ( 5 )   is   u s ed   to   d eter m i n e  th e  q u an tity   o f   p o wer   s witch es.     = { 2 + 2              ℎ                      2 + 1            ℎ               ; = 1 , 2 , . . ,         ( 4 )      ℎ = { ( + 4 )              ℎ                      ( + 5 )            ℎ               ( 5 )     Fo r   in s tan ce ,   ea c h   p o wer   s em ico n d u cto r   d e v ice  g e n er ates  a n   u n n ec ess ar y   v o ltag e  d r o p   t h at  ca u s es  th e  s witch   to   lo s e  p o wer   b o th   wh en   it   co n d u cts  an d   wh en   it  ch a n g es  f r o m   th e   ON  to   th e  OFF  s tate.   C o n d u ctio n   a n d   s witch in g   lo s s es  ar e  th er ef o r e  p r ed o m in ate ly   d o m in a n t.  I n   th e  s u g g ested   cir cu it,  h alf   o f   th e   d ev ices  m u s t  b e  in   a  co n d u cti n g   s tate  f o r   an y   v o ltag e  to   b e  p r esen t  at  th e  o u tp u t  ter m in al.   T h e  m ag n itu d e  o f   th e  v o ltag e  d r o p s   ( Vd p ) ,   wh ic h   o cc u r s   wh ile  s witch es a r e  o p er atin g ,   is   u s ed   in   ( 6 ) .   W h en   lo s s es a r e  tak en   in to   ac co u n t,  th e   p ea k   o u tp u t v o lta g e  is   ca lcu lated   u s in g   ( 6 ) .       , =  ∑ − {  2  } = 1     ( 6 )     2 . 2 .     Asy m m et ric  c o nfig ura t i o n   T h e  v alu e  o f   is o lated   DC   s o u r ce s   f r o m   d i f f er en t  b asic  u n it s   is   n o t  eq u al  in   asy m m etr ical   ML I .   Fo r   in s tan ce ,   th e  p er f o r m an ce   o f   ML I   is   im p r o v ed   b y   v ar y in g   th e  v alu es  o f   th e  DC   v o ltag e  s o u r ce s   f o r   b asic  u n its .   As  a  r esu lt,  s elec tin g   DC   v o ltag e  s o u r ce s   is   cr u cial.   T o   ca lcu late  t h e  v alu e  o f   DC   v o ltag e,   f o u r   d if f e r en t   m eth o d s   ( M1 ,   M2 ,   M3 ,   an d   M4 )   ar e  s u g g ested .   T h e  s p ec if ic atio n s   f o r   ea ch   m eth o d   ar e  lis ted   in   T ab le  2 .       T ab le  2 .   Var io u s   co n s tr ain ts   o f   th e  s u g g ested   asy m m etr ical  ML I   C o n st r a i n t s   M e t h o d   ( M 1 )   M e t h o d   ( M 2 )   M e t h o d   ( M 3 )   M e t h o d   ( M 4 )   S e p a r a t e   D C   so u r c e   ( V S,   dc )   0   1   1   2   B a si c   u n i t   ( p )   (n - 1 ) / 2   (n - 2 ) / 2   (n - 2 ) / 2   (n - 2 ) / 2   N s w i t c h   n   +   5   n   +   4   n   +   6   n   +   5   N l e ve l   2 (n+ 3/ 2)   − 1   2 (n+ 2/ 2)   − 1   3 × 2 (n/ 2)   − 1   2 × 2 (n + 3/ 2)   −1   M a g n i t u d e   o f   D C   s o u r c e   V 1, 1   =   V 2, 1 = V dc   V 1,   j   =   V 2,   j =   2 j  -   1 V dc   j   =   2 ,   3 ,   …p   V 1, 1   =   V 2, 1 = V dc   V 1,   j   =   V 2,   j =   2 j  -   1 V dc   j   =   2 ,   3 ,   …p   V 1, 1   =   V 2, 1 =   1 . 5 V dc   V 1,   j   =   V 2,   j =   2 j  -   1 V dc   j   =   2 ,   3 ,   …p   V 1, 1   =   V 2, 1 =   2 V dc   V 1,   j   =   V 2,   j =   2 j  -   1 V dc   j   =   2 ,   3 ,   …p       I t  is   im p o r tan t   to   n o te  th at  ea c h   u n it' s   in p u t  DC   s u p p ly   v alu e s   ar e  d if f er e n t  f o r   ea c h   o f   th e  s u g g ested   m eth o d s .   B y   a d d in g   two   ad d itio n al  s witch es  to   d iv id e   th e   DC   v o ltag e  s o u r ce ,   t h e  p r o p o s ed   in v er ter   ca n   in cr ea s e  v o ltag e  lev els  in   s o m e  s o lu tio n s   f o r   asy m m etr ic  s tr u ctu r es.  T h is   s witch 's  n ew  co n f ig u r atio n   with   a  s ep ar ate  DC   s o u r ce   is   d ep ict ed   in   Fig u r e   2 .   T h e   M3   a n d   M4   m eth o d s   r e q u ir e  t h is   r ea r r an g em en t.   C ir cu it  r ec o n f ig u r atio n   is   n o t r eq u ir ed   in   s u ch   a  ca s e.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Min imi z a tio n   o f th e  circu it c o mp o n en ts   w ith   mo d ified   ca s ca d ed   mu ltil ev el  …   ( R a g h ve n d r a   P r a ta p   S in g h )   801       Fig u r e  2 .   Gen e r alize d   to p o lo g i es   f o r   asy m m etr ical  ML I       3.   CO M P ARA T I V E   ANA L YS I S   T o   v er if y   th e  ef f ec tiv en ess   o f   s u g g ested   ML I   b ased   o n   b o t h   s y m m etr ical  an d   asy m m etr ical  cir cu its ,  we  p r o p o s e   f o u r   alg o r ith m s   t o   d eter m in e  th e  v alu e  o f   i n p u t  DC   s o u r ce s ,   wh ich   ar e  co m p ar ed   with   s ev er al  asy m m etr ical  s o u r ce   ML I s   in   [ 2 4 ] - [ 3 0 ]   in clu d in g   class ical  ca s ca d e  H - b r id g e  tr i n ar y   ci r c u it.  Als o ,   r elate   th e  to p o lo g ies  p r esen ted   i n   th e  liter atu r e  [ 1 2 ] ,   [ 1 8 ] - [ 2 3 ]   with   s u g g ested   s y m m etr ical  co n f ig u r atio n s   ( with   an d   with o u t  s ep ar ate  DC   s o u r ce )   d ep icted   in   Fig u r e   3 ( a ) .   As  c o m p lete  f r o m   f ig u r e  s u g g ested   cir cu it  with   ( P4 )   m eth o d   o f f er s   f ewe r   s witch es   as c o m p ar ed   t o   o th er   m en tio n ed   ML I s   [ 1 2 ] ,   [ 1 8 ] - [ 3 0 ] .   T h e  o n - s tate  d ev ices  in   ML I   lead   to   u n wan ted   d r o p s   th at  r ea s o n   t h e  o cc u r r en ce   o f   p o wer   lo s s .   T h e   co n d u ctin g   s witch es  co u n t  is   f ewe r   in   th e   s u g g ested   cir c u it   as  co m p ar ed   to   co n tem p o r ar y   to p o lo g ies  as  s h o wn   in   Fig u r e  3 ( b ) .   T h er e f o r e,   th e  to tal  p o wer   lo s s es  ar e  m in im ized ,   an d   h e n ce   th e  ef f icien cy   o f   th e   in v er ter   is   im p r o v e d .   th e   n u m b er   o f   DC   s u p p lies   in   d if f er e n t  co n f ig u r atio n s   is   s h o wn   in   Fig u r e   3 ( c )   as  s ee n   f r o m   co m p ar ativ e  an aly s is   th e  s u g g ested   asy m m etr ical  co n f ig u r atio n - b ased   f o r th   m et h o d   r eq u ir es  lo wer   DC   s o u r ce   co u n ts   th an   [ 1 2 ] ,   [ 1 8 ] - [ 3 0 ] .   Ho wev er ,   th e  s ec o n d   an d   th ir d   m eth o d s   o f   p r o p o s ed   co n f ig u r atio n s   r eq u ir e  alm o s t   th e  s am e  n u m b er   o f   DC   s o u r ce s   as [ 2 7 ] ,   [ 3 0 ] .           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r e  3 .   C o m p a r ativ e  g r ap h s :   ( a)   n o .   o f   s witch es a g ain s t n o .   o f   lev els ,   ( b )   n o .   o f   o n - s tate  s witch er s   ag ain s t  n o .   o f   lev els ,   an d   ( c)   n u m b e r   o f   DC   s o u r ce s   ag ain s t n u m b e r   o f   v o ltag e   lev els   0 50 100 150 200 0 10 20 30 40 50 60 70 80 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 N u n m b e r   o f   s w i t c h e s [ C H B ] [ 2 2 ] [ 2 9 ] [ 1 2 ] [ 1 9 - 2 1 ,   2 3 ] [ 1 8 ] [ 2 8 ] P r o p o s e d   s y m m e t r i c a l c o n f i g u r a t i o n [ 2 4 , 2 5 ] C H B   t r i n a r y   c o n f i g u r a t i o n [ 3 0 ,   P 3 ] [ 2 7 , P 1 ] [ 2 6 , P 2 ] P r o p o s e d   a s y m m e t r i c a l c o n f i g u r a t i o n [ P 4 ] 0 50 100 150 200 0 10 20 30 40 0 10 20 30 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 N u n m b e r   o f   O N - s t a t e   s w i t c h e s [ 2 6 ] [ C H B ] [ 2 2 ] [ 1 9 - 2 1 ,   2 3 ] [ 1 8 ] [ 2 8 ] P r o p o s e d   s y m m e t r i c a l c o n f i g u r a t i o n [ 3 0 ] [ 2 4 , 2 5 ] [ 2 7 ] C H B   t r i n a r y   c o n f i g u r a t i o n [ 1 2 ] [ 2 9 ] [ P 4 ] P r o p o s e d   a s y m m e t r i c a l c o n f i g u r a t i o n 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 0 10 20 30 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 N u n m b e r   o f   d c   s o u r c e s C H B   t r i n a r y   c o n f i g u r a t i o n [ 1 8 ] [ 2 8 ] P r o p o s e d   s y m m e t r i c a l c o n f i g u r a t i o n [ 2 4 , 2 5 ] [ 3 0 ] [ 2 7 ] [ 2 6 ] [ 1 2 ] [ C H B ] [ 2 9 ] [ 2 2 ] [ 1 9 - 2 1 ,   2 3 ] [ P 4 ] P r o p o s e d   a s y m m e t r i c a l c o n f i g u r a t i o n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,  Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   7 9 8 - 807   802   4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   4 . 1 .    M o du la t io n  t ec hn iqu es  f o r   s wit ches   T h e  s u g g ested   cir cu it  s witch e s   ca n   o p er ate  b o th ,   at  th e   f u n d am en tal  an d   h ig h er   s witch in g   f r eq u e n cy .   T h eir   d if f er en t  m o d u latio n   te ch n iq u es  h a v e  b ee n   p r o p o s ed   f o r   i n v er ter s   lik e   n ea r est   lev el  co n tr o l,   ca r r ier - b ased   s in u s o id al  p u ls e  wid th   m o d u latio n   ( SP W M )   [ 3 1 ] ,  [ 3 2 ] ,   an d   s elec tiv e  h ar m o n ic   elim in atio n   ( SHE)   m o d u latio n   tech n iq u e  [ 3 3 ] - [ 3 5 ] ,   t h e  in tr icac y   o f   s p ac e  v ec to r   m o d u latio n   tech n i q u e   f o r   h ig h e r   lev els.   L ik ewise,   SHE  f o r   th e  lar g e  v o ltag e  lev els in   th e  s u g g ested   cir cu it is   n o t e asy   as   it r eq u ir es d eter m in in g   m an y   s witch in g   an g les.  T h er ef o r e,   a  m u lticar r ier - b ased   s ch e m e  with   a  ca r r ier   f r e q u en c y   o f   1   k Hz  is   tak en .     A  s in ewa v e  o f   5 0   Hz  f r e q u e n cy   is   ch o s en   as  a  r ef er en ce   s ig n al.   I n   a  m u lticar r ier - b ase d   s ch em e  (N level - 1)   ca r r ier s   ar e  c o m p ar e d   with   r e f er en ce   wav e f o r m   an d   s witch in g   s ig n al  o b tain ed   u s in g   l o g ic  o p er atio n s .   T h e   co r r esp o n d in g   s ig n als f o r   th e  23 - lev el  in v er ter   ar e   illu s tr ated   in   Fig u r e   4 .         Fig u r e  4 .   C o r r esp o n d i n g   s ig n a l f o r   2 3 - lev el  in v er ter       4 . 2 .    Sim ula t i o n  r esu lt s   T h e  MA T L AB /Si m u lin k   s o f t war e  h as  b ee n   u s ed   to   a n aly ze   s im u latio n   s tu d ies  to   ass ess   t h e  v iab ilit y   o f   th e  p r o p o s ed   co n ce p t  o f   ML I .   T h e  1 5 - lev el  an d   1 7 - le v el  in v er ter s   th at  wer e  s u g g ested   as  s y m m etr ical   s tr u ctu r es  ar e  u s ed .   T h e  s ev e n   id en tically   s ized   DC   s u p p lies   m ak e  u p   th e  1 5 - lev el  in v e r ter   cir cu it.  T welv e   p o wer   s witch es,  th r ee   b asic  ce lls   ex clu d in g   a  s ep ar ate  DC   s u p p ly ,   an d   ten   v o ltag es  o f   1 0 V  ea ch .   A  s er ies  R L   b r an ch   ( R   =   1 8   Ω   an d   2 5   m H)   is   tak en   f o r   o u tp u t  ter m i n als.  I n   co n tr ast,  a   s ec o n d   in d e p e n d en t  DC   s o u r ce   is   ad d ed   to   th e  1 7 - lev el  in v e r ter ,   as sh o wn   in   Fig u r e   5 ( a ) .   T h e  ML I   cir cu it  with   2 3   an d   3 1   lev els  ar e  u s ed   in   th e  p r o p o s ed   asy m m etr ical  s o u r ce   co n f ig u r atio n s   as  s h o wn   in   Fig u r e   5 ( b ) ,   th e  eq u iv alen t  ci r cu its   o f   th e   3 1 - lev el  an d   2 3 - lev el  i n v er ter s   a r e  s im u lated   u s in g   m eth o d s   P1   an d   P2 ,   r esp ec tiv ely ,   b ased   o n   th e   p ar a m eter s   lis ted   in   T ab le   2 .   T ab le  3   s h o ws  th e  s witch in g   s eq u en ce s   f o r   t h e  2 3 - lev el  an d   3 1 - le v el,   r esp ec tiv ely .   Dif f e r en t  lev el  in v e r ter s   with   1 5 ,   1 7 ,   2 3 ,   an d   3 1   le v els  ar e  d ep icted   i n   Fig u r es   6 ( a ) - 6( d )   r esp ec tiv ely .   Vo ltag e  T H D  s p ec tr u m   f o r   lev els  1 5 ,   1 7 ,   2 3 ,   a n d   3 1   ar e   also   s h o wn   alo n g   with   th e  v o lta g e  wav ef o r m   in   Fig u r es   6 ( b ) - 6( d ) .   T h e  v o ltag e  wav e f o r m ' s   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   was  r ec o r d e d   as  4 . 2 5 ,   3 . 4 5 ,   2 . 5 9 ,   an d   2 . 1 5   p er ce n t  f o r   th e  1 5 ,   1 7 ,   2 3 ,   a n d   3 1 - lev el  v o ltag e   lev els,  r esp ec tiv ely .   T h is   s tu d y   d em o n s tr ates th at  m o r e  v o ltag e  lev els p r o d u ce   an d   b etter   T HD  p er f o r m a n ce .   I n   o r d er   to   v er if y   th e   r o b u s tn ess   o f   th e   p r o p o s ed   in v e r ter   f o r   o p er atin g   at  d if f er e n t  m o d u latio n   in d ices  at  in p u t   s id e  v ar iatio n s   in   lo ad   at  o u tp u t  ter m in al s   f o r   th e  15 - lev el  in v er ter   a r e  co n s id er ed .   T h e  d y n am ic   b eh a v io r   is   d ep icted   in   Fig u r e   7   f o r   d y n am ic  lo a d i n g .   As  s ee n   f r o m   Fig u r e   7   th e  v ar iatio n   in   l o ad ,   th e  o u t p u t  v o ltag e   is   n o t   af f ec ted   b y   lo ad   cu r r en t.   T h e   m o d u latio n   in d ex   is   c h an g e d   f o r   l ess   tim e  ( 2   m s )   in   1   cy cle  an d   is   v er if ied   as  s h o wn   in   Fig u r e   8 ( a ) .   I t  ca u s es  th e  o u tp u t  v o ltag e  lev els  g et  d ec r ea s e   f r o m   f if teen - lev el  to   f iv e - lev el   a n d   lo a d   cu r r en t  v ar ies   d u r in g   d if f er e n t in   m o d u latio n   in d ex   as sh o wn   in   Fig u r e   8 ( b ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Min imi z a tio n   o f th e  circu it c o mp o n en ts   w ith   mo d ified   ca s ca d ed   mu ltil ev el  …   ( R a g h ve n d r a   P r a ta p   S in g h )   803     15 - lev el     17 - lev el   ( a)     23 - lev el     31 - lev el   ( b )     F i g u r e   5 .   C i r c u i t   d i a g r a m   o f   s u g g e s t e d   M L I :   ( a )   s y m m e t r ic a l   s o u r c e   c i r c u it   a n d   ( b )   a s y m m e tr i c a l   s o u r c e   c i r c u i t       T ab le  3   Switch in g   s eq u e n ce s   f o r   twen ty - th r ee - lev el  in v er ter   S t a t e s   O N   st a t e   sw i t c h e s   O u t p u t   v o l t a g e   L   M   R   S   S 1   S 2   I   ON   O F F   ON   ON   O F F   O F F   1 1 0   V   II   ON   O F F   ON   O F F   O F F   O F F   1 0 0   V   III   ON   O F F   O F F   O F F   O F F   O F F   90   V   IV   ON   O F F   ON   ON   ON   O F F   80   V   V   ON   O F F   O F F   ON   ON   O F F   70   V   VI   ON   O F F   O F F   O F F   ON   O F F   60   V   VII   ON   O F F   ON   ON   O F F   ON   50   V   VIII   ON   O F F   ON   O F F   O F F   ON   40   V   IX   ON   O F F   O F F   O F F   O F F   ON   30   V   X   ON   O F F   ON   ON   ON   ON   20   V   XI   ON   O F F   O F F   ON   ON   ON   10   V   XII   O F F   O F F   O F F   O F F   O F F   O F F   0   XIII   O F F   ON   O F F   O F F   ON   ON   - 10   V   X I V   O F F   ON   O F F   ON   ON   ON   - 20   V   XV   O F F   ON   ON   O F F   O F F   ON   - 30   V   XVI   O F F   ON   ON   ON   O F F   ON   - 40   V   XVII   O F F   ON   O F F   ON   O F F   ON   - 50   V   XVIII   O F F   ON   ON   O F F   ON   O F F   - 60   V   X I X   O F F   ON   ON   ON   ON   O F F   - 70   V   XX   O F F   ON   O F F   ON   ON   O F F   - 80   V   XXI   O F F   ON   ON   O F F   O F F   O F F   - 90   V   XXII   O F F   ON   ON   ON   O F F   O F F   - 1 0 0   V   XXIII   O F F   ON   O F F   ON   O F F   O F F   - 1 1 0   V     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,  Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   7 9 8 - 807   804   0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 7 5 - 5 0 - 2 5 0 25 50 75 T i m e   ( s e c ) O u t p u t   v o l t a g e ( V ) L o a d   c u r r e n t   ( A ) V o l t a g e   C u r r e n t     ( a)   0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 8 0 - 6 0 - 4 0 - 2 0 0 20 40 60 80 T i m e ( s e c ) O u t p u t   v o l t a g e ( V ) L o a d   c u r r e n t ( A ) C u r r e n t V o l t a g e       ( b )   0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 1 2 0 - 9 0 - 6 0 - 3 0 0 30 60 90 120 T i m e ( s e c ) O u t p u t   v o l t a g e ( V ) L o a d   C u r r e n t ( A ) C u r r e n t V o l t a g e       ( c)   0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 - 1 5 0 - 1 0 0 - 5 0 0 50 100 150 T i m e ( s e c ) O u t p u t   v o l t a g e ( V ) L o a d   c u r r e n t ( A ) C u r r e n t V o l t a g e       ( d )     Fig u r e  6 .  Simu latio n   r esu lts   f o r   o u tp u t v o ltag e  a n d   c u r r en t w av ef o r m s   with   v o ltag e  T HD :  ( a)   f if teen - lev el ,  ( b )   s ev en teen - lev el ,  ( c )   twen ty   th r ee - lev el ,   a n d   ( d )   th ir ty   o n e - lev el       0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 - 7 5 - 5 0 - 2 5 0 25 50 75 T i m e ( s e c ) O u t p u t   v o l t a g e   ( V ) L o a d   c u r r e n t   ( A ) C h a n g e   i n   l o a d V o l t a g e   C u r r e n t     Fig u r e  7 .   Simu lated   o u tp u t w av ef o r m s   d u r in g   lo ad   v ar iatio n   0 10 20 30 40 0 20 40 60 80 100 H a r m o n i c   o r d e r F u n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   6 9 . 7 3   ,   T H D =   4 . 2 5 % M a g   ( %   o f   F u n d a m e n t a l ) 0 10 20 30 40 0 20 40 60 80 100 H a r m o n i c   o r d e r F u n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   8 0 . 2 5   ,   T H D =   3 . 4 5 % M a g   ( %   o f   F u n d a m e n t a l ) 0 10 20 30 40 0 20 40 60 80 100 H a r m o n i c   o r d e r F u n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   1 1 0 . 1   ,   T H D =   2 . 5 9 % M a g   ( %   o f   F u n d a m e n t a l ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 H a r m o n i c   o r d e r F u n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   1 4 9 . 8   ,   T H D =   2 . 1 5 % M a g   ( %   o f   F u n d a m e n t a l ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Min imi z a tio n   o f th e  circu it c o mp o n en ts   w ith   mo d ified   ca s ca d ed   mu ltil ev el  …   ( R a g h ve n d r a   P r a ta p   S in g h )   805   0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 Ti m e ( s e c ) M o d u l a t i o n   i n d e x   ( a)   0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 - 1 0 0 - 7 5 - 5 0 - 2 5 0 25 50 75 100 T i m e ( s e c ) O u t p u t   v o l t a g e   ( V ) L o a d   c u r r e n t   ( A ) C h a n g e   i n   M o d u l a t i o n   i n d e x V o l t a g e   C u r r e n t     Fig u r e  8 .   Simu lated   o u tp u t w av ef o r m s   f o r   v a r y in g   m o d u latio n   in d e x   ( a)   v ar iatio n   i n   m o d u latio n   in d ex   a n d   ( b )   s im u lated   wav e f o r m s       5.   CO NCLU SI O NS   I n   th is   p ap er ,   a  m o d if ied   cir cu it  f o r   m u ltil ev el  in v er ter   h as  b ee n   p r o p o s ed   an d   an aly ze d .   Gen er atin g   h ig h   n u m b er   o f   lev els  with   m in im u m   d ev ices,  m et h o d s   f o r   o b tain in g   th e   DC   s u p p lies   co u n t  ar e   th e   u ltima te   aim   o f   th e  p r o p o s ed   s tu d y .   Als o ,   v ar io u s   ML I   c o m p ar e d   with   s u g g ested   cir cu it  in   te r m s   o f   n u m b er   o f   d ev ices,  v o ltag e  s tr ess   o n   d ev i ce s   an d   DC   s u p p lies .   T h e  o b ta in ed   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   f o r   v o ltag e   wav ef o r m   is   lo west  2 . 5 9 ,   an d   2 . 1 5   p er ce n tag e  f o r   th e  twen ty   lev el,   an d   th ir ty - one   lev el  in v er ter ,   r esp ec tiv ely .   T h e  p r o v id ed   th eo r etica l  in   co n s tan t  lo ad   a n d   ch a n g e  in   lo ad   v er i f y   th e  e f f icac y   o f   s u g g ested   cir cu it  t o   g en er ate  m ax im u m   n u m b e r   o f   v o ltag e  lev els with   r em ar k ab l y   r ed u ce d   d e v ices c o u n t.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   H .   P .   V e mu g a n t i ,   D .   S r e e n i v a sara o ,   S .   K .   G a n j i k u n t a ,   H .   M .   S u r y a w a n s h i ,   a n d   H .   A b u - R u b ,   “ A   s u r v e y   o n   r e d u c e d   sw i t c h   c o u n t   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r s,”   I E EE  O p e n   J o u r n a l   o f   t h e   I n d u s t ri a l   El e c t ro n i c s  S o c i e t y ,  v o l .   2 ,   p p .   8 0 – 1 1 1 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / O JI ES.2 0 2 1 . 3 0 5 0 2 1 4 .   [ 2 ]   J.  I .   Le o n   e t   a l . ,   “ M u l t i d i m e n s i o n a l   mo d u l a t i o n   t e c h n i q u e   f o r   c a sc a d e d   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r s, ”   I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   I n d u s t ri a l   El e c t r o n i c s ,   v o l .   5 8 ,   n o .   2 ,   p p .   4 1 2 – 4 2 0 ,   F e b .   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 0 . 2 0 4 8 8 3 3 .   [ 3 ]   C .   B u c c e l l a ,   C .   C e c a t i ,   M .   G .   C i m o r o n i ,   a n d   K .   R a z i ,   “ A n a l y t i c a l   me t h o d   f o r   p a t t e r n   g e n e r a t i o n   i n   f i v e - l e v e l   c a sca d e d   H - B r i d g e   i n v e r t e r   u s i n g   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 , ”   I EEE  T r a n sa c t i o n s  o n   I n d u s t ri a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 1 ,   n o .   1 1 ,   p p .   5 8 1 1 – 5 8 1 9 ,   N o v .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 4 . 2 3 0 8 1 6 3 .   [ 4 ]   C .   C e c a t i ,   F .   C i a n c e t t a ,   a n d   P .   S i a n o ,   “ A   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   f o r   p h o t o v o l t a i c   s y st e ms  w i t h   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l , ”   I E EE   T ra n s a c t i o n s  o n   I n d u st r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   5 7 ,   n o .   1 2 ,   p p .   4 1 1 5 – 4 1 2 5 ,   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 0 . 2 0 4 4 1 1 9 .   [ 5 ]   K .   S i v a k u m a r ,   A .   D a s,   R .   R a mc h a n d ,   C .   P a t e l ,   a n d   K .   G o p a k u m a r ,   “ A   f i v e - l e v e l   i n v e r t e r   sc h e m e   f o r   a   f o u r - p o l e   i n d u c t i o n   m o t o r   d r i v e   b y   f e e d i n g   t h e   i d e n t i c a l   v o l t a g e - p r o f i l e   w i n d i n g s fr o m  b o t h   s i d e s, ”   I E EE  T ra n sa c t i o n s  o n   I n d u s t ri a l   El e c t r o n i c s ,   v o l .   5 7 ,   n o .   8 ,   p p .   2 7 7 6 – 2 7 8 4 ,   A u g .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 0 9 . 2 0 2 6 7 6 3 .   [ 6 ]   R .   H .   B a k e r   a n d   L .   H .   B a n n i s t e r ,   El e c t ri c   p o w e r  c o n v e rt e r ,   v o l .   3 ,   n o .   8 6 4 .   1 9 7 5 .   [ 7 ]   A .   N a b a e ,   I .   Ta k a h a s h i ,   a n d   H .   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 EEE  T r a n sa c t i o n s  o n   I n d u st r y   Ap 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 ,   S e p .   1 9 8 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI A . 1 9 8 1 . 4 5 0 3 9 9 2 .   [ 8 ]   X .   Y u a n   a n d   I .   B a r b i ,   “ A   n e w   d i o d e   c l a m p i n g   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r , ”   i n   AP EC   ’ 9 9 .   Fo u rt e e n t h   A n n u a l   A p p l i e d   Po w e r  El e c t ro n i c s   C o n f e re n c e   a n d   Ex p o s i t i o n .   1 9 9 9   C o n f e r e n c e   Pro c e e d i n g s  ( C a t .   N o . 9 9 C H 3 6 2 8 5 ) ,   1 9 9 9 ,   p p .   4 9 5 – 5 0 1   v o l .   1 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A P EC . 1 9 9 9 . 7 4 9 7 2 7 .   [ 9 ]   P .   R o sh a n k u mar,  P .   P .   R a j e e v a n ,   K .   M a t h e w ,   K .   G o p a k u m a r ,   J.  I .   Le o n ,   a n d   L.   G .   F r a n q u e l o ,   “ A   f i v e - l e v e l   i n v e r t e r   t o p o l o g y   w i t h   si n g l e - D C   s u p p l y   b y   c a sca d i n g   a   f l y i n g   c a p a c i t o r   i n v e r t e r   a n d   a n   H - B r i d g e , ”   I EEE   T ra 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 .   2 7 ,   n o .   8 ,   p p .   3 5 0 5 – 3 5 1 2 ,   A u g .   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TP EL. 2 0 1 2 . 2 1 8 5 7 1 4 .   [ 1 0 ]   T.   A .   M e y n a r d   e t   a l . ,   “ M u l t i c e l l   c o n v e r t e r s:   d e r i v e d   t o p o l o g i e s, ”   I E EE  T r a n sa c t i o n s   o n   I n d u s t ri a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   4 9 ,   n o .   5 ,   p p .   9 7 8 – 9 8 7 ,   O c t .   2 0 0 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 0 2 . 8 0 3 1 8 9 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,  Vo l.  1 3 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   7 9 8 - 807   806   [ 1 1 ]   M .   V e e n st r a   a n d   A .   R u f e r ,   “ C o n t r o l   o f   a   h y b r i d   a s y mm e t r i c   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r   f o r   c o m p e t i t i v e   m e d i u m - v o l t a g e   i n d u s t r i a l   d r i v e s, ”   I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   I n d u st ry   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   4 1 ,   n o .   2 ,   p p .   6 5 5 – 6 6 4 ,   M a r .   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI A . 2 0 0 5 . 8 4 4 3 8 2 .   [ 1 2 ]   E.   B a b a e i   a n d   S .   H .   H o sse i n i ,   “ N e w   c a sc a d e d   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r   t o p o l o g y   w i t h   mi n i m u m  n u mb e r   o f   s w i t c h e s , ”   E n e r g y   C o n v e rsi o n   a n d   Ma n a g e m e n t ,   v o l .   5 0 ,   n o .   1 1 ,   p p .   2 7 6 1 – 2 7 6 7 ,   N o v .   2 0 0 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n c o n m a n . 2 0 0 9 . 0 6 . 0 3 2 .   [ 1 3 ]   S .   La a l i ,   K .   A b b a s z a d e h ,   a n d   H .   Le s a n i ,   “ A   n e w   a l g o r i t h m   t o   d e t e r mi n e   t h e   ma g n i t u d e s   o f   D C   v o l t a g e   s o u r c e s  i n   a sy mm e t r i c   c a sc a d e d   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r s  c a p a b l e   o f   u si n g   c h a r g e   b a l a n c e   c o n t r o l   me t h o d s, ”   i n   2 0 1 0   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   E l e c t r i c a l   Ma c h i n e s  a n d   S y st e m s  I n c h e o n ,   K o r e a   ( S o u t h ) ,   2 0 1 0 ,   p p .   5 6 – 6 1 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / i e e e x p l o r e . i e e e . o r g / a b s t r a c t / d o c u m e n t / 5 6 6 3 7 5 9   [ 1 4 ]   M .   F a r h a d i   K a n g a r l u ,   E .   B a b a e i ,   a n d   S .   L a a l i ,   “ S y mm e t r i c   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r   w i t h   r e d u c e d   c o mp o n e n t s   b a se d   o n   n o n - i n su l a t e d   D C   v o l t a g e   s o u r c e s, ”   I ET  Po w e r   El e c t ro n i c s ,   v o l .   5 ,   n o .   5 ,   p p .   5 7 1 – 5 8 1 ,   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 1 . 0 2 6 3 .   [ 1 5 ]   E.   B a b a e i ,   M .   F .   K a n g a r l u ,   a n d   F .   N .   M a z g a r ,   “ S y mm e t r i c   a n d   a s y mm e t r i c   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r   t o p o l o g i e s  w i t h   r e d u c e d   sw i t c h i n g   d e v i c e s, ”   E l e c t r i c   Po w e r   S y st e m s R e s e a r c h ,   v o l .   8 6 ,   p p .   1 2 2 – 1 3 0 ,   M a y   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e p sr . 2 0 1 1 . 1 2 . 0 1 3 .   [ 1 6 ]   R .   S h a l c h i   A l i s h a h ,   D .   N a z a r p o u r ,   S .   H .   H o ssei n i ,   a n d   M .   S a b a h i ,   “ N o v e l   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r   t o p o l o g i e s  f o r   med i u m  a n d   h i g h ‐ v o l t a g e   a p p l i c a t i o n s  w i t h   l o w e r   v a l u e s  o f   b l o c k e d   v o l t a g e   b y   sw i t c h e s , ”   I ET  P o w e r  E l e c t r o n i c s ,   v o l .   7 ,   n o .   1 2 ,   p p .   3 0 6 2 – 3 0 7 1 ,   D e c .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 3 . 0 6 7 0 .   [ 1 7 ]   K .   Th a k r e ,   K .   B a r a d a   M o h a n t y ,   V .   S a g a r   K o mm u k u r i ,   a n d   A .   C h a t t e r j e e ,   “ O p t i ma l   c o n f i g u r a t i o n   f o r   c a s c a d e d   v o l t a g e   s o u r c e   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r   b a s e d   o n   seri e s  c o n n e c t i o n   s u b - mu l t i l e v e l   i n v e r t e r , ”   C o g e n t   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   3 ,   n o .   1 ,   p .   1 2 6 1 4 7 0 ,   D e c .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 2 3 3 1 1 9 1 6 . 2 0 1 6 . 1 2 6 1 4 7 0 .   [ 1 8 ]   M .   R .   J a n n a t i   O s k u e e ,   E.   S a l a r y ,   a n d   S .   N a j a f i ‐ R a v a d a n e g h ,   “ C r e a t i v e   d e s i g n   o f   sy mm e t r i c   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r   t o   e n h a n c e   t h e   c i r c u i t ’ s  p e r f o r m a n c e , ”   I ET  Po w e r   El e c t r o n i c s ,   v o l .   8 ,   n o .   1 ,   p p .   9 6 – 1 0 2 ,   Ja n .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 3 . 0 7 5 2 .   [ 1 9 ]   M .   R .   B a n a e i   a n d   E .   S a l a r y ,   “ V e r i f i c a t i o n   o f   n e w   f a mi l y   f o r   c a sc a d e   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r s   w i t h   r e d u c t i o n   o f   c o m p o n e n t s,”   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   6 ,   n o .   2 ,   p p .   2 4 5 – 2 5 4 ,   M a r .   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 5 3 7 0 / JEE T. 2 0 1 1 . 6 . 2 . 2 4 5 .   [ 2 0 ]   M .   R .   B a n a e i ,   M .   R .   J a n n a t i   O s k u e e ,   a n d   H .   K h o u n j a h a n ,   “ R e c o n f i g u r a t i o n   o f   sem i ‐ c a s c a d e d   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r   t o   i mp r o v e   sy st e ms   p e r f o r ma n c e   p a r a me t e r s, ”   I ET  P o w e r   El e c t ro n i c s ,   v o l .   7 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 0 6 – 1 1 1 2 ,   M a y   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 3 . 0 2 7 7 .   [ 2 1 ]   K .   K .   G u p t a   a n d   S .   J a i n ,   “ C o m p r e h e n si v e   r e v i e w   o f   a   r e c e n t l y   p r o p o se d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r , ”   I ET P o w e r E l e c t r o n i c s ,   v o l .   7 ,   n o .   3 ,   p p .   4 6 7 – 4 7 9 ,   M a r .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 2 . 0 4 3 8 .   [ 2 2 ]   A .   A j a m i ,   M .   R .   J a n n a t i   O sk u e e ,   M .   To o p c h i   K h o sr o s h a h i ,   a n d   A .   M o k h b e r d o r a n ,   “ C a sca d e ‐ m u l t i ‐ c e l l   mu l t i l e v e l   c o n v e r t e r   w i t h   r e d u c e d   n u mb e r   o f   sw i t c h e s , ”   I ET   P o w e r  El e c t r o n i c s ,   v o l .   7 ,   n o .   3 ,   p p .   5 5 2 – 5 5 8 ,   M a r .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 3 . 0 2 6 1 .   [ 2 3 ]   M .   F a r h a d i   K a n g a r l u ,   E.   B a b a e i ,   a n d   M .   S a b a h i ,   “ C a sc a d e d   c r o ss‐ sw i t c h e d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   i n   sy m met r i c   a n d   a s y mm e t r i c   c o n d i t i o n s , ”   I ET   P o w e r E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 ,   n o .   6 ,   p p .   1 0 4 1 – 1 0 5 0 ,   J u l .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 2 . 0 5 6 3 .   [ 2 4 ]   M .   T.   H a q u e ,   S e r i e s   s u b - m u l t i - l e v e l   v o l t a g e   s o u rce   i n v e r t e rs   ( MLV S I s)   a s  a   h i g h   q u a l i t y   MLV S I ,   v o l .   2 0 0 4 .   2 0 0 4 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s: / / w w w . t i b . e u / e n / s e a r c h / i d / t e m a % 3 A TE M A 2 0 0 5 0 7 0 0 8 1 8 / S e r i e s - s u b - m u l t i - l e v e l - v o l t a g e - s o u r c e - i n v e r t e r s/   [ 2 5 ]   E.   B a b a e i ,   S .   H .   H o sse i n i ,   G .   B .   G h a r e h p e t i a n ,   M .   T .   H a q u e ,   a n d   M .   S a b a h i ,   “ R e d u c t i o n   o f   D C   v o l t a g e   s o u r c e s   a n d   sw i t c h e s  i n   a sy mm e t r i c a l   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r s  u si n g   a   n o v e l   t o p o l o g y , ”   El e c t ri c   P o w e r  S y st e m s   R e se a rc h ,   v o l .   7 7 ,   n o .   8 ,   p p .   1 0 7 3 – 1 0 8 5 ,   Ju n .   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e p sr . 2 0 0 6 . 0 9 . 0 1 2 .   [ 2 6 ]   E.   B a b a e i ,   “ A   c a s c a d e   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r   t o p o l o g y   w i t h   r e d u c e d   n u mb e r   o f   sw i t c h e s, ”   I EEE  T r a n sa c t i o n s  o n   P o w e r   El e c t r o n i c s ,   v o l .   2 3 ,   n o .   6 ,   p p .   2 6 5 7 – 2 6 6 4 ,   N o v .   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPEL. 2 0 0 8 . 2 0 0 5 1 9 2 .   [ 2 7 ]   J.  E b r a h i m i ,   E.   B a b a e i ,   a n d   G .   B .   G h a r e h p e t i a n ,   “ A   n e w   m u l t i l e v e l   c o n v e r t e r   t o p o l o g y   w i t h   r e d u c e d   n u m b e r   o f   p o w e r   e l e c t r o n i c   c o m p o n e n t s, ”   I EEE  T r a n sa c t i o n s   o n   I n d u s t ri a l   El e c t ro n i c s ,   v o l .   5 9 ,   n o .   2 ,   p p .   6 5 5 – 6 6 7 ,   F e b .   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 1 . 2 1 5 1 8 1 3 .   [ 2 8 ]   M .   R .   J .   O s k u e e ,   M .   K a r i mi ,   S .   N .   R a v a d a n e g h ,   a n d   G .   B .   G h a r e h p e t i a n ,   “ A n   i n n o v a t i v e   sc h e m e   o f   s y mm e t r i c   mu l t i l e v e l   v o l t a g e   so u r c e   i n v e r t e r   w i t h   l o w e r   n u m b e r   o f   c i r c u i t   d e v i c e s,”   I EEE  T r a n sa c t i o n s   o n   I n d u s t ri a l   El e c t ro n i c s ,   v o l .   6 2 ,   n o .   1 1 ,   p p .   6 9 6 5 – 6 9 7 3 ,   N o v .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 5 . 2 4 3 8 0 5 9 .   [ 2 9 ]   E.   S a m a d a e i ,   S .   A .   G h o l a mi a n ,   A .   S h e i k h o l e s l a mi ,   a n d   J .   A d a b i ,   “ A n   e n v e l o p e   t y p e   ( E - T y p e )   mo d u l e :   a sy m met r i c   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r s  w i t h   r e d u c e d   c o mp o n e n t s , ”   I EEE  T r a n sa c t i o n s   o n   I n d u s t ri a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 3 ,   n o .   1 1 ,   p p .   7 1 4 8 – 7 1 5 6 ,   N o v .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 6 . 2 5 2 0 9 1 3 .   [ 3 0 ]   R .   S h a l c h i   A l i s h a h ,   D .   N a z a r p o u r ,   S .   H .   H o ss e i n i ,   a n d   M .   S a b a h i ,   “ R e d u c t i o n   o f   p o w e r   e l e c t r o n i c   e l e me n t s   i n   mu l t i l e v e l   c o n v e r t e r s   u si n g   a   n e w   c a sca d e   s t r u c t u r e , ”   I EEE   T r a n s a c t i o n s  o n   I n d u s t ri a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 2 ,   n o .   1 ,   p p .   2 5 6 – 2 6 9 ,   J a n .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 4 . 2 3 3 1 0 1 2 .   [ 3 1 ]   K .   Th a k r e ,   K .   B .   M o h a n t y ,   a n d   A .   C h a t t e r j e e ,   “ M o d e l l i n g   a n d   d e si g n   o f   n e w   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   f o r   r e n e w a b l e   e n e r g y   s y st e m s   w i t h   l e ss   n u m b e r   o f   u n i d i r e c t i o n a l   sw i t c h e s, ”   En e r g y   a n d   C l i m a t e   C h a n g e ,   v o l .   4 ,   p .   1 0 0 0 9 4 ,   D e c .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e g y c c . 2 0 2 3 . 1 0 0 0 9 4 .   [ 3 2 ]   R .   A g a r w a l ,   K .   K .   G u p t a ,   a n d   S .   S i n g h ,   “ A   d o u b l e   b o o s t   9 ‐ l e v e l   sw i t c h e d   c a p a c i t o r ‐ b a s e d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   f o r   p h o t o v o l t a i c   a p p l i c a t i o n s, ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   C i r c u i t   T h e o r y   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   5 1 ,   n o .   7 ,   p p .   3 2 8 8 – 3 3 1 5 ,   Ju l .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / c t a . 3 5 9 6 .   [ 3 3 ]   R .   P .   S i n g h ,   P .   N i g a m ,   a n d   K .   T h a k r e ,   “ I mp r o v i sat i o n   i n   sy mm e t r i c a l   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   w i t h   l e ss  n u mb e r   o f   s w i t c h e s , ”   i n   2 0 2 2   I EEE  2 n d   I n t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   S u s t a i n a b l e   E n e r g y ,   S i g n a l   Pr o c e ss i n g   a n d   C y b e r  S e c u r i t y   ( i S S S C ) ,   D e c .   2 0 2 2 ,   p p .   1 – 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / i S S S C 5 6 4 6 7 . 2 0 2 2 . 1 0 0 5 1 5 1 4 .   [ 3 4 ]   M .   W a s i q   e t   a l . ,   “ S e l e c t i v e   h a r m o n i c   e l i mi n a t i o n   p u l se   w i d t h   m o d u l a t i o n   b a se d   h y b r i d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   t o p o l o g y   w i t h   r e d u c e d   c o m p o n e n t s, ”   I ET P o w e r  El e c t ro n i c s ,   O c t .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / p e l 2 . 1 2 3 7 5 .   [ 3 5 ]   K .   T h a k r e ,   S .   S o n i ,   V .   K o mm u k u r i ,   a n d   A .   C h a t e r j e e ,   “ M o d u l a r   t h r e e   p h a s e   a s y mm e t r i c a l   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   w i t h   l o w e r   n u m b e r   o f   sw i t c h e s , ”   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   M o d e l l i n g   a n d   S i m u l a t i o n ,   p p .   1 – 8 ,   M a r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 0 2 2 8 6 2 0 3 . 2 0 2 3 . 2 1 9 5 6 0 0 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Min imi z a tio n   o f th e  circu it c o mp o n en ts   w ith   mo d ified   ca s ca d ed   mu ltil ev el  …   ( R a g h ve n d r a   P r a ta p   S in g h )   807   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ra g h v e n d r a   Pra ta p   S i n g h           re c e iv e d   h is  B. Tec h .   i n   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n i c s   En g i n e e rin g   2 0 1 3   fr o m   Dr.  APJ   Ka lam   Tec h n ica l  Un i v e rsity ,   L u c k n o w.  M . Tec h .   in   P o we r   S y ste m   En g i n e e rin g   2 0 1 5 ,   G a lg o t ias   Un iv e rsity ,   G re a ter  No id a ,   In d ia.  Cu rre n tl y   h e   is  wo rk in g   to wa rd s  Do c t o ra l   De g re e   fro m   R a b in d ra n a th   Ta g o re   U n iv e rsit y ,   B h o p a l .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  sm a rtrag h v e n d ra @g m a il . c o m .         Dr .   Pra te e k   Ni g a m           re c e iv e d   h is   B. E.   i n   El e c tri c a l  a n d   E lec tro n ics   En g in e e rin g   fro m   RG P V  Bh o p a l  i n   2 0 0 7 .   He   re c e iv e d   h is   M . Tec h .   fr o m   IIT   Kh a ra g p u r   i n   2 0 1 0   a n d   P h . D .   in   El e c tri c a l  E n g i n e e rin g   fro m   Ra b in d ra n a th   Ta g o re   U n iv e rsit y ,   In d ia  in   2 0 2 0 .   S in c e   F e b .   2 0 2 1   h e   is  wo r k i n g   a s  a n   As so c i a te  P ro fe ss o r  in   Ra b i n d ra n a t h   Ta g o re   Un i v e rsity   Bh o p a l .   His  re se a rc h   in tere sts  in   p o w e r  sy ste m   p ro tec ti o n s  a n d   re n e wa b le  e n e rg y   a p p li c a ti o n s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   p ra tee k . n i g a m @a ise c tu n iv e rsity . a c . i n .         Dr .   K ish o r   Th a k r e           re c e iv e d   h is  B. E.   i n   E lec tri c a l  a n d   El e c tro n ics   E n g i n e e rin g   fro m   RG P V  Bh o p a l  i n   2 0 0 7 .   H e   re c e iv e d   h is  M . Tec h .   a n d   P h . D.  in   El e c tri c a l  E n g in e e rin g   fro m   Na ti o n a l  In sti tu te  o f  Tec h n o l o g y   Ro u rk e la,  In d ia  in   2 0 0 9   a n d   2 0 1 9 .   Dr.  T h a k re   h a v e   p u b li sh e d   m o re   th a n   5 0   re se a rc h   a rti c les   i n   in tern a ti o n a l   j o u r n a ls,  c o n fe re n c e   p ro c e e d i n g s   (S CI,   S COPUS ,   a n d   Web   o f  S c i e n c e ).   He   is  a n   Ac ti v e   Re v iew e r  o f   IEE E   Tra n sa c ti o n s,   IET   Jo u rn a ls,   ITE E S   Wi ley   IJE   (Tay lo r   a n d   F ra n c is)  a n d   s o m e   re n o wn e d   jo u rn a ls   o f   El se v ie r   p u b li c a ti o n   (Re n e wa b le  En e rg y ,   I JEP ES ,   EP S R,   a n d   IAE S   Jo u r n a l ).   No w,  h e   is  wo rk i n g   a s  a n   As so c iate   P ro fe ss o r  i n   Ra b i n d r a n a th   Tag o re   Un iv e rsity   Bh o p a l.   His  re se a rc h   in tere sts  in   m u lt il e v e l  i n v e rters   e sp e c ially   in   th e   t o p o l o g y   a n a ly sis   a n d   m o d e ll in g   o f   p o we r  e lec tro n ic s   c o n v e rters .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  k th a k re . e e @g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.