I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv e  S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,   Dec em b er   2 0 2 4 ,   p p .   2 2 4 3 ~ 2 2 5 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 5 . i4 . p p 2 2 4 3 - 2 2 5 2       2243     J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Perf o rma nce  ana ly sis  of f if teen  l ev el reduce d device  c o unt  a sy mm etric a l mu ltilevel inv er ter       M urug esa n  M a niv el 1 ,  L a k s h m a na n P a la ni 2 ,   Siv a r a nja ni Su bra m a ni 3 ,   B ha ra ni P ra k a s h T hia g a ra j a n 4 ,  Div y a   K a nn us a m y 1 ,   J eba k u m a r  I mm a nu el  D ev a s a ha y a m 5 ,   V.   J .   Vij a y a la k s hm i 6   1 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 E n g i n e e r i n g ,   K a r p a g a m I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   C o i mb a t o r e ,   T a mi l   N a d u ,   I n d i a   2 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 E n g i n e e r i n g ,   R a j a g i r i   S c h o o l   o f   En g i n e e r i n g   & T e c h n o l o g y ,   K a k k a n a d ,   I n d i a   3 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 E n g i n e e r i n g ,   S r i   K r i s h n a   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   C o i mb a t o r e ,   I n d i a   4 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 E n g i n e e r i n g ,   S r i   K r i s h n a   C o l l e g e   o f   T e c h n o l o g y ,   C o i m b a t o r e ,   I n d i a   5 D e p a r t me n t   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   a n d   D a t a   S c i e n c e ,   K a r p a g a m   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   Ta m i l   N a d u ,   I n d i a   6 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 E n g i n e e r i n g ,   K a r p a g a m A c a d e m y   o f   H i g h e r   E d u c a t i o n ,  C o i m b a t o r e ,   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   Dec   2 0 ,   2 0 2 3     R ev is ed   Ma y   2 7 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   J u n   2 ,   2 0 2 4       In   th is  a rti c le,  a   fift e e n - lev e l  re d u c e d   d e v ice   c o u n t   a sy m m e tri c a l  m u lt il e v e l   in v e rter  is   in t ro d u c e d   f o r  e lec tri c   v e h icle   a p p li c a ti o n s.   Th is   n o v e l   m u lt il e v e l  in v e rter  to p o lo g y   m in imiz e s  th e   p o we r  sw it c h e s  re q u ired .   Co n t ro l  o f  t h e   p ro p o se d   i n v e rter  is  a c c o m p l ish e d   v ia  t h e   n e a re st - lev e l  c o n tro l   m e th o d .   I n   a   ty p ica l  m u lt il e v e l  in v e rter,  ten   t o   t we lv e   sw it c h e s  a re   u se d   to   c re a te  t h e   fift e e n   lev e ls.  A h ig h   n u m b e r  o f  sw it c h e s a re   u se d   i n   trad it io n a l  m u l ti lev e l   in v e rters ,   wh ich   in c re a se s th e   d isto rt io n   fro m   a ll   h a rm o n ics ,   sw it c h in g   lo ss e s ,   c o st,  a n d   c o st  p e r  sw it c h .   O n ly   n in e   sw it c h e s  a re   n e e d e d   fo r  th e   su g g e ste d   a r c h it e c tu re .   It  sig n ifi c a n tl y   m in imiz e s  th e   to ta l  h a rm o n ic d isto rt io n   by   5 %   a n d   l o we rs  th e   sw it c h in g   l o ss e s,  lo w - o rd e r   h a rm o n ics ,   a n d   c o m p le x it y .   Th e   e fficie n c y   o f  th e   su g g e ste d   m u lt il e v e l   in v e rter ( M LI )   is 9 8 . 3 5 % .   K ey w o r d s :   Alter n atin g   cu r r e n t   Dir ec t c u r r en t   Mu ltil ev el  in v er ter   Nea r est lev el  co n tr o l   T o tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   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 :   Mu r u g esan   Ma n i v el   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 ,   Kar p ag am   I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   C o im b ato r e  6 4 1 1 0 5 ,   I n d ia   E m ail:  m u r u g esan . k ec @ m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Mu l til ev el   i n v e r t er s   h a v e   b ee n   a   m aj o r   tec h n o l o g ica l   a d v a n c em e n t   d u r i n g   th e   p ast   d ec a d es   a n d   o f f er   th e   o u t p u t   c u r r e n t   a n d   v o lta g e   w av e f o r m s   at   th r e e   o r   m o r e   l ev els.   I t   s y n t h es izes   a   d esi r e d   a lte r n a ti n g   cu r r e n t   ( AC )   o u t p u t   v o lta g e   wa v ef o r m   f r o m   a   s i n g le   d i r e ct   cu r r e n t   ( DC )   s o u r c e   o r   s e v er al   DC   v o lt ag e   s o u r ce s   w h i ch   m a y   b e  s y m m e tr ic al  o r   as y m m et r i ca l .   T h e   m u l til ev el   i n v e r te r   ( ML I )   u s es   a   v a r ie ty   o f   s o u r ce s ,   i n cl u d in g   ca p ac it o r s ,   s o l ar   c ells ,   a n d   b atte r i es.   T h e   a d v a n ta g es  o f   t h e  ML I   ar e  r e d u c ed   s wit ch i n g   l o s s ,   i m p r o v e d   ele ctr o m a g n et ic  c o m p a ti b ili ty ,   h i g h e r   v o lta g e   c ap ac i ty ,   a n d   l o wer   h ar m o n ic   [ 1 ] - [ 4 ] .   T h e  co n v e n ti o n a l  m u ltil ev el   in v e r t er   t o p o lo g i es;  th e  m o s t   o f te n   u s e d   b e in g   t h e   ca s ca d i n g   H  b r i d g e ,   f l y i n g   ca p a cit o r   ( FC ) ,   an d   d io d e - cla m p e d   ( DC )   s t r u ct u r es   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   T h e  m aj o r it y   o f   M L I ’ s   ar e  h y b r i d   s tr u ct u r es ,   w h i ch   a r e  c o m b i n a t io n s   o f   tw o   o r   m o r e   f u n d a m e n t al   m u lt ile v el  s tr u ct u r es ,   h o we v er   a lte r n at iv e  ML I   f r a m ew o r k s   h a v e   a ls o   b e en   s u g g est e d   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   T h e  d i o d e  cla m p e d   M L I   c o n s t r u ct io n   s till   h as  a  s i g n i f ic an t  li m itati o n   th at  l im its   i ts   u s a g e  in   h i g h   p o w e r   ap p li ca ti o n s .   T h e   s e r ies   H - b r i d g e   d esi g n ,   f r o m   w h i c h   n u m er o u s   v ar iat io n s   h a v e   b ee n   d er i v ed ,   is   t h e   f ir s t  co n f i g u r a ti o n   t o   b e   i n tr o d u c e d .   T h e   m o s t   s i g n if i ca n t   d r a wb ac k   o f   t h is   ar r a n g e m e n t   is   t h e   in cr ea s ed   n ee d   f o r   s ep ar ate   v o lta g e   s o u r c es  to   f ee d   ev er y   c ell  [ 9 ] - [ 1 1 ] .   A   M L I   i n v e r t er   c o n s is ts   o f   ele v en   s wi tc h es,  th r ee   ca p a cit o r s ,   th r e e  d i o d es ,   o n e   s o u r c e,   an d   s ev en   le v els   o f   s wit c h e d   c ap ac i to r s .   T h is   ci r c u i t   ca n   s u s t ai n   r e ac ti v e  p o w er   as   t h e   ca p ac it o r s   in   th is   a r r an g em en t   ar e  s el f - b ala n c in g .   H o we v er ,   a d d iti o n al   s wit ch es,   d i o d es ,   a n d   c a p ac it o r s   m e an   a  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  224 3 - 2 2 5 2   2244   m o r e   co m p li ca t e d   ci r c u it   o v e r a ll  [ 1 2 ] .   A   c o n te m p o r a r y   ML I   s t r u ct u r e   t h at   u s es   v e r y   f ew   g at e  d r iv e r   ci r c u its   an d   s witc h i n g   c o m p o n e n ts   h as   b e en   p r ese n t e d .   I t   is   co n f i g u r ed   to   o p e r at e   i n   b o t h   s y m m e tr ica l  an d   as y m m et r ic al   co n f i g u r a ti o n s   f o r   s i n g le -   an d   th r e e - p h as e  o p t io n s   [ 1 3 ] .   A  n i n e - l ev el  M L I   h as  b e en   p r es e n ted   wit h   a  r e d u ce d   m a x i m u m   s ta n d i n g   v o lta g e   a c r o s s   t h e   p o w e r   s wi tc h es .   I t   c o n ta in s   o n e  DC   s o u r c e,   tw o   ca p a cit o r s ,   a n d   e le v e n   p o we r   s e m ic o n d u ct o r   s wit ch in g   d e v ic es   [ 1 4 ] .   O n e   DC   s u p p l y ,   t we n t y   s wi tc h es ,   a n d   f o u r   c ap ac i to r s   h a v e   b e en   u s e d   t o   cr ea t e  a  1 7 - le v e l  in v er t er .   T h e   ca p ac i to r   b ala n ci n g   p r o b le m   is   ea s il y   s o l v e d   b y   u s i n g   a  p a r a lle l  an d   s e r ies   s tr a te g y   [ 1 5 ] .   T e n   p o we r   s w it ch es,   o n e  p o we r   d i o d e ,   an d   t wo   ca p a cit o r s   ar e  test ed   i n   a  u n i q u e  n i n e - l ev el   o f   s witc h e d - c ap ac i to r   tw o - o u t p u t   m u ltil e v el   i n v e r te r   ( SC M L I )   [ 1 6 ] .   On e  DC   s o u r ce ,   t en   t r a n s is t o r s ,   f o u r   c ap ac it o r s ,   an d   tw o   d i o d es   a r e   n e ed ed   t o   g en er ate   s e v en tee n   d if f er en t l e v els  [ 1 7 ] .     I n   th e  r ec en tly   d ev elo p ed   to p o lo g ies  co n s is t  o f   m o r e  d e v ices  to   d e v elo p   m o r e  le v els  an d   m o s t  o f   th e   r ec en t to p o lo g ies co n tain   ca p a cito r s .   Vo ltag e  b alan cin g   p r o b lem s   ar is e  wh en   th e  ca p ac ito r s   ar e  u s ed   to   r ed u ce   DC   s o u r ce s   an d   r aise  lev els  t o   s m o o th   th e  o u tp u t  wav e f o r m   with o u t  th e  n ee d   f o r   a  f ilter .   T h e  d if f icu lty   o f   s h ar in g   v o ltag e  am o n g   d ev ice s   co n n ec ted   in   s er ies  b ec o m es  ev id en t  as  th e  o u tp u t  lev els  r is e.   As  th e  n u m b er   o f   lev els  an d   co m p o n en ts   r is es,  th e  cir cu it  g ets  m o r e  in tr icate   an d   co s tly .   T o   ad d r ess   t h e  af o r em en tio n ed   p r o b lem s ,   a  cir cu it c o n f i g u r atio n   with   f e wer   d ev ices a n d   n o   DC   b u s   ca p ac ito r s   is   p r o b a b ly   th e  b est o p tio n .   I n   th is   p ap e r ,   s ec tio n   2   d ea ls   with   th e  s tr u ctu r e  o f   tr a d itio n al  ML I s ,   d escr ib es  th e  o p er at io n   o f   th e  p r o p o s ed   ML I ,   o u tlin es  th e  ca lcu latio n   o f   lo s s es  an d   ef f icien cy ,   an d   d escr ib es  th e   n e ar est  lev el  co n tr o l  tech n iq u e  u s ed   to   co n tr o l  th e  o p er atio n   o f   th e   p r o p o s ed   ML I ,   s ec tio n s   3   illu s tr ate   th e  r esu lt s   an d   d is cu s s io n s   o f   p r o p o s ed   ML I   an d   s ec tio n   4   c o n clu d es  th e  p r o p o s ed   wo r k .   T h e  r ec o m m e n d ed   ML I   s tr u ctu r e  p r o d u ce s   f if tee n   lev els  with   o n ly   n in e  p o wer   s witch es.  Fu r th er m o r e,   f o r   g en er atin g   ev er y   lev el  at  th e  o u t p u t  v o ltag e,   a  m eth o d   f o r   d eter m in in g   th e   n ec ess ar y   DC   v o ltag e  s o u r ce   is   s u g g este d .   T h e   s witch in g   p u ls es  to   th e   im p lied   ML I   in   th is   s tr u ctu r e  ar e  cr ea te d   u s in g   th e  n ea r est - lev el  co n tr o l  ap p r o a ch .   I t  s ig n if ican tly   r ed u ce s   th e  o v er all  h a r m o n i c   d is to r tio n   b y   f if teen   lev els.  I t  r ed u ce s   p r ices,  weig h t,  an d   co m p lex ity ,   an d   it  p r o d u ce s   a  g o o d   q u ality   o u tp u t   v o ltag e  with   less   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD )   wh ich   is   s u itab le  f o r   elec tr ic  v eh icles.       2.   M E T H O D   I n   th is   s ec tio n , ,   t h e  o p er atio n s   o f   tr ad itio n al  an d   p r o p o s ed   M L I s   ar e  ex p lain ed   alo n g   with   t h eir   v ar io u s   o p er atin g   m o d es.  T h e  ca lcu latio n s   o f   s witch in g   lo s s es,  co n d u ctio n   lo s s es,  an d   ef f icien c y   o f   th e  r ec o m m e n d e d   ML I   wer e  also   elab o r ated .   T h e  n ea r est  lev el   co n tr o l  tech n i q u es  ar e  ex p lain ed   f o r   th e   s u g g ested   1 5 - lev el   ML I s .     2 . 1 .   Co nv ent io na l  m ultilev el  inv er t er s   T h e  s tr u ctu r e   o f   th e   co n v en tio n al  ML I   is   s h o wn   in   Fig u r e   1 ( a ) .   E ac h   ce ll  n ee d s   s ep ar ate  as y m m etr ical   v o ltag e  s o u r ce s   ( A 1 ,   A 2 ,   A 3 )   lin k ed   in   s er ies  to   p r o d u ce   m o r e  lev els.  T h is   co n f ig u r ati o n   in v o lv es  twelv e   s witch es  an d   p r o d u ce s   a  f if tee n - lev el  o u t p u t  v o ltag e.   I n   th is   s tr u ctu r e,   th r ee   H - b r i d g es  ar e  in v o lv ed .   T h e  s ec o n d   to p o lo g y   s h o wn   in   Fig u r e  1 ( b )   n ee d s   ten   s witch es   to   cr ea te  th e  s am e  1 5   lev el  o u tp u t,  an d   in   th is   s tr u ctu r e,   th er e  ar e  3   ce lls ,   ea ch   ce ll  with   o n e  DC   s o u r ce   an d   two   p o wer   s witch in g   d e v ices,  th is   g iv e  a  m u ltil ev el  DC   o u tp u t.  T o   p r o d u ce   AC   wav ef o r m   in   t h e  o u tp u t b ef o r e  co n n ec tin g   to   th e  lo ad   v ia  a  H - b r i d g e  cir cu it   [1 8 ] - [ 2 0 ] .   Fig u r e  1 ( c)   is   th e  r ed u ce d   s witch   co u n t  ML I   f o r   p r o d u cin g   a  f if teen - lev el  o u t p u t  v o ltag e  o r   cu r r e n t   wav ef o r m .   T h is   s tr u ctu r e  in v o lv es  twelv e  p o wer   d ev ices  a n d   f o u r   DC   s o u r ce s   [ 2 1 ] .   Fig u r e  1 ( d )   s h o ws  th e   r ed u ce d   s witch   co u n t M L I   wit h   ten   s witch es a n d   th r ee   asy m m etr ical  DC   s o u r ce s   [ 2 2 ] .     2 . 2 .   P ro po s ed  m ultilev el  inv er t er   T h e  o r g an izatio n   o f   th e   r ec o m m en d ed   ML I   is   in   Fig u r e  2 .   T h r ee   v o ltag e  s o u r ce s   ar e   ( V dc1 , V dc2 ,   V dc3 )  co n n ec ted   to   n in e  d e v ices  ( S 1 ,   S 4 ,   S 5 ,   S 8   ar e  u n id ir ec tio n al  s witch es  an d   S 2 ,   S 3 ,   S 6 ,   S 7 ,   S 9   ar e  b i - d ir ec tio n al  s witch es).   Fo u r   ar e   o n   o n e  s id e  o f   th e  s o u r ce   a n d   th e  r em ain in g   f iv e   ar e   in   th e  r ig h t  s id e   o f   th e  th r ee   s er ies  o f   co n n ec ted   s o u r ce s .   Fig u r e  3   d ep icts   th e  o p er atin g   m o d es  o f   im p lied   ML I   f o r   p r o d u cin g   b o th   p o s itiv e  an d   n eg ativ e  h alf   c y cle s .     2 . 2 . 1 .   M o des   o f   o pera t io n durin g   a   po s it iv e  ha lf - cy cle   S w it c h e s   S 4   a n d   S 8   c o n d u c t ,   a n d   i t   p r o d u c e   z e r o   o u t p u t   v o l t a g e .   S w i tc h e s   S 2   a n d   S 6   c o n d u c t   a n d   p r o d u c e s   1V dc = 3 0   V ,   i t  s u p p l i es   t o   t h e  l o ad .   S w it c h e s   S 2   a n d   S 5   c o n d u c t  an d   p r o d u c e   2 V dc = 6 0   V .   S wi t c h e s   S 3   a n d   S 5   c o n d u c t   a n d   p r o d u c e   1   V dc +2   V dc =3   V dc = 9 0   V .   S w i t c h es   S 4  a n d   S 7   c o n d u c t   a n d   p r o d u c e   4   V dc = 1 2 0   V ,   w h i c h   i t   s u p p l i es   t o   t h e   l o a d .   S w it c h e s   S 4   a n d   S 6   co n d u c t   a n d   p r o d u c e   1   V dc +4   V dc   =   5   V dc = 1 5 0   V .   Sw i tc h e s   S 4 ,   S 5 ,   a n d   S 9   c o n d u c t  a n d   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   i s   2   V dc +4   V dc =6   V dc   =   180   V .   S w it c h e s   S 4   a n d   S 5   c o n d u c t ,   a n d   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   a c r o s s   t h e   l o a d   i s   1   V dc +2   V dc +4   V dc =7   V dc = 2 1 0   V .   T h e   s a m e   s t e p s   w i l l   b e   r e p ea t e d   f r o m   2 1 0   V   t o   z e r o .     2 . 2 . 2 .   M o des   o f   o pera t io n durin g   a   neg a t iv e  ha lf - cy cle   Switch es  S 4   an d   S 8   co n d u ct,   an d   it  p r o d u ce s   ze r o   o u tp u t  v o ltag e.   Switch es  S 2   an d   S 7   co n d u ct  an d   p r o d u ce   1   V dc = - 3 0   V,   ac r o s s   t h e  lo ad .   Switch es  S 1   an d   S 6   c o n d u ct   an d   p r o d u ce   2   V dc = - 60   V.   Switch es  S 1  an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P erfo r ma n ce   a n a lysi s   o f fifteen   leve l red u ce d   d ev ice   co u n t a s ymm etr ica l m u ltil ev el  …   ( Mu r u g esa n   Ma n ivel )   2245   S 7   c o n d u c t  a n d   p r o d u c e   1   V dc +2   V dc = - 3   V dc = - 90   V .   S w it c h es   S 3   a n d   S 8   c o n d u c t   a n d   p r o d u c e   4   V dc = - 120   V ,   wh i ch   s u p p l i es   t o   t h e   l o a d .   Sw i t c h es   S 2   a n d   S 8   c o n d u c t   a n d   p r o d u c e   1   V dc +4   V dc = - 5   V dc = - 150   V .   S wit c h e s   S 1 ,   S 8 ,   a n d   S 9   c o n d u c t   a n d   t h e  o u t p u t   v o l t a g e  i s   2   V dc +4   V dc = - 6   V dc = - 180   V .   S w it c h e s   S 1   a n d   S 8  c o n d u c t ,   a n d   t h e   o u t p u t  v o l t a g e  a c r o s s   t h e   l o a d   is   1   V dc +2   V dc +4   V dc = - 7   V dc = - 210   V .   T h e   s a m e   s t e p s   w il l   b e   r e p e at e d   f r o m   2 1 0   V   t o   z e r o .   T h e  m ain   ad v an tag es  o f   t h is   s tr u ctu r e  ar e  th at  it  h as  1 5   lev els  with   n in e  s witch es  an d   th r ee   asy m m etr ical  DC   s o u r ce s .   T h e  p r o p o s ed   ML I   p r o d u ce s   f if t ee n   lev els  in   th e   o u tp u t  v o ltag e  o r   cu r r e n t.  T h e   s tr u ctu r e  o f   th e   s tated   s y s tem   is   also   co m p ac t  a n d   p r o d u ce s   a   lo wer   v alu e   o f   T HD.   E lectr i ca l  s tr ess es  ac r o s s   ea ch   s witch   ar e  also   less   an d   ea s ily   co n tr o llab le  an d   ex p a n d a b le  f u r th e r   to   p r o d u ce   m o r e  le v els.           ( a)   ( b )       ( c)   ( d )     Fig u r e  1 .   C o n v en tio n al  ML I s :   ( a)   ca s ca d ed   h y b r i d   H - b r i d g e  [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] ,   ( b )   n ew  ca s ca d ed   h y b r id   [ 2 0 ] ,    ( c)   ML I   with   twelv e  s witch es [ 2 1 ] ,   a n d   ( d )   ML I   with   ten   s witch es [ 2 2 ]           Fig u r e  2 .   Pro p o s ed   m u ltil ev el  in v er ter       2 . 3 .   E s t im a t io n o f   lo s s   a nd   ef f iciency   T h is   s ec tio n   d escr ib es  th e   th eo r etica l  ca lcu latio n   o f   lo s s   u s ed   to   d eter m in e   ef f icien c y   o f   r ec o m m en d ed   in v er ter .   T h e  m o s t  s ig n if ican t   lo s s es  ar e  co n d u ctio n   an d   s witch in g   lo s s es,  an d   its   ca lcu latio n   is   b ased   o n   th e   ass u m p tio n   th at  lo ad   is   to tally   r esis tiv e  an d   th at  v o ltag e  a v ailab le  at  o u tp u t is st air ca s e  wav ef o r m .   C o n d u ctio n   lo s s   h ap p en s   w h en   MO SF E T   p o wer   s witch es  ar e   ac tu ated   a n d   c o n d u cts  elec tr icity   in   a  m u ltil ev el  in v er ter .   I n   th e  p r o p o s ed   in v er te r   d esig n ,   lo s s es  ar e  co m p u te d   in d iv id u ally   to   d eter m in e   to tal  lo s s   d u r in g   c o n d u ctio n .   I n   th is   ca s e,   lo s s   d u e  to   s witch   co n d u ctio n   p er io d   d u r in g   t h e  b as ic  cy cle  q u ar ter   is   ca lcu lated ,   as in   ( 1 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  224 3 - 2 2 5 2   2246   = 4 ∫ 2 ( ) 2 0  ,    ( 1 )     T h e  MO SF E T 's  o n - s tate  r esis tan ce   an d   lo ad   c u r r e n t  ar e  d e n o ted   as  R on T   an d   I R ( t) ,   r esp e ctiv ely .   B y   em p lo y in g   n i n e  p o wer   s witch es,  th e  p r o p o s ed   s y s tem   p r o v i d es  1 5   lev els  v o ltag e ,   an d   th e   cu r r e n t  in   th e  l o ad   s id e  is   s in u s o id al.   As a  r esu lt,  th e  lo ad   cu r r en t is ex p r ess ed   as ( 2 ) .     = ,   ( 2 )     Usi n g   ( 1 )   an d   ( 2 ) ,   th e  a v er ag e  lo s s   o f   s in g le - p h ase  s y s tem   d u r in g   co n d u ctio n   is   d er iv ed   as ( 3 ) .     = 4 ∫ , 2  2 2 0   ,    ( 3)     Du r in g   th e  ch an g eo v e r   f r o m   ON  to   OF F  o r   v ice  v er s a,   t h e  o v er lap p in g   o f   v o ltag e  an d   cu r r en t  p r o d u ce s   s witch in g   lo s s   in   MO S FET   p o wer   s witch es.  T h e  en er g y   lo s s   o f   MO SF E T   p o wer   s witch es  is   co m p u ted   as  f o llo ws th r o u g h o u t th em   o n   a n d   o f f   p er i o d s ,   as in   ( 4 ) .      =  × 6      ( 4 )           Fig u r e  3 .   Op e r atio n   o f   p r o p o s ed   m u ltil ev el  in v e r ter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P erfo r ma n ce   a n a lysi s   o f fifteen   leve l red u ce d   d ev ice   co u n t a s ymm etr ica l m u ltil ev el  …   ( Mu r u g esa n   Ma n ivel )   2247   W h er e   V ON ,   I ,   T ON   ar e  th e  M OSFET   o n - s tate  v o ltag e,   th e  MO SF E T   cu r r en t  af ter   s witch in g   o n   an d   tu r n   o n   tim e  r esp ec tiv ely ,   as in   ( 5 ) .     = × 6     ( 5 )     V OFF ,   I OFF ,   an d   T OFF   ar e  th e  MO SF E T   o f f - s tate  v o ltag e,   cu r r en t  p ass in g   th r o u g h   th e  MO SF E T   b ef o r e  it  tu r n s   o f f ,   an d   tu r n - o f f   tim e,   r esp ec t iv ely .   T h e  ty p ical  s witch in g   p o wer   lo s s   in   th e  p r o jecte d   co n f ig u r atio n   is   f in d   in d iv id u ally   f o r   ea c h   p o wer   s witch   b y   u s in g   ( 4 )   a n d   ( 5 ) ,   a n d   th e  s witch in g   lo s s   is   d eter m in ed   as   ( 6 ) .      = 2 × × (  + ) = 1 3 × × × (   + )   ( 6 )     T h e  ef f icien cy   an d   t o tal  p o wer   lo s s   o f   p r o jecte d   in v er ter   ar e  d eter m in ed   b y   u s in g   ( 7 )   an d   ( 8 ) .      , , =  +    ( 7 )     T h e  ef f icien cy   h as b ee n   ca lcu l ated   u s in g   ( 8 ) .        =    +  , × 100%   ( 8 )     Fro m   th e  ca lcu latio n s ,   th e  c o n d u ctio n   l o s s es  o f   ML I   is   1 2 . 1 1   W ,   s witch in g   lo s s es  o f   th e  ML I   is   0 . 3 9 ,   i n p u t   p o wer   o f   th e  ML I   is   7 5 9 . 2   W ,   o u tp u t  p o wer   o f   th e  ML I   is   7 4 6 . 7   W   an d   th e  e f f icien cy   o f   t h e  ML I   is   9 8 . 3 5 %   f o r   th e  r esis tiv e  lo ad   o f   1 0 0   Ω.     2 . 4 .   Nea re s t   lev el  co ntr o l t ec hn iqu e   I t is p o s s ib le  to   r eg u late  m u ltil ev el  in v er ter s   u s in g   b o th   lo w - f r eq u en c y   an d   h ig h - f r eq u en cy   s witch in g   tech n iq u es.  A   f u n d am e n tal  f r eq u en cy   s witch in g   p r o ce s s   is   em p lo y ed   to   co n tr o l   th e  r ec o m m e n d ed     to p o lo g y   [ 2 3 ] .   Fo r   b asic  f r eq u en cy   s witch in g ,   o n e  ca n   em p lo y   t h e  s elec tiv e  h a r m o n ic   e lim in atio n   ( SHE)   o r   s p ac e  v ec to r   m o d u latio n   ( SVM)   s ch em es.  T h e  less   ap p ea lin g   asp ec t  o f   SVM  i s   it s   co n tr o l  co m p lex ity .   I n   ter m s   o f   th e  SHE  s tr ateg y ,   s o lv in g   t h e  eq u atio n s   to   ex ac tly   p r ed ic t  th e  s witch in g   an g les  wo u l d   g et  m o r e  d if f i cu lt  as   th e  lev els  g r o w  [ 2 4 ] .   T h e  clo s est  lev el  m o d u latio n   a p p r o ac h   is   em p lo y ed   in   t h is   r esear ch   [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ] .   Fig u r e  4   illu s tr ates  th e  co n tr o l  ap p r o ac h .   T o   ac h iev e  ea c h   s witch in g   s tate  in   th is   m an n er ,   th e   f u n d a m en tal  f r e q u en c y   o f   th e  r ef er e n ce   s in e   wav e  is   c o m p ar ed   with   co n s tan ts .   I t  is   n ec e s s ar y   to   co m p ar e   "n "  c o n s tan ts   with   th e   s in e  wav e   at  s ix   p er   u n it.  if   th e  v o ltag e  w av ef o r m   h as  "n "  lev els  in   th e  p o s itiv e  h alf   cy cle.   T h e  clo s est  lev el  co n s tan t  m u s t  h av e  a  v alu e  b etwe en   0   a n d   1 .   Nex t,  in   o r d er   to   o b tain   th e  co n s tan t  th at  will  b e  co m p ar ed   with   th e  r ef er en ce   t o   cr ea te  th e  s u b s eq u en t  lev el,   th e  s am e  co n s tan t  will  b e  ad d ed .   T h e  MO SF E T s   ar e  th en   ac tiv ated   in   ac co r d an ce   with   th e  s witch in g   f u n ctio n   u s in g   th e  p u ls es  p r o d u ce d   b y   co m p ar in g   th e  s am e  co n s tan ts   with   t h e  r ef er en ce .   Fo r   in s tan ce ,   th e  s elec ted   n ea r est  l ev el  co n s tan t  m u s t  b e  ad d ed   to   ze r o   in   o r d er   to   c r ea te  th e  p u l s es  r eq u ir ed   f o r   th e   s witch es  co n d u ctin g   at  lev el  1 .   Ma n y   r esear ch er s   h av e  co n clu d ed   af ter   s tu d y   th at  th e  o p tim al  n ea r est  lev el  co n s tan t  will  b e   0 . 4   f o r   lo w  T HD  an d   lo wer   o r d e r   h ar m o n ic s .   On e  m ay   esti m ate  th e  s witch in g   f o r   ea c h   lev e l   u s in g   ( 9 ) .   T h e  n ea r est lev el  co n s tan t is su b tr ac ted   f r o m   1   in   t h e  ca lcu latio n   to   g et  th e  r esu lt  o f   0 . 6 .     =   ( 9 )           Fig u r e  4 .   Nea r est  lev el  co n tr o l   m o d u latio n   tech n iq u e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  224 3 - 2 2 5 2   2248   3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N    T h e  ef f ec tiv en ess   o f   th e  r ec o m m en d ed   ML I   f o r   R - lo ad   is   v er if ied   th r o u g h   MA T L AB   s im u latio n .   T h e   S im u lin k   m o d el   o f   t h e  s u g g es ted   ML I   is   s h o wn   in   Fig u r e  5 .   T h r ee   s ep ar ate  DC   v o ltag e  s o u r ce s   3 0   V,   6 0   V ,   an d   1 2 0   V  ar e   u tili ze d   in   th i s   co n f ig u r atio n .   T h e   15 - lev el   o u tp u t  v o ltag e  wav ef o r m   is   ac h iev ed   b y   u s in g   th e   n ea r est - lev el  co n tr o l  m et h o d .   T h e  r m s   v alu e  o f   1 5   lev el  o u tp u t  v o ltag e  is   2 1 0   V  f o r   1 0   k W   wh ich   is   s h o wn   in   Fig u r e  6 .   I t  in d icate s   th at  th e   o u tp u t  v o ltag e  wav ef o r m   is   alm o s t  s in u s o id al.   Fig u r e  7   s h o w s   th e  o u t p u t  v o lt a g e   an d   cu r r e n t  wa v e f o r m s   f o r   an   R L   l o a d   o f   1 0   k W   an d   7 5 0   V AR .   I t i n d i ca t es  t h a t  t h e   o u t p u t   cu r r e n t  wa v e f o r m   is   alm o s t   s in u s o i d a l   a n d   h as   a   m a g n it u d e   o f   5 0   A .   Fi g u r e   8   s h o w s   T HD ,   its   v a lu e   is   4 . 8 9 % ,   a n d   T HD   is   a ls o   wit h i n   th e   l im i t  o f   th e   I E E E   s t an d ar d   o f   5 %.           Fig u r e  5 .   Simu latio n   d iag r a m   o f   p r o p o s ed   15  l ev el  ML I           Fig u r e  6 .   Ou t p u t v o ltag e  wav e f o r m   f o r   1 5 - lev el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P erfo r ma n ce   a n a lysi s   o f fifteen   leve l red u ce d   d ev ice   co u n t a s ymm etr ica l m u ltil ev el  …   ( Mu r u g esa n   Ma n ivel )   2249       F i g u r e   7 .   O u t p u t   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   w a v e f o r m   f o r   R L   l o a d           Fig u r e  8 .   FF T   an aly s is   f o r   1 5 - lev el  ML I       Simu latio n   r esu lts   ar e  v er if ie d   th r o u g h   th e  h ar d war e   s etu p   as  s h o wn   in   Fig u r e  9   w h ich   co n s is t s   o f   n in e  MO SF E T s .   T h er e  ar e  I R F8 4 0   MO SF E T s   u s ed   in   th e  h ar d war e  lay o u t.   T h e  A r d u i n o   m icr o c o n tr o ller   g en er ates   th e  g ate  s ig n al  f o r   in v er ter   s witch es.  T h er e  ar e  th r ee   asy m m et r ic  DC   s o u r ce s   ( 3 0   V,   6 0   V,   an d   1 2 0   V)   p o s itio n ed   o n   th e  in p u t  s id e  o f   th e  1 5 - lev el  in v er ter .   T h e  s u g g ested   in v e r ter   o u tp u t  p o wer s   a  r esis tiv e  l o ad   ( 3 0   K - 0 . 5   k w) .   Fig u r e  1 0   s h o ws  t h e  h a r d war e   o u tp u t  v o ltag e  f o r   r esis tiv e  lo ad   an d   Fig u r e  1 1   illu s t r ates  th e  cu r r e n t  wav e f o r m   f o r   th e  s am e  lo ad .   T h e  e x p er i m en tal  T HD  is   4 . 9 4   %  wh ich   i s   u n d er   th e  T HD  s tan d ar d   o f   t h e  I E E E   ( 5 %).   T h e r e   ar e  s u b s tan tially   f ewe r   s witch e s   em p lo y ed   an d   a  lo wer   o v er al l  h ar m o n ic  d is to r tio n   wh en   co m p ar ed   to   th e  o th er   f o u r   ty p ical  i n v er ter s   s h o wn   in   T ab le  1 .   Fig u r e  1 2   d ep icts   t h e  co m p a r is o n   o f   v ar io u s   tr a d itio n al  ML I s .   Fro m   th ese  co m p ar is o n s ,   th e  p r o p o s ed   ML I   is   b etter   i n   ter m s   o f   d ev ice  u tili za tio n ,   g ate  d r iv er   ci r cu its   n ee d ed ,   to tal  s tan d in g   v o ltag e   p er   u n it,  co s t  f u n ctio n   p er   lev e l,   T HD ,   an d   e f f icien cy .           Fig u r e  9 .   E x p er im e n t setu p     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  224 3 - 2 2 5 2   2250   T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   tr ad iti o n al  an d   p r o p o s ed   m u ltil ev el  in v er ter s             Fig u r e  1 0 .   Har d war e  o u tp u t  v o ltag e  wav ef o r m     Fig u r e  1 1 .   Har d war e  o u tp u t c u r r en t w av e f o r m           Fig u r e  1 2 .   C o m p ar is o n   o f   v a r io u s   ML I s       4.   CO NCLU SI O N   T h is   ar ticle  h as  s h o wn   h o w  t h e  s u g g ested   ML I   co n f ig u r atio n   wo r k s   with   n in e   s witch es.  T h is   ML I   s tr u ctu r e  an d   its   b asic  f u n ctio n s   h av e  b ee n   d is cu s s ed .   A  m eth o d   f o r   ca lcu latin g   th e  s witch es  r eq u ir ed   in   r elatio n   to   th e  n ec ess ar y   o u tp u t  lev el  was  also   co v er ed .   I n   th e  tr ad itio n al  s y s tem ,   th e  n u m b er   o f   s witch es  n ee d ed   r o s e  alo n g   with   th e  le v els.  B ec au s e  th er e  ar e  a   lo t  o f   p o wer   s em ico n d u ct o r   s witch es  in v o lv ed ,   th er e  is   an   in cr ea s e   in   h ar m o n ics,  s witch   lo s s es,  c o s t,  an d   d is to r tio n   o f   all  h a r m o n ics.  Fo r   1 5   lev els,  th e   s u g g ested   co n f ig u r atio n   d r asti ca lly   lo wer s   th e  p o wer   c o n s u m p tio n   o f   s em ico n d u ct o r   s witch es,  ef f icien cy   is   9 8 . 3 5 %.  T h e  ML I ' s   o v er al l  co m p lex ity   is   less ,   an d   co s t  f u n ctio n   p er   lev el  is   4 . 8 9   an d   T HD  is   4 . 5 1 %  wh ich   co m es  u n d er   th e  s tan d ar d   o f   I E E E   5 %.  Hen ce ,   t h is   p r o p o s ed   s tr u ctu r e  is   m o s t su itab le  f o r   E V  ap p licatio n s .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   P o o r f a k h r a e i ,   M .   N a r i m a n i ,   a n d   A .   Em a d i ,   “ A   r e v i e w   o f   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 i e s  i n   e l e c t r i c   v e h i c l e s :   c u r r e n t   s t a t u s   a n d   f u t u r e   t r e n d s , ”   I E EE  O p e n   J o u r n a l   o f   Po w e r  El e c t r o n i c s ,   v o l .   2 ,   p p .   1 5 5 – 1 7 0 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / O JP EL . 2 0 2 1 . 3 0 6 3 5 5 0 .   S . N o .   To p o l o g i e s   Le v e l   N S   N gd   N D   N C   N D CS   M B V   TSV   TSV PU   CF P U   (α = 1)   TH D   Ef f i c i e n c y   1   D C M LI   15   14   14   12   7   1   1V dc   28V dc   28   5 . 0 0   1 2 . 5 4   9 6 . 7 8   2   F C M LI   15   14   14   0   16   1   1V dc   28V dc   28   4 . 8 0   1 1 . 1 3   9 6 . 7 0   3   C H M LI   15   28   14   0   0   1   7V dc   28V dc   4   2 1 . 6 6   1 2 . 0 8   9 6 . 0 5   4   H M LI   15   12   10   0   0   3   7V dc   52V dc   7 . 4 3   5 . 2 0   9 . 1 2   9 7 . 6 0   6   [ 2 1 ]   15   11   11   0   0   4   7V dc   36V dc   5 . 1 4   7 . 2 3   5 . 5 0   9 8 . 5 5   7   [ 2 3 ]   15   10   7   0   0   3   7V dc   50V dc   7 . 4 3   4 . 8 9   6 . 3   9 8 . 6 0   8   P r o p o se d   M LI   15   9   7   0   0   3   7V dc   46V dc   6 . 5 7   4 . 5 1   4 . 8 9   9 8 . 3 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       P erfo r ma n ce   a n a lysi s   o f fifteen   leve l red u ce d   d ev ice   co u n t a s ymm etr ica l m u ltil ev el  …   ( Mu r u g esa n   Ma n ivel )   2251   [ 2 ]   F .   Z.   P e n g ,   J.   W .   M c K e e v e r ,   a n d   D .   J.   A d a ms,  “ A   p o w e r   l i n e   c o n d i t i o n e r   u s i n g   c a s c a d e   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r s   f o r   d i s t r i b u t i o n   sy st e ms, ”   I EE E  T r a n s a c t i o n s  o n   I n d u st ry  Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   3 4 ,   n o .   6 ,   p p .   1 2 9 3 – 1 2 9 8 ,   1 9 9 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 2 8 . 7 3 9 0 1 2 .   [ 3 ]   L.   M .   T o l b e r t ,   F .   Z .   P e n g ,   a n d   T.   G .   H a b e t l e r ,   “ M u l t i l e v e l   i n v e r t e r s  f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e   a p p l i c a t i o n s, ”   i n   P o w e r  El e c t r o n i c s  i n   T ra n s p o rt a t i o n   ( C a t .   N o . 9 8 T H 8 3 4 9 ) ,   I EEE,   1 9 9 8 ,   p p .   7 9 – 8 4 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P ET. 1 9 9 8 . 7 3 1 0 6 2 .   [ 4 ]   L.   M .   To l b e r t ,   F .   Z.   P e n g ,   a n d   T .   G .   H a b e t l e r ,   “ M u l t i l e v e l   c o n v e r t e r s  f o r   l a r g e   e l e c t r i c   d r i v e s , ”   I EEE   T ra n s a 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 .   3 5 ,   n o .   1 ,   p p .   3 6 – 4 4 ,   1 9 9 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 2 8 . 7 4 0 8 4 3 .   [ 5 ]   K .   A .   C o r z i n e ,   M .   W .   W i e l e b sk i ,   F .   Z.   P e n g ,   a n d   J .   W a n g ,   “ C o n t r o l   o f   c a sca d e d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r s,”   I EEE  T r a n s a 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 .   1 9 ,   n o .   3 ,   p p .   7 3 2 – 7 3 8 ,   M a y   2 0 0 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TP EL. 2 0 0 4 . 8 2 6 4 9 5 .   [ 6 ]   M .   F r a c c h i a ,   T.   G h i a r a ,   M .   M a r c h e s o n i ,   a n d   M .   M a z z u c c h e l l i ,   “ O p t i m i z e d   mo d u l a t i o n   t e c h n i q u e s  f o r   t h e   g e n e r a l i z e d   N - l e v e l   c o n v e r t e r , ”   i n   P ES C   ` 9 2   R e c o rd .   2 3 r d   A n n u a l   I EE E  P o w e r  El e c t ro n i c s  S p e c i a l i st s   C o n f e re n c e ,   I EEE,   1 9 9 2 ,   p p .   1 2 0 5 – 1 2 1 3 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P ESC . 1 9 9 2 . 2 5 4 7 3 7 .   [ 7 ]   K .   A .   C o r z i n e   a n d   J.  R .   B a k e r ,   “ R e d u c e d - p a r t s - c o u n t   mu l t i l e v e l   r e c t i f i 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 .   4 9 ,   n o .   4 ,   p p .   7 6 6 – 7 7 4 ,   A u g .   2 0 0 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 0 2 . 8 0 1 0 7 7 .   [ 8 ]   D .   C h i t t a t h u r u ,   S .   P a d m a n a b a n ,   a n d   R .   P r a sa d ,   “ D e s i g n   a n d   i m p l e me n t a t i o n   o f   a s y mm e t r i c   c a sca d e d   mu l t i l e v e l   i n v e r t e r   w i t h   o p t i m a l   c o m p o n e n t s, ”   El e c t ri c   P o w e r  C o m p o n e n t s  a n d   S y st e m s ,   v o l .   4 9 ,   n o .   4 – 5 ,   p p .   3 6 1 – 3 7 4 ,   M a r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 1 5 3 2 5 0 0 8 . 2 0 2 1 . 1 9 7 0 2 9 0 .   [ 9 ]   J.  R o d r i g u e z ,   J. - S .   L a i ,   a n d   F .   Z .   P e n g ,   “ M u l t i l e v e l   i n v e r t e r s:   a   s u r v e y   o f   t o p o l o g i e s ,   c o n t r o l s ,   a n d   a p p l i c a t i o n s , ”   I EEE  T r a n sa 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 .   4 9 ,   n o .   4 ,   p p .   7 2 4 – 7 3 8 ,   A u g .   2 0 0 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 0 2 . 8 0 1 0 5 2 .   [ 1 0 ]   P .   R .   B a n a ,   K .   P .   P a n d a ,   S .   P a d ma n a b a n ,   a n d   G .   P a n d a ,   “ E x t e n d a b l e   sw i t c h e d - c a p a c i t o r   m u 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   n u mb e r   o f   c o m p o n e n t s   a n d   s e l f - b a l a n c i n g   c a p a c i t o r s, ”   I E EE   T ra n s a 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 .   5 7 ,   n o .   3 ,   p p .   3 1 5 4 – 3 1 6 3 ,   M a y   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI A . 2 0 2 0 . 3 0 1 8 4 2 2 .   [ 1 1 ]   N .   P .   G o p i n a t h ,   K .   V i j a y a k u mar,  J.  S .   M o h d   A l i ,   K .   R a g h u p a t h i ,   a n d   S .   S e l v a m ,   “ A   t r i p l e   b o o s t   se v e n - l e v e l   c o m mo n   g r o u n d   t r a n sf o r merl e ss  i n v e r t e r   t o p o l o g y   f o r   g r i d - c o n n e c t e d   p h o t o v o l t a i c   a p p l i c a t i o n s , ”   E n e rg i e s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   8 ,   p .   3 4 2 8 ,   A p r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 6 0 8 3 4 2 8 .   [ 1 2 ]   S .   S i v a m a n i   a n d   V .   M o h a n ,   “ A   t h r e e - p h a se   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   t o p o l o g y , ”   I n t e r n a t i o n a l   T ra n s a c t i o n s  o n   El e c t r i c a l   En e r g y   S y s t e m s ,   v o l .   2 0 2 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 – 1 6 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 2 2 / 6 1 9 3 7 3 1 .   [ 1 3 ]   A .   M a u r y a   a n d   A .   M i s h r a ,   “ A   si n g l e   s o u r c e   b a se d   m u l t i l e v e l   b o o s t   i n v e r t e r   w i t h   r e d u c e d   p e a k   s t a n d i n g   v o l t a g e   f o r   r e n e w a b l e   e n e r g y   a n d   EV   a p p l i c a t i o n s , ”   Re n e w a b l e   En e rg y   Fo c u s ,   v o l .   4 2 ,   p p .   3 3 – 4 7 ,   S e p .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r e f . 2 0 2 2 . 0 5 . 0 0 2 .   [ 1 4 ]   D .   K .   P a t e l ,   V .   P .   P a l ,   K .   B a i t h a ,   a n d   D .   K u mar ,   “ A   N o v e l   1 7 - l e v e l   sw i t c h e d - c a p a c i t o r   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   d e v i c e   c o u n t , ”   i n   2 0 2 2   2 n d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Em e r g i n g   Fr o n t i e rs  i n   El e c t ri c a l   a n d   El e c t ro n i c   T e c h n o l o g i e s  ( I C EFE ET) ,   I EEE,   Ju n .   2 0 2 2 ,   p p .   1 – 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C E F EET5 1 8 2 1 . 2 0 2 2 . 9 8 4 7 6 8 9 .   [ 1 5 ]   P .   P r e m  e t   a l . ,   “ A   n o v e l   c r o ss - c o n n e c t 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   f o r   h i g h e r   n u mb e r   o f   v o l t a g e   l e v e l s   w i t h   r e d u c e d   sw i t c h   c o u n t , ”   I n t e r n a t i o n a l   T ra n s a c t i o n s   o n   E l e c t r i c a l   E n e r g y   S y st e m s ,   v o l .   3 0 ,   n o .   6 ,   p .   e 1 2 3 8 1 ,   J u n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / 2 0 5 0 - 7 0 3 8 . 1 2 3 8 1 .   [ 1 6 ]   R .   A n a n d   a n d   R .   K .   M a n d a l ,   “ A n   e f f i c i e n t   a n d   h i g h   g a i n   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 , ”   E n g i n e e ri n g   R e se a rc h   Ex p r e ss ,   v o l .   4 ,   n o .   3 ,   p .   0 3 5 0 1 9 ,   S e p .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 2 6 3 1 - 8 6 9 5 / a c 8 4 c 6 .   [ 1 7 ]   R .   S u n ,   X .   W a n g ,   a n d   Y .   Y e ,   “ S e v e n t e e n - l e v e l   i n v e r t e r   b a se d   o n   sw i t c h e d - c a p a c i t o r   a n d   f l y i n g - c a p a c i t o r - f e d   T - t y p e   u n i t , ”   I EE E   Ac c e ss ,   v o l .   1 0 ,   p p .   3 3 5 6 1 – 3 3 5 7 0 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 2 . 3 1 6 1 9 4 9 .   [ 1 8 ]   H .   S .   P a t e l   a n d   R .   G .   H o f t ,   “ G e n e r a l i z e d   t e c h n i q u e s   o f   h a r m o n i c   e l i m i n a t i o n   a n d   v o l t a g e   c o n t r o l   i n   t h y r i s t o r   i n v e r t e r s :   P a r t   I -- h a r m o n i c   e l i m i n a t i o n , ”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   I A - 9 ,   n o .   3 ,   p p .   3 1 0 – 3 1 7 ,   M a y   1 9 7 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T I A . 1 9 7 3 . 3 4 9 9 0 8 .   [ 1 9 ]   R .   M u r u g e sa n ,   M . ,   R .   S .   P a r i ,   a n d   S .   S i v a r a n j a n i ,   “ D i f f e r e n t   t y p e s  o f   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 - A   t e c h n i c a l   r e v i e w , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   En g i n e e ri n g   T e c h n o l o g y ,   v o l .   7 ,   n o .   1 ,   p p .   1 4 9 – 1 5 5 ,   2 0 1 6 .   [ 2 0 ]   F .   Z.   P e n g ,   “ A   g e n e r a l i z e 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   s e l f   v o l t a g e   b a l a n c i n g , ”   I EE E  T ra n s a c t i o n s  o n   I n d u st ry  Ap p l i c a t i o n s ,  v o l .   3 7 ,   n o .   2 ,   p p .   6 1 1 – 6 1 8 ,   2 0 0 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 2 8 . 9 1 3 7 2 8 .   [ 2 1 ]   M .   F a h a d ,   M .   D .   S i d d i q u e ,   A .   I q b a l ,   A .   S a r w a r ,   a n d   S .   M e k h i l e f ,   “ I mp l e m e n t a t i o n   a n d   a n a l y s i s  o f   a   1 5 - 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   sw i t c h   c o u n t , ”   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   4 0 6 2 3 – 4 0 6 3 4 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 6 4 9 8 2 .   [ 2 2 ]   V .   N .   V .   K u mar  a n d   G .   T.   M a n o h a r ,   “ A   c o m p r e h e n si v e   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   t o p o l o g i e s  a n d   mo d u l a t i o n   t e c h n i q u e s, ”   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   S y s t e m s  a n d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 0 ,   n o .   1 ,   Ja n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / s 4 3 0 6 7 - 0 2 3 - 0 0 0 7 1 - 8.   [ 2 3 ]   M .   R a w a   e t   a l . ,   “ A   n e w   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   D C   so u r c e s,”   E n e r g i e s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 5 ,   p .   4 7 0 9 ,   A u g .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 4 1 5 4 7 0 9 .   [ 2 4 ]   M .   D .   S i d d i q u e ,   S .   M e k h i l e f ,   S .   P a d man a b a n ,   M .   A .   M e mo n ,   a n d   C .   K u mar,  “ S i n g l e - p h a s e   st e p - u p   sw i t c h e d - c a p a c i t o r - b a s 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   S H EPW M , ”   I E EE  T r a n sa c t i o n s   o n   I n d u st ry   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   5 7 ,   n o .   3 ,   p p .   3 1 0 7 – 3 1 1 9 ,   M a y   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI A . 2 0 2 0 . 3 0 0 2 1 8 2 .   [2 5]   S .   K   a n d   M .   D a s   B ,   “ A   l o w   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   b a s e d   1 7   l e v e l   i n v e r t e r   w i t h   n e a r e s t   l e v e l   c o n t r o l , ”   i n   2 0 2 0   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   D r i v e s   a n d   E n e r g y   S y s t e m s   ( P E D E S ) ,   I E E E ,   D e c .   2 0 2 0 ,   p p .   1 – 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P E D E S 4 9 3 6 0 . 2 0 2 0 . 9 3 7 9 4 6 1 .   [ 2 6 ]   M .   M a n i v e l   a n d   L.   K a l i a p p a n ,   “ A n a l y si s a n d   i m p l e me n t a t i o n   o f   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   e l e c t r i c   v e h i c l e s   a p p l i c a t i o n s, ”   E l e k t r o n i k a   i r E l e k t r o t e c h n i k a ,   v o l .   2 9 ,   n o .   1 ,   p p .   2 1 – 3 2 ,   F e b .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 5 7 5 5 / j 0 2 . e i e . 3 3 0 5 3 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Mu r u g e sa n   Ma n iv e l          is  an   As sista n t  P ro fe ss o r   in   El e c tri c a l  a n d   E lec tro n ics   En g i n e e rin g   De p a rtme n t   a t  Ka rp a g a m   In stit u te  o f   Tec h n o lo g y ,   C o i m b a to re ,   Tam il   Na d u ,   I n d ia.   He   h a s  c o m p lete d   h is   P h . D.  fro m   An n a   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a i,   In d ia.  He   re c e iv e d   h is  B. E.   a n d   M . E .   d e g re e s  in   El e c tri c a l  a n d   El e c tr o n i c s  En g in e e rin g   fr o m   Ko n g u   E n g i n e e rin g   Co ll e g e ,   Tam il   Na d u ,   In d ia  a n d   K.S .   Ra n g a sa m y   Co ll e g e   o f  Tec h n o lo g y ,   Tam il   Na d u ,   In d ia,  i n   2 0 0 9   a n d   2 0 1 1 ,   re sp e c ti v e ly .   He   is  h a v in g   1 3   y e a r s  o f  t e a c h in g   e x p e rie n c e .   He   is  a   l ife  m e m b e r   o f  I n d ia n   S o c iety   fo r  Tec h n ica l  E d u c a ti o n   (IS T E).   He   h a s  p u b li s h e d   m o re   th a n   2 5   p a p e rs  in   v a rio u s  in ter n a ti o n a l   jo u r n a ls  a n d   c o n fe re n c e s.  His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   th e   field   o f  p o we r  e lec tro n ics ,   m o t o r   d riv e s ,   a n d   re n e wa b le  e n e r g y   s y ste m s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :   m u ru g e sa n . k e c @g m a il . c o m .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  224 3 - 2 2 5 2   2252     La k shm a n a n   Pa l a n i           h a s  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 in e e rin g   (EE E)  fr o m   G o v e rn m e n t  Co ll e g e   o f  E n g i n e e rin g ,   Co imb a to re   u n d e r  Bh a ra th iar  U n iv e rsit y ,   P o s t   G ra d u a te  in   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g   wit h   s p e c ializa ti o n   in   P o we r  sy ste m s  fro m   Th iag a ra jar  Co ll e g e   o f  M a d u ra i  u n d e r  M . K.  Un i v e rsity   E n g i n e e rin g   a n d   P h . D .   fro m   An n a   Un iv e rsity ,   C h e n n a i.   He   h a s   m o r e   th a n   1 5   y e a rs  o f  tea c h in g   e x p e rien c e   a n d   5   y e a rs  o f   in d u strial   e x p e rien c e .   He   is  a   li fe   m e m b e r  o f  In d ian   S o c iety   f o r   Tec h n ica l   Ed u c a ti o n   (IS T E).   His  fiel d s  o f   in tere st  in c l u d e   e lec tri c a l  m a c h in e s,  p o we r  sy ste m s,  p o we r  e lec t ro n ics ,   in d u strial   d ri v e s,  a n d   c o n tro l  sy ste m s .   He   h a s  p u b li s h e d   m o re   th a n   1 0   re se a rc h   p a p e rs  in   re fe re e d   jo u rn a ls  a n d   c o n fe re n c e s p ro c e e d in g s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  la k c h a n d p @g m a il . c o m .         S iv a r a n ja n i  S u b r a m a n i           is  c u rr e n tl y   wo rk in g   a s  a n   a ss o c iate   p r o f e ss o r .   S h e   re c e iv e d   d o c t o ra l   d e g re e   fr o m   An n a   U n iv e rsity   Ch e n n a i,   d u ri n g   th e   y e a r  2 0 2 0 .   S h e   c o m p lete d   M . E.   i n   p o we r  e lec tro n ics   a n d   d ri v e s  d u rin g   th e   y e a r  2 0 0 6   a n d   B. E  i n   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g   d u ri n g   th e   y e a r  2 0 0 1   in   A n n a   U n iv e rsit y ,   C h e n n a i.   S h e   is  h a v i n g   1 8   y e a rs  o f   tea c h in g   e x p e rien c e .   S h e   p u b li sh e d   h e r  re s e a rc h   wo rk   in   2 5   S CI /S c o p u s/UG C  jo u rn a ls  a n d   th e   p u b li c a ti o n   in c lu d e s 1 0   p a ten ts an d   6   b o o k s/b o o k   c h a p ters .   He r  c u rre n t  re se a rc h   in tere sts in c l u d e   sim u lati o n   a n d   d i g it a l  c o n tr o l  tec h n iq u e s  o f  AC  d riv e s,  in v e rt e rs  to p o l o g ies ,   a n d   h a rm o n ic  su p p re ss io n .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  sh iv a ra n jan i _ s@ re d iffma il . c o m .         Bh a r a n i   Pra k a sh  Th i a g a r a j a n           re c e iv e d   h is  b a c h e lo r’s  d e g re e   in   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g   i n   2 0 0 8   f ro m   An n a   Un i v e rsity .   He   a lso   re c e iv e s  a   m a ste r  o f  tec h n o lo g y   (M . Tec h . )   fro m   th e   S a m e   Un i v e rsity .   He   is  a   li fe   m e m b e r  o f   In d ian   S o c iety   o f   Tec h n ica l  Ed u c a ti o n   (I S TE )  a n d   a   f u ll – ti m e   a ss istan t  p ro fe ss o r   in   S ri  Kris h n a   Co ll e g e   o f  Tec h n o l o g y .   His   re se a rc h   in tere st  a re   p o we r  e lec tr o n ics ,   se m ico n d u c to r   d e v ice s,  re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e s,  h ig h - v o lt a g e   e n g in e e rin g ,   d i g it a l  c irc u it s ,   a n d   e lec tri c a l  m a c h in e s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :   b h a ra n i. ff b @g m a il . c o m .         Div y a   K a n n u sa m y           re c e iv e d   h e r  b a c h e lo r’s  d e g re e   in   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g   in   2 0 1 2   fr o m   An n a   Un iv e rsity .   S h e   a lso   re c e iv e d   a   M a ste r  o f  E n g i n e e rin g   (M . E)   fro m   th e   A n n a   Un iv e rsit y   i n   2 0 1 4 .   S h e   is  a   fu ll – ti m e   a ss istan t  p ro fe ss o r  in   Ka rp a g a m   In stit u te  o f   Tec h n o l o g y ,   C o imb a to re .   S h e   is   c u rre n tl y   p u rsu i n g   P h . D .   i n   An n a   Un i v e rsity ,   C h e n n a i.   He r   re se a rc h   in tere st s   a re   p o we r  e lec t ro n ics ,   e lec tri c   d riv e s  a n d   c o n tr o l  sy ste m s,  re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e s,  h ig h - v o lt a g e   e n g in e e ri n g ,   a n d   d i g it a l  c ircu it s .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   d iv y a . e e e @k a rp a g a m tec h . a c . in .         J e b a k u m a r   I m m a n u e l   D e v a s a h a y a m           i s   w o r k i n g   a s   a s s o c i a t e   p r o f e s s o r   i n   Ka r p a g a m   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   C o i m b a t o r e   a n d   h e   c o m p l e t e d   h i s   b a c h e l o r ' s   d e g r e e   ( B . E . )   i n   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g   f r o m   A n n a   U n i v e r s i t y ,   C h e n n a i ,   f o l l o w e d   b y   a   m a s t e r' s   d e g r e e   ( M . E . )   i n   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g   f r o m   A n n a   U n i v e r s i t y   o f   Te c h n o l o g y ,   C o i m b a t o r e .   H e   h a s  c o m p l e t e d   h i s   P h . D .   i n   I n f o r m a t i o n   C o m m u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g / C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g   f r o m   A n n a   U n i v e r s i t y ,   C h e n n a i .   H e   h a s   p u b l i s h e d   2 6   a r t i c le s   i n   p r e s t i g i o u s   j o u r n a l s   s u c h   a s   S C I / W e b   o f   S c i e n c e - 0 1 ,   S c o p u s - 1 0 ,   a n d   I E E E   E x p l o r e :   0 6 .   H i s   r e se a rc h   i n t e r e s ts   i n c l u d e   M a c h i n e   L e a r n i n g   a l g o r i t h m s   f o r   i n t r u s i o n   d e t e c t i o n   s y s t e m s   (I D S s) ,   n e t w o r k   s e c u r i t y   p r o t o c o l s   d e s i g n   f o r   m o b i l e   a d   h o c   n e t w o r k s   ( M A N E T s ) ,   a n d   c r y p t o g r a p h y   a n d   n e t w o r k   s e c u r i t y .   H e   c a n   b e   c o n t a c t e d   a t   je b a k u m a r im m a n u e l @ g m a i l . c o m .           V.  J .   Vija y a l a k sh m i           is  a ss o c iate   p ro fe ss o r   a t  Ka rp a g a m   A c a d e m y   o f  Hi g h e r  Ed u c a ti o n ,   C o imb a t o re ,   Tam il n a d u ,   I n d ia.  S h e   re c e iv e d   h e r  P h . D.  d e g re e   in   F a c u lt y   o f  El e c tri c a l   En g i n e e rin g ,   M . E .   d e g re e   in   P o we r  S y ste m s  En g i n e e rin g   a n d   B . E .   d e g re e   in   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g .   S h e   h a s   m o re   th a n   1 5   y e a rs  o f  e x p e rien c e   in   Tea c h in g   a n d   Re se a rc h .   He r  re se a rc h   a re a s  in c lu d e   sm a rt  g rid ,   e lec tri c it y   d e re g u latio n ,   a n d   o u tco m e   b a se d   e d u c a ti o n .   S h e   is  th e   m e m b e r  o f  IEE E ,   IS TE .   S h e   is  a lso   a   c e rti fied   En e rg y   M a n a g e r  b y   th e   B u re a u   o f  E n e rg y   Eff icie n c y   G o v e rn m e n t  o f  I n d ia.   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   v ij ik 8 1 0 @ g m a il . c o m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.