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 4 5 2 ~ 2 4 6 1   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 4 5 2 - 2 4 6 1       2452     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Dig itally   fas t  sy nc hro niza tion o f  sin g le - pha se g rid - tie d inverte r  usin g  F P G A       Af a rulra zi  Abu B a k a r 1 ,   B a la ra j a n Sa nn a s y 2 ,   H a zwa j   M hd   P o a d 3 ,   T ha rnis ha   Sit ha na ntha n 2 ,   Wa hy u M uly o   Ut o m o 2 ,  No r  F a rish a   Dia na   Ro s li 2   1 C e n t r e   o f   R e sea r c h   El e c t r i c   V e h i c l e ,   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   Tu n   H u sse i n   O n n   M a l a y s i a ,   B a t u   P a h a t ,   M a l a y si a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   Tu n   H u sse i n   O n n   M a l a y s i a ,   B a t u   P a h a t ,   M a l a y si a   3 F a c u l t y   o f   Te c h n i c a l   a n d   V o c a t i o n a l   Ed u c a t i o n ,   U n i v e r s i t i   T u n   H u ssei n   O n n   M a l a y s i a ,   B a t u   P a h a t ,   M a l a y si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   3 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ap r   2 7 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Ma y   2 2 ,   2 0 2 4       As   in tere st  i n   a lt e r n a ti v e   e n e rg y   so u rc e s  g r o ws ,   g rid - c o n n e c ted   i n v e rters   a re   g e tt in g   m o re   a d v a n c e d .   T h u s ,   t o   sy n c h r o n ize   th e   o u t p u t  wa v e f o rm   o f  a n   in v e rter  wit h   t h e   g rid   su p p l y   sy st e m ,   th e   fre q u e n c y   a n d   p h a se   a n g l e   o u g h t   to   b e   c o n siste n t.   Th is   p a p e r   p re s e n ts  a n   e n h a n c e d   d i g it a l   imp le m e n tatio n   c o n tro ll e r  fo r  a   g rid - c o n n e c ted   in v e rter  u sin g   t h e   si n u so id a l   p u lse - wid th   m o d u lati o n   (S P WM )  sw it c h i n g   te c h n iq u e   v ia an   a p p r o p r iate ly   d e si g n e d   l o w - p a ss   fil ter.  Th e   m a in   c o n tri b u ti o n   o f  t h e   p r o p o se d   d i g it a l  c o n tr o ll e r  a lg o rit h m   is  to   sy n c h ro n ize   wit h   th e   g ri d   f o r  th e   n e x t  h a lf - c y c le.  T h e   p ro p o s e d   c o n tro l   tec h n iq u e   u se d   th e   in teg ra te d   re sp o n se   fro m   th e   z e ro - c ro ss i n g   d e tec to r  (ZCD )   c ircu it   fo r   e v e ry   h a lf - c y c le  t o   tr ig g e r  t h e   d ig it a l   p h a se - lo c k e d   lo o p   ( P LL )   imp lem e n ted   u si n g   fiel d - p r o g ra m m a b le  g a te  a rra y   ( F P G A ) .   An   e x p e rime n tal  100   W   sin g le - p h a se   f u ll - b r id g e   i n v e rter  p ro t o ty p e   tes ted   a n d   v a li d a ted   t h e   p ro p o se d   c o n tro l   a lg o rit h m   t o   p ro v e   t h e   sw it c h i n g   a p p ro a c h   wo r k s.   F r o m   t h e   e x p e rime n tal  re su lt s,  t h e   p r o p o se d   c o n tr o l  a lg o rit h m   d e m o n stra tes   sy n c h r o n iza ti o n   with   th e   g ri d   v o lt a g e   with in   8   m s  d u ri n g   sta rtu p .   F u rth e rm o re ,   it   e x h i b it s  th e   a b il i ty   t o   a d a p t  t o   p h a se   c h a n g e s  wh e n   su b jec ted   t o   a   d isto rted   g rid ,   a c h iev in g   s y n c h r o n iza ti o n   with in   4 2   m s.  T h is  re se a rc h   a lso   e m p h a siz e s  sy n c h r o n iza ti o n   b e twe e n   th e   g ri d   wa v e fo rm   a n d   th e   in v e rter  o u tp u t  v ia  th e   p h a se   a n g le  d iffere n c e .   K ey w o r d s :   Dig ital PL L     Dig ital switch in g   Gr id   s y n ch r o n izatio n   Un ip o lar   SP W M   Z C D  co m p o n en t   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 :   Haz waj  Mh d   Po ad   Facu lty   o f   T ec h n ical  an d   V o c atio n al  E d u ca tio n ,   Un iv er s iti  T u n   Hu s s ein   On n   Ma lay s ia   B atu   Pah at,   J o h o r   8 6 4 0 0 ,   Ma l ay s ia   E m ail:  h az waj@ u th m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   R ec en tly ,   r esear ch   o n   g r id - c o n n ec ted   s y s tem s   h as  in cr ea s ed   tr em en d o u s ly   in   ac co r d an c e  with   th e  r ap id   d e v elo p m en t  o f   th e   u s e  o f   r e n ewa b le  en e r g y   ( R E )   r es o u r ce s   to   p r o d u ce   elec tr icity .   T h e  m ass iv e  g lo b al  tr an s itio n   to war d s   s u s tain ab le  an d   g r ee n   en e r g y   is   s ig n if ican tly   in f lu en ce d   b y   th e  o n g o in g   in cr ea s e  in   g lo b al   en er g y   d e m an d   a n d   th e  ass o ciate d   en v ir o n m en tal  ef f ec ts ,   wh er e  a  s ig n if ican t  co n tr ib u to r   to   ca r b o n   d io x id e   em is s io n   is   th e  elec tr ical  p o wer   in d u s tr y .   As  a  r esu lt,  th e  i n teg r atio n   o f   R E   in to   elec tr icit y   g r id s   h as  r ec eiv ed   ec o n o m ic,   en v i r o n m e n tal,   an d   tech n ical  atten tio n   r ec en tly   [ 1 ] .   Fu r th e r m o r e ,   th e   u s e  o f   elec tr ic  v eh icles  ( E Vs)   is   also   g r o win g   tr em en d o u s ly   d u e   to   th e  in c r ea s in g   co s t  o f   en er g y   f r o m   co n tin u o u s l y   d ep letin g   n at u r al   r eso u r ce s .   Mo d e r n   tec h n o lo g ies,  s u ch   as  v eh icle - to - an y   d ev ices  ( V2 X) ,   v eh icle - to - b u ild in g   ( V2 B ) ,   an d   v eh icle - to - h o m e  ( V2 H) ,   ar e   m o r e   tig h tly   lin k ed   to   g r i d   s y n ch r o n izatio n   s tr ateg ies  an d   ar e  b ec o m i n g   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       Dig ita lly  fa s t syn ch r o n iz a tio n   o f sin g le - p h a s e  g r id - tied   in ve r ter u s in g   F P GA   ( A fa r u lr a z i A b u   B a k a r )   2453   in cr ea s in g ly   p o p u lar   a n d   g r o w in g   r a p id ly .   T h e   elec tr icity   s u p p ly   f r o m   r en ewa b le   en er g y   r eso u r ce s   is   n o w  b ei n g   s p o tlig h ted ,   an d   wh e n   th e  s to r ed   r en ewa b le   en er g y   ex ce e d s   lo ad   r eq u ir em en ts ,   th e   ex ce s s   en er g y   ca n   b e  f ed   b ac k   to   th e  g r id   v ia  s y n ch r o n izin g   g r id - tied   in v er ter s   [ 2 ] .   I n v er ter - b ased   r eso u r ce s   ac t  as  g r id - f o llo win g   in v er ter s   in   th e  g r id - c o n n ec ted   m o d e  s in ce   th e  g r id   c o n tr o ls   f r eq u en c y   an d   v o ltag e  [ 3 ] .   B esid es  t h at,   g r id   s y n c h r o n iz at io n   is   c r u c ial   f o r   a  s y s t em ’ s   a b ilit y   to   s y n c h r o n iz e  wit h   th e  g r id   d u r i n g   ab n o r m a l  c o n d i ti o n s ,   v o l ta g e   s p i k es ,   a n d   f r e q u e n c y   v ar iat io n s   d u e  to   n o n li n e ar   l o a d s .   F r eq u e n c y ,   p h as e  a n g le ,   an d   a m p li tu d e   o f   v o lta g e   a r e   t h e  m o s t   i m p o r t a n t   p a r a m et e r s   t h at   n ee d   t o   b e   m e as u r ed   a n d   c o n t r o lle d   d u r in g   g r i d   s y n c h r o n i za ti o n   b etwe e n   t h e  g r id   s ig n al  an d   g e n e r at e d   s i g n al   [ 2 ] ,   [ 4 ] .   T h e   m o s t   c r it ica l  co n s i d e r a ti o n   c o n f r o n te d   d u r i n g   g r id   s y n c h r o n i za t io n   is   a  cle a r   a n al y s is   o f   f r e q u e n c y ,   p h ase - a n g l e,   an d   g r id   v o lt a g e   m a g n it u d e ,   a n d   as   a   r es u lt ,   n u m er o u s   g r i d   s y n ch r o n iz ati o n   s o l u ti o n s   h a v e   b ee n   p u b lis h e d   i n   t h e  li te r at u r e   o v er   th e  p r e v i o u s   f ew   d e ca d es   [ 2 ] ,   [ 5 ] - [ 2 3 ] .   T h e   u s e   o f   r e n ewa b l e   e n e r g y   o f t en   t o p s   t h e   lis t   o f   m e as u r es   t h at   c o u l d   p o s s i b l y   b e   ta k e n   to   m it ig at e  t h e   m o s t   s e v e r e   c o n s e q u e n ce s   o f   th e  in cr ea s i n g   g l o b a l  t em p e r a tu r e  i n   an y   d i s cu s s i o n   o f   c li m at e   ch an g e.   T h is   is   b e ca u s e   t h e   u s e  o f   r en ew ab le  e n e r g y   r eso u r c e s ,   s u ch   as   s o la r   a n d   wi n d   e n e r g y ,   ca n   h e lp   r e d u ce   th e   e m is s io n s   o f   ca r b o n   d i o x id e  a n d   o th er   g r ee n h o u s e  g as es,   wh i ch   s i g n i f ic a n tl y   c o n tr i b u t e  to   g lo b al  wa r m i ng.   I n   in v er ter   s y s tem s ,   v ar io u s   s witch in g   tech n iq u es  h av e  b ee n   in tr o d u ce d ,   s u ch   as  s q u ar e  wav e   m o d u latio n ,   p u ls e - wid th   m o d u latio n   ( PW M) ,   s in u s o id al   p u ls e - wid th   m o d u latio n   ( SP W M) ,   an d   s p ac e - v ec to r   p u ls e - wid th   m o d u latio n   ( SVPW M) ,   wh ich   h av e  th eir   r esp ec tiv e  ad v an tag es  an d   d is ad v an tag es.  SP W M  m ec h an is m   co m p a r es  th e  r ef er en ce   v o ltag e   wav ef o r m   with   th e  ca r r ier   wav ef o r m ,   a  tr i an g le  wav ef o r m ,   t o   tr an s f o r m   a  d ir ec t  c u r r en t  ( DC )   p o wer   s o u r ce   in to   a n   alter n atin g   cu r r en t  ( AC )   p o wer   s u p p ly .   T h e  SP W M  s witch in g   tech n iq u e   is   co m m o n ly   u s ed   d u e  t o   th e   ea s e  o f   im p lem en tatio n ,   less   co m p lex ity ,   an d   s ig n if ican t   r ed u ctio n   i n   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   with   m in im ized   f ilter in g   r e q u ir em en ts .   T h is   s tu d y ’ s   r esear ch   g ap   an aly s is   d escr ib es  in   d ep th   t h e  co m p a r is o n   b etwe en   th e  p r o p o s ed   r esear ch   a n d   p r io r   m o d els  d escr ib ed   i n   p r ev io u s   r esear c h   wo r k s .   T ab l e  1   s h o ws  th e  r esear c h   g ap   b e twee n   th e  p r o p o s ed   r esear ch   a n d   p r e v io u s   wo r k .   T h e  co m p ar is o n   is   s eg r eg ate d   in to   th e  o p er atin g   p h ase,   ty p e   o f   c o n tr o ller   u s ed ,   f ilter   d esig n ,   s y n ch r o n izatio n   m eth o d ,   p h ase  d if f e r en ce   is s u e,   an d   s ettlin g   tim e  o f   s y n ch r o n izatio n ,   wh ich   a r e  id en tifie d   in   d etail  [ 2 3 ] - [ 2 6 ] .   B ased   o n   T ab le   1 ,   m o s t  o f   t h e   r esear ch   em p lo y ed   a   lo w - p ass   L C   f ilter ,   in s tead   o f   t h e  L C L   an d   o th e r   ty p es  o f   f ilter s ,   to   d ec r ea s e  th e  T HD  o f   th e  in v er ter   o u t p u t  d u e  to   its   s im p licity .   I n   co n tr ast  to   th e  th e  ze r o - cr o s s in g   d etec to r   ( Z C D )   s y s te m ,   th e   p h ase - lo c k ed   lo o p   ( PL L )   s y s tem   ca n   b e   ac cu r ately   s y n ch r o n ized   with   th e   g r id ,   ac c o r d i n g   t o   [ 2 3 ] .   T ab l e  1   also   s h o ws  th at  m o s t  r es ea r ch er s   u s ed   th e  f ield - p r o g r am m ab le  g ate   ar r a y   ( FP GA )   as  th e  co n tr o ller   to   tr i g g er   t h e  in v er ter ’ s   g ates  d u e  to   its   s u p er io r   p er f o r m a n ce   [ 2 5 ] .   T h e   FP GA  is   o f ten   u s ed   to   p er f o r m   m u ltip le  o p er atio n s   s im u ltan eo u s ly ,   is   m o r e  v er s atile,   an d   d o es  ex tr e m ely   well  in   task s   th at  r eq u ir e  h ig h   p ar allelis m   an d   cu s to m   lo g ic  d esig n .   Fu r th er m o r e,   th e  u s e  o f   FP GA  ca n   also   ad d r ess   s ev er al  is s u e s   with   th e  s o u r ce   d ev ice' s   in ter f ac e,   in clu d in g   lo wer   p o w er   co n s u m p tio n ,   s m aller   cir cu it  s ize,   ea s e  o f   im p lem en tatio n   d u e  to   p r o g r a m   ch an g es  th at  d o n ' t  r eq u ir e  alter in g   th e  h ar d war e,   a n d   f le x ib ilit y   in   ter m s   o f   s witch in g   p ar am eter   ch an g es  [ 2 7 ] .   I t  is   wo r th   h ig h lig h tin g   th o s e  s y s tem s   with   f ewe r   n u m b er s   o f   co n v er ter s   r eq u ir e  m u ltip le  clo c k   d o m ain s   with   d if f e r en t  f r eq u en cies,  wh ich   ca n   o p er ate   in d ep e n d en tly   an d   s im u ltan eo u s ly .   Ho wev er ,   th is   s y s tem   co u ld   b e  a p p lied   to   PI  co n tr o ller s   u s in g   SP W M  tech n iq u es [ 2 8 ] ,   [ 2 9 ] .       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   b etwe en   th e  p r o p o s ed   r esear ch   an d   p r e v io u s   wo r k s   A u t h o r   Y e a r   P h a se   G r i d - t i e d   i n v e r t e r   t y p e   C o n t r o l l e r / s i m u l a t i o n   F i l t e r i n g   a n d   t e c h n i q u e   S e t t l i n g   t i me   f o r   p h a se   ma t c h i n g   ( ms)   [ 2 4 ]   2 0 1 5   3 - Ф   M i c r o g r i d - c o n n e c t e d   v o l t a g e - so u r c e   i n v e r t e r   ( M V S I )   TM S 3 2 0 LF 2 8 3 3 5   D S P   LC   f i l t e r   1 5 0   [ 2 6 ]   2 0 1 5   1 - Ф   V o l t a g e - so u r c e   i n v e r t e r   M A TLA B / S i mu l i n k   LC L  f i l t e r   &   ZC D   a n d   P LL   1 5 0   [ 2 5 ]   2 0 1 6   1 - Ф   V i r t u a l   u n i t   d e l a y   (VDU)   d S P A C E  D S   1 1 0 3   LC L  f i l t e r   &   T/ 4   d e l a y   P LL   1 0 0   [ 2 3 ]   2 0 2 0   3 - Ф   Bi - d i r e c t i o n a l   i n v e r t e r   D S P / P I   c o n t r o l l e r   Lo w - p a ss fi l t e r /   S R F   P LL   N / A   P r o p o se d   2 0 2 4   1 - Ф   1 - Ф  f u l l - b r i d g e   i n v e r t e r   F P G A   P a ssi v e   l o w - p a ss   LC   f i l t e r   &  ZC D   c o m p o n e n t   8       Asi d e  f r o m   th at,   s y n ch r o n izatio n   is s u es  wer e  o b s er v ed   in   ter m s   o f   t h e  p h ase  an g le  d if f er en ce   b etwe en   th e  in v er ter   o u tp u t  an d   g r i d   v o ltag e  wav ef o r m s   [ 2 3 ] .   Par ticu lar ly ,   f r eq u en c y   an d   v o ltag e  m atch in g   s y n ch r o n izatio n   d u r in g   i n itiatio n   was  o b s er v e d   in   p r io r   g r id   s y n ch r o n izatio n   s tu d ies  an d   th e   f o llo win g   r esear c h   wo r k s   em p lo y in g   a  v ar iety   o f   ad v an ce d   p h ase - lo ck e d   lo o p   ( P L L )   ap p r o ac h es  [ 2 4 ] - [ 2 6 ] .   A  f e w  g r id - tied   in v er ter   ap p licatio n s   p r o p o s ed   b y   p r ev io u s   r esear ch er s   th at  m ain ly   f o cu s ed   o n   PLL   tech n iq u es we r e   s tu d ied   in   d etail.   I n   th is   r esear ch   s tu d y ,   a  g r id - c o n n ec ted   in v er ter   is   p r o p o s ed   v ia  th e  d ig ital  im p lem en tatio n   b ased   o n   th e  FP GA.   T h e  co n tr o ller   wa s   d esig n ed   to   ac h iev e  f ast  s y n ch r o n izatio n   o f   th e  p r o p o s e d   in v er ter ’ s   o u tp u t   v o ltag e  with   th e  g r id   s y s tem   with   m in im al  T HD,   as  well  as  p r o d u cin g   a   p u r e  s in e  wav e  v ia  th e  in teg r atio n   o f   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 :  2452 - 2 4 6 1   2454   th e  Z C D  co m p o n en t  a n d   im p lem en tin g   a   p ass iv e  lo w - p a s s   L C   f ilter   to   m itig ate  th e  t h ir d   h a r m o n ic.   I t  i s   n ec ess ar y   to   d eter m in e  g r id   v o ltag e  p o lar ity   with   m ax im u m   s p ee d   an d   p r ec is io n .   Als o ,   f o r   g r id - tied   in v e r ter s   to   b e  co n tr o lled   a n d   o p er ated   r eliab ly ,   q u ick ,   an d   ac cu r ate   tr a ck in g   o f   g r id   v o ltag e  p r o p er tie s   is   n ec ess ar y   [ 3 0 ] .   T h e  o r ig in s   o f   f ast  p o lar ity   d etec to r s   ca n   b e  tr ac ed   to   Z C Ds,  wh ich   ar e  s o m etim es   th e  s am e  d ev ice.   I n   g r id   s y n ch r o n izatio n ,   th e  Z C D  p la y s   a  m ajo r   r o le,   as  ze r o - cr o s s in g   m eth o d s   ar e  m o r e   s en s itiv e  to   th e  h a r m o n ics  p r esen t  in   a  s ig n al  [ 3 1 ] .   PLL   s y s tem s   ca n   s y n ch r o n ize  two   s i g n al  p h ases ,   g iv e  in f o r m atio n   ab o u t  s ig n al  p h ase   d if f er en ce s ,   an d   m ain tain   s tab le  o p er atio n   an d   co n tr o l  o f   g r id - co n n ec te d   in v er ter s   [ 3 2 ] .   P L L   s y s tem s   ca n n o t   g iv e  p r ec is e   in f o r m atio n   ab o u t  ze r o   cr o s s in g .   Ho we v er ,   ze r o - cr o s s in g   d etec tio n   is   n ec ess ar y   in   s o m e   ap p licatio n s ,   s u ch   as  d ir ec t  AC /A C   co n v er ter s   [ 2 7 ]   o r   s o lid - s tate  r elay s .   T h e   r est  o f   th e  m a n u s cr ip t  was   o r g an ized   as:  i)   s ec tio n   2   co n s is ts   o f   th e  r esear ch   m eth o d o lo g y   o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem ,   ii)  s ec tio n   3   co n s is ts   o f   th e  p r o p o s ed   d ig ital  s witch in g   co n tr o l  s tr ateg y ,   iii)  s ec tio n   4   d o cu m e n ts   th e  r esu lts   an d   d eta iled   an aly s is   o f   th e   ex p er im en tal  o u tp u t  o f   th e  r esear ch ,   an d   iv )   s ec tio n   5   co n clu d es th e  o v er all  m a n u s cr ip t.       2.   NO VE L T Y  AN D  CO NT R I B UT I O N  O F   P RO P O SE D  D E SI G N   T h e  p r im ar y   co n tr ib u tio n   o f   th is   p ap er   is   d ev elo p in g   a   f ast  g r id   s y n ch r o n izatio n   with   th e  g r id   s y s tem   with in   th e  n ex t   h alf - c y cle.   Du r in g   s y n c h r o n izatio n   in itiatio n ,   f r eq u en cy   m atch in g   was  co n d u cted   b ased   o n   a   f ix ed   to ler an ce   o f   9 9 . 5 %  at  a  f r eq u e n cy   o f   5 0   H z.   T h e  tech n iq u e  f o r   a d ju s tin g   th e  p h ase  d elay   o f   th e  in v er te r   o u tp u t c o n s id er ed   th e  L C   f ilter ,   wh ich   in tr o d u ce d   in h er en t c h ar ac ter is tics   s u ch   as c ap ac ita n ce   an d   in d u ctan ce .   T h e  h ar d wa r e  d escr ip tio n   lan g u ag e  ( HDL )   was  u s ed   to   d ig itally   p r o g r a m   co m p en s atio n   f o r   th e  d ela y ed   tim e   d u e  to   d ela y ed   f ilter   r esp o n s e  t im e.   HDL   d esig n   an al y s is   an d   s y n th esis   allo w  d ev elo p er s   to   c r ea te  th eir   d esig n s ,   an aly s es   tim in g ,   lo o k   at   r eg is t er - tr an s f er   le v el   o r   R T L   d ia g r a m s ,   test   h o w  a  d esig n   r esp o n d s   to   v ar io u s   s tim u li,  an d   s et  u p   th e  tar g et  d ev ice  u s in g   a  p r o g r am m er   [ 3 3 ] .   T h e  d ig ital  im p lem en tatio n   o f   th e  g r id - co n n ec ted   s in g le - p h ase  in v er ter   f o r   f ast  s y n ch r o n izatio n   was  b ased   o n   th e  Z C D  s ig n al  as  th e  in p u t,  an d   th e  d ig ital  PLL   was   u s ed   to   tr ig g er   u n ip o lar   SP W M  s wi tch in g   s ig n als.   I n   ad d itio n ,   th e   u s e  o f   a  s u itab le  L C   f ilter   was  also   p r o p o s ed   t o   m itig ate  th e  T HD  an d   p r o d u ce   a  p u r e  s in u s o i d al  wav ef o r m   a t th e  o u tp u t.     2 . 1 .   Sy s t em   co nfig ura t io n   T h e  p r o p o s ed   s y s tem   co n f ig u r atio n   co n s is ted   o f   an   FP GA  b o ar d ,   a  g ate  d r iv er   u n it,  an   L C   f ilter ,   a   Z C D  cir cu it,  a  f u ll - b r i d g e  in v er ter ,   an   is o latio n   tr an s f o r m er ,   an d   a   s tep - u p   tr an s f o r m er .   F ig u r e  1   s h o ws  th e  co m p lete  b lo c k   d iag r am .   I t is  o f   th e  p r o p o s ed   f as t - s y n ch r o n i za tio n   g r id - tied   in v er te r .           Fig u r e  1 .   B lo ck   d iag r am   o f   g r i d - tied   s in g le - p h ase  f u ll - b r i d g e   in v er ter   u s in g   FP GA - b ased   co n tr o l sy s tem   f o r   f ast s y n ch r o n izatio n       T h e  SP W M   s wit c h i n g   s i g n als   wit h   t h e   a d j u s t ab le  m o d u lati o n   in d ex ,   m a ,   f r o m   th e  FP GA  b o ar d   w ill   b e  co n n e cte d   to   t h e   ci r c u i ts   o f   t h e   g ate   d r iv er s ’   ( S 1 ,   S 2 ,   S 3 ,   a n d   S 4 )   b ef o r e  b ei n g   c o n n ec te d   t o   c o r r es p o n d in g   s witc h es .   B es id es  p r o v i d i n g   is o la ti o n ,   th e  g at e  d r iv er s   wil l  b o o s t  t h e   s i g n al ’ s   v o lta g e  f r o m   th e   FP GA  ( 3 . 3 V DC )  to   en s u r e   a n   a d eq u a te  am o u n t  o f   c u r r en t  p ass e d   th r o u g h   f r o m   th e  d r ai n   t o   th e  s o u r ce   te r m i n a l  o f   t h e  MO S FE T s .   T h e  FP GA  b o a r d   c o n ti n u o u s l y   e x a m i n e d   t h e   d ig ita l  s i g n a l  f r o m   t h e   Z C D  an d   g e n e r at e d   t h e  SP W M   s wi tc h i n g   s ig n als   f o r   e v e r y   h al f - c y c le .   T h e  Z C D  w as  e m p l o y e d   t o   v al i d at e  t h e   r ec en t  s ta tu s   o f   t h e  g r i d   w av ef o r m   ei th er   i n   th e   p o s iti v e   o r   n eg ati v e  c y cle .   T h i s   c o n d iti o n   will   e n s u r e  t h at  th e   s i g n al   is   in   a n   a p p r o p r i at e  s eq u e n ce   b y   d e te cti n g   th e   p o s iti v e   h al f - c y c le   o f   t h e   g r id   a n d   co n v e r ti n g   it   i n t o   a  s q u a r e   wa v e   ( 5 V DC )   wit h   t h e   le ast   p h as e  d e la y   b etwe e n   th e   g r i d   w av e f o r m   a n d   t h e  Z C D  o u t p u t  s i g n al .   T h u s ,   b ase d   o n   t h e  Z C D  c o m p o n e n t ’ s   in p u t ,   th e   FP GA  w ill  em it  a  p o s iti v e - g e n e r a ti n g   h al f - c y cl e  SP W M  s ig n al  t o   g en e r at e  a  p o s it iv e  s i n e   w av e  an d   c o n cu r r e n tl y   em it  a  n e g a ti v e - 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       Dig ita lly  fa s t syn ch r o n iz a tio n   o f sin g le - p h a s e  g r id - tied   in ve r ter u s in g   F P GA   ( A fa r u lr a z i A b u   B a k a r )   2455   g e n e r a ti n g   h a lf - c y cle   SP W M   s ig n al   t o   g e n e r a te   a   n e g at iv e  s in e  w a v e .   I n   ad d i ti o n ,   t h e   u n f i lte r e d   o u t p u t   f r o m   t h e   f u ll - b r i d g e   i n v e r te r   wil l  b e  f il t er ed   b y   t h e  f il te r   to   p r o d u c e  a  p u r e  s in e  wa v e .   Fi n all y ,   th e   o u tp u t   wa v ef o r m   wi ll   b e   s te p p e d   u p   t o   m a tc h   th e  m a g n it u d e   o f   g r i d   v o l ta g e   b e f o r e   b ei n g   d is tr ib u t e d   t o   t h e   g r i d   s y s tem .       3.   P RO P O SE D  DIGI T A L   SW I T CH I NG   CO N T RO L   S T RA T E G Y   Dig ital  s witch in g   co n tr o l  is   m ain ly   im p lem en ted   to   co n t r o l  s witch in g   s ig n als,  wh ich   ca n   o f f er   g r ea te r   p r ec is io n .   T h u s ,   th e  d esig n ed   d ig ital  PLL   u s in g   th e  in teg r ati o n   o f   t h e  Z C D  is   d is cu s s ed   in   d etail  in   th is   s ec tio n .   I n   d i g ital  s witch in g ,   th e   b in a r y   co d e   r ef e r s   to   two   p o s s ib le  s tates  o f   1   o r   0 ,   wh ic h   ar e   h i g h   an d   lo w   s ig n als,  r esp ec tiv ely ,   allo win g   f o r   ac c u r ate  an d   n o is e - r esis tan t  tr an s m is s io n   o f   th e  co n tr o l  s ig n a l.  I n   th is   p r o p o s ed   co n tr o l  s y s tem ,   th e  HDL   co d i n g   p lay e d   a  s ig n i f ican t  r o le  in   ac h iev in g   f ast  s y n ch r o n izatio n   b y   in teg r atin g   th e   Z C D  in p u t  with   th e  Z C D  co m p o n en t  o f   th e  d ig ital  PLL ,   wh er e  th e  Z C D  was  u s ed   to   p r o d u ce   an   o u tp u t  with   h ig h - p r ec is io n   ze r o - cr o s s   tim in g   o f   th e  ta r g eted   AC   v o ltag e.   T h e n ,   th e   s elec ted   FP GA  b o ar d   will  em it  a   d ig italized   u n ip o lar   SP W M  s witch in g   s ig n al  f o r   eith er   p o s itiv e  o r   n eg ati v e  s in u s o id al  w av ef o r m   g en er atio n   b ased   o n   t h e  Z C D  o u tp u t.   As  in   Fig u r e  2 ,   th e  Z C D  o u tp u t  will  b e  a  h ig h   s ig n al  wh en   a   p o s itiv e  s in u s o id al  wav ef o r m   is   d etec ted   a n d   a   lo w  s ig n al  wh en   a  n e g ativ e  s in u s o i d al  wav ef o r m   is   d etec ted .   T h e  SP W M  s witch in g   s ig n als  f o r   b o th   th e   p o s itiv e  an d   n eg ativ e   s in e  wav e   s ig n a ls   will  b e  ass ig n ed   b ased   o n   th e  s witch in g   tim e   r ec o r d e d   in   th e   lo o k - u p   tab le   ( L UT ) .   T h e  s witch in g   s ig n al s   will  b e  g en er ated   ac c o r d in g   to   th e  estab lis h ed   s witch   h ier ar ch y   ( S 1 ,   S 2 ,   S 3 ,   an d   S 4 )   f o r   ev er y   h alf - c y cle  p r o g r am m ed   in   th e  HDL   co d e .   T h e   g en er ated   SP W M   s witch in g   wav ef o r m   will  b e  u p d ated   f o r   th e  n ex t  h al f - cy cle  to   ac h iev e  f ast  s y n c h r o n izatio n .   T h u s ,   t h e  d ig ital   o u tp u t f r o m   t h e  Z C D  will e n ab le  th e  co u n ter   to   c o u n t  b ased   o n   th e  clo c k   r ef e r en ce s   s et  ea r lier .           Fig u r e  2 .   C o n tr o l a lg o r ith m   f o r   f ast s y n ch r o n izatio n   o f   g r i d - t ied   in v er ter       3 . 1 .   Dig it a liza t io n o f   un ipo la r  SP WM   s w it ching   s ig na l s   Gen er ally ,   s witch in g   s ig n als  a r e  f u n d am en tal   to   d i g ital  cir c u its   an d   cr u cial  to   c o n tr o llin g   th e  wh o le   s y s tem .   Hen ce ,   T ab le  2   illu s tr ates  a  d ig italized   tim e  s ca le  d ev elo p ed   f o r   t h e  u n i p o lar   SP W M  s witch in g   s ig n als  f o r   S 1   an d   S 4 .   T h e   p o s itiv e  a n d   n eg ativ e   f o r   o n e   co m p lete  cy c le  ca n   b e   r ep r esen ted   as  2 0 0 0 0   co u n ter s   ( 2 0   m s ) ,   wh er e  ea ch   co u n ter   was  eq u a l  to   1   µs.  T o   r ea lize  f ast  s y n ch r o n izatio n   with in   h alf   a  c y cle  o f   th e  g r i d ,   th e   co u n ter s   wer e  s et  to   1 0 0 0 0 ,   wh ich   eq u aled   1 0   m s ,   c o r r esp o n d in g   to   th e  s ig n al  f r o m   th e  Z C D  s ig n al  to   en ab le   th e  in d e p en d e n t  co u n ter   ass ig n ed   f o r   s witch es  S 1 ,   S 2 ,   S 3 ,   an d   S 4 .   T h e   s ig n al  f o r   S 4   is   th e  o p p o s ite  o f   th at  f o r   S 1 ,  wh ile  th e  s ig n al  f o r   S 3   is   th e  o p p o s ite  o f   th at  o f   S 2 .   ( 1 ) - ( 3 )   w er e  em p lo y e d   to   ca lc u late  th e  v alu es  o f   th e  r is in g   ed g e  ( α n )   an d   f allin g   e d g e  ( β n )   o f   th e  s witch in g   s ig n als,  as w ell  as th e  p u ls e  wid th   in   ter m s   o f   tim e.     ( ) = ( ° ) × 180°   ( 1 )     ( ) = ( ° ) × 180°   ( 2 )      ℎ   ( ) = ( ) − ( )   ( 3 )     3 . 2 .   Desig nin g   F P G A - ba s ed  co nt ro ller   Qu ar tu s   I I   s o f twar e  d ig itized   th e  SP W M  s witch in g   s ig n als  o b tain ed   f r o m   th e  MA T L AB /Si m u lin k   lo g ic  an aly ze r .   T o   g en er ate   th e  d ig ital  u n ip o lar   SP W M  s wi tch in g ,   t h e  co u n ter   wo u ld   co u n t  in   m icr o s ec o n d   tim e - s er ies  f o r m at,   wh ich   is   th e  s u itab le  FP GA  o p er atin g   clo c k   f r eq u en cy   cl o s ely   r elate d   to   th e  n u m b er   o f   b its   ass ig n ed   in   th e  co u n ter .   T h er e f o r e,   th e  o p er atin g   clo c k   was  o b tain ed   b ased   o n   th e  n u m b er   o f   ca r r ier   wav ef o r m s   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 :  2452 - 2 4 6 1   2456   an d   th e  r ef er e n ce   s ig n al.   Fig u r e  3   d ep icts   th e  b lo ck   d esig n   o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem   f o r   th e  u n ip o lar   SP W M   g en er ato r   with   f ix ed   p a r am ete r s   ( m a   =  0 . 9 9   an d   f carrier   =  1   k Hz)   to   p r o v id e  an   o u tp u t  v o lta g e  o f   ap p r o x im ately   2 4 0   V rms .   I n   a d d itio n ,   th e  if - e ls e  co u n ter   HDL   co d in g   f o r m at  was  u tili ze d   in   th is   FP G A - b ased   co n tr o ller   t o   au to m atica lly   g en er ate  th e  p r o p o s ed   d ig ital  SP W M  s w itch in g   s ig n als  f o r   eith er   p o s itiv e  o r   n eg ativ e  s in u s o id al  wav ef o r m   g e n er atio n   b ased   o n   Z C D  in teg r atio n   to   ac co m p l is h   f ast  s y n ch r o n izatio n   o f   in v er ter   o u tp u t  v o ltag e  with   th e  g r id   v o ltag e.   PIN _ AD1 5   was  co n n ec ted   to   a  2 5 - MH z  in ter n al  clo ck   co n n ec ted   t o   th e  clk _ d iv   cir cu it.   T h e  clk _ d iv   ci r cu it  was  p r o g r am m ed   to   p r o d u ce   m u ltip le   o u tp u t  clo c k s ,   wh ich   wer e  th e n   co n n ec ted   t o   th e   lp m _ co u n ter   f u n ctio n .   B esid es  th at,   a  co d e  was  cr ea ted   in   V HDL   ( . v h d )   a n d   th e n   co n v er te d   to   a  b lo ck   d iag r am   ( * . b d f ) .   I t   c o n s is ted   o f   f u n ctio n s   altp ll,  lp m _ co u n ter ,   a n d   co m p ar ato r .   Usi n g   ( 4 ) ,   th e  clo ck   f r eq u e n c y   was  ca lcu lated   to   g en er ate  clo ck   s ig n al  o u tp u t  b ased   o n   th e  clo ck   f r eq u e n cy   co n n ec ted   to   th e  in p u t  o f   th e  lp m _ c o u n ter ,   wh ich   wo u ld   ac tiv ate  th e  p o s itiv e  o r   n eg ativ e  d ig ital   SP W M  co d in g   o f   b l o ck s   with   th e  Z C D  f u n ctio n .   I n   ad d itio n ,   t h e  ac tiv atio n   o f   lp m _ co u n ter s 0   an d   lp m _ co u n ter 1   in   r esp o n s e  to   th e  Z C D  in p u t  w o u ld   allo w  th e   f ast  s y n ch r o n iza tio n   o f   th e  g r id - co n n ec ted   in v e r ter ,   an d   to   p r ev e n t  co m m u n icatio n   er r o r   d u r in g   f a s t  s y n ch r o n izatio n ,   t h e  Z C D  s ig n al  r e q u ir ed   a   co m p a r ato r ,   w h ich   wo u ld   g en er ate   th e  s am e  s ig n al  as th at  o f   th e  Z C D.     =   1   ( 4 )       T ab le  2 .   Un ip o lar   SP W M  tim e  s ca le  d ata  f o r   m a   =   0 . 9 9   an d   f carrier  =  1   k Hz   1 , 4   D e g r e e   Ti me   ( ms)   2 , 3   D e g r e e   Ti me   ( ms)   α (° )   β (° )   W i d t h   ( ° )   α (° )   β (° )   W i d t h   ( ° )   α (° )   β (° )   W i d t h   ( ° )   α (° )   β (° )   W i d t h   ( ° )   + v e   c y c l e   1   8 . 3 7   1 9 . 1 0   1 0 . 7 3   4 6 5   1 0 8 3   6 1 8   - v e   c y c l e   11   9 . 7 7   1 7 . 0 1   7 . 2 4   5 4 3   9 2 9   3 8 6   2   2 5 . 1 3   3 8 . 0 9   1 2 . 9 6   1 3 9 6   2 1 5 5   7 5 9   12   2 9 . 2 0   3 4 . 1 1   4 . 9 1   1 6 2 2   1 8 6 3   2 4 1   3   4 2 . 0 3   5 6 . 8 3   1 4 . 8 0   2 3 3 5   3 2 0 9   8 7 4   13   4 8 . 3 5   5 1 . 3 7   3 . 0 2   2 6 8 6   2 8 0 9   1 2 3   4   5 9 . 1 8   7 5 . 2 6   1 6 . 0 7   3 2 8 8   4 2 4 0   9 5 2   14   6 7 . 1 2   6 8 . 8 5   1 . 7 3   3 7 2 9   3 7 7 1   42   5   7 6 . 6 8   9 3 . 3 7   1 6 . 6 9   4 2 6 0   5 2 4 7   9 8 7   15   8 5 . 4 6   8 6 . 6 3   1 . 1 7   4 7 4 8   4 7 5 3   5   6   9 4 . 5 7   1 1 1 . 1 5   1 6 . 5 8   5 2 5 4   6 2 2 9   9 7 5   16   1 0 3 . 3 6   1 0 4 . 7 4   1 . 3 9   5 7 4 2   5 7 6 0   18   7   1 1 2 . 9 1   1 2 8 . 6 3   1 5 . 7 1   6 2 7 3   7 1 9 1   9 1 8   17   1 2 0 . 8 5   1 2 3 . 1 7   2 . 3 2   6 7 1 4   6 7 9 1   77   8   1 3 1 . 6 9   1 4 5 . 8 9   1 4 . 2 0   7 3 1 6   8 1 3 7   8 2 1   18   1 3 8 . 0 1   1 4 1 . 9 1   3 . 9 1   7 6 6 7   7 8 4 5   1 7 8   9   1 5 0 . 8 4   1 6 2 . 9 9   1 2 . 1 5   8 3 8 0   9 0 7 1   6 9 1   19   1 5 4 . 9 1   1 6 0 . 9 0   5 . 9 9   8 6 0 6   8 9 1 7   3 1 1   10   1 7 0 . 2 8   1 8 0 . 0 0   9 . 7 2   9 4 6 0   1 0 0 0 0   5 4 0   20   1 7 1 . 6 8   1 8 0 . 0 0   8 . 3 2   9 5 3 8   1 0 0 0 0   4 6 2           Fig u r e  3 .   HDL   b l o ck   f o r   s y n t h esized   o n   FP GA  ( * . b d f )       3 . 3 .   L C  f ilte r  des ig n f o r  T H D  m it ig a t io n   I n   th is   an aly s is ,   th e  L C   f ilter   was  co n s tr u cted   b ased   o n   a  s p ec if ic  in v er ter   o u tp u t  r atin g ,   w h ich   was  a  less er   p o wer   r atin g   u tili ze d   f o r   ex p er im en tal  g r id   s y n ch r o n iza tio n .   Oth er   p a r am eter s ,   in clu d in g   th e  r i p p le  f ac to r   o f   th e  m ax im u m   o u t p u t c u r r en t,  ar e  g iv en   in   T a b le  3 .   T h e  p a r am eter   v alu es we r e  ca lcu late d   u s in g   ( 5 )   to   ( 9 )   to   d eter m in e  th e   co m p o n en ts '   v alu es  f o r   e x p er im en tal  a n aly s is .   Usi n g   ( 5 ) ,   th e  r ip p le  f ac to r   o f   t h e  in d u cto r ’ s   cu r r en t c a n   b e  ca lcu lated   b ase d   o n   2 0 % o f   t h e  r ip p le  f ac to r .     Δ = %    × (  )   ( 5 )     Usi n g   ( 6 ) ,   it  was  p o s s ib le  to   c alcu late  th e  in d u ctan ce   v alu e  b ased   o n   th e  r ip p le  f ac to r   o f   th e  in d u cto r ’ s   cu r r en t,   co n s id er in g   t h e  u n i p o lar   SP W M  tr ian g u lar   ca r r ier   f r eq u e n cy   o f   1   k Hz  an d   DC   v o ltag e  in p u t o f   2 4   V .   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       Dig ita lly  fa s t syn ch r o n iz a tio n   o f sin g le - p h a s e  g r id - tied   in ve r ter u s in g   F P GA   ( A fa r u lr a z i A b u   B a k a r )   2457   =  [ 4 × Δ ×  ℎ ]   ( 6 )     Usi n g   ( 7 ) ,   it  was  p o s s ib le  to   c alcu late  th e  ca p ac itan ce   v alu e   b ased   o n   th e   in d u ctan ce   v alu e  d er iv e d   f r o m   ( 6 ) ,   wh ile  ( 8 )   an d   ( 9 )   to   ca lcu late  t h e  f u n d am en tal  cu t - o f f   f r eq u e n cy   wh ich   a r e  d er i v ed   f r o m   ( 7 ) .     = [ 10 2 × × ℎ ] 2 × 1   ( 7 )     −  ≤  ℎ 10   ( 8 )     −  = 1 2 √    ( 9 )       T ab le  3 .   I n v er ter   p ar am eter s   i n   f ilter   d esig n   P a r a me t e r   V a l u e   P a r a me t e r   V a l u e   I n p u t   v o l t a g e ,   V DC   24 - 4 8   V   I o   ( r ms)   8 . 3   A   S w i t c h i n g   c a r r i e r   f r e q u e n c y ,   f sw   1   k H z   R i p p l e   f a c t o r   o f   o u t p u t   c u r r e n t ,   Δ I L   2 0 %   V o   ( r ms)   4 8   V   O u t p u t   p o w e r ,   P o   1 0 0 - W       3 . 4 .   H a rdwa re   s pecif ica t io n   T h e  ef f ec tiv e n ess   o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem   was  v alid ated   b y   u s in g   th e  p r o to ty p e  o f   a   s in g le - p h ase  g r id - co n n ec ted   in v er ter   with   th e   L C   f ilter   as  s h o wn   in   Fig u r e   4 .   Me a n wh ile,   T ab le   4   r ep r esen ts   th e  h ar d war e   co m p o n en t  p ar a m eter s   u tili ze d   in   d ev el o p in g   t h e  p r o p o s e d   s y s tem   p r o to ty p e.   T h e  s ele cted   v alu es  o f   th e   co m p o n en ts   wer e  b ased   o n   m an u f ac tu r er   s p ec if icatio n s   f o r   th e  h ar d war e  p r o to ty p e  im p lem en tatio n .   Alter a   FP GA  DE 2   b o ar d   s er v ed   as  th e  co n tr o ller   f o r   d r iv in g   th e  in v er ter   g ates.  W h en   a  s in u s o id al   v o ltag e  wa v ef o r m   i s   d etec ted ,   th e  co n tr o ller   r ec eiv es  an   in p u t  s ig n al  f r o m   th e  Z C D - in teg r ated   PLL   cir cu it  f r o m   th e  is o latio n   tr an s f o r m er   to   g en er ate  u n ip o l ar   SP W M  s ig n als.  All  th e  s y n ch r o n izatio n   d ata  f o r   t h e  in v er ter   s y s tem ’ s   o u tp u t   v o ltag e  wav ef o r m   wer e  c o llected   an d   a n aly ze d .           Fig u r e  4 .   Har d war e  p r o to ty p e   s etu p       T ab le  4 .   E x p er im en tal  c o m p o n en t p ar am ete r s   C o m p o n e n t   M o d e l / v a l u e   C o m p o n e n t   M o d e l / v a l u e   V DC   i n p u t   2 4   V   I so l a t i o n   t r a n sf o r mer   C l a s s  1 ;   3 5 0   V A   M O S F ETs   I R F Z4 4 N   LC   f i l t e r   i n d u c t o r   2 2   mH   G a t e   d r i v e r   u n i t   3 . 3 – 2 0   V   LC   f i l t e r   c a p a c i t o r   1 2 0   µ F   C o n t r o l l e r   A l t e r a   F P G A   D E2   S t e p - u p   t r a n sf o r mer   C l a s s  1 ;   3 5 0   V A ,   t r a n sf o r mer  1 : 1 0   ZC D   B M 1 Z 0 0 2 F J - EV K - 002           4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th e  r esu l ts   o b tain ed   f r o m   test in g   th e  p r o p o s ed   s y s tem .   All  m ea s u r em en ts   wer e  r ec o r d e d   u s in g   a  T ek tr o n ix   T DS - 3 0 2 4 B   f o u r - ch a n n el  d ig it al  p h o s p h o r   o s cillo s co p e.   T h i s   s ec tio n   in clu d es  a  co m p r eh e n s iv e  an aly s is   o f   th e   m ea s u r ed   s ig n al   wav ef o r m s   s u ch   as  s witch in g   s ig n als,  u n f ilter ed   s ig n als,  an d   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 :  2452 - 2 4 6 1   2458   f ilter ed   s ig n als.  Ma in ly ,   th e  o u tp u t  o f   th e   g r id   s ig n al  s h o u ld   b e  in - p h ase  with   u n f ilter e d   in v er ter   o u tp u t   s ig n al  to   o b tain   a  g r id   s y n c h r o n izatio n .   Fig u r e  5   p r esen ts   th e  g r id   v o ltag e  an d   th e  u n f ilter ed   in v er ter   o u tp u t.  T h e   u n f ilter ed   in v e r ter   o u t p u t  ex h ib its   a  s q u ar e - wav e - lik e  p atter n ,   wh ich   is   a  co m m o n   c h ar a cter is tic  o f   in v er ter   s y s tem s .   T h e  an aly s is   o f   th e  r esu lts   o b tain ed   in   Fig u r e  5   in d icate s   th at  b o th   wav ef o r m s   wer e  in - p h ase.   Ho wev er ,   f il ter in g   tech n i q u es   ar e  ty p ically   em p lo y ed   t o   m a tch   th e  in v er ter   o u tp u t   s ig n al  with   th e  s in u s o id al  g r id   s ig n al.   T h is   en s u r es  a  s m o o th er   p o wer   d eliv er y   an d   r ed u ce s   th e  n eg ativ e  im p ac ts   o f   h ar m o n ics  an d   d is to r tio n s   o n   t h e  p o wer   g r id   an d   c o n n ec te d   elec tr ical   eq u ip m en t.  Fig u r e   6   s h o ws  th e  g en er ated   s in u s o id al   wav ef o r m s   f r o m   i n v er ter   an d   g r id .   T h e  o b tain ed   r esu lts   d e m o n s tr ate  th at  th e   o u tp u t  v o ltag e  wav ef o r m   was   s y n ch r o n ize d   with   th e   g r id   s ig n al  in   ter m s   o f   b o th   v o ltag e   an d   f r e q u en c y .   Ho wev er ,   th er e   is   a  n o ticea b l e  p h ase   lag   b etwe en   th e  two   wav ef o r m s ,   as  s ee n   b y   th e  s h if ted   p o s itio n in g   o f   th e  f ilter ed   in v e r ter   o u tp u t  v o ltag e  p ea k s   r elativ e  to   th e  g r id   v o ltag e  p ea k s .   T h e  p h ase  lag   ca n   b e   m ea s u r ed   as a p p r o x im ately   6 . 8 4 °.   Pro p er   s y n ch r o n izatio n   b etwe en   th e  in v er ter   o u tp u t  a n d   g r i d   v o ltag e  is   cr u cial  f o r   e f f ici en t  p o wer   tr an s f er   an d   g r id   in teg r atio n .   A  p h ase  lag   ca n   lead   to   r ea ctiv e  p o wer   f lo w,   r e d u ce d   p o wer   q u ality ,   an d   p o ten tial  in s tab ilit y   is s u es.  Fig u r e  7   d e p icts   th e  s in u s o id al   wav ef o r m s   with   p h ase   an g le   d elay   co r r ec tio n   an d   t h e  g r id   s u p p ly   wav ef o r m   with   a  m ag n itu d e  o f   2 4 0   V rms .   T h e   co m p e n s atio n   f o r   p h ase  an g le  d elay   was  r ea lized   th r o u g h   HDL   co d in g   i n   th e  Qu a r tu s   I I   s o f twar e,   with   an   a d ju s ted   p h ase  an g le  o f   6 . 8 4 °.  Fig u r e  8   il lu s tr ates  th e  o u tp u t  v o ltag e  o f   th e  in v er ter   r esu ltin g   f r o m   th e  p r o p o s ed   d ig ital  s witch in g   an d   th e  g r id   o u tp u t  v o ltag e  wav ef o r m .   I t   d em o n s tr ates  th e  s y n ch r o n izat io n   o f   th e   g en e r ated   v o ltag e   with   th e  g r id   v o ltag e   was  with in   8   m s .   T h e   in itial  ca p ac ito r   v o ltag e  was  ze r o ,   a n d   th e  v o ltag e  ac r o s s   th e  ca p ac ito r   g r ad u ally   in cr ea s ed ,   ac t in g   as  a  tem p o r ar y   en er g y   s to r a g e  d e v ice.   T h e   ch ar g in g   tim e  was in f l u en ce d   b y   th e  ca p ac itan ce   v alu e,   th e   im p ed an ce   o f   th e  l o ad ,   an d   th e   r esis tan ce   in   th e   cir c u it.  T h e  ca p ac itan ce   v alu e   was  in itially   ca lcu lated   to   b e  p r o p er ly   s ized   to   h an d le   th e  s tar tu p   ass o ciate d   with   th e  cir cu itry .   I t   is   s h o wn   t h at  t h e  d ig ital  al g o r ith m   o f f er ed   h ig h   p r ec is io n   a n d   ac cu r ac y   with   a  s m o o th   tr a n s itio n   with o u t  o v e r s h o o t.  T h e  Z C D  s ig n al  en ab led   th e  co u n ter   to   co u n t  th e  n - b its   ass ig n ed ,   wh ich   ad ap te d   to   a n y   in cu r r in g   p h ase  ch an g e  in   th e  g r id   s y s tem .             Fig u r e  5 .   Ou t p u t v o ltag e  wav e f o r m   o f   u n f ilter ed   in v er ter   s ig n al  an d   wav ef o r m   o f   g r id   v o ltag e     Fig u r e  6 .   Sy n ch r o n izatio n   o f   o u tp u t v o ltag e  wav ef o r m   with   6 . 8 4 °  p h ase  an g le  d elay             Fig u r e  7 .   Sy n ch r o n izatio n   o f   o u tp u t v o ltag e  wav ef o r m   with   co m p en s ated   6 . 8 4 ° p h ase  an g le  d elay     Fig u r e  8 .   I n itiatio n   o f   g r id - tied   in v er ter   s y n ch r o n izatio n   with   g e n er ate d   v o ltag e   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       Dig ita lly  fa s t syn ch r o n iz a tio n   o f sin g le - p h a s e  g r id - tied   in ve r ter u s in g   F P GA   ( A fa r u lr a z i A b u   B a k a r )   2459   T h e  im p ac t o f   th e  i n v er ter   o u t p u t g en e r ated   b y   th e  s u g g ested   co n tr o l  m eth o d   d u r in g   g r id   d is to r tio n   is   d ep icted   in   Fig u r e   9 .   As  ca n   b e  s ee n ,   th e  p r o p o s ed   c o n tr o l  s ch em e  d em o n s tr ated   a  r o b u s t  tr ac k in g   ab ilit y   to   s u p p r ess   th e  in f lu en ce   o f   g r id   v o ltag e  d is to r tio n .   T h e  g en er ated   in v er ter   o u t p u t  to o k   4 2   m s   to   r ec o v er   to   its   ac tu al  p h ase  v alu e  b ased   o n   th e  g r id   v o ltag e  wav ef o r m .   T h e  p r o p o s ed   co n tr o l   alg o r ith m   s ch em e  ef f ec tiv el y   s u p p r ess ed   th e  in f lu en ce   o f   g r id   v o ltag e  d is to r tio n .   T h e  m ea s u r ed   T HD  v alu es  o f   th e  o u tp u t  v o ltag e  an d   cu r r en t   ar e  0 . 1 6 %  an d   2 %  r esp ec tiv el y .   As  a  r esu lt,  th e   T HDs  o f   th e   in v er ter   s y s tem ’ s   o u t p u t  v o lta g e  an d   cu r r en t   wer e  with i n   th e  r an g e   o f   p o wer   q u a lity   s tan d ar d s .           Fig u r e  9 .   Gr id - tied   in v e r ter   s y n ch r o n izatio n   with   th e   d is to r ted   g r id   v o ltag e       5.   CO NCLU SI O N   I n   c o n clu s io n ,   af ter   th e   d elay ed   p h ase  an g le  co m p en s atio n   d ig itally ,   th e   p r o p o s ed   g r id - ti ed   in v e r ter   s u cc ess f u lly   s y n ch r o n ize d   with   th e  f r eq u e n cy ,   m ag n itu d e,   an d   p h ase  an g le  o f   th e   n atio n al  g r id .   Mo r e o v er ,   b ased   o n   test in g   ev alu atio n s ,   th e  Z C D  co m p o n e n t  o f   th e  PL L   f o r   th is   r esear ch   f u n ctio n e d   with   a  p lu s - or - m in u s   to ler an ce   o f   0 . 5 %  in   th e  f r eq u en cy   v ar iatio n   o f   th e  g r id - c o n n ec ted   in v er ter ’ s   f ast  s y n ch r o n izatio n .   I n   ter m s   o f   f r eq u e n cy   a n d   v o ltag e   s ettlin g   tim e  d u r i n g   s y n ch r o n izatio n   in itiatio n ,   th e  d y n a m ic  p er f o r m a n ce   o f   f ast   s y n ch r o n izatio n   was  ac h iev e d   at  8   m s .   I n   ad d itio n ,   th e  i d en tifie d   s ettlin g   tim e  f o r   v o ltag e  an d   f r e q u en c y   s y n ch r o n izatio n   af ter   t h e  in tr o d u ctio n   o f   g r id   d is to r tio n   was 4 2   m s .       ACK NO WL E DG E M E NT S   T h is   r esear ch   wo r k   was  s u p p o r ted   b y   Un iv e r s iti  T u n   H u s s ein   On n   Ma lay s ia  ( UT HM )   th r o u g h     T I E R   1   ( Vo t Q 5 4 9 )   an d   GPPS   ( Vo t Q 3 2 5 ) .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   Q .   A l - S h e t w i ,   “ S u s t a i n a b l e   d e v e l o p men t   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   i n t e g r a t e d   p o w e r   se c t o r :   Tr e n d s ,   e n v i r o n m e n t a l   i m p a c t s,   a n d   r e c e n t   c h a l l e n g e s,”   S c i e n c e   o f   T h e   T o t a l   E n v i ro n m e n t ,   v o l .   8 2 2 ,   p .   1 5 3 6 4 5 ,   M a y   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . sc i t o t e n v . 2 0 2 2 . 1 5 3 6 4 5 .   [ 2 ]   P .   G a w h a d e   a n d   A .   O j h a ,   “ R e c e n t   a d v a n c e s   i n   s y n c h r o n i z a t i o n   t e c h n i q u e s   f o r   g r i d - t i e d   P V   sy s t e m :   A   r e v i e w , ”   E n e rg y   R e p o r t s ,   v o l .   7 ,   p p .   6 5 8 1 – 6 5 9 9 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e g y r . 2 0 2 1 . 0 9 . 0 0 6 .   [ 3 ]   D .   B .   R a t h n a y a k e   e t   a l . ,   “ G r i d   f o r mi n g   i n v e r t e r   mo d e l i n g ,   c o n t r o l ,   a n d   a p p l i c a t i o n s, ”   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   1 1 4 7 8 1 – 1 1 4 8 0 7 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 1 0 4 6 1 7 .   [ 4 ]   T.   S i t h a n a n t h a n ,   A .   A .   B a k a r ,   B .   S a n n a sy ,   W .   M .   U t o m o ,   a n d   T.   Ta u f i k ,   “ F a st   s y n c h r o n i z a t i o n   w i t h   e n h a n c e d   sw i t c h i n g   c o n t r o l   f o r   g r i d - t i e d   s i n g l e - p h a se  s q u a r e   w a v e   i n v e r t e r   u si n g   F P G A , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r  El e c t ro n i c s  a n d   D ri v e   S y st e m s  ( I J PED S ) ,  v o l .   1 5 ,   n o .   2 ,   p p .   1 1 0 5 – 1 1 1 6 ,   J u n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p e d s. v 1 5 . i 2 . p p 1 1 0 5 - 1 1 1 6 .   [ 5 ]   M .   J .   M n a t i ,   D .   V .   B o z a l a k o v ,   a n d   A .   V a n   d e n   B o s s c h e ,   “ A   n e w   s y n c h r o n i z a t i o n   t e c h n i q u e   o f   a   t h r e e - p h a s e   g r i d   t i e d   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 , ”   M a t h e m a t i c a l   P r o b l e m s   i n   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   2 0 1 8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 – 1 3 ,   J u l .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 1 8 / 7 8 5 2 6 4 2 .   [ 6 ]   F .   X i a o ,   L .   D o n g ,   L .   Li ,   a n d   X .   L i a o ,   “ A   f r e q u e n c y - f i x e d   S O G I - b a se d   P LL  f o r   si n g l e - p h a s e   g r i d - c o n n e c t e d   c o n v e r t e r s, ”   I E E E   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 .   3 2 ,   n o .   3 ,   p p .   1 7 1 3 – 1 7 1 9 ,   M a r .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPEL. 2 0 1 6 . 2 6 0 6 6 2 3 .   [ 7 ]   B .   L i u   e t   a l . ,   “ A   si m p l e   a p p r o a c h   t o   r e j e c t   D C   o f f se t   f o r   si n g l e - p h a se  s y n c h r o n o u s  r e f e r e n c e   f r a me  P L L  i n   g r i d - t i e d   c o n v e r t e r s,”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   1 1 2 2 9 7 – 1 1 2 3 0 8 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 3 0 0 3 0 0 9 .   [ 8 ]   A .   F a r o ,   M .   d i   B e n e d e t t o ,   A .   L i d o z z i ,   a n d   L.   S o l e r o ,   “ C o n s t a n t   d e l a y - l i n e   r e p e t i t i v e   c o n t r o l   a n a l y si s   f o r   v a r i a b l e   f r e q u e n c y   o p e r a t i o n , ”   I E EE  O p e n   J o u r n a l   o f   P o w e r  El e c t r o n i c s ,   v o l .   3 ,   p p .   4 8 1 – 4 9 1 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / O JP EL. 2 0 2 2 . 3 1 9 0 3 1 3 .   [ 9 ]   S .   G o l e st a n   a n d   J.  M .   G u e r r e r o ,   “ C o n v e n t i o n a l   s y n c h r o n o u s  r e f e r e n c e   f r a m e   p h a se - l o c k e d   l o o p   i s  a n   a d a p t i v e   c o m p l e x   f i l t e r , ”   I EEE   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 .   6 2 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 7 9 – 1 6 8 2 ,   M a r .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 4 . 2 3 4 1 5 9 4 .   [ 1 0 ]   M .   X i e ,   H .   W e n ,   C .   Z h u ,   a n d   Y .   Y a n g ,   “ D C   o f f se t   r e j e c t i o n   i m p r o v e m e n t   i n   si n g l e - p h a se  S O G I - P LL  a l g o r i t h ms:   met h o d s  r e v i e w   a n d   e x p e r i me n t a l   e v a l u a t i o n , ”   I EEE   A c c e ss ,   v o l .   5 ,   p p .   1 2 8 1 0 – 1 2 8 1 9 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 7 . 2 7 1 9 7 2 1 .   [ 1 1 ]   M .   L a k k a ,   E.   K o u t r o u l i s ,   a n d   A .   D o l l a s,  “ D e v e l o p me n t   o f   a n   F P G A - b a s e d   S P W M   g e n e r a t o r   f o r   h i g h   sw i t c h i n g   f r e q u e n c y   D C / A C   i n v e r t e r s,”   I EEE   T ra n s a c t i o n s  o n   Po w e r  El e c t r o n i c s ,   v o l .   2 9 ,   n o .   1 ,   p p .   3 5 6 – 3 6 5 ,   Ja n .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPEL . 2 0 1 3 . 2 2 5 3 2 1 6 .   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 :  2452 - 2 4 6 1   2460   [ 1 2 ]   T.   B i n k o w sk i ,   “ F u z z y   l o g i c   g r i d   s y n c h r o n i z a t i o n   t e c h n i q u e   f o r   si n g l e - p h a se  s y st e ms, ”   i n   2 0 1 8   Pr o g ress   i n   A p p l i e d   El e c t ri c a l   En g i n e e ri n g   ( PAE E) ,   I EEE,   J u n .   2 0 1 8 ,   p p .   1 – 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P A E E. 2 0 1 8 . 8 4 4 1 1 2 0 .   [ 1 3 ]   H .   H a s s a n p o u r   a n d   M .   E h s a n i a n ,   “ F a s t   g r i d   v o l t a g e   s y n c h r o n i z a t i o n   u s i n g   m o d i f i e d   f r e q u e n c y - l o c k e d   l o o p   i n   s i n g l e   p h a s e   g r i d - c o n n e c t e d   p o w e r   s y s t e m s , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   3 4 ,   n o .   6 ,   p p .   1 4 3 0 – 1 4 3 7 ,   J u n .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 5 8 2 9 / i j e . 2 0 2 1 . 3 4 . 0 6 c . 0 6 .   [ 1 4 ]   R .   J a c k s o n   e t   a l . ,   “ A   c o m p r e h e n s i v e   mo t i v a t i o n   o f   mu l t i l a y e r   c o n t r o l   l e v e l s  f o r   m i c r o g r i d s :   s y n c h r o n i z a t i o n ,   v o l t a g e   a n d   f r e q u e n c y   r e st o r a t i o n   p e r s p e c t i v e , ”   A p p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 0 ,   n o .   2 3 ,   p .   8 3 5 5 ,   N o v .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 0 2 3 8 3 5 5 .   [ 1 5 ]   E.   H .   El - Z o h r i   a n d   M .   A .   M o s b a h ,   “ C o mp a r i s o n   a n d   p e r f o r m a n c e   a n a l y s i s  o f   u n i p o l a r   a n d   b i p o l a r   d i g i t a l l y - c o n t r o l l e d   s i n g l e - p h a s e   i n v e r t e r s,”   i n   2 0 1 7   N i n e t e e n t h   I n t e r n a t i o n a l   Mi d d l e   E a st   Po w e r  S y s t e m s  C o n f e re n c e   ( ME P C O N ) ,   I EEE,   D e c .   2 0 1 7 ,   p p .   1 1 3 8 – 1 1 4 4 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M EP C O N . 2 0 1 7 . 8 3 0 1 3 2 5 .   [ 1 6 ]   S .   G o l e st a n ,   J .   M .   G u e r r e r o ,   a n d   J .   C .   V a s q u e z ,   “ S i n g l e - p h a se   P L Ls:   a   r e v i e w   o f   r e c e n t   a d v a n c e 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 .   3 2 ,   n o .   1 2 ,   p p .   9 0 1 3 – 9 0 3 0 ,   D e c .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPEL. 2 0 1 7 . 2 6 5 3 8 6 1 .   [ 1 7 ]   S .   G o l e st a n ,   J.  M .   G u e r r e r o ,   A .   V i d a l ,   A .   G .   Y e p e s,  J .   D o v a l - G a n d o y ,   a n d   F .   D .   F r e i j e d o ,   “ S ma l l - s i g n a l   m o d e l i n g ,   st a b i l i t y   a n a l y si s   a n d   d e si g n   o p t i m i z a t i o n   o f   s i n g l e - p h a se  d e l a y - b a s e d   P LLs, ”   I EEE  T r a n sa 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 .   3 1 ,   n o .   5 ,   p p .   3 5 1 7 – 3 5 2 7 ,   M a y   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TP EL. 2 0 1 5 . 2 4 6 2 0 8 2 .   [ 1 8 ]   S .   R .   S o n d a w a l e ,   P .   P .   Ja g t a p ,   a n d   S .   G .   Ta r n e k a r ,   “ S y n c h r o n i z a t i o n   o f   so l a r   i n v e r t e r   w i t h   p o w e r   g r i d , ”   i n   2 0 1 8   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   S m a rt   E l e c t r i c   D ri v e s  a n d   P o w e r   S y st e m   ( I C S ED PS ) ,   I EEE,   Ju n .   2 0 1 8 ,   p p .   1 1 7 – 1 1 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C S ED P S . 2 0 1 8 . 8 5 3 6 0 7 9 .   [ 1 9 ]   Y .   Y a n g ,   Z.   X i n ,   K .   Z h o u ,   a n d   F .   B l a a b j e r g ,   “ U n i f i e d   d i g i t a l   p e r i o d i c   si g n a l   f i l t e r s  f o r   p o w e r   c o n v e r t e r   sy s t e ms,”   i n   2 0 1 7   I EEE   3 r d   I n t e r n a t i o n a l   F u t u re   E n e rg y   El e c t r o n i c s   C o n f e r e n c e   a n d   E C C E   As i a   ( I FE EC   2 0 1 7   -   EC C E   As i a ) ,   I EEE,   J u n .   2 0 1 7 ,   p p .   2 8 6 – 2 9 1 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I F EEC . 2 0 1 7 . 7 9 9 2 0 5 2 .   [ 2 0 ]   X .   C h e n ,   Y .   Z h a n g ,   S .   W a n g ,   J.  C h e n ,   a n d   C .   G o n g ,   “ I mp e d a n c e - p h a s e d   d y n a m i c   c o n t r o l   me t h o d   f o r   g r i d - c o n n e c t e d   i n v e r t e r s i n   a   w e a k   g r i d , ”   I E EE  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 .   3 2 ,   n o .   1 ,   p p .   2 7 4 – 2 8 3 ,   Ja n .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPEL . 2 0 1 6 . 2 5 3 3 5 6 3 .   [ 2 1 ]   G .   A .   H .   P a w i t a n ,   A .   S a i f u l l a h ,   A .   H .   A r o f a t ,   a n d   P .   D .   S a st y a ,   “ Tr a n sf o r merle ss  5 k W   si n g l e   p h a s e   g r i d - t i e d   i n v e r t e r   i n   P T.   L e n   I n d u st r i , ”   i n   2 0 1 8   C o n f e re n c e   o n   Po w e r   E n g i n e e r i n g   a n d   Re n e w a b l e   E n e r g y   ( I C P ERE) ,   I EEE,   O c t .   2 0 1 8 ,   p p .   1 – 8 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C P ER E. 2 0 1 8 . 8 7 3 9 6 9 4 .   [ 2 2 ]   A .   K u l k a r n i   a n d   V .   J o h n ,   “ D e s i g n   o f   a   f a st   r e s p o n s e   t i me  s i n g l e - p h a se  P L L  w i t h   D C   o f f set   r e j e c t i o n   c a p a b i l i t y , ”   i n   2 0 1 6   I EE E   Ap p l i e d   P o w e r E l e c t r o n i c s C o n f e re n c e   a n d   E x p o s i t i o n   ( A PEC ) ,   I EEE,   M a r .   2 0 1 7 ,   p p .   3 5 – 4 3 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A P E C . 2 0 1 6 . 7 4 6 8 1 7 2 .   [ 2 3 ]   S .   S h u v o ,   E .   H o ss a i n ,   a n d   Z.   R .   K h a n ,   “ F i x e d   p o i n t   i m p l e me n t a t i o n   o f   g r i d   t i e d   i n v e r t e r   i n   d i g i t a l   s i g n a l   p r o c e s si n g   c o n t r o l l e r , ”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   8 9 2 1 5 – 8 9 2 2 7 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 2 9 9 3 9 8 5 .   [ 2 4 ]   Y .   C a o ,   Y .   H u ,   R .   H u ,   a n d   J.   C h e n ,   “ R e s e a r c h   o n   t h e   s y n c h r o n i z a t i o n   c o n t r o l   s t r a t e g y   f o r   m i c r o g r i d - c o n n e c t e d   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r , ”   i n   2 0 1 5   I E EE   6 t h   I n t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   P o w e r   El e c t ro n i c s  f o r   D i s t ri b u t e d   G e n e r a t i o n   S y s t e m s  ( PED G ) ,   I EEE,   Ju n .   2 0 1 5 ,   p p .   1 – 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / P ED G . 2 0 1 5 . 7 2 2 3 0 6 2 .   [ 2 5 ]   Y .   Y a n g ,   K .   Z h o u ,   a n d   F .   B l a a b j e r g ,   “ V i r t u a l   u n i t   d e l a y   f o r   d i g i t a l   f r e q u e n c y   a d a p t i v e   T/ 4   d e l a y   p h a se - l o c k e d   l o o p   sy st e m,”   i n   2 0 1 6   I EEE  8 t h   I n t e r n a t i o n a l   P o w e r  El e c t r o n i c s  a n d   M o t i o n   C o n t r o l   C o n f e re n c e   ( I P EM C - EC C E  As i a ) ,   I EEE,   M a y   2 0 1 6 ,   p p .   2 9 1 0 – 2 9 1 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I P EM C . 2 0 1 6 . 7 5 1 2 7 6 0 .   [ 2 6 ]   K .   M .   S .   .   K o n a r a ,   M .   L .   K o l h e ,   a n d   W .   G .   C .   A .   S a n k a l p a ,   “ G r i d   s y n c h r o n i z a t i o n   o f   D C   e n e r g y   st o r a g e   u si n g   v o l t a g e   so u r c e   i n v e r t e r   w i t h   ZC D   a n d   P LL  t e c h n i q u e s, ”   i n   2 0 1 5   I E EE  1 0 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n d u st r i a l   a n d   I n f o rm a t i o n   S y st e m s   ( I C I I S ) ,   I EEE,   D e c .   2 0 1 5 ,   p p .   4 5 8 – 4 6 2 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I I N F S . 2 0 1 5 . 7 3 9 9 0 5 5 .   [ 2 7 ]   A .   B .   A f a r u l r a z i ,   M .   Z a r a f i ,   W .   M .   U t o m o ,   a n d   A .   Za r ,   “ F P G A   i mp l e m e n t a t i o n   o f   U n i p o l a r   S P W M   f o r   si n g l e   p h a s e   i n v e r t e r , ”   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   C o m p u t e r   A p p l i c a t i o n s   a n d   I n d u s t ri a l   E l e c t r o n i c s ,   I EEE,   D e c .   2 0 1 0 ,   p p .   6 7 1 – 6 7 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C A I E. 2 0 1 0 . 5 7 3 5 0 1 9 .   [ 2 8 ]   M .   G .   M .   A b d o l r a s o l ,   M .   A .   H a n n a n ,   S .   M .   S .   H u ss a i n ,   a n d   T.   S .   U st u n ,   “ O p t i mal   P I   c o n t r o l l e r   b a se d   P S O   o p t i mi z a t i o n   f o r   P V   i n v e r t e r   u si n g   S P W M   t e c h n i q u e s,”   E n e rg y   R e p o rt s ,   v o l .   8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 0 0 3 – 1 0 1 1 ,   A p r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e g y r . 2 0 2 1 . 1 1 . 1 8 0 .   [ 2 9 ]   S .   B u r a d a   a n d   K .   P a d m a ,   “ M o d e l   p r e d i c t i v e   c u r r e n t   c o n t r o l   f o r   ma x i m u m  p o w e r   p o i n t   t r a c k i n g   o f   v o l t a g e   so u r c e   i n v e r t e r   b a s e d   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   s y st e m,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   P o w e r  El e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m s   ( I J PED S ) ,   v o l .   1 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 7 8 1 – 1 7 9 0 ,   S e p .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p e d s. v 1 4 . i 3 . p p 1 7 8 1 - 1 7 9 0 .   [ 3 0 ]   M .   K u m a r   e t   a l . ,   “ E n h a n c e d   P LL - l e ss   g r i d   s y n c h r o n i z a t i o n   a l g o r i t h m   a m i d s t   u n b a l a n c e d   a n d   d i s t o r t e d   t h r e e - p h a se   g r i d   c o n d i t i o n s , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t ri c a l   Po w e r &   E n e r g y   S y st e m s ,   v o l .   1 4 8 ,   p .   1 0 8 9 2 6 ,   J u n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j e p e s.2 0 2 2 . 1 0 8 9 2 6 .   [ 3 1 ]   S .   S w a i n   a n d   B .   S u b u d h i ,   “ G r i d   s y n c h r o n i z a t i o n   o f   a   P V   s y s t e m  w i t h   p o w e r   q u a l i t y   d i s t u r b a n c e s  u si n g   u n s c e n t e d   K a l ma n   f i l t e r i n g , ”   I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   S u s t a i n a b l e   E n e rg y ,   v o l .   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 4 0 – 1 2 4 7 ,   J u l .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TSTE . 2 0 1 8 . 2 8 6 4 8 2 2 .   [ 3 2 ]   J.  Y u ,   B .   Y a n g ,   P .   Z h u ,   L.   Z h a n g ,   Y .   P e n g ,   a n d   X .   Z h o u ,   “ A n   i m p r o v e d   d i g i t a l   p h a s e   l o c k e d   l o o p   a g a i n st   a d v e r se   g r i d   c o n d i t i o n s,”   En e r g y   Re p o rt s ,   v o l .   8 ,   n o .   4 ,   p p .   7 1 4 – 7 2 3 ,   J u l .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e g y r . 2 0 2 2 . 0 1 . 2 4 0 .   [ 3 3 ]   A .   A .   B a k a r ,   W .   M .   U t o m o ,   S .   A .   Z u l k i f l i ,   E .   S u l a i m a n ,   M .   Z.   A h m a d ,   a n d   M .   Je n a l ,   “ D C - D C   i n t e r l e a v e d   b o o s t   c o n v e r t e r   u s i n g   F P G A , ”   i n   2 0 1 3   I EE E  C o n f e re n c e   o n   C l e a n   En e rg y   a n d   T e c h n o l o g y   ( C EAT) ,   I EEE,   N o v .   2 0 1 3 ,   p p .   9 8 – 1 0 1 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C EA T. 2 0 1 3 . 6 7 7 5 6 0 7 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Afa r u lra z i  Abu   B a k a r           wa s  b o rn   in   J o h o r,   M a lay sia ,   i n   M a y   1 9 8 0 .   He   re c e iv e d   h is  B. En g .   d e g re e   in   El e c tri c a l  En g i n e e rin g   fro m   Un i v e rsiti   T e k n o l o g i  M a ra   (UiTM ),   M a lay sia ,   in   2 0 0 4   a n d   M .   E n g .   a n d   P h . D .   d e g re e s  fro m   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   (UTHM )  in   2 0 1 9   a n d   2 0 0 7 ,   re s p e c ti v e ly .   He   h a s  b e e n   wo r k in g   a s  se n io r  lec tu re r  a t  th e   De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  P o w e r  En g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ic   En g i n e e rin g ,   UTHM ,   si n c e   2 0 0 7 .   His  c u rre n t   re se a rc h   in tere sts  i n c lu d e   re n e wa b le   e n e rg y ,   g rid - c o n n e c ted   s y ste m ,   DC/DC  c o n v e rters ,   m u lt ip le - in p u t  c o n v e rte rs,  m u lt ip h a se   c o n v e rters ,   re so n a n t  c o n v e rters ,   a n d   a d v a n c e d   c o n tro l ler  d e sig n .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   a fa ru l@u th m . e d u . m y .       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       Dig ita lly  fa s t syn ch r o n iz a tio n   o f sin g le - p h a s e  g r id - tied   in ve r ter u s in g   F P GA   ( A fa r u lr a z i A b u   B a k a r )   2461     Ba la r a j a n   S a n n a s y           wa s  b o r n   i n   Ke d a h ,   M a lay sia ,   in   S e p te m b e r  1 9 9 7 .   He   re c e iv e d   h is  B. En g .   d e g re e   in   E lec tri c a l  En g i n e e rin g   fro m   U n iv e rsiti   Tu n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   (UTHM ),   M a lay sia ,   i n   2 0 2 3 .   He   is   c u rre n tl y   e m p lo y e d   a s  S it e   P ro jec t  E n g i n e e r  a t   Lea p c o   S d n .   Bh d .   His  c u rre n t  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   p o we r   e lec tro n ics   a n d   e n e rg y   c o n v e rsio n .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  ra jen 0 1 7 4 6 9 3 8 3 8 @g m a i l. c o m .         H a zwa j   M hd   P o a d           is a me m b e r  o f  th e   I EE E  a n d   th e   IEE E   S ig n a l   P ro c e ss in g   S o c iety .   He   h a s  b e e n   w o rk i n g   a s  a   se n io r  lec tu re r  a t   th e   D e p a rtme n t  o f  E lec tro n i c   En g i n e e rin g ,   F a c u lt y   o f  El e c tri c a l  a n d   El e c tr o n ic  E n g i n e e rin g ,   UTHM,   sin c e   2 0 0 4 .   He   g ra d u a ted   fr o m   Oita  Un iv e rsity   J a p a n ,   B. En g . ,   a n d   M . En g .   in   2 0 0 2   a n d   2 0 0 4 ,   re sp e c ti v e l y .   His  re se a rc h   in tere st  is  in   e m b e d d e d   s y ste m s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   h a z wa j@u th m . e d u . m y .         Th a r n ish a   S it h a n a n th a n           wa s  b o rn   in   P e ra k ,   M a lay sia ,   i n   M a y   1 9 9 7 .   S h e   re c e iv e d   h e r  B. En g .   d e g re e   in   El e c tri c a l  En g i n e e rin g   fr o m   Un i v e rsiti   Tu n   Hu ss e in   O n n   M a lay sia   (UTHM ),   M a lay sia ,   in   2 0 2 3 .   S h e   is  c u rre n tl y   p u rs u in g   a   M . En g .   a t  UTHM  sin c e   2 0 2 3 .   He r  c u rre n t   re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   p o we r  e lec tro n ics   a n d   r e n e wa b le  e n e rg y .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  t h a rn is h a 9 7 @g m a il . c o m .     Wa h y u   Mu l y o   Uto m o           wa s  b o rn   in   P a ti ,   In d o n e sia ,   in   1 9 6 9 .   He   re c e iv e d   h i s   B. S .   d e g re e   in   El e c tri c a l  En g i n e e rin g   fr o m   Un i v e rsitas   Bra wijay a ,   M a lan g ,   i n   1 9 9 3 ,   M . S .   d e g re e   in   El e c tri c a l  En g in e e rin g   fro m   th e   In stit u te  S e p u lu h   No p e m b e r,   S u ra b a y a ,   i n   2 0 0 0   a n d   Dr.   En g .   d e g re e   fr o m   Un i v e rsiti   Tek n o l o g i  M a lay sia   in   2 0 0 7 .   H e   is  c u rre n tl y   a n   a ss o c iate   p ro fe ss o r   a t  t h e   E lec tri c a l  P o w e r  En g in e e rin g   De p a rtme n t,   F a c u lt y   o f   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ic  En g in e e rin g ,   Un i v e rsit i  Tu n   Hu ss e in   O n n   M a lay sia .   His  c u rre n t  re se a rc h   i n tere sts   in c lu d e   th e   a re a   o f   p o we r  e lec tro n ics   a n d   m o t o r   d ri v e s   c o n tr o l.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   wa h y u @u th m . e d u . m y .         No r   Fa r ish a   Dia n a   Ro sli           w a s  b o r n   i n   Lab u a n ,   M a lay sia ,   i n   F e b r u a ry   1 9 9 8 .   S h e   re c e iv e d   a   d e g re e   in   El e c tri c a l  En g i n e e rin g   i n   2 0 2 2   fr o m   Un i v e rsiti   Tu n   Hu ss e in   O n n   M a lay sia ,   Jo h o r,   M a lay sia .   C u rr e n tl y ,   sh e   is  a   mas ter  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g   stu d e n t   a t   Un iv e rsiti   Tu n   H u ss e in   O n n   M a lay sia ,   Jo h o r ,   M a la y sia .   He r  a re a s  o f  in tere st  a re   p o we r   e lec tro n ics ,   h ig h - v o lt a g e   tec h n o l o g y ,   a n d   i n d u str ial  a p p li c a ti o n s.   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :  h e 2 2 0 0 2 6 @s tu d e n t . u t h m . e d u . m y   o r  fa ris h a d ian a 9 8 @g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.