I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   2 A p r il   20 25 ,   p p .   1 3 3 2 ~ 1 3 4 7   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 2 . pp 1 3 3 2 - 1 3 4 7           1332       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   M o del of  sem ico n ductor co nv er ters  f o r t h e simula tio n of  an   a sy mm etric  loa ds in an  auto no mo u s po wer supply  sy stem       Sa idjo n T a v a ro v 1 ,   M iha il Seny uk 2 ,   M uro db ek   Sa f a ra liev 2 ,   Serg ey   K o k in 2 ,   Alex a nd er   T a v lin t s ev 2 Andrey   Sv y a t y k h   1 I n st i t u t 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 ,   S o u t h   U r a l   S t a t e   U n i v e r s i t y ,   C h e l y b i n s k ,   R u ssi a   2 D e p a r t me n t   o f   A u t o m a t e d   El e c t r i c a l   S y st e ms,  U r a l   F e d e r a l   U n i v e r si t y ,   Y e k a t e r i n b u r g ,   R u ssi a   3 U r a l e n e r g o s b y t   LL C ,   C h e l y b i n s k ,   R u ssi a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 6 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct  10 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   No v   2 0 ,   2 0 2 4       Th is  a rti c le   is  d e v o te d   t o   th e   d e v e l o p m e n t   o f   c o m p u ter  m o d e wi th   se m ico n d u c to r   c o n v e rters   f o th e   sim u latio n   o f   a sy m m e tri c   lo a d a l lo win g   t o   so lv e   t h e   v o lt a g e   sy m m e try   p ro b lem u n d e a sy m m e tri c   lo a d s   ( a c ti v e   a n d   a c ti v e - in d u c ti v e f o r   iso late d   e lec tri c   n e two rk s   with   re n e wa b l e   e n e rg y   so u rc e (m in h y d r o e lec tri c   p o w e p lan ts).   m o d e o a   sy m m e try   d e v ice   h a b e e n   d e v e l o p e d   i n   t h e   M ATLAB /S imu li n k   e n v iro n m e n b a se d   o n   a   p ro p o rti o n a l - i n teg ra c o n tr o ll e a n d   a   re lay   c o n tr o ll e -   P .   T h e   e ffe c ti v e n e ss   o th e ir  u se   d e p e n d o n   t h e   lo a d ' n a tu re .   T h e   imp lem e n tatio n   o a   v o lt a g e   c o n v e rter  is  p re se n ted   c o n sid e ri n g   a   th re e - p h a se   in v e rter  with   d is c re te  k e y   sw it c h in g   a 1 2 0 ,   1 5 0 ,   a n d   1 8 0   d e g re e with   a   p u re ly   a c ti v e   lo a d .   Ba se d   o n   th e   h a rm o n ic  a n a ly sis  o t h e   th re e - p h a se   v o lt a g e   a d isc re te  c o n v e rsio n ,   t h e   v a lu e   o t h e   first   h a rm o n ic  is   d e term in e d .   Vo l tag e   tran sf o rm a ti o n u n d e r   a c ti v e - in d u c ti v e   l o a d   a 1 2 0 ,   1 5 0 ,   a n d   1 8 0   d e g re e a re   m a th e m a ti c a ll y   d e sc rib e d .   To   d e term in e   th e   h a rm o n ic  s p e c tru m ,   a n   a n a l y sis  o th e   fa st  F o u rier   tran sfo rm   f o t h e   th re e - p h a se   v o lt a g e   o a   M ATLAB /S imu li n k   se m ico n d u c to r   c o n v e rter  wa c a rried   o u t.   It   is  e sta b li sh e d   th a th e   a lt e rn a ti n g   c u rre n o u tp u v o l tag e   is  g e n e ra ted   o n   th e   o u t p u t   sid e   o th e   in v e rter  o a   th re e - p h a se   v o lt a g e   so u rc e   th ro u g h   a   th re e - p h a se   lo a d   c o n n e c ted   b y   a   sta with   a   h a rm o n ic su p p re ss io n   m e th o d .   K ey w o r d s :   Asy m m etr y   L o ad   Mo d el   Sem ico n d u cto r   co n v er ter   Vo ltag e   T h is i 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 o d b e k   Saf ar aliev   Dep ar tm en t o f   Au to m ated   E le ctr ical  Sy s tem s Ur al  Fed er al  Un iv er s ity   6 2 0 0 0 2   Yek ater i n b u r g ,   R u s s ia   E m ail: m u r o d b ek _ 0 3 @ m ail. r u       1.   I NT RO D UCT I O N   Du to   th in cr ea s in g   r an g o f   s in g le - p h ase  elec tr ic  r ec eiv e r s ,   in ter est  in   th p r o p o s ed   m eth o d s   o f   m o n ito r in g   an d   c o n tr o llin g   c o n v er ter s   is   s h ar p ly   in c r ea s in g .   T h ese  elec tr ic  r ec eiv er s   cr ea te  asy m m etr ic  m o d es  in   th r ee - p h ase  f o u r - wir p o wer   s u p p ly   s y s tem   w h en   c o n s u m ed ,   wh ich   lead s   t o   th e   ap p ea r an ce   o f   cu r r en in   ze r o   co n d u ct o r .   C o n s eq u en tly ,   f o u r - wir co n v er ter s   p r o p o s ed   b y   m an y   a u th o r s   [ 1 ] [ 1 0 ]   will  b ef f ec tiv ely   u s ed   to   co n tr o s em ico n d u cto r   c o n v er te r   in   s u ch   m o d es.  At  th s am tim e,   it  s h o u ld   b n o ted   th at  th is   s y s tem   h as  s o   f ar   f o u n d   wid a p p licatio n   o n l y   in   au to n o m o u s   p o wer   s u p p ly   s y s tem s .   T h is   i s   p r im ar ily   d u t o   th s im p lific atio n   o f   th co n tr o an d   m an a g em en s y s tem .   T h is   co n tr o m eth o d   is   b ased   o n   tr an s f o r m in g   th e   co o r d in ate   s y s tem   f r o m   a   th r ee - p h ase  to   a   two - p h ase  o n e ,   f o llo wed   b y   an   in v er s e   tr an s f o r m atio n   [ 1 1 ] [ 2 0 ] .   At  th s am tim e,   f o r   th e   s u cc ess f u im p lem en tatio n   o f   th c o n v er s io n ,   n o o n ly   in f o r m atio n   ab o u in s tan tan e o u s   v o ltag v alu es  is   n ee d ed ,   b u also   ab o u in s tan tan e o u s   cu r r en v alu es     [ 2 1 ] [ 3 0 ] .   d iag r am   o f   th i m p lem en tatio n   o f   co n tr o s y s tem   with   d ata  o n   v o ltag es  an d   cu r r en ts   is   s h o wn   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Mo d el  o f semico n d u ct o r   co n v erter s   fo r   th s imu la tio n   o f a n   a s ymm etri lo a d s   in     ( S a id j o n   Ta va r o v )   1333   in   [ 2 9 ] ,   [ 3 0 ]   ( T h is   s ch em f o r m s   r o tatin g   v o ltag v ec t o r   co r r esp o n d in g   to   th s y m m etr ic  m o d u s in g   a   p h ase - lo ck ed   lo o p   ( PLL )   co n v er ter .   B ased   o n   in f o r m atio n   ab o u th an g u la r   p o s itio n   o f   th v o ltag v ec to r   ( an g le  ϴ) ,   th r ee - p h ase  cu r r e n ts   an d   v o ltag es  ar e   co n v er t ed   in to   two - p h ase  o n es  in   a   r o tatin g   co o r d in ate  s y s tem .   Nex t,  th two - p h ase  v o ltag s y s tem   is   b alan ce d   u s in g   p r o p o r tio n al - in teg r al  ( PI )   r eg u lato r s   an d   th r ev er s v o ltag c o n v e r s io n   is   ca r r ied   o u t,  f r o m   two - p h ase  to   th r ee - p h ase) .   Var io u s   cu r r en t r eg u lato r s   ar e   o f f er ed   f o r   th v o ltag e   s o u r ce   in v er ter lin ea r   a n d   n o n lin ea r   [ 3 1 ] [ 3 5 ] lin ea r   cu r r en r eg u lato r   r e q u ir es  k n o wled g o f   all  lo a d   p ar am eter s   an d   in clu d es  PI  r eg u lato r ,   s tate  f ee d b ac k   r e g u lato r ,   an d   p r e d ictiv cu r r en r eg u lato r .   T h e   n o n lin ea r   co n tr o ller   p r o v id e s   g o o d   d y n am ic   r esp o n s o f   th co n tr o s y s tem ,   wh ile  it  d o es  n o r eq u ir lo a d   in f o r m atio n .   T h is   co n tr o ller   in clu d es  h y s ter esis   co n tr o l,  lin ea r   ty p c o n tr o l ,   an d   d elta  m o d u lato r   [ 3 6 ] .   Ob tain in g   alter n atin g   cu r r en t   ( AC )   o u tp u s ig n als  f r o m   d ir ec cu r r en ( DC )   p o wer   s o u r ce s   is   th e   m ain   task   o f   p o wer   elec tr o n ic s   co n v er ter s   [ 3 6 ] ,   [ 3 7 ] C o n tr o lled   AC   p o wer   wav ef o r m s   a r n ee d ed   in   m an y   ap p licatio n s .   T h ese  d if f e r en a p p licatio n s   ca n   b class if ied   b ased   o n   th co n tr o lled   AC   p ar am eter s ,   wh ich   ar e   th m ag n itu d e,   f r eq u en cy ,   an d   p h ase  an g le   o f   th AC   o u t p u wav ef o r m ,   an d   th e   ty p e   o f   AC   o u t p u b ein g   co n tr o lled .   T h AC   o u tp u wa v ef o r m   will  tak d is cr ete  v alu es  s u ch   th at  th f u n d am en tal  co m p o n en ap p ea r s   as a   s in u s o id al  s ig n al,   ev en   th o u g h   t h m o d u lated   o u tp u t sig n al  is   n o t sin u s o id al.   Key   ch ar ac ter is tics   o f   th cu r r en t r eg u lato r :     E x tr em ely   g o o d   d y n am ics     I n s tan tan eo u s   m o n ito r in g   o f   l o ad   cu r r en t w ith   h i g h   ( g o o d )   a cc u r ac y     Ov er cu r r e n t p r o tectio n       Ov er - cu r r e n t d e v iatio n       E r r o r   c o m p e n s atio n   wh en   c h a n g in g   l o ad   p a r am eter s       E r r o r   c o m p e n s atio n   f o r   p ar am eter   s en s itiv ity       Ma in tain in g   co n s tan v o ltag i n   th DC   an d   AC   lin k   [ 3 8 ] .   In   s tu d y   [ 3 6 ] ,   c o n tr o d e v ice  with   d elta  m o d u lato r   at  z er o   h y s ter esis   an d   a   m o d if ied   lin ea r   t y p c u r r e n t   r eg u lato r   f o r   v o ltag s o u r ce   in v er ter   ar c o n s id er ed .   T h e   two   r eg u lato r s   wer co m p ar e d   in   MA T L AB   f o r   d if f er en v alu es o f   lo a d   p a r am eter s   as sh o wn   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   cu r r e n t r eg u lato r s   N a me  o f   t h e   p a r a m e t e r s   M o d i f i e d   l i n e a r   t y p e   c u r r e n t   r e g u l a t o r   D e l t a   M o d u l a t o r   D y n a mi c   c h a r a c t e r i s t i c s   G o o d   o n e s   G o o d   o n e s   C u r r e n t   r i p p l e   B i g   S mal l e r   Th e   c o e f f i c i e n t   o f   n o n l i n e a r   d i st o r t i o n   o f   t h e   l o a d   c u r r e n t   S mal l e r   B i g   Li mi t i n g   t h e   sw i t c h i n g   f r e q u e n c y   C a r r i e r   f r e q u e n c y   l i m i t a t i o n   F i x e d   a t   t h e   c u t o f f   f r e q u e n c y   t h e   i n t e g r a t o r       In   [ 3 9 ] ,   co m p u ter   m o d el  o f   an   AC   elec tr ic  d r iv with   m u lti - lev el  v o ltag in v er ter   with   f r eq u en c y   co n v er ter s   d ev elo p ed   in   MA T L AB   was  d escr ib ed   ( MV I I F).   T h e   s tu d ied   elec tr ic  d r iv ci r cu it  was  1 3 - lev el   MV I I F,  co n s is tin g   o f   1 8   s y m m etr ical  in v er ter   ce lls ,   an d   an   asy n ch r o n o u s   m o to r   ( = 8   MW , = 10   kV ) T h co n tr o s y s tem   m o d el  MA T L AB - b ased   in clu d ed   2   s u b s y s tem   u n its s p ee d   co n tr o ller   u n it  an d   an   in v er ter   co n tr o s y s tem   u n it.  T h s p ee d   co n tr o ller   was  PI  co n tr o ller .   T h r esu lt  o f   th wo r k   was  th e   ef f icien cy   ca lcu latio n   m eth o d   im p lem en ted   in   MA T L A B ,   wh ich   tak es  in to   ac co u n t   d y n am ic  l o s s es  in   s em ico n d u cto r   d e v ices.  I n   [ 4 0 ] ,   th PI  co n tr o ller   is   d escr ib ed   in   m o r d etail,   an d   th b eh av io r   o f   th d r i v s y s tem   is   co m p ar ed   with   h y b r id   f u zz y   PI,   co n v en tio n al  PI   an d   f u zz y   c o n tr o ller s ,   g en eti alg o r ith m   b ased   p r o p o r tio n al - in te g r al   ( GA - PI )   an d   ad a p tiv n etwo r k - b ased   f u zz y   in f e r en ce   s y s tem   ( ANFI S )   to r q u a n d   s p ee d   co n tr o ller s .   Du to   ch an g es  in   en g in p ar am eter s   wh en   it s   o p er atin g   m o d is   d is tu r b ed ,   th PI  co n tr o ller   r eq u ir es  p r ec is ad ju s tm en o f   th p r o p o r ti o n al  g ain   a n d   t h in teg r al  tim co n s tan t,  b u t   th is   is   d if f icu lt  to   ac h iev e,   th is   p r o b lem   is   o v er co m b y   d e v elo p in g   r e g u lato r s   with   f u zz y   lo g ic   [ 4 1 ] ,   b u th p er f o r m a n ce   o f   s u ch   r eg u lato r   s u r p ass es  th e   PI  co n tr o ller   o n ly   in   t r an s ien co n d itio n s .   I n   [ 4 2 ]   ( 4   o f   7 ) ,   an   im p r o v em e n o f   th PI  co n tr o ller   b ased   o n   a   f u zz y   co n t r o m o d el  was  p r o p o s ed ,   b u it  is   n ec ess ar y   t o   m an u ally   d eter m in e   th e   lim its   o f   th g ain   co ef f icien ts .   T h h y b r id   f u zz y - PI  ( f u zz y   PI)   co n tr o ller   wo r k s   as  PI  c o n tr o ller   in   s tead y s tate  m o d es,  an d   as  f u zz y   co n tr o ller   o n ly   d u r i n g   o v er s p e ed   o r   u n d er - s p ee d   [ 4 3 ]   ( 5   o f   7 ) .   Ho wev er ,   b o th   r eg u lato r s   h a v d is ad v an ta g es  th at  ca n   b elim in ated   b y   e x p an d in g   th eir   f u n ctio n s .   T o   e n s u r in d ep e n d en t   o p er atio n ,   t h PI  co n tr o ller   m u s b ab le  to   ad ap to   ch an g e s   in   th d y n am ic  ch ar ac ter is tics   o f   th in s tallatio n .   T h g en etic  alg o r ith m   ( GA)   allo ws y o u   to   s ea r ch   f o r   o p tim al   p ar am eter s   o f   th r eg u lato r .     T h m ain   d is ad v an tag o f   f u zz y   co n tr o is   th lack   o f   well - estab lis h ed   d esig n   an d   co n f ig u r atio n   tech n iq u es  [ 4 4 ] ,   [ 4 5 ] .   T h s elec tio n   o f   an   ap p r o p r iate  r u le  b ase,   d ep en d in g   o n   th s itu atio n ,   ca n   b ac h iev e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 3 3 2 - 1 3 4 7   1334   b y   u s in g   th ANFI r eg u lato r .   Acc o r d in g   to   th s im u latio n   r esu lts ,   th AN FIS  r eg u lato r   p r o v id es  th g r ea test   d y n am ic   r esp o n s e   an d   g e n er ally   wo r k s   b etter   t h an   o th er   r eg u lato r s   [ 4 6 ] .   Stu d ies  u s in g   tr ad itio n al   co n tr o m eth o d s   with   th e   ad d itio n   o f   PI  r eg u lato r   wer e   also   d escr ib ed   in   [ 4 7 ] .   Am o n g   t h tr ad i tio n al  m eth o d s ,   th e   f o llo win g   wer co n s id er ed cu r r en r e g u lato r   with   h y s ter esis   an d   lin ea r   ch an g co m p ar is o n   cu r r en t   r eg u lato r .   T h e   PI  co n tr o ller   m ad it  p o s s ib le  to   im p r o v e   ex is tin g   m eth o d s ,   to   s u p p r ess   h ig h e r   h a r m o n ics,   to r q u p u ls atio n s ,   n o is e,   an d   elec tr o m ag n etic  in ter f er en ce .   T h m o d if ie d   m eth o d s   allo wed   th s tato r   cu r r en t   f o r m s   to   b ec o m s m o o th er .   Acc o r d in g   to   t h r esear ch   r es u lts ,   cu r r en r eg u lato r   with   h y s ter esis   an d   PI   cu r r en r e g u lato r   tu r n e d   o u t o   b m o r e   ef f icien th a n   r e g u lato r   b u ilt  b ased   o n   co m p ar in g   th lin ea r   c h an g e   o f   cu r r en t w ith   PI  r e g u lato r .   C u r r en r eg u lato r s   with   p u ls wid th   m o d u latio n   ( PW M)   ar co n s id er ed   i n   m o d er n   s tu d ies   [ 3 9 ] ,   [ 4 8 ] PW M - co n tr o lled   in v er ter s   h a v s ig n if ican ad v an ta g [ 3 9 ] ,   [ 4 8 ]   an d   as  r esu lt,  ar wid ely   u s ed   in   AC   d r iv es.  I n   th ar ticle   [ 3 9 ] ,   th e   p er f o r m an ce   o f   a   h y s ter esis   cu r r en r eg u lato r   an d   PI  cu r r en r eg u lato r   u s in g   PW tech n o lo g y   f o r   v o ltag s o u r ce   in v er ter   was  test ed .   T h s im u latio n   r esu lts   o f   th cu r r en r eg u lato r s   s h o wed   th at  b o th   r eg u lato r s   ca n   p r o v i d th n ec ess ar y   r eg u la tio n   o f   th o u tp u t c u r r e n t.  Fo r   d ig ital c o n tr o l,  th e   m o s co m m o n   PW m eth o d   is   th s in u s o id al  PW ( S P W M)   m eth o d ,   b ec au s it  h as  lo wer   p o wer   lo s s es,   f ewe r   h ar m o n ics,  an d   ca n   b e   ea s ily   im p lem en ted   [ 4 7 ] .   I n   t h is   wo r k ,   a   s im p le  m o d el  was   p r esen ted   with   th im p lem en tatio n   o f   d ig ital  s ig n al  p r o ce s s in g   ( DSP )   b ased   o n   th T MS3 2 0 F2 8 3 3 5   c h ip   f o r   a   th r ee p h ase  v o ltag s o u r ce   in v e r ter   ( VSI )   u s in g   s in u s o id al  p u ls wid th   m o d u latio n   ( SP W M)   tech n o lo g y ,   im p lem en te d   u s in g   MA T L AB   R 2 0 1 9 a.   T h s im u latio n   r esu lt  was  te s ted   ex p er im en tally   o n   th r ee - p h ase  v o ltag s o u r ce   in v er ter   VSI   t r ain in g   m o d el   an d   s h o wed   th at  t h s im u lat io n   was  p er f o r m e d   f air l y   ac cu r ately ,   wh ile  t h im p lem en tatio n   o f   th is   d ev ice  is   s im p le   T h f r eq u e n cy   co n v er ter   a n d   t h m o to r   ar n o alwa y s   clo s en o u g h ,   in   th elec tr ic  d r iv s y s tem   o f   v ar io u s   in d u s tr ies,  th d is tan ce   b etwe en   th em   ca n   r ea ch   h u n d r ed s   o r   th o u s an d s   o f   m ete r s ,   i.e .   th co n v er ter   m u s t b co n n ec ted   u s in g   lo n g   ca b le   [ 4 9 ] .   T o   s u p p r ess   th ef f ec t o f   o v er v o ltag o n   th m o to r   s id e,   th ar ticle   [ 5 0 ]   d escr ib es  s ev er al  m eth o d s   f o r   s o lv in g   th p r o b lem   i n   an   o v er v iew,   as  well  as  n ew  m eth o d   f o r   s u p p r ess in g   r eso n an o v er v o lt ag o f   d r iv s y s tem   with   lo n g   ca b le,   co n s id er in g   th v ar iab le  f r eq u en c y   o f   cu r r en an d   v o ltag e.   B ased   o n   th m ath em atica m o d el,   a n   im p r o v e d   co n s tan ac tiv p o wer   co n tr o ller   was  d ev elo p e d .   Acc o r d in g   to   th e   r esu lts   o f   th s tu d y ,   th al g o r ith m   h as  h ig h   co n tr o ef f icien cy   an d   g o o d   r eliab ilit y   in   co n tr o llin g   th p h en o m en o n   o f   r eso n a n o v e r v o ltag an d   ca n   ef f ec tiv ely   en s u r th s af ety   o f   o p er atio n   o f   d r iv with   f r e q u en cy   co n v er ter   an d   lo n g   c ab le.       2.   M E T H O D   T h s ch em es  o f   DC - to - AC   co n v er ter s   th at  h a v f o u n d   th g r ea test   ap p licatio n   b y   f o r m in g   a   s in u s o id al  th r ee - p h ase  v o ltag wh en   s o lv in g   p r o b lem s   o f   r eg u latin g   th ef f ec tiv v o lta g v alu at  f ix ed   f r eq u e n cy   m o s o f te n   tu r n   o u t   to   b d if f icu lt  to   im p lem e n an d   p r ac tically   ca n n o t   m ain ta in   o p e r ab ilit y   with   s in g le  f ailu r es.  So lv in g   th e   p r o b lem   o f   v o ltag s y m m et r y   b y   tr ad itio n al   m eth o d s   d r am atic ally   co m p licates  th e   cir cu it  an d   alg o r ith m s   o f   th e   co n v er ter ,   t h er ef o r th ey   n e ed   to   b im p r o v ed   to g eth er   with   alg o r ith m s   f o r   g en er atin g   alter n atin g   v o ltag e.   W ith   an   in c r ea s in   th e   n u m b er   o f   p h ases ,   th e   n ec ess ar y   e n er g y   i n d icato r s   ar e   ac h iev ed   b y   u s in g   g en er at o r   with   clo s ed   win d in g ,   w h ile  i is   n ec ess ar y   to   co n s id er   t h at  in   ca s es  o f   d am a g e   to   o n o f   th e   win d in g s   o r   th e   r ec tifie r   k ey ,   its   o p er atin g   m o d is   n o d is r u p ted .   T h is   is   ex p lain ed   b y   th f ac th at  d u r in g   t h s witch in g   p r o ce s s   th co m b in atio n   an d   n u m b er   o f   p h ases   co n n ec ted   t o   th p o s itiv an d   n eg ativ b u s es  o f   th p o wer   s o u r ce   ch an g es.  I n   th is   r eg ar d ,   in   th ca s o f   an   asy m m etr ic  lo ad ,   th ese  p ar am eter s   ar e   d if f e r en at   ea ch   cy cle   an d ,   with   s ix - c y cle  s witch in g   o f   th e   in v e r ter ,   a r r ep ea ted   ev e r y   f iv e   cy cles.     2 . 1 .     Sim ula t i o n o f   a n inv er t er   a s   a   v o lt a g s o urce   us ing   dis cr et s wit ch ing   wit h a   PI   co ntr o ller   L et's  co n s id er   th s im u latio n   o f   v o ltag co n v er ter s   with   d is cr ete  s witch in g   b ased   o n   t h r ee - p h ase  in v er ter   f ee d in g   s y m m etr ical  an d   u n b alan ce d   lo a d .   T h in v er ter   o f   th th r ee - p h ase  v o ltag s o u r ce   will  b m o d eled   in   th MA T L AB /Si m u lin k   en v ir o n m e n t.  Fig u r 1   s h o ws  m o d el  o f   s y m m etr y   d ev ice  ( SD)   b ased   o n   PI  c o n tr o ller   im p lem en te d   in   MA T L AB /Si m u lin k ,   f o r m in g   s et  v alu e   o f   t h v o lta g at  co m m o n   p o in ( C P),   an d   co n tr o l u n it f o r   ad d itio n al  tr an s is to r s   ( SD)   is   s h o wn   in   Fig u r 1 .   T h d is cr ete  s ig n al  co n tr o llin g   th o p er atio n   o f   th in v e r ter   is   im p lem en ted   b y   th co n tr o u n it   ( b lo ck   p ar am ete r s p u ls g e n er ato r )   i n   th e   MA T L AB /Si m u lin k   e n v ir o n m en t   an d   co m es   to   ea c h   o f   th s ix   tr an s is to r s .   T o   o b tain   a   th r ee - p h ase  o u tp u t   v o ltag e ,   th e   s ix   s witch es  m u s b e   co n tr o lle d   s o   t h at  th e   o u t p u t   wav ef o r m   is   clo s to   s in u s o id al.   T o   clar if y   th is ,   s tar - c o n n ec ted   r esis tiv lo ad   is   co n n ec ted   to   th i n v er ter   s h o wn   in   Fig u r 1 .   T h co r r ec t n ess   o f   th m o d el  u n d er   s y m m etr ical  lo ad   with   t h wav ef o r m s   o f   th p h ase  v o l tag o f   th e   in v er ter   is   s h o wn   in   Fig u r es   2   to   4 .   Fo r   th e   1 2 0 °  m o d e   o f   th th r ee - p h ase  v o ltag in v er ter ,   ea ch   o f   t h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Mo d el  o f semico n d u ct o r   co n v erter s   fo r   th s imu la tio n   o f a n   a s ymm etri lo a d s   in     ( S a id j o n   Ta va r o v )   1335   s em ico n d u cto r   s witch es  co n d u cts  1 2 0 °   o f   th c y cle.   As  in   th 1 8 0 °  m o d e,   th e   in v e r ter   in   1 2 0 °  m o d als o   r eq u ir es  s ix   s tep s   o f   6 0 °  ea ch   to   co m p lete  o n cy cle  o f   th AC   o u tp u v o ltag e.   I n   th 1 5 0 °  s wi tch in g   m o d e,   ea ch   in v er ter   s witch   co n d u ct s   o n   an   in ter v al  o f   1 5 0 °  d eg r ee s .   I h as  twelv s tep s ,   ea ch   o f   wh ich   h as  d u r atio n   o f   3 0 °  d eg r ee s   to   c o m p lete  o n cy cle  o f   th o u tp u AC   v o ltag e.   T h r ee   tr a n s is to r s   co n d u ct  in   o n e   in ter v al,   as  in   th 1 8 0 °  m o d e,   wh ile  o n ly   two   tr an s is to r s   co n d u ct  in   th n ex in ter v al,   as  in   th 1 2 0 °  m o d e.   T h s tab ilit y   o f   m ain tain in g   t h o u tp u p a r am eter s   o f   th r ee - p h ase  v o ltag in v er ter   u n d er   an   u n b ala n ce d   lo ad   is   ca r r ied   o u u s in g   b lo c k   f o r m in g   s et  v o ltag e   v alu ( C P)  in   Fig u r 5 .   I n   th is   u n it,  an   a d d itio n al  tr an s is to r   is   co n tr o lled ,   wh ich   g en er ates  r ef er en ce   s ig n al  o f   s et  v al u o f   th c o m m o n   p o i n t v o ltag e   Fig u r 6 .   T o   ac h iev r ef er en c s ig n a l,  th v o ltag at  a n   u n b alan c ed   lo ad   at  th o u tp u o f   t h r ee - p h ase  in v er ter   an d   th v o ltag at  co m m o n   p o in r elativ to   th m in u s   b u s   ch an g es  its   v alu an d   wh en   co m p ar in g   th r ef er en ce   s ig n al  with   th s ig n al  at  co m m o n   p o in r elativ to   th m in u s   b u s ,   th r e g u lato r   ac ts   o n   t h e   co n tr o u n it  o f   ad d itio n al  t r an s is to r s   in   Fig u r 7   ( i n   Fig u r 1 ,   th b lo ck   o f   th s y m m etr y   d e v ice  is   h ig h lig h ted   in   r ed ) .   Ho wev er ,   t h SD  b ased   o n   t h PI  co n t r o ller   o p er at es  u n d er   ac tiv l o ad   an d   d e p e n d s   o n   th e   v o ltag e   an d   cu r r e n in   th ze r o   wir e.   W h en   an   in d u ctiv lo a d   ap p ea r s ,   th co n tr o d e v ice  is   to o   late.   I n   th is   ca s e,   it  is   n ec ess ar y   to   u s d e v ice  with   d is cr ete  s witch in g   an d   P - r e g u lato r   as sh o wn   i n   Fig u r 8 .           Fig u r 1 .   m o d el  o f   th SD sy m m etr y   d ev ice  b ased   o n   PI   co n tr o ller   i n   MA T L AB /Si m u lin k           Fig u r 2 .   T h wav ef o r m   o f   th e   p h ase  v o ltag at  1 2 0 - d eg r ee   s witch in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 3 3 2 - 1 3 4 7   1336         Fig u r 3 .   T h wav ef o r m   o f   th e   p h ase  v o ltag at    150 - d eg r ee   s witch in g     Fig u r 4 .   T h wav ef o r m   o f   th e   p h ase  v o ltag at    180 - d eg r ee   s witch in g           Fig u r 5 .   c o m m o n   p o i n t v o l tag s etp o in t sh ap er           Fig u r 6 .   T h r ef e r en ce   v o ltag s ig n al  at  th co m m o n   p o in t           Fig u r 7 .   s y m m et r ical  d ev ic b ased   o n   a   PI  co n tr o ller   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Mo d el  o f semico n d u ct o r   co n v erter s   fo r   th s imu la tio n   o f a n   a s ymm etri lo a d s   in     ( S a id j o n   Ta va r o v )   1337       Fig u r 8 .   m o d el  o f   s y m m e tr y   d ev ice  ( SD)   b ased   o n   P - r eg u lato r   in   MA T L AB /Si m u lin k       2 . 2 .     I m ple m ent a t io n o f   a   v o l t a g co nv er t er   ba s ed  o n a   t h re e - ph a s inv er t er   wit h dis c re t k ey   s wit ching   T h u s o f   d is cr ete  s witch in g   o f   in v e r ter   p o we r   k ey s   f o r   c o n v er tin g   d ir ec v o ltag in to   alter n atin g   v o ltag e,   ev e n   in   th e   s im p lest   ca s with   1 8 0 - d e g r ee   s ix - cy cl s witch in g ,   allo ws  o b tain in g   p h ase  v o ltag e   at   th in v er ter   o u tp u t w ith   co n ten t o f   h ig h er   h ar m o n ics o f   n o   m o r th an   4 . 5 % o f   th ef f ec tiv v alu o f   th to tal  v o ltag e.   I n   th is   ca s e,   s ix   in s u lated   g ate  b ip o lar   tr an s is to r   ( I GB T )   tr an s is to r s   ar r eq u ir ed ,   as  s h o wn   in     Fig u r 1 .   W ith   an   ac tiv e - in d u ctiv s y m m etr ical  p h ase  lo ad   in   th ca s o f   d is cr ete  s witch in g ,   th s h ap o f   th o u tp u v o ltag es  r em ain s   th s am as  with   p u r ely   ac tiv lo ad .   I n   th ca s o f   a n   asy m m etr y   o f   p h ase  lo ad s ,   th s h ap o f   th e   p h ase  v o ltag es  is   d is to r ted   [ 1 0 ] T h er ef o r e ,   th v o ltag o n   t h p a r allel  r esis to r s   is   eq u al  to   Us/ 3 ,   an d   o n   th s er ies  r esi s t o r   -   2 /3 Us  [ 1 0 ] I is   ass u m e d   th at  p u r ely   ac tiv lo ad   is   co n n ec ted   to   th e   co n v er ter  =  =  =   1 0   Oh m   [ 1 0 ] .   T h d is cr ete  v alu es  g e n er ated   b y   th e   in v er ter   im p o s ad d itio n al  r estrictio n s   o n   s o m ap p licatio n s .   Fo r   ex am p le,   s en s itiv lo ad s   ca n n o b e   co n n ec ted   d ir ec tly   to   th in v er te r   o u t p u t.  T h e   q u ality   o f   th o u tp u t   s ig n als  m u s b im p r o v e d   wit h   h ar m o n ic  f ilter s   to   m ee t   th r eq u ir ed   q u ality   s tan d ar d s .   I n   ad d itio n ,   ca p ac itiv lo ad s   will in cr ea s th in f lu en ce   o f   th d is cr ete  o u tp u t v o lta g b y   ad d in g   m o r cu r r en t p ea k s   [ 1 0 ] T o   o b tain   a   th r ee - p h ase  o u tp u v o ltag e,   th s ix   s witch es  m u s b co n tr o lled   in   s u ch   wa y   th at  th o u tp u wav e f o r m   is   clo s to   s in u s o id al.   T o   clar if y   th is ,   r esis t iv lo ad   co n n ec t ed   in   s tar   is   co n n ec ted   to   th in v er ter   s h o wn   in   Fig u r 4 .   I n   ca s es  wh er t h er ar n o   s tr ict  r eq u ir e m en ts   f o r   th c o n ten o f   h i g h er   h ar m o n ics  in   th s u p p ly   v o ltag e,   a   s im p le  co n v er ter   with   d is cr ete  co m m u tatio n   ca n   b u s ed :   i)   E ac h   in v er ter   s witch   is   o p en   at   an   in ter v al  o f   1 2 0 °;   ii)  E ac h   in v e r ter   s witch   is   o p e n   at  a n   in ter v al  o f   1 5 0 °;   an d   iii)  E ac h   in v er ter   k e y   is   o p en   at   180 ° in ter v al.   Fo r   th 1 2 0 °  m o d o f   th th r e e - p h ase  v o ltag in v er ter ,   ea ch   o f   th s em ico n d u cto r   s witch es  co n d u cts   f o r   1 2 0 °   o f   th c y cle.   As  in   th 1 8 0 °  m o d e,   th e   in v e r ter   i n   t h 1 2 0 °  m o d also   r eq u ir es  s ix   s tep s   o f   6 0 °   ea ch   to   co m p lete  o n cy cle  o f   th AC   o u tp u v o ltag e.   T ab le  2   s h o ws  th co n d u ctin g   tr an s is to r s   d u r in g   ea c h   in d iv id u al  in ter v al.   I n   a   th r ee - p h ase  in v er ter ,   ea c h   s witch   co n d u cts  1 8 0 °   o f   th cy cle,   p ai r   o f   s em ico n d u c to r   k e y s   in   ea ch   ar m ,   i.e .   VT 1 ,   VT 4 VT 3 ,   VT 6   an d   VT 5 ,   VT 2   ar s witch ed   o n   with   tim in ter v al  o f   1 8 0 °.  T h is   is   also   p r o v e n   b y   th lo wer   g r o u p   o f   s witch es.  T ab le  3   s h o ws  th co n d u ctin g   tr a n s is to r s   d u r i n g   ea ch   in d iv id u al  in ter v al  [ 1 0 ] .   I n   th 1 5 0 °  s witch in g   m o d e,   ea ch   in v er ter   s witch   co n d u cts   o v er   an   in ter v al  o f   1 5 0 °  d eg r ee s .   I h as   twelv s tep s ,   ea ch   o f   wh ic h   h as  d u r atio n   o f   3 0 °  d e g r ee s   to   co m p lete  o n c y cle  o f   t h o u tp u AC   v o ltag e .   T h r ee   tr an s is to r s   co n d u ct  i n   o n in ter v al,   as  in   th e   1 8 0 °  m o d e,   wh ile  o n ly   two   tr an s is to r s   co n d u ct   in   th e   n ex t   in ter v al,   as in   th 1 2 0 ° m o d e.   T ab le  4   s h o ws th co n d u ctin g   tr an s is to r s   d u r in g   ea c h   in d iv i d u al  in ter v al  [ 1 0 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 3 3 2 - 1 3 4 7   1338   T ab le  2 .   Op e r atio n   in   1 2 0 ° c o m m u tatio n   m o d e   N o .   I n t e r v a l   K e y   ( o n )   P o l a r i t y     (A)   ( B )   ( C )   1   0 - 60   V T1 ,   V T6   +   0   -   2   60 - 1 2 0   V T3 ,   V T6   0   +   -   3   1 2 0 - 180   V T3 ,   V T2   -   +   0   4   1 8 0 , 2 4 0   V T5 ,   V T2   -   0   +   5   2 4 0 - 300   V T5 ,   V T4   0   -   +   6   3 0 0 - 360   V T1 ,   V T6   +   -   0     T ab le  3 .   Op e r atio n   in   1 8 0 ° c o m m u tatio n   m o d e   N o .   I n t e r v a l   K e y   ( o n )   P o l a r i t y     (A)   ( B )   ( C )   1   0 - 60   V T1 ,   V T5 ,   V T 6   +   -   +   2   60 - 1 2 0   V T2 ,   V T6 ,   V T 1   +   -   -   3   1 2 0 - 180   V T3 ,   V T1 ,   V T 2   +   +   -   4   1 8 0 , 2 4 0   V T4 ,   V T2 ,   V T 3   -   +   -   5   2 4 0 - 300   V T3 ,   V T4 ,   V T 5   -   +   +   6   3 0 0 - 360   V T4 ,   V T5 ,   V T 6   -   -   +         T ab le  4 .   Op e r atio n   in   1 5 0 ° c o m m u tatio n   m o d e   N o .   I n t e r v a l   K e y   ( o n )   P o l a r i t y   (A)   ( B )   ( C )   1   0 - 60   V T1 ,   V T2 ,   V T 6   +   -   -   2   60 - 1 2 0   V T1 ,   V T2   +   0   -   3   1 2 0 - 180   V T1 ,   V T2 ,   V T 3   +   +   -   4   1 8 0 - 240   V T2 ,   V T3   0   +   -   5   2 4 0 - 300   V T2 ,   V T3 ,   V T 4   -   +   -   6   3 0 0 - 360   V T3 ,   V T4   -   +   0   7   3 6 0 - 420   V T3 ,   V T4 ,   V T 5   -   +   +   8   4 2 0 - 480   V T4 ,   V T5   -   0   +   9   4 8 0 - 540   V T4 ,   V T5 ,   V T 6   -   -   +   10   5 4 0 - 600   V T5 ,   V T6   0   -   +   11   6 0 0 - 660   V T1 ,   V T5 ,   V T 6   +   -   +   12   6 6 0 - 720   V T1 ,   V T6   +   -   0       2 . 3 .     H a rmo nic a na ly s is   o f   t h re e - ph a s v o lt a g wit h dis cr et co nv er s io n   Fo r   h ig h   ef f icie n cy   o f   DC - to - AC   co n v er s io n   an d   p ea k   p o w er   tr ac k in g ,   th i n v er ter   m u s h av lo w   h ar m o n ic  d is to r tio n   alo n g   wit h   lo elec tr o m ag n etic  in ter f e r en ce   an d   h ig h - p o wer   f ac to r .   I n   o r d e r   to   s u p p r ess   h ar m o n ics an d   co n tr o l u n b ala n ce d   lo ad s ,   th e r ar s ev er al  s witch in g   m eth o d s   f o r   in v er ter   co n tr o [ 1 ] [ 9 ] T h d is cr ete  co n tr o m eth o d   o f   p o wer   k ey s   is   o n o f   th em   [1 0 ] [ 3 0] .   T h p er f o r m an ce   o f   d is cr ete  s witch in g   cir cu it  ca n   b esti m ated   b ased   o n   th an aly s is   o f   th d is to r tio n   lev el  at  th in v er ter   o u t p u t,  th s p ec tr u m   o f   h ar m o n ics  c o n tain ed   in   t h is   v o ltag an d   th e   co m p le x ity   o f   t h im p lem e n tatio n .   Acc o r d in g   to   [ 1 1 ] [ 1 5 ] ,   b ased   o n   th o b tain ed   tim in g   d iag r a m s ,   we  ca lcu late  th ef f ec tiv v alu es o f   th p h ase  v o ltag es  [ 1 6 ] [ 2 2 ] .   T h is   d iag r am   s h o ws  th at  th o u tp u v o ltag b etwe en   th lin e s   is   Us,  0   o r     Us.  T h in s t an tan eo u s   in ter f ac ial  v o ltag    ca n   b e x p r ess ed   in   Fo u r ier   s er ies,  as d escr ib ed   in :      = 4  = 1 , 3 , 5  (  6 )  ( (  + 6 ) )   ( 1 )     T h en      an d      s h if tin g      o n   1 2 0 º   a n d   2 4 0 º   we  g et,      = 4  = 1 , 3 , 5  (  6 )  ( (  2 ) ) ,   ( 2 )      = 4  = 1 , 3 , 5  (  6 )  (  7 6 ) .   ( 3 )     I is   also   s h o wn   th at  in   ( 1 ) ,   ( 2 ) ,   an d   ( 3 )   th h ar m o n ics  o f   th tr ip lets   ar ze r o   i n   lin ea r   v o ltag e.   T h r ated   m ax im u m   s in u s o id al  ( R MS)   v o ltag b etwe en   th lin es  is   ex p r ess ed   in   ( 4 ) ,   wh er ea s   th R MS  v o ltag b etwe en   th lin es a n d   th n eu tr al  is   in   ( 5 ) :     = [ 2 2   2 2 0  ] = 2 3 ,   ( 4 )     . = 3 .   ( 5 )     T h u s o f   d is cr ete  s witch in g   o f   in v er ter   p o we r   k ey s   f o r   c o n v er tin g   d ir ec v o ltag in to   alter n atin g   v o ltag e,   ev en   in   t h s im p lest   ca s with   1 8 0 °   s ix - cy cle  s witch in g ,   a llo ws  o b tain in g   a   p h ase  v o ltag at  th i n v er ter   o u tp u t w ith   c o n ten o f   h ig h e r   h ar m o n ics o f   n o   m o r th an   4 . 5 % o f   th e f f ec tiv v al u o f   t h to tal  v o ltag e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Mo d el  o f semico n d u ct o r   co n v erter s   fo r   th s imu la tio n   o f a n   a s ymm etri lo a d s   in     ( S a id j o n   Ta va r o v )   1339   2 . 4 .     M a t hema t ica l descript io n o f   v o lt a g c o nv er s io n und er   a ct iv e - ind uct iv lo a d   No let  u s   est im ate  th in f lu en ce   o f   in d u cta n ce   o n   th v o ltag d iag r am   o n   th n eu tr al  wi r with   an   ac tiv e - in d u ctiv e   lo ad .   L et  u s   co n s id er   th e   ca s o f   1 8 0 - d eg r ee   s witch in g   as  th e   m o s ea s il y   im p lem e n ted   a n d   q u ite  ef f ec tiv f r o m   th e   p o in o f   v iew  o f   th co n ten t o f   h ig h er   h ar m o n ics in   th p h ase  v o lt ag es.  As wa s   s h o wn   [ 1 1 ] ,   in   th is   ca s f o r   th s y m m etr ical  m o d an d   ac tiv lo ad   o f   th co n v er ter   we  h av th f o r m   o f   p h ase   v o ltag es  ( ) ,   an d   th e   ze r o   p o in t   v o ltag e   r elativ to   th m in u s   b u s   o f   th p o wer   s o u r ce   ( 0 ) ,   co r r esp o n d in g   t o   Fig u r 1 .   I n   Fig u r 9 ,   th an g u lar   in ter v al  i s   p lo tted   alo n g   th ab s ciss ax is ,   an d   th r elativ e   v o ltag v alu as   f r ac tio n   o f   th DC   s o u r ce   v o ltag e   is   p lo tt ed   alo n g   t h o r d in ate   ax is .   Ob v io u s ly ,   th task   o f   s y m m etr izatio n   is   to   en s u r th at  th v o ltag wav ef o r m   s h o w n   in   Fig u r 9   is   p r eser v ed   o r   b r o u g h clo s er   to   it  with   an y   d if f er en ce   a n d   an y   ty p o f   p h ase  lo ad   r esis tan ce .           Fig u r 9 .   C o n n ec tio n   d iag r am   o f   th p h ase  lo ad s   o f   t h co n v er ter   to   DC   s o u r ce       I n   th ca s o f   s y m m et r ical  ac tiv e in d u ctiv lo a d   ( 1 = 2 = 3 = , 1 = 2 = 3 = ) ,   o n   o n e   s witch in g   cy cle,   th cir cu it  f o r   co n n ec tin g   th win d i n g   th r o u g h   th in v e r ter   s witch es  t o   DC   s o u r ce .   T h e   d o tted   a r r o w   with   th e   d esig n a tio n   s h o ws  th e   d ir ec tio n   o f   th v o ltag e   v ec to r   at   th e   co n s id er ed ,   p r ev io u s ,   a n d   s u b s eq u en s witch in g   in ter v al   o f   th e   co n v er ter   k ey s   i n   Fig u r 9 .   So lid   ar r o ws  in d icate   cu r r en ts   1   an d   2   at  th e   m ed ia  co n tr o in ter f ac ( MCI)   in   q u esti o n ,   an d   d o tted   o n es  in d icate   th s am c u r r en ts   at  t h p r e v io u s   m e d ia  co n tr o ( MC)   AND.   T o   d escr i b elec tr o m a g n etic  p r o ce s s es,  we  will  d r aw   u p   v o ltag e   eq u atio n s   to   d ete r m in th co n to u r   cu r r en ts   1   an d   2 ,   n e g lectin g   th m u t u al  in d u cta n c es  an d   ca p ac itan ce s   o f   p h ase  lo ad s ,   wh ich   we   will tak in to   ac co u n t la ter :     = 2 (  + ) 1 + (  + ) 2 ,   ( 6 )     w h er 1 ̅ 2 ̅   is   th d if f er en tiatio n   o p er ato r ,     is   th v o ltag e   o f   th DC   s o u r ce ,   an d     is   th r elat iv v alu o f   th cu r r e n t.   Mo v in g   o n   to   r elativ u n its ,   w g et:     1 = 1 ̅ ( 1 +  ) ,     1 = 2 ̅ ( 1 +  ) ,   ( 7 )     w h er e:       is   th elec tr o m a g n et ic  tim co n s tan t o f   th e   win d in g .   I n   th e   f u tu r e,   th e   d ash es  d en o tin g   r elativ u n its   will  b o m itted .   T h en   th s o lu tio n   o f   th v o ltag e   eq u atio n s   o f   th cu r r en t c ir cu it s   will b wr itten   as   ( 8 ) .     1 ( ) = ( 1 ) + 10 ,   2 ( ) = ( 1 ) + 20 ,   ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   2 Ap r il   20 25 :   1 3 3 2 - 1 3 4 7   1340   w h er 10   an d   20   ar e   th in itial v alu es  o f   th e   co n t o u r   cu r r e n ts   in   th co n s id er ed   n th   in ter v al,   eq u a to   th e   f in al   v alu es o f   s im ilar   cu r r en ts   in   th p r ev io u s   n - 1   i n ter v al.     Acc o r d in g   t o   Fig u r 9 ,   y o u   ca n   wr ite  as  ( 9 ) .     10 =  1 = 1 1 + 2 1 ,   20 =  1 = 2 1 .   ( 9 )     w h er th u p p e r   in d ex   in d icate s   th s witch in g   cy cle,   an d   th lo wer   o n in d icate s   th n am o f   t h p h ase  with   th f in al  v alu o f   th e   cu r r e n t i n   it.   I n   tu r n ,   t h f i n al  v alu es  o f   th cu r r e n ts   o n   th MC  ar e   d et er m in ed   f r o m   ( 7 )   f o r   tim e q u al  to   th e   d u r atio n   o f   th MCI.   So lv in g   ( 8 )   an d   ( 9 )   to g eth er   wh en   = Т к ,   wh er Т к     th d u r atio n   o f   th MCI,   f o r   s tead y - s tate  o p er atio n   m o d e,   we  g et:     10 = ( 1 ) + ( 1 ) ( 1 ) 1 + 2 ,     20 = ( 1 ) + ( 1 ) ( 1 ) 1 + 2 .   ( 1 0 )     w h er = .     Su b s titu tin g   th in itial  v alu es  o f   th cu r r e n ts   o b tain ed   in   ( 7 ) ,   we  ca n   f in d   th law  o f   ch an g o f   co n to u r   cu r r en ts   o n   th MCI   f o r   th s tead y - s tate  o p er atio n   m o d e.   Kn o win g   t h law  o f   ch an g e   o f   co n t o u r   cu r r en ts ,   we  ca n   f in d   t h law  o f   ch an g o f   p h ase  cu r r en ts :     = 1 + 2 ;   = 1 ;   = 2 ,   ( 1 1 )     = 1 3 ( ) ( 1 +  ) .   ( 1 2 )     Usi n g   th p h ase  v o ltag ( 1 2 ) ,   we  ca n   f i n d   t h law  o f   c h an g e   in   p h ase  v o ltag es  at  m icr o co n tr o ller   ( MK ) .   T h e   co ef f icien 1 /3   tak es  in to   ac c o u n th at  th e   b ase  r esis tan ce ,   ac co r d in g   to   ( 7 ) ,   is   th r ee   ti m es  g r ea ter   th an   t h e   p h ase  r esis tan ce .   T h er ef o r e,   w ca n   m ak s u r th at  th p h ase  v o ltag es  at  s y m m etr ical  ac tiv e - in d u ctiv lo a d   ch an g in   s tead y   s tate.   T h is   ca n   b e   s ee n   b y   ta k in g   th d u r atio n   o f   th e   MCI  lo n g   e n o u g h   f o r   th cu r r en in   th win d in g   to   r ea ch   a   s tead y   v alu e   at  t h e n d   o f   th is   in ter v al.   T o   d o   t h i s ,   in   th e   r esu ltin g   eq u atio n s ,   it  is   en o u g h   to   tak e     =   0 .   Fro m   h er we  g et   10 = 2 20 = 1 ¸   a n d   th eq u atio n s   o f   co n t o u r   c u r r en ts   will lo o k   lik e:     1 ( ) = ( 1 ) + 2 ,     2 ( ) = ( 1 ) + .   ( 1 3 )     T h en   ac co r d in g   to   ( 1 1 )   a n d   ( 1 3 )   we  g et  ( 1 4 ) :     ( ) = 1 ( ) + 2 ( ) = 2 .   ( 1 4 )     Su b s titu tin g   ( )   f r o m   ( 1 4 )   in to   ( 1 2 )   an d   d if f er en tiatin g ,   we  g et  ( ) = 2 / 3 .   T h u s ,   th p r esen ce   o f   in d u ctan ce   in   th lo ad   in   s y m m etr ical  m o d d o es  n o d is t o r th p h ase  v o ltag d iag r am .   Ph y s ically ,   th is   i s   ex p lain ed   b y   th f ac t   th at  th e   elec tr o m ag n etic  p r o ce s s es  o f   cu r r e n r is in   th co n n ec ted   p h ase  an d   cu r r en t   d ec r ea s in   th d is co n n ec ted   p h ase  o cc u r   at  th e   s am s p ee d ,   d eter m in ed   b y   th elec tr o m ag n etic  co n s tan τ .   I n   th ca s o f   an   asy m m etr ic  i n d u ctiv ely   ac tiv e   lo ad ,   ea ch   p h ase  will  h av its   co n s tan v al u e .   It   will  lead   to   an   asy m m etr y   o f   p h a s v o ltag es  n o o n ly   d u to   th d if f er en ce   in   ac tiv lo ad s   b u also   d u to   th d if f er en ce   in   th r ate  o f   f lo w   o f   elec tr o m ag n etic  p r o ce s s es  o f   th p h ases   b ein g   s witch ed   o n   an d   o f f .   T h e   d iag r am   o f   p h ase  v o ltag es  an d   ze r o   p o in v o ltag es  r elativ to   th “m in u s ”  b u s   in   s o m p ar ticu lar   ca s will   lo o k   lik e,   as sh o wn   in   Fig u r e   1 0   ( s o lid   lin es).   T o   s o lv th is s u es  o f   o u tp u v o ltag s y m m etr izatio n ,   th f o llo win g   p r i n cip le  is   s h o wn   in   Fig u r 1 1 .   T h o r ig in al  r ep lace m en cir cu it  with o u s y m m etr izatio n   is   s h o wn   in   Fig u r 1 1 ( a ) .   U s in g   th ad d itio n al   r esis tan ce   in   Fig u r 1 1 ( b ) ,   th e   co n tr o k ey   G8   is   r ep lace d   o r   th cu r r en is   r ed u ce d   at  th s tar 's  m id p o in t,  s o   th at  in   th is   ca s th v o ltag d r o p   ac r o s s   th r esis tan ce   R 2   is   eq u al  to   2 / 3 Us.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Mo d el  o f semico n d u ct o r   co n v erter s   fo r   th s imu la tio n   o f a n   a s ymm etri lo a d s   in     ( S a id j o n   Ta va r o v )   1341       Fig u r 1 0 .   Z er o - p o in t   v o ltag o f   th p o wer   s u p p ly   in   s y m m e tr ical  ( s o lid   lin es)  an d   asy m m etr ical    ( d ash ed   lin es)  m o d es           ( a)   ( b )     Fig u r 1 1 .   Ou tp u v o ltag s y m m etr izatio n :   ( a)   t h e   o r ig in al  s u b s titu tio n   s ch em with o u t sy m m etr y     an d   ( b )   th e q u iv alen t su b s titu tio n   s ch em with   s y m m etr y         T h r eq u ir ed   cu r r en v alu is   d eter m in ed   b y   ( 1 5 ) :      = ( 2 3 ) 2 2 ,   ( 1 5 )     w h er U R 2     th ex is tin g   p h ase  v o ltag o n   th r esis to r   R 2 ;     2 = 1 2 ,   ( 1 6 )     1   cu r r e n t c o n s u m e d   f r o m   th n etwo r k ;       i 1 = U d U eq u .     w h er e     = 1 2 1 + 2   ( 1 7 )     No w,   k n o win g      th ad ju s ted   p h ase  v o ltag ca n   b e   ca lcu lated :     2 = ( 1 +  )   2   ( 1 8 )     Af ter   ca lcu latio n ,   we  o b tain   a   tim d iag r am   o f   th e   s y m m etr y   cu r r en in   Fig u r e   1 2 ,   an d   th tim d iag r am   o f   p h ase  v o ltag es  will  h av th s am ap p ea r an c as  with   a   s y m m etr ical  lo ad ,   as  s h o wn   in   Fig u r 1 .   Fig u r e   1 3   s h o ws th tr an s ien t p r o ce s s   o f   th au to m atic  v o ltag b alan cin g   s y s tem   at  ce r tain   v alu e   o f   t h k   co e f f icien t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.