I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   37 ~ 48   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 1 . p p 37 - 48           37       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Perf o rma nce  eva lua tion o ca sca de d H - b ridg e m ultil ev el  inv erte with  hyb rid contro ller   ba s ed P V  sy stem        C .   Dina k a ra n 1 T .   P a dm a v a t hi 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   G I TA M   S c h o o l   o f   Te c h n o l o g y ,   G I TA M   ( D e e me d   t o   b e   U n i v e r si t y ) ,   V i sak h a p a t n a m ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l ,   E l e c t r o n i c s   a n d   C o mm u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   G I TA M   S c h o o l   o f   T e c h n o l o g y ,     G I TA M   ( D e e me d   t o   b e   U n i v e r si t y ) ,   V i sak h a p a t n a m ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   9 ,   2 0 2 5   R ev is ed   O c t 1 8 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Dec   1 1 ,   2 0 2 5       Risin g   c o n c e rn a b o u t   g lo b a wa rm in g   d e m a n d   re n e wa b le  g r o wth ,   wh ich   i n   tu rn   n e e d s   e fficie n c o n v e rter   to p o lo g ies   t o   i n teg ra te  re n e wa b le  p o we r.   Th is   a rti c le  p re se n ts  a   si n g le - p h a s e ,   n i n e - lev e i n v e rter   to   imp ro v e   t h e   p e rfo rm a n c e   o n o n - c o n v e n ti o n a p o we sy ste m s.  He re ,   th e   fo re m o st  a im,   b a se d   o n   th e   a d v a n c e d   tec h n iq u e s,  to   d imin is h   t h e   re p re se n tatio n   o f   sw it c h e s   with   so u rc e h a b e e n   e x e c u ted .   Th is  i n flu e n c e th e   a p p e n d e d   p re se rv a ti o n   o g e n e ra ti n g   e n e rg y   a g a i n st  n o n - c o n v e n ti o n a l   p o we re so u r c e s.  Th is   c o n q u e st  d u rin g   t h e   sta ti stic  o s witch   re fu se e v e ry   sw it c h in g   l o s s,  c o u n ti n g   th e   c a rd in a l - li k e   d riv in g   c ircu it   th a d e tails  a   m in imiz a ti o n   wit h in   c o n v o lu ti o n   b a se d   o n   s u p e rv isi o n   trac k ,   c o n se q u e n tl y   d e p re c iatin g   th e   d istu r b a n c e with   sc o p e .   Th e   p r o p o se d   in v e rter  h a a   d imi n ish e d   p ro d u c ti o n   v o lt a g e   to tal  h a rm o n ic  d ist o rti o n   ( THD )   with   a n   i d e a p o we fa c to r.   Th e   c a sc a d e d   H - b rid g e   m u lt il e v e i n v e rter  (CHBML I)  to p o lo g y   is  i n ten d e d   fo r   th e   p ro p o se d   m e th o d   i n   su p p o r o th e   d e sig n ,   a d d e d   a n t - li o n   o p t imiz a ti o n   ( ALO tu n e d   f u z z y   l o g ic   c o n t ro ll e ( F LC )   m e th o d ica a ss e ss m e n fo r   c o m p e n sa ti o n .   T h e   p re se n ted   a rr a n g e m e n is  re fin e d   to   d imin ish   t h e   e n e rg y   lo ss e s,  ju st  a it   is  u n ifi e d   a m o n g   re p ro d u c in g   sy ste m th a b o o st  t h e   sm o o th   o u t p u v o lt a g e   with   re d u c e d   % TH D.  In   a d d it i o n ,   c o n trac ti o n   i n   e n e rg y   lo ss e s   a n d   a m p li fica ti o n   in   e fficie n c y   a re   a c c o m p li sh e d   b y   p ro d u c i n g   tr a n siti o n a l   lev e ls  fo r   t h e   lev e l   e lab o ra ti o n   s y ste m .   In d e e d ,   e v e ry   c o m p leti o n   re late d   t o   th e   su g g e ste d   a rra n g e m e n t   is   e v a lu a ted   o v e r   th e   re p ro d u c ti o n   o f   M ATLAB/S imu li n k   a n d   P ROTE US  a p p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   An t - lio n   o p tim izatio n   c ascad e d     Fu zz y   lo g ic  co n tr o ller     H - b r id g m u ltil ev el  in v er ter   Ma x im u m   p o wer   p o i n t tr ac k in g   P u ls wid th   m o d u latio n   Sin g le  p h ase  in v er ter   S o lar   p h o to v o ltaic    T o tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   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 :   C .   Din ak ar an   R esear ch   Sch o lar ,   Dep ar tm en t   o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics  E n g in ee r in g   GI T AM   Sch o o l o f   T ec h n o lo g y ,   GI T AM   ( Dee m ed   t o   b Un i v er s ity )     Vis ak h ap atn am ,   An d h r Pra d e s h ,   I n d ia   E m ail: d in a4 k ar a n @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h ca s ca d ed   H - b r id g e   m u ltil ev el  in v er ter   ( C HB ML I )   to p o l o g y   s u b s is ts   b ased   o n   H - s h ap ed   b r id g es  co u p led   in   s eq u e n ce   am o n g   e ac h   alter n ativ e,   with   r esp ec tiv H - s h ap ed   b r i d g es  ca r r y in g   th eir   o wn   s ep ar ate  DC   v o ltag s o u r ce .   C o n s eq u en tly ,   th alter n ativ DC   s o u r ce   ca n   r em ain   p o wer ed   in   d is tin ctio n   to   s o lar   p h o to v o ltaic  ( SP V)   s y s tem s   ap p r o p r iate  f o r   th in d icat ed   n atu r o f   to p o lo g y ,   in cl u d in g   ac c u r ac y   a n d   ex p an s io n   [ 1 ] .   B y   ad o p tin g   th C H B ML I   to p o lo g y ,   th u ltima te  en er g y   ass ess m en an d   h ig h er   o u tp u v o ltag e   lev els ca n   also   b p r o d u ce d   as p er   th ess en tial [ 2 ] .   So lar   PV  an d   win d   ar eq u itab le,   m in o r   illu s tr atio n   o f   t h f r eq u en n o n - c o n v e n tio n al   r eso u r ce s .   SP ce lls   g en er ally   tr an s f o r m   SP p o wer   in to   elec tr ical   en er g y   [ 3 ] .   SP p o wer   tr an s f o r m atio n   s y s tem s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   37 - 48   38   co n s is o f   co n v er ter s ,   in cl u d i n g   c o n tr o u n it,   to   allo ca te  th ex ten b ased   o n   th e   en er g y   th SP ce ll  ca n   g en er ate.   T o   im p r o v t h p e r f o r m a n ce   o f   SP ce lls ,   th e   f o r war d - en d   p h ase  DC - DC   co n v er ter   m u s b e   p er s o n alize d   to   a d ap t to   e n er g y   f lu ctu atio n s   with   a u g m en te d   p r o d u ctiv ity   [ 4 ] .   Mu ltil ev el  I n v er ter s   ca n   b s p ec if ied   with in   th r ee   ess en tial   ass o ciatio n s   r elat iv to   th s t atis tics   o f   DC   co n n ec tio n s   u s ed   in   m o d er n   in v er ter s ,   NPC ,   FC ,   an d   C HB   en d u r ev er y   u ltima te  u n i v er s al  to p o lo g ies  in   th in d u s tr y   to   d ate  [ 5 ] .   T h o u g h   C HB ML I   s u b s is t s ,   ex ten d ed   co n v en ien ce   is   co n s id er ed   wh en   SP u tili za tio n   is   co n s id er ed ,   co n s id er in g   th a s p ec if ic  SP V   ar r ay   is   an   is o lated   DC   s o u r ce   [ 6 ] .   C H B ML I   co m p r o m is p er s is ts   in   s u p p o r t o f   th u tm o s t sch ed u le.   T h m ax im u m   p o wer   p o in t tr ac k in g   ( MPPT)   ap p r o ac h   am o n g   DC - DC   co n v er ter s   r em ain s   wid el y   u s ed   to   attain   h u g p o ten tia an d   en h an ce   t h SP ar r an g em en t’ s   ef f icien cy ,   as illu s tr ated   in   Fig u r 1 .   An   MPPT  h as  b ee n   d esig n ed   to   tr ac k   th MPPT’ s   s u cc ess iv v ar iatio n   in   th illu m in atio n   o r   tem p er atu r e.   Ab s o lu te  MPPT  ex ec u tiv es   ar e   wo r n   am id s SP p an el  co n s tr ain ts   at  r esp ec tiv DC   lin k s   to   d ec id th co m p licatio n   a b o u s ec tio n al  s h ad in g   p o s itio n   o f   p an els  in   SP p atter n   [ 7 ]   s u itab le  to   s h ad in g   ac q u ir ed   with   s tatic  as   well  a s   ef f ec tiv s u b s tan ce ,   co m p ar ab le  to   tr ee s ,   b u ild in g s ,   b ir d s ,   ag g r eg ate  d ir o v er   p an els,  as  s u b s titu te  clo u d .   SP ar r an g e m en ass o ciate d   with   an   a r r ay   am o n g   a   DC - DC   ex p an s io n   co n v er ter   th r o u g h   lim itatio n   o f   its   u ltima te  v o ltag t h r o u g h   co m p u tin g   b y p ass   d io d lat er ally   b y   t h en tire   SP u n it  [ 8 ] ,   co n s eq u en tly   av o id in g   ci r cu m s tan ce   d ev elo p m en [ 9 ] .   T h o u g h   t h is   ac ce s s   ca u s es  s ev er al  cr ests   in   th e n er g y   o f   th e   SP ar r an g em e n t,  r estra in in g   t h e   o p er atio n   o f   t h MPPT  ap p r o ac h   also   leav es  r esear ch er s   f o c u s ed   o n   illu m in atin g   in n o v ativ e   p e r f o r m an ce   [ 1 0 ] .   T h e   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   ( FLC) ,   a   d is s im ilar   tr ad itio n al  ex ec u tiv e,   d o esn d esire   m ath em atica r ep r esen tatio n   o f   th ar r an g em e n b ein g   co m p o s ed .   Desp ite  p er ce p tio n   th at  th ar r an g em e n t,  in clu d in g   th r estra in d em an d s ,   r em ain s   s ig n if ican t.           Fig u r 1 Mu ltil ev el  in v er ter   t o p o lo g y       Mu lti - SP ar r ay s ,   am o n g   a n   in ter leav ed   a d v an ce d   co n v er ter ,   co n d en s ev er y   r ip p le  cu r r en t ,   en h an ce   p o wer   q u ality ,   ad a p t   DC   s y s tem   v o ltag e,   an d   c o n s eq u en tly   p er m it  co n s id er in g   th o p er atio n   o f   s elf - r elian t M PP T   s u p er v is io n   [ 1 1 ]   in   s u p p o r o f   ea ch   SP ar r ay   to   ac q u ir im m en s p r o d u ctio n   en er g y   alo n g   with   b etter   ef f icien cy   [ 1 2 ] .   Mo d er n ized   p o wer   s y s tem s   em p lo y   C HB ML I   as  th ei r   lo T HD  with   elec tr o m ag n etic  in ter f e r en ce   ( E MI ) ,   with   th eir   ca p ab ilit y   to   au g m en t p o wer   q u ality   with   r atin g   n ec ess ity   [ 1 3 ] .   C o r r elate d   to   ty p ical  two - lev e in v er ter s   th at  ad o p tr em en d o u s   s witch in g   f r eq u en cy   p u ls wid th   m o d u latio n   ( PW M) ,   C HB ML I   ca r r ies  co n s id er ab le  p r ef er e n ce   [ 1 4 ] .   O n o f   th im p er ativ p r ef er e n c es  o f   an   ML I   is   th lim ited   in ten s ity   o f   th f ilter ,   alo n g   with   its   lo ex p en d itu r r elate d   to   two - lev el  in v er ter .   C HB ML I   d im in is h es  T HD  co n n ec ted   th r o u g h   two - lev el  in v e r ter s   b y   ad o p tin g   d if f er e n D C   co n n ec tio n s   [ 1 5 ] .   Alter n ativ r ec o g n itio n   ca r r ie s   r ed u ce d   s witch in g   f r eq u e n c y ,   m in o r   ch ar g e,   o v er - s witch i n g   ac ce ler atio n ,   an d   d im in is h ed   v o ltag e   s witch es  co m p ar ed   to   th e   co n s is ten tly   e n f o r ce d   two - le v el  in v er ter s ,   e n s u r in g   d im in is h e d   s witch in g   ex p en s e,   tr em e n d o u s   v o ltag f o r m atio n ,   d ep r ess ed   E MI   lev els,  an d   ac ce p tab le  en er g y   n at u r [ 1 6 ] .   To   b o o s p o wer   co n d itio n s   d u to   ef f ec tiv e   attain m en t   b ased   o n   ex h au s tin g   s y s tem s ,   C HB ML I   d ir ec tly   ex am in es  tech n ical  r esu lts   [ 1 7 ] [ 1 8 ] .   D u to   t h eir   in f er io r   T HD  o u t p u w av ef o r m ,   th ey   also   co n tr o lled   ap p lian ce   v al u atio n .   C HB ML I   p r o d u ce s   an   ac co m p lis h ed   an d   im m e n s v o ltag s tr ateg y   [ 1 9 ] .   SP u tili za tio n ,   win d   tu r b in co n n ec tio n s ,   an d   f u el  ce lls   ca n   b e   co m b in e d   with   m u ltil ev el  co n v er ter s   [ 2 0 ] [ 2 1 ] Du to   th o p er atio n ,   th PW s u p er v is io n   m eth o d   C HB ML I   ty p ically   im p ac ts   th eir   e f f icien cy   an d   p o wer   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4         P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o f c a s ca d ed   H - b r id g m u ltil ev el  in ve r ter w ith     ( C .   Din a ka r a n )   39   r atin g s   [ 2 2 ] [ 2 3 ] .   Ov e r   th e   p ast  f ew  d ec ad es,  in d e f in ite  m o d u les  h a v ca r r ied   ex p ec ted   v ar ied   ML I   to p o lo g ies f o r   f ewe r   s witch es   [ 2 4 ] .   An   in v esti g atio n   h as  b ee n   co n d u cte d   o n   d y n am ic  au to m atio n   ac cu m u latin g   ef f icien c y   th r o u g h   C HB ML I   [ 25 ] .   T h a d v an c ed   ar r an g em en t   ca n   o p e r ate  in   a   s tan d - alo n e   an d   l o ad - in teg r at ed   m o d e   [ 2 6 ] [ 2 7 ] T h s ig n if ican r ec o g n itio n   o f   th ex p ec ted   s eq u en ce   is   th b lo ck in g   v o ltag b ased   o n   th en tire   s witch es   en d u r d is tin ct  alo n g   with   f ewe r   th an   th ab s o lu te  v o ltag as a   f ew  s w itch es a l s o   th es s en tial g lo b al  s witch es   with   ex p er in ten tio n   s u r v iv less ,   ass is a s   th i s   wh o le  m o d er n   m in im izatio n   o f   lo s s es,  ex p an d in g   th e   ef f icien cy   m o r eo v e r   s u p er io r   n atu r b ased   o n   o u tp u as  well  as  its   ex ten p er s is m o d est  as  co n s eq u en ce   it   r em ain s   co m p etitiv co r r elate   th r o u g h   th e   tr ad itio n al  C HB M L I .   Her e,   th s im u latio n   o b tain s   ex h au s f o r   n in e   lev els with   th ad v ice  o f   MA T L AB / Simu lin k .       2.   P RO P O SE T O P O L O G Y   T h d esig n ed   1 - φ,   9 - le v el  in v er ter   p er s is ts   o v er   th 7 - lev el   in v er ter .   I c o n s titu tes  1 - φ  tr ad itio n al   C HB ML I ,   with   th r ee   b id ir ec tio n al  s witch es  in clu d in g   ca p ac ito r   v o ltag e   s eg m en cr ea te d   o v e r   C a ,   C b ,   C c ,   &   C d   with in   ac tiv ities   p r esen ted   in   Fig u r 2 .   T h C HB ML I   t o p o lo g y   en s u r es  co m p en s atio n   o f   m in o r   p o wer   s witch es  an d   p o wer   d io d es,  al o n g   with   r e d u ctio n   o f   th ca p ac ito r   co m p ar ed   to   t h tr ad iti o n al  in v er ter s .   T h e   en h an ce d   co n v er ter ,   i.e . ,   DC /DC ,   co r r elate s   with   SP an d   lo ad .     T h en e r g y   p r o d u ce d   th r o u g h   th e   in v e r ter   is   c o n v e y ed   t o   th en er g y   co m p lex ,   s o   th ad eq u ac y     lo ad   is   r elativ ely   lo w.   T h D C /D C   ad v an ce d   co n v er ter   is   ap p r o p r iate  f o r   ev er y   SP ar r ay ,   tak in g   m o r e   d ep r ess ed   en er g y   th an   th lo ad   v o ltag e .   I m m en s DC   v o l tag es  ar d esire d   to   f ac ilit ate  th en e r g y   s tr ea m     f r o m   t h SP ar r ay s   to w ar d   th e   lo ad .   f ilter   w as  wo r n   to   f ilter   th e   cu r r en d eliv er e d   to     th lo ad   ad o p tin g   in d u ctan ce   ( L f )   an d   p r ac tically   ac co m p lis h ed   T HD   f r o m   s im u latio n   r esu lts   as    in d icate d   in   T ab le   1 .   C o n v en ien t   in v er ter   s witch in g   ca n   ac h iev n in o u tp u v o ltag e   lev els  ( V dc , 3V dc 4 , V dc 2 , V dc 4 , 0 , V dc , 3V dc 4 , V dc 2 , V dc 4   )   ag ain s t th DC   s o u r ce .           Fig u r 2 Pro s p ec tiv e   1 - φ  9 - le v el  in v er ter   b ein g   SP ar r a n g em en t       T ab le  1 .   T h e   o u t p u t v o ltag co r r esp o n d s   to   t h s witch es'   ON - OFF p o s itio n   0                      -   -     -   -   -   3  4   -   -   -       -   -    2   -   -   -     -     -    4   -   -   -     -   -     0   -   -       -   -   -   0       -   -   -   -   -    4   -     -   -     -   -    2   -     -   -   -     -   3  4   -     -   -   -   -        -       -   -   -   -   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   37 - 48   40   3.   SPV  ARRA NG E M E N T   AN DC - DC  CO NVE RT E B M P P T   T E CH N I Q UE   T o   b o o s th ac h ie v em en o f   th SP s tr u ctu r an d   ac q u ir tr em en d o u s   en e r g y ,   th S PV  p an el  r em ain s   co n n ec ted   to   DC - DC   co n v er ter   th r o u g h   MPPT  au to m atio n   th at  p er f o r m s   an   e x ten s iv r o le  d u r in g   SP o p er atio n   b y   ad ju s tin g   th p r o d u ctio n   v o ltag b ased   o n   th SP ar r a y .   Per f o r m a n ce   b ased   o n   th e   MPPT  ex ec u tiv is   th ess en tial  r ec o g n itio n   o f   DC - DC   co n v er te r   en h an c em en v a r iatio n .   Acc o r d in g l y ,   DC - DC   ex p an s io n   c o n v e r ter   b y   MPPT  au to m atio n   p r e v ails   in   th i n d icate d   ef f o r t o   p r o d u ce   th o p tim al  v o ltag e ,   th e   s u g g ested   ML I .   Fu r th er m o r e,   it y ield s   th u ltima te  en er g y   a g ain s t th SP p atter n   p ass in g   th r o u g h   th alter ed   cu m u lativ d eliv e r y   MPPT  ap p r o ac h .   Dif f er e n co n d u ct an ce   is   am o n g   th m o s wid ely   u s ed   MPPT  tech n iq u es,  in clu d in g   a d o p tin g   f lu ctu atin g   s tep   s ize.       4.   M O DE S O F   P RO CE SS   I co n s is ts   o f   s in g le - p h ase  tr ad itio n al  C HB ML I ,   th r ee   b i d ir ec tio n al  s witch es  am o n g   a   ca p ac ito r   v o ltag d iv id er   p r o d u ce d   with   C a ,   C b ,   C c ,   an d   C d ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   3 .   T h e   u p d ated   C H B ML I   to p o lo g y   is   s u b s tan tially   m o r e   b en e f icial  th an   alter n ativ e   to p o lo g ies,  i.e . ,   lim ited   e n er g y   s witch es,  b iased   d io d es,   an d   lim ited   ca p ac ito r s   as  in v er te r s ,   co n ce r n in g   th c o r r esp o n d in g   s tatis tic  o f   lev els.  SP p atter n   r em ain s   ass o ciate d   with   ev er y   in v e r ter   with   DC /D C   ad v an ce d   c o n v er ter .           Fig u r 3 Nin e - l e v el  i n v er te r   f o r   s witch in g   s eq u en ce       E n er g y   c o m p o s ed   th r o u g h   th in v er ter   is   h eld   to   b co n v ey ed   to   th lo ad .   DC /DC   ad v an ce d   co n v er ter   is   ess en tial,  co n s id er in g   th SP d esig n   tak es  v o ltag r ed u ce d   to   th 1 - φ  v o ltag e.   I m m en s DC   b u s   v o ltag es  ar im p er ativ f o r   p r o d u cin g   s p ec if ic  en er g y   f lo ws  ag ain s th S PV  p atter n   to war d   lo ad s .   T h e   f ilter   is   d esig n ed   to   ad o p L   a n d   C   t o   b r in g   p u r s in e   wav es   an d ,   co n s eq u en tly ,   is   in clin e d   to   AC   lo ad s .   T h e   co n s id er ed   in v er ter s   p r o ce s s es c an   p er s is t in   n in s witch in g   s tates.    Po wer   s witch in g   attr ib u ted   to   th in v er ter   ca n   a ch iev n in o u tp u v o ltag lev els  ( V dc , 3V dc 4 , V dc 2 , V dc 4 , 0 , V dc , 3V dc 4 , V dc 2 , V dc 4 )   ag ain s th DC   s u p p ly   v o lta g e.   T h n o v el   to p o lo g y   in v e r ter s   p r o ce s s   ca n   b s p lit in to   n in s witch in g   cir cu m s tan ce s .   T h ap p r o p r iate  n in lev els o f   p r o d u ctio n   v o ltag r em ai n   in d u ce d   as f o llo ws.   -   Ultim ate  +V o u tp u Vo ltag ( V dc ) S is   ag ain s m er g ed   th lo ad   +V in cu r ab le  o v er   V dc ,   in clu d in g   S d r em ain s   ap p r o ac h in g   in v o lv ed   th lo ad   Ve  in c u r ab le  o v er   th g r o u n d .   I n te g r ated ,   th at  co m p o s e d   s witch   h as v an is h ed .   T h v o lt ag en er g ize d   o v e r   th lo a d   is   in cu r ab le  V dc   -   T h r ee - f o u r th s   +V o u tp u t V o l tag ( 3V dc 4 ) : T h b i - d ir ec tio n al  c o n t r o l S is   ON,   in v o lv in g   th lo a d   +V e   in cu r ab le  o v er   V dc ,   an d   S d   is   ON,   alm o s ap p lied   th lo ad   Ve  in cu r ab le  o v er   th g r o u n d .   T h in teg r ated   o th er   co m p o s ed   s witch   h as v a n is h ed .   T h v o ltag e n er g ized   o v er   th l o ad   d estru ctiv e   is   ( 3V dc 4 ) .     -   Half   o f   th +V p r o d u ctio n   V o ltag ( V dc 2 ) T h b i - d ir ec tio n al  s witch   S f p er s is t s   f o r   in v o lv in g   th lo ad   +V d estru ctiv o v er   V dc ,   in cl u d in g   S d   is   ON,   alm o s in v o lv in g   th lo ad   Ve  in cu r a b le  o v er   th g r o u n d .   I n teg r ated   th at  th co m p o s ed   s witch   r em ain s   ab s en t.  T h v o ltag en er g ized   o v er   th lo a d   is   in cu r ab le  V dc 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4         P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o f c a s ca d ed   H - b r id g m u ltil ev el  in ve r ter w ith     ( C .   Din a ka r a n )   41   -   On e - f o u r th   o f   th +V p r o d u c tio n   Vo ltag ( V dc 4 ) : T h b i - d ir ec ti o n al  s witch   S g is   ON,   an d   alm o s t e v er y   lo ad   +V in c u r ab le   alo n g   with   S d   is   ON,   p r ac tically   ap p ly i n g   th e   lim itatio n   Ve   in cu r a b le  to   g r o u n d .   I n teg r ated   d if f er e n t c o m p o s ed   s witch es r em ain   OFF th en er g y   ad a p ted   n ea r   th lo ad   f atal  is   V dc 4   -   Z er o   o u t p u Vo ltag ( 0   &   0 * ) T h d esig n ated   s tead y   s tate  ca n   p r ev ail  o v e r   b in ar y   s witch in g   ar r an g em e n ts .   Switch es  S c an d   S ar ON  ( o r )   S a ,   a n d   S b   r e m ain s   ON,   with   th o th e r   co m p lete  s witch   ab s en t.  T h e   in cu r a b le  “1 2   e n d u r es  a   s h o r t   cir cu it  also .   Mo r eo v er ,   th e   v o ltag e   en er g i ze d   to war d   th e   in d u ctiv lo a d   r em ain s   ze r o .   -   On e - f o u r th   - Ve   o u tp u Vo ltag ( V dc 4 ) T h b i - d ir ec tio n al   s witch   S e   is   ON,   ass o ciatin g   th lo a d   +V e   in cu r ab le.   Als o ,   S b b ON  ag ai n s th lo ad   Ve  in cu r ab le  to   V dc .   Natu r al  alter n ativ co m p o s ed   s witch es  en d u r OFF ev er y   en er g y   a d a p ted   n ea r   t h in cu r ab le  lo ad   V dc 4 .   -   Half   o f   th Ve  p r o d u ctio n   Vo ltag ( V dc 2 ) T h s witch   S b is   ON,   alm o s in v o lv ed   th lo a d   +V e   in cu r ab le  o v er   V dc ,   i n clu d in g   th b i - d ir ec tio n al  co n tr o S f   is   ON,   in v o lv in g   th lo a d   Ve  ter m in al  o v er   th g r o u n d .   I n teg r ated   alter n a tiv co m p o s ed   s witch es  h a v e   v an is h ed .   T h v o ltag e   en er g ized   o v er   t h ca p ac ity   is   V dc 2 .   -   T h r ee - f o u r th s - Ve  o u tp u Vo ltag ( 3V dc 4 ) T h b i - d ir ec tio n al  s wi tch   S g   is   ON,   a s s o ciatin g   th lo a d   +V in cu r ab le  al o n g   with   S b   is   ON,   ass o ciatin g   th lo ad   Ve  in cu r ab le  t o   g r o u n d .   I n teg r ated   d if f e r en t   co m p o s ed   c o n tr o ls   ar OFF,  a n d   th v o ltag ad a p ted   th r o u g h   th lo ad   in cu r a b le  is   3V dc 4   -   Ma x im u m   - Ve  o u tp u V o ltag ( V dc ) S b   is   ON,   ass o ciatin g   th lo ad     Ve  in c u r ab le  t o   V dc   alo n g   with   S c   is   O N,   ass o ciat in g   th lo ad   +V f atal  th r o u g h   th g r o u n d .   Per f ec alter n ativ co m p o s ed   s witch es  ar e   OFF,  an d   th v o ltag is   ad a p te d   to   th lo a d   is   V dc .   T ab le  1   s h o ws  th s witch in g   ar r a n g em e n co m m en cin g   t h n i n o u tp u v o ltag le v els   ( V dc , 3V dc 4   , V dc 2 , V dc 4 , 0 , V dc 4 , V dc 2 , 3V dc 4 , V dc )   am o n g   s witch in g   ar r an g e m en ts   co n s id er in g   a   s in g le - p h ase  n in e - lev el  in v e r ter   as p r esen te d   in   Fig u r 4 .           Fig u r 4 Switch in g   a r r an g em en t f o r   s in g le  p h ase  n in e   lev el  in v er ter       5.   CL O S E D - L O O P   CO NT RO L   SYS T E M   T h s u p e r v is io n   a r r an g em en t   co n s titu tes  an   MPPT  s u p er v is o r ,   a   DC   v o ltag e   p r o d u ce r ,   an d   a n   in v er ter   s u p er v is o r ,   as  d em o n s tr ated   in   Fig u r 5 .   B ased   o n   t h in d icate d   s eq u en ce ,   th in t en tio n   is   ess en tially   to   ac h iev t h u ltima te  v o lu m o f   p o wer   t o g eth er   ag ain s S PV  to   lo ad   b y   d im in is h in g   T HD.   An   in n o v ativ e   alg o r ith m   th at  d r aws  in s p ir atio n   f r o m   n atu r was  in tr o d u ce d   b y   Mir jalili  [ 2 1 ] .   T h e   AL im itates  th way   th at  an lio n s   h u n in   th wild .   An   an lio n   lar v ex ca v ates  co n e - s h ap ed   h o le  in   th s an d   b y   m o v in g   in   cir cle  an d   ex p ellin g   s an d   with   its   en o r m o u s   jaw.   T h lar v d i g s   th tr ap   an d   th en   h id es  b e n ea th   th co n e' s   b ase  to   wait  f o r   in s ec ts   to   f all  in to   th e   h o le  an d   b ec o m tr ap p ed Si n ce   th co n e' s   ed g is   s o   s h ar p ,   in s ec ts   ca n   ea s ily   f all  to   th b o tto m   o f   th tr ap .   T h an lio n   s tar ts   to   ca tch   it s   p r ey   as  s o o n   as  it  r ea lizes   it  i s   in   th tr ap .   Af ter   th at,   it  g ets  s u ck ed   u p   b y   th g r o u n d   an d   ea ten .   I n   o r d er   to   m ak r o o m   f o r   th n ex h u n t,  an lio n s   d u m p   t h e   lef to v er   p r ey   o u ts id th p it a f ter   ea tin g   it .   H e r e ,   h y b r i d   t e c h n i q u e a n   A L O - t u n e d   f u z z y   r u l e   b a s e   s t r u c t u r e ,   i s   a d o p t e d   i n   t h e   M P P T   a p p r o a c h   f o r   i t s   m a n y   n e t w o r k s .   I t   s y s t e m a t i c a l l y   p r e s e n t s   an   A L O - f u z z y   r u l e   o b s e r v e r   s t r u c t u r e   a s   e x p o s e d   i n   F i g u r e   6 .   T h e   S P V   m a x i m u m   v o l t a g e ,   a l o n g   w i t h   p r o d u c t i o n   e n e r g y ,   c o r r e l a t e s   w i t h   a   p a r t i c u l a r   p r e c e d i n g   F R B   a l g o r i t h m .   I f   t h e   e f f i c a c y   i s   g r o w i n g   P l i m i t ,   t h e   p e r f o r m i n g   a p p r o a c h   a c t i v i t y   n e a r P spv P l i m i t   F R B   c o o r d i n a t i o n   i s   e x t e n d e d   i n   a   s i m i l a r   g u i d a n c e .   O t h e r w i s e ,   i n   l a t e r   r e v o l u t i o n s ,   P spv < P l i m i t   t h e   g u i d i n g   d e s i r e   i s   t r a n s p o s e d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   37 - 48   42       Fig u r 5 Nin e - le v el  in v er te r   f o r   clo s ed - lo o p   r estra in t a lg o r it h m           Fig u r 6 T h f u zz y   r u le  v iew er   is   in ten d ed   f o r   cl o s ed - lo o p   s y s tem       FR B   ar r an g em en is   ex h a u s ted   in   th DC - DC   ad v an ce d   c o n v er ter .   I n   ess en ce ,   th u ltim ate  h ar v est  en er g y   o f   MPPT  is   ac co m p lis h ed   ag ain s th d u ty   cy cle  r esp o n s ib ilit y .   As  th DC   p o wer   V dc   p r ev ailed   ad ap ted   in   9 - lev el  in v er ter ,   th p r o d u ctio n   u tili ties   o f   SP v ar iatio n   s itu ated   s c h ed u led   d u ty   cy cle   tr an s f o r m atio n .   SPV - ass o ciate d   DC /DC   ad v an ce d   co n v er ter s   with   lo ad - o v er   s u r g d i v er te r s   ar th ce r tain ty   o f   an   in teg r ated   a r r an g e m en t.   T h in p u c o n n ec tio n   o f   SP ( I spv , V spv )   is   in clin e d   to   MPPT  am o n g   th PW M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4         P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o f c a s ca d ed   H - b r id g m u ltil ev el  in ve r ter w ith     ( C .   Din a ka r a n )   43   ad v an ce d   co n v er ter s   as  s h o wn   in   F ig u r e   7 .   T h e   in p u s o u r ce   is   V dc   & V d cr ef   in clin ed   to   t h FR B   ar r an g em en t.   Me asu r th p r o d u ctiv it y   v o lt ag es  o f   SP alo n g   with   MPP T   em p lo y in g   tr ial - an d - er r o r   m ec h an is m .   I n d ee d ,   th o u tp u v o ltag is   V dc   & V dc   co n tr o l led   b y   th in v er ter   o v er   th e   g atin g   p u ls es  o f   s witch es  ( S a S g )   with   f ee d   to war d   th lo ad   th r o u g h   t h f ilter .           Fig u r 7 Fu zz y   r u le  v iewe r   is   in ten d ed   f o r   cl o s ed - lo o p   s y s tem       6.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N     6 . 1 .     Sim ula t i o n r esu lt   T h d esig n ed   tech n iq u was  p r ev io u s ly   p r o v e n   with   s im u latio n   o u tco m es  in   Fig u r es  8   to   1 4 .   T h is   r ep r esen tativ h as  b ee n   f u r n is h ed   with   MA T L AB / Simu lin k   cir c u m s tan ce s   b y   th e   SI MPOWE R   s y s tem   to o lb o x .   T h MA T L AB /Si m u lin k - b ased   C HB   n in e - lev el  in v er ter   co n tr o lled   with   a n   AL O - f u zz y   MPPT  s y s tem   ef f ec tiv ely   in teg r ates  h y b r id   o p tim izatio n   an d   in tell ig en co n t r o f o r   p h o t o v o ltaic   p o wer   r eg u latio n .   T h ca s ca d ed   H - b r i d g to p o l o g y   g e n er ates  n in d is tin ct  v o ltag lev els  with   r ed u ce d   s witch in g   s tr ess ,   wh ile   th f u zz y - b ased   MPPT   en h a n ce d   b y   th e   an t   lio n   o p tim izer   ad ap ts   ef f icien tly   to   en v ir o n m en tal  ch an g es  to   en s u r m ax im u m   p o wer   ex tr ac tio n .   T h PW s u b s y s tem   p r o d u ce s   m u lti - ca r r ier   s ig n al s   th at  s y n th esize  n ea r - s in u s o id al  o u t p u t,  ac h iev in g   s u b s tan tial  T HD  r ed u ctio n   f r o m   7 . 7 7 to   4 . 2 5 %   co m p ar is o n   T HD  tab le   in d icate d   in   T ab le  2 .   T h is   h y b r id   c o n tr o a p p r o ac h   d e m o n s tr ates  s u p er io r   p o we r   q u ality   an d   d y n am ic   p er f o r m an ce   o v er   co n v en tio n al  co n tr o ller s ,   an d   its   m o d u la r   s tr u ctu r e   allo ws  s tr aig h tf o r war d   s ca lab ilit y   f o r   h ig h er   v o ltag ap p licatio n s .   Fu tu r wo r k   ca n   ex p lo r FP GA - b ased   r ea l - tim d ep l o y m en an d   AI - e n h an ce d   o p tim izatio n   f o r   ad a p tiv T H m in im izatio n   in   r e n ewa b le  g r id   s y s tem s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   37 - 48   44   T ab le  2 I d en tific atio n   o f   C HB ML I   V o l t a g e   l e v e l s   N o .   o f   s w i t c h e s   r e c o m me n d e d   TH D   w i t h   A LO - f u z z y   b a s e d   M P P T   c o n t r o l l e r     TH D   w i t h o u t   A LO - f u z z y   b a s e d   M P P T   c o n t r o l l e r   F i v e   F i v e   1 2 . 3 6   2 5 . 3 9   S e v e n   S i x   9 . 5 4   1 8 . 6 7   N i n e   S e v e n   4 . 2 5   7 . 7 7           Fig u r 8 Simu latio n   cir cu it f o r   C HB   n in e - lev el  in v er ter           Fig u r 9 Su b   cir cu it f o r   MPPT  ad v an ce d   co n t r o ller       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4         P erfo r ma n ce   ev a lu a tio n   o f c a s ca d ed   H - b r id g m u ltil ev el  in ve r ter w ith     ( C .   Din a ka r a n )   45                   Fig u r 10 PW s ig n al  b ein g   C HB   n in e - lev el  in v er ter           Fig u r 11 T h p r o d u ctio n   v o l tag o f   th C HB   n in e - lev el  in v er ter           Fig u r 12 Su r f ac v ie wer   o f   f u zz y - b ased   MPPT   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   37 - 48   46         Fig u r 13 T HD  f o r   C HB   9 - le v el  in v er ter   with o u AL O - f u zz y     Fig u r 14 T HD  f o r   C HB   9 - le v el  in v er ter   with     AL O - f u zz y       6 . 2   P RO T E US  r epre s ent a t i o n   Pro teu s   is   p ar ticu lar ly   attr ib u ted   to   th e   u ltima te  o u ts tan d in g   s im u lato r s .   I ca n   s u r v iv an d   r ep r o d u ce   ess en tially   wi th o u ex ce p tio n   i n   s tim u latin g   f ield s .   I is   ac ce s s ib le  n ea r   th u tili ty   co n s id er in g   th GUI ,   wh ich   ac ts   ap p r o p r iately   r elev a n t to   th p r o to ty p b o a r d   in   th p r o c ess   r ep r esen ted   in   Fig u r es 1 5   to   1 7 .   Fu r th er m o r e,   it  ca n   b wo r n   to   m o d el  p r in t ed   cir cu it  b o ar d s .   T h f u t u r e   s co p o f   c u r r en t   r esear ch   f o c u s es  o n   two   asp ec ts .   On is   to   ex ten d   th e   to p o lo g ies '   p er f o r m an ce   f o r   h i g h er   l ev els  an d   p er f o r m a n ce   e v alu atio n   with   d if f er e n h y b r id   o p tim izatio n   tech n iq u es,  wh ich   lead s   to   f u r th er   im p r o v i n g   th h ar m o n ic  p r o f i le ,   i.e . ,   r ed u ctio n   in   %THD   o f   v o ltag with in   I E E E   s tan d ar d s .   T h s ec o n d   asp ec is   to   d esig n   h ar d war e   m o d el  to   v alid ate  th e   p r o p o s ed   s y s tem   u s in g   DSP b ased   co n tr o ller   with   h y b r id   o p tim izatio n   tech n iq u e.           Fig u r 15 E x p a n s io n   o f   n in e - l ev el  C HB ML I   in   PR OT E U s o f twar e             Fig u r 16 Ou tp u p u ls o f   C HB   n in e - lev el    in v er ter       Fig u r 17 Ou tp u v o ltag o f   C HB   n in e - lev el  in v er ter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.