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 .   6 Decem b er   20 25 ,   p p .   5 2 3 4 ~ 5 2 4 8   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 6 . pp 5 2 3 4 - 5 2 4 8           5234       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Simula tion a nd  e x perim ental v a lid a tion  o mo dula multilev el  co nv erte rs  ca pa bl e of produci ng  ar bitrary  vo ltag e le v els using   the  spa ce  vector  mo dula tion   meth o d       T ra n H un g   Cuo ng 1 ,   P ha m   Chi H ieu 2 ,   P ha m   Viet   P hu o ng 2   1 F a c u l t y   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   En g i n e e r i n g ,   T h u y l o i   U n i v e r si t y ,   H a n o i ,   V i e t n a m   2 D e p a r t me n t   o f   A u t o m a t i o n   En g i n e e r i n g ,   S c h o o l   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 ,   H a n o i   U n i v e r si t y   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   H a n o i ,   V i e t n a m       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   2 9 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Au g   1 8 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Sep   1 5 ,   2 0 2 5       M o d u lar  m u lt i lev e c o n v e rters   (M M C)  u se d   f o rDC - AC  e n e rg y   c o n v e rsio n   a re   b e c o m in g   p o p u lar  t o   c o n n e c d istri b u ted   e n e rg y   sy ste m to   t h e   p o we r   sy ste m s.  Th e re   a re   m a n y   m o d u l a ti o n   m e th o d t h a c a n   b e   a p p li e d   to   t h e   M M C.   T h e   sp a c e   v e c to m o d u latio n   (S VM)   m e th o d   c a n   p ro d u c e   a   m a x imu m   n u m b e o le v e ls,  i . e . ,   2N + 1 ,   i n   w h ich   is  t h e   n u m b e o f   su b - m o d u les   ( S M s)  p e b ra n c h   o f   t h e   M M C .   T h e   S VM  m e th o d   c a n   g e n e ra te   ru les   to   a p p ly   to   M M Cs  with   a n y   n u m b e o lev e ls.  T h e   g o a l   o f   th is   p r o p o sa l   is t o   e a sily   e x p a n d   th e   n u m b e o v o lt a g e   lev e ls o t h e   M M wh e n   n e c e ss a ry   wh il e   stil l   e n su r in g   t h e   q u a li t y   r e q u irem e n ts  o f   t h e   sy ste m .   Th e   p ro p o se d   S VM  m e th o d   o n ly   se lec ts  th e   th re e   n e a re st  v e c t o rs  t o   g e n e ra t e   o p ti m a tran siti o n   sta tes ,   th e re fo re   m a k in g   t h e   c o m p u tati o n sim p ler  a n d   m o re   e fficie n t.   Th is  h a re d u c e d   t h e   c o m p u tati o n a l o a d   wh e n   c o m p a re d   to   t h e   p re v io u sly   a p p li e d   S VM  m e th o d s.  Th is  a d v a n ta g e   e n su re a n   o p ti m a l   sw it c h in g   p r o c e ss   a n d   h a rm o n ic  q u a li t y   w h ich   will   sig n ifi c a n tl y   i m p ro v e   th e   e ffe c ti v e n e ss   o t h e   p ro p o se d   m e th o d   wa d e m o n stra ted   th r o u g h   si m u latio n s   o n   M ATLAB/ S imu li n k   a n d   e x p e rime n tal  tes ts  o n   1 3 - lev e ls  v o lt a g e   M M C   c o n v e rter sy ste m   u si n g   a   3 0 9   f ield - p r o g ra m m a b le g a te arra y   (F P GA k it .   K ey w o r d s :   E x p er im en ts   f o r   MM C     Mo d u lar   m u ltil ev el  co n v e r ter   Op tim al  s witch in g   Sp ac v ec to r   m o d u latio n   Su b   m o d u le   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 :   Ph am   Viet  Ph u o n g   Dep ar tm en t o f   Au to m atio n   E n g in ee r in g ,   Sch o o o f   E lectr ical   an d   E lectr o n ic  E n g i n ee r in g ,   Han o i U n iv er s ity   o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y   1   Dai  C o   Viet  R o ad ,   B ac h   Ma i w ar d ,   Han o i,  Vietn am   E m ail: p h u o n g . p h am v iet@ h u s t.e d u . v n       1.   I NT RO D UCT I O N   No wad ay s ,   s o lar   p o wer   p lan ts   with   lar g ca p ac ity   alwa y s   cr ea te  ch allen g es  in   co n v er tin g   elec tr icity   f r o m   d ir ec cu r r e n ( DC )   to   alter n atin g   cu r r en ( AC )   with   h ig h   ca p ac ity   a n d   h ig h   v o ltag e.   C o n v en tio n al   p o wer   elec tr o n ic  co n v er ter s   ca n n o t m ee th e   co n v er s io n   r e q u ir em en ts   at  h ig h   v o ltag e   lev els   d u e   to   th e   lim ited   to ler an ce   o f   s em ico n d u ct o r   v a lv es.   T h er ef o r e,   n ew   co n v er te r s ,   s p ec if ically   m u ltil ev el  co n v er ter s ,   ar e   n ee d ed   to   p er f o r m   th ese  co n v er s io n   task s .   So m m u lti - lev el  co n v er ter s   ca n   m ee h ig h   v o ltag e   p o wer   co n v e r s io n   r eq u ir em e n ts   s u ch   as  n eu tr al - p o in t   clam p ed   ( NPC ) ,   ca s ca d ed   H - b r id g ( C HB ) ,   cla m p   d io d [ 1 ] [ 2 ] Ho wev er ,   t h ese  co n v er ter s   h a v m a n y   s tr u ct u r al  lim itatio n s   an d   ap p ly   co n tr o l   s o lu tio n s   wh en   th e   v o ltag e   lev el  is   to o   h ig h .   At  th at   tim e,   v o ltag e   lev el  ex p an s io n   will  b ec o m d if f icu lt,  an d   th co n v e r ter   will  b e   cu m b er s o m e,   m a k in g   th a p p l icatio n   o f   th v alv o p en i n g   a n d   clo s in g   laws b y   co n v en tio n al  m eth o d s   d if f icu lt   wh en   u s in g   m icr o p r o ce s s o r   d e v ices  [ 3 ] .   T h m o d u lar   m u ltil ev el  co n v er te r   ( MM C )   m u ltil ev el  co n v er te r   h as  a   lo o f   ad v an tag es  th at  ca n   o v er co m th d is ad v an tag es  o f   th ab o v m u ltil ev el  co n v er te r s   as:  h as  s im p le   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       S imu la tio n   a n d   ex p erimen ta l v a lid a tio n   o f MMC   ca p a b le  o p r o d u cin g     ( Tr a n   Hu n g   C u o n g )   5235   co n f ig u r atio n   an d   ea s y   to   s ca l to   a n y   v o ltag lev el   with o u t   in ter f er i n g   with   m o d u latio n   a n d   c o n tr o l   p r o ce s s   [ 4 ] .   T h er ef o r e,   t h is   co n v e r ter   is   ea s ily   ap p lied   to   lar g e - ca p a city ,   h ig h - v o ltag e   s o lar   p o wer   p lan ts   to   co n v er t   elec tr icity   f r o m   DC   to   AC   d ir ec tly   co n n ec ted   to   t h g r id   [ 5 ] .   T h e   s tr u ctu r al   f ea tu r o f   t h MM C   co n v er ter   is   th at  it  d o es  n o r eq u ir f ilter   o r   an   in ter m ed iate  tr an s f o r m er   o n   th o u t p u s id e,   th s y s tem   co n n ec tin g   th e   co n v er ter   t o   th g r id   b ec o m es  v er y   co m p ac an d   d o es  n o i n cu r   an y   c o s ts   [ 6 ] .   T h a n k s   to   t h ese  ch ar ac ter is tics ,   in   r ec en t y ea r s ,   MM C   co n v er t er s   h av alwa y s   b ee n   i n ter ested   in   r esear ch   b y   s cien tis ts .     T h m ain   to p ics  r esear ch ed   a r th m o d u latio n   a n d   co n t r o alg o r ith m s   ap p lied   to   th th r ee - p h ase  MM C   co n v er ter   to   g en er ate   g o o d   q u ality   AC   v o ltag a n d   c u r r en t.   f ew   m o d u latio n   a n d   co n tr o alg o r ith m s   h av b ee n   ap p lied   to   MM C   s u ch   as:  p u ls wid th   m o d u latio n   ( PW M) ,   s p ac e   v ec to r   m o d u latio n   ( SVM) ,   n ea r est  lev el  m o d u latio n   ( NL M) ,   p r o p o r tio n al i n teg r al  ( PI ) ,   m o d el  p r e d ictiv co n tr o ( MPC )   [ 7 ] [ 1 1 ] .   I n   wh ich   th m o d u latio n   al g o r it h m s   aim   to   s o lv th e   p r o b le m   o f   g en e r atin g   s witch in g   p u ls wid th s   f o r   th e   in s u lated - g ate  b ip o lar   tr an s is to r   ( I GB T )   v alv es  o f   t h M MC  co n v er ter ,   c o n tr o l   alg o r i th m s   in   clo s ed - lo o p   cir cu its   aim   to   im p r o v th e   q u ality   o f   t h AC   cu r r en a n d   v o ltag o f   th MM C   in   ca s es  wh er th c u r r e n an d   v o ltag p a r am eter s   ex p e r ien c lar g v ar iatio n s   o u ts id th allo wab le  r an g [ 1 2 ] [ 1 3 ] .   N L m o d u latio n   h as   m an y   ad v an tag es  o v e r   PW M   m o d u latio n   b ec au s it  d o es   n o n ee d   to   u s m an y   ca r r i er s   an d   th v alv e   s witch in g   f r eq u e n cy   is   lo [ 1 4 ] .   C o m p ar e d   with   th e   ab o v e - m en tio n ed   m o d u latio n   m eth o d s ,   th e   SVM  m o d u latio n   m et h o d   h as  m a n y   ad v an ta g es  an d   ca n   im p r o v th p er f o r m a n ce   wh en   ap p lied   to   MM C .   Ho wev er ,   th is   m eth o d   is   co m p u tatio n ally   co m p lex   an d   r eq u ir es  th estab lis h m en o f   v o ltag v ec to r   s tate   tab le  o n   th e   o u tp u s id a n d   m u s co m p u te   la r g n u m b er   o f   s witch in g   s tates  [ 1 5 ] .   On   th e   o th er   h a n d ,   d u r in g   th m o d u latio n   p r o ce s s ,   th SVM  m eth o d   u s es 4   v er tices o f   th p ar allelo g r am   to   ca lcu late   th s witch in g   s tate,   wh ich   in cr ea s es  th n u m b er   o f   ca lcu latio n s   f o r   th m icr o c o n t r o ller   an d   s lo ws  d o wn   th s ig n al  r esp o n s o f   th e   MM C   [ 1 5 ] .     T h p r o b lem   h er is   th at  it is   n ec ess ar y   to   ap p ly   th SVM  m o d u latio n   m et h o d   b u t r ed u c th n u m b e r   o f   ca lcu latio n s   with o u h av i n g   to   lis th s tate  tab le  in   d e tail.   T h er ef o r e,   i n   th is   s tu d y ,   th g en er al  SVM  m eth o d   f o r   MM C   with   an y   n u m b er   o f   lev els  will  b p r o p o s ed   to   o v er co m e   th d is ad v an tag es  o f   co n v en tio n al   SVM  m eth o d s .   T h e   p r o ce s s   i s   p er f o r m e d   b y   u s in g   th t h r ee   v er tices  o f   t h tr ian g le  to   ca lcu late  th I GB T   v alv s witch in g   s tate.   I n   ad d i tio n ,   th is   m eth o d   also   u s es  t h co ef f icie n k   as  a   f ac to r   to   cr ea te  th e   law  to   ex p an d   th SVM  m o d u latio n   ca p ab ilit y   with   an y   n u m b e r   o f   lev els  wh en   th MM C   ex p a n d s   th m o d u le  to   in cr ea s th n u m b e r   o f   lev els.  T h is   will  r ed u ce   th I GB T   v alv s witch in g   s tate   an d   m in im ize  t h co m p u tatio n al  p r ess u r o n   th m icr o p r o ce s s o r .   Giv en   th co n tr o r eq u ir em en ts   f o r   th MM C ,   th p r o p o s ed   SVM  m eth o d   h as  ad v an tag es  s u ch   as   it  ca n   g e n er ate  a   m ax i m u m   n u m b e r   o f   v o ltag le v el s   o f   2 N+ 1 ,   g en er ate   th m ax im u m   n u m b er   o f   r esi d u al  s tates  to   b alan ce   th ca p ac ito r   v o ltag e.   an d   s witch in g   s tate  o p tim izatio n ,   ca n   b ea s ily   ex ten d ed   to   M MC  with   an y   n u m b er   o f   lev el s   an d   o p tim al  co m p u tin g   p o w er .   T h p r in ci p le  o f   th m eth o d   is   to   d etec a   h e x a g o n   with   two   le v els  in   th e   lar g h e x ag o n   to   s elec ty p e   1   a n d   ty p 2   tr ian g les,  th er eb y   m o d u latin g   th v o ltag v ec to r   b y   th clo s est  v ec to r s   in   th tr ian g le.   d etec tab le  with o u lo o k in g   u p   th e   b u ilt - in   s tate  tab le.   C o m p ar ed   with   p r ev io u s   s tu d ies  o n   SVM   m o d u latio n ,   th is   m eth o d   o n ly   p er f o r m s   th s tate  s witch in g   p r o ce s s   o f   th v alv es  o n   3   v er tices  o f   tr ian g le  in s tead   o f   4   v er tices  o f   p ar allelo g r am   lik th e   p r ev io u s   m eth o d   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] ,   wh ich   m ea n s   r ed u cin g   th n u m b er   o f   ca lcu latio n s   f o r   th m icr o co n tr o ller   an d   m ak in g   th im p ac p r o ce s s   f a s ter .   I n   a d d itio n ,   th is   m eth o d   also   cr ea tes  r u le  to   cr ea te  a n y   n u m b e r   o f   lev els   wh en   th c o n f ig u r atio n   o f   th MM C   co n v er ter   is   ex p an d ed   to   th e   co r r esp o n d i n g   n u m b er   o f   lev els.   T h is   p r o ce s s   will  s av tim an d   ef f o r wh e n   im p lem e n tin g   s p ec i f ic  p r o jects  in   p r ac tice.   T h o b tain ed   r esu lts   ar e   p r o v e d   b y   s im u latio n   o n   M AT L AB / Simu lin k   s o f twar an d   ex p er im en tal  m o d el   o f   th r ee - p h ase  MM C   co n v er ter   s y s tem   b ased   o n   Ver ilo g   p r o g r a m m in g   lan g u a g an d   f ield - p r o g r am m a b le  g ate  ar r ay   ( FP GA)   m icr o co n tr o ller   k it.    T h f o llo win g   s ec tio n s   o f   t h p ap er   will  clea r ly   p r esen s o m o f   th co n ten ts   o f   th e   p r o p o s ed   m o d u latio n   alg o r ith m   an d   v e r if y   th r esu lts   o f   th e   alg o r it h m .   Sp ec if ically i s ec tio n   2 ,   th s tr u ct u r an d   o p er atin g   p r in cip le  o f   MM C   ar p r esen ted .   Sectio n   3   p r ese n ts   th SVM  m o d u latio n   m et h o d   th at  ca n   c r ea te  r u les  ap p licab le   to   MM C   wi th   an y   n u m b er   o f   lev els.   Se ctio n   4   p er f o r m s   v er if icatio n   o f   th r esu lts   o n   s im u latio n   s o f twar e.   Sectio n   5   v er if ies th alg o r ith m   o n   an   e x p er im en tal  m o d el.   Fin ally ,   t h co n clu s io n .       2.   P RINCI P L E   O F   O P E R AT I O AND  DE S CRIP T I O O F   T H E   M M CO NV E R T E R   Fig u r 1   d escr ib es   th th r ee - p h ase  s tr u ctu r o f   th MM C .   E ac h   p h ase  h as  2 SMs.  T h S Ms  in   th u p p er   ar m   ar d e n o ted   f r o m   SM j_1   to   SM j_N   ( j   A ,   B ,   C ) ,   th SMs  in   th lo wer   ar m   ar d en o ted   f r o m   SM j_N+ 1   to   SM j_2N .   T h DC   s id o f   th MM C   is   co n n ec ted   to   s in g le  VDC  s o u r ce   with   th co r r esp o n d in g   i DC   cu r r en t.   I n   ea ch   b r an c h   o f   t h MM C ,   th er ex is u p p er   b r an ch   c u r r e n ts   d en o ted   i j_H   an d   lo wer   b r an ch   cu r r e n ts   d en o ted   i j_L .   T h AC   s id cu r r en d e n o ted   i j   is   d r awn   at  th m id p o in t o f   th in d u cto r   L o   o f   th u p p er   an d   lo wer   a r m s   in   ea ch   p h ase.   T h is   in d u cto r   h as   th ef f ec o f   lim itin g   t h wo r k in g   tr a n s ien ts   o f   t h MM C .   T h lo s s es  in   ea ch   b r an ch   o f   th MM C   ar d esc r ib ed   b y   th r esis to r   R o   [ 1 7 ] [ 1 8 ] .   MM C   co n v er ter   wo r k s   o n   th p r in cip le  o f   VSM  v o ltag ac cu m u latio n   o f   SMs to   g en er ate  AC   v o ltag i n   ea ch   p h ase.   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 .   6 Decem b e r   20 25 :   5 2 3 4 - 5 2 4 8   5236   Fo r   ea ch   SM,   th o u tp u v o ltag will  b ass o ciate d   with   o n o f   two   o p p o s ite  s tates  an d   is   d ef in ed   as   in s er ted   o r   b y p ass ed   b ased   o n   th s witch in g   s tates  o f   th v al v es  in   th d ir ec tio n   o f   th cu r r en t   in   th cir c u it  as  s h o wn   in   Fig u r es 2 ,   in   wh ich Fig u r 2 ( a )   s h o ws th cu r r en g o in g   i n   th p o s itiv d ir ec tio n ,   Fig u r 2 ( b )   s h o ws   th cu r r en g o in g   in   th e   n e g ativ d ir ec tio n .   Fo r   MM C ,   v o lta g is   d is tr ib u te d   ac r o s s   th ca p ac ito r s   o f   ea ch   SM   in   all  v alv ar m s   in   ea c h   p h ase.       SM 1 SM 2 SM N SM N + 1 SM N + 2 SM 2 N L o L o i HA i LA i DC i A i C SM 1 SM 2 SM N SM N + 1 SM N + 2 SM 2 N SM 1 SM 2 SM N SM N + 1 SM N + 2 SM 2 N SM S 1 S 2 R o R o V DC + _ V Ha v La + _ v C v B v A V C L o L o i HB i LB R o R o L o L o i HC i LC R o R o i B + _     Fig u r 1 .   T h r ee - p h ase  s tr u ctu r d iag r am   o f   MM C   co n v e r ter       + _ + _ v C C S 1 S 2 D 1 D 2 i v out + _ + _ v C C S 1 S 2 D 1 D 2 i v out   ( a)   + _ + _ v C C S 1 S 2 D 1 D 2 i v out + _ + _ v C C S 1 S 2 D 1 D 2 i v out   ( b )     Fig u r 2 .   Def in itio n   o f   th in s er ted   an d   b y p ass ed   s tates f o r   a   s u b m o d u le  ( SM)   b ased   o n   th e   s witch in g   s tates  o f   its   v alv es in   th cu r r en d ir e ctio n ( a)   in s er ted   s tate  o f   SM  an d   ( b )   b y p ass   s tate  o f   SM       I f   th e   to tal  v o ltag e   o f   th e   SMs  is   in s er ted   o n   ea ch   ar m   is   d if f er en t,  th e   cu r r en t   will  b g en e r ated   f r o m   th v o ltag im b alan ce   ac r o s s   th ca p ac ito r s .   I f   in s tan tan eo u s   cu r r en t f r o m   th AC   co n n ec ti o n   p o in f lo ws  in to   th MM C   C o n v er ter   an d   s p li ts   in to   th e   u p p er   an d   lo wer   ar m s   s id DC ,   th en   th e   ca p a cito r s   o f   ea ch   SM  in s er ted   in   th e   u p p er   ar m s   wil b in   th d is ch ar g s tate,   i n   t h lo wer   a r m s   will  b e   in   th e   c h ar g in g   s tate.   I f   th d ir ec tio n   o f   th e   AC   cu r r e n is   in   th o p p o s ite  d ir ec tio n ,   th d is ch ar g an d   ch a r g s tates  will  co r r esp o n d   t o   th e   ca p ac ito r s   in   th lo wer   an d   u p p er   ar m s ,   r esp ec tiv ely .   B ec a u s o f   th p h ase  d if f e r en ce   b e twee n   th th r ee   AC   cu r r en ts ,   th e   d is ch ar g an d   c h ar g s tates  o f   th e   ca p ac ito r s   o n   ea ch   p h ase  a r co n tin u o u s ly   ch an g ed   f r o m   p h ase  to   p h ase.   Sin ce   th e   to t al  n u m b er   o f   SMs  in s er ted   in   b r an ch   is   co n s tan t,  th e   to t al  v o ltag e   ac r o s s   b r an ch   in   o n e   cy cle   is   v al u th at   o s cillates  at  th s am f r eq u en cy   as  th e   ac   s id e.   Ho wev er ,   t h is   v alu e   f lu ctu ates  asy n ch r o n o u s ly   in   th ar m s   o f   th c o n v e r ter ,   cr ea tin g   v o ltag im b ala n ce   b etwe en   th in s er te d   v o ltag es  in   ea c h   ar m ,   ca u s in g   cu r r e n to   f lo in   t h ar m s   o f   th MM C .   T h is   cu r r en t   is   ca lled   th cir cu latin g   cu r r en t   i v .   T h cu r r en t   i v   h as  n o   ef f ec o n   t h o u ts id o f   th MM C   o n   b o th   th e   AC   an d   DC   s id es.   Ho wev er ,   th cu r r e n iv   is   th ca u s o f   th lo s s   o f   th MM C   [ 1 9 ] [ 2 0 ] .   T h e   in d u ctan ce   o n   ea ch   a r m   h as  th r o le  o f   r ed u cin g   th e   ef f ec t   o f   cu r r e n t   i v   [ 2 1 ] [ 2 2 ] .   I f   t h in d u ctan ce   L o   o f   ea ch   ar m   is   lar g e,   t h am p litu d o f   th e   cir cu latin g   cu r r en will  b s m all.   Ho wev er ,   wh en   th v al u e   o f   L o   is   lar g e,   th r esp o n s t im o f   th s y s tem   in cr ea s es,  th co n v er ter   will  n o b a b le  to   q u ick l y   ch a n g t h cu r r en v alu e,   s o   th ca lcu l atio n   an d   s elec tio n   o f   th e   in d u ctan ce   v alu e   s h o u l d   m atch   th e   r esp o n s o f   th e   s y s tem   [ 2 3 ] .   A p p ly   Kir ch h o f f ' s   law  to   Fig u r e   1 ,   w h av s y s tem   o f   ( 1 ) .   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       S imu la tio n   a n d   ex p erimen ta l v a lid a tio n   o f MMC   ca p a b le  o p r o d u cin g     ( Tr a n   Hu n g   C u o n g )   5237   {          =  + 1 2   = +  1 2  =  = + + ( + )    ( 1 )     Fro m   ( 1 )   ad d in g   th f i r s t two   eq u atio n s   to g eth e r ,   th o u tp u v o ltag is   ex p r ess ed   as ( 2 ) .      = 1 2 ( ) + 2     ( 2 )     T h er ef o r e,   th AC   elec tr o m o ti v f o r ce   o f   th e   MM C   is   wr itte n   as ( 3 ) .      = 1 2 ( )   ( 3 )     I f   th s y m b o ls   k H ,   k L   ar SM  n u m b er s   in   th u p p er   an d   lo wer   ar m s   ar in s er ted ,   th co r r e s p o n d in g   v o ltag is   wr itten   as ( 4 ) .     = , =   ( 4 )     W h er V C   V DC /N   i s   th v o ltag p er   s tep   o n   ea c h   ca p ac it o r   o f   SM  ass u m in g   th at  th v o ltag ac r o s s   ea ch   ca p ac ito r   is   th s am e.   T h n u m b er   o f   v o ltag lev els  o n   ea c h   u p p e r   ar m   a n d   ea ch   l o wer   a r m   is   N +1 .   Fro m   ( 3 )   an d   ( 4 ) ,   th o u tp u t v o ltag s ca le  will h av th s am lev el  as  ( 5 ) .      = 1 2 = 1 2    ( 5 )     T h en ,   th o u tp u t v o ltag h as th f o r m   as ( 6 ) .     = ( ) 1 2 =  ; =       ( 6 )     T o   m a k e   a   v o l t a g e   l e v e l   k M ,   t h e   c o r r e s p o n d i n g   l e v e l s   o f   k H ,   k L   a r e   c a l c u l a t e d   a c c o r d i n g   t o   ( 7 ) .     = + 1 + 2 ; = + 1 2   ( 7 )       3.   SVM   M O DUL AT I O F O M M WI T H   ANY  NU M B E O F   L E V E L S   SVM  m o d u latio n   f o r   MM C   ca n   b d o n b y   ad ju s tin g   t h o u tp u v o ltag ac r o s s   th lo ad ,   wh ich   is   ca lled   th m o d u latio n   v o ltag e.   T o   g en er ate  th m o d u lated   v o ltag e,   th f ir s th in g   to   d o   is   to   d ef in th s p ac e   o f   o p er atin g   s tates  o f   th v o ltag v ec to r   in   th co o r d in ate  s y s tem   ab c.   W h en   MM C   h as  n u m b er   o f   ac tiv e   SMs  in   ea ch   p h ase,   th n u m b er   o f   MM C   lev els  wi ll  b 2 N   +1   an d   th r ef er en ce   v o ltag v ec to r   o f   th e   MM C   is   s y n th esized   f r o m   th co o r d in ates o f   th v ec t o r   s p ac an d   is   ex p r ess ed   b y   ( 8 ) .     = 2 3 ( + + 2 )   ( 8 )     I n   th er e:  { = .  = .  = .  ; = 2 3 ; 2 = 4 3                   W ith    , , { 1 2 , , 1 , 0 , 1 , , 1 2 }     Vo ltag v ec to r   r ep r esen tatio n   o n   th p lan e   α     = + ;     in   th er e       =   = 1 3 ( )      ( 9 )     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 .   6 Decem b e r   20 25 :   5 2 3 4 - 5 2 4 8   5238   R ep r esen tin g   th v o ltag e   v ec t o r   in   th c o o r d in ate  s y s tem   gh   will b th s y s tem   o f   ( 1 0 ) .     { = + 1 2 = 3 2 , { = 1 3 = 2 3   ( 1 0 )     T h r elatio n s h ip   b etwe en   th c o o r d in ate  s y s tem s   is   s h o wn   b y   ( 1 1 ) .     { = 1 3 = 1 3 ( ) = 2 3 ( ) = 2 3 = 2 3 ( )   ( 1 1 )     Fro m   ( 1 1 )   s ee   th at:     =  ( ) ; =  ( )       T h er ef o r e     = 2 3  ( ) ; = 2 3  ( )   ( 1 2 )     If  2 /3 V DC   is   tak en   as  th b ase  len g th   o f   t h s tate  v ec to r s   k A ,   k B ,   k C   as  in teg er s ,   th co o r d in ates  o f   th [ , ] = [ ( ) , ( ) ] v ec to r s   ar in teg er s .   T h e n   th e   v er tex   co o r d in ates  o f   th v ec to r s   will  cr ea te   eq u ilater al  tr ian g les  with   s id e   1   as  s h o wn   in   Fig u r 3 .   E ac h   v ec to r   ca n   co r r esp o n d   to   d i f f er en lev el   s tates,  ca lled   r esid u al  s tates.   Fo r   ea ch   s tate  v ec to r ,   co m b in atio n   o f   s tate  lev els as ( 1 3 ) .     [ ] [    ] = [ ]   ( 1 3 )       V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 V 10 V 11 V 12 V 13 V 14 V 15 V 16 V 18 V 17 V 0 ( 0 , - 1 , - 1 ) ( 1 , - 1 , - 1 ) ( 1 , - 1 , 1 ) ( 1 , - 1 , 0 ) ( 0 , 1 , 1 ) ( - 1 , 0 , 0 ) ( - 1 , 1 , 1 ) ( 1 , 1 , 0 ) ( 0 , 0 , - 1 ) ( 1 , 0 , - 1 ) ( 1 , 1 , - 1 ) ( 0 , - 1 , 1 ) ( 1 , 0 , 1 ) ( 0 , - 1 , 0 ) ( - 1 , - 1 , 1 ) ( - 1 , - 1 , 0 ) ( 0 , 0 , 1 ) ( - 1 , 0 , 1 ) ( 1 - , 1 , 0 ) ( - 1 , 0 , - 1 ) ( 0 , 1 , 0 ) ( 0 , 1 , - 1 ) ( - 1 , 1 , - 1 ) ( 1 , 1 , 1 ) ( 0 , 0 , 0 ) ( - 1 , - 1 , - 1 )     Fig u r 3 .   Switch in g   s tate  in   v e cto r   s p ac o f   m u ltil ev el  co n v e r ter       I n   th f ir s s ix th   co r n er ,   v ec t o r s   ly in g   o n   th o u ter m o s h ex ag o n   h a v k g + k h = M - 1 ,   with   o n ly   o n e   s u itab le  v alu o f   k = (M - 1 ) /2 .   I n   th n ex h e x ag o n   in s id e   k g + k h = M - 2 h as  two   v alu es:  (M - 1 ) /2 - 1   a n d     (M - 1 ) /2 ,   m ea n in g   th at  ea ch   v ec to r   h as  two   r esid u al  s tate s .   I n   th is   way ,   th ze r o - v ec to r   k   will  h av M   v alu es,   f r o m   - (M - 1 ) /2   to   ( M - 1 ) /2 ,   s o   th ze r o   v ec to r   will  h av M   r esid u als.   Fro m   th is ,   it  is   p o s s ib le  to   co m p u te  all   co m b in atio n s   o f   s tate  v ec to r s   in   v ec to r   s p ac e.   Dete r m in th m o d u latio n   f ac to r   f r o m   t h th r ee   n ea r est v ec to r s :   T h NVM   m eth o d   will  g en er ate  th d esire d   o u tp u v ec to r   l o ca ted   in   an y   tr ian g le  s y n th es ized   f r o m   th th r ee   v ec to r s   th at  ar th v er tices  o f   th is   tr ian g le,   wh ich   ca n   en s u r th b est  h a r m o n ic  c o m p o s itio n   f o r   th o u tp u 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       S imu la tio n   a n d   ex p erimen ta l v a lid a tio n   o f MMC   ca p a b le  o p r o d u cin g     ( Tr a n   Hu n g   C u o n g )   5239   v o ltag wav ef o r m   [ 6 ] .   T h e q u ilater al  tr ian g les  jo in   to g et h er   to   cr ea te  a n   eq u ilater al  r h o m b u s ,   wh o s s id es   ar p ar allel  to   th gh   a x is ,   th v er tices a r th s tate  v ec to r s   p 1 , p 2 , p 3 ,   p 4 ,   as sh o wn   in   Fig u r 4 .       p 2 ( k g + 1 , k h ) p 1 ( k g , k h ) p 4 ( k g + 1 , k h + 1 ) p 3 ( k g , k h + 1 ) m h m g a g h 0     Fig u r 4 .   Sy n th esis   o f   th o u tp u t v o ltag v ec to r   f r o m   th e   th r e v er tex   v ec t o r s   o f   t h tr ian g le       T h d esire d   o u tp u v o ltag v e cto r   is   also   lin ea r ly   n o r m alize d   to   2 /3 V DC   a n d   lin ea r ly   c o n v er ted   to   t h gh   co o r d in ate  s y s tem   ac co r d in g   to   ( 1 4 ) .     [  ] = [ 1 1 3 0 2 3 ] [   ] = 1 [   ]        ( 1 4 )     w h er M 1   is   th tr a n s f o r m ati o n   m atr i x .   L et  m g ,   m h   b e   th e   d ec im al  p a r ts   ap ar f r o m   th e   in teg er   p ar o f   th e   co o r d in ates  v rg , v rh   r esp ec tiv el y   as ( 1 5 ) .     { =  |  | =  = | | =        ( 1 5 )     wh er = |  | , = | |   is   th s m allest  in teg er   o f   th c o r r esp o n d in g   ab s o lu te  v alu es.   T h f ig u r e   s h o ws th at  two   tr ian g les co n ta in in g   v ec to r s   V 1 , V 2   h a v th s am in teg er   co o r d i n ates  [k g , k h ].   I ca n   b s ee n   t h at  th lin e   + = 1   d iv id es  th r h o m b u s   in   Fig u r 5   in to   two   tr ian g les,  wh e r v ec to r   V 1   b elo n g s   to   d o m ain   + 1   an d   v ec to r   V 2   b el o n g s   to   d o m ain   + > 1 .   1   is   s y n th esized   f r o m   3   v ec to r s   p 1 , p 2 ,   p 3   as ( 1 6 ) .     1 = 1 + ( 2 1 ) + ( 3 1 ) = ( 1 ) 1 + 2 + 3        ( 1 6 )     V 2   is   s y n th esized   f r o m   3   v ec to r s   p 2 , p 3 , p 4   as  ( 1 7 ) .     2 = 4 + ( 1 ) ( 3 4 ) + ( 1 ) ( 2 4 )   = ( + 1 ) 4 + ( 1 ) 3 + ( 1 ) 2        ( 1 6 )     Sin ce   th co ef f icien ts   co r r esp o n d in g   t o   th v ec to r s   ar all  p o s itiv an d   s u m   to   1 ,   th ese  will  b th co ef f icien ts   f o r   th e   m o d u latio n   p r o ce s s .   E q u atio n s   ( 1 6 ) ,   ( 1 7 )   also   s h o th at  th ca lcu latio n   o f   th e   m o d u latio n   c o ef f icien ts   is   v er y   s im p le,   th r o u g h   th e   ca l cu latio n   o f   v rg ,   v rh ,   t h in teg e r   p ar ts   k g ,   k h   a n d   th e   o d d   p a r ts   m g ,   m h   th r o u g h   th ( 1 5 ) .     3 . 1 .     L o ca t t he  v ec t o v   in t he  la rg s ec t o r   W h en   th MM C   co n v e r ter   g r o ws  with   an y   n u m b e r   o f   lev el s   th en   th n u m b er   o f   s u b - tr ian g les  o n   th v ec to r   p la n will  in cr ea s r ap id ly .   T h ca lcu latio n   b ec o m es  s im p ler   if   we  u s th s y m m etr y   o f   t h s p ac v ec to r   s y s tem   in   ea ch   o f   t h s ix th s .   Sh o o n   th v ec to r   p lan th r ee   co o r d in ate  s y s tem s   o f   th h ex ag o n al  an g le   (Z 1x ,   Z 1y ) ,   ( Z 2x ,   Z 2y ) ,   ( Z 3x ,   Z 3y ) ,   as  s h o wn   in   Fig u r 5 .   First,  it  is   n ec ess ar y   to   d eter m in th p r o jectio n   o f   th e   d esire d   o u tp u v o ltag v ec to r   o n to   th two   b o u n d ar y   v ec to r s   o f   th s ix th   an g le  b y   p r o ject in g   th co o r d in ates  = [  ,  ]   o n to   t h co r r esp o n d in g   co o r d in ate  s y s tem   Z 1 ,   Z 2 ,   Z 3 .   T h is   ca n   b d o n e   with   tr an s f o r m atio n   m atr ices o f   th co o r d in ate  s y s t em   M 1 , M 2 , M 3   lik ( 1 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 .   6 Decem b e r   20 25 :   5 2 3 4 - 5 2 4 8   5240   1 = [ 1 1 3 0 2 3 ] ; 2 = [ 1 1 3 1 1 3 ] ; 3 = [ 0 2 3 1 1 3 ]        ( 1 8 )     T h r o u g h   a n   i n t e r m e d i a t e   v a r i ab l e    = / 3 ,   t h e   r e m a i n i n g   c o m p o n e n t s   c a n   b e   i m m e d i a t el y   d e f i n e d   a s   ( 1 9 ) :     { 1 =  1 = 2  ; { 2 = 1 + 1 2 = 1 ; { 3 = 1 3 = 2        ( 1 9 )     Af ter   d eter m in in g   th z ij   c o o r d in ates,  th s ec to r   d eter m in atio n   alg o r ith m   is   s h o wn   in   Fig u r 6 .       Z 1 x Z 1 y 0 I II III IV V VI Z 2 x 0 I II III IV V VI Z 3 x Z 3 y 0 I II III IV V VI     Fig u r 5 .   T h r ee   n o n - p er p e n d ic u lar   co o r d in ate  s y s tem s   th at  m ak u p   t h h ex a g o n s   ( s ec to r s )       Z 1 x . Z 1 0 C oor di na t e s   [ g , h ] Z 1 0 S e c t or  I S e c t or  I V Z 2 x . Z 2 0 Z 2 0 S e c t or  I I S e c t or  V Z 1 0 S e c t or  I I I S e c t or  V I Y e s No Y e s No Y e s No Y e s No Y e s No     Fig u r 6 .   Alg o r ith m   to   d eter m in lar g s ec to r       3 . 2 .     Det er m ine t he  s t a t v ec t o rs in sect o rs   3 . 2 . 1 .   Def ine st a t v ec t o rs a t   s ec t o I     T h s ix th   an g le  I ,   th c o o r d in a te  s y s tem   is   Z 1 ,   f r o m   ( 2 0 )   we  h av e:     { 1 = = 2 3  ( ) 1 = = 2 3  ( )   T h en   [ 1 1 ] = [ ( ) ( ) ]   ( 2 0 )     I f   tak in g   th e   co o r d in ates  k A   =   k   th en   th w o r d   ( 2 0 )   will  b e   o b tain ed   o n   th    co o r d in ate  s y s tem ,   th en   t h s tate  v ec to r   co o r d in ates w ill b e:       [ 1 1 ] [    ] = [ 1 1 1 ]    So   th at:  1 2 , 1 , 1 1 1 2      ( 2 1 )   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       S imu la tio n   a n d   ex p erimen ta l v a lid a tio n   o f MMC   ca p a b le  o p r o d u cin g     ( Tr a n   Hu n g   C u o n g )   5241   3 . 2 . 2 .   Def ine st a t v ec t o rs a t   s ec t o I I   Seco n d   s ix th   an g le,   co o r d in ate   s y s tem   is   Z 2 ,   f r o m   ( 1 9 )   we  h a v e:     { 2 = 1 + 1 = 2 3  ( ) 2 = 1 = 2 3  ( ) T h en :   [ 2 2 ] = [ ( ) ( ) ]           ( 2 2 )     C h o o s e   k B = k   t o   s a t i s f y   t h e   c o n d i t i o n   ( 2 1 ) ,   t h e   r e m a i n i n g   c o o r d i n a t e s   i n   s e c t o r   I I   a r e   d e t e r m i n e d   a s   ( 2 3 ) .     [ 2 2 ] [    ] = [ 2 2 2 ]   ( 2 3 )     3 . 2 . 3 .   Def ine st a t v ec t o rs a t   s ec t o I I I   T h th ir d   s ix th   a n g le,   th e   co o r d in ate  s y s tem   is   Z 3 ,   f r o m   ( 1 9 )   we  h av e:     { 3 = 1 = 2 3 ( ) 3 = 2 = 2 3 ( ) T h en     [ 3 3 ] = [ ( ) ( ) ]                               ( 2 4 )     C h o o s e   k =   k   t o   s a t i s f y   t h e   c o n d i t i o n   ( 2 1 ) ,   t h e   r e m a i n i n g   c o o r d i n a t e s   i n   s e c t o r   I I I   a r e   d e t e r m i n e d   a s   ( 2 5 ) .     [ 3 3 ] [    ] = [ 3 3 3 ]   ( 2 5 )     Sin ce   th s p ac e   v ec to r s   ar s y m m etr ical,   it  is   o b v io u s   th at  s ec to r   I V   is   s y m m etr ical  with   s ec to r   I .   Secto r   is   s y m m etr ical  with   s ec to r   I I .   Secto r   VI   is   s y m m etr ical  with   s ec to r   I I I .   T h er ef o r e,   th wa y   to   d eter m in t h s tate   v ec to r s   is   d o n s im ilar ly .     3 . 3 .     O pti m a l o rder   f o nu mb er   o f   s wit ches   W h en   s p ac v ec t o r   m o d u latio n   f o r   a   two - lev el   in v e r to r ,   Sy m m etr ical  tr ian g le   m o d u latio n   u s es  o n l y   two   ed g v ec to r s   an d   ze r o   v ec to r s ,   s u ch   th at  t h tim u s in g   t h ze r o - v ec to r   d iv id e d   eq u ally   in to   two   p ar ts ,   At  th b eg i n n in g   an d   e n d   o f   ea ch   m o d u latio n   h alf   cy cle,   in   th o th er   h alf   th o r d e r   o f   v ec to r   e x ec u tio n   is   r ev er s ed .   T h is   will  o p tim ize  th h ar m o n ic  co m p o n en o n   th o u tp u v o ltag [ 2 4 ] .   T h is   m o d u latio n   is   ca lled   SVM  m o d u latio n   with   ac tiv v ec to r s   p lace d   b etwe en   ea ch   h alf - cy cle  o f   th m o d u lati o n .   T h is   m eth o d   is   eq u iv alen t to   SP W b y   in s er t in g   ze r o - o r d er   co m p o n en t,  a s   f o llo ws  [ 2 5 ] .      =  ( , , , , , ) + ( , , , , , ) 2         ( 2 6 )     I n   th er e   V a, ref ,   V a , ref ,   V a, ref   a r th d esire d   s in u s o id al  s ettin g s ,   V off   is   th ze r o - o r d er   c o m p o n en ad d ed   to   th e   s ettin g s .   T h m o d u lated   s ig n al s   will h av th f o r m   as ( 2 7 ) .     , = , +  , = , , .   ( 2 7 )     T h SP W W m o d u latio n   an d   s witch in g   p r o ce s s   in   SVM  m o d u latio n   is   s h o wn   in   Fig u r 7 .   T h e   s ig n al  at  th PW o u tp u th r o u g h   th c o m p ar at o r   with   t h s awto o th   v o ltag in   o n m o d u latio n   cy cle  is   s h o wn   in   Fig u r 7 ( a ) .   T h ad d itio n   o f   th e   ze r o - o r d e r   co m p o n en lik ( 26 )   is   to   d eter m in th ze r o   v ec t o r   at   th b eg in n in g   o f   th m o d u lati o n   cy cle.   Ho wev er ,   i n   m u lti - lev el  in v er ter   it  is   n o p o s s ib le  to   h av ze r o   v ec to r   to   ar r a n g th s ig n als  as  s h o wn   in   Fig u r 7 ( a ) .   I n s tea d ,   if   m o d u latio n   m eth o d   is   u s ed   with   th th r ee   n ea r est  v ec to r s   in   ea ch   m o d u l atio n   h alf - cy cle,   o n v ec to r   wi ll  b u s ed   as  v ec to r   ze r o ,   i.e .   t h tim s p en u s in g   th is   v ec to r   is   d iv id ed   in to   two   eq u al  h alv es,  eq u ally   d iv id ed   f o r   th b e g in n in g   o f   th h alf   c y cle  T s   an d   th en d   o f   th h alf   cy cle  T s .   T o   a p p ly   t h s am two - lev el  in v e r ter   to   m u lti - lev el  in v er ter ,   it  ca n   b im ag in ed   th at  th e   s p atial  v ec to r   o f   m u lti - lev el  in v er ter   h as   as  m an y   s m all  h ex ag o n s   as  th at  o f   two - lev el  in v er ter ,   an d   th e   v ec to r   at  th ce n ter   o f   th is   s m all  h ex ag o n   h as   r o le  as  ze r o   v ec to r .   C o n s id er   s p ec if icall y   wh en   th e   v o ltag e   v ec to r   m o v es f r o m   tr ian g le  2   t o   tr ian g le  3   as sh o wn   in   Fig u r 7 ( b ) .   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 .   6 Decem b e r   20 25 :   5 2 3 4 - 5 2 4 8   5242   t t t t 0 1 0 1 0 1 0 1 t 0 / 4 t 0 / 4 t 0 / 4 t 0 / 4 t 1 / 2 t 1 / 2 t 1 / 2 t 2 / 2 t 1 / 2 t 2 / 2 t 2 / 2 t 2 / 2   ( a)   V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 V 9 V 10 V 11 V 12 V 13 V 14 V 15 V 16 V 18 V 17 V 0 ( 0 , - 1 , - 1 ) ( 1 , - 1 , - 1 ) ( 1 , - 1 , 1 ) ( 1 , - 1 , 0 ) ( 0 , 1 , 1 ) ( - 1 , 0 , 0 ) ( - 1 , 1 , 1 ) ( 1 , 1 , 0 ) ( 0 , 0 , - 1 ) ( 1 , 0 , - 1 ) ( 1 , 1 , - 1 ) ( 0 , - 1 , 1 ) ( 1 , 0 , 1 ) ( 0 , - 1 , 0 ) ( - 1 , - 1 , 1 ) ( - 1 , - 1 , 0 ) ( 0 , 0 , 1 ) ( - 1 , 0 , 1 ) ( 1 - , 1 , 0 ) ( - 1 , 0 , - 1 ) ( 0 , 1 , 0 ) ( 0 , 1 , - 1 ) ( - 1 , 1 , - 1 ) ( 1 , 1 , 1 ) ( 0 , 0 , 0 ) ( - 1 , - 1 , - 1 ) 1 2 3 4   ( b )     Fig u r 7 T h SP W W m o d u latio n   an d   s witch in g   p r o ce s s   in   SVM  m o d u latio n ( a)   PW o u tp u t sig n al  a n d   tim es u s in g   p o s itiv an d   ze r o   v ec to r s   an d   ( b )   o p tim al  s witch in g   o r d er   f o r   th r ee - p h ase  3 - lev el  in v er ter s       4.   SI M UL A T I O R E S UL T S   I n   th is   s ec tio n ,   th e   au th o r   will  p r esen t   s im u latio n   r esu lts   wh en   p e r f o r m in g   SVM  m o d u latio n   f o r   an   MM C   co n v er ter   co n s is tin g   o f   1 2   SMs  p er   p h ase.   T h s i m u latio n   p ar a m eter s   ar p r es en ted   in   T ab le  1 .   T h o u t p u p a r am eter s   o f   t h AC   s id o f   th MM C   co n v er t er   ar s h o wn   in   Fig u r e   8 .   Fig u r e s   8 ( a)   a n d   ( b )   a r e   th r esu lts   o f   p h ase  v o ltag an d   cu r r e n o n   p h ases   A,   B ,   C   o f   th MM C   co n v er ter   wh en   ap p ly in g   th SVM  m o d u latio n   m eth o d   with   th e   s elec tio n   o f   th n ea r est  v o l tag v ec to r .   T h e   p ictu r e   s h o ws  cu r r en v o ltag e   with o u g o in g   th r o u g h   th f ilter   g iv es  n o r m al   s in u s o id al  r esu lts ,   wh ich   ar e   o b tain ed   i n   th f ir s cy cle   an d   n o   tr an s ien ts   o cc u r   d u r in g   th e   s im u latio n .     Per f o r m i n g   e v alu at io n   o f   to tal  h a r m o n ic   d is to r tio n   T HD  f o r   v o ltag an d   cu r r e n as  s h o wn   in   Fig u r 9 ,   th r esu lts   F ig u r e 9 ( a)   an d   9 ( b )   s h o th at  th T HD  in d ex   o f   cu r r e n an d   v o ltag is   v er y   s m all.   Sp ec if ically ,   th T HD  in d ex   o f   th o u t p u v o ltag in   th p er io d   0 . 0 2   to   0 . 0 8   s   is   1 . 8 5 %,  th T HD  in d ex   o f   th c u r r en t   o n   th e   lo ad   is   1 . 0 1 %.  T h is   r es u lt  s h o ws  th at  t h p o wer   q u ali ty   co r r esp o n d i n g   to   th p r o p o s ed   SVM  m o d u lati o n   alg o r ith m   is   g u ar an teed   a s   r eq u ir ed ,   with   th r esu lts   o f   th T HD  in d ex   s h o win g   th at   th is   m eth o d   ca n   b u s ed   f o r   MM C   to   c o n n ec t   d ir ec tly   to   th g r id   to   tr a n s m it  p o wer   to   t h g r id   with o u th n ee d   f o r   v o ltag f ilter s   an d   with o u th n ee d   f o r   tr an s f o r m er s .   T h is   is   v er y   im p o r tan to   r e d u ce   eq u ip m en t   co s ts ,   r e d u ce   in v es tm en co s ts   f o r   th e   p r o ject  wh i le  s till   en s u r in g   tech n ical   co n d itio n s   ac co r d i n g   t o   r eg u latio n s .       T ab le  1 .   MM C   p ar am eter s   u s e d   f o r   s im u latio n   P a r a me t e r   S y mb o l   V a l u e   V o l t a g e   o f   D C   p o w e r   su p p l y   V DC   6 0 0 0   V   C a p a c i t o r   v o l t a g e   V C   1 0 0 0   V   A r m i n d u c t a n c e   L o   5   mH   C a p a c i t a n c e   o f   t h e   c a p a c i t o r   S M   C SM   3 0 0 0   µF   N u mb e r   o f   S M s   p e r   p h a se   2N   12   F r e q u e n c y   f   5 0     Hz       0 0 . 1 0 0 . 05 - 3000 3000 T h i   g i a n   ( s ) Đi n   á p   ( V ) ( a)   0 . 1 0 0 . 05 T h i   g i a n ( s ) - 100 100 D ò n g   đ i n ( A ) ( b )     Fig u r 8 T h o u t p u t p a r am ete r s   o f   th AC   s id o f   th MM C   co n v er ter ( a)   p h ase  v o ltag o n   th AC   s id o f   th MM C   co n v er ter   a n d   ( b )   cu r r en t o n   th AC   s id o f   th M MC c o n v er ter       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       S imu la tio n   a n d   ex p erimen ta l v a lid a tio n   o f MMC   ca p a b le  o p r o d u cin g     ( Tr a n   Hu n g   C u o n g )   5243   ( a)     ( b )       Fig u r 9 Per f o r m in g   ev alu ati o n   o f   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   T HD  f o r   v o ltag an d   cu r r en t:  ( a)   T HD  in d ex   f o r   AC   v o ltag an d   ( b )   T HD  in d e x   f o r   AC   lo ad   cu r r e n t       T h ese  r esu lts   p r o v th at  th s witch in g   o p tim izatio n   p r o ce s s   o f   th m eth o d   is   g u ar an teed   to   b in   ac co r d an ce   with   th e   s et  o b jectiv es  an d   alwa y s   e n s u r es  th o p er atio n   q u ality   o f   th M MC  co n v er ter   wh e n   ap p ly in g   th p r o p o s ed   SVM  m o d u latio n   alg o r ith m .   B ased   o n   th co m p ar is o n   o f   v o ltag e   an d   cu r r en T HD   in d ex es  o f   PW m eth o d s   w h en   ap p lied   to   MM C   co n v er t er s   with   co r r esp o n d in g   n u m b er   o f   lev els  in   th e   d o cu m e n [ 1 6 ] ,   we  f in d   th at  t h T HD  in d ex   o f   th p r o p o s ed   m eth o d   in   th is   p ap er   is   alw ay s   lo wer   in   v alu e.   T h d etails ar s h o wn   in   T ab l 2 .       T ab le  2 .   C o m p a r is o n   o f   T HD  o f   v o ltag e   b etwe en   m o d u latio n   m eth o d s   M o d u l a t i o n   m e t h o d   TH D   i n d e x   f o r   v o l t a g e   PSC - PWM   8 . 2 5 %   N LC   17 . 2%   N LC + P W M   9 . 7%   N LC + C R C   17 . 6%       Fig u r 10   is   th v o ltag o f   ca p ac ito r s   in   p h ase  A.   Fig u r e s   1 0 ( a)   a n d   1 0 ( b )   ar e   th ca p ac ito r   v o ltag es  o f   th SM  o f   t h u p p er   a n d   l o wer   ar m s   o n   p h ase  A.   Ob s e r v in g   th e   ca p ac ito r   v o ltag v a lu es  o f   SMs  o f   th u p p er   an d   lo wer   ar m s   o f   p h ase  s h o ws  t h at  th e   MM C   co n v er ter   ca p ac ito r   v o ltag e   alwa y s   f lu ctu ates  ar o u n d   th eq u ilib r iu m   p o s itio n   o f   1 0 0 0   V,   th e   m ax im u m   f l u ctu ati o n   v al u o f   th ca p ac ito r   v o lt ag wh en   r ea ch in g   th eq u ilib r iu m   p o s itio n   is   2 5   V,   i.e .   2 . 5 %.  T h is   r esu lt  will  h elp   th ca p ac ito r   o p er ate  s tab l y   f o r   lo n g   tim e   to   h elp   in cr ea s th life   o f   th M MC a n d   im p r o v th p e r f o r m a n ce   o f   th e   MM C .       0 . 1 0 0 . 05 970 1030 T h i   g i a n   ( s ) Đi n   á p   ( V ) 1000 ( a)   0 . 1 0 0 . 05 960 1040 T h i   g i a n   ( s ) Đi n   á p   ( V ) 1000 ( b )     Fig u r 1 0 T h v o ltag o f   ca p a cito r s   in   p h ase  A:  ( a)   v o ltag o f   u p p er   an d   lo wer   a r m   ca p ac i to r s   in   p h ase  an d   ( b )   v o lta g o f   t h lo wer   ar m   ca p ac ito r s   in   p h ase  A       5.   E XP E R I M E N T A L   SYS T E M   AND  R E SU L T S   5 . 1 .       Str uct ure  o f   t he  ex perim ent a l sy s t em   o f   t he  M M co nv er t er   T h ex p e r im en tal  m o d el  o f   th MM C   s y s tem   is   p r esen ted   i n   Fig u r 1 1 .   T h e   ex p er im e n ta s y s tem   is   b u ilt  b ased   o n   th s tr u ctu r o f   th MM C   co n v er ter   with   1 2   SMs  p er   p h ase  an d   is   d escr ib ed   b y   th s tr u ctu r al  d iag r am   as sh o wn   i n   Fig u r 1 1 ( a )   I n   wh ich MM C   co n v er ter   is   th m ain   s tr u ct u r to   co n v er e n er g y   f r o m   DC   to   AC   ac co r d i n g   to   t h e   p r o p o s ed   SVM  alg o r ith m T h m ea s u r em en t   b lo c k   is   r esp o n s ib le  f o r   m ea s u r i n g ,   co llectin g ,   an d   e x tr ac tin g   s am p les o f   s ig n als f r o m   th M MC c o n tr o ller   to   s er v th e   s ig n al  p r o ce s s in g   s y s tem ; Wi th   th ch ar ac ter is tics   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.