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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 ,   p p .   2 2 5 7 ~ 2 2 7 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 16 . i 4 . p p 2 2 5 7 - 2 2 7 0           2257       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Process o r - in - the - l o o p perf o rma nce  v a lida tion o a  t h ree - pha se  NPC  three - lev el i nv erte r usi ng  a n o v el sinuso ida l P WM   techniqu e f o r  sca la r control o a n i nduction mo tor       B a dr  N’ hil i 1 So u ha il B a ra k a t 1 ,   Abdelo ua hed M e s ba hi 1 M o ha m ed   K ha f a lla h 1 ,   Ay o u b No ua it i 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   N a t i o n a l   H i g h   S c h o o l   o f   El e c t r i c i t y   a n d   M e c h a n i c s   ( EN S EM ) ,     H a ssan   I I   U n i v e r si t y   o f   C a s a b l a n c a ,   C a sa b l a n c a ,   M o r o c c o   2 La b o r a t o r y   o f   S p e c t r o met r y   o f   M a t e r i a l s   a n d   A r c h e o ma t e r i a l s   ( LA S M A R ) ,   M o u l a y   I smai l   U n i v e r si t y ,   M e k n e s,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   2 5 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Oct  3 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Oct  1 7 ,   2 0 2 5       Th is  p a p e p re se n ts  th e   p e rfo rm a n c e   o a   t h re e - p h a se ,   t h re e - lev e n e u tral   p o i n c lam p e d   in v e rter  d riv in g   a n   in d u c ti o n   m o to f o v a ria b le - sp e e d   a p p li c a ti o n s,  c o m p a re d   to   a   tw o - l e v e in v e rter.  Th e   stu d ied   in v e rter  o p e ra tes   u sin g   a   n o v e si n u so id a l   p u lse   wi d th   m o d u lati o n   tec h n i q u e   th a t   imp ro v e th e   q u a li t y   o v o lt a g e   a n d   c u rre n t   o u tp u si g n a ls  w h il e   i n c re a sin g   e fficie n c y .   M o to s p e e d   c o n tr o is  a c h iev e d   u sin g   t h e   sc a lar  c o n tro (V/Hz m e th o d .   Ex p e rime n tal  v a li d a ti o n   o t h e   sim u latio n   re su l ts  is  p e rfo rm e d   b y   e x e c u ti n g   th e   g e n e ra ted   C   c o d e   o n   th e   F 2 8 3 7 9 D   DSP   Lau n c h P a d   with in   t h e   M ATLAB/S imu li n k   a n d   C o d e   C o m p o se S t u d i o   e n v iro n m e n t,   a p p ly i n g   th e   p ro c e ss o r - in - t h e - lo o p   (P IL)   tec h n iq u e .   K ey w o r d s :   Mu ltil ev el  in v er ter   Pro ce s s o r   in   th lo o p     Pu ls wid th   m o d u latio n   Scalar   co n tr o l   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 :   B ad r   N’ h ili   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Natio n al  Hig h   Sch o o l   o f   E lectr icity   an d   Me ch an ics  ( E NSEM )   Hass an   I I   Un iv er s ity   o f   C asab lan ca   C asab lan ca ,   Mo r o cc o   E m ail:  b ad r . n h ili@ en s em . ac . m a       1.   I NT RO D UCT I O N   Mu ltil ev el  in v er ter s   ( ML I )   a r ty p o f   DC - AC   co n v er ter   th at  g en er ates   o u tp u v o ltag with   m u ltip le  v o ltag e   lev els.  T h ey   h av a   wid r an g o f   ap p licatio n s ,   p ar ticu lar ly   in   th e   co n v er s io n   o f   e n er g y   s to r ed   in   b atter ies  o r   s o u r ce d   f r o m   r e n ewa b le  e n er g y   s y s tem s ,   s u ch   as  s o lar   p a n els  an d   win d   tu r b in es.   Ad v an ce s   in   p o wer   elec tr o n ics  an d   s em ico n d u cto r   tech n o lo g y   h a v in c r ea s ed   th e   ef f icien cy   o f   t h ese  elec tr ical  s y s tem s   [ 1 ] - [ 5 ] .   No t ab ly ,   m u ltil ev el  in v e r ter s   en h an ce   th e   q u ality   o f   g en e r ated   s ig n als  an d   r e d u c e   th s ize  o f   f ilter s   an d   th n u m b er   o f   s witch es  [ 6 ] - [ 1 0 ] .   T h v ar io u s   to p o lo g ies  o f   m u ltil ev el  in v er ter s   ar th e   ca s ca d ed   H - b r id g e,   th f ly in g   ca p ac ito r   ( FC ) ,   an d   th n e u tr al  p o in t c lam p i n g   ( NPC )   co n f ig u r atio n s   [ 1 1 ] - [ 1 7 ] .   I n   th is   wo r k ,   n o v el  p u ls wid th   m o d u latio n   tec h n iq u e   th at   s ig n if ican tly   en h an ce s   th q u ality   o f   th tr an s m itted   p o wer   is   u s ed   to   co n tr o an   in d u ctio n   m o to r   v i th r ee - p h ase,   th r ee - le v el  n e u tr al  p o in clam p ed   in v er ter   (3 - 3 - L   NPC   in v er ter )   wid ely   u s ed   in   v ar iab le  s p ee d   d r iv es  an d   e x ce ls   in   r ed u cin g   h ar m o n ic  d is to r tio n   in   o u tp u cu r r en a n d   v o ltag e.   T h m o to r ' s   s p ee d   co n tr o is   th en   ac h iev e d   b y   ap p ly in g   th e   s ca lar   co n tr o m eth o d .   T h v alid atio n   o f   th e   r esu lts   is   co n d u cted   u s in g   th p r o ce s s o r - in - th e - lo o p   ( PIL )   tech n iq u e   with in   th MA T L AB /S im u lin k   e n v ir o n m en t   an d   th e   D SP   L au n ch Pad   f r o m   th e   C 2 0 0 0   f am ily   o f   m icr o co n tr o ller 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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2257 - 2 2 7 0   2258   2.   T H E   P RO P O SE AL G O RI T H M   V a r i o u s   p u l s e   wi d t h   m o d u l a t io n   ( P W M )   t e c h n i q u e s ,   i n cl u d in g   m u l t i - c a r r i e r   s i n u s o i d a l   PW M ,   s p a ce   v e c t o r   PW M ,   a n d   s el e c ti v e   h a r m o n i c   e l i m i n a t i o n ,   a r w i d el y   e m p l o y e d   f o r   c o n t r o l l i n g   m u lt il e v e l   i n v e r te r s   a n d   r e g u l a t i n g   t h e   AC   o u t p u t   o f   p o w e r   e l e ct r o n i c   c o n v e r t e r s   [ 1 8 ] - [ 2 3 ] .   T h e s e   t e c h n i q u es   e n a b le   t h e   g e n e r a ti o n   o f   o p t i m i z e d   s w i tc h i n g   p a t t e r n s   t h a t   y i e l d   a n   o u t p u t   c u r r e n t   wa v ef o r m   c l o s e l y   a p p r o x i m a t i n g   a   s i n u s o i d a l   s i g n a l .   I n   t h i s   w o r k ,   a   n o v e m o d u l a t io n   s t r a t e g y   i s   a p p l i e d   t o   t h r ee - p h a s e ,   t h r e e - l e v e l   n e u t r a l - p o in t - c l a m p e d   ( N PC )   i n v e r t e r   w it h i n   a   D SP - b a s e d   c o n t r o e n v i r o n m e n t .   T h e   p r o p o s e d   s i n u s o i d a PW m e t h o d   e x t e n d s   t h e   a p p r o a c h   o r i g i n a l l y   i n t r o d u c e d   b y   R a h i m   a n d   S e l v a r aj   [ 2 4 ]   a n d   N h i l i   e t   a l .   [ 2 5 ] ,   b y   i n c o r p o r a t i n g   a n   a d a p t a t i o n   t h a t   s i m p l i f i es   t h e   g e n e r at i o n   o f   g a t i n g   s i g n a ls   f o r   t h e   p o w e r   s wi t c h es   o f   t h e   3 P 3 L   N PC   i n v e r t e r .   T h is   a d a p t a t i o n   n o t   o n l y   f a ci l it a t es   e f f i ci e n t   m o d u l a ti o n   i n d e x   c o n t r o l   b u t   a ls o   e n h a n c es   h a r m o n i c   d i s t o r ti o n   p e r f o r m a n c e .   T h e   p r o p o s e d   m e t h o d   o p e r a t e s   b y   c o m p a r i n g   a   h i g h - f r e q u e n c y   t r i a n g u l a r   c a r r i e r   s i g n a l ,   Vc ,   w i t h   t w o   l o w - f r e q u e n c y   s i n u s o i d a l   r e f e r e n c e   s i g n al s ,   V r e f 1   a n d   V r e f 2 .   T h e   s e c o n d   r e f e r e n c e   s i g n a l ,   V r e f 2 ,   is   p h a s e - a l i g n e d   w i t h   V r e f 1   b u t   s h i f te d   b y   a   D C   o f f s et   e q u a l   t o   t h e   a m p l i t u d e   o f   V c   ( Fi g u r e   1 ) .             Fig u r 1 .     C ar r ier   ( Vc)   an d   r ef er en ce   ( Vr ef 1 ,   Vr ef 2 )   s ig n als  g en er ated   f o r   th e   s in u s o id al  PW tech n iq u p r esen ted   b y   R ah im   an d   Selv a r aj   [ 2 4 ]         C o m p ar ed   with   th o r ig in al  te ch n iq u e,   wh ic h   was d ev elo p e d   f o r   s in g le - p h ase  m u ltis tr in g   f iv e - lev el  in v er ter ,   t h p r o p o s ed   SP W m eth o d   d o es  n o t   r eq u ir r ec ti f icatio n   o f   th e   r ef er e n ce   s ig n a ls .   T h co m p ar is o n   p r o ce s s   s tar ts   with   Vr ef 1   an d   p r o ce ed s   u n til  it  r ea c h es  z er o ,   af te r   wh ich   Vr ef 2   ass u m es  co n tr o l   u n til  it   ex ce ed s   th ca r r ier s   p ea k   am p litu d Vc   ( Fig u r 2 ,   s ee   Ap p en d ix ) .   T h co n tr o s tr ateg y   f o r   ea ch   ar m   co n s is ts   of   ap p l y in g   to   T 4   ( U,   V,   W )   th s am co n tr o l sig n al  as T 1 ( U,   V,   W )   with   p h ase  s h if t   b y   π/2 .   Me an wh ile,   T 3 ( U,   V,   W )   an d   T 2   ( U,   V,   W )   r ec eiv th in v er s o f   th co n tr o s ig n als  ap p lied   to   T 1   ( U,   V,   W )   an d   T 4   ( U,   V,   W ) ,   r esp ec tiv ely ,   as d ef in ed   in   ( 1 ) - ( 3 ) .     4 ( , , ) = 1 ( , , ) + / 2        ( 1 )     3 ( , , ) = 1 ( , , ) ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅     ( 2 )     2 ( , , ) = 4 ( , , ) ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅     ( 3 )     T h m o d u latio n   in d ex   ( MI )   in   th is   ca s is   o b tain ed   u s in g   ( 4 ) .   T h am p litu d o f   t h ca r r ier   s ig n al  is   r ep r esen ted   b y   Vc ,   a n d   th a m p litu d o f   th r e f er en ce   s ig n al  is   r ep r esen ted   b y   Vr ef .   I n   o r d er   to   g et  s ig n al   with   lo wer   h ar m o n ic  co n ten t,  th m o d u latio n   in d e x   v alu e   m u s t b b etwe en   0 . 5   an d   1 .     MI = V r ef Vc          ( 4 )       3.   M E T H O   3 . 1 .     Sy s t e m   des cr iptio n               T h p r o p o s ed   3 - P,  3 - L   in v er t er   h as  th NPC   to p o lo g y   as  co n f ig u r atio n .   T h p o wer   cir cu it  o f   th e   in v er ter   is   d ep icted   i n   Fig u r 3 .   T h e   p r o p er   co n tr o l o f   t h s witch es  allo ws  th in v er ter   to   p r o d u ce   th r ee   o u tp u t   v o ltag lev els:   0 ,   +E   / 2 ,   an d   - E   /2 .     3 . 2 .     Sy s t e m   o pera t i o n     Du r in g   th o p e r atio n   o f   th s y s tem ,   th v alu o f   th v o ltag V AO   b etwe en   th ter m in al  A   o f   th lo ad   an d   th n eu tr al  p o in d ep e n d s   o n   th co n d u ctin g   o r   b lo ck i n g   s tates  o f   th f o u r   s witch es  T 1 u ,   T 2 u ,   T 3 u ,   an d   T 4 u   o f   th ar m   U.   T h t h r ee   co n f i g u r atio n s   o f   {T 1 u ,   T 2 u ,   T 3 u ,   T 4 u a r {1 1 0 0 } ,   {0 1 1 0 an d   { 0 0 1 1 as  s h o wn   in   Fig u r 4 .   T h s witch in g   s tates  o f   th p o wer   s witch es  an d   th co r r esp o n d in g   s y n th esized   o u tp u t   v o ltag es a r s u m m ar ize d   in   T a b le  1 .   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 r o ce s s o r - in - th e - lo o p   p erfo r ma n ce   va lid a tio n   o a   th r ee - p h a s N P C     ( B a d r   N h ili )   2259   ( a)     ( b )                                                                                                                                                            Fig u r 3 .   C o n f ig u r atio n   o f   th p r o p o s ed   ML I :   ( a)   s ch em o f   th p r o p o s ed   3 - P 3 - L   NPC   in v er ter   an d   ( b )   MA T L AB / Simu lin k   s ch em o f   th p r o p o s ed   in v er ter   as s o ciate d   with   th in d u ctio n   m o to r           Fig u r 4 .   Op e r atio n   o f   th p r o p o s ed   3 - P 3 - L   NPC   i n v er ter       T ab le  1 .   Switch in g   s tates a n d   t h s y n th esized   o u tp u t v o ltag es in   th p h ase  leg   A   S w i t c h i n g   st a t e s   O u t p u t   v o l t a g e s   T1 U   T2 U   T3 U   T4 U   ON   ON   O F F   O F F   + / 2   O F F   ON   ON   O F F   0   O F F   O F F   ON   ON   - E/ 2       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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2257 - 2 2 7 0   2260   4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O   I n   th is   s ec tio n ,   s im u latio n   r e s u lts   o b tain ed   u s in g   MA T L AB /Si m u lin k   an d   th DSP  en v ir o n m en ( F2 8 3 7 9 L au n ch Pad )   ar p r esen ted   to   co m p ar th p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   o u tp u s ig n al  q u ality .   T h co m p ar is o n   is   ca r r ied   o u in   Simu lin k   u s in g   PW g en er ato r   b lo ck s   to   co n tr o th r ee - p h ase  two - lev el   in v er ter ,   an d   b o th   t h m u lticar r ier   SP W an d   th e   p r o p o s ed   m o d u latio n   tech n iq u t o   c o n t r o th e   th r ee - p h ase   th r ee - lev el  NPC   in v er ter ,   o p er ated   th r o u g h   Simu lin k   an d   th e   DSP ca r d .     As  lo ad ,   s q u ir r el - ca g in d u ctio n   m o t o r   is   em p lo y ed ,   s in ce   s u ch   m ac h in es  ar wid ely   u s ed   in   v ar iab le - s p ee d   d r iv es  d u to   th eir   co s t - ef f ec tiv e n ess ,   r o b u s tn ess ,   an d   r eliab ilit y   [ 2 6 ] .   B o th   th 3 P 2 L   in v e r ter   an d   th p r o p o s ed   3 P 3 L   NP C   in v er ter   ar test ed   u n d e r   a   lo ad   to r q u o f   5   N. m ,   with   m o to r   an d   in v e r ter s   o p er atin g   p a r am eter s   g i v en   r e s p ec tiv ely   in   T ab les  2   an d   3 .   T h co m p ar ativ e   s tu d y   in clu d es  s p ec tr al  an aly s is   o f   th o u tp u t sig n als u s in g   M AT L AB   Simu lin k 's  f ast f o u r ier   tr an s f o r m   ( FF T )   f u n ctio n .             4 . 1 .     F F T   Ana ly s is   o f   t he  3 - ph a s e   2 - lev el  inv er t er   o utput   s ig na ls   T h FF T   an aly s is   o f   th o u tp u v o ltag an d   cu r r e n s ig n als  o f   th th r ee - p h ase  two - lev el  in v er ter   d r iv in g   th in d u ctio n   m o to r   u n d er   th e   co n d itio n s   s p ec if ied   i n   T ab le  2   an d   3 ,   r ev ea ls   lim ited   o u tp u v o ltag e   an d   p o o r   s ig n al  q u ality ,   as  i n d icate d   b y   th e   r ec o r d ed   to tal  h ar m o n ic   d is to r tio n   ( T HD)   v a lu es  o f   2 8 . 8 2 f o r   th o u tp u lin e   v o ltag e   an d   2 7 . 3 1 f o r   th e   lo ad   cu r r e n ( Fig u r 5 ) .   T h e   s p ee d   ac h iev ed   is   a p p r o x im ately   1 4 3 3   r p m ,   an d   th elec tr o m ag n etic  t o r q u r an g es b etwe en   4 . 2   an d   6 . 3   N. m .   ( Fig u r 6 ) .       4 . 2 .   P er f o rma nce   o f   t he  NP 3 - lev el   inv er t er   us ing   t he  mu lt i - ca rr ier  SPWM   T h co n tr o o f   th in d u ctio n   m o to r   u s in g   t h 3 - 3 - L   NPC   in v er ter   an d   th co n v en tio n n el   Sin u s o id al  PW m o d u latio n   tech n iq u e,   u n d er   th s am co n d itio n s   ( T a b le  2   an d   3 ) ,   allo wed   u s   to   o b s er v th q u ality   o f   th g en er ated   s ig n als.  T h r es u ltin g   PW s ig n als  f o r   th s witch   co n tr o ar p r esen ted   in   Fig u r 7 .   T h FF T   an aly s is   o f   th o u t p u s ig n als  s h o ws  s ig n if ican im p r o v em en in   th q u ality   o f   t h s ig n a ls ,   as  in d icate d   b y   th r ec o r d e d   h ar m o n ic  d is to r t io n   r ates,  less   th an   2 f o r   b o th   th o u tp u lin v o ltag a n d   th lo ad   c u r r en t   ( Fig u r 8 ) .   T h s p ee d   ac h iev e d   is   ap p r o x im ately   1 4 3 5   r p m ,   an d   th elec tr o m ag n etic  to r q u r an g es  b etwe en   4 . 7   an d   5 . 7   N. m   ( Fig u r 9 ) .       4 . 3 .   P er f o rma nce   o f   t he  NP 3 - lev el   inv er t er   us ing   t he  pro po s ed  P WM   t ec hn iqu e   T h p r o p o s ed   s in u s o id al  PW m o d u latio n   tech n iq u is   n ew  ap p r o ac h   f o r   Sin u s o id al  PW M,   wh ich   allo ws   an   ef f icien ad ap tatio n   to   th co n s id er ed   DSP  en v ir o n m en t   wh ile  en h an ci n g   th q u ality   o f   th o u tp u t   s ig n als.  T h p r o p o s ed   s in u s o id al  PW tech n iq u ( Fig u r 2 )   is   u s ed   to   g en er ate  th e   s witch in g   p atter n   ( Fig u r e   1 0 )   in   o r d e r   to   co n tr o l th e   3 - 3 - L ,   u n d er   t h s am co n d itio n s   ( T ab le  2   an d   3 ) .     As  in d icate d   b y   th r ec o r d ed   h ar m o n ic  d is to r tio n   r ates  o b ta in ed   u s in g   th FF T   an aly s is ,   th q u ality   o f   th o u tp u t sig n als wa s   en h an ce d .   I n   f ac t,  th T HD  is   less   t h an   1 . 1 % f o r   b o th   t h o u tp u t lin v o ltag an d   th e   lo ad   cu r r e n ( Fig u r 1 1 ) .   T h e   s p ee d   ac h iev ed   is   ap p r o x im ately   1 4 3 5   r p m ,   an d   th elec tr o m ag n etic  to r q u e   r an g es  b etwe en   4 . 9 6   an d   5 . 4 3   N. m   ( Fig u r e   1 2 ) .   T h e   o b tain ed   r esu lts   d em o n s tr ate,   o n   t h e   o n h an d ,   th at  th e   p er f o r m an ce   o f   th th r ee - p h ase  th r ee - lev el  NPC   in v er ter ,   in   ter m s   o f   o u tp u s ig n al  q u ality ,   h ar m o n ic   d is to r tio n ,   a n d   to r q u r ip p le,   is   s u p er io r   to   t h at  o f   th e   co n v en tio n al   th r ee - p h ase  two - lev el  in v er ter .   On   th e   o th er   h a n d ,   c o n tr o llin g   th in v er ter   u s in g   th p r o p o s ed   m o d u latio n   tech n iq u f u r th er   en h an ce s   th ese   p er f o r m an ce   m etr ics co m p ar e d   to   co n v en tio n al  SP W M.   T ab le  4   p r o v id es a   s u m m ar y   o f   th o b tain ed   r esu lts .       T ab le  4 .   Per f o r m an ce s   o f   th 3 - P 2 - L   in v er ter   a n d   th s tu d ied   3 - P 3 - L   NPC   in v er ter   I n v e r t e r /   m o d u l a t i o n   t e c h n i q u e   O u t p u t   c u r r e n t   TH D   O u t p u t   l i n e   v o l t a g e   TH D   To r q u e   r i p p l e   R o t o r   sp e e d   ( r p m)   3 - P   2 - i n v e r t e r / S P W M   2 7 . 3 1   %   2 8 . 8 2   %   4 2   %   1 4 3 3   3 - P   3 - L   N P C   i n v e r t e r / m u l t i - c a r r i e r   S P W M   1 . 7 8   %   1 . 4 0   %   1 9 . 7 6 %   1 4 3 5   3 - P   3 - L   N P C   i n v e r t e r / p r o p o s e d   P W M   t e c h n i q u e     0 . 9 6   %   1 . 0 6   %   9 . 4   %   1 4 3 5   T ab le  2 .   Par am eter s   o f   th in d u ctio n   m o t o r   T ab le  3 .   I n v er ter s '   o p er atin g   p ar am eter s   P a r a me t e r s   V a l u e s   N o mi n a l   p o w e r   P n   ( V A )   1 5 0 0   V o l t a g e   ( l i n e   t o   l i n e )   V n   ( V r ms)   4 0 0   F r e q u e n c y   ( H z )   50   S t a t o r   r e s i st a n c e   R s ( o h m)   a n d   i n d u c t a n c e   L l s (H )   [ 5 . 6 3   0 . 0 1 8 ]   R o t o r   r e si s t a n c e   R r   ( o h m)   a n d   i n d u c t a n c e   L l r   ( H )   [ 2 . 8 9   0 . 0 1 8 ]   M u t u a l   i n d u c t a n c e   Lm (H )   0 . 3 6 7     P a r a me t e r s   V a l u e s   D C   i n p u t   v o l t a g e   ( E)   4 6 0   V   C a r r i e r   sw i t c h i n g   f r e q u e n c y   6   k H z   R e f e r e n c e   f r e q u e n c y   5 0   H z   M o d u l a t i o n   I n d e x   0 . 9 5     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 r o ce s s o r - in - th e - lo o p   p erfo r ma n ce   va lid a tio n   o a   th r ee - p h a s N P C     ( B a d r   N h ili )   2261       ( a)       ( b )     Fig u r 5 .   Vo ltag e   an d   c u r r e n o u tp u t sig n als o f   3 - P 2 - L   lev el   in v er ter   a n d   FF T   a n aly s is :     ( a)   l in v o ltag UAB   an d   ( b )   c u r r en t I A           ( a)   ( b )     Fig u r 6 .   Sp ee d   cu r v an d   ele ctr o m ag n etic  to r q u r esp o n s es o f   th in d u ctio n   m o to r   u s in g   t h 3 - P 2 - in v er ter :   ( a)   r o to r   s p ee d   r p m   a n d   ( b )   e lectr o m a g n etic  to r q u T e     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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2257 - 2 2 7 0   2262   ( a)     ( b )       Fig u r 7 .     M u lti - c ar r ier   SP W tech n iq u f o r   th e   3 - P 3 - L   N PC :   ( a)   ca r r ier   an d   r ef er en ce   s ig n als u s ed   f o r   t h s witch in g   p atter n   g e n er atio n ,   an d   ( b )   PW s witch in g   s ch em o f   ,        p h ase  leg s             ( a)       ( b )     Fig u r 8 .   Vo ltag e   an d   c u r r e n o u tp u t sig n als o f   th s tu d ied   3 - P 3 - L   lev el  NPC   in v er ter   a n d   FF T   a n aly s is :     ( a)   l in v o ltag UAB   an d   ( b )   c u r r en t I A   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 r o ce s s o r - in - th e - lo o p   p erfo r ma n ce   va lid a tio n   o a   th r ee - p h a s N P C     ( B a d r   N h ili )   2263       ( a)   ( b )     Fig u r 9 .   Sp ee d   cu r v an d   ele ctr o m ag n etic  to r q u r esp o n s es o f   th in d u ctio n   m o to r   u s in g   t h s tu d ied   3 - P 3 - NPC   in v er ter :   ( a)   r o to r   s p ee d   r p m   an d   ( b )   e lectr o m ag n etic  to r q u T e           Fig u r 1 0 .   Pro p o s ed   PW s w itch in g   s ch em o f   U , V   a n d   W   p h ase  leg s           ( a)       ( b )     Fig u r 1 1 .   Vo ltag an d   c u r r en t o u tp u t sig n als o f   th s tu d ied   3 - P 3 - L   lev el  NPC   in v er ter   an d   FF T   a n aly s is :      ( a)   lin v o ltag UAB   an d   ( b )   c u r r en t I A       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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2257 - 2 2 7 0   2264       ( a)   ( b )     Fig u r 1 2 .   Sp ee d   cu r v an d   el ec tr o m ag n etic  to r q u r esp o n s e s   o f   th in d u ctio n   m o to r   u s in g   th s tu d ied   3 -   3 - L   NPC   in v er ter :   ( a)   r o to r   s p ee d   r p m   a n d   ( b )   e lectr o m ag n et ic  to r q u T e       4 . 4 .     Sca la r   co ntr o o f   t he  in du ct io n m o t o a nd   P I L   i m pl em ent a t io n   I n   th is   s ec tio n ,   s ca lar   co n tr o is   ap p lied   to   th e   in d u ctio n   m o to r   u s in g   th p r o p o s ed   m o d u latio n   tech n iq u e   an d   th 3 - 3 - L   NPC   in v er ter .   T h is   tech n iq u co n s is ts   o f   m ain tai n in g   a   co n s tan ( v o ltag e/   f r eq u e n cy )   r atio ,   co r r esp o n d in g   to   th e   n o m i n al  f l u x ,   th r o u g h o u th e   f u ll  o p er atin g   s p ee d   r a n g e.   I is   u s ed   f o r   m o d er ate  p r ec is io n   ap p licatio n s   an d   allo ws  f o r   r ed u ci n g   h a r d war in v estme n t   co s ts   [ 2 7 ] .     T h co n tr o alg o r ith m   d esig n e d   o n   MA T L AB /Si m u lin k   f o r   th s ca lar   co n tr o o f   th in d u ct io n   m o to r   u s in g   th e   p r o p o s ed   Sin u s o id a PW tech n iq u is   c o n f ig u r ed   an d   ad a p ted   to   e n s u r c o m p atib ilit y   with   th e   F2 8 3 7 9 D   DSP  lau n ch   p ad   d e v elo p m en t   b o a r d   ( Fig u r 1 3 )   wh o s p ar am eter s   a r d is p lay ed   in   T a b le  5 .   T h e   co n tr o alg o r ith m   is   th e n   v ali d ated   u s in g   t h p r o ce s s o r - in - t h e - lo o p   ( PIL )   tec h n iq u e.   T o   cr ea te  th Simu lin k   PIL   b lo ck ,   C   co d e,   b ased   o n   th d ev elo p e d   s ca lar   co n tr o al g o r ith m   an d   th p r o p o s ed   m o d u latio n   tech n i q u e,   is   g en er ated   u s in g   MA T L AB /Si m u lin k   em b ed d ed   co d e r ,   th en   lo ad ed   o n to   th e   d ev elo p m en b o ar d   as  s h o wn   in   Fig u r 1 4 .   Du r in g   th e   s im u latio n ,   Simu lin k   co m m u n icate s   with   th DSP  in   r ea l   tim e,   s u ch   th at   th c o n tr o co m p u tatio n s   ar e   p er f o r m ed   o n   th ac tu al  p r o ce s s o r   wh ile  th r est o f   th m o d el  r u n s   o n   t h e   h o s t c o m p u ter .     T h s p ec tr al  an aly s is   o f   th s y n th esized   in v er ter   o u tp u lin v o ltag an d   cu r r en wav ef o r m s ,   u s in g   th FF T   to o o f   Simu lin k ,   is   p er f o r m e d   u n d er   th o p er atin g   co n d itio n   o f   MI   =   0 . 9 5   with   th v ar iatio n   o f   th e   m o to r   s p ee d   u s in g   th PIL   b l o ck   o f   th p r o p o s ed   s ca lar   c o n tr o tech n i q u e.   T h o b tain e d   r esu lts   s h o wn   in   Fig u r 1 5   d e m o n s tr ate  th ef f icien cy   o f   th p r o p o s ed   s ca lar   co n tr o tech n iq u e ,   allo win g   f o r   e n h an cin g   th e   q u ality   o f   th e   tr an s m itted   p o w er ,   wh er e   T HD  r ates  ar o u n d   1 ar ac h ie v ed   f o r   b o th   o u tp u v o ltag e   an d   lo a d   cu r r en t,  d u r in g   th v a r iatio n   in   m o to r   s p ee d   f o r   f r eq u en ci es  o f   3 5 ,   5 0 ,   an d   6 5   Hz.   I n   ad d itio n ,   th l o ad   cu r r en ts   ar d is p lay e d   as  n ea r l y   s in u s o id al  wav ef o r m s .   T h s p ee d   cu r v cl o s ely   m atch es  th s etp o in t ,   an d   th e   elec tr o m ag n etic  to r q u r a n g e s   b etwe en   4 . 8   a n d   5 . 4   N. m   ( Fig u r 1 6 ) .   T h u s ,   th u s o f   th p r o p o s ed   PW M   tech n iq u i n   co m b in atio n   with   th s ca lar   c o n tr o m eth o d   h as  m ad it  p o s s ib le  to   le v er ag th ad v an tag es  o f   th is   m eth o d   in   ter m s   o f   s im p licity ,   ea s o f   im p lem en tatio n ,   an d   ef f icien cy   wh ile  im p r o v in g   th q u ality   o f   th e   o u tp u t sig n als ( p e r f o r m an ce   r e s u lts   in   T ab le  6 ) .           Fig u r e   1 3 .   F2 8 3 7 9 DSP lau n ch   p ad     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 r o ce s s o r - in - th e - lo o p   p erfo r ma n ce   va lid a tio n   o a   th r ee - p h a s N P C     ( B a d r   N h ili )   2265   T ab le  5 .   Par am eter s   o f   th DS P lau n ch   p a d   P a r a me t e r s   V a l u e s   M i c r o c o n t r o l l e r   TM S 3 2 0 F 2 8 3 7 9 D   P r o c e ss o r   c o r e   D u a l   C 2 8 x   C P U s ( 2 0 0   M H z   e a c h )   Co - p r o c e ss o r   C o n t r o l   l a w   a c c e l e r a t o r   ( C LA )   M e m o r y   1   M B   F l a s h ,   2 0 4   K B   R A M   O p e r a t i n g   v o l t a g e   3 . 3   V   ( I / O ) ,   5   V   ( su p p l y   v i a   U S B )         ( a)     ( b )     Fig u r 1 4 .   PIL   b lo c k   o f   t h p r o p o s ed   s ca lar   co n tr o l g e n er ati o n :     ( a)   p r o p o s ed   c o n tr o al g o r ith m   an d   ( b )   g e n er ated   PIL   b lo ck       T ab le  6 .   Per f o r m an ce   o f   th e   3 - P 3 - L   NPC   in v er ter   u s in g   PIL   b lo ck   o f   th p r o p o s ed   s ca lar   c o n tr o m eth o d     S e t   o f   m o t o r   s p e e d   f r e q u e n c y   ( H z )   O u t p u t   c u r r e n t   TH D   O u t p u t   l i n e   v o l t a g e   TH D   To r q u e   r i p p l e   R o t o r   sp e e d   ( r p m)   3 5   H z   0 . 9 6 %   1 . 1 1 %   1 2 %   1 0 2 1   5 0   H z   0 . 7 5 %   1 . 0 6 %   7%   1 4 3 5   6 5   H z   0 . 6 6 %   1 . 0 2 %   6 . 8 %   1 8 2 5     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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2257 - 2 2 7 0   2266         ( a)           ( b )           ( c)     Fig u r 1 5 .   FF T   an aly s is   o f   o u t p u v o ltag e   an d   l o ad   cu r r en o f   th 3 - P 3 - L   NPC   in v er ter   f o r   d if f er en v alu es o f   f r eq u e n cy   ( F)  u s in g   th d ev elo p ed   PIL   b lo ck   f o r   th s ca lar   c o n tr o l o f   th in d u ctio n   m o to r :     ( a)   F   3 5   Hz,   ( b )   F   5 0   Hz,   an d   ( c)   F   6 5   Hz       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.