background image

Implementation of a Multi-level Inverter Based on Selective Harmonic 

Elimination and Zig-Zag Connected Transformers 

 

Chung-Ming Young, Sheng-Feng Wu, and Yan-Zhong Liu  

Department of Electrical Engineering  

National Taiwan University of Science and Technology 

 Taipei, Taiwan, R. O. C 106 

Email : 

young@ee.ntust.edu.tw

 

 
 

Abstract—This paper applies the selective harmonic elimination 
(SHE) technique to determine the switching angles for a multi-
level inverter that cooperated with specially connected 
transformer, zig-zag connection. With the ability to direct 
controlling harmonics, SHE technique has the adaptability to 
associate with apparatus which are congenitally immune to 
specific harmonics, such as the zig-zag connection transformers. 
In this paper the two sets of primary windings of the 
transformers are supplied by two 6-switch full-bridge inverters 
with 30 electrical degrees phase shift. Prohibited by the 
transformers, harmonics with orders other than 12n±1 (n is 
positive integral) will not appear in the line-to-line voltage of the 
secondary side. Then, SHE technique is employed to handle 
harmonics with orders equal to 12n±1, and controls the 
amplitude of the fundamental. This paper obtains a set of precise 
switching angles through off-line calculation and then employs a 
digital signal processor to implement on-line calculation of the 
switching angles by an approximate method. Some selected 
analysis and experimental results are shown in this paper. A 
small-size prototype is built to verify the validity of the proposed 
system. 

Keywords-selective harmonic elilimation (SHE); transformer; 

half-wave-symmetry; digital signal processor  

I. 

 

I

NTRODUCTION

 

The technique of selective harmonic elimination (SHE) has 

been developed for more than forty years [1],[2]. The primary 

advantages of SHE include providing lower switching 

frequency, direct controlling harmonic components, and 

optimizing particular objects [3]. Thus SHE is a popular 

choice among different methods of modulation in many static 

power conversion applications [4],[5]. Depending on the 

applications, such as the topology of inverters and the number 
of phase, there are many perspectives can be used to formulate 

the SHE problems [1],[2]. After the problem is formulated, a 

set of nonlinear equations, traditionally generated form 

Fourier series representation and the optimizing objective 

function both based on the specific perspective, has to be 

solved before obtaining the desired switching angles. It is well 

known that on-line solving these nonlinear equations have 

been an obstacle to engineers who are trying to apply SHE 

technique in their systems [3],[6]. Moreover, once the number 

of variables in the nonlinear equations increases, the burden of 

calculating also increases significantly. Thus most SHE 

applications use off-line calculation to ease the complication 

of the system [5]. To reduce the number of variables, the 
output waveforms are always constrained to be symmetric. For 

example, by making half-wave-symmetry assumption to SHE 

formulations, even harmonics are eliminated automatically. 

Furthermore, quarter-wave-symmetry assumption, which 

imposes more constraints but requires lesser variables, is more 

popular than half-wave-symmetry assumption. With quarter-

wave-symmetry assumption, all harmonics have either 0 or 

180 degrees phase shift with respect to the fundamental, while 

half-wave-symmetry assumption allows harmonic phasing to 

vary [7],[8]. Although the former is convenient for solving the 

nonlinear equations, it often results in sub-optimal solutions.  

With the ability to direct controlling harmonics in the 

output waveform, SHE techniques have the adaptability to 

associate with apparatus which are congenitally immune to 

specific harmonics, such as the zig-zag connection 

transformers. When SHC associates with such electric 

apparatus, the strategy of SHE can leave those specific 

harmonics uncontrolled or maximize them and focus efforts 

on harmonics for which are most concerned. According to this 

strategy, either the lowest switching frequency or output 

distortion can be achieved.  

In some dc/ac applications the output transformers are 

deployed to adjust the voltage level between primary and 

secondary sides and/or to meet the isolation requirement. For 

example, the static inverter (SIV), as shown in Fig. 1, which 

provides ac power for air conditioning and lighting on electric 

trains in Taiwan, deploys two three-phase transformers with 

zig-zag connection in their secondary windings. It can be 

shown that ,with this kind of connection, harmonics with 
orders other than 12n±1 present in the primary windings will 

be trapped in the secondary windings and absent in the line-to-

line voltages of the secondary side.  

In this paper, SHE technique with half-wave-symmetry 

assumption is investigated to obtain the switching angles for 

an inverter system that deploys two zig-zag connection 

transformers in output stage. The two sets of primary windings 

of the transformers are supplied by two 6-switch full-bridge 

inverters with 30 electrical degrees phase shift. As mentioned 

above, harmonics with orders other than 12n±1 will not appear 

in the line-to-line voltage in the secondary side. Thus, SHE 

technique with half-wave symmetry is employed to handle 

harmonics with orders equal to 12n±1, and control the 

The authors would like to thank the National Science Council for 

financial supporting. The work was sponsored by NSC-94-2218-E-011-145 

PEDS2009

387

background image

 

Figure 1. The diagram of the proposed system 

 

(a) 

 

(b) 

Figure 2. Fundamental phasor diagrams of zig-zag transformers, (a) 

primary,(b) synthesize of secondary 

amplitude of the fundamental. The uncontrolled harmonic 

profiles of the output waveform obtained under half-wave-

symmetry assumption are different form those with quarter-

wave-symmetry assumption. In other words, it is possible that 

the former provides better solutions than the latter in this 

application. Based on the strategy that the fundamental is 

controllable and 11th and 13th harmonics are eliminated, a set 

of full-range (both amplitude and phase of the fundamental) 

solutions with three switching angles are obtained. By the 

helping of the transformers, we can choose the switching 

angles with minimum 23rd and 25th harmonics, which are the 

most concerned in this paper. Some selected analysis and 

experimental results are shown in this paper. A small-size 

prototype is built to verify the practical validity of the 

proposed system. 

The paper is organized as follows. In section II, the 

proposed system and the characteristics of zig-zag transformers 

are described. SHE strategy with half-wave-symmetry 

assumption is given in section III. The on-line calculation 

based on approximate method is presented in Section IV. 

Section V shows some experimental results. Conclusions are 

summarized in Section VI. 

II.  S

YSTEM DESCRIPTION AND 

C

HARACTERISTICS OF 

Z

IG

-

 

Z

AG 

T

RANSFORMERS 

 

 

Fig. 1 shows the diagram of the proposed system which 

includes two inverters, two transformers, and a DSP-based 

controller, which executes on-line calculation to obtain the 

switching angles and carries out the voltage regulation at the 

filtered output. These two transformers, denoted as Tr1 and 

Tr2, have delta connections in the primary sides, while the 

secondary windings of the Tr1, which has two identical 

windings in each phase, employ interconnection and then are 

in series with the secondary windings of Tr2. The turn ratio 
between secondary windings of Tr1 and Tr2 is 

3

:

1

 and the 

turn ratio between primary and secondary is dependent on 

voltage levels of both sides. This special connection of the 

secondary windings of the transformers provides immunity 

from some harmonics. Before taking this advantage, an 

assumption has to make first, that is, these two transformers 

have to be supplied by two phase-shifted ac sources with 30 

electrical degrees. Under this assumption, Fig. 2 shows the 

phasor diagrams of the fundamental voltages of the 
transformers. 

x

U

,

x

V

and 

x

W

, where 

1

x

=

 and 

2

, are denoted 

as the primary voltage phasors of Tr1 and Tr2 respectively, 
and 

11

u

11

v

11

w

12

u

12

v

12

w

2

u

2

v

2

w

 denoted as the 

secondary voltage phasors of Tr1 and Tr2 respectively. It can 

be seen that the output side (secondary side) is basically in Y-

connection and each phase is composed of three phasors. 

Thus, the line-to-line voltages of the secondary side can be 

expressed as 

 

 

2

12

11

11

12

2

uv

v

v

u

w

u

u

V

+

+

=

                  (1) 

 

2

12

11

11

12

2

vw

w

w

v

u

v

v

V

+

+

=

                 (2) 

 

2

12

11

11

12

2

wu

u

u

w

v

w

w

V

+

+

=

                (3) 

where

uv

V

,

vw

V

 and 

wu

V

 are phasors of the line-to-line 

voltages of the secondary. 

As shown in Fig. 1, the two transformers are individually 

supplied by two inverters, denoted as INV1 and INV2, which 
receive switching signals from the digital controller. Through 
proper time delay, it is easy for the digital controller to 
generate switching signals that trig the inverters’ switches and 
then provides two balanced three-phase ac sources with 30 
degrees phase shift between their fundamentals in spite of the 
pulse-width-modulation (PWM) methods. The proposal 
switching signals, which are determined by SHE technique, 
will be detailed later in this paper. 

PEDS2009

388

background image

1

α

2

α

3

α

1

(deg.)

γ

So

lu

tions

(d

eg

.)

i

α

 

 Figure. 3.  Solutions 

i

α

 at a modulation index of 1.0 as 

1

γ

 varying  

from  0

°  to  360°  with harmonic control of eliminating 11th and 13th 

harmonics.

 

1

φ

2

φ

3

φ

1

(deg.)

γ

Sol

uti

on

s

(de

g.

)

i

φ

 

 

Fig. 4. Three corresponding phase-shift angles of each quasi-

square wave at unit modulation index of 1.0 as  1

γ

 varying 

from  0

°  to  360°  with harmonic control of eliminating 11th 

and 13th harmonics.

 

T

ABLE 

I

                   

C

ALCULATING 

uv

V

 WITH RESPECT TO DIFFERENT HARMONICS

 

Order of harmonic 

2

u

 

12

u

 

11

w

 

11

u

 

12

v

 

2

v

 

uv

V

 

1.5-j0.866 

-0.866+j1.5 

-0.866-j1.5 

-1.5-j0.866 

6.735 

3+12m 

-j1.733 

-1 

-1 

j1.733 

5+12m 

-1.5-j0.866 

0.5+j0.866 

0.5-j0.866 

-1.5+j0.866 

7+12m 

-1.5+j0.866 

0.5-j0.866 

0.5+j0.866 

-1.5-j0.866 

9+12m 

j1.733 

-1 

-1 

-j1.733 

11+12m 

1.5+j0.866 

-0.5-j0.866 

-0.5+j0.866 

-1.5+j0.866 

5.997 

13+12m 

1.5-j0.866 

-0.5+j0.866 

-0.5-j0.866 

-1.5-j0.866 

5.997 

In most case, the output waveforms of the inverters contain 

fundamental and several harmonic components as well. As 
mentioned above, the phase-shift angle between the 
fundamentals of the outputs of INV1 and INV2 is 30 degrees, 
that means the fundamental of 

1

U

 is leading the fundamental 

of 

2

U

 by 30 degrees, while the h-th harmonic of 

1

U

 is leading 

the harmonic of 

2

U

 by  30

×

h degrees, where h is integer. 

Equations (1)-(3) are not only useful to determine the 
fundamentals in the line-to-line voltages, but also available to 
determine the harmonics, except that different order of 
harmonic has different phase angle. By calculating (1)-(3), it 
can be proved that harmonics with orders other than 12n

±

will not appear in the line-to-line voltage in the secondary side. 

Table I shows the calculating results of (1) for harmonics 

with and without orders of 12n

±

1. For convenience, 

11

u

 is 

selected as the reference phasor with unit amplitude and zero 
phase angle. For harmonics with orders 3+12m
where

"

 

2,

 ,

1

 ,

0

 

=

m

, the individual phasor of the six terms in 

the left side of (1) have the identical phasor representations and 
the results of 

uv

V

 are all zeros. Moreover, the harmonics with 

orders k+12m, where

9

 

and

 

7

 

5,

 ,

3

=

k

, have similar 

formalizations. Nevertheless, the harmonics with orders 
11+12m and 13+12m, i.e. 12n

±

1, have non-zero 

uv

V

. As all 

odd-order harmonics are considered in Table I, it can conclude 
form above that harmonics with orders other than 12n

±

present in the primary windings will be trapped in the 
secondary windings and absent in the line-to-line voltages of 

the secondary side. Identical results of calculating 

vw

V

 and 

wu

V

 

can be obtained from (2) and (3) respectively. 

III.  SHE

 STRATEGY WITH HALF

-

WAVE

-

SYMMETRY 

ASSUMPTION

 

The Fourier series representations of a two-level k-notch 

half-wave-symmetric waveform are given by (4) and (5) 

4

(2

( 1) cos

sin

)

p

p

k

real

i

h

h

p i

p i

p

i

a

h

h

h

α

φ

π

=

=

×

F

 

 

h N

 

 

 

 

       

(4)

 

4

(1 2

( 1) cos

cos

)

p

p

k

imag

i

h

h

p i

p i

p

i

b

h

h

h

α

φ

π

= −

= −

+

×

F

 

 

∀ h N

 

 

 

 

       

(5) 

 

 where 

p

h

is the 

p

-th element in a set of controlled 

harmonics 

N

 having 

k

elements, 

α

 is a vector of length 

k

 

with each element 

i

α

 representing  the 

i

-th notching, 

φ

 is  a 

vector of length 

k

 with each element 

i

φ

 representing  the 

phase-shift angle corresponding to the 

i

-th quasi-square wave. 

The harmonic content can also be described in polar 

coordinates such that 

( )

cos

real

h

p

p

F

m

γ

=

 

  (6) 

( )

sin

imag

h

p

p

F

m

γ

=

 (7) 

PEDS2009

389

background image

1

(deg.)

γ

1

m

1

(d

eg

.)

α

                    

1

(deg.)

γ

1

m

1

(d

eg

.)

φ

 

(a)                                                                                                               (b) 

1

(deg.)

γ

Modulation index 

1

m

2

(d

eg

.)

α

Selected solution trajectory

                    

1

(deg.)

γ

1

m

2

(d

eg

.)

φ

 

(c)                                                                                                               (d) 

1

(deg.)

γ

1

m

3

(d

eg

.)

α

                    

1

(deg.)

γ

1

m

3

(d

eg

.)

φ

 

(e)                                                                                                             (f) 

Fig. 5.  3-dimension graphs of the solution angles. (a) 

1

α ,(b) 

1

φ ,(c) 

2

α ,(d) 

2

φ (e) 

3

α ,(f) 

3

φ .

 

where 

p

 is the magnitude and 

p

γ

 is the phase of the  th 

harmonic in the set . It should be noted that (4) and (5) are 
constructed by a fixed square wave and  quasi-square waves. 
When the harmonic phase 

p

γ

 varies,  both 

i

α

 and 

i

φ

 are 

variables but the square wave is still fixed. Equations (4) and 
(5) imply a half-wave symmetry which guarantees that the 
even harmonics will be zero. If there are  notch angles in the 
period of first-half cycle, it will generate 2k variables 
including   notch angles and  phase-shift angles. Thus it 
brings   

controllable conditions. These  controllable 

conditions result in 2  equations,   real part equations and 

 image part equations respectively. Being a nonlinear 

equation set, it can be solved by some numerical solvers such 
as Newton-Rephson method which provides faster 
convergence speed. It should be note the solutions need to 
meet the following conditions, otherwise they will be ignored. 

1

2

0

90

i

α α

α

"

 (8) 

1

1

2

2

(

) (

)

(

)

i

i

α φ

α φ

α φ

+

+

+

"

 

 

      

(9) 

1

1

1

1

(

) (

)

(

)

i

i

i

i

π α φ

π α

φ

π α φ

− +

+

+

"

        (10) 

In this paper, a SHE-PWM waveform with 3 notch angles 

and 3 corresponding phase-shift angles are considered, and 

controllable fundamental, zero 11-th harmonic and zero 13-th 

harmonic are the three conditions. The equation set for problem 

considered in this paper is given by (11). To satisfy these three 

conditions described above, the amplitude modulation index 

1

is substituted by the desired fundamental magnitude, and 

both 

11

and 

13

are set to zero. The last controllable factor 

1

γ

 

is free to vary. It does not change the harmonic magnitude of 

the controlled harmonics, but the uncontrolled harmonic 
components will change with different

1

γ

. The next two lowest 

order harmonics in this system are 23rd and 25th harmonics 
that can be attenuated by choosing suitable

1

γ

. One set of 

solutions at 

1

m

=1 and 

1

0

γ

= °  are 

°

=

23

.

17

1

α

°

=

72

.

19

2

α

°

=

49

.

28

3

α

°

=

=

=

0

3

2

1

φ

φ

φ

.  

Then, 

1

γ

is incremented step by step and the solutions 

obtained from the present step are used as initial value for the 

next step. For the continuity of the solutions and to avoid 

divergence, the incremental scale is two degrees. The solutions, 

three notch angles and three corresponding phase-shift angles, 

PEDS2009

390

background image

 

 Fig. 7.  The relationship between the exact data points and the  appro-
ximated parabola segments.

1

m

1

(de

g.

)

γ

Route A

Route B

Modulation index

 

(a) 

1

m

1

(deg .)

γ

23

,2

5

V

Modulation index

 

(b) 

Fig. 6.  (a) The contour of the rss value of 23rd and 25th harmonics, (b) 3-

D graph of the rss value of 23rd and 25th harmonics.

 

for 

1

γ

 varying from 0 to 360 degrees with fundamental 

remaining unity are shown in Fig. 3 and Fig. 4. 

It is worthy to mention that the solutions of 

i

α

 are 

symmetric to the vertical line through 180 degrees and the 
solutions of 

i

φ

are symmetric to the point of 

(

1

180

γ

=

°   ,

0

i

φ

= ° ). These relationships simplify the 

calculation work and only the first half range of 

1

γ

 needs  to 

deal with. These symmetric relationships are described in (12) 

and (13). 

(

)

(

)

i

i

α π ψ

α π ψ

+

=

+

  

(12) 

(

)

(

)

i

i

φ π ψ

φ π ψ

+

= −

 (13) 

where the 

ψ

 can take any value from  0

°  to 180° . 

Next, the same processes are used to solve this problem at 

different

1

. Whenever the modulation index is increased or 

decreased, the problem is solved by using the previous 

solutions as initial values for the next step. After solving the 
problem over the whole ranges of 

1

and

1

γ

, the solutions of 3 

notch angles and 3 corresponding phase-shift angles can be 

represented by 6 3-dimension graphs as shown in Fig.5. In each 

3-dimension graph, x-axis and y-axis are denoted as 

1

and 

1

γ

respectively, while z-axis is denoted as the solution angle. 

According to the discussion on the previous section, the 

harmonic distribution changes by varying the fundamental 
phase

1

γ

. It can choose suitable solutions with respect to 

1

γ

which minimizes 23rd and 25th harmonics. Therefore, the 

root-sum-square values of 23rd and 25th harmonics, denoted 
as

23,25

V

, contained in the output line-to-line voltage are 

calculated over the full ranges of 

1

m

and 

1

γ

. Fig.6(a) shows 

the contour map of the 

23,25

V

 and its 3-D diagram also shows 

in Fig. 6(b). After searching the contour, the route with the 
minimum 

23,25

V

 over the whole range of  

1

m

 is  identified  as 

route A in Fig. 6(a). However route A is seriously tortuous and 

is not suitable for on-line calculation by curve-fitting 

approximation, which will be employed later in this paper. 
Therefore, finding another routes with both relative-low 

23,25

V

 

and acceptable smoothness is necessary. According to this 

strategy, a smother route is chosen and marked as route B in 
Fig. 6(a). Along route B, even its 

23,25

V

 is not the lowest, it 

provides moderate smoothness so that on-line calculation based 

on curve-fitting approximation can be implemented easily. 

Once the route is decided, the solutions of notch angles 

corresponding to the chosen route can also compose another 

six routes which are shown in Fig. 5(a)-(f) by the marking 
signs. The relationships between the solution angles and 

1

m

 

corresponding to route B are shown in Fig. 7. 

IV.  O

N

-

LINE CALCULATION BASED ON 

A

PPROXIMATED 

P

OLYNOMIAL 

D

ERIVED FROM 

C

URVE

-F

ITTING  

M

ETHOD

 

For avoiding burdened-on-line calculation, look-up table 

derived from off-line calculated solutions is popular to 

( )

1

1

2

2

2

2

1

1

2

2

2

2

1

1

2

2

2

2

1

1

2

2

3

3

1

2 cos

sin

2cos

sin

2cos

sin

2 cos11

sin11

2cos11

sin11

2cos11

sin11

2 cos13

sin13

2 cos13

sin13

2 cos13

sin13

,

1 2cos

cos

2cos

cos

2 cos

cos )

1 2cos11 cos1

F

α

φ

α

φ

α

φ

α

φ

α

φ

α

φ

α

φ

α

φ

α

φ

α φ

α

φ

α

φ

α

φ

α

×

+

×

×

×

+

×

×

×

+

×

×

=

− +

+

− +

( )

( )

( )

( )

( )

( )

1

1

11

11

13

13

1

1

1

2

2

3

3

11

11

1

1

2

2

3

3

13

13

cos

11

cos

13

cos

4

sin

1

2cos11

cos11

2 cos11

cos11

11

sin

1 2cos13 cos13

2 cos13

cos13

2 cos13

cos13

13

sin

m

m

m

m

m

m

γ

γ

γ

π

γ

φ

α

φ

α

φ

γ

α

φ

α

φ

α

φ

γ

×

×

=

+

×

− +

+

×

       

(11) 

PEDS2009

391

background image

implement SHE technique in many applications. However this 

approach incurs mass memory occupancy and lacks flexibility. 

Accessing the switching angles by approximated polynomials 

using curve-fitting method is comparatively feasible [9]. In this 

paper, the switching angles including their phase-shift angles 

obtained from route B described in previous section are divided 

into twelve segments as shown in the bottom of Fig. 7. Then, 

the solutions of each angle in each segment are fitted by a 

second-order polynomial obtained from least-square method, 

and the coefficients of these parabolas are stored in the digital 

controller. Constrained by the space, only the parabola 
equations corresponding to range of 

1

m

between 0.5 to 0.62, 

which is one of the twelve segments, are given 

(14)

      

          

37

.

35

75

.

134

41

.

84

)

(

68

.

9

72

.

51

46

.

19

)

(

73

.

29

08

.

147

33

.

120

)

(

49

.

63

65

.

462

55

.

441

)

(

59

.

79

58

.

503

39

.

470

)

(

40

.

11

55

.

139

62

.

137

)

(

1

2

1

1

3

1

2

1

1

2

1

2

1

1

1

1

2

1

1

3

1

2

1

1

2

1

2

1

1

1

+

=

+

=

+

=

+

=

+

=

+

=

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

φ

φ

φ

α

α

α

 

The number of segments and the orders of polynomials 

are a compromise between accuracy of switching angle and 
burden of calculation.

 

According to the desired amplitude 

modulation index, the corresponding switching angles can be 
calculated rapidly and precisely.  

V.

 

E

XPERIMENTAL 

R

ESULTS

 

According to the diagram shown in Fig. 1, a small-size 

prototype is built to prove the validity of the proposed system. 

In addition to the transformers, power stages and filter, a 

digital-signal-processor chip (TMS320LF2812) is used to 

implement the digital controller. Fig. 8 shows the waveforms 
and spectrums of output line-to-line voltages with same 

1

 but 

with different

1

r

. In Fig. 8, the waveform with 

1

r

=

°

50

and 

1

=0.5, which is a point of route B, has lower 23-rd and 25-th 

harmonics than the waveform with 

1

r

= 0

°  and 

1

=0.5, which 

is corresponding to quarter-wave-symmetry assumption. The 

two lowest harmonics reduce from 69.78% and 35.61% to 

27.62% and 19.39% respectively with next two higher order 

harmonics slightly increasing. Moreover, the total harmonic 

distortion reduces from 80.83% to 42.32% as well. 

VI.

 

C

ONCLSION

 

This paper has proposed an SHE strategy with half-wave 

symmetry assumption for use in a multi-level inverter system 

cooperated with zig-zag connected transformers. Prohibited by 

the transformers, only harmonics with orders 12n

±

1 appear in 

the output line-to-line voltage. Therefore, SHE technology is 

employed to handle these characteristic harmonics and a set of 

three-notch-angle solutions, which eliminates 11-th and 13-th 

harmonics, with full range of modulation index and 

fundamental phase angle is obtained. A subset of solutions, 

which is approximated by second-order polynomials for on-

line calculation, has been chosen to minimize 23-rd and 25-th 

harmonics. Experimental results have shown the validity of the 

proposed system. 

R

EFERENCES

 

[1]  H. S. and R. G. Hoft, “Generalized harmonic elimination and voltage 

control in thyristor inverters: Part Ⅰ─harmonic elimination,” IEEE 

Trans. Ind. Applicat., vol. IA-9, no. 3, PP. 310-317, May/Jun. 1973. 

[2]  ─, “Generalized harmonic elimination and voltage control in thyristor 

inverters: Part Ⅱ ─ voltage control technique, ”  IEEE Trans. Ind. 

Applicat., vol. IA-10, no. 5, pp. 666-673, Sep/Oct. 1974. 

[3]  J. Sun, S. Btephan, and H. Grotstollen, “Optimal PWM Based on Real-

Time Solution of Harmonic Elimination Equations,” IEEE Trans. on 

Power Electron., vol. 11, no. 4, pp. 612-621, July. 1996. 

[4]  J.  R.  Espinoza,  G.  Joos,  J.  I.  Guzman,  L.  A.  Moran,  R.  P.  Burgos,” 

Selective Harmonic Elimination and Current/Voltage Control in 
Current/Voltage-Source Topologies: A Unified Approach,” IEEE Trans. 

on Industrial Electronics, vol. 48, no. 1,pp. 71-81, February. 2001. 

[5]  V. G. Agelidis, A. I. Balouktsis, and M. S.A. Dahidah, “A Five-Level 

Symmetrically Defined Selective Harmonic Elimination PWM Strategy: 
Analysis and Experimental Validation,” IEEE Trans. Power Electron.

vol. 23, no. 1, Jan., 2008. 

[6]  A. I. Maswood, “PWM SHE Switching Algorithm for Voltage Source 

Inverter,”  in Proc. IEEE Power Electron. Drive and Energy System 

Conf., Dec. 2005, pp. 1–4. 

[7]  J. R. Wells, B. M. Nee, P. L. Chapman, and P. T. Krein, “Selective 

harmonic control: A general problem formulation and selected 
solutions,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 20, no. 6, pp. 1337–1345, 

Nov. 2005. 

[8]  Alireza Lhaligh, Jason R. Wells, Patrick L. Chapman, Philip T. Krein, “ 

Dead-Time Distortion in Generalized Selective Harmonic Control,” 

IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 3, pp. 1511–1517, May. 2008. 

[9]  N. A. Azli, and  A. H. Yatim, “Curve Fitting Technique for Optimal 

Pulsewidth Modulation (PWM) Online Control of a Voltage Source 

Inverter (VSI),” in proc. TENCON 2000, vol. 1, pp. 1337–1345, 2005. 

 

 

 

(a) 

 

(b) 

Fig. 8.  Waveforms and spectrums of line-to-line output voltages. (a) 

°

= 0

1

r

 and

5

.

0

1

=

m

. (b) 

°

= 50

1

r

and 

5

.

0

1

=

m

 

PEDS2009

392