TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol. 12, No. 10, Octobe r 20 14, pp. 7143  ~ 715 9   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i8.592 8          7143     Re cei v ed Ma rch 6, 2 014;  Re vised June  21, 2014; Accepte d  Jul y  1 8 , 2014   A Review of Current Control Strategy for Single-Phase  Grid-Connected Inverters      Peng Mao* 1,2 , Mao Zhang 1 , Weiping Zhang 1,2 , Bong-H w a K w o n 1 School of Infor m ation a nd El e c tronics, Be ij in g Institute of  T e chn o lo g y , Chi n a   2 School of Infor m ation En gi ne erin g, North  Ch ina U n ivers i t y   of  T e chnol og y,  Chin a   3 Departme n t of Electronic a n d  Electrical En gi neer ing,  Po han g Univ ersit y   of Scienc e an d T e chn o lo g y Korea  *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : maope ng@ n c ut.edu.cn       A b st r a ct  T h is pap er giv e s an overv i ew  of  the mai n  cu rrent control str a tegy  for sing l e -ph a se gri d -c onn ected   inverters. T h e   mo de l of the  p o w e r circuit is  first discu ss ed.  T hen, a c l assifi cation  of curre nt control  strateg y   in statio nary r e ferenc e fra m e foll ow s.  T h is is conti n u ed  by a d i scussi o n   of curre nt co ntrol structures  for   singl ph ase  grid-co n n e cted  inv e rters a n d  the  possi bi l i ti es of  impl e m e n tation  in  stati onary  refere nc e   frames. T he ot her no n- mai n s t ream re gu lato rs w e re  also i n troduc ed. F u rther on,  both t he mod e l of the   pow er circ uit  and  curre nt c ontrol  strategy  in  rotati ng  refe re n c e fram e we re  fo cu se d o n  a s  wel l .   Th o v e r vie w  o f  co n t ro l stra te g y  fo r sin g l e - p h a s e   g r i d -co nne cte d   i n ve rte r s a n d  th ei a d v an ta ge s and  disa dvant ages  w e re conclu de d in this pa per.     Ke y w ords :   singl e-p has e g r id-con necte d i n verters, curre nt  control strategy, station a ry  reference fra m e,   rotating reference fram   Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  No wday s, fossil fuel i s  the main ene rgy  suppli e r o f  the world w i de economy,  but the  recognitio n  of it as being a major ca use  of env ironm ental pro b lem s  makes the  manki nd to look  for alte rnative  re so urce s in  po we r g ene ration.  Mo reov er, the  day -b y-day in crea sing d e man d  f o energy can  create p r oble m s for the p o we r dist ri but ors, like grid  instability an d even outag es.  The n e cessit y of pro d u c in g mo re  ene rg y combi ned   with the  interest in  cl ean t e ch nolo g ies yields  in an increa sed develo p m ent of powe r  dist rib u tion sy stem s usin g rene wable e n e rgy.  Among th rene wa ble  e nergy  so urces, the  ph o t ovoltaic  (PV) te chn o logy  gain s   accepta n ce as a way of  maintaining  and impr ovi ng living sta ndards  witho u t harmin g  the  environ ment.  The numb e r of PV installations h a s a n  expone ntia l growth, mai n ly due to the   govern m ent s and utility compani es th at sup port p r ogra m s th at focu s on  gri d -conn ecte PV  system s. Besides thei r low effi ciency, the cont rollabili ty of   grid-co n necte d PV system s   is thei main d r a w ba ck. A s   con s eq uen ce, th e current  co ntrolle r pl ays a maj o r rol e . Therefore,  the   control strate gies b e come  of high intere st.  This  pap er  gi ves a n  ove r view  of the mai n  cu rrent con t rol  st rategy  f o r singl e-p h a s e grid - con n e c ted in verters. The  model of   the power circuit is  first  di scu s sed.  Th en,  a cla ssifi cation of  curre n t control strategy in stationa ry ref e ren c fra m e  follows. Thi s  is continu ed by a discu ssi on  of  cu rrent co ntrol stru ctu r es  fo r sin g le pha se grid -conne cted   inv e rters and   th po ssibilitie o f   impleme n tation in stationa ry refere nce frame s The o t her non -mai nstre a m re gu lators  we re al so   introdu ce d. Furthe r on, bo th the model  of the  power ci rcuit an d cu rre nt  co ntrol strategy  in  rotating reference frame  were focu se d  on as well.  The overvie w  of control strategy for sin g le- pha se gri d -co nne cted inverters a nd their advant age and di sadva n t ages  were concl ude d in this  pape r.      2. The Model  of the Po w e r Circuit  The full  bri d ge top o logy  with the  ind u ctor L,  co n necte d b e tween th e g r id  and  the   inverter, i s  prese n ted in Fi gure  1. The  capa citor  C i , in the structu r e input, re pre s entin g the  DC  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 10, Octobe r 2014:  714 3  – 7159   7144 voltage sou r ce, and a cu rrent sou r ce I i that can be ei ther the outp u t of the DC-DC  conve r ter or  an array of photovoltaic p anel s.          Figure 1. Full Bridge Invert er      The output  current is cont rolled by imp o sin g  the derivative of the  current thro ugh the  indu ctor, o r , put differently , by imposin g  the volt age  across the i n ducto r L. In t h is ma nne r, the   stru cture of t he converte sho w n i n  Fig u re  2 c an b e  rep r e s ente d , without lo ss  of gene rality, as  the cont rolled  voltage sou r ce V i , pre s ent ed in Figu re  2, whe r e the l i nk ind u cto r are rep r e s ent ed  by the induct o r L, V o  is the utility  voltage, and i L  is the output PV system current.           Figure 2. Simplified Equiva lent Inverter  Circuit       In Figure  2, the ene rgy flow is   co ntrol l ed by the current i L . Ho wev e r, thi s  c u rr ent is   defined by the differen c e  of  voltage betwe en the  source s V i  and V o , appl ied acro ss t he  impeda nce. In this  ca se, a s  the imp eda nce i s  a  pure  indu ctan ce, the current  wil l  be eq ual to t he  integral of the  voltage acro ss it.  As  V o  is known, once it is the utility volta ge itself, V i  is imposed an d therefo r e V L . Thus:                                                                       (2.1)    PWM define s  a modul ated sign al co mposed  of the rep r od ucti on of the modulatin g   sign al’s spe c trum,  wh ose am plitude  is  define d  by the  mo dulation,  ad ded to  ha rmonic  comp one nts of  frequ en cie s   that are   mu ltiples of  the  swit chin g fre quen cy. Igno ring the  effect  of   the harm oni c compo nent s of the switchi ng frequ en cy on voltage V i , once the in ducto r wo rks  as  a lo w p a ss filter for the  cu rre nt, the volt age i m po se d  acro ss the  i ndu ctor is re pre s ente d   si mply  by (2.1). Fi gu re 3  sho w s the man n e r  in  whi c the  co nverter  allo ws the voltag e  to be impo sed  across the in ducto r, as  sh own in  the e q u ivalent circui t of Figure 2.        Figure 3. Block  Diag ram o f  the Simplified Equivalent Circuit   () () () Li o Vt V t V t  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Revie w  of Curre n t Control Strategy fo r Si ngle-P h a s e Grid -Conn e c ted Inverte r s (Peng Mao )   7145 Indeed, the output cu rre n t is  desi r e d  to be a mirro r of V o  as expre ssed in (2.2).  Neverth e le ss,  according to  (2.3), the i n ducto r vo ltag e is the  deriv ative  of the current thro ug itself. Therefore, (2.4) d e scrib e s th e vol t age V i , whi c h, in effect, is defin ed by  the co ntrol lo op,  s h ou ld  pr es en t a  s i n e ,  in   or d e r  to  nu ll the  e ffe c t  o f  V o ,   and a co sine whi c h,  by compo s ition, will  be the resulting voltage i m posed a c ro ss th e indu ct or, therefore,  guaranteei n g  a sin u soid al  c u rrent. In prac tice, at the grid  freq uen cy, the in duct o r i s  a  very  small  rea c tan c e,  cau s in g th e   voltage dro p  across the in ducto r to be much  sma lle r than the utility voltage. In  other word s, the  sine of  V i  do minates the  co sine, d e mo nstratin g that  the de mand  on the  curre n t loop i s  m u ch   more  in favo r of ann ulling t he "di s turb an ce" of th e utili ty voltage rat her th an to  effectively cont rol  the output cu rrent.                                                                        (2.2)                                                    (2.3)                                          (2.4)      3. The Curr e n t Con t rol Strategy  of the   In v e rter in Station a r y  Referenc e Fram In the  co ntrol  strategy, an  inte rnal  cu rrent loo p   and  an  extern al  loop to   control the  inpu t   voltage are i m pleme n ted.  The voltag e  loop d e fine s the amplitu d e  of the reference current  b y   multiplying its cont rol  sign a l  by a “wavef orm”,  whi c can be  a  sam p le of the  out put voltage  o r  a  digitally gene rated si nu soi d , generati ng  the output cu rrent refe ren c e.    3.1. Classic  PI Control Strategy   Figure 4 dem onstrates h o w  the cla s sic  PI cont rol st rategy is imple m ented, in which V i  is  determi ned b y  the current error si gnal p a ssing thr oug h the comp en sator. Th e error sig nal is th differen c e bet wee n  a sam p le of the curre n t and its refe ren c e.         Figure 4. Block  Diag ram o f  Classica l PI Control Strategy Curre n t Loop       It is ob se rve d , however,  that the out put voltage  V o  appea rs  as a  di sturb ance in th simplified  tra d itional m o d e l. Fro m  the  blo c k di a g ram, the  cu rrent si gnal  error is eq ual  to   . Since a perfectly sinu soi dal cu rrent  to the utility lin e is a de sign  goal, e  must natu r all y  approa ch zero. So, there  are two ta sks that PI-cont rolle r has to operate: tracking   referen c e current and  reje cting disturban ce voltage [1-2].  Ho wever, wh en  the refe re nce cu rrent  i s   a dire ct  si g nal,  ze ro ste ady-state   error can be  se cured by u s ing a  cla s sic prop ortion al-integral  (PI) c ontrolle r. Wh en the refe re nce  cu rre nt is  a   sinu soi dal sig nal, it would l ead to stea dy-state e r ror d ue to finite gain at the grid frequ en cy.    3.2. Classic  PI Control Strategy   w i th  Feed -for w a r As the g r id v o ltage i s  me asu r abl e, the  forward  feed back  cont roll er G cd  is  us ed  to  r e d u c e   steady-state  error of the controlle r due  to the finite  g a in of PI, as  sho w n in Fig u re 5. The m odel   () 2 s i n ( ) L I tI t () () 2 c o s ( ) L L di t Vt L L I t dt   ( ) 2 c o s () 2 s i n () iR m s R M S Vt L I t V t    V G P I () () () Lr e f L et i t i t  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 10, Octobe r 2014:  714 3  – 7159   7146 of PWM i s  th e k, a nd  , Wh ere V tri  i s  the  pea k of the t r i angul ar  ca rrie r  si gnal  and  e 2  is the  input of the PWM.         Figure 5. Block  Diag ram  Containin g  the Feed -forwa rd  Controll er      From the  pro posed blo c diagram  that  contai ns thi s   feed-fo rward  controlle r, it can b e   s e en that:                                           (3.1)    From  (3.1 ),  wh en  G cd =1/k,  the  di sturb a n c e  from V o   can  be  elimin a t ed, and  if  , then i L = i ref , identifying the  accurate  cu rrent cont rol effect for i ref PI control wi th grid voltage feed-fo rward  is  comm only used fo r cu rre nt-con trolled PV  inverters, b u t this  solutio n  exhibits t w o  well  kn own   dra w ba cks:  n o t eno ugh  a b ility of the  PI  controlle r to track a sin u soi dal refe rence wi tho u t steady-state  erro r an d p oor di sturba nce   reje ction  cap ability [3-5]. This i s  due t o  the poo p e rform a n c e o f  the integral  action. Mo re over;  this lead s in  turn to the pre s en ce of  the  grid -volta ge ba ckgro u nd harmoni cs in the cu rren waveform. Thus, a poor THD of the  current will typicall y be obtained.    3.3. The Proportion +Res onant  (PR) Regulato r  in Station a r y  Referenc e Fram 3.3.1. Cosine  Function  Ba sed on th e Intern al Mod e l Principle  Ne w station a r y reference  frame control met hod that  is based on  the internal  model  prin ciple in  control theo ry. The method  introdu ce s a sine tra n sf er functio n  with a spe c ifie resona nt freq uen cy into the current co mpen sa to r. Thus, the gai n of the open-loo p  tran sfer  function  of the co ntrol  syst em goe to i n finity at the re son ant fr eq u ency, which e n su re s that th e   steady-state  errors in resp onse to step  cha nge s in  a  referen c e si g nal at that fre quen cy re du ces  to z e ro.   Con s id er th control  syste m  in which th e refe ren c e  i nput si gnal  is sinu soi dal. B a se d on  the   internal  mod e l pri n cipl e [ 6 ], the com p ensator  wi th  a sin u soidal  transfe r fun c t i on is  re quire d.  There are t w o alternative s  for the sine  transfe r fun c tion. One i s  the Lapla c e  transfo rm of   a   co sine fu nct i on, and th e othe r is that  of a  sine fu nct i on. They  are  given  by Comp ared th e Bode  dia g rams of G c1  a nd  G c2  i n  Fig u re  6, It is ob serve d  that  G c1  has a   sufficie n t am ount of p h a s e ma rgin, 9 0  deg ree, b u the pha se  m a rgin  of G c2  i s  o n ly 0 d egree.  Therefore, if  G c2  is em plo y ed for the  sinusoidal i n te rnal m odel, t he feed ba ck  control  syste m   woul d proba bly be highly  unde rda m p ed. The r efore,  it is impo rtant to note  that the co sin e   function, G cl , sho u ld b e   ch ose n  for the  sinu soi dal int e rnal  mod e l.  In this p ape r, G c1   is called the  sine t r an sfer function.  Th e gain  of th e sin e  tra n s f er func tion is  theoretic a lly infinite at the  resona nt ang ular fre que ncy; namely, th e gain of the  l oop tra n sfe r  functio n  goe to infinity at g r id   2 ri e k V P I 0 1 1 () ( ) () () ref i pc d LL i p k kk k G sk is i V k sL kC sL k k s    () i p k kk s L s  2 12 22 22 G, G cc s ss   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Revie w  of Curre n t Control Strategy fo r Si ngle-P h a s e Grid -Conn e c ted Inverte r s (Peng Mao )   7147 freque ncy  = .  Figure 7 sh ows the block diag ram of  the sinusoid a l internal m odel G c1 whe r e the inp u t and output  are u an d y, resp ectively; and the gain i s  Ks [7].          Figure 6. Bode Diag ram of  Tw o T r an sfer Function s, G c1  and G c2       Figure 7. Block  Diag ram o f  Sinusoidal I n ternal M odel  G c1  based o n  Cosi ne Fun c tion      3.3.2. The Second Ord e r Gener a lized  Integra t or fo r a Single Sinusoidal Signal  The p ape r p r opo se s the  concept of int egrato r s for sinusoidal  sig nals. T he  co nce p ts  of   ideal inte grat or for a  sin g le si nu soid al sig nal  a n d  a  stationa ry-fram e  ide a l integ r ator for  sinu soi dal sig nals a r e expl ored [8].   Similar to the dire ct si gnal ca se, for a sin u soidal sign al  the  amplitude i n tegratio n of thi s  si gnal  ca be written a s   . Defining fu rt her  an  auxiliary sig n a l ,  the Lapla c e transf o rm of the three si gnal s are:                   (3.2)    Then  an id ea l integrator fo r a  sin g le  sin u soi dal  sign a l  can  be  conf igure d  a s   sh own i n   Figure 8. It is ea sy to g e t the re sult  sh own i n  Fig u re 9 fro m  Fig u re  8 [9]. Th e co rrespon d i ng   stationa ry-fra me gen eralized integ r ato r   is sho w in F i gure  9(c). T he integ r ato r   output contai ns  not only the integratio n of the input, but also  an a ddi tional negli g ible com pon e n t. The se co nd   orde r ge neral ized inte grato r  is  shown in Figure 10, wh ere K I  is the i n tegral  con s t ants [10 - 11].   o 2 o o () s i n ( ) et A t () s i n ( ) yt A t t () c o s ( ) xt A t  2 2 2 2 22 22 22 22 22 22 22 2 2 cos s in c o s s i n () ( ) ( ) co s s i n () cos s in () sA A s A s A Ys ss s s s s AA s Es ss As A Xs ss             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 10, Octobe r 2014:  714 3  – 7159   7148     Figure 8. An Ideal Integrato r  for a Single  Sinusoi dal Signal           Figure 9. Signal Passing T h rou gh an Id eal Integrato r           Figure 10. Integrato r  an d the Seco nd O r de r Gen e rali zed Integ r ato r       3.3.3. The Proportion +Re s onan t m (P R) Regula t or   Form th e ab o v e con c lu sio n s , it is expli c it that both cosine fun c tion b a se d on th e i n ternal   model p r in ci ple, and th e  se con d  ord e r ge ne ra li ze d integrator,  have the  same exp r e s sio n , but looking  at issue s  from different  vi ews. The  former, fro m  the view point of  freque ncy  do main, explai n  how to g e t in finite gain  at the resona nt frequ en cy, wh ich e n sures t hat  the stea dy-st a te errors in  respon se to  referen c sin u s oid a l sig nal  redu ce s to  zero. Th e latter,  from the view point of time  domai n, expl ain the integrat or co ncepts for sinu soid a l  signal, just li ke  the integrato r  con c ept s for  dire ct cu rre nt sign al.  We  call it, ,  reso nant regu lator, and th e Propo rtion  +Resona nt (PR)  current   controlle r G c1  is define d  as:   ( ) cos( ) xt A t  22 s () s i n ( ) et A t  22 s s () s i n ( ) y t At t  () c o s ( ) et A t  22 s s () s i n ( ) et A t  22 s () c o s ( ) yt A t t  22 s 22 s s () s i n ( ) yt A t t  () c o s ( ) et A t  22 s s () s i n ( ) et A t  22 s co s () s i n A yt t 22 s 22 s s sin () s i n A yt t 22 2 s s cos () c o s ( ) s i n A yt A t t t   22 2 s s sin () s i n ( ) s i n A yt A t t t   () c o s ( ) et A t  () s i n ( ) et A t  22 2 I s K s 1 I K s 22 s s 22 s s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Revie w  of Curre n t Control Strategy fo r Si ngle-P h a s e Grid -Conn e c ted Inverte r s (Peng Mao )   7149                                             (3.3)    Whe r e, K P  and K I  are the p r opo rtion a l an d integral  con s tants  re spe c tively.  In the ca se  of curre n t co ntrol for g r id  con necte d i n verter, the  curre n t error signal i s   non sinu soid al , which co ntains m u ltiple  curr e n t harmonics. Fo r each cu rre n t harm oni c of  con c e r n, a correspon ding  reso nant re gulator mu st  be installed .  When the multiple cu rrent   harm oni cs are of  con c e r n,  the  corre s po nding  re so na nt reg u lato r should  be i n st alled.  Reson ant   freque nci e o f  the re son a n t  regulato r   co rre sp ond  to t he fre quen ci es of the  con c erned  cu rre n harm oni cs. T he harmoni comp en sato r (HC) G hc  is d e fined a s  bel ow,                                                                (3.4)    Comm only; it is  de signe d t o  compe n sate the  sele cte d  ha rmo n ics  3 rd , 5 th  and  7 th , as they  are  the   most promine n t harmo nics  in the curre n t spe c tru m  [12-14].  Usi ng (3.3), (3.4), the tra n s fer fu nction   of the gen era lized  re son a n t  regulato r  G c  can  be   expre s sed a s                                     (3.5)    Figure 11  sh ows a mo re d e tailed pi cture of  the stan d a rd  controlle r scheme  of G c  for the  singl e-p h a s grid -conn ecte d PV inverter (the  PWM mo dulator i s  inte ntionally omitted).           Figure 11. Standa rd Controller Scheme  of G     The Bod e  pl ots of di sturb ance rej e ct io for the PI  and PR  co ntrolle rs  are   s h ow n  in  F i gu r e  12 , w h e r e :   ε  is cu rrent  error a nd the  grid voltag V o  is grid volt age, con s ide r ed  as the di sturb ance for the system [14].  11 22 () () cP I P h c s Gs K K K G s s   22 3, 5 , 7 , () hc Ih hn o s GK sh 22 2 2 3, 5 , 7 , () () cP I I h hn o ss Gs K K K ss h    0 () () re f o i s Vs Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 10, Octobe r 2014:  714 3  – 7159   7150     Figure 12. Bode Plot of Disturban ce  Rej e ction (cu r ren t  erro r ratio di sturb a n c e )  of the PR+HC,  and PR Curre n t Controll ers      As it can be  obse r ved, a r oun d the fundam e n tal freque ncy the  PR provide s  140 dB  attenuation,  while th e PI provide s  o n ly 17dB. Mo re over a r ou nd  the 5 th  and  7 th  harmo nics t he  situation  is e v en worst, th e PR  attenu ation b e in g  1 25 dB  and  the PI atten u ation o n ly 8  dB.  More over fro m  Figu re 1 2 , it is cl ear  th at the PI reje ction  cap abili ty at 5 th  and  7 th  harm oni is  comp arable  with that one  of a simple  proportio nal  co ntrolle r, the in tegral a c tion  being i rrel e va nt.  Thus it i s  d e mon s trate d   the supe rio r ity of t he P R  c o ntroller  res p ec t to the PI in terms of  harm oni c cu rrent reje ction.   The op en loo p  and cl osed  loop freq uen cy re sp o n se  of the system  using P R  co ntrolle can b e  se en i n  Figure 13 a nd Figu re 14  respe c tively [15].          Figure 13. Bode Plot of Open-lo op PR  Current Co ntrol  System  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     A Revie w  of Curre n t Control Strategy fo r Si ngle-P h a s e Grid -Conn e c ted Inverte r s (Peng Mao )   7151     Figure 14. Bode Plot of Referen c e Sig nal  to Gr id Cu rre n t Tran sfer F unctio n  (cl o sed loop     3.3.4. The Da mped PR Re gulator   The PR re g u lator, exhibi t theoreticall y  an  infinite  gain at the reso nan ce fre quen cy,  ensurin g a n early pe rfe c t harm oni c eli m ination.  Ho wever, the  re alizatio n of ideal ge ne rali zed   integrato r s i s   sometim e s n o t po ssi ble  d ue to finite  preci s ion  in di gi tal system s,  and th e g a in,  at  the resona nce freque ncy, is ea sy to be affect ed by the fluctuation  of the grid fre quen cy.  Thus, a  dam ped ge ne rali zed integ r ator is propo se d in whi c h h a ve limited gai n at the   resona nce freque ncy. Thi s   configu r ati on can  be  realized in  di gital platform with a  hig h   accuracy an d ,  moreove r , it is well suite d  for  alleviating som e  inst ability proble m s identified  in  ideal integ r at ors [16 - 1 8 ].                (3.6)    Usi ng th e b a nd-p a ss filters G hc1  and   G hc , which a r e  expresse d i n  (3.6), th e referen c e   sign al to grid  curre n t tran sfer functio n  e x hibits both a  large r  ba nd width an d sm aller ma gnitu de  dips.     3.3.5. The Optimum Dam p ed PR Reg u lator   Figure 14  sh ows the Bo d e  diag ram  of  the refe ren c e  sign al to the  grid  cu rrent  transfe function. A flat unity gain a nd ze ro pha se are ob se rve d  within the freque ncy ra ng e of interest. In  that  ca se,  a good referen c e-sig nal -tra cking cap abilit y is expecte d .  However, th is feature force s   the referen c e  signal to be  a nearly p e rf ect sin u soida l  waveform  with an insig n ificant ha rmo n i c   conte n t. In fact, the flat un ity-gain an d zero p h a s e ch ara c t e ri st ic s sug g e s t   that the grid  cu rre n will track the f undam ental referen c sign al and its ha rmonics pe rfe c tly.  1 11 22 1 22 3, 5 , 7 , 1 22 2 2 3, 5 , 7 , 1 2 () ( ) 2 2 2( ) 22 () 22 ( ) o cP I P h c oo ho hc I h hn ho o oh o cP I I h hn oo h o o s Gs K K K G s ss ns GK sn s h sn s Gs K K K s ss n s h             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 10, Octobe r 2014:  714 3  – 7159   7152     Figure 15. Th e Optimum Damped P R  Regulato r       Paper [1 9-2 0 ]  presents  curre n t co ntrol sc hem e fo r the si ngle  p hase gri d -co nne cted   PV inverter with the follo wing inte re sting feature s : 1) accu rate  synchro n ization with the  grid   voltage; 2) lo w ha rmo n ic  content of the  grid  cu rre nt; and 3 )  lo w computation a load. Figu re  15   sho w s the p r opo sed  cu rre n t cont rol  scheme. Fi g u re  16 sho w s th e Bode di ag ram of refe re nce   sign al to grid  curre n t transf e r functio n           Figure 16. Bode Dia g ra m o f  Referen c e S i gnal to Grid  Curre n t Tran sfer Fu nctio n  (clo se d loop     As expe cted,  the referen c e sign al to grid  cu rre nt tra n sfer fu nctio n  behave s  a s   a low- band width b and pa ss filter tune d to reso nate at  the gri d  freq u ency. Note t hat the tran sfer  function ma g n itude and p hase are 0 d B  and 0  at  50Hz, re spe c tively, which sug g e s ts that  a  good tra c king  capability of the fundame n tal grid  voltage co mpo n ent is achi eved. Moreove r , a   signifi cant a d d itional atten uation i s  ob served in  Fi gu re 16  in the  shape  of the four n a rro w  di ps  that are cent ered at fre q u enci e s of 15 0,  250, 350,  and 450 Hz, resp ectively. This beh avior  confirms that  the simple and accu rate  sync h r oni zat i on method u s ed in the propo sed control   scheme  will not introdu ce  the harmo ni c co ntent of  the referen c e  signal into t he grid  cu rre nt.  More over; the Bode plots of disturba n c e rej e ctio for the optimum dampe d PR  regul ator  co n t rollers i s  th e sa me a s   Figure 12. T hus it i s  d e m onst r ated t he optim um  PR  controlle r ha s sa me supe riority in term s of harm oni c cu rrent rej e ction. Mea n while; it is wo rth  mentionin g  that the PLL-based sy n c h r oni zing al go rithm is n o t use d  in this  system  with the   optimum da mped  P R  reg u lator, so  th e   com putatio n a l loa d  is ne ce ssarily lo wer d ue to  wit hout   p r oc es s i n g  time  r e qu ir ed  to  c o mpu t e the PLL synchronizi ng algo ri thm.  0 () () re f o i s Vs Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.