I n t e r n at ion al   Jou r n a l   of   P owe r   E l e c t r on ic s   an d   Dr ive  S ys t e m s   ( I J P E DS )   Vo l .   12 ,   N o .   2 J un   2021 ,   pp.   105 5 ~ 10 6 8   I S S N:  2088 - 8694 DO I 10 . 11591/ i j pe d s . v 12. i 2 . pp 105 5 - 10 6 8        1055       Jou r n al  h o m e page ht tp: // ij pe ds . iaes c or e . c om   S t u d y   o f   a si n gl e  p h ase  gr id  c on n e c t e d   P V   in v e r t e r   p e r f or m an c e   u n d e r   a   w e ak  gr id  c on d itio n s   an d  d is t or t e d  gr id   v ol t ag e   f or   C am b o d ia       S ovan n P h oe u r n ,   S ak d S om k u n     Sc h o o l   o Ren ew ab l E n e rg y   an d   S m art   G ri d   T ec h n o l o g y   (SG t ech ),   N ar e s u an   U n i v e rs i t y ,   Ph i t s an u l o k ,   T h ai l an d       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT     A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve F e b   1 3 , 2 020   R e vi s e M a r   19 ,   20 21   A c c e pt e A pr   3,   2021       A   s i n g l e - p h as e   g r i d - co n n ec t ed   PV   i n v e rt e p e rfo r m a n ce  u n d e w e ak   g ri d   i s   mo d el   d e s i g n e d   t o   p en e t rat e   PV   e n e r g y   w i t h   w ea k   g r i d .   U s u a l l y ,   t h i s   mo d e l   g e t s   co m p l e x   an d   u n s t ab l e   i n   p o w er  s y s t em   co n t ro l   s u c h   as   T H D   g ro w t h ,   h ar m o n i c   e ff ec t s ,   v o l t ag s u rg e s ,   i n v e rt e r   p e rf o r m an ce.   E x p e ri me n t al   re s u l t s   w o u l d   p r e s en t   t h e   i m p ac t s   o n   t h e   s y s t em   w h i c h   w o u l d   l e ad   t o   i n s t ab i l i t y   i n   t h e   g ri d   s y s t em .   T h i s   s t u d y   w as   b as ed   o n   i n v e rt e p e rfo r m a n ce  c o n t ro l ,   w e a k   g ri d   co n t ro l ,   t h e   g ri d   d i s t o rt i o n   e x a m i n at i o n ,   an d   h ar mo n i e ff ec t s .   T o   o p t i mi z e   t h i s   g r i d   s y s t em,   h e n ce ,   t h e   p ro p o s e d   me t h o d s   o f   o s c i l l o s co p e   a n d   p o w er  me t e w er e   p ro p o rt i o n a l l y   u s ed   t o   co n t ro l   t h e   g r i d   i m p ac t s   an d   s t ab i l i t i e s .   T h e   r e s u l t s   s h o w ed   t h at   c u rr en t   T H D   i n   d i s t o rt e d   g ri d   v o l t ag e   s y s t em   s u rg ed   t o   8 . 8 8 % .   V P CC   g ro w t h   w as   2 3 8 . 1 1   V ,   e q u i v al en t   t o   8. 2 3 %   i n   w e ak   g ri d   (X L   an d   R).   S u c h   h u g e   i n c r e a s e   c o u l d   p rev en t   t h g ri d   s y s t em   fr o m   t ran s fe rri n g   p o w er  fo l at e o p e rat i o n .   D u r i n g   t h e x p e ri men t ,   t h e   i n v e rt e r ,   p o w er  a n d   Q   p o w er  p e rfo r man ce s   s t o o d   f o g o o d   o p e rat i n g   p ro ce s s e s   w i t h o u t   i m p a c t s   o n   t h e   g r i d   p e rfo r m an ce.   T h i s   me t h o d   s h o u l d   b e   ap p l i e d   w i t h   w e a k   g r i d   s y s t em   b ec au s e   i t   p ro v i d ed   i n fo r m at i o n   ab o u t   g ri d   s t ab i l i t y   co n t ro l .   K e y w o r ds :   G r i s y nc h r o ni z a t i o n   P h a s e - a m p li t ude   P o we r   r e gul a t i o n   P i nve r t e r   W e a gr i d     Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din A u th or :   S o v a nn a   P h o e ur n ,     S c h o o l   o f   R e n e w a bl e   E n e r g y   a n S m a r t   G r i T e c hn o l o g y   ( S Gt e c h )     Na r e s ua n   Uni ve r s i t y   ( NU )   Na kh o n   S a wa n   99  M o 9,   T h a   P h o   S ub d i s t r i c t   T h a   P h o P hi t s a n u l o k ,   T h a i l a n d   E m a i l s o v a nna p h o e ur n ps d @ g m a il . c o m       1.   I NT RODU C T I ON    C ur r e n t l y ,   C a m b o di a   i s   l a c ki n t h e   e l e c t r i c   po we r   f o r   da i l y   n e e ds   a n i n dus t r i a l   o pe r a t i o n s .   T h e   R o y a l   Go v e r n m e n t   o f   C a m b o di a   i s   e n c o ur a gi n pr i v a t e   de v e l o pm e n t   pa r t n e r s   t o   i n v e s t   i n   r e n e wa b l e   e n e r gi e s ,   a n a l l o pe o pl e   t o   i n s t a l l   s o l a r   P h o t o v o l t a i c   s y s t e m s   t o   pe n e t r a t e   t h e   l o v o l t a ge   gr i i n   2020   [ 1 ] C a m b o di a   i s   t h e   ge o gr a ph i c a l l y   po t e n t i a l   c o un t r y   f o r   ph o t o v o l t a i c   i n s t a l l a t i o n s ,   a ppr o x i m a t e l y   5. h o ur s   pe r   da y ,   a n a v e r a ge   s o l a r   i r r a di a t i o n   i s   K W h /m 2   [ 2 ] .   No a   P s y s t e m   c a n   e i t h e r   o pe r a t e   a s   a n   o f f - gr i s y s t e m   o r   a   gr i d - c o n n e c t e s y s t e m   [ 3 ] .   B e s i de s ,   s o l a r   P c o ul c o n v e r t   di r e c t   h e a t s   o f   s un l i gh t   i n t o   e l e c t r i c   e n e r gy   wi t h   l e s s   m a i n t e n a n c e .   W h i l e   r e n e wa b l e   e n e r gy   s o ur c e s   a r e   b e i n ut i l i z e d,   e f f i c i e n t   c o n v e r t e r s   a n s t o r a ge   b a n ks   a r e   r e qui r e t o   pr e v e n t   e x c e s s i v e   e n e r gy   c o n s um pt i o n .   T h e s e   c o ul a l s o   h e l t o   pr e s e r v e   e n e r gy   f o r   l a t e r   us e ,   f o r   e x a m pl e ,   a t   n i gh t   o r   dur i n wi n t e r   a n r a i n y   s e a s o n   w h e n   s o l a r   i n s ul a t i o n s   f l uc t ua t e   [ 4 ] I n v e r t e r s   a l s o   pl a y   a   s i gn i f i c a n t   r o l e   i n   r e n e wa b l e   e n e r gy   s o ur c e s   f o r   DC   t o   A C   po we r   c o n v e r s i o n   b e c a us e   i t   i s   c a pa b l e   o f   s y n c h r o n i z i n po we r   t o   t h e   gr i s y s t e m   [ 5 ] .   L o v o l t a ge   we a gr i di s t r i b ut i o n   s y s t e m s   a r e   i n t e r f a c e wi t h   r e n e wa b l e   e n e r gy   di s t r i b ut e ge n e r a t i o n   wh i c h   c o m pr i s e   us e f ul   i m pa c t s   o n   po we r   c o n t r o l   a n t h e   o pe r a t i o n   o f   t h e   n e t wo r k   [ 6 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2088 - 8 694   I n t   J   P o w   E l e c   &   Dr i   S y s t ,   Vo l .   12 ,   No.   2 J un e   2021   :   105 5     10 6 8   1056   F ur t h e r m o r e ,   s o l a r   i r r a di a n c e   c a n   de v i a t e   i t s   po we r   r a t i o   b y   n um e r o us   n a t ur a l   ph e n o m e n a   s uc h   a s   h e a v y   r a i n f a l l s   a n f a s t - m o v i n c l o uds   i n   wh i c h   c o n s t a n t   c o n t r o l l a b l e   a c t i v e   po we r   f l o ws   ( S )   a r e   i n c a pa b l e   o f   m a n a gi n g.   T h i s   f a c t o r   pr o v e s   t h a t   l o v o l t a ge   di s t r i b ut i o n   s y s t e m s   c a us e   s e r i o us   v o l t a ge   v a r i a t i o n   ( Δ V)   [ 7 ] T h e   m a i n   pr o b l e m s   o f   po we r   i n t e r f a c e s   r e qui r e   s o m e   s uppo r t i v e   t e c h n o l o gi e s   a n s t r a t e gi e s   t o   m a i n t a i n   gr i b a l a n c e   o n   s ub - s y n c h r o n o us   r e s o n a n c e   a n h a r m o n i c s   wh i c h   c a us e m o r e   di f f i c ul t i e s   i n   c o n t r o l l i n s uc h   i s s ue s   a t   de v i c e   v o l um e s   [ 8 ] .   T h e   i m pa c t s   o f   po we r   qua l i t y   t r a n s pa r e n c y   c a n   l e a t o   a   we a gr i a n po we r   s y s t e m   di s t o r t i o n   [ 9 ] .   HV DC   n e t wo r c o n n e c t e A C   gr i i n   l o n di s t a n c e   po we r   t r a n s m i s s i o n   c o ul a c c ur a t e l y   c a us e   we a po we r   wi t h   l o e f f e c t i v e   i n e r t i a ,   l o s h o r t   c i r c ui t   r a t i o s ,   a n o pe r a t i n di s t o r t i o n s   o f   t h e   s y s t e m   [ 10 ] .   A s   pr e v i o us l y   s t a t e d,   we a gr i c h a r a c t e r i s t i c s   e x h i b i t   a   l o s h o r t   c i r c ui t   c ur r e n t   e x pa n ds   t h e   s e n s i t i v i t y   o f   v o l t a ge   a s   a   f a ul t   a n t h e r e   i s   a n   uppe r   r i s o f   v o l t a g e   un s t e a di n e s s .   W h i l e   a   gr i s y s t e m   i s   ge t t i n we a ke r   a n we a ke r ,   n a t ur a l l y ,   t h e r e   a r e   m a n y   r e s o l ut i o n s   t o   r e duc e   t h e   v a r i o us   i m pa c t s   o f   l o s y s t e m   s t r e n gt h   t o   c o n c e n t r a t e   po we r   s y s t e m   c o n t r o l ,   r e a c t i v e   po we r   ( Q)   a n po we r   t r a n s m i s s i o n   s t r e n gt h e n i n g   [ 11 ] - [ 14 ] .     T h i s   s t udy   i n t r o duc e s   t h e   o b j e c t i v e s   o f   we a gr i c o n t r o l   a n a   di s t o r t e gr i v o l t a ge   f o r   a   s i n gl e - ph a s e   gr i pe n e t r a t e P i n v e r t e r .   T h e   s i n gl e - ph a s e   gr i i n t e r f a c e wi t h   i m pe da n c e   un i t s   i n   s e r i e s   c o n n e c t i o n s   wi t h   v o l t a ge   220V  a n a   s y s t e m   f r e que n c y   50Hz   wh e r e   pe n e t r a t e po we r   wi t h   f ul l - b r i dge   P i n v e r t e r   ( P W M )   t y pe   a t   P C C   po i n t .   A s   pr e v i o us l y   s t a t e d,   t h i s   r e s e a r c h   s t udy   wa s   c h o s e n   a s   a   s i n gl e - ph a s e   f ul l - b r i dge   i n v e r t e r   f o r   t h e   e x pe r i m e n t a l   a ppl i c a t i o n ,   a n t o da y   t h e   P i n v e r t e r   t y pe s   b r a n de a s   t h r e e   s i gn i f i c a n t   c a t e go r i e s   i n   m a r ke n e e ds   i n c l udi n t h e   v o l t a ge   ( VSI ) ,   c ur r e n t   ( C S I ) ,   a n i m pe da n c e   s o ur c e   i n v e r t e r s   ( Z S I ) .   VSI   t y pe s   a r e   t h e   m o s t   e x t e n s i v e l y   us e b e c a us e   t h e y   n a t ur a l l y   b e h a v e   a s   v o l t a ge   s o ur c e s   r e qui r e b y   m a n y   i n dus t r i a l   a ppl i c a t i o n s   [ 15 ] .       2.   T HE ORE T I CA L   AN T E CHN I CA L   B AC K G ROUN D   2. 1.   I n ve r t e r   p owe r   p e n e t r at e d   t we ak   gr id   Na t ur a l l y ,   a ppr o pr i a t e   m e t h o ds   o f   i n v e r t e r   po we r   a r e   s y n c h r o n i z e wi t h   a   s i n gl e - ph a s e   we a gr i de pe n di n o n   po we r   qua l i t y   ( P Q)   c o n t r o l l e r   a n a n   a c c ur a t e   c ur r e n t   i n j e c t i o n .   A f t e r wa r d,   a   s y n c h r o n o us   r e f e r e n c e   f r a m e   i s   o pe r a t e a s   a n   o pe n e d - l o o o r   a   c l o s e d - l o o c o n t r o l l e r   wh i l e   t h e   s y n c h r o n o us   r e f e r e n c e   f r a m e   i s   a da pt e wi t h   a   c ur r e n t   c o n t r o l l e r   t h e r e f r o m   t h e   i n j e c t e c ur r e n t   c o ul b e   s y n c h r o n i z e wi t h   a   gr i v o l t a ge .   I n   a ddi t i o n ,   a s   de pi c t e i n   F i gur e   1,   t h e   ph a s e   l o c l o o ( P L L )   i s   r e f l e c t e i n   gr i v o l t a ge   l e v e l   ( V)   a n ph a s e   a n gl e   a m pl i t ude   ( θ)   a n f r e que n c y   ( f )   i n   a   s i n gl e - p h a s e   s y s t e m   [ 16 ] [ 17 ] .           F i gur e   1.   P o we r   c o n t r o l   s t r uc t u r e   s y nc h r o ni z e a   s in g l e - p h a s e   gr i d - t i e i nve r t e r   [ 14]       2. 2.   We ak   g r id   s ys t e m   ( WGS )   T h e   di s t r i b ut i o n   ge n e r a t i o n   n e t wo r us ua l l y   c o m pr i s e s   a n   i n t e r n a l   i m pe da n c e   ( Z n )   wh i c h   c a n   c a us e   t h e   f l uc t ua t i o n   f r o m   a   c o n n e c t i o n   po i n t   o f   a   DG   s y s t e m   wi t h   a n   a r e a   b e h a v i o r   a n v o l t a ge   l e v e l   a n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   P o w   E l e c   &   Dr i   S y s t   I S S N:  2088 - 8 694       A   s tudy  o s ingl e   phas e   gr id  c onne c ted  P V   inve r ter   pe r f or manc e     ( Sov anna  P hoe u r n )   1057   i m pe da n c e   v a l ue   c a n   b e   c a l c ul a t e a s   s h o wn   i n   ( 1 )   [ 18 ] .   A   we a gr i c o ul l e a t h e   v o l t a ge   f l uc t ua t i o n   ( Δ V)   o f   t h e   P i n v e r t e r   a n c o n s e que n t l y ,   i t s   e f f e c t   c o ul f o m e n t   t h e   i n v e r t e r   i n s t a b i l i t y   [ 19 ] .   Ot h e r wi s e ,   r e n e wa b l e   e n e r gy   s o ur c e s   ( s o l a r   P o r   wi n d )   a r e   i n j e c t e i n t o   po we r   gr i ds   c a n   l e a t o   t h e   v o l t a ge   de v i a t i o n   ( Δ v )   b e c a us e   o f   a n   i n t e r n a l   s y s t e m   i m pe da n c e ,   po we r   qua l i t y   de c r e m e n t   a n h i gh - po we r   v a r i a t i o n s .   T h e r e f o r e ,   t h e   a c t i v e   po we r   ( S )   a n r e a c t i v e   po we r   ( Q)   a r e   pr e v e n t e s t r o n gl y   f o r   gr i o pe r a t i o n [ 20 ] [ 21 ] .       = 2 + 2 ( )   ( 1)     2. 3.   P CC   vol t age   c on t r o l   u n d e r   we ak   gr id   I n   t h i s   r e s e a r c h ,   P C C   v o l t a ge   c o n t r o l   wa s   a n   i m po r t a n t   c a us e   f o r   gr i t i e d - P i n v e r t e r   s y s t e m   b e c a us e   wh e n   P po we r   ge n e r a t i o n   s y s t e m   wa s   i n t e r f a c e i n t o   t h e   po we r   gr i d,   po we r   f o r m i n ge n e r a t i o n   c a n   v a r y ,   t h a t   i s ,   P C C   v o l t a ge   e x pa n s i o n   m a y   o c c ur   a n P C C   v o l t a ge   m a y   b e   r e gul a t e f o r   a n   o pe r a t i n s y s t e m .   M o r e o v e r ,   t h e   m a x i m um   po we r   o ut put   ( P m a x ) ,   t h e   a c t i v e   po we r   ( S )   a n r e a c t i v e   po we r   v a l ue s   ( Q)   o f   P i n v e r t e r s   we r e   c o n t r o l l e a n c a l c ul a t e a ppr o pr i a t e l y   a n A   n o n l i n e a r   o f   t h e   r e qui r i n r e a c t i v e   po we r   f o c us e o n   a ga i n s t   t h e   f l uc t ua t i o n s   o f   t h e   a c t i v e   po we r   o ut put   wi t h   a   di f f e r e n t   v a l ue   o f   v o l t a ge   v a r i a t i o n   m a r gi n .   T h e   P C C   c o m m un i c a t i o n   o f   a   we a gr i d - t i e P i n v e r t e r   a s   de pi c t e i n   F i gur e   2   a n t h e   s pe c i f i c a t i o n   o f   t h e   v o l t a ge   f l uc t ua t i o n   v a l ue   ( Δ V)   i s   ut i l i z e a s   t h e   c o m m o n   f o r m ul a [ 18 ] [ 22 ] .       =    ( 2)     He n c e ,   Δ V P CC v o l t a ge   v a r i a t i o n   a t   p o i n t   o f   c o nn e c t i o n   c o up l i ng  ( V)   V P CC v o l t a ge   v a l ue   b e t we e n   t h e   gr i a n P i nv e r t e r   o u t pu t   v o l t a ge   ( V)   Re f r e gul a t e d   v o l t a ge   s o ur c e / f u n da m e n t a l   v o l t a ge   ( 220   V)           F i gur e   2.   P C C   c o m m u ni c a t i o n   o f   a   we a gr i d - t i e P i nve r t e r       T h e r e   a r e   t wo   c o r e   i n d i c a t or s   r e f l e c t   t h e   f o un d a t i o n   o f   t h e   gr i s t r e n gt h   a t   P C C ,   t h a t   i s ,   t h e   s h o r c i r c u i t   r a t i o   ( S C R )   or   t h e   i n duc t i v e - r e s i s t i v e   r a t i o   ( I R R )   o f   t h e   we a gr i s y s t e m   de f i ne by   t h e   m a t he m a t i c a e qua t i o n   a n whe n   t h e   gr i i s   c o n s i de r e we a i f   I R R   i s   s m a l l e r   t h a n   0 . 5   [ 18 ] .     =  2     or    =   ( 3)     He n c e ,   S   n o m i n a l   i s   t h e   r a t e a ppa r e n p o we r   o f   t h e   DG   uni t   Z   tot a l   i s   t h e   e qu i va l e n t   i m pe da n c e   P CC  n o m   i s   t h e   ge n e r a t e r a t e v o l t a ge   f o r   t h e   DG   c o n n e c t i o n   po i n t     T h e   we a k/l o gr i wa s   m a r ke wh e n   t h e   v o l t a ge   a t   P C C   po i n t   i s   s e n s i t i v e   t o   a n y   de v i a t i o n   o f   l o a a n i m pe da n c e   o f   t h e   l i n e   i s   i n v e r s e l y   pr o po r t i o n a l   t o   t h e   s h o r t   c i r c ui t   c ur r e n t   c a pa b i l i t y   a t   t h e   c o n n e c t i n po i n t .   I f   t h e   s h o r t   c i r c ui t   c ur r e n t   i s   h i gh ,   gr i d   s t r e n gt h   i s   h i gh .   W h i l e   s h o r t   c i r c ui t   c ur r e n t   i s   l o s t r e n gt h ,   i s   a   we a l i n e .   I f   s t r o n g  / s t i f f   gr i i s   n o t i f i e t h a t   t h e   v o l t a ge   wi l l   n o t   b e   a f f e c t e a n wi l l   s t a y   un c h a n ge b e c a us e   de pe n di n o n   t h e   i m pe da n c e   v a l ue s   o f   t h e   gr i ds .   I f   i m pe da n c e   r a t i o s   a r e   h i gh ,   t h e   s t r e n gt h   i s   we a a n wh e n   i m pe da n c e   v a l ue s   de c r e a s e   l o wl y ,   t h e   gr i c a pa c i t y   s t r e n gt h   i s   s t r o n g   a n t h e   c o m pa r i s o n   o f   t h e   we a gr i a n s t r o n gr i c h a r a c t e r i s t i c s   a s   de pi c t e i n   T a b l e   1   [ 23 ] .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2088 - 8 694   I n t   J   P o w   E l e c   &   Dr i   S y s t ,   Vo l .   12 ,   No.   2 J un e   2021   :   105 5     10 6 8   1058     T a bl e   1.   C o m pa r i s o n   o f   t h e   we a gr i a n s t r o n g r i c h a r a c t e r i s t i c s   [ 23 ]   W e a k  / L ow  gr id   c a pa c it y   S tr o ng / s ti f f   g r id  c a pa c it y   -   D e c r e a s in th e   gr id  S C R   -   T he   gr o w th   o f   hi gh gr id  i m pe da nc e   -   C ha r a c te r is ti c   o f   a uns ta bl e   di s tr ib ut e s y s te m   -   F a r th e r   po w e r   ge ne r a ti o lo c a ti o n   -   L o a v a r ia ti o o f   li ne   -   A   v o lt a ge   v a r ia ti o is   no pr o po r ti o na to   a   c o ndi ti o n   -   V o lt a ge   s ti ll  ke e ps   s te a dy   o f   li ne   -   G r id   im pe da nc e   is  l o w   -   T he   im pe da nc e   o f   th e   li ne   is   in v e r s e ly   pr o po r ti o na to   th e   S C R   c a pa c it y   a th e   po in o f   c o m m o c o upl in   -   T he   c o ns ta nt   lo a o f   li ne   a nd  s ta bl e   di s tr ib ut e s y s te m   -   N o th e   f a r th e r   po w e r   ge ne r a ti o lo c a ti o n       2. 4.   Dis t or t e d   g r id   vol t age   s ys t e m   T h e   po we r   di s t r i b ut i o n   ge n e r a t i o n   s y s t e m s   o f   gr i d - t i e P i n v e r t e r s   n a t ur a l l y   c o m pr i s e   t h e   gr i po we r   di s t o r t i o n   i n   m a n y   c a us e s ;   T HD   v a l ue   e x pa n s i o n   o f   h i gh   i m pe da n c e   a n i n v e r t e r   f i l t e r s   i n   us e   o f   po we r   e l e c t r o n i c   de v i c e s   o r   o t h e r wi s e ,   a   l o v o l t a ge   di s t r i b ut i o n   gr i i s   e x po s e t o   v o l t a ge   i n e qui t y ,   di s t o r t i o n s   a n po we r   di ps   [ 24 ] .   T h e   gr i di s t o r t i o n   s y s t e m   c a n   c a us e   b y    a   s o l a r   P i r r a di a n c e   de c r e a s e s   due   t o   l o po we r   o pe r a t i o n ,   t h e   i n v e r t e r   c h a r a c t e r i s t i c s   c o ul ph e n o m e n a l l y   ge n e r a t e   m o r e   un de s i r a b l e   h a r m o n i c .   I n c i de n t a l l y ,   wh e n   h a r m o n i c s   a r e   f l o wi n t h r o ugh   po we r   gr i i m pe da n c e ,   t h e y   pr o duc e   t h e   v o l t a ge   h a r m o n i c s   a n s h a l l   di s t o r t   t h e   s uppl y   v o l t a ge   i n   t h e   gr i a n h a r m o n i c   di s t o r t i o n s   o f   t h e   gr i c o n s i s t   o f   1 st 3 rd , 5 th , 7 th , 9 th   o r   11 t h   o r de r   v a l ue s   a s   s h o wn   i n   F i gur e   3   [ 25 ] .             F i gur e   3.   C ur r e n h a r m o ni c   d i s t or t i o n   w i t h   po we r       2. 5.   P owe r   r e gu l at ion   of   gr id   c od e   in   Cam b od ia   2 . 5. 1.     Vol t age   c at e gor in   Cam b od ia     T h e   di s t r i b ut i o n   s y s t e m   i s   us e t o   t r a n s f e r   e l e c t r i c a l   po we r   t o   us e r s   f r o m   t h e   h i gh   v o l t a ge   ( HM ) /M e di um   v o l t a ge   ( M V)   a n t h e   M V/L o v o l t a ge   ( L V)   s y s t e m .   I n   a ddi t i o n ,   t h e   v o l t a ge   s t a n da r i s   a ppl i e i n   C a m b o di a   a s   de m o n s t r a t e i n   T a b l e   [ 2 2 ].       T a bl e   2 V o l t a ge   c l a s s if i c a t i o n   o f   C a m b o d i a   [ 26 ]   V o lt a g e  c la s s i f i c a ti o n   R a nge  of  N om in a vol ta ge   N o m in a vo lt a g e   H ig h e s vol ta ge   L o w   vo l ta ge   600v   o r  l e s s   230V / 400V   -   M e di um   vo lt a ge   M o r e  t ha n 600V t o  35 kV or  l e s s   22 kV   24 kV   H ig h e s vol ta ge   M o r e  t ha n 35 kV   115 kV   123 kV   230 kV   245 kV       2 . 5. 2.     L ow   vol t age   f l u c t u at ion   T h e   v o l t a ge   f l uc t ua t i o n   c o ul a ppe a r   a t   t h e   gr i c o n n e c t i o n   po i n t   o f   s o l a r   P pl a n t   b e c a us e   o f   s wi t c h i n o pe r a t i o n   wi t h   t h e   s o l a r   pl a n t   f a c i l i t i e s   a n t h e   v o l t a ge   f l uc t ua t i o n s   a t   t h e   gr i c o n n e c t i o n   po i n t   o f   t h e   l o v o l t a ge   di s t r i b ut i o n   n e t wo r wh i c h   i s   pe n e t r a t e wi t h   s o l a r   P po we r   pl a n t   b e c o m e   t h e   m o s t   un i v e r s a l   due   t o   t h e   i n t e r m i t t e n t   n a t ur e   o f   s o l a r   P s o ur c e   a n due   t o   t h e   c us t o m e r .   T h e   l o a v o l t a ge   f l uc t ua t i o n   i s   pa s s e b y   t h e   E l e c t r i c i t y   A ut h o r i t y   o f   C a m b o di a ,   - 10% ,   a n  + 6%   o f   t h e   n o r m a l   v o l t a ge   v a l ue   a s   s h o wn   i n   T a b l e   3   [ 27 ] .   T h e   po we r   f a c t o r   ( P F )   o f   gr i c o de   i n   C a m b o di a   i s   pa s s e b y   E l e c t r i c i t y   A ut h o r i t y   o f   C a m b o di a   ( E A C )   f o r   gr i s y s t e m    r e qui r e s   0  . 95    l e a di n o r   l a ggi n g   [ 28 ] ,   a n t h e   s y s t e m   f r e que n c y   i s   a b o v e   5 0  . Hz   o r   b e l o 47  . Hz .   T h e   s o l a r   P pr o j e c t   c a n   b e   di s c o n n e c t e f r o m   t h e   gr i s uppl y   wi t h i n   0  . s e c o n ds   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   P o w   E l e c   &   Dr i   S y s t   I S S N:  2088 - 8 694       A   s tudy  o s ingl e   phas e   gr id  c onne c ted  P V   inve r ter   pe r f or manc e     ( Sov anna  P hoe u r n )   1059   wh i c h   i s   r e gul a t e b y   E A C ,   b ut   t h e   s y s t e m   f r e que n c y   m a gn i t ude s   b e t we e n   47  . t o   50  . Hz   s h a l l   b e   m a i n t a i n e f o r   t h e   gr i s y s t e m   o pe r a t i o n .   T a bl e   3.   L o w   v o l t a ge   l e v e l s   m a i n t a i ne a t   t h e   gr i po i n t   N o m in a s y s t e m   vo lt a g e   M a in ta in e d V a lu e   230V   207V ≤   U  ≤   244V   00V   360V ≤   U  ≤   424V       2 . 5. 3.     Har m on ic  d is t o r t ion   T h e   h a r m o n i c   v o l t a ge   di s t o r t i o n   i s   us ua l l y   de f i n e a s   t h e   gr i s y s t e m   t h a t   s h a l l   c a us e   t h e   h a r m o n i c s   i n   t h e   C T S   t o   e x c e e t h e   l i m i t s   s pe c i f i e b y   E A C   a n t h e   o v e r a l l   t o t a l   r a t e c ur r e n t   di s t o r t i o n   ( T R D)   i s   l i m i t e 5%   a n t h e   h a r m o n i c   v o l t a ge   di s t o r t i o n   l e v e l s   a s   i l l us t r a t e i n   T a b l e   4   [ 28 ] .       T a bl e   4.   Ha r m o ni c   v o l t a ge   di s t or t i o n   l e v e l s   B us  V o lt a g e  a P o in of   C o upl in g   M a x  i ndi v id ua H a r m o ni c   C o m p o n e nt   ) % (   M a x   T H D  ( % )   le ve ls   69 kV a nd l e s s   3 . %   5 . %   69 kV <  V    ≤ 161 kV   1 . %   2 . %   A bove  161 kV   %   1 . %       3.   RE S E AR CH  M E T HO   I n   t h i s   r e s e a r c h ,   a   P i n v e r t e r   pe n e t r a t e po we r   t o   a   we a gr i a t   t h e   po i n t   c o n n e c t i o n   o f   c o upl i n ( P C C )   a n t h e   e x pe r i m e n t   wa s   de v e l o pe a c c o r di n t o   a   s i m ul a t e m e t h o t o   n o t i f y   t h e   r e s e a r c h   f i n di n gs   o f   t h e   P i n v e r t e r   pe r f o r m a n c e ,   t h e   di s t o r t e gr i v o l t a ge   a n h a r m o n i c   e f f e c t s   un de r   a   we a gr i c o n di t i o n   o f   t h e   s y s t e m .   T h e   5 - K W   f ul l - b r i dge   i n v e r t e r   wa s   s e t   up  f o r   a n   e x pe r i m e n t   a n t h e   gr i s y s t e m   wa s   a   s i n gl e - ph a s e   A C   po w e r   ( 220   V/50   Hz )   c o m b i n e i n   s e r i e s   c o n n e c t i o n   wi t h   i m pe da n c e   c o m po n e n t s   ( Z ) .   T h e   i m pe da n c e   e l e m e n t s   we r e   gi v e n   t h e i r   t o t a l   r a t i o s   o f   2. 619  Ω.   M o r e o v e r ,   t h e   e x pe r i m e n t   we r e   do n e   wi t h   t o t a l   po we r   a dj us t m e n t   o f   5 - K W   P i n v e r t e r   i n   100% ,   66% ,   33%   r a n ge   a ppl i c a t i o n .   T h e   e x pe r i m e n t a l   ge o gr a ph i c   a r e a   wa s   s e t   a t   C a m b o di a n - T h a i   S ki l l s   De v e l o pm e n t   I n s t i t ut e   ( C T S DI ) ,   P h n o m   P e n h   C a m b o di a .   P a r t i c ul a r l y ,   t h e   pr i n c i pl e s   o f   e x pe r i m e n t a l   pr o c e s s e s   i n   t h e   r e s e a r c h   s t udy   c o ul b e   a ppl i e pr o pe r l y   i n   t h e   f o l l o wi n s t a ge s   s uc h   a s   t h e   i de a l   gr i s y s t e m ,   a   di s t o r t e gr i v o l t a ge   s y s t e m ,   a n a   we a gr i s y s t e m .   I n   a ddi t i o n ,   t h e   r e s e a r c h   m e t h o do l o y   t i t l e a   s t udy   o f   a   s i n gl e   ph a s e   gr i c o n n e c t e P i n v e r t e r   pe r f o r m a n c e   un de r   a   we a gr i c o n di t i o n s   a n di s t o r t e gr i v o l t a ge   wi l   b e   a po pl i e a s   i l l u s t r a t e i n   F i gur e   4 .           F i gur e   4.   T h e   r e s e a r c h   f l o c h a r t   o f   t h e   m e t h o do l og y       4.   RE S UL T S   AN AN AL YSI S   I n   t h i s   s e gm e n t ,   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   r e s e a r c h   s t udy   a r e   e x h i b i t e a n di s c us s e pa r t i c ul a r l y .   A s   pr e v i o us l y   s t a t e i n   t h e   r e s e a r c h   m e t h o d,   t h e r e   a r e   t h r e e   di f f e r e n t   e x pe r i m e n t s   t o   de t e c t   t h e   f a c t o r s   wh i c h   a f f e c t   t h e   s y s t e m   pr o c e s s   a n t h e   we a gr i s y s t e m .   A   P i n v e r t e r   pe r f o r m a n c e   i s   de l a y e a b o ut   60  s e c o n ds   b e f o r e   gr i po we r   i n j e c t i o n .     4. 1.   Re s u l t s   u n d e r   t h e   id e al   gr id   s ys t e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2088 - 8 694   I n t   J   P o w   E l e c   &   Dr i   S y s t ,   Vo l .   12 ,   No.   2 J un e   2021   :   105 5     10 6 8   1060   A s   de pi c t e i n   t h e   r e s e a r c h   m e t h o do l o gy ,   t h e   t h r e e - di f f e r e n t   e x pe r i m e n t s   a r e   o pe r a t e pr o pe r l y .   T h e y   a r e   t h e   i de a   gr i d,   a   di s t o r t e gr i v o l t a ge   a n a   we a gr i s y s t e m   wi t h   100% ,   66%   a n 33%   po we r   a dj us t m e n t .   T h i s   i s   t h e   e x pe r i m e n t a l   di a gr a m   o f   t h e   i de a l   gr i s y s t e m   a s   i l l us t r a t e i n   F i gur e   5.       F i gur e   5.   T h e   e x pe r i m e n t   o f   a n   i d e a l   gr i a n d i s t or t e d   gr i s y s t e m       T a b l e   de m o n s t r a t e s   t h e   po we r   qua n t i t i e s   o f   P s i m ul a t i o n s   i n   100% ,   66% ,   a n 33%   po we r   a ppl i c a t i o ns   wh i c h   a r e   b e i n pe n e t r a t e po we r   wi t h   t h e   gr i po we r   s y s t e m .       T a bl e   5.   P o we r   a dj us t m e n t   o f   P s i m u l a t i o n   100%  po w e r   66%  po w e r   33%  po w e r   5228.4W   3443.3W   1705W         T h e   e x pe r i m e n t a l   r e s ul t s   o f   t h e   i de a l   gr i s y s t e m   a r e   i l l us t r a t e i n   T a b l e   wi t h o ut   t h e   i m pe da n c e   c o m po n e n t   pa s s i n g,   i s   t h a t ,   P po we r   s y s t e m   i s   pe n e t r a t e s i m pl y   wi t h   t h e   gr i s y s t e m .         T a bl e   6.   R e s u l t s   o f   t h e   i de a l   gr i s y s t e m   D e s c r ip ti o n   P o w e r   ( W )   V o lt a g e   ( V )   C ur r e nt   ( A )   P act   ( K V A )   P r e a c   ( K v a r )   F r e qu e n c y   ( H z )   T H D i   (%)   P o w e r   f a c t o r   100%   5070.9   220.31   23.02   5.0712   0.05   50   2.14   0.99   66%   3313.2   220.30   15.04   3.3147   0.09   50   2.19   0.99   33%   1652.3   220.16   7.51   1.6541   0.07   49.99   3.41   0.99       T h e   e x pe r i m e n t a l   r e s ul t s   un de r   t h e   i de a l   gr i s y s t e m   s h o t h a t   a   P s i m ul a t i o n   c o n n e c t e t o   a n   i n v e r t e r   i n j e c t e po we r   wi t h   a   s i n gl e - ph a s e   gr i a t   P C C   po i n t .   W h i l e   t h e   e x pe r i m e n t s   we r e   b e i n a ppl i e d,   P o u t   v a l ue s   o f   3 - l e v e l   po we r   r e m a r ka b l y   r o s e   i n   t h e   gr i a n t h e s e   s ur ge s   f a c t o r s   we r e   c a us e b y   l o a po we r   c o n s um e d,   i n v e r t e r   o ut put   po we r   a n s y s t e m   po we r   i n   o r di n a r y   s t a t us .   Dur i n t h a t   pe r i o d,   V P CC   v a l ue s   o b s e r v e t h e   V P CC   m a gn i t ude s   i n c r e a s e   a   l i t t l e   b i t   o f   a   b a s i c   v o l t a ge .   A c c ur a t e l y ,   V P CC   v a l ue   i n c r e a s e due   t o   l o c o n s um e l o a ( R ) ,   a n f r e que n c y   s y s t e m s   we r e   c o n s i de r e a s   c o n s t a n t   50  Hz .   W h i l e   v o l t a ge   s ur ge   o c c ur r e i n   t h e   gr i t o   l e a I P CC   i n   a   go o r i s e .   T h e   a c t i v e   po we r   ( S )   a n r e a c t i v e   po we r   ( Q)   o f   t h e   i de a l   gr i r e a c h   go o l e v e l s ;   t h e r e f o r e ,   P o u t   qua n t i t i e s   r e f l e c t   a n   i n v e r t e r   pe r f o r m a n c e   a n t h e   i n v e r t e r   e f f i c i e n c i e s   a r e   go o d,   e qui v a l e n t   t o   96%   wh i c h   c a l c ul a t e a s   s h o wn   i n   ( 4 ) .   A l t h o ugh ,   t h e s e   gr i s y s t e m s   h a v e   a n   e x c e l l e n t   pr o c e s s   a n c o n s i de r e a s   s t a b i l i z e s y s t e m s ,   c ur r e n t   T HD   v a l ue s   ( 2. 14,   2. 19,   a n 3. 41% )   we r e   o b s e r v e t h e s e   v a l ue s   s i t ua t e i n   h i gh   l e v e l s ,   a n f a c t o r s   we r e   a s s um e f r o m   t h e   c a us e   o f   i n t e r n a l   gr i i m pe da n c e   a n i n v e r t e r   P o u t .   F ur t h e r m o r e ,   T HD   e f f e c t s   c a n   l e a t o   t h e   un s m o o t h   c ur r e n t   f l o pa t h wa y   a n t h e   r i ppl e   c ur r e n t   wa v e f o r m   o f   t h e   gr i s y s t e m .     =  =       = 5070 . 9 5228 . 4 = 96%   ( 4)       T h e   e x pe r i m e n t a l   r e s ul t s   i n   T a b l e   de m o n s t r a t e t h e   c ur r e n t   h a r m o n i c   o r de r   v a l ue s   o f   t h e   i de a l   gr i s y s t e m   wh i c h   t h e   wh o l e   n e t wo r s y s t e m   i s   a l l o we t o   n a t ur a l l y   o pe r a t e .         T a bl e   7.   T h e   h a r m o ni c   o r de r   v a l ue   u n de r   t h e   i d e a l   gr i d   s y s t e m   H a r m o ni c   o r d e r s   1 st   3 rd   5 th     7 th   9 th   T H D   C ur r e nt  100 %   22.64   0.30   0.18   0.08   0.07   2.14   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   P o w   E l e c   &   Dr i   S y s t   I S S N:  2088 - 8 694       A   s tudy  o s ingl e   phas e   gr id  c onne c ted  P V   inve r ter   pe r f or manc e     ( Sov anna  P hoe u r n )   1061   C ur r e nt  66 %   15.10   0.27   0.12   0.08   0.06   2.19   C ur r e nt  33 %   14.88   0.27   0.12   0.07   0.06   3.41             ( a )         ( b )   ( c )   F i gur e   6.   Gr i d   c ur r e n t   wa v e f o r m s   u n de r   i de a l   gr i s y s t e m   ( a )   P C C   c ur r e n wa v e f o r m s   100%   i n   po we r , ( b ) P C C   c ur r e n t   W a ve f o r m s   i n   66%   po we r ,   ( c )   P C C   c c ur r e n t   wa v e f o r m s   33%   i n   po we r     4. 2.   Re s u l t s   u n d e r   t h e   d is t or t e d   gr id   vol t age   s ys t e m   T h e   di s t o r t e gr i v o l t a ge   s y s t e m   wa s   s e pa r a t e i n t o   t wo   po r t i o n s   f o r   t h e   e x pe r i m e n t a l   pr o c e s s e s ;   t h e   pe r c e n t   r a t e   i n s e r t i o n s   o n   h a r m o n i c   o r de r s .   T h e   pe r c e n t   r a t e   v e r i f i e t h a t   5%   r a t e   f o r   3 rd   h a r m o n i c ,   1%   r a t e   f o r   5 th ,   7 th   a n 9 th   h a r m o n i c s   a s   s h o wn   i n   T a b l e   o n   h a r m o n i c   s pe c t r um s   a n t h e   o n l y   3 rd   h a r m o n i c   o r de r   v a l ue   s e l e c t i o n .   Ho we v e r ,   t h e s e   e x pe r i m e n t a l   r e s ul t s   we r e   n o t   r e f e r r e e x t r e m e l y   t o   v o l t a ge   h a r m o n i c   de t e c t i o n s .   Ot h e r wi s e ,   c ur r e n t   T HD   v a l ue s   we r e   c a l c ul a t e a s   i n   e qua t i o n   ( 5 )   b e c a us e   h a r m o n i c   e f f e c t s   c o ul a f f e c t   t h e   gr i a ppl i c a t i o n .    ( % ) = 2 2 + 3 2 + 4 2 + . . . 2 1 × 100   ( 5)     4 . 2. 1.     T h e   r e s u l t s   of   t h e   p e r c e n t   r at e   in s e r t ion s   on   h ar m on ic  o r d e r s   T a b l e   de m o n s t r a t e s   t h e   e x pe r i m e n t a l   r e s ul t s   o f   t h e   pe r c e n t a ge   r a t e   i n s e r t i o n s   b y   e m ph a s i z i n T HD i   m a gn i t ude s   wi t h   po we r   r a n ge   a dj us t m e n t   i n   100% ,   66%   a n 33%   po we r .       T a bl e   8.   T h e   r e s u l t s   o f   t h e   pe r c e n t   r a t e   i ns e r t i o n   o h a r m o ni c   o r de r s   D e s c r ip ti o n   P o w e r   ( W )   V P C C   ( V )   I P C C   ( A )   P act   ( K V A )   P r e a c   ( K v a r )   F r e qu e n c y   ( H z )   T H D i   (%)   P o w e r   f a c t o r   100%   4978.5   220.26   22.67   4.9787   0.05   49.99   3.41   0.99   66%   3318.5   220.27   15.14   3.3192   0.06   50   5   0.99   33%   1646.6   220.26   7.55   1.6479   0.06   50   8.88   0.99       T h e   r e s u l t s   o f   t h e   pe r c e n t   r a t e   i ns e r t i o ns   o n   h a r mo ni c   o r de r s   un de r   a   di s to r t e g r i v o l t a ge   s y s t e m   a r e   s i mi l a r   to  t h e   i de a l   gr i s y s t e m ,   b ut   a   di f f e r e n t   f i gur a t i o n   o f   a   s y s t e m   f l o i s   t h a t ,   t h e   gr i powe r   s i de   pa s s e s   t h e   pe r c e n t   r a t e   i ns e r t i o n   a r e a   o n   h a r m o ni c   o r de r s   a n i nj e c t e p o we r   wi t h   P i nv e r t e r   p o we r   a t   P C C .   T h e   r e s u l t s   s h o i n   100%   po we r   ge t s   4978. 5W   a n t hi s   v a l u e   c o l l a ps e s   a r o un 21. 5   W   o f   5   KW   i nv e r t e r   c a pa c i t y   a n i n   33%   po we r   f a ll s   a b o ut   5   W ,   b ut   th e   66%   po we r   a ppl i c a t i o n   va l u e   r i s e s   a r o un 19W .   P o we r   gr o w t h   o r   de c r e m e n t   f a c t or s   a s s u m e f r o m   r e l a t i o n s   t o   t h e   l o a po we r   qua n t i t y   c o ns u m e d,   s y s t e m   p o we r   a n d   i nve r t e r   p o we r   s i de .   W hi l e   t h e   s y s t e m   po we r   i n c r e a s e o r   c o l l a p s e d,   po we r   f a c t or s   c o ul l e a a   c ur r e n t   r a t e   to   f o l l o b e c a us e   c ur r e n t   r a t i o s   we r e   pr o p o r t i o na l   t o   p o we r   qua n t i t y   l e ve l s .   Ot h e r w i s e ,   AC   po we r   s y s t e m   wa s   pr o por t i o n a l   d i r e c t l y   t o   t h e   c ur r e n t   a n t h e   v o l t a ge   i n c l ud i ng  a n   i nve r s e   pr o por t i o n   t o   p o we r   f a c t o r   o f   t h e   s y s t e m   pr a c t i c e a s   s h o wn   i ( 6 ) .   I n   t h o s e ,   t h e   h a r m o ni c   d i s t o r t i o n s   o c c ur   i n   gr i s y s t e m s   a n h a r m o ni c   f r e qu e n c i e s   i po we r   gr i ds   a r e   t h e   c a u s e s   o f   po we r   qua l i t y   i s s u e s .   V P CC  v a l ue s   r i s e   s li g h t l y   o f   a   f u n d a m e n t a l   v o l t a ge   a n pa r t i c u l a r ly ,   t h e r e f o r e ,   V P CC   s ur ge s   c a us e   by   c o n s u m e l o a d s   a n d   w hil e   v o l t a ge   gr o wth s   o c c ur   a n gr i po we r s   de c r e a s e   i t h e   s y s t e m ,   t h us   t he s e   f a c t or s   c a n   l e a I P CC   i n   a   dr o dur i n gr i f r e que n c s y s t e m s   a r e   c o ns i de r e a s   c o n s t a n t   o f   f r e que n c y   50  Hz .   R e f e r r i n g   t o   r e s ul t s ,   t h e   po we r   dr o ppi n in   100%   a pp l i c a t i o n   l e a ds   t h e   i nve r t e r   e f f i c i e nc y   t o   f a l l s   1 %   o f   t h e   s y s t e m ,   e qua l   t o   95 %   t h a pe r i o t h e   a c t i v e   po we r   ( S )   c o l l a ps e s   a n r e a c t i v e   po we r   ( Q)   c o n s i de r e a s   goo d   r a n ks .        = . .  ( )   ( 6)     F i gur e   7   ( a )   v e r i f i e s   e a c h   h a r m o ni c   o r de r   v a l ue s   i t h e   s y s t e m   t o   h o l c o n s t a n t ,   b ut   T HD i   va l ue s   i nc r e a s e hi g hly   u n t i l   3. 41%   a s   s h o wn   i T a ble  9,   i f   c o m pa r i n g   w i t t h e   i de a l   gr i s y s t e m .   T h e   T HD   e x pa n d i ng  c o m e s   f r o m   t h e   c a us e s   o f   pe r c e n t   a dd i t i o n   r a t e s   o n   t h e   gr i h a r m o ni c s   i nc l ud i ng  i n t e r n a l   gr i d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2088 - 8 694   I n t   J   P o w   E l e c   &   Dr i   S y s t ,   Vo l .   12 ,   No.   2 J un e   2021   :   105 5     10 6 8   1062   im pe da n c e .   T HD   m a g ni t ude   i 100%   po we r   a d j u s t m e n t   a s   de p i c t e a b o v e ,   it   w il l   b e   a l l o we a   gr i f o r   t h e   s i m p l e   o pe r a t i o n .   F i gur e   7   ( b )   de m o ns t r a t e s   e a c h   h a r m o ni c   o r de r   v a l ue   i s   s t e a d y   a n e n a bl e   f o r   t h e   gr i s y s t e m   b ut   t h e   TH D i   a m p li t ude   i 66%   po we r   a d j u s t m e n t   i n c r e a s e s   r e m a r ka bly   u n t i l   5%   o f   t h e   s y s t e m ,   b ut   t hi s   r a t i o   do e s   n o t   s ur pa s s   y e t   t h e   po we r   r e gu l a t i o C a m b o d i a   a s   s h o wn  i T a bl e   4.   T HD i   r a t i o   i s   a   s c e n a r i o   whi c il l us t r a t e s   t h e   c ur r e n t   wa v e f o r m   c a n   pr o c e s s   i n   u ns m o ot h   s i t ua t i o n   a n t hi s   m a g ni t ude   gr o w t h   i s   po s s i b l e   t l e a t h e   s e r i o us   d i s t or t i o n   o f   t h e   gr i s y s t e m ,   i n   a d d i t i o n ,   i t   c a us e s   e x t r e m e ly   t h e   r i pp l e   wa ve f o r m .   F i gur e   7   ( c )   i l l us t r a t e s   T HD i   v a l ue   i n c r e a s e   i n   t h e   h i gh e s t   l e v e l   ( 8. 88% ) ,   b ut   e a c h   c ur r e n t   h a r m o n i c   o r de r   r a t i o   de c r e a s e s   s l i gh t l y   o f   t h e   c o n s t a n t   l e v e l s .   A c c o r di n t o   po we r   t r a n s m i s s i o n   r e gul a t i o n   o f   gr i c o de   C a m b o di a   a s   s h o wn   i n   T a b l e   4,   t h i s   m a gn i t ude   i s   a   s c e n a r i o   o f   a   gr i s y s t e m   wh i c h   b e   n o t   pe r m i t t e t o   o pe r a t e   c o n t i n uo us l y   o r   t h e   l i n e   s y s t e m   i s   s t o ppe s udde n l y .         ( a )       ( b )       ( c )     F i gur e   7.   P C C   c ur r e n wa v e f o r m s   i n   pe r c e n t a ge   powe r ,   ( a )   100% ,   ( b )   66% ,   a n d   ( c )   33 %       T a bl e   9.   T h e   h a r m o ni c   o r de r   v a l ue   u n de r   t h e   di s t or t e g r i d   H a r m o ni c   o r d e r s   1 st   3 rd   5 th     7 th   9 th   T H D   C ur r e nt  100 %   22.67 A   0.66  A   0.27 A   0.18 A   0.16 A   3.41%   C ur r e nt  66 %   15.08 A   0.67 A   0.20 A   0.17 A   0.15 A   5.00%   C ur r e nt  33 %   7.51 A   0.60 A   0.18 A   0.14 A   0.13 A   8.88%   V o lt a g e  ha r m o ni c s       5%   2%   1%   1%   5.57%       4 . 2. 2.     T h e   on l 3r d   h ar m on ic  or d e r   va l u e   s e l e c t ion   R e s u l t s   o f   t h e   o nly   3 rd   h a r m o ni c   o r de r   s e l e c t i o n   u n de r   d i s t o r t e g r i v o l t a ge   i n   T a bl e   10  i s   t h e   s a m e   pr o c e s s   s y s t e m   t o   t h e   pe r c e n t   r a t e   i n s e r t i o n s   o ha r m o ni c   w i t h   a   gr i d   po we r   i nj e c t i o n   pa s s i ng  5%   a dd i t i o n a l   a r e a   f o r   3 rd   h a r m o ni c   o r de r   to   pe n e t r a t e   P i nv e r t e r   p o we r .   T h e   r e s u l t s   s h o P o u t   i n   100%   po we r   c o l l a p s e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J   P o w   E l e c   &   Dr i   S y s t   I S S N:  2088 - 8 694       A   s tudy  o s ingl e   phas e   gr id  c onne c ted  P V   inve r ter   pe r f or manc e     ( Sov anna  P hoe u r n )   1063   a r o un 22W   o f   5 KW   i nve r t e r   c a pa c i t y   a n i 3 3%   po we r   c o l l a p s e s   a r o un 5 W .   T h e   de c r e m e n t   f a c t o r s   a s s u m e f r o m   r e l a t i o t o   t h e   l o a po we r   qua n t i t y   c o n s u m e d,   s y s t e m   po we r ,   a n a   P o u t .   i n v   s i d e .   B y   t h e   wa y ,   h a r m o ni c   d i s t or t i o n s   l e a a   s y s t e m   po we r   dr o a n t h e   po we r   d r o ppi n i n   100%   a pp l i c a t i o n   l e a d s   t h e   i nve r t e r   e f f i c i e nc y   t f a ll s   1%   o f   t h e   s y s t e m ,   e qua l   t 95% .   I P C C   de c r e m e n t   i n   100%   po we r   dr o ps   0. 34A   o f   23A   pur e   v a l ue   a n a   dr o pp i n r e a s o n   c o m e s   f r o m   po we r   f a c t or   a n v o l t a ge   r a t e   o f   t h e   s y s t e m .   R e s u l t s   v e r i f y   a dd i t i o n a ll y   m a x   v o l t a ge   s ur ge   o f   t h e   o nl y   3 rd   h a r m o ni c   o r de r   s e l e c t i o n   i s   a b o u t   0. 33V  o f   a   b a s i c   v o l t a ge .   T h e   m a i f a c t o r s   o f   v o l t a ge   s ur ge s   c a u s e by   l o a po we r   qua n t i t y   a n d   po we r   qua l i t y   i a   s y s t e m   a n gr i d   f r e qu e n c i e s   c o ns i de r e a s   s t e a d y .   S   de c r e m e n t   r a t e   c a us e   o f   t h e   d i s t ur b a n c e   i n   a   po we r   s y s t e m   a n Q   pe r f o r m a n c e s   a ppr o a c h   i n t o   g oo d   r a n ks .       T a bl e   10.   T h e   r e s u l t s   o f   t h e   o nl y   3 rd   h a r m o ni c   o r de r   s e l e c t i o n   D e s c r ip ti o n   P o w e r   ( W )   V P C C   ( V )   I P C C   ( A )   P act   ( K V A )   P r e a c   ( K v a r )   F r e qu e n c y   ( H z )   T H D i   (%)   P o w e r   f a c t o r   100%   4978.1   220.33   22.66   4.9786   0.06   49.99   3.14   0.99   66%   3332.7   220.24   15.19   3.3329   0.02   50   4.67   0.99   3 3%   1646.4   220.18   7.54   1.6471   0.04   49.99   8.26   0.99             ( a )   ( b )   ( c )     F i gur e   9.   P C C   c ur r e n wa v e f o r m s   o f   t h e   o nl y   3r ha r m o ni c   o r de r   s e l e c t i o n ,   ( a )   3r d   h a r m o ni c   o r de r   i n   100%   po we r , ( b )   3 r h a r m o ni c   o r de r   i n   66%   po we r ,   ( c )   3 r h a r m o ni c   o r de r   i n   33%   po we r       T a bl e   11  il l u s t r a t e s   t h e   e x pe r i m e n t a l   r e s u l t s   o f   t h e   d i s t or t e gr i d   s y s t e m   by   e m p h a s i z i ng  o n   c ur r e n t   h a r m o ni c   o r de r   m a g ni t ude s ;   1 st   ha r m o ni c ,   3 rd   h a r m o ni c ,   5 th   h a r m o ni c , 7 th   h a r m o ni c   a n 9 th   h a r mo ni c   a n d   b e f o r e   t h e   wh o l e   s y s t e m   s t a r t s ,   t h e   po we r   s o ur c e   i s   a d j us t e i n   100% ,   66 %   a n 33%   p o we r .       T a bl e   11.   T h e   h a r m o ni c   o r de r   v a l ue   u n de r   t h e   di s t o r t e d   gr i d   H a r m o ni c   o r d e r s   1 st   3 rd   5 th     7 th   9 th   T H D   C ur r e nt  100 %   22.65 A   0.66 A   0.18 A   0.08 A   0.07 A   3.14%   C ur r e nt  66 %   15.15 A   0.68 A   0.12 A   0.08 A   0.06 A   4.67%   C ur r e nt  33 %   7.51 A   0.59 A   0.10 A   0.06 A   0.05 A   8.26%   V o lt a g e  ha r m o ni c s       2.5%   1%   0.5%   0.5%   2.78%       A c c o r di n g   t o   3 rd   h a r m o n i c   o r de r   m a gn i t ude s   i n   t h e   h a r m o n i c   s pe c t r um   b a r s   i n   F i gur e   10  n o t i f y   t h e s e   v a l ue s   t o   e x i s t   go o s t a b i l i t y   i n   gr i s y s t e m s .   B ut   T HD i   v a l ue s   i n   100%   a n 66%   po we r s   r i s e   i n   h i gh   l e v e l s   a n T HD i   gr o wt h s   c o m e   f r o m   t h e   c a us e s   o f   pe r c e n t   a ddi t i o n   r a t e s   o n   t h e   gr i h a r m o n i c s   i n c l udi n i n t e r n a l   gr i i m pe da n c e   a n n o n - l i n e a r   l o a ds .   T h e r e f o r e ,   h a r m o n i c   e f f e c t s   l e a t o   s e r i o us l y   di s t o r t e gr i o pe r a t i o n s   a n b a dl y   r i ppl e   c ur r e n t   wa v e f o r m s .   T HD i   v a l ue   i n   33%   a ppl i c a t i o n   r i s e s   t o   8. 26%   a n i s   a n   a f f e c t e v a l ue   un de r   t h e   r e gul a t e wa r n i n r e l y i n o n   po we r   r e gul a t i o n   o f   gr i c o de ,   C a m b o di a ,   a s   s h o wn   i n   T a b l e   4.   F ur t h e r m o r e ,   t h e   8. 26%   v a l ue   i s   n o t   a l l o we t o   t r a n s f e r   po we r   o r   di s c o n n e c t e s udde n l y   t h e   o pe r a t i n s y s t e m .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                   I S S N :   2088 - 8 694   I n t   J   P o w   E l e c   &   Dr i   S y s t ,   Vo l .   12 ,   No.   2 J un e   2021   :   105 5     10 6 8   1064       F i gur e   10.   Ha r m o ni c   s pe c t r u m s   o f   t h e   o nl y   3r h a r m o ni c   o r de r   s e l e c t i o n   ( % ) = 3 2 + 5 2 + 7 2 + 9 2 + . . . 2 1 × 100     ( 7)     4. 3.   T h e   Re s u l t s   of   we ak   gr id   s ys t e m   T h e   we a gr i s y s t e m   i s   a   s i ng l e - pha s e   gr i d - c o nne c t e i n   s e r i e s   w i t h   i n duc t i v e   r e a c t a n c e   ( X L )   a n d   r e s i s t i ve   ( R )   uni t s   a n pe n e t r a t e p o we r   wi t h   P i nv e r t e r   a t   t h e   po i n t   o f   c o m m o n   c o up l i ng  ( P C C ) .   X L   v a l ue s   a r e   g i v e n   1. 749Ω   a n R - va l u e   i s   0. 87Ω ,   tot a l l y   s u m m a r i z e v a l ue s   a r e   a c c e pt e 2. 619Ω .   T h e   we a gr i d   s y s t e m   pr o vi de i n t o   i n d i vi du a l   t wo   s t r uc t u r e s   f o r   t h e   e x pe r im e n t   w i t h   po we r   a d j us t m e n t   a s   pr e vi o u s l s t a t e d.   T h e   f i r s t   e x pe r i m e n t   s tr a t e g y   o f   a   we a gr i i s   a pp l i e i n   po we r   tr a n s f e r e n c e   pa s s i ng  i m pe da n c e   ( X L f r o m   t h e   gr i d -   c o n n e c t e P i nv e r t e r ,   a n t h e   s e c o n i s   a   we a gr i a pp li e i po we r   t r a n s f e r e nc e   t h r o ugh o u im pe da n c e s   ( X L -   R )   f r o m   a   gr i pe ne t r a t e a   P i nv e r t e r   p o we r .       4 . 3. 1.     T h e   r e s u l t s   of   we ak   g r id   s ys t e m   c on n e c t e d   in d u c t ive  r e ac t an c e   ( XL )     A   we a gr i s y s t e m   c o nn e c t e a n   i nduc t i v e   r e a c t a n c e   i n   s e r i e s   to   a   g r i s im u l a t o r   wi t h   1. 749Ω   kn o wn   v a l ue   a n s y nc h r o ni z e w i t h   P po we r   s y s t e m   a t   P C C   po i n t   to   a n a l y s e   j ud i c i o u s l y   t h e   po we r   n e t wo r k   a n s im u l a t e t h e   t e c h ni c a l   d i a gr a m   a s   s h o wn   i n   F i gur e   11.           F i gur e   11.   E x pe r i m e n t a l   s t r uc t ur e   o f   a   we a gr i s y s t e m   c o nn e c t e XL       T h e   r e s u l t s   o f   a   we a gr i s y s t e m   pa s s i ng  i m pe d a n c e   ( X L )   w i t h   0. 87Ω   v a l ue   pe n e t r a t e p o we r   to   a   P i nve r t e r   s h o P o u t   i n   100%   po we r   i s   4995. 1   W   a n t h e r e   a r e   po we r   di p s   a r o un 5W   i n   t h e   s y s t e m   o f   5KW   i nve r t e r   c a pa c i t y .   Na t ur a l ly ,   po we r   tr a n s mi s s i o n s   s ha l l   e xi s t   o f   po we r   l o s s e s   i n   t h e   s y s t e m   a n j ud i c i o us ly ,   a   po we r   t r a n s m i s s i o n   o f   a   w e a gr i d   s y s t e m   pa s s e s   a i m pe d a n c e   ( X L )   a n X v a l ue s   a r e   a s   c o n s u med  l o a ds ,   t h e r e f o r e ,   p o we r   l o s s e s /gr o wt h   a r e   k n o wn   f r o m   many   c a u s e s   s uc a s i nve r t e r   o u t pu t   p o we r ,   l o a powe r   a n d   s y s t e m   po we r .   I P CC   v a l ue s   i n   100%   a n 66%   powe r   c o l l a ps e   s l i g h t l y   o f   pur e   c ur r e n t   v a l ue s ,   a n d   I P CC  di p   f a c t o r s   c a us e by   t h e   gr i po we r   whi c h   r u n   a c r o s s   i m pe da n c e   l o a ds ,   i n t e r n a l   gr i im pe da n c e ,   a n po we r   qua l i t y   pr o bl e m .   T h e   a c t i v e   po we r   i n   100%   a pp li c a t i o n   s l o w s   do wn   s li g h t l y   i t h e   s y s t e m   a f t e r   pa s s i n a   gr i d   im pe da n c e .   T h us ,   S   p o we r   s a gs   c a us e by   im p e da nc e   va l u e s   ( Z ) ,   s y s t e m   c o n duc t or s ,   a n c ur r e n t   r a t e s   de pe n d i ng  o n   a n   a pp li e e qua t i o n ,   S   po we r   = V* I .   R e a c t i v e   po we r   ( Q)   r a t i o s   un de r   t h e   d i s t o r t e g r i s y s t e m   p l a c e   a t   goo d   l e v e l s .     T h e   s y s t e m   f r e que n c y   va l u e s   c o n s i de r e a s   s t a bl e   v a l ue s   a n d   m a x   V P CC  s ur ge s   a r e   a r o un 1. 48   o f   b a s i c   v o l t a ge ,   t h us   v o l t a ge   v a r i a t i o n   ( Δ V)   i s   e qu i va l e n t   to   0. 67%   o f   t h e   s y s t e m .   A c c ur a t e l y ,   V P C C   s ur ge s   c a us e by   i m p e da n c e   l o a c o nn e c t e i n   s e r i e s   i n   t h e   s y s t e m .   I f   a c c o r di n t o   a   l o v o l t a ge   va r i a t i o n   ( - 10%   a n +   6% )   i n   C a m b o d i a ,   Δ v a l ue   do e s   n o t   e x c e e t h e   po we r   r e gul a t i o n   o f   gr i c o de .   T HD i   gr o wt h s   r i s e   qu i t e   hi g hly   o v e r   a v e r a ge   v a l u e s   i t h e   s y s t e m   a s   s h o w n   i T a bl e   1 2   o f   e a c h   po we r   a pp l i c a t i o n ,   j ud i c i o us ly ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.