Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive   S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   3 ,  Septem be r 2020 , pp.  16 10 ~ 16 16   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v11.i 3 . pp 16 10 - 16 16          1610       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   An ap proach of  contr olling th e inverte r - based gen erato r    for use i n an islande d mi crogri d       Such art   Jan jornmani t,   Sako rn P an t a, Vis hnu  Th onglek   Depa rtment  o f .  El e ct ri ca l   Eng in ee ring ,   R aj a ma n gal a   Univer sity   of  Technol ogy   L anna ,   Th ai l and       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Ja n   18 , 2 0 20   Re vised  A pr   2 2 , 2 0 20   Accepte d  M a y   5 , 2 0 20       The  con trol s  o f  power   g ene ra ti on   by   the  in ver te r - b ase d   ge ner at or   are   proposed  in   thi s   work.  Th e  propo sed  cont ro l  adj u sts  the  activ e  po wer  output   by  var ying  the   phase   ang le   inste ad  of  the   conv ent ion al   fr eque n cy  var i ation.   The   b ene fi t  of   o per ating  th e  ne t work  by  a  f ixe d  fre quenc y   is  th at  it   era d ic a te s   the   prob le ms  associate d  wi th  th e  fre quenc y   dev ia t io n.     The  PID   co ntrol s  with   rec om me nded   g ai n  ad justm en t  a re  proposed  to   c ontrol   th e  power   gene r at ion .   The   power  g e ner ation  sche m es  are   ada p te d   from  th e  c la s sica l  powe r  gene ra ti on  by  th e  synchronous  gene ra tor,   wher e  the   mod es  of  oper ation  ar e   Sw ing,   PV   and  PQ   mode .   Th e  proposed  thr e e  mode s  of  op era t ion  ar e   ade qua te   to  op era t e  ful ly  in  a   smal l - sc ale  po wer  sys te m  suc h  as  in  an   isla nded   microg rid.  A  c ase   stu dy  of  op erati ng   the  proposed   c ontrol s  in   a   mi cro gr id  by   simul ation  is  used  to   dem o nstrat e   th e  f eas ibi li ty   o f  im plementat ion of t he   con trol s .   Ke yw or d s :   Acti ve powe r  c on t ro l   Angle c on t ro l   M ic r ogrid   Power ge ner at i on contr ol   Re act ive pow e r  c on tr ol   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Su c har t Ja njor nm a nit,    Dep a rtme nt of  Ele ct rical  En gi neer i ng,   Ra ja mang al a  Un i ver sit y o f Te ch no l ogy La nn a ,   128 H uay K ae w  Ro ad , A.  Muen g, Chia ng  M ai ,  T haila nd.   Emai l:  su c har t @r m utl.ac.t h       1.   INTROD U CTION     The  mic rogr i d  con ce pt  is  gai ning  at te ntio n  in  powe r  s ys te m  en gin ee r  co mmunit ie s  no wad a ys .  The   need  to  se pa ra te   the  po wer   s ys te m  i nto   a  micro gr i d  in   s om e  a rea  is  grow i ng .  It  has   been  f or eca st  that  the   capaci ty  of  t he   micr ogrid   will   increase   to   si x  ti mes   of  to da y ’ s   ca pacit y  i n  t he  ne xt  dec ade  [ 1 ].  Its  operati on  and  co ntr ol  ar e  sti ll   in  the  de velo ping  sta ge   an d  re main  c halle ng i ng .  T he   main  resou rc e  of  po wer   s uppl y  in   the  micr ogrid  i s  ren e wa ble  en ergy   [2] .   T he  gro wing  c on ce r n  ove r  cl imat e  change  wh ic h  i s  majorl y  ca use d  by  ov e rc on s umpti on  of  f os sil   f ue l  is  dri ving  t he  tre nd  of  m ov i ng  to ward  ren e wa ble  s ources .  M a ny  c ount ries ,   su c h  as   th os e   i n  Eu rope   are   r edu ci ng  thei r  c arbo n  footp rint s  by   welc om i ng  re new a ble  s ources .  A  c hal le ng e   for  powe r  s ys t em  e ng i neer s   is  interc onnecti ng  po wer  ge ne rati on  by   co nv entional   f os sil   fu el   ge ner at or s   an d  ren e wa ble  sour ces .  The  powe r  ge ner at e d  by  the  co nv e ntio na l  hydro  a nd   f os sil   source  is  mo stl y  delive r ed  by   the  s yn c hro no us   ge ner at or .  M ea nwhile ,  t he   re new a ble  source   co nverts   e nerg y  to   the   ne twork   by   the   inv e rter - base d  ge ne rato r .  A  mai n  feat ur e  of  po wer   ge ner at io n  by  the  s yn c hro nous  ge ner at or   is  t hat  the  act ive   powe r   ou t pu t   is  va ried  by  a djust ing  the   out pu t   vo lt age  f re qu e nc y .  T his  re la ti on sh i p  is  ma ni pula te d  t o  us e   i n  t he   con t ro l  of   pow er  ge ner at i on   i n  the  mic rog rid,   cal le d  “ dro op  co ntr ol ” ,  s uc h  as  in  [ 3 - 8 ].  Applic at ion s  of  dro op   con t ro l  ca n  be  fou nd   i n  rece nt   publica ti ons  s uch  as  in  [ 9 - 15 ].  Droop - ba sed   co ntro l  has  ga ined  popula rity   d ue   to  it s  simpli ci ty  a nd   a ut onomo us   op e rati on .  H ow e ver,  t his  imi ta ti on   of  the  operati on  of   t he  s yn c hro nous  gen e rato r  is  some w hat  pro ble mati c .  With ou t   us in g  pr op e rly   ch os e n  dr oop  gai n  coe ff ic i ents,  the  s ys te m  can   become   unsta bl e   [ 8,   16 - 1 9 ].  Du e   to   it s   dra wb ac k,  th e  s yn thesis  of  dro op  will   be   el imi na te d  i n  t he  pro po s ed   con t ro l .  It  ha s  al so   bee n  repo rted  that  dro op   co ntro l  does  not  w ork  pro perl y  with  resist iv e  li ne  [ 19 - 21 ].  Ther e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       An a pp r oach  of  co ntr olli ng th e invert er - base d gen e ra t or  fo r  u se  in a n  isl an ded  …   ( Such art  Ja nj ornm anit )   1611   is  no   pro blem   relat ed  to  t he   resist ive  li ne  for  the  pro pos ed  c on tr ol .  In  add it io n ,  t he  f al lou t  of  f re quency  dev ia ti on,  s uc h  as  the   f requ ency   sta bili ty,  is  con si der e d  a  crit ic al   issue  for  the  s ecu re   micro gri d  op e rati on .  The  fr e quenc y  de viati on  will   be  el imi nated  in  the   pro pose d  c on t ro ls .  T he re  are   works  t hat  at te mp t  t o  adjust   the  phase  a ng l e  instea d  of   fr e qu e nc y  [ 22 - 24 ].  T hese  work s   us e  the  a ngle   dro op   t o  co ntr ol  the  po wer   s har i ng   in  the  micr ogrid .  T he  c ontr ols  nee d  a  GPS  t o  s yn c hro nize  the  ope rati on,  wh ic h  is  no t  re li able .  W hile  a ct ive  powe r  ge ner at ion  is   al so  co nt ro ll ed   by  a dju s ti ng   t h e  phase   ang le   in   the   propose d  co ntr ol,  it   needs  no  dro op   equ at io n  an d  GP S   s ys te m  t o  co ntr ol  the   phase  an gle  a dj ust ment .  The   w ork   in   [ 25 ]  av oi ds   us i ng  dr oop  co ntr ol  com plete ly  by  app li cat io n  of  instanta ne ous  powe r  the ory,  to  ap pro ximate   the  li ne   impe dan ce .  Howe ve r,   t he  appr ox imat io n  can no t  guara nt ee  the  pe rfo r mance  of  the   powe r  ge ne rati on .   T her e   is  no  need  to  us e  the  li ne   impeda nce  v al ue or  it s appro ximati on to  formulat e the  propo s ed  contr ol .   In  this  w ork,   P ID  co ntr ol  sc he me  is  us e d  to   con t ro l  t he   po wer  ge ne rati on  by  phase  a ngle   adj us tment .  The   pro pose d  PI D   c ontrol   is divid e d  int o  s ubset s of pow e r  gen e rati on  t hat  mimi cs   the   po wer gen e rati on   usi n g  sy nc hro nous  ge ner at or .  T hre e  m odes  of  op erati on,  Sw i ng;  PV  a nd  PQ  mode,   are   int r oduce d  t o  co nt ro l   the  i nv e rter - base d  ge ne rato r .  T he se  c on t ro l   s ubset s  are   s uitable   t o  f or m   t he   f ull  c ontrol   of  a   power  s yst em   netw ork .  PID  ga in selec ti on is  also  recomme nd e d  i n  e very c on t ro l s ubset .    This  pa per   is  orga nized  i nto   the  f ollow i ng   s ect ion s .  Fi rst,  the  pro pose d  PID  co ntr ols  an d  the  mode s   of  operati on   ar e  detai le d .  Sec ond,  in  orde r  t o  pro ve  the   fe asi bili ty  of  it s  impleme ntati on   in   the   real  powe r   sy ste m,   a  case   study  of  a  micr ogrid   is  de m onstrat ed  by  sim ulati on .  Last ly ,   this  re searc h  i s  summa rized  i n  the   con cl us io n  sect i on .       2.   THE  PROPO SED  CONTR OL   In   Fig ur e  1, th e p r opose d  c on trol of  powe r  ge ner at io n  is a  ki nd   of Volt age  Sour ce  I nv e rter  ( VSI )  t hat   gen e rates  pow er  fl ow i ng  th r ough  the   outp ut  in du ct or  L g .  The   in du ct or   i s  a  cr ucial   pa rt   of  c on tr olli ng  outp ut   powe r  in  this  work .  It  filt ers   ou t  t he  disc on ti nu it ie s  of   ph ase  cha ng e   du e  to  the  a dju st ment  of   t he  pr opos e d  con t ro l .  I n  ad di ti on ,  it s   siz ing  af fects  both  of   the   po wer  ge ne rati on  ca pacit y  a nd  t he  PID  gain   adj us tme nt .  T he   pro po se d  c ontr ol  is  the   re fer e nce  vo lt ag e  ge ner at or   o f  the   VS I ,  it   ge ne rates  the  volt age  ref e ren ce   | V g * | ∠ δ g *   f or  the  vo lt age   c ontr oller  of  the   inv e rter  as   depi ct ed  in   Fig ur e   2 .  P ID  c on t rol   is  us e d  to  ge ner at e  t he  ref e ren ce   vo lt age   in   this   work .  The   ma gn it ude   an d  ph ase  of  t he  ref e r ence  volt age  a r e  fixe d  f rom  t he   sta rt  t o  the   e nd  of   the  volt age   cy cl e,  an d  a re  updated  pe rio dical ly  eve ry  1 - 5  cycles .  T he   dif fer e nces  i n  ma gn it ude  a nd  ph ase  o f   the  ge ner at in g  vo lt age   V g   a nd  te rmin al   volt ag e  V t   are   us e d  t o  c on tr ol   the   rea ct ive  a nd  act iv e  power  ge ner a ti on  resp ect i vel y .  I n  this  pa pe r,   th ree  ki nd s  of  Di stribu te d  Ge ne rator   ( DG )  w hi ch  are  s uffici ent  f or   f ully  ope rati ng  in  a  mic rogr i d,  are  pro po se d .  The  pro po s ed  DG s   are   VSIs  that  operate  i n  three  modes   of  po wer  ge nerat ion,   mimi c  the   m odes  of  operati on  of  th e  s ynch ron ou s   gen e rat or .  T he   pr opose d  t hr ee   m ode s  of   operati on  are  1 )  Sw in g  c ontr ol,   2 )  P V  c ontr ol   an d  3 )  P Q  c on t ro l .  T he  de ta il   of   eac h  m od e   is  pro po s ed  i n  the   f ollo wing  su bse ct ions .               Figure  1. The   pro po se d  c ontr ol of  powe r ge ner at io n   Figure  2. The   r efere nce  vo lt a ge  g e ner at or       2.1.    S wing co nt r ol mode   In  this   m od e ,  t he  act iv e  a nd  r eact ive  power  gen e rati on  a re   no t   s pecified .   The   ma gn it ude   an d  phase   ang le   of   the  te rmin al   vo lt age   are  co ntr olled   to  be  fi xed   va lues .  T he  pro pose d  ref e re nce   vo lt age  ge nerat or   of   this  mode  is  s how n  in  Fig ur e  3 .  T he  co ntr ol  of   t he  ma gnit ud e  of   te rm inal  vo lt age  is   a  PI   co ntr ol .  The  pro portion al   an d  int e gr al   gain   for  the  contr ol  fou nd to pr ovide sati sfact ory per forma nce a r e     = = 1   (1)     The  c ontrol  of   the  ph ase   an gle  of  te r mina l  vo lt age   δ t   is   al so   a  PI   co ntr ol .  T he  ph a se  an gle  o f   gen e rati ng  volt age   δ g   is  a djus te d  by  a ddin g  the  c ontrolle d  ph a se  a ngle   di ff e ren ce   Δ δ   t o  the   detect ed   phase  ang le   of  the  volt age  at   the  te r minal   δ t .  The   pro portio nal  an d  inte gr al   gain  for  the  phase  a ng le   c ontrol  found  t o  pro vid e sati sfa ct ory per forma nce a re also  in   ( 1 ).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   3 ,  Se ptembe r  2020   :    16 10   –   16 16   1612       Figure  3. The   s wing  c on t ro l  m od e .       2.2.    P V  c on tr ol m od e   In  t his m od e , t he  act ive  powe r  ge ne rati on  is  sp eci fied , whe r eas the r eact iv e p owe r  is n ot .  In  a ddit ion,   the  mag nitu de  of   te r minal  vol ta ge  is  al so   sp e ci fied .  T he  pro po s ed  ref e ren c e  vo lt age  ge ne rator   of   t his  m od e  is   sh ow n  i n  Fig ure  4 .  T he  c ontr o l  of  the   ma gnit ud e  of  te r min al   volt age  i n  t his  m ode  is   al s o  t he  sa me  a s  t he  PI  con t ro l  i n  the  pro po se d  s wing  c on tr ol  m od e .  The   pr opor t ion al   a nd  inte gr al   gain  f or   t he  c on tr ol  fou nd  to   pro vid e sati sfa ct ory per forma nce a re also  in   ( 1 )           Figure  4. The   PV  c o ntr ol m ode       The  c ontr ol  of  the   act ive  po wer  ge ne rati on  P   is   a  PID  c ontr ol .  It  is  us e d  t o  a dju st   the   phase   an gle   diff e re nce  Δ δ   betwee n  te rmi nal  a nd  ge nerat ing  volt age .  The   phase   a ngle   of  t he  ge ne rati ng  vo lt a ge   δ g   is  cal culat ed  by  a dd i ng  the   c on t r olled phas e   an gle d iffe re nce Δ δ   to   the  d et ec te d  ph a se  a ngle   of   the   volt ag e  at   the   te rmin al   δ t .  T he   pro portio na l  gai n  K p   f or  t he   PID   co ntr ol   of   the   phase   a ng le   di ff e re nce   f ound   to   pro vid e   sat isfact ory per forma nce,  c an   be  cal culat e d b y     = 0 . 1 ( |  | ∗ ) 2   (2)     wh e re  X g   is t he  inductanc e  of   the outp ut i nduc tor  a nd | V bus | *  is a rated  volt a ge  ma gnit ude a t t he  co nnect ed  bus .  The  i ntegral  and  der i vative  ga in of t he  P ID c on t ro l a re      = 2   (3)     and      = 0 . 1   (4)     resp ect ivel y .     2.3.    PQ  contr ol m od e   In  t his  m od e ,   bo t h  act ive  a nd   reacti ve  power   ge ner at io n  are  sp eci fie d .  T he  pro po s ed  re fer e nc e   vo lt age   gen e ra tor  of  this   m od e  is  s how n  i n  Figure  5 .  T he  con t ro l  of  act i ve  powe r  ge ne rati on  in   this  mode  is   al so   the  sa me  as  the  P ID   c ontr ol  in  the  previo us   P V  c ontr ol  m od e .  T he   PID  gai n  f or  the  co ntr ol  f ound  to   pro vid e sati sfa ct ory per forma nce ca n be calc ulate d  in  the  sa me ma nn e r  as   ( 2 ) - ( 4 ).       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       An a pp r oach  of  co ntr olli ng th e invert er - base d gen e ra t or  fo r  u se  in a n  isl an ded  …   ( Such art  Ja nj ornm anit )   1613       Figure  5. The   PQ  c ontr ol m ode.       The   co ntr ol  of   the   rea ct ive  powe r   ge ne rati on  Q   is  a   PID  con t ro l .  It  is   use d  to   adj us t  t he  volt age   mag nitud e   difference   Δ V   bet ween  te rmi nal  and  gen e rati ng   volt age .  T he  mag nitud e   of  ge ner at in g  volt age  | V g |  is  cal culat ed  by  a ddin g  the   c on t ro ll ed   ma gnit ud e   dif fe re nc e  Δ V   to   the   de te ct ed  ma gn it ud e   of  the  volt age  at   the  te rmin al   | V t | .  The  pr opor ti on al   gain  K p   f or   t he  PID  c ontrol  of  the  ma gnit ud e  dif fer e nc e  fou nd   t o  pr ov i de   sat isfact ory per forma nce ca n be calc ulate d b y     = 0 . 1 |  | ∗   (5)     The  i ntegral  and  der i vative  ga in of t he  P ID c on t ro l a re      = 2   (6)     and      = 0 . 1   (7)     resp ect ivel y .       3.   SIMULATI O N  ST UDY, R ESULT S  AND DIS CUSSI ON   A  case  st udy  of   mes hed   net work  is  us e d  t o  dem on st rate  the  feasi bili ty  of   i mp le me nt at ion   of   t he   pro po se d  c on tr ols  by  mea ns   of  MATL AB / SIMUL I NK   si m ulati on .  The  si mu la ti on   is perfo rme d  on  a  pe rsona l   no te book  c ompu te r  with  i 7  c or e   chi ps et .  A  f ixe d - ste p  ty pe   with   disc rete  s olv e r  is use d  i n  the  si mu la ti on .  With  the  fixe d - ste p  siz e  of   2  micr os ec onds ,  t he  so lve r  ta kes  r oughly  5  min ut es  to  com plete   a  ta sk   of   sim ulati on   ti me  sho rter   th an  5  sec onds .  Figure   6  s how s  the   c onfig ur a ti on   of  t he   de monstrate d  po wer  s ys te m,   w hich   ca n  be  re garde d  as   an  isl and e d  m ic rogr id .  T he  ne twork  is  a  th r ee  ph ase  380V / 50Hz .   It  c onsist s  of   5  buses  with   three  D Gs  c on nected   to  t hr ee   buses   an d  t he  oth e r  tw o  buse s  are   loa d  buse s .  T he  t hr ee   D Gs  operate  i n  Sw in g  con t ro l  m od e   for  bus  no . 1,   PV   co ntr ol  m od e   f or  bus  no . 3  a nd  P Q   c on t ro l  mode   f or  bus   no . 5 .  T he  li nes   connecti ng  bet ween  bu se s  a re   the  c ombi nation  of  both   resi sti ve  an d  in du c ti ve  li ne  t yp es .  The   s pecifica ti on  of   powe r  ge ner at i on,  loa d  an d  volt age  of  each  bu s  a re  s how n  in  Table  1 .  T he  simulat io n  resu lt s  of  the  s ys te m   that  is  operate d  to   the  point  t hat  the  s ys te m   is  in  sta ble  a n d  ste ady  sta te   c onditi on,  a re  i n  Ta ble  2 - 4 .  P er  uni t   values  are sh own  in  al l  fig ur e s and ta bles are  calc ulate d b y base  kV LL = 0 . 38 a nd b a se  M V A = 1 .           Figure  6. The  c onfig ur at io n o f  the  dem onstra te d  micr ogri d.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   3 ,  Se ptembe r  2020   :    16 10   –   16 16   1614   Table  1 .  Sp eci f ic at ion  of  ge ne rators a nd loa ds .   Bu s   Gen eration   Load   Vo ltag e   ( V t )   Bu s   ty p e   P   ( pu )   Q   ( pu )   P   ( pu )   Q   ( pu )   pu   An g le   1   no   no   0 . 75   0 . 4   1 . 03   0°   Swin g   2   ….   ….   1 . 25   0 . 5   no   no   Load   3   1 . 75   1   0 . 6   0 . 3   no   no   PQ   4   ….   ….   0 . 9   0 . 5   no   no   Load   5   1   no   0 . 55   0 . 3   1 . 02   no   PV       The  simulat io n  res ults  of  pow er  that   are   ge ne rated  a nd  s up plied  t o  the   loa ds   of  bu se s  a re   in  Table  2  and   t he  r esults   of   powe r  flo w   betwee n  bu s e s  are  in  Table  3 .  It  can  be  se en  in  T able  2  t hat  the  pro po s ed  P V  and   PQ   mode  DG s a re a ble to g e ne rate t he powe r  to the speci fied   value s ,  P = 1p u  of P V,  P = 1 . 75pu a nd   Q = 1pu  of   PQ .  T he  po wer s  sup plied  t o  the  l oads  do  no t  e xactl y  m a tc h  their  s pecif ic at ion .  T his  is   beca us e  the  volt age  at  it s co nnect e d bu s  deviat es  sli gh tl y from  the  rated  volt ag e, which  is a  nor mal o per at i on .       Table  2 .  Re s ults o f power   Bu s   Gen eration   Load   Remar k   P ( pu )   Q ( pu )   P ( pu )   Q ( pu )     1   1 . 45   ( Δ δ = 2 . 47° )   0 . 95   ( Δ V = 0 . 0 4 5 5 p u )   0 . 79   0 . 42   Swin g  Bu s   2   ….   ….   1 . 19   0 . 48   Load  Bu s   3   1 . 75   ( co n trolled ,   Δ δ = 3 . 19° )   1  ( co n trolled .   Δ V = 0 . 0 5 2 4 p u )   0 . 67   0 . 33   PQ Bu s   4   ….   ….   0 . 91   0 . 51   Load  Bu s   5   1   ( co n trolled ,   Δ δ = 2 . 39° )   0 . 24   ( Δ V = 0 . 0 1 8 4 p u )   0 . 56   0 . 31   PV Bu s   * Res u lt of sy stem  fr eq u en cy  is 50 . 0 0 Hz       Table  3 .  Re s ults o f power  f l ow  betwee n bus es .   Line   P ( pu )   Q ( pu )   Bu s n o . 1  to Bu s n o . 2   0 . 81   0 . 78   Bu s n o . 1  to Bu s n o . 3   - 0 . 55   - 0 . 29   Bu s n o . 1  to  Bu s n o . 4   0 . 23   0 . 01   Bu s n o . 1  to Bu s n o . 5   0 . 18   - 0 . 01   Bu s n o . 2  to Bu s n o . 5   - 0 . 41   0 . 24   Bu s n o . 3  to Bu s n o . 4   0 . 52   0 . 37   Bu s n o . 4  to Bu s n o . 5   - 0 . 18   - 0 . 17   * Res u lt of sy stem  fr eq u en cy  is 50 . 0 0 Hz       The   sim ulati on  of   volt ages   at   bu s es  a nd   the   gen e rated   vo lt ages   of   D Gs   ar e  in   Ta ble  4 .  It  can   be   see n  that  the  propos ed  S wing  c on t r ol  m od e  D G  is   able  to  ge ner a te   the  te rmin al   vo lt age   to  t he  sp eci fied   ma gnit ud e   of   1 . 03pu  w hi le   mainta ining  it s  ph ase  re fe ren ce  of   0° .  I n  ad diti on,  the   propose d  P V  con t ro l   m ode  DG   is   simult ane ou sl y able t o ge ne rate t he  te r minal  vo lt age  to  it s  s pecified  ma gn i tud e  of  1 . 02pu .       Table  4 .  Re s ults o f vo lt age s   Bu s   V g   V bus   Bu s ty p e   pu .   An g le   pu .   An g le     1   1 . 0755   2 . 47°   1 . 03   ( co n trolled )   0°   ( co n trolled )   Swin g  Bu s   2   ….   ….   0 . 9771   - 1 . 93°   Load  Bu s   3   1 . 1155   5 . 31°   1 . 0631   2 . 12°   PQ Bu s   4   ….   ….   1 . 0111   - 0 . 42°   Load  Bu s   5   1 . 0384   2 . 31°   1 . 02 ( co n trolled )   - 0 . 08°   PV Bu s   * Res u lt of sy stem  fr eq u en cy  is 50 . 0 0 Hz       It  ca n  be   see n  that  the   vo lt a ge   ma gnit ud e   i n  s om e   po i nts  of  t he   net work  i s  gr eat er   t han  5 %  of   the  rated   volt age .  This   is  due  t o  the   f act   that   the  overall   rea ct ive  power  i n  this   net w ork  is  relat ively   hi gh .  Ther e f or e,   the se  create   the  c onditi on  that  the  D Gs  nee de d  to  raise  it s  outp ut  volt age  t o  ad eq uatel y  s upply   reacti ve   powe r .  I n  pr act ic e,   th e  reacti ve  pow er d ema nd  can  b e  s upplied   by the  cap aci tor  ba nk  the n  volt ages  i n  the n et wor k  s houl d be lo we r .   The  a ngle   de vi at ion   ca n  be  e valuated   f r om   the  res ults  of  volt ages  i n  Ta bl e  4 .  It  ca n  be   s een  that   al l  bu s es  ha ve  t he ir  own  vo lt age  an gle .  In   t he  pr opos e d  c on t ro ls,  t he  re al   and   reacti ve   powe r,   the  vo lt age   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       An a pp r oach  of  co ntr olli ng th e invert er - base d gen e ra t or  fo r  u se  in a n  isl an ded  …   ( Such art  Ja nj ornm anit )   1615   mag nitud e   an d  an gle,  are   co nt ro ll ed  de pendi ng  on  m ode  of  operati on .  P  a nd  Q  a re  gen e r at ed  in dep e nde ntly  by   a dju sti ng   th e  diff e re nces  of  volt age  an gle   and   mag nitu de   resp ect ivel y .  The  di ff e ren ce   is  con tr olled  l ocall y  to  the  c onnect ed  bu s ,  the   pr opose d  c ontr ol  us es  t he  vo lt ag e  an gle  an d  m agn it ude  at   t he   co nn ect e d  bus   as  the  inf or mati on  to c om m unic at e be tween c ontr ols .   In   orde r  to  pro ve  it s  dyna mic   respo ns e,  t he  same  syst em  i s  simul at ed  c onti nu al ly   by  c hangin g  t he  comma nd   of   a ct ive  a nd r eact ive   po wer of  th e  P Q   m od e  DG .  At   the   ti me  o f   sec ond 2,  th e  re fer e nce   P   a nd Q  of   DG3  wer e  c ha ng e d  f r om   1 . 75pu  a nd   1pu,  to  2p u  an d  0 . 8pu  res pecti vely .  It  ca n  be  se en  f rom  Fig ure  7  tha t   bo t h  P   an d  Q   of  D G 3  are   a bl e  to  c hange  t o  the   new  set points .  W here  P   an d  V  of  D G 5,   i n  a ddit ion   to  the   mag nitud e   an d  ph a se  an gle  of   volt age  at   the  Sw i ng   bus ,  are  a ble  to  mainta in  their   set   po i nts  aft er  the   changin g .   I n  Fi gure  7 d ) , th e  s ys te m  fr e quenc y  fl uctuates  ve ry  l it tl e due to t he  adj us tme nt  of  t he vo lt a ge a ng le   by the c ontr ols,  an d retu rns to  50 . 00Hz ve ry  qu ic kly .           (a)       (b)       (c)     (d)     Figure  7. The  re su lt s of c ontr olled  values  aft er c hangin g,    a)  power,  b) vo lt age,  c)  angle  and d) s ys te m   f reque ncy.       4.   CONCL US I O N   The  co ntr ol  of   power   ge ner at ion   in  a  mic rogr i d  that  el imi nates  the  f requ ency   sta bili ty’ s  pro blem  is  pro po se d  i n  th is  wor k.   U nlik e  the  c onve ntion al   act i ve  power  ge ner at e d  by  va r ying  f re qu e nc y,   t he  propose d  con t ro l  is  achi eved   by  va ry i ng  the  ph ase  a ngle .  Th e  PID  c on t ro l  wit h  rec om me nded  gai n  adj us tme nt,  is  us e d  to  co ntr ol  to  mimi c  the  modes  of  op e rati on   of   t he  s ynchro nous   gen e rator.   T his  tra ns f orms  the  cl assic al   con t ro l  operati on  of  the   sync hro nous   ge nerat or   in   the  main  power  gri d  i nto   a  small - sca le   power  syst em  us i ng   the  i nv e rter .  W it h  fi xed  s ys te m ’ s   f reque nc y,  the   c on t ro l   of   powe r  ge ner at i on  is   m uch  s m oo t her  tha n  it s  dro op   con t ro l  co unte r par t .  T he  sim ul at ion   res ults  pro ve  it s  feasibi li ty  that  t his  typ e  of  co ntr ols  can  be  im plem ent ed  in  a  real  micr ogri d  by  us i ng  vo lt age   s ource   inv e rters .  T he   powe r  ge ner a te d  by  t he  pro po s ed   in ver te r   is  the   powe r gene rati on of t he  f utur e b eca us e  of th e gro wing tre nd  of m ov i ng to ward  ren e wa ble en e rgy .       REFERE NCE S   [1]   A .  Mohammed,   S .  S .  Refaat ,   S .  Bayh an  a nd  H .  Abu - Rub,   " AC  Microgr id   Cont rol  and   Mana g e me nt   Strategie s :  Eva lu at ion   and   Revi ew, "  IEEE Power Ele c troni cs  Magazine ,   vol .  6 ,   no .  2 ,   pp .  18 - 31,   2019 .    [2]   B .  Kropos ki  et   a l . ,  " Ach ie ving  a  100 %  Rene wabl e  Grid :  Opera ti n g  El e ct ri c  Pow er  Sys te ms  with  Ext re me ly  Hig h   Le ve ls of   Var ia b le   R ene wabl e En erg y, "  I EE E   Po wer  and  En ergy   Magazine ,   vo l .  1 5,   no .  2 ,   pp .  61 - 73,   2017 .   [3]   J .  Ro ca ber t,  A .  Luna ,   F .  B laabj erg   and   P .  Rodr ígue z ,   " Control  of  Pow er   Conv ert ers  in  AC  Mi cro grids, "  IE EE  Tr ansacti ons on Power  E le c troni c s ,   vol .  27 ,   no .  1 1,   pp .  4734 - 474 9,   2012 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   3 ,  Se ptembe r  2020   :    16 10   –   16 16   1616   [4]   J .  M .  Guerr ero ,   M .  Ch andor k ar,  T .  Lee   and   P .  C .  Loh,  " Advanc ed   Cont rol  Arch itect ur e s  for   Intelli g en t  Microgr ids — Par t  I :  Dec ent r al i zed  and  Hier arc hi c al   Contro l, "  IE E E  Tr ansacti ons  on  Industrial  Ele ct ronics ,   vo l .  60 ,   no .  4 ,   pp .  1254 - 1262,   2013 .   [5]   M .  As haba ni,  Y . A . - R . I .  Moha me d,   M .  Mirsa li m  and  M .  A ghasha bani,  “ M ult iva r ia b le   Dro op  Control   of  Synchronous  Curre nt  Conv erte rs  in  W ea k   Gri ds / Microgr ids  Wi th   Dec oupl ed   dq - Axes  Curre nts, ”  I EEE  Tr ans .  Smar t  Gr id ,   Vol .  6,   No .  4 ,   pp .   16 10 - 1620 ,   2015 .   [6]   W .  Ferr ei ra   de  S ouza ,   M . A .  Seve ro - Mende s  and  L . A . C .  Lop es,   “ Pow er  sharing  c ontrol   stra te gi es  for  a  thr ee - ph ase   mi cro gr id  in  d if fer ent  oper at ing   condi t ion  with   droop  cont ro l  a nd  dam ping   fa ctor  inve stig at ion , ”  IET  R ene wab l e  Powe r Gene r . ,   Vol .  9 ,   No .  7  pp .   831 - 839 ,   2015 .   [7]   M . S .  Golsorkhi  and  D . D . C .  Lu,  “ A  Control  Met hod  for  Inv ert er - Based  Island ed   Microgr ids  B ase d  on  V - I   Droop   Chara c te rist ic s, ”  IEEE  Tr ans .  Po wer  Delive ry ,   V ol .  30 ,   No .  3 ,   pp .  1196 - 1204 ,   201 5 .   [8]   U .  Akra m,  R .  Sh ah  and   N .  Mithu la nan tha n,   " Hyb rid  ene rgy   stoa ra ge  sys tem   for   fre quenc y   reg u la t io n  in   m ic rogr ids  with  source   a nd  loa d  un ce rt ai nties, "  IET  Gene ration,  Tr ansm ission  &  Distributi on ,   v ol .  13 ,   no .  2 2,     pp .  5048 - 5057 ,   2019 .   [9]   A .  Firdaus   and   S .  Mishra ,   " Auxiliary  sign al - assisted  droop - b ase d   s ec ondar y   fr equency  cont rol   of   in ver te r - b ase d   PV   mi cro gr ids  for  i mprove m ent   in  power  sharing  a nd  sys te m  st abi l it y, "  I ET  R ene w able   Powe r  Gen erati on ,   vol .  13,     no .  13 ,   pp .  2328 - 2337,   2019 .   [10 ]   H .  Moon,   Y .  Ki m  and  S .  Moon,   " Freque ncy - Ba sed  De c ent r al i zed  Conserva ti on   Volta ge   Redu ct i on  Inc orpor ated   int o  Vol ta g e - C urre nt   Droop  Control   for  an   Inve r te r - B ase d   Island ed  Mi c rogrid, "  IEEE  Ac c ess ,   vo l .  7,     pp .   140542 - 140 552,   2019 .   [11 ]   S .  Roozbe h ani ,   M .  T .  Hagh  and   S .  G .  Za d eh,   " Freque ncy  cont r ol  of  isl ande d   wind - powere d  microgrid  b ase d  o n  coor dinated  rob ust  dynamic  d ro op  power  shar in g, "  IET  Gen erat ion,   Tr ansm ission  &  Distribu ti on ,   vol .  13 ,   no .  21,   pp .  4968 - 4977 ,   2019 .   [12 ]   A .  Kumar ,   B .  K .  Jha,   D .  Singh  a nd  R .  K .  Misra,   " Curre nt  inj e ct io n - base d  Newton – Raph son  power - flow  al go rit h m  for  droop - base d  isla nded   microgrids, "  IET   Gene ration ,   Tr ansm i ss ion  &  Distributi on ,   vol .  13 ,   no .  23,     pp .  5271 - 5283 ,   2019 .   [13 ]   A .  Uniy al  and   S .  Sar angi ,   " Op ti mal   alloc at ion   of   E LC   in   m i cro grid   using   d roop - cont rol le d   loa d   flow, "  IET   Gene ration, Tr ansm ission &   Distributi on ,   vol .  13 ,   no .  20 ,   pp .  456 6 - 4578,   2019 .   [14 ]   F .  Feng  and  P .  Zha ng,   " Enha nc ed  Microgr id   Pow er  Flow  Inc orp ora ti ng  Hi era r ch ic a l  Control, "  IE EE   Tr ansacti ons   on  Powe r S ystem s ,   vol .  35,   no .  3,   pp .  2463 - 246 6,   2020 .   [15 ]   E .  Espina,  R .  C árd ena s - Dobs on,   M .  Espinoz a - B . ,   C .  Burgos - Mell ado   and   D .  Sá ez ,   " Cooper at iv e  Regu la t ion  o f   Imba l anc es  in  Thre e - Phase   Four - Wi re   Microg rids  Us ing  Single - Phase  Droop   Control   and   Seconda ry   Contr ol  Algorit hms, "  IE EE   Tr ansacti ons   on  Pow er  E le c tronic s ,   vo l .  35,   n o .  2 ,   pp .  1978 - 1 992,   2020 .   [16 ]   B .  K .  Unnikrish nan,   M .  S .  Johns on  and  E .  P .  C her iya n ,   " Sma ll   signal   st abi l it y  i mprove m ent   of   a  m ic rogrid   by  t he  opti mi sed   dyna mi c   droop contr ol  m et hod, "  IET  Re newab le   Pow er  Gene ration ,   v ol .  14 ,   no .  5 ,   pp .  822 - 833,   2020 .   [17 ]   R .  Maju mde r ,   B .  Chaudhuri,  A .  Ghos h,   R .  Maju mde r,  G .  Le dwi ch  and   F .  Z are,  " Improve m ent   of   stabi lity  and  lo a d  sharing  in  an  a utonom ous  mi c r ogrid  using  supplementa ry  dro op  cont rol  loop , "  IEEE  PE S   Gene ral  Me et ing ,  Providenc e ,   RI ,   pp .  1 - 1 ,   2010 .   [18 ]   Z .  Shi ,   J .  Li ,   H .   I .  Nurdin  and  J .  E .  Fle tc her ,   " T ran sient   r esponse  com p ari son  of   virt ua l  osci ll a to r  cont rol le d  and   droop  con trol l ed   thr ee - phas e  inv ert ers   under   lo ad   ch ange s, "  IET   Gene ration,  Tr ansm ission  &  Dis tribut ion ,   vo l .  1 4,   no .  6 ,   pp .  1138 - 1147,   2020 .   [19 ]   G .  Ra ma n   and  J .   C .  Peng,   " Mit i gat ing   Stab il i ty   Iss ues  Due  to   Line  Dyna mics  in   Droop - Control led  Mult i - Inve rt er   Sys te ms, "  IE EE   Tr ansacti ons on Power  Syst ems ,   vol .  35 ,   no .  3 ,   pp .  2082 - 2092 ,   20 20 .   [20 ]   S .  T aba t abaee,  H .  R .  Karshen as,   A .  Bakhsh ai  an d  P .  J ai n,   " Inve s ti gation  of   droo p  ch ara c te r isti cs   and   X / R  ratio  o n   smal l - signa l  st a bil it y   of  aut ono mous  Microgr id , "  2011  2nd   Po wer  Elec troni cs,   Dr iv e  S yste ms   and  Technol og i es   Confe renc e ,   Te h ran ,   pp .  223 - 228 ,   2011 .   [21 ]   W .  Y ao,  M .  Ch en,   J .  Mat as,   J .  M .  Guerre ro   an d  Z .  Qian ,   " Desi gn  and  An al ysis  of  th e  Droop   C ontrol   Me thod  f or   Para llel  Inv ert er s  Consideri ng  th e  Impact   of  the   Compl ex  I mpe d anc e  on   the   Pow er  Sharing , "  IEEE  Tr ansacti ons  on   Industrial  E le c tronic s ,   vo l .  58,   n o .  2 ,   pp .  576 - 58 8,   2011 .   [22 ]   R .  Ma jum de r,  A .  Ghos h,   G .  L edwic h   and   F .  Za re ,   " Angle   dr oop  ver sus   fre q uenc y   droop   in   a   vo lt ag e   source   conve rt er  bas ed   aut onomous  microgrid, "  2009   I EE E  Powe r  &   Ene rgy  So ci e ty   Gene ral  Me et in g ,   Ca lga ry ,   AB,     pp .  1 - 8 ,   2009 .   [23 ]   B .  John,   A .  Gh osh  and   F .  Za r e ,   " Lo ad   Sharing   in   Medium  Vo lt ag e   Isl ande d   Microgr ids  Wi t h  Advanc ed  An gle   Droop Cont rol, "  IEE E   Tr ansacti o ns on  Smar t  Gr id ,   vol .  9 ,   no .  6 ,   p p .  6461 - 6469 ,   2 018 .   [24 ]   H .  Mous sa,   A .  Shahin,   J .  Mar tin,  S .  Pierf ede ri c i  and   N .  Mouba yed,  " Optim a l  Angle  Droop  fo r  Pow er  Sharing   Enha nc em en t  wi th   Stabilit y   Impr ovem en t  in   Islan ded  Microgr ids, "  IEEE  Tr ansactions   on  Smar t  Gr id ,   vo l .  9 ,   no .  5 ,   pp .  5014 - 5026 ,   2018 .   [25 ]   A .  Oval le,  G .  Ra mos,  S .  Ba cha,  A .  Hably   and   A .  Rumeau,  “ De centra lized   Contro l   of  Vol t ag e  Sour ce  Converters  in   Microgr ids  Bas e d  on  the  Applica ti on  of   Instan ta n eous  Pow er  Th e ory, ”  IEEE  Tr an s .  Ind .  E lectron . ,   Vol .  62,   No .  2,   pp .  1152 - 1162 ,   2015   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.