Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   1 2 ,  No.   1 ,  M a r   202 1 , p p.  241 ~ 248   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 2 .i 1 . pp 241 - 248       241       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Curre nt mode c ont ro l  of s ing l e ph ase gri d tie i nver ter with  anti - islandi ng       Sa n ja y L ak s h mi na r ayanan 1 , K ir an K um ar  B .   M . 2 , S .   N agar aja R ao 3 ,   Pran up a  S . 4   1 Depa rtment of  El e ct ri ca l   and   E l ec tron ic s E ng ineeri ng,   BMS   Insti tut e   of  Te chno lo gy,   Bang al or e ,   I ndia   2, 3, 4 Depa rtment   of  Elec tr ical Eng ine er ing, Ra m aiah  Univer si ty  of   Applie d  Sc ie nc e s,  Bangalore ,   In dia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   J un   10 , 2 0 20   Re vised  Jan  15 , 2021   Accepte d  Fe b   5 , 2 0 21       The  aim  of   thi s  pape r   is  to  explore  the  use   of  v ari ous  cur ren t   m ode  cont rol   (CMC)  te chn iqu es  to  d esign  a   si ngle   ph ase   grid   ti e  inve r te r   integ rat ed   with  ant i - isl andi ng   p rote c ti on.   Thr e e  typ es  of  C MC  te chn ique s   have  be en  discussed,   namely  cur r ent   hys te resis  con trol   (CHC),  consta n t  fre quen cy   cont ro l   (CFC )  a nd  ave r age  cur r e nt  mod e  con trol  (ACM C).   The   p erf orma n ce   of  the   gr id  t ie  inv ert er   in  the   eve nt   of  grid  vo lt ag e  f ai lur e  is  al so  stu die d  to   hel p   insta ll  an   anti - is la nding  mecha ni sm.  Th e  propos ed  con trol   techn ique s  shall  el iminate  the  use  of  Phase   lo cked  loop  (PL L)  co ntrol   as  the  cur r ent   r ef er enc e   is  gene r at ed   fro m  the  grid  vo ltage  i tsel f .   All   t hre e  cur ren t   mo de  control   te chn ique s  of  a n  inve rt er  h ave  bee n   simul at ed   in  MA TL AB/ Simul ink  to   eva lu at e   th e   per f orma nc e  of   the  d esigne d   inve r te r .   Th e  si mul a te d   r esult s  show   a  cur ren t  THD  o f  le ss   tha n  5%   in   al l  thre e   method s  and  a  good  an t i - isla nding  response.   Ke yw or d s :   An ti - isl an ding   Av e ra ge  c urre nt m od e  contr ol   Current  hyste r esi s contr ol   Con sta nt freq ue ncy co ntr ol    Ph ase  loc ked loop   Total  h a rm onic  d ist ort ion   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 :   Sanjay  La ks hmi nar a ya nan   Pr ofess or,  Departe ment   of El ect rical  an d El ect ronics E ng i neer i ng   BMS In sti tute of Tech nolo gy,  Ban galor e ,  India   Emai l:   sanjay .laks@ gm ai l.c om       1.   INTROD U CTION     With t he  a dv e nt  o f  r e ne wab le   energ y  s ources  su c h  as  s olar  a nd w i nd e nerg y,  t her e  w a s a  need to  f in d  new  way s   of  de al ing   with   an d  util iz ing   t he  gen e rated   pow er  [1].  O ne   el egan t   meth od  w as  to   sup ply  thi s  po wer   to  the   util it y  powe r  s uppl y  gri d.  T his  el imi nated   to  a   la r ge   exte nt  the   ne ed  for  e nerg y  savi ng  de vice s  li ke  batte ries  or  pu mp e d  sto rag e  or  SMES  et c.  P ower  Ele ct r onic s  plays  a n  imp or ta nt  par t  in  t his  idea,  as  it   pro vid es   with   the   mea ns  to   tra nsfo rm   a nd  e ff ic ie ntly   c on t ro l   the   pow er  flo w   f rom  t he   s olar   pa nels   or  wind  ge ner a tors  to   the po wer su pp ly grid  [2 ] - [ 3].   In   t he  case  of  la rg e  s olar  pl ants,  th ree  pha se  inv e rte rs  a r e  us e d  to  c on ver t  the   DC  outp ut  of  the   photov oltai c  cel ls  to  three  ph ase  vo lt a ges  w hich  a re  sync hron iz e d  with  t he   three  phase  powe r  s upply   gri d  an d  feed  power  to   t hem   [ 4 ] - [ 6].   I n  the   case   o f   w i n d   t u r b i n e s ,   e n e r g y   i s   g e n e r a t e d   a s   A C   d u e   t o   t h e   r o t a t i n g   g e n e r a t o r s   w h i c h   m a y   b e   c o n v e r t e d   i n t o   a n   i n t e r m e d i a t e   D C   w h i c h   i s   o n c e   a g a i n   f e d   t o   t h e   g r i d   b y   i nv e r te rs  [ 7 ] - [ 10] .   Thr ee   ph a se  gri d  ti e  in ve rters   are   c on tr olled   us i ng  c on t ro l   con ce pts   simi la r  t o  vecto r  c ontr ol  us ed   to   con t ro l   in du ct i on  m otors.   Here  " - "  to   " d - q"   or  "a bc"   tra nsfo rmati ons   ar e  use d  to   de al   with  t he  dyna mics  of  the  syst em  [ 11 ] .  Si ng le   phase  gr i d  ti e  inve rte rs  are   use d  i n  s mall er  so la r  plants  s uch  as  r oof  t op  instal la ti on s   on   domesti c sit es.  This call s fo r  l ow co st   so l utio ns   with ou t c omp romisi ng on  the  powe r qu a li ty [ 12] .    Ther e   is  one  prob le m   ass ociat ed  with  gr i d t ie   operati on   w hi ch i s  "i sla nd i ng".  N ormal ly  a t  the  po i nt  at   wh ic h  t he  i nv e rter  is   co nnect ed  t o  the   gr i d,   t her e   ma y  be   some   par al le l  loa ds   or  e ven  oth e r  i nve rters,   in   wh ic h  case  if   the   gri d  fail s  a nd  is   di sco nn ect e d  by  br ea kers,  t he  gri d  ti e  i nv e rter   co ntin ues  t o  s upply  the   loa ds  an 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  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   241   –   248   242   isl and s  albeit  a t i mp r oper  ma gn it udes  and  phase  or  fr e que ncy. T his  coul d res ult i n dam age t o  i ns ta ll at i on s  a nd   mainte na nce  pe rson nel.  Hen c e there  is a  nee d for a n  "a nti - isl and i ng "  mec han is m [1 3 ] - [ 16 ].   Trad it io nally,   sing le   phase   gri d  ti e  i nv e rter s  are   volt age   s ource  i nverters   w hich   ha ve   S PWM  a nd  a   PLL  for s ynch r on iz at io n  with  the  gri d.  T his  a ppr oach  sat isfi es  the  ste ad y st at e  pe r f or ma nc e,  but  w hen  the   gri d  su ppl y  fail s,  t he  a nti - isl and i ng   sche mes  be hav e   er rati cal l y.   W hat  is  des ired  is  the   ste ady   sta te   powe r   to  be   su ppli ed  t o  the   gr i d  at   a  re quired  powe r  f act or   a nd  w he n  t he  gri d  fail s,  t he  in ver te r  to  be  s hu t  dow n  and   not   feed t he   paral le l l oad s  and  form  isl an ds [ 17 ] - [ 18 ].   In  this  pa per  C M C  is   sug geste d  i ns te ad   of  t he   volt age   m od e   of  ope rati on  of  the  tra diti on al   s ing le   phase   gr i d  in ve rter  [ 19 ] - [ 20].   C MC   may   be  us e d  t o  op e rate  t he  i nv e rter  at   un it y  power  f act or   with   the   cu rr e nt  ref e ren ce  dr a w n  f rom  the  gri d  volt age  it sel f  thus  re qu iri ng  no  PLL  [21 ] .  This  al so   s ugge sts  that  the   anti - isl and in g  may  be  al m os t  aut oma ti c.  First  it   mu st  be  c onfir med  if   the  c urr ent  TH D  s uppl ie d  to  t he  gr id   is  within   li mit s d ur i ng  nor mal o per at i on. I n  this  pa per the  par al le l l oa d  c onsist s of a  1   K W resi sti ve  U P F loa d.   The  fi rst  meth od  em ploye d  is  current  hyste re sis  con t ro l,  al s o  kn own  as  t oleran ce  ba nd   c urre nt  co ntr ol .   This  is  ea sil y  done   with   a  MO SFET  H - bri dg e  co nn e ct ed  t hro ugh  an   in du c tor  t o  the   gri d  su ppl y  [ 22] .  C urren t  thr ough  the   in duct or  ma y  be   s ense d  us in g a   ha ll - eff ect   c urre nt  se nsor.  It   wa s  see n t hat   wit h a   pr op e r  hyst eresis  or  tolera nce  ba nd,  a  sin us oi da l  current  wa veform  with  a  fr e qu e nc y  of  50  Hz  is  ge ner at e d  wh ic h  is  i nject ed  t o  the  gr i d  t hro ugh  t he   i nduct or .   T he  hyste resis   co mpo nen t   is  seen   as  a   sa w   too th   li ke   waveform   ri ding  on  t he   fun dame ntal,  wh ic h  has   to  be   adj us te d  so  t hat  the   T HD  is   le ss  tha n  5% .  The  switc hi ng  fr e qu e nc y  var i es  an d  dep e nds  on  the   toleranc e  ba nd.  Anot her   non - li near it y  is  t he   dea d  ti me  bet ween  the  uppe r  an d  l ow e r  s w it ches  of the  H - bri dg e whic h  c ould  be 1 - 2 mi crose conds  [23 ] - [ 25].   Wh e n  t he  gr i d  su ppl y  fail s  i n  t he  case   of  the   c urren t  hyste res is  co ntro l  t he  c urren t  ref e re nc e  al so   dro ps   to  ze ro,  but  the   in ver te r   maint ai ns   a   tole ran c e   ba nd  a r ound  the  ze ro  c urrent   le vel  a nd  pu mp s   this   to   the   par al le l   loads res ulti ng   in a low   volt ag e h ig h  f reque nc y  volt age at t he  in ver te r AC  side [26 ] - [ 28]. This can be  de te ct ed   by an u nder - vo lt age r el ay  and  can  be use d  f or  an ti - isl an ding  detect ion an d p r otect io n.   Anothe r  meth od t ried  w a s c on sta nt fre qu e nc y C M C   or also   known  as  Pea k cu rr e nt  contr ol . H e re  also   the  gri d  volt ag e  is  us e d  to  de r ive  the   cu rr e nt  ref e ren ce   sig na l.  H ow e ve r,   t he   co ntr ol  meth od  a dopted   is  dif fer e nt  from   the   case   of  t he   cu rr e nt   hyste r esi s   m et hod.  T he  s w it ches  of  the   H - br i dg e   a re  t urne d  on  at   c on sta nt  fr e qu e nc y,   the y  are  mainta in ed  on  ti ll   the  current  peak   ris es  to  the  re fere nce  val ue  at   wh ic h  point  th ey  ar e   switc he d off a nd the c urre nt  dro ps .   The  t hir d  meth od  trie d  was   A CMC,  he re  a   c on t ro l   volt age   is  use d  to   vary  t he  duty   rati o  ( P W M )   of  t he   switc hes  by   c ompa rin g  with  a   tria ngular  waveform  at   s witc hing  f reque ncy  higher  t han   t he   fun dame ntal  at   50   Hz.   T he  c on t r ol  volt age  is  de rive d  f rom  a  PI   c on tr ol  fe d  with  the  dif fere nce  of   the   av erag e  o utput  inducto r   current a nd th e  curre nt r e fer e nce  gen e rated  from t he  grid  volt age.   The  ov e rall   co nF ig ureu rati on  of   t he  s ys te m   unde r  stu dy  is  as  in  Fig ure. 1,  the  H - br i dg e  consi sts  of   IG BTs  or   MO SFETs,   w hich  are  unidirect io nal  switc hes  wi th  anti - par al le l  diod es  inte gr at ed  into  t hem.   T he  gri d  vo lt age  is  al s o  sense d  an d  us e d  in  the   CMC  ci rcu it .  N o  P L L  is  show n  as,  un it y  powe r   f a c t o r   o p e r a t i o n   i s   u s e d   w i t h   t h e   c u r r e n t   r e f e r e n c e   b e i n g   d e r i v e d   f r o m   t h e   g r i d   v o l t a g e   w a v e f o r m ,   s c a l e d   t o   t h e   r e q u i r e d   p e a k   c urre nt .           Figure  1. O veral l configa rati on  of the si ng le   ph a se  gr id  ti e inv e rter  with C M C t o be  stu di ed     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       Curren t  mo de c on tr ol  of sin gle phase  gr id ti e invert er wi th  an ti - isl an ding   ( Sa nja y  La ks hmin ar ay an an )   243   2.   AN TI - ISL ANDING   An ti - isl an ding  methods  ca n  be   cl assifi ed  int o  tw o  cat eg or i es,  act ive  an d  passive  meth ods.  T here  is   wh at  is  know n  as a  no n - detect ion z on e   or  N DZ,   wh e re  the   anti - isl and i ng  method  f ai ls  to  ope rate.  On  th e o t her  hand  th e  in ver t er  ma y  be   trip ped   by  fl uctuat ion s  i n  the  gr i d  or  par al le l  lo ads,   e ve n  w he n  the re  is  no  ne ed  f or  anti - isl and i ng.   In   passi ve  met hods   measu re ments  of   volt age,  c urre nt,  ph ase,  impe d a nc e,  fr e que ncy   a nd   TH D   are  us e d  t o  det ect   isl and i ng  a nd  ci rc umve nt  it .  I n  act ive   me thods  distu rba nces  a re   ad de d  to   the   in ver te r   outp ut  wh ic h  a re  dete ct ed  at   the   ti m e  of  isl an ding.   Total   el imi nat ion  of  t he  NDZ  is  po s sible  usi ng  act ive  me thods,   howe ver   t hey   may ca us e  in sta bili ty  in  the  s ys te m.  Using  c urren t  m ode  in  the  gri d t ie   in ve rter  seem s  to  su gges t   that passi ve  te c hn i qu e s ca n be  u se d  i n  c on j unct ion   with t he m to  ac hie ve  r obus t a nti - isl an ding met hods.       2.1.     Cu rren t  hys te resi s co n tr ol   CHC  is   sim ulate d  us in g  M A TLAB / Sim ulin k.  T he  c ontr ol  ci rcu it   is   sho w n  i n  Fig ur e   2 .  G1,  G 2  a nd   G3,  G 4  a re  t he   gate   sig nals  t o  t he  diag onal ly  opposit e  pair s  of  t he  I GBTs   or  MOSF ETS   of  t he  si ngle   ph a se  br i dg e   in ver te r   in  t he  powe r  c ircuit .   T he   I nput  DC  vo lt age   i s  40 0  V,  the   gr id  vo lt age   is  23 0  V,  50   Hz . T he   gri d  vo lt age   is  by   it sel f  us e d  t o  s ha pe  the   cu rr e nt   ref e re nce  waveform.   T his  en su res   unit y  po wer   facto r  ope rati on,  with  no   PLL.   Currents  of  5  A  to  10  A ,  were  us e d  to  si mu l at e  the  sy ste m .   Ind ucto r  val ue s  from   10m H  t o  20 0  mH  wer e   us e d  to  ex per i ment  with.  W hen  hy ste resis  cu rr e nt   of  +/ - 20 0  m A  was  us e d  with   a  50m H  in duct or,  a   current  outp ut  of   T H D  le ss  t han   5%  was  obta ined .   Fi gur e  3  s hows  t he  inducto r  cu rr e nt  us i ng   C HC  for  the   ref e ren ce  curre nt of  5 A.           Figure   1 .   Co ntr ol circ uit f or  C HC           F igure  3.   5A i nduct or cu rr e nt  gen e rated  u si ng CHC       The  switc hi ng  fr e qu e nc y  var i es  w hich   is  the   main   disa dvan ta ge  of  CHC.   The  s witc hi ng  fr e qu e nc y  at   the  peak  of  the   cu rr e nt  ref e re nce  ca n  be   cal culat ed  t he or et ic al ly  us i ng  th e  Fig ure  4.   Durin g  t he  upwa r d  sl ope   of  the   in du ct or  cu rr e nt,   the   f ollow i ng  a ppr ox imat io n  can   be   ma de   kn owin g  t hat  the   switc hing   f requen c y  is   mu c h  la r ger th an 50 Hz , th e  fundame ntal f re qu e nc y of t he  c urren t  ref e re nc e.      = 400   − 325   V   (1)     Durin g  t he downwar d sl ope t he  e qu at io n  is   as  ( 2) :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   241   –   248   244       = − 400   − 325   V   (2)     So lvi ng  thi s   f or  a n  i nductanc e  of  100  m H,  and  a  hyste resi s  of  ± 200  mA,   gi ves  t 1  a nd  t 2,  the  t otal  per i od  bei ng  t1 +t 2,   t he  recipro cal   bein g  t he  s witc hing  fr e qu ency  durin g  t he   pea k  of  the   c urren t   re fer e nc e.   1 =   533 . 3   , 2 = 55 . 2     w hich  giv es   a  switc hing  fr e quenc y  of  1.7   K Hz.   If   simi la r  equ at io ns   we re   wr it te n  f or   the  half   wa y  point  w hen  the   gr i d  vo lt a ge  is   16 2.5  V,  a   f r equ e nc y  of  4.1  K Hz  is   ob ta ined.  (Tho ugh  m or e   appr ox imat e ).   Wh e n  t he  ci rc uit  br ea ke r  is  op e ne d,   sim ula ti ng   los s  of  gr i d  vo lt age ,  the  current  ref e re nc e  bec om es   zero.  Howe ver,   the   hy ste resis   cu rr e nt  c ontr ol le r  co ntin ues  t o  pum p  a   ± 200  m A  as   the re  is   a  path   f or  t he  flo w   of c urren t  fr om  the   DC  vo lt a ge  of  40 0 V,  t hroug h  t he  sw it c hes, i nd ucto r  a nd int o t he  p a r al le l l oad .   S o,   t her e  is  a  volt age   acr oss  the   pa rall el   l oad  du e   to   the   hy ste resis  ba nd  of  c urre nt  of  ±20 0  mA,  al be it   at   a  high  fr e qu e nc y  say  10  KH z ,  c ompare d  t o  t he   nor mal  50   Hz .   Th is   be ha viou r  ma y  be   us e d  to  s hu t  dow n  the  in ve rter  by  halti ng   the  gate  sig nals  to  th e  s witc hes  i n  the   sin gle  phase   bri dge.  A  very  rel ia ble  anti - isl an ding  met hod  may  be   dev el op e dusin g  t his  phen ome non.  A  simpl e  un der - volt ag e  rela y  may   be   cal ibrate d  t o  e sta bl ish  a nti - isl and i ng   protect ion. Fi gure  5 sho ws  t he  volt age ac ros s the  par al le l l oa d usin g  C HC  durin g gr i d fail ur e .               Figure  4.   Cu rr e nt r i pp le  i n  CH C   Figure  5.   CHC , grid  f ai lu re at  117 ms , volta ge  acro s s  par al le l  load       2.2.     Constan t  Fre quency  Cu rre nt   M od e  C on t rol   The  c ontr ol cir cuit o f  CFC  m od e  c on tr ol,  also  known  as  p e ak  C M C i s  sho wn b el ow in  Fi gure.  6.   T he   fo ll owin g  detai ls  are  us e d  i n  t he  sim ulati on.  The  c urre nt  refe ren ce   is  der i ve d  from   the   gri d  volt age  scal e d  t o  the  pe ak   cu rr e nt  re quire d.   So,   this  res ults  in   unit y  powe r  f act or   operati on   an d  nee ds   no  PLL.  The   in duct or  current  " I L "  ma y  be   sen sed  by  a  ha ll - ef fect  cu rr e nt  sen sor.  T he  in put  DC  volt age  V dc  is  40 0  V .  T he  gr id   volt ag e   is  230  V , 5 0 H z.  A   c on sta nt  s witc hing f re qu ency  of 10 K H z  is  use d  to produ ce   pulse s . A  sw it ch  pair   is  t urne d  on  wh e n  the   hi gh  f re qu e nc y  c lock   pulse   goe s  to   the   "set "  ( S)   i nput  of   t he  SR  flip - fl op.  Wh e n  the   cu rrent  rises   and  it s  peak  e qual   a nd  just   ex ceeds  t he  c urre nt  re fere nce ,   t he   co mp a rato r  pro duces  a   "re s et "  (R)   pulse   t o  t he  flip - flo p  w hich   tur ns  of  the   s witc hes.  T he  c urren t   deca ys  t il l  the  ne xt  " se t"   pulse   from   the  cl ock  upon  wh ic h  the  whole  c ycl e  re peats.   G 1  a nd  G2  are   c on t ro ll ed   durin g t he  posit ive  c yc le   of  t he  gr i d  volt age  a nd  G 3,  G4  ar e  con t ro ll ed   during  the   neg at iv e  cycle   of  t he  gr i d  vo lt a ge.  S lop e   co mp e ns a ti on   is   ad de d  t o  t he  c urre nt  r e fer e nc e   to pre ven t s ub - harmo nic  os ci ll at ion s. A  reset ta ble integ rato r  is u se d  t o gene rate slo pe  c ompe ns at io n.   Figure  2   sho ws   the  i nduct or  c urren t   in  C FC  mode  c ontrol .  A  c urre nt  T HD  le sser   tha n  5  %  is  ac hieve d  wh e n  t he  in du ct or   is  c hose n  t o  be  50  m H.   S o,   t he  met hod  ma y  be  us e d  le giti mate ly.   When  the   ci rc uit  breake r  is  op e ne d,   t he  gr i d  volt age  is   rem ov e d  a nd  the  cu rr e nt  re f eren ce  bec om e s  zer o.   Howe ve r,   the re  is  a  pa th  f or  inducto r  c urre nt  to   fl ow  th rough   the  pa rall el   load .  S ome   lo w  c urre nt  hi gh   f reque ncy  osc il la ti on s  ar e   ob serv e d  durin g  this  peri od   wh ic h  is  s how n  in  Fig ur e  8,   possibly  due   to  the  slo pe  c ompen sat ion   ci rcu it r y.   T he  volt age   acro s s  the  par a ll el   load  is  sho wn   i n  Fig ure  9  by   c onside rin g  an  i mp e da nc e  of   50  ohm  i n  CFC   mode  c ontr ol,  wh e n  t he gri d  i s d isc onnected   a t 117 ms.     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       Curren t  mo de c on tr ol  of sin gle phase  gr id ti e invert er wi th  an ti - isl an ding   ( Sa nja y  La ks hmin ar ay an an )   245       Figure  6.   Co ntr ol circ uit f or  C FC m od e  contr ol       Figure  7.   Detai le d  vie w of i nd ucto r  c urren t i n  CFC  mode c on trol           Figure  8.   I nduc tor  c urre nt, 7  A peak  f al ls  w hen grid   fail s at 1 17ms i n peak  CMC       Figure  9.   V oltage ac ro s s  par al le l l oad   wh e n g rid  is  disco nnect ed  a t 117 ms i n  CF C mo de  c ontro l       2.3.     Av er age  Cu rr ent  m od e  Con tro l   The   ci rcu it   dia gr a m  for   the   c on t ro l   ci rcu it   of  the   ACM C   is  sho wn  in   th e  Fig ure  10.   It   is  t he  mo st  intuit ive  of  the   three  meth od s   discu ssed .  It  i s  base d  on  the  fact  that  the  du ty  rati o  of  the  switc hes,  deter mine s   the  rise   of  t he   in du ct or  cu rr e nt.  T his  is   co nt ro ll ed  by  a   si mp le   feedbac k  co ntr ol  with  a  PI  or  pro por ti on al - integral  c on tr ol .  The  on l y  dra w  bac k  is  the  t un i ng   of   t he  PI   con t ro ll er.  The   value  of   the  i nduct or   determi nes  the   performa nce.   Figure  11   sho ws  the  i nducto r   curre nt  us in g  ACM C  A  s witc hing  f re qu e nc y  of  10  K Hz  w as  us e d.   In  the   simulat ion   a  pr oport ion al   gain   of  10  a nd  an i nteg ral  gai n o f  2 see me d t o w ork  well . T he   low  pass   filt er  use d t o   sense   the   in duc tor   cu rr e nt   was   a   first   order  filt er  with  a  c ut - off   of   f reque nc y  of   1  KHz.   A   50  mH  i nducto r   giv es   a  cu rr e nt  wa ve form   with   T H D  le sse r  t han  5% .   Fi gure   12   s hows   an   i nd uctor  cu rrent  i n  a ver a ge   cu rr e nt  con t ro l   mode  with  10  A  r efe ren ce  b e fore a nd after  t he   gr i d  is s hut  dow n   at   117ms .           Figure  10. C ontrol circ uit o f  t he ACMC       Figure  11.   Det ai le d  view  of  5A  peak in du ct or  current  us i ng  ACM C       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   241   –   248   246   As  i n  t he  ot he r  meth od s ,  w he n  t he  gri d  vol ta ge  fail s,  lo w   volt age,   high  fr e qu e nc y  os ci ll at ion s  are   induced   ac ross   the   par al le l  lo ad  w hich   are   quit e  disti nct  f r om  the   normal   gri d  vo lt a ge.  This  is   li ke   a n  unde r - vo lt age  sit uatio n  a nd can  b e  d i scriminat e d  as  a fa ult sit uatio n qu it e  rap i dly .             Figure  12.   Ind ucto r  c urren t i n  a ver a ge  c urr ent contr ol m ode c on t ro l  fall s at 1 17ms  w he n gr i d  is s hut d own       3   IMPLEME N TATION   The  power   ci rc uit  can  be  impl emented   with  f our  M O SFETs   or   IG BT s,  a nd  their  gate  dr i ve   ci rcu it s.   The  in duct or   may  be  an  ir on  co red   t yp e .  Currents  a nd   volt age  se ns in g  can  be  done  usi ng   hall - ef fect  sens or s   wh ic h  pr ov i de  excell ent  isolat ion   of   t he  c on tr ol  ci rc uit  f rom  the  powe r  ci rc uit  wh ic h  is  li ve .  Gate  dr ive s  s hould  pr e fer a bly  ha ve   opto - isolat io n.  The   c on t ro l  ci rcu it s  a re  bu i lt   from  anal og  dev ic es   s uch  as   opam ps ,   c omp arator,   transisto rs  a nd  diodes.  Some  dig it al   ci rcu it s  su c h  as  SR  flip - flo ps ,  a nd  ot her   l og ic   gates   are  al so   re qu i r ed.   In  current   hyste r esi s  co ntr ol,  t he  hyste resis  may  be   pro vi ded  by   a  Sc hmi tt   trigg e r  usi ng   a n  O pam p.  Slo pe   com pensat ion  i n  c onsta nt   f requen c y  cu rr e nt  mode  or  pea k  current   m od e   c an  be   impleme nted   us i ng  Opamps .   In   ACM C ,  the  PI   co ntr ol le r  is  bu il t  us i ng   Op a mp s  with  resist ive - ca pacit ive  el ements  f or   c ompe ns at io n.   A CMC  in p a rtic ular  is  cond ucive  t o  a n  em be dd e d so luti on   us i ng a  DS P  or mic ro c on t ro ll er.       4.   CONCL US I O N   CMC  te ch niqu es  can  be  us e d  ef fecti vely  i n  gri d  ti e  inve rters  a nd   pro vid e  ef fecti ve  a nti - isl and i ng  featur e s.  C M C  of   gr i d  ti e  inve rter  ope rates  at   un it y  powe r   factor   with ou t   PLL,  gr i d  volt age  is  us e d  to  sh a pe   current  ref e rence   wav e f orms.  This  pa pe r  pre sents  res ults  of   three  c on t ro l  t echn i qu e s  us e d  in  cu rr e nt  m ode  gr i d  ti e  inv erter .  T he   Inp ut  DC  volt age  is  40 0  V ,  the  gri d  volt ag e  is  230  V,  50  Hz  f or  al l  the  t hr ee  c urre nt  co ntr ol  te chn iq ues  us e d.   All  the  thre e  methods  ca n  be  operate d  s o  as  to  resu lt   in  cu rr e nt  TH D   le ss  than  5%.  CMC   resu lt s  s how  lo w  cu rr e nt  high   fr e qu e nc y  os c il la ti on s  wh e n  the  gri d  vo lt ag e  is  tur ned   off.  ACM C  is  th e  mo st   intuit ive  of  the   three   met hods  disc us se d.   W he n  th e  gr id   vo lt age  fail s,  lo w  vo lt age ,  high  f reque ncy  osc il la ti on s  are  in du ce d  ac r os s  the   pa rall el   load  w hich  a re   qu it e  disti nct  f rom  the  normal   gr i d  volt age .  T his  is  li ke  an   unde r - vo lt age   sit uati on  a nd  ca n  be   discriminate d  as  a   fa ult  sit ua ti on   quit e  ra pi dly .   Pa pe r  al s o  ex plains   the   pa ssive   te chn iq ues  of  a nti - isl and i ng  m et hod  durin g  gri d  fail ure.  T his  can  be  use d  t o  bu il d  lo w  co st  sing le   ph a se  gr id  ti e  inv e rters  for  s ol ar,  P V  a ppli cat ion s at  homes  and co mme rcial  sit es.       REFERE NCE S   [1]   Panwar,   N.  L . ,   S.   C.   Kaushik,   and   Surendra   Kotha ri,   "Role   of  ren e wable   en erg y  so urc es  in  env iron me nt al   prot ectio n:   A re vie w , "  R enewable   and   sus tainable ene rgy   rev ie ws ,   vo l. 15, no. 3, pp.   1513 - 152 4 ,   2011 .   [2]   Jana ,   Joydip ,   Hir anm ay   Sa h a,   and   Konika  Das Bh at t ac har y a,   "A   re vie w of  inv ert er   topol ogie s for  si ngle - phase   g rid - conne c te d   photo volt aic  sys tems, "  Re n ewabl e   an d   Sustainabl e   Ener gy  Revi ews ,   vol .   72 ,   pp .   1256 - 1 270 ,   2017 .   [3]   John,  Vinod,   Zhihong Ye, a nd  A mol   Kolwa lka r ,   "Investi gation  of   antiisla nd ing   pr ote c ti on  of   powe r  conve r te r   base d   distri bute d   g ene r at ors  using   fr eq uenc y   dom ai n   a nal ysis , "  IEEE   Tr ansacti ons  on   Powe r  Elec troni cs ,   vol.  19 ,   no.   5 ,   pp.   1177 - 1183 ,   2004 .   [4]   Zha ng,   Dehu a,  e t  al . ,   "H igh   eff i c ie ncy   cur ren t   mo de  cont rol   for   th ree - phase   mi cro - inv erters ,”   201 2  Tw ent y - Se ve nth  Annual   I EE E   Ap pli ed   Powe r  Ele ct ronics  Con fe re nce   and   E xposit i on  (APEC) ,   Orla ndo,   FL,   2012,   p p.   892 - 897 .   [5]   Kjae r,  Soere n   Bae khoe j,   John  K .   Peder sen,   and F red e   Bl aa b je rg ,   " A  rev ie w  of   sing le - phase   grid - co nnec t ed inv ert e r s   for  photo vol ta i c  m o d u l e s , "  I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   4 1 ,   n o .   5 ,   p p .   1 2 9 2 - 1 3 0 6 ,   2005 .   [6]   Vela sco,   David ,   et   al . ,   "Rev ie w  o f  ant i - isla nd ing  t ec hn iqu es  in  d istri bute d   gen era t ors, "  Re n ewabl e   and  s ustainabl e   ene rgy  re views ,   vol.   14 ,   no .   6 ,   pp .   1608 - 1614 ,   20 10 .   [7]   Wu,   Hongying ,   et   a l. ,   "A   cur r en t - mode   cont ro l  t ec hniqu e  with  i nstant an eous  in duct or - cur r ent   f ee dba ck   for  UP S   inve rt ers, "  A PEC  '99.  Fourteent h  Annual  Applie d  Powe r  El e ct ro nic s  Conf ere nce  and  Ex posi ti on.   1999  Confe ren c e   Proce ed ings ( Ca t.   No . 99CH36285) ,   Dal la s,   TX,  US A,  1999,   pp.   951 - 957 ,   vol .   2.   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       Curren t  mo de c on tr ol  of sin gle phase  gr id ti e invert er wi th  an ti - isl an ding   ( Sa nja y  La ks hmin ar ay an an )   247   [8]   Za re ,   Firuz,  and  Gera rd  Le dwi ch,   "A   hyster esis  cu rre nt   cont ro l  for  single - phase   mu l ti le v el  vol ta ge   s ourc e   inve r te rs:   PLD i mpleme n t at ion , "  IE EE t ra nsacti ons on  po wer  elec troni c s ,   vol.   17 ,   no .   5 ,   pp .   731 - 738 ,   2002 .   [9]   Jianhua ,   Wa ng ,   et  al. ,   "M ode li n g  and   ana lysis   o f  hyster et i c   cur r ent  mode  cont ro l  inve rt er, "  2009   Tw enty - Fourth   Annual   I EE E   Ap pli ed   Powe r  Ele ct ronics  Con fe re nce   and   E xposit i on ,   W ash ingt on ,   DC,  2009 ,   pp .   1 338 - 1343 .   [10]   S.  Nag a raja   Rao .   Ki ran   Kumar   B .   M ,   and   Pranu pa  S. ,   "Thr ee  Ph ase   Diod e   Cl amped  Mul ti l evel  DC  Li nk   Inv erte r  with  Multi   Ref er enc e  Modul at ion   Te chn ique s."  Jo urnal  of  Adv an c ed  Re search  in  Dynamic al  and  Control  Syste ms ,  vol.   10 ,   no .   9 ,   pp . 1793 - 1805 ,   201 8 .   [11]   Yao,   Zh il e i,   an d  La n  Xi ao,   "Control  of  sing le - phase   grid - co nnec t ed   inv ert e r s  with  nonli n ear  loa ds, "  I EE E   Tr ansac ti ons on Indus trial   E le c tronic s,   vo l. 60, n o.   4 ,   pp .   1384 - 1 389 ,   2011 .   [12]   Chera t i, S.  M. ,   e t  a l. ,   "D esign   of a  cu rre nt   mod e  P I  cont ro ller  for   a   single - ph ase   P WM  inve r te r , "  2 011  IEEE Applie d   Powe r E le c troni cs  Coll oqu ium  (I AP EC) ,   Johor B ahr u,   2011 ,   pp.   1 80 - 184.   [13]   Manoha ran ,   Mo hana Sundar,   As hra f  Ahm ed,  an d  Joung - Hu  Par k,   "D igital  i mpleme n ta t ion  of   p ea k  cur ren t  mod e  cont rol   for  singl e - phase   H - Br idg e  inv ert e r  with   slope  com pensa tion, "  2013  In te rn ati onal  Con fe re nce   on   E le c tric a l   Mac hine s and   S yste ms   (ICEM S) ,   Busan,   2013,   pp .   1502 - 1506 .   [14]   La m chi ch ,   M.   R.   T. ,   "A ver age  Cu rre nt  Mode   Cont rol  of   a  Vo lt ag e  Source   Inv er te r   Connec t ed  to   th e   Grid,   Applic at io n   to  Diffe r ent Filte r  Cells, "  Journal   of El e ct ri cal   En gine ering ,   vol .   5 5,   no .   3 - 4 ,   pp .   77 - 82 ,   2004 .   [15]   Manoha ran ,   Mohana   Sundar ,   As hra f  Ahmed ,   an d  Joung - Hu  Park,   "P ea k - va lley  cur ren t   mode  co ntrol le d   H - bridg e   inve rt er with dig it al   slop e co mpens at ion for  cy cle - by - cyc l e curr en t regul at ion , "  Jo urnal  of El ec tri c al   Engi n ee ring  &  Technol ogy ,   vo l. 10, no. 5, pp.   19 89 - 2000 ,   2015 .   [16]   Raj e ev,  Mini ,   an d  Vivek   Agarwa l,   "S ingl e   phase   cur ren t   sourc e  in ver te r   with   mul t i loop  c ontrol  for   tra nsformer le ss   grid - PV   int erf ace, "  I EE E   Tr ansacti ons on   Industry  App li ca ti ons ,   v ol.   54 ,   no .   3 ,   pp .   2416 - 2424 ,   201 8 .   [17]   Rao,   S.  Nag ara j a ,   D.  V.  As hok  Kumar ,   and   Ch Babu,   "G rid  Co nnec t ed  Distribu te d  Gene r at ion   Sys te m  with  Hi gh   Volta ge   Gain   Ca s ca ded DC - DC  Convert er   Fed  A symme tr i c M ul tilevel  Inv ert er   To pology, "  In te rna ti onal   Journal o f   El e ct rica l   &   Co mputer  Engi n ee r ing   (IJ ECE ) ,   vol .   8 ,   no .   6 ,   pp .   40 47 - 4059,   2018 .   [18]   Rao,   S.   Naga r aja,   D .  V .   As hok  Kumar ,   and  Ch  Sai  Babu ,   "Impl em en ta t ion  of  C asc ade d   base d  R eve rsing  Volt ag e   Multi le v el  Inve rt er  using  Mul ti   C arr ie r   Modula ti o n  Strategie , "  In ter nati onal  Journal  of   Powe r  Ele ct r onic s  and  Dr iv e   Syste ms   (IJ PE D S) ,   vol .   9 ,   no .   1 ,   pp.   220 - 230 ,  20 18 .   [19]   Khanfa ra ,   M.,  R .   El  Bac h ti ri ,   M.   Bo uss et ta ,   and  K.  El   Ha mm ou mi .   "A   mu lt i ca rr ie r  PWM  t ec hni que  for  fiv e  l evel   inve rt er  connect ed  to  the  grid . "  Inte rnational   Jo urnal  of   Pow er  El e ct r onic s   and  Dr iv e  S yste m  (I JP EDS) ,   vol .   9,     no.   4 ,   pp .   1774 - 1783 ,   2018 .   [20]   Rao,  S.   Naga r aja,  D V  As hok  K uma r,  and  Ch   S ai  Babu,   "Int egr at ion   of   Rev ersi ng  Volt age  Mul ti le v el  Inve rte r  Topol ogy  wi th  High  Volta g e  G ai n  boost   Conve rte r  for  Distr ibu te d  G ene ra ti on , "  Inte rnat ional  J ournal  of   Powe r   El e ct ronics  and   Dr iv e  Syst ems   (I JP EDS) ,   vol .   9 ,   no.   1 ,   pp .   210 - 2 19 ,   2018 .   [21]   Vadde ,   Anus ha ,   S.  Sachi n ,   and   V.  V.  S.  N .   Sit a ram   Gupt a,   "R e al   i mpl e me n ta t io n  of  synchronou s  boost  conve rt er   with  con trol l er  f or  power  f ac tor   cor recti on , "  201 7  IEEE Regi on   1 0  Symposium (TENSYMP) ,   Co ch in,   2017 ,   pp .   1 - 4.   [22]   Kami l ,   H ava l   S ard ar,  et  a l. ,   " L ow - volt age  Rid e - through   Meth ods  for  Grid - co nnec t ed  Photov olt aic   Sys te ms  i n  Microgr id s:  A   Revi ew   and   Future   Pros pec t, "  Inte rnational   Jo urnal  of   Powe r   Elec tronic s  an d  Dr iv e   Syst ems   (IJ PE DS) ,   vol .   9 ,   no .   4 ,   pp .   1834 - 1841 ,  2018 .   [23]   Dell a   Kra cha i ,   M.,   K .   Me louk ,   and   M.   Kedda r ,   "Inv esti ga ti ng   sine - band   hyster esis  con trol  of  photo volt a ic - gr i d  conne c te d   inv er te r, "  Int ernati on al  Journal   of   P ower  E lectronics   and   Dr iv e   Sy stems   (IJ PE DS) ,   vol .   11,   no .   2 ,    pp.   969 - 976 ,  20 20   [24]   Hass ai ne,   Li n d a,  and  Moha me d  Rida   Bengou rina,   " Design  and  di git al  im p lementa ti on  of  pow er  co ntrol   str at egy   for   grid  conn ec t ed  p hotovol taic   inve r te r, "  Inte rnat ion al  Journal   of  Po wer  Elec troni cs  and  Dr iv e  S ystem s   (IJ PE DS) ,   vo l.   10,   no .   3 ,   pp .   15 64 - 1574 ,  2019 .   [25]   Manjuna th a,   B .   M.,   e t  al . ,   "A n  Optim ized  Mul t i le ve l  Inve r te r   T opology  with  Sy mm et r ical  and  As ymm et ri ca l   DC   Source s  for   Sus ta in abl e   En erg y   Applicati o ns, "  Engi ne ering,  Te chnol ogy   &   Ap pli ed   Scienc e  R ese arch ,   vol .   10 ,     no.   3 ,   pp .   5719 - 5723 ,  2020 .   [26]   Abokhali l ,   Ahm ed  G. ,   Ahmed   Bil al  Aw an,  and   Abdel - Rah ma n   Al - Qawasmi ,   "Compa ra ti ve   stud y  of  passive   and   ac t ive   isla nding   det e ct ion   m et ho d s for  PV   grid - c onnec t ed  sys te m s, "  Sustainabi l it y ,   vol .   10 ,   no .   6 , p .  1798 ,  2018 .   [27]   Bagha e e,  Ham id  Rez a ,   et  al. ,   "A nt i - Islandi ng   Prote ct ion   of  PV - base d  Microgr ids   Co ns isti ng  of  PH E Vs   using  SV Ms , "  IEE E   T rans act io ns on  Smar t  Gr id ,   vol .   11 ,   no .   1 ,   pp.   483 - 500 ,   20 20 .   [28]   Yu,  Byunggyu,   "A nti - isla nding  per forma n ce   analysis  of  mul t ipl e   PV   mi cro - inv er te r  oper ations , "   IETE  Journal  o f   Re search ,   vol .   6 4,   no .   6 ,   pp .   785 - 795 ,   2018 .       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       Dr.   Sanj ay La kshmin ara y anan   is a B. Tec h   (Ho ns )  from  II T , Kha ragp ur 1990.  H e  h a s  done  his  M ast ers  a nd  P hD  f r om   t he  Indian   In sti tute  of  Sci ence  Ba ng al ore.  He   has  7.5  year s  of   e xperi ence  in  in dustr y  an d  13  year s  of   e xp e rience  i n  acade mics.  H e  is  cur re ntly   a  pr of ess or  i n  the  Ele ct rical   and  Ele ct r on ic s  E ng i neer i ng  dep a rtme nt  of  BMSIT& M ,   Ba ng al or e.  H is  area  of intere s t i s pow e r  el ect ronics a nd driv es.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   241   –   248   248     Kiran  K um ar   B  M   is  cu rr e ntly  w orki ng   a s  an  Assistant  Pr ofess or  in  de par tme nt  of  Ele ct rical   En gin eeri ng  at   M   S   Ra maia h  U nive rsity  of  Applie d  S ci ences,   B eng al uru.  He   is  al so   purs uing  P h.D  i n t he   s ame  univ ersit y.  He   ha s  th ree  i nter national  c onfe ren ce s  a nd  three   inter national   jo urnal  pap e rs   to   his   cre dit.  His  r esearch   inte re sts  in   po wer  el ect ro nics ,  re new a ble  e ne rgy  s ys te m s  a nd  rob otics,  he  is   a  stu de nt  c h ai r   of   IEE E  SB  RUAS an d g ra du at e  stu den t  membe r of IE EE.          Dr.   S. Nag araj a  Rao  is   cu rrentl y  wor king  as  an   As sist an t  Profess or  of  the  De pt.   of  Ele ct rical   and  Ele ct ro nic   En gi neer in g,  M.S.   Ra maia h  Un i ve rsity  of  A ppli ed  Scie nces,  Ba ng al or e.   He   obta ine d  his   Ph . D.  degree  i n  Ele ct rical   an d  Ele ct r onic s  En gin eeri ng,   Jawa har la l  Ne hru  Tech nolo gi cal   Un i ver sit y  Ka kin a da,  Ka kin a da,  A .P.,  I NDIA.  He   has  publishe d  se ve ral  Nati onal   a nd  I nter nationa l  Jo ur nals  a nd  Co nfere nces .  His  a rea  of  interest  po wer  el ect ro nics  and  Ele ct ric D rive s.         Ms.  Pr an u pa.   S   is   cu rr e ntly   work i ng  as   As sist ant  P rofess or  in   departme nt  of  Ele ct rical   En gin eeri ng  at   Ra maia h  U niv ersit y  of  A ppli ed  Scie nces   ( RUAS),   Ba nga lore.  S he  has   been  act ive   in   IEEE   Ba ngal or e  Sect io n  a nd  al so   a   me mb e r   of  IEE E  P owe r  a nd  E ne rgy  So ci et y  ( PES ).  He r   resea rc h  i nterest  is   on  re new a ble  ene rgy,  r obotics,   op t imi zat ion   a nd  con t ro l.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.