I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   201 7 ,   p p .   14 08 ~ 14 15   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 8 i 3 . pp 14 08 - 14 15     1408       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Desig n and  P erfo r m a nce  of a  PV - S TAT CO M   for En ha nce m ent   o Pow er  Q ua lity  in Micro   G rid  Ap plica tions       P .   L a ks h m a n Na i k K.   P a la n is a m y   S c h o o o f   El e c tri c a En g in e e ri n g ,   V IT - Un iv e rsit y ,   V e ll o re ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 9 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   A u g   5 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A u g   11 ,   2 0 1 7       T h e   G r e e n   En e rg y   so u rc e (so lar,  w in d a re   p e rf o rm in g   a   v ig o r o u r o le  t o   re a c h   th e   e lec tri c a p o w e d e m a n d .   Du e   t o   th e   p re se n c e   o f   n o n - li n e a lo a d s,  re a c ti v e   lo a d in   th e   d istri b u ti o n   s y ste m   a n d   th e   in jec ti o n   o f   w in d   p o w e in to   th e   g rid   in teg ra ted   s y ste m   r e su lt p o w e q u a li ty   issu e s   li k e   c u rre n h a rm o n ics ,   v o lt a g e   f lu c tu a ti o n s,   re a c ti v e   p o w e r   d e m a n d   e tc.  T h is  p a p e m a in ly   in v e stig a t e th e   d e sig n in g   a n d   sa ti sf a c to r y   p e r f o rm a n c e   e v a lu a ti o n   o f   so lar  f a r m   a P V - S T AT COM   (S tatic  S y n c h ro n o u Co m p e n sa to r)  f o e n h a n c e m e n o f   p o w e q u a li ty   in   g rid   ti e   sy ste m   b y   u sin g   M AT LAB   e n v iro n m e n (S im u li n k ).   T h e   p ro p o rti o n a a n d   in teg ra ( P I)  Co n tro ll e a n d   H y ste re sis  Cu rre n Co n tro ll e (H CC)  w e r e   e ff e c ti v e l y   u ti li z e d   to   in jec th e   d e sire d   c u rre n f ro m   v o lt a g e   so u rc e   c o n v e rter   ( V S C)  b a se d   P V - S TAT COM   a P CC  f o th e   m it ig a ti o n   o q u a li ty   re late d   p ro b lem s   in   th e   p ro p o se d   tes t   s y ste m .   K ey w o r d :   C u r r en t h ar m o n ic s   P o w er   q u ali t y   ( P Q)   PV - s taco m   P o w er   f ac to r   co r r ec tio n   R ea cti v p o w er   m a n a g e m e n t   Vo ltag s o u r ce   c o n v er ter   ( VS C )   W in d - P s y s te m   Co p y rig h © 201 7   I n s t it u te o f   Ad v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mr .   P .   L ak s h m a n   Nai k ,   Sch o o o f   E lectr ical  E n g i n ee r i n g ,   VI T - Un iv er s it y ,   Vel lo r e,   I n d ia.   E m ail:  L a k s h m an . h elp 1 @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   Fro m   t h la s f e w   d ec ad e s   th e   m aj o r   ac tiv ities   ( I n d u s tr ial,   C o m m er cial,   Do m e s tic ,   T r ac tio n   ac tiv itie s )   i n   th e   n at u r ar i n t er r elate d   to   an   elec tr ical  en er g y .   He n ce   t h elec tr ical   p o w e r   d em a n d   is   al w a y s   m o r t h a n   t h at  o f   g en er atio n .   I is   also   m aj o r   r ese ar ch   is s u e   f o r   p o w er   E n g in ee r s .   T o   m ee th ca p ital  p o w er   d em a n d   Gr ee n   e n er g y   s o u r ce   ( w in d ,   s o lar )   ar ac ti v el y   p ar ticip atin g   i n   th e   Gr id   i n te g r at ed   s y s te m   [ 5 ] .   T h p r esen ce   o f   n o n - lin ea r   o r   s en s itiv lo ad s   i n   t h p o w er   s y s te m   a n d   i n j ec tio n   o f   r en e w ab le  en er g y   i n to   alr ea d y   ex is t in g   Gr id   s y s te m   r is e s   t h p o w er   q u alit y   r elate d   tec h n ica ch alle n g es  ( lo w   P F,  c u r r en h ar m o n ics,  v o ltag e   v ar iatio n s ,   etc. ) .   T h p o o r   q u alit y   elec tr ical  p o w er   m a y   lea d s   to   h ea v y   p o w er   lo s s es  an d   also   ef f ec t s   o n   th e   n atio n s   ec o n o m y ,   c u s to m er   s er v ices,   p r o d u ctiv it y ,   s y s te m   ef f icie n c y   an d   e tc.   Mo s o f   th p o w er   q u al it y   r elate d   tech n ical  is s u e s   ar n u lli f ied   b y   C u s to m   p o w er   d ev ices  ( C P D)   b ec au s o f d u t o   th f ast  an d   ac tiv e   f o r w ar d   s tep s   in   t h eir   r esear ch   w o r k s   o f   p o w er   E n g in ee r s   o n   C u s to m   P o w er   Dev ice s   ( FA C T d ev ices) .   Am o n g   all   th C u s to m   p o w er   d ev ices  t h s h u n ac ti v f ilter   ( Statco m )   w ill  s o lv e   all  t h cu r r en r ela ted   p o w er   q u alit y   p r o b le m s   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   I is   v er y   ess e n tial  to   g en er ate  th e   r ef er en ce   o r   g ate  s ig n al s   f o r   s h u n ac tiv p o w er   f ilter   ( P V - Statco m )   f o r   i ts   ac ti v co n tr ib u tio n   to w ar d s   t h m itig atio n   o f   p o w er   q u alit y   is s u es  i n   t h p r o p o s ed   s y s te m   [ 2 1 ] .   T h Statco m   is   s u p p lied   b y   th P h o to v o ltaic  s y s te m   f o r   th e n h a n ce m en o f   th p o w er   q u alit y   an d   ac tiv e   p o w er   i n to   g r id   s y s te m .   T h P I   C o n tr o ller   an d   H y s ter esi s   C u r r en t   C o n tr o ller   ( HC C )   w er e   ef f ec tiv e l y   u tili ze d   to   in j ec t h d esire d   cu r r en f r o m   P V - ST A T C OM   at  P C C   f o r   th m iti g atio n   o f   q u alit y   r elate d   p r o b lem s   i n   th p r o p o s ed   test   s y s te m .   Or g an izatio n   o f   th i s   ar ticle  is   a s   f o llo w s   s ec ti on - I I   r ep r esen t s   Desig n   Asp ec ts   o f   Vo lta g So u r ce   C o n v er ter   b ased   S T A T C OM   an d   s ec tio n s   I I I ,   I V,   d e m o n s tr ate s   g en er atio n   o f   r ef er e n ce   s i g n a l,  r esu lt a n a l y s is   a n d   co n clu s io n s   r esp ec tiv el y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2088 - 8 694       Desig n   a n d   P erfo r ma n ce   o f a   P V - S TATC OM fo r   E n h a n ce men t o f P o w er Qu a lity    ( P .   La ksh ma n   N a ik )   1409   2.   DE S I G ASPE CT S O F   ST AT CO M   F O P O WE Q UALI T Y   T h is   f r ag m en m ai n l y   d e m o n s tr ates  th d esig n i n g   o f   s h u n co n n ec ted   ac tiv p o w er   f i lter   ( Statco m )   f o r   m iti g atio n   o f   ab o v m e n tio n ed   p o w er   q u alit y   r elate d   tech n ical  ch a llen g es  a n d   f o r   r ea ctiv p o w er   m an a g e m e n i n   t h g r id   as s i m ilated   p r o p o s ed   s y s te m .   T h F ig u r e   1   r ep r esen ts   t h s c h e m a tic  ar r an g e m e n o f   g r id   ass i m ila ted   p r o p o s ed   s y s te m   f o r   en h a n ce m e n o f   p o w e r   q u alit y .   T h r ee   p h ase  n o n - li n ea r   lo ad s   w er f ed   b y   3 - p h ase  AC   m ain s   an d   w i n d - P s y s te m s .       L 1 L 2 L 3 M a i n   G r i d   S o u r c e X s V s P C C V L N o n - L i n e a r   L o a d S o l a r   F a r m W i n d   F a r m P V - S T A T C O M       P S F + j Q S F V P C C Q W F P W F R     Fig u r 1 .   R ep r esen tatio n   o f   p r o p o s ed   s y s te m   f o r   p o w er   Qu al it y   E n h a n ce m en t i n   Mic r o   g r i d   ap p licatio n s       Sh u n co n n ec ted   P V - Sta tco m   co n s is ts   s ev er al  co m p o n e n ts   lik i n ter f ac i n g   in d u cto r   ( L f ) ,   DC   b u s   ca p ac ito r   ( C dc ) ,   r ip p le  f ilter   co m p o n en ts   a n d   etc.   [ 2 ] ,   [ 7 ]   as  s h o w n   i n   F ig u r 2 . ( a) .   T h s el ec tio n   an d   f i x atio n   o f   r atin g s   f o r   t h ese   co m p o n e n ts   ar v er y   m u ch   i m p o r tan t   f o r   co n tr o an d   d esi g n   o f   s h u n co n n ec ted   S tatco m   to   g i v a   s ati s f ac to r y   p er f o r m an ce   i n   a   g r id   t ie  s y s te m .   T h r atin g s   f i x atio n   o r   d esi g n in g   s p ec i f icatio n s   o f   v ar io u s   co m p o n en t s   o f   s h u n t c o n n ec ted   Statco m   ar as f o llo w s .     2 . 1 .   DC  B us   Vo lt a g e   T h DC   b u s   v o lta g ( V dc )   is   ca lcu lated   w it h   th h elp   o f   f o llo w i n g   ex p r ess io n       ( 1 )     W h er V LL   is   A C   li n o u tp u v o ltag e,   " m "   is   m o d u latio n   in d ex   a n d   it  i s   tr ea ted   as  ' 1 ' .   V dc   m u s b g r ea ter   t h an   AC   m ai n s   v o lta g f o r   s u cc ess f u l   P W co n tr o o f   S h u n A c tiv e   P o w er   Fil ter   ( S A P F)  [ 2 ] .   B y   u s i n g     E q u atio n   1   f o r   V LL o f   4 1 5 V,   V dc   is   6 7 7 . 6 9 an d   is   f i x ed   as 7 5 0 V.     2 . 2 .   DC  B us   Ca pa cit o r   T h d esig n i n g   o f   C dc   d ep en d s   o n   th n o m i n al  DC   v o lta g ( V dc ) ,   m i n i m u m   v o ltag le v el  o f   d b u s   ( V dc1 ) ,   Ov er   L o ad in g   Facto r   ( a) ,   th p h ase  v o ltag ( V ph ) ,   p h ase  cu r r en ts   ( I ph )   an d   o n   ti m ( t)   f o r   w h ic h   DC   b u s   v o ltag e   is   r ec o v er ed   [ 2 ] .   DC   b u s   ca p ac ito r   i s   d esi g n ed   b ased   o n   d ep r es s io n   in   its   v o lta g d u to   ap p licatio n   o f   lo ad s   an d   r is in   d b u s   v o lt ag b y   r e m o v al  o f   lo ad s   b y   u s i n g   la w   o f   co n s er v atio n   o f   en er g y .   T h C dc   is   ca lcu lated   as       ( 2 )     W h er K ”  i s   co n s ta n v ar y in g   f r o m   0 . 0 5   to   0 . 1 5   as  [ 2 ]   f o r   V dc   =7 5 0 V,   V dc1 =6 7 7 . 6 9 V V ph =2 3 9 . 6 0 V ,   I ph =3 8 . 9 5 A ,   t=0 . 0 4 s ec = 1 . 2   th v al u o f   C dc   is   ca lc u lated   a s   C dc   =3 . 9 0 5 2 2 2 mF   an d   is   s elec ted   as 5   mF .     m V V LL dc . 3 . 2 2 } ) ( 3 { } {( 2 1 2 1 2 t aI V K V V C ph ph dc dc dc Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   14 08 14 15   1410   M a i n   S o u r c e X S X S X S S T A T C O M   L f N o n - L i n e a r   L o a d R C u r r e n t   C o n t r o l l e r C o n t r o l   A l g o r i t h m C R R i p p l e   F i l t e r i c r   i s r             i s y   i s b i c y   i c b i l r   i l y       i l b i * s r         i * s y       i * s b i s r             i s y   i s b v d c       v s r     v s y v s b v d c     c d c     Fig u r 2   ( a) .   C o n tr o l o f   PV - St atco m   f o r   E n h an ce m e n t o f     P o w er   Q u alit y   in   Mic r o   Gr id   S y s te m .       2 . 3 .   I nte rf a cing   I nd uct o (L )   T h d esig n i n g   o f   L f   d ep en d s   o n   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   f s   a n d   r ip p le  cu r r en i crpp .   T h in ter f ac i n g   in d u cto r   is   ca lc u lated   as        ( 3 )     Fo r   f s   o f   5   kHz ,   m =1 ,   V dc   =7 5 0 V,   a   = 1 . 2 , i crpp   = 8 . 3 9 A .   B y   th E q u atio n   ( 3 )   th v alu o f   in t er f ac in g   in d u cta n ce   is   ca lcu la ted   as 2 . 1 5 mH   an d   is   s elec ted   v al u o f   L f   is   2 . 2 5 m H.     2 . 4 .   Ripp le  F ilte r   T h s er ies  co n n ec ted   ca p ac it o r s   5 µF   an d   r esis ta n ce   5 m Ω   ar ac tin g   as  r ip p le  f ilter .   I is   f ir s o r d er   h ig h   p ass   f i lter   w h ich   f il ter s   th e   h ig h   f r eq u e n c y   n o i s f r o m   th e   v o lta g at   P C C .   I t   is   t u r n ed   at   h al f   o f   t h s w itc h in g   f r eq u en c y   [ 2 ] .   I o f f er s   6 3 6 . 6 4   Oh m s   as  i m p ed an ce   at  h ig h   f r eq u en c y   a n d   8 . 0 9   Oh m s   at  f u n d a m en ta l f r eq u e n c y   f o r   co n s id er ed   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   5   kHz .       3.   G E NE R AT I O O F   G A T E   SI G NA L S F O P V - ST A T CO M   I is   v er y   e s s e n tial  to   g e n er at s w itc h i n g   s i g n a ls   f o r   ac ti v a tio n   o f   P V - Statco m   o p er atio n   f o r   p o w er   q u alit y   en h a n ce m e n t.  T h er ar s ev er al  co n tr o s tr ateg ie s   l ik P - Q   co n tr o t h eo r y   ( I n s ta n tan eo u s   R ea cti v e   p o w er   t h eo r y   ) ,   I d - I q   co n tr o th eo r y   ( S y n c h r o n o u s   r ef er e n ce   f r a m t h eo r y ) ,   h y s ter esi s   c u r r en co n tr o s tr ate g y ,   p er f ec h ar m o n ic  ca n ce llatio n   ( P HC ) ,   Fu zz y   lo g ic  co n tr o ller   an d   u n it y   P ( UP F)  m eth o d s   ar th er to   g en er ate   s w i tch i n g   s i g n al s   f o r   P V - Sta tco m .   I n   t h i s   p ap er   h y s ter es i s   c u r r en t   co n tr o lled   s tr ateg y   i s   i m p le m en ted   w i th   a s s i s o f   u n it  v ec to r   te m p l ate  m o d el  a s   d is cu s s ed   in   [ 1 ] ,   [ 3 ] ,   [9 ].   T h u n i v ec to r   v o lta g te m p lates  f o r   ea ch   p h ase  ar c alcu lated   as     . , , sm sb sb sm sy sy sm sr sr V V u V V u V V u   ( 4 )     T h s a m p led   p ea k   v o ltag ( V sm )   is   co m p u ted   w it h   h elp   s in u s o id al  p h ase  v o ltag e s   V sr   , sy V , V sb    as f o llo w s     c r p p s dc f i f a m V m L . . . . 12 . . 3 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2088 - 8 694       Desig n   a n d   P erfo r ma n ce   o f a   P V - S TATC OM fo r   E n h a n ce men t o f P o w er Qu a lity    ( P .   La ksh ma n   N a ik )   1411   2 1 2 2 2 )} ( 3 2 { sb sy sr sm V V V V   ( 5 )   W h er e     ) s i n ( wt V V m sr ) 120 s i n( wt V V m sy ) 240 s i n ( wt V V m sb   ( 6 )     T h r ef er en ce   cu r r e n s ig n als   f o r   Statco m   ar co m p u ted   with   h elp   o f   th u n it  v ec to r   te m p lates  a n d   ac ti v e   cu r r en t c o m p o n e n f o r   ea ch   p h ase  as s h o w n   E q u at io n   7 .     sb m sb sy m sy sr m sr u I i u I i u I i . , . , . * * *   ( 7 )     T h ac tiv cu r r en t c o m p o n e n ( I m )   is   co m p u ted   as      ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( k e r r k dc I k e r r k e r r k dc P k m k m V V K V V V K I I   (8 )     W h er k”   is   s a m p l in g   i n s ta n an d   V err   i s   d c - li n k   er r o r   v o ltag e. is   p r o p o r tio n al  g ain   a n d i s   I n te g r al   g ain .   T h Dc - L in k   er r o r   v o ltag at   k th   s a m p li n g   i n s tan t i s   co m p u ted   as       ( 9 )     T h r ef er en ce   s ig n al s   f o r   ac t iv atio n   o f   P V - ST A T C OM   o p er atio n   ar g en er ated   w i th   h elp   o f   t h e   co n tr o alg o r ith m   an d   p r o p o s ed   cu r r en co n tr o ller .   T h r ef er en ce   cu r r en t s   ( , , )   ar d ev el o p ed   w it h   h elp   o f   ac t u al  a n d   r ef er en ce   v o ltag e s   [ 1 3 ]   [ 1 7 ]   in   th co n tr o lled   alg o r ith m   as  s h o w n   i n   Fi g u r 2 . ( a) .   T h p r o p o r tio n al  an d   i n te g r al  ( P I )   C o n tr o ller   a n d   H y s ter e s is   C u r r en C o n tr o ller   ( H C C )   wer g en er ate s   t h e   r ef er en ce   s i g n al s   f o r   P V - S tatc o m   b y   p r o p er   u tili za tio n   o f   c u r r en er r o r   f r o m   r e f er en ce   c u r r en ts   ( , , an d   ac tu al   cu r r en ts   [ 2 0 ] .   T h g iv e n   B lo ck   d iag r a m in   th e   Fi g u r 2   ( b )   r ep r esen ts   g e n er ati o n   o f   r e f er en ce   o r   g ate  s i g n als  f o r   ac tiv atio n   o f   P V -   Statco m   o p er atio n   f o r   th e n h a n ce m en t o f   t h p o w er   q u al it y   i n   m icr o   g r id .       - V d c V d c r e f V o l t a g e C o n t r o l l e r L i m i t e r i S r y b - i * S r y b C u r r e n t C o n t r o l l e r S R S Y S B U n i t   V e c t o r U S r     ,   U S y     ,   U S b F r o m   S o u r c e   Fig u r 2   ( b ) .   B lo ck   d iag r a m   r ep r esen tatio n   f o r   r ef er en ce   c u r r en t si g n als  g en er atio n       T h s w itc h in g   f u n ctio n s   ( r S ,   y S ,   b S )   o f   Vo ltag e   So u r ce   C o n v er ter   ( VSC )   in   P V - Statco m   u s i n g   th p r o p o s ed   cu r r en co n tr o s tr ateg y   ca n   b u n d er s ta n d   clea r l y   f r o m   t h Fig u r 3   w h er HB   is   h y s ter esi s   b an d .   T h g iv en   T ab le   1   in d icate s   th r eq u ir ed   p ar a m eter s   a n d   th eir   s p ec i f icatio n s   f o r   th ac tiv eo p er atio n   an d   f o r   en h a n ce m en t o f   p o w er   q u a lit y   i n   th M icr o   Gr id   s y s te m .               P K I K ) ( k e r r V ) ( ) ( ) ( k dc k d c r e f k e r r V V V * sr i * sy i * sb i * sr i * sy i * sb i Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   14 08 14 15   1412   T ab le  1 .   P r o p o s ed   s y s te m   p ar a m eter s   a n d   th eir   s p ec i f icatio n   S . N o .           P a r a me t e r                                                              S p e c i f i c a t i o n s     1   S o u r c e   V o l t a g e   4 1 5   V ,   5 0   H z   2   I G B T   R a t i n g s   C o l l e c t o r   V o l t a g e = 1 2 0 0   V ,   I = 5 0   A ,   G a t e   V o l t a g e = 2 0   V     3   S o l a r   p l a n t   3 . 7 5   k V A   4   W i n d   G e n e r a t o r   3 . 3 5   k V A , 4 1 5 V , 5 0 H z , N = 1 5 0 0   r p m   , P = 4 , R r = 2 0   Ω ,   L r = 0 . 0 6   H     5   D C   B u C a p a c i t o r   V dc = 7 5 0   V ,   V dc 1 = 6 7 7 . 6 9   V V ph = 2 3 9 . 6 0   V , I ph = 3 8 . 9 5   A ,     C dc   =5 m F .   6   I n t e r f a c i n g   i n d u c t o r   ( L )   F o r   f s = 5   k H z ,   m = 1 ,   V dc   = 7 5 0   V ,   a   = 1 . 2 ,               i c r pp   = 8 . 3 9 A L f   = 2 . 2 5 mH .   7   R i p p l e   f i l t e r   C = 5 µF   , R =   5 Ω , f s = 5   k H z   8   D i st o r t i n g   L o a d   2 5 k W       1 1 1 0 0 0 R sr sr S HB i i ) ( * R sr sr S HB i i ) ( * R S y sy sy S HB i i ) ( * y S y sy sy S HB i i ) ( * b sb sb S HB i i ) ( * b S b sb sb S HB i i ) ( * S W I T C H E S c a n   t a k e   e i t h e r   o f   t w o   v a l u e s c a n   t a k e   e i t h e r   o f   t w o   v a l u e s c a n   t a k e   e i t h e r   o f   t w o   v a l u e s W h e r e     1   =   O N     ;   0   =   O F F   Fig u r 3 .   S w i tch i n g   Stat u s   f o r   I GB T   o f   P V - Statco m       4.   RE SU L T   ANAL YSI S   T h ac tiv p er f o r m a n ce   o f   a   s o lar   f ar m   a s   s tat ic  s y n c h r o n o u s   co m p e n s a to r   ( P V - ST A T C OM )   in   t h e   p r o p o s ed   test   s y s te m   i s   s t u d ie d   b ased   o n   th M A T L A B /Si m u lated   r esu lts   a s   f o llo w s .   Fo r   th b etter   an al y s is   th P V - Statco m   is   i n s er ted   i n   s h u n w it h   t h g r id   s y s te m .   Si m ilar l y   t h w i n d   en er g y   s o u r c an d   d io d r ec tif ier   3   p h ase  n o n - lin ea r   lo ad   ar als o   in tr o d u ce d   in to   t h s y s te m .   T h p r o p o r tio n al  ( k p )   an d   in te g r al  ( k i g ai n   v al u e s   ar tak e n   a s   2 . 5   an d   1 . 2 5   r esp ec tiv el y   f o r   t h g e n er atio n   o f   r ef er en ce   c u r r en t   s i g n als   to   ac tiv ate   th e   o p er atio n   o f   P V - Statco m .   T h P V - Statc o m   is   allo w ed   to   o p er ate  f r o m   0 . 1 s   to   0 . 2 s .   T h to tal  Ma tlab   s i m u lat io n   ti m i s   0 . 2 5 s .     T h p r o p o s ed   m ic r o   g r id   s y s te m   is   s u p p lied   w it h   th b al an ce d   3 - p h ase  p u r s in u s o id al  v o ltag e   s o u r ce   as  in d icate d   in   t h Fi g u r ( a) .   Fro m   Fi g u r 4   it  ca n   b o b s er v ed   th at  f r o m   0 . 1 s   to   0 . 2 s   th P V - ST A T C OM   is   s w itc h ed   ON  a n d   th c u r r en h ar m o n ic s   d u to   p r esen ce   o f   n o n - li n ea r   lo ad s   co n n ec ted   to   th e   g r id   s y s te m   ar m i tig a ted .   E x ce p th e   ti m p er io d   0 . 1 s   to   0 . 2 s   ( P V - Statco m   is   i n   ON  co n d itio n )   th P V - Statco m   i s   in   s w itc h ed   OFF  c o n d itio n   s o   t h at  th c u r r en h a r m o n ics  w er p o llu ted   th s o u r ce   cu r r en f r o m   its   o r ig in al   n at u r a s   s h o w n   i n   Fi g u r e   ( b ) .   Fo r   th i s   co m p e n s a t io n   ac tio n   Vo lta g s o u r ce   co n v er ter   ( VS C )   b ased   PV - ST A T C OM   in j ec ts   t h r e q u ir a m o u n o f   cu r r e n i n   th g r id   s y s te m   w it h   d esire d   m ag n i tu d a n d   p h ase   an g le  a s   s h o w n   i n   Fi g u r ( d ) .   T h w i n d   g e n er ato r   is   s u p p l y in g   c u r r en o f   8 . 1 A   in   to   th g r id   s y s te m   w it h o u t   an y   f lu ct u atio n s   as  p r ese n ted   in   th e   Fi g u r ( f ) .   T h F ig u r ( e)   is   in d icat in g   t h at   th DC   b u s   C ap ac ito r   av er ag v o lta g is   m a in ta in e d   as  co n s tan v o lta g as  [ 1 6 ]   f r o m   0 . 1 s   to   0 . 2 s   ( P V - Statco m   ON) ,   w h ic h   in d i ca tes t h p r o p er   ac tiv o p er atio n   o f   V SC   b ased   s h u n t a cti v p o w er   f ilter   to   r e g u late  t h v o ltag a t p o in t o f   co m m o n   co u p lin g   ( P C C ) .   I n   th i s   p ap er   th p r o p o s ed   m icr o   g r id   s y s te m   co n s i s t t h r ea ctiv e,   n o n l in ea r   lo ad s   an d   in d u ctio n   g en er ato r .   So   t h at   th e   s y s te m   h as  r ea cti v p o w er   d e m an d   n e ar l y   4   k V A r   b ef o r 0 . 1   s ec   an d   af ter   0 . 2   s ec   ( P V - Statco m   O FF )   an d   t h at  r ea cti v p o w er   is   co m p e n s a ted   b y   P V - Statco m   i n   t h ti m p er io d   f r o m   0 . 1 s ec   to   0 . 2   s ec   ( P V - Statco m   ON)   as  s h o wn   in   Fi g u r 5   ( a) .   Fro m   th Fi g u r 5   ( a)   it  is   clea r l y   o b s er v ed   th at  th m a in   g r id   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2088 - 8 694       Desig n   a n d   P erfo r ma n ce   o f a   P V - S TATC OM fo r   E n h a n ce men t o f P o w er Qu a lity    ( P .   La ksh ma n   N a ik )   1413   s o u r ce   is   s u p p l y in g   les s   t h a n   1 5   k W   r ea P o w er   to   t h lo ad   an d   to   m ak t h lo ad   p o w er   co n s ta n t h e     PV - Statco m   i n j ec tin g   th r e q u ir ed   a m o u n o f   r ea p o w er   ( n ea r l y   1 k W )   in   t h g r id   s y s te m   as  s h o w n   in   Fig u r 5   ( b ) .   T h p o w er   f ac to r   is   i m p r o v ed   f r o m   lag g i n g   P to   u n it y   P i n   th e   ti m p er io d   0 . 1 s   to   0 . 2 s     ( P V - ST A T C OM   is   in   ON  co n d itio n )   i.e .   th e   r ea ctiv e   p o w e r   n ea r l y   4   k V A r     i s   s u cc e s s f u ll y   co m p e n s ated   b y   th P V - Statco m .   W h er ea s   f o r   u n co m p e n s ated   ti m p er io d s   b ef o r 0 . 1 s   an d   af ter   th 0 . 2 s   ( P V - ST A T C OM   OFF)  th p o w er   f ac to r   is   n o t c o r r ec ted   ( R ea ctiv p o w er   i s   n o t c o m p e n s ated )   as s h o w n   in   F i g u r 6.       Fig u r 4 .   PV - Statco m   p er f o r m an ce   R ep r ese n tatio n   ( a)   So u r c Vo ltag e ,   ( b )   So u r ce   C u r r en t ,   ( c)   L o ad   C u r r en t ,   ( d )   P V - Statco m   i n j e cted   C u r r e n t ,   ( e)   DC   B u s   C ap ac ito r   Vo ltag e ,   ( f )   W in d   Gen er ato r   C u r r en t         Fig u r 5 .   R ep r esen tatio n   o f   Activ an d   R ea ctiv p o w er   f o r   ( a)   So u r ce   p o w er s   ( P & Q) ,   ( b )   L o ad   P o w er s   ( P & Q) ,   ( c)   P V - Sta tco m   P o w er s   ( P & Q)       ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( f )     T i m e   ( S e c ) C o m p e n s a t o r   O FF C o m p e n s a t o r   O N C o m p e n s a t o r   O FF ( a ) ( b ) ( c )   T i m e   ( S e c ) C o m p e n s a t o r   O FF C o m p e n s a t o r   O FF C o m p e n s a t o r   O N R e a l   P o w e r   ( P ) R e a c t i v e   P o w e r   ( Q ) R e a l   P o w e r   ( P ) R e a c t i v e   P o w e r   ( Q ) R e a c t i v e   P o w e r   ( Q ) R e a l   P o w e r   ( P ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   14 08 14 15   1 414   T h ac tiv c u r r en co m p o n e n t   in   E q u atio n   8   is   p la y i n g   an   i m p o r ta n r o le  i n   t h m icr o   Gr id   s y s te m   f o r   th e   g en er atio n   o f   t h r e f er en ce   c u r r en ts   ( f o r   al p h a s es)  w it h   th e   as s is t   o f   u n it   v ec to r   v o ltag te m p lates   f o r   th ef f icie n t p er f o r m a n ce   o f   t h P V - ST A T C OM .         Fig u r 6 .   R ep r esen tatio n   o f   p h ag an g le  r elatio n s h ip   b et w e e n   cu r r en &   Vo lta g ( Un i t y   P F )       T h s o u r ce   cu r r en an d   h ar m o n ic  s p ec tr u m   o f   th d is to r te d   w a v is   r ep r esen ted   in   t h e   Fig u r   an d   Fig u r 8 .   T h FF T   an al y s e s   f o r   th is   p r o p o s ed   w o r k   b ef o r co m p en s atio n   ac tio n   an d   af ter   th e   co m p e n s at io n   a ctio n   b y   P V - Sta tco m   ar s h o w n   as  f o llo w s .   I i s   clea r l y   o b s er v ed   th at  th T HD     ( to tal  Har m o n ic  Di s tar tio n )   v alu is   r ed u ce d   f r o m   2 6 . 9 7 to   2 . 9 3 ( 5 %)  w h ich   i s   i n   I E E E   5 1 9   ac ce p ted   li m it.           Fig u r 7 .   ( a)   So u r ce   C u r r en t ( b )   FF T   an aly s is   w it h o u t   PV -   Statco m       Fig u r 8 .   ( a)   So u r ce   C u r r en t ( b )   FF T   an aly s is   w i th   PV - Statco m       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   r ec a p s   th ef f icie n an d   e f f ec tiv p er f o r m an ce   o f   So lar   Far m   as  s tatic  co m p e n s ato r   ( P V - ST A T C OM )   f o r   m iti g ati o n   o f   p o w er   q u al it y   is s u e s   d u to   n o n - l in ea r   lo ad s   in   th e   g r i d - tie  s y s te m .   I als o   r e m in d s   t h d esi g n in g   asp ec t s   o f   P V - ST A T C OM   an d   g e n er atio n   o f   s w itc h in g   s i g n al s   w i th   t h ass is o f   cu r r en co n tr o alg o r it h m   f o r   ac tiv p ar ticip atio n   o f   Vo lta g So u r ce   C o n v er ter   b ased   s h u n t   ac ti v f ilter   f o r   p o w er   q u alit y   m a g n i f icat io n   in   MA T L A B /S i m u li n k   p latf o r m .   W ith   ac ti v o p er atio n   o f   P V - Statco m   t h e   h ar m o n ics  w er m iti g ated   in   t h s o u r ce   cu r r en an d   th r ea c tiv p o w er   is   also   co m p en s a te d . T h eVo ltag at  th P C C   i s   r eg u lated   b y   k ee p in g   t h ca p ac ito r   v o ltag e   co n s tan t,   th p o w er   f ac to r   an d   T o tal  Ha r m o n ic  Dis to r tio n s   w er i m p r o v ed   w it h   h elp   o f   t h p r o p o s ed   c o m p en s ato r . T h ad v an ce d   co n tr o s tr ateg y   g a v th b est  p r o s p ec to   m a g n i f y   t h u tili za tio n   f ac t o r   o f   th p r esen t p r o p o s ed   g r id   in teg r ated   s y s te m .       T i m e   ( S e c )     C o m p e n s a t o r   O FF C o m p e n s a t o r   O FF C o m p e n s a t o r   O N 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 - 5 0 0 50 S e l e c t e d   s i g n a l :   1 2 . 5   c y c l e s .   FF T   w i n d o w   ( i n   r e d ) :   2   c y c l e s T i m e   ( s ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 50 100 150 Fr e q u e n c y   ( H z ) Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   8 3 . 1 8   ,   T H D =   2 6 . 9 7 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 - 5 0 0 50 S e l e c t e d   s i g n a l :   1 2 . 5   c y c l e s .   FF T   w i n d o w   ( i n   r e d ) :   2   c y c l e s T i m e   ( s ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 50 100 150 Fr e q u e n c y   ( H z ) Fu n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   8 5 . 0 8   ,   T H D =   2 . 9 3 % M a g   ( %   o f   Fu n d a m e n t a l ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2088 - 8 694       Desig n   a n d   P erfo r ma n ce   o f a   P V - S TATC OM fo r   E n h a n ce men t o f P o w er Qu a lity    ( P .   La ksh ma n   N a ik )   1415   RE F E R E NC E S   [1 ]   S h a ra d   W M o h o d ,   a n d   M o h a n   V A w a re ,   A   sta tco m   c o n tro sc h e m e   f o g rid   c o n n e c ted   w in d   e n e rg y   s y ste m   f o r   p o w e q u a li ty   im p ro v e m e n t” IEE sy st e m s jo u rn a l,   v o l .   4 ,   n o .   3 ,   S EP T EM BER   2 0 1 0 .   [2 ]   Bh im     S in g h ,   S a b h a   Ra A r y a * ,   De sig n   a n d   c o n tr o o f   a   DST A TCOM   f o p o w e q u a li ty   i m p ro v e m e n u sin g   c ro ss   c o rre latio n   f u n c ti o n   a p p ro a c h ,   I n tern a ti o n a J o u r n a o f   En g i n e e rin g ,   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y     V o l .   4 ,   No .   1 ,   2 0 1 2 ,   p p .   7 4 - 8 6   .   [3 ]   L a k sh m a n Na ik P o p a v a th ,   K.  P a la n isa m y   a n d   D.P .   Ko th a ri ,   Re se a rc h   a n d   T o p o lo g y   o f   S h u n A c ti v e   F il ters   f o r   Qu a li ty   o f   P o w e r” ,   In f o rm a ti o n   S y st e m De sig n   a n d   I n telli g e n A p p li c a ti o n s,  A d v a n c e in   In tel li g e n S y ste m a n d   Co m p u ti n g   4 3 3 ,   S p r in g e In d ia 2 0 1 6 .   [4 ]   M u n o z   A n to n io   M o re n o .   P o w e Qu a li ty M it ig a ti o n   T e c h n o lo g ies   in   a   Distrib u ted   E n v iro n m e n t,   S p rin g e r - V e rlag ,   L o n d o n ,   2 0 0 7 .   [5 ]   L a k sh m a n . Na ik   a n d   K.P a lan isa m y ,   A   Du a Op e ra ti o n   o f   P V - S tatc o m   a Ac ti v e   P o w e F il ter  a n d   A c ti v e   P o w e In jec to i n   G rid   T ie W in d - P V S y s tem ”,   In tern a ti o n a Jo u rn a o f   Re n e w a b le E n e rg y   Re s e a rc h ,   V o l. 5 ,   No . 4 ,   2 0 1 5 .   [6 ]   F u c h Ew a ld   F .   a n d   M a u s o u m   M o h a m m a d   A .   S .   P o w e Qu a li ty   in   P o w e S y ste m a n d   El e c tri c a M a c h in e s,   El se v ier  A c a d e m i c   P re ss ,   L o n d o n .   2 0 0 8   [7 ]   Bh im   S in g h ,   S .   S .   M u r th y ,   a n d   S u sh m a   G u p ta,   A n a l y sis  a n d   De sig n   o f   S TAT COM - Ba se d   V o lt a g e   Re g u lato f o S e lf - Ex c it e d   In d u c ti o n   G e n e ra to rs ,   IEE tra n sa c ti o n o n   e n e rg y   c o n v e rsio n ,   v o l .   1 9 ,   n o .   4 ,   De c e m b e 2 0 0 4 .   [8 ]   Ha rb in ,   Ch i n a . G u izh e n   T ian ,   S h e n g ti e   Wan g ,   G u a n g c h e n   L iu   D e sig n   a n d   Re a li z a ti o n   o f   S TATCOM   f o P o w e r   Qu a li ty   I m p ro v e m e n o f   W in d   Tu rb i n e   w it h   S q u irrelc a g e   In d u c ti o n   G e n e ra to r,   2 0 1 2   IEE 7 th   In tern a ti o n a P o w e El e c tro n ics   a n d   M o ti o n   C o n tr o C o n f e re n c e   -   ECCE   A sia   Ju n e   2 - 5 ,   2 0 1 2 ,     [9 ]   M .   I.   M il a n d s,  E.   R.   Ca d a v a i,   a n d   F .   B.   G o n z a lez ,   Co m p a riso n   o f   c o n tro l   stra teg ies   f o rsh u n a c ti v e   p o w e r   lt e rs   In   th re e   p h a se   f o u r   w ire   s y ste m IEE E   T ra n s. P   o w e r   El e c tro n . , v o l.   22,   n o .   1,   pp.   2 3 6 ,   J a n .   2 0 0 7 .     [1 0 ]   S in g h   B h im ,   Ja y a p ra k a sh   P   a n d   K o th a ri   D.   P .   A   th re e - p h a se   f o u r - w ire  DS TAT COM  f o r   p o w e q u a li ty   im p ro v e m e n t,   Jo u r n a o f   P o w e El e c tro n ics ,   v o l   . 8 ,   n o .   3 ,   p p .   2 5 9 - 2 6 .   2 0 0 8 .   [1 1 ]   G h o sh   A rin d a m   a n d   L e d w ich   G e r a rd ,   P o w e Qu a li t y   En h a n c e m e n u sin g   Cu sto m   P o w e De v ice s,  S p rin g e In tern a ti o n a E d it i o n ,   De lh i ,   2 0 0 9 .   [1 2 ]   S a li m   Ch e n n a i ,   Eff icie n Co n tro S c h e m e   f o F iv e lev e ( NP C)  S h u n A c ti v e   P o w e F il ters   Ba s e d   o n   F u z z y   Co n tro l   A p p ro a c h e s” ,   P e rio d ica   P o ly tec h n ica   El e c tri c a En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter  S c ien c e -   DO I:  1 0 . 3 3 1 1 / P P e e . 9 0 1 5 ,   6 0 ( 2 ),   p p .   1 3 5 - 1 4 2 ,   2 0 1 6 .   [1 3 ]   Z.   Ch e ll i,   e t . a Hy ste r e sis  Co n tro f o S h u n A c ti v e   P o w e F il ter  u n d e Un b a lan c e d   T h r e e - P h a se   L o a d   Co n d it io n sH in d a w P u b li sh i n g   Co rp o ra ti o n   Jo u rn a o f   El e c tri c a a n d   Co m p u ter  En g in e e rin g   V o l u m e   2 0 1 5 ,   A rti c le ID  3 9 1 0 4 0 ,   9   p a g e s.   [1 4 ]   Ye iso n   A lb e rto   G a rc é s   G o m e z N e w   A p p li c a ti o n ’s  A p p ro a c h   t o   Un if ied   P o w e Qu a li ty   Co n d it i o n e rs f o M it ig a ti o n   o f   S u rg e   Vo lt a g e s ,   Jo u r n a l   o f   El e c tri c a a n d   Co m p u ter  En g in e e rin g ,   V o l u m e   2 0 1 6   (2 0 1 6 ),   A rti c le  ID   6 3 8 4 3 9 0 ,   8   p a g e s.   [1 5 ]   S .   P a rt h a sa ra th y S .   Ra h in i P e rf o r m a n c e   Ev a lu a ti o n   o f   S h u n t   A c ti v e   Ha r m o n ic  F il ter  Un d e Dif f e r e n Co n tro l   T e c h n iq u e s” In ter n a ti o n a Co n f e re n c e   o n   C ircu it ,   P o w e a n d   Co m p u ti n g   T e c h n o lo g ies   [ ICC P CT ] ,   2 0 1 5 .   9 7 8 - 1 - 4 7 9 9 - 7 0 7 5 - 9 /1 5 /$ 3 1 . 0 0   ©2 0 1 5   I EE E.   [1 6 ]   R.   Ba la m u ru g a n ,   R.   Nith y a ,   F C/P V   F e d   S A F   w it h   F u z z y   L o g ic  Co n tro f o P o w e Qu a li t y   En h a n c e m e n t”,   In tern a ti o n a Jo u rn a o f   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y st e m   (I JP EDS ) ,   IS S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   V o l .   5 ,   No .   4 ,   p p .   4 7 0 ~ 4 7 6 A p ril   2 0 1 5 .   [1 7 ]   Ja ru p u la   S o m lal,   V e n u   G o p a la   Ra o .   M a n n a m ,   N a rsi m h a   R a o .   V u tl a p a ll i ,   P o w e Qu a li t y   I m p ro v e m e n in   Distrib u ti o n   S y ste m   u sin g   A NN   Ba se d   S h u n A c ti v e   P o w e F il ter” ,   In tern a ti o n a Jo u rn a o f   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y ste m   (IJP EDS ),   IS S N:   2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   V o l .   5 ,   No .   4 ,   p p .   5 6 8 ~ 5 7 5 ,   A p ril   2 0 1 5 .   [1 8 ]   M u th a ra sa n   A ,   Ra jes h   R,   R a m e sh k u m a r   T ,   Dh a r m a ra j   M ,   Ch a n d ra se k a r   P ,   I m p ro v e m e n o Wi n d   f a r m   w it h   P M S G   u sin g   S tatc o m ,   In tern a t io n a Jo u rn a o f   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y ste m   (IJP EDS ),   IS S N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   V o l .   7 ,   No .   3 p p .   9 9 6 ~ 1 0 0 3 ,   S e p te m b e 2 0 1 6 .   [1 9 ]   A .   N a d e rip o u r ,   A .   A su h a im i   M o h d   Zi n ,   M .   H.  Ha b ib u d d in ,   M .   M o rtad i,   M .   M iv e h ,   H.  N.  A f r o u z i ,   A   Ne Co m p e n sa ti o n   Co n tr o S trate g y   f o G rid - Co n n e c ted   W in d   T u rb in e   a n d   F u e Ce ll   I n v e rters   in   a   M icro g rid ,   In tern a ti o n a Jo u r n a o f   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y ste m   ( IJP EDS ) ,   IS S N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 V o l.   8 ,   N o .   1 ,   p p .   2 7 2 ~ 2 7 8 ,   M a rc h   2 0 1 7 .   [2 0 ]   V   S   P ra sa d a ra o   K,   V   Kr ish n a   Ra o P o w e Qu a li ty   En h a n c e m e n in   G rid   Co n n e c ted   P V   S y ste m u sin g   Hig h   S tep   u p   DC - DC  Co n v e rter” ,   J o u rn a h o me p a g e h tt p : // ia e sj o u rn a l. c o m/ o n li n e /i n d e x . p h p /IJECE ,   In tern a ti o n a Jo u rn a l   o f   El e c tri c a a n d   Co m p u ter  En g in e e rin g   (IJECE)   V o l .   7 ,   No .   2 ,     p p .   7 2 0 ~ 7 2 8   I S S N:  2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   DO I:1 0 . 1 1 5 9 1 /i jec e . v 7 i2 . p p 7 2 0 - 7 2 8 .   A p ril   2 0 1 7 .   [2 1 ]   Na b il   El h a ,   M .   Bra h im   S e d ra ,   DFP I - b a se d   Co n tr o o f   th e   DC - b u Vo lt a g e   a n d   th e   A Csid e   Cu rre n o f   a   S h u n t   A c ti v e   P o w e F il ter” ,   Bu ll e ti n   o f   El e c tri c a En g in e e rin g   a n d   In f o rm a ti c (BEE I) ,   IS S N:  2 3 0 2 - 9 2 8 5     DO I:   1 0 . 1 1 5 9 1 /ee i. v 5 i4 . 5 7 2     4 3 0 ,   p p .   4 3 0 ~ 4 4 1 ,   V o l .   5 ,   No .   4 ,   De c e m b e 2 0 1 6 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.