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 .   1 Ma r ch   2 0 1 7 ,   p p .   262 ~ 271   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 8 i 1 . p p 2 6 2 - 271           262       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   M o deling  and  S i m ula tion  of Thre e P ha se  D - SV C f o r Lo a Co m pe nsa tion       Ash w in K u m a Sa ho o 1 ,   Sa ra t   K u m a Sa ho o 2 ,   Na lin i k a nt a   M o ha nty 3   1   De p a rt m e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   C.   V .   Ra m a n   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Bh u b a n e sw a r,   Od ish a ,   In d ia   2   S c h o o o f     El e c tri c a En g in e e rin g ,   V IT   Un iv e rsity ,   V e ll o re ,   In d ia   3   De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g ,   S V CE,   C h e n n a i,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  1 4 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Dec   2 0 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Dec   3 0 ,   2 0 1 6       T h e   tran s m issio n   o e lec tri c   p o w e h a s to   tak e   p lac e   in   th e   m o st e ff i c ien wa y   in   a d d it i o n   to   p r o v id in g   f lex ib il it y   in   th e   p r o c e ss .   F lex ib le  A . C.   T ra n sm is sio n   S y st e m   (F A C T S p ro m o tes   th e   u s e   o f   sta ti c   c o n tro ll e rs  to   e n h a n c e   th e   c o n tro ll a b il i ty   a n d   in c re a se   th e   p o w e tran sfe c a p a b il it y .   P ro v i d i n g   re a c ti v e   sh u n t   c o m p e n sa ti o n   w it h   s h u n t - c o n n e c ted   c a p a c it o rs  a n d   re a c to rs  is  a   w e ll - e sta b li sh e d   tec h n iq u e   to   g e a   b e t ter  v o lt a g e   p ro f il e   in   a   p o w e r   s y st e m .   S h u n Ca p a c it o rs  a re   in e x p e n siv e   b u lac k   d y n a m ic  c a p a b il it ies ,   th u so m e   f o rm   o d y n a m ic a ll y   c o n tro ll e d   re a c ti v e   p o w e c o m p e n sa ti o n   b e c o m e e s se n ti a l.     I n   th is  p a p e r,   th re e   p h a se   D i s t r i b u t i o n   St a ti c   V a Co m p e n s a t o (D - SV C )   h a s   b e e n   d e v e lo p e d   a n d   s tu d i e d   u n d e r   d if f e re n t   c o n d i ti o ns .   O p e n   lo o p   mo d e   a n cl o s e d   l o o p   m o d e   o f   ope r a ti o n   o f   D - S V C   i s   s i m u lat e d   a n d   st u d i e d .   T h e   w o rk   p re se n ted   h e re   is  v e r y   m u c h   u se f u f o d istri b u ti o n   sy ste m ,   f o e ffe c ti v e   re a c ti v e   p o w e m a n a g e m e n a n d   b e tt e V o l tag e   c o n tro l.   K ey w o r d :   Dis tr ib u tio n   s y s te m   D - SV C   F A C T S   FC - T C R   L o ad   c o m p en s at io n   Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d 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 :   Ash w i n   K u m ar   Sah o o ,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   C . V.   R a m an   C o lleg o f   E n g i n ee r in g ,   B id y Na g ar ,   J an la,   B h u b an e s w ar - 7 5 2 0 5 4 ,   Od is h a,   I n d ia.   E m ail:a s h w i n s ah o o @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Mo d er n   p o w er   s y s te m   is   co m p lex   a n d   it  is   ess e n tial  to   f u l f ill  t h d e m an d       w i th       b etter   p o w er   q u alit y .   R ea cti v p o w er   co m p en s atio n   i s   d ef i n ed   as  t h m an a g e m e n o f   r ea cti v p o w er   to   im p r o v t h e   p er f o r m a n ce   o f   ac   s y s te m .   T h co n ce p o f   r ea cti v p o w er   c o m p e n s at io n   e m b r ac es  w id e   an d   d iv er s e   f ield   o f   b o th   s y s te m   a n d   cu s to m er   p r o b lem s ,   esp ec iall y   r elate d   w it h   p o w er   q u alit y   is s u es,  s in ce   m o s o f   t h p o w er   q u alit y   i s s u es  ca n   b s o lv ed   w it h   th ad eq u ate  co n tr o o f   r ea ctiv p o w er .   I n   g en er al  th p r o b lem   o f   V AR   co m p e n s at io n   i s   v ie w ed   b y   lo ad   co m p en s at io n   a n d   v o ltag e   s u p p o r t.  P r o v id in g   r ea cti v s h u n t   co m p e n s atio n   w it h   s h u n t - co n n ec ted   ca p ac ito r s   an d   r ea cto r s   is   a   w ell - estab l is h ed   tec h n iq u to   g et  b etter   v o ltag e   p r o f ile  i n   p o w er   s y s te m .   T h b asic   f o r m   o f   r ea ctiv e   p o w er   co m p en s atio n   r eq u ir ed ,   to   co m p en s ate  r ea cti v p o w er   lo ad s ,   is   th f i x ed   s h u n ca p ac ito r s   b ein g   w ell   d is tr ib u ted   ac r o s s   th n et w o r k   a n d   lo ca ted   p r ef er ab ly   c lo s ed   to   th lo ad s .   T h is   w o u ld   e n s u r r ea s o n ab le  v o ltag e   p r o f ile  d u r i n g   s tead y   s tate  co n d itio n .   Ho w e v er ,   t h is   m a y   n o t   b ad eq u ate  to   en s u r s tab ilit y   u n d er   o v er lo ad   o r   co n tin g e n c y   co n d itio n s .   S h u n ca p ac it o r s   ar in ex p e n s i v e   b u lack   d y n a m ic  ca p ab ilit ie s ,   th u s   s o m f o r m   o f   d y n a m icall y   co n tr o lled   r ea ctiv p o w er   co m p en s a tio n   b ec o m e s   es s e n tial.  I n s tead   o f   m ec h a n ical  s w itc h i n g   ( u s i n g   cir cu it   b r ea k er s )   o f   t h ese   d ev ices,   w ca n   u s e   th y r i s to r   v al v es,  t h er eb y   in cr e asin g   t h co n tr o l c ap ab ilit y   r ad icall y   [1 ] - [ 4 ] .       1 . 1 .   Dis t ributio n St a t ic  Va Co mp ens a t o rs ( D - SVC)   T h Static  Var   C o m p e n s ato r s   ( SVC )   h a s   b ee n   w id el y   u s e d   b y   u tili t ies  s in ce   m id - 1 9 7 0 s .   SVC   i s   b ased   o n   co n v en tio n al   ca p ac ito r s   an d   i n d u cto r s   co m b in ed   with   f as s e m ico n d u cto r   s w itc h es  w it h o u t   t u r n   o f f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f T h r ee   P h a s D - S V C   fo r   Lo a d   C o mp en s a tio n   ( A s h w in   K u ma r   S a h o o )   263   ca p ab ilit y   ( i.e .   S C R   th y r is to r ) .   T h p u r p o s e,   to p o lo g ies an d   co n tr o l p r in cip le  o f   D - SV C   is   s i m ilar   to   SV C ,   b u u s ed   f o r   d is tr ib u tio n   li n e .   T h e y   m i m ic  t h w o r k in g   p r i n ci p les  o f   v ar iab le  s h u n s u s ce p tan ce   an d   u s e   f a s th y r i s to r   co n tr o ller s   w it h   s ettl in g   ti m es   o f   o n l y   a   f e w   f u n d a m en tal  f r eq u e n c y   p er io d s .     Fr o m   t h o p er atio n al   p o in t o f   v ie w ,   t h D - SV C   ad j u s ts   it s   v al u au to m atica ll y   i n   r esp o n s to   ch a n g e s   in   t h o p er atin g   co n d itio n s   o f   th n e t w o r k .     B y   s u itab l y   co n t r o llin g   it s   eq u i v ale n r ea ctan c e,   it  is   p o s s ib le  to   r eg u la te  th v o ltag m a g n i tu d e,   th u s   en h a n ci n g   s ig n i f ica n tl y   t h p er f o r m a n ce   o f   th p o w er   s y s te m   [ 5 ] , [ 6 ] .   T h is   p ap er   is   s tr u ct u r ed   in   s u ch   a   w a y   th a s ec tio n   1   g i v es  t h i n tr o d u ctio n   an d   i m p o r tan ce   o f   r ea ct iv p o w er   co m p e n s a tio n .   Op er atin g   p r in c ip le  o f   Di s t r ib u tio n   Sta tic  Var   C o m p en s ato r s   ( D - SV C )   is   d is cu s s ed   in   s ec tio n   2 .   Mo d eli n g   a n d   s i m u latio n   o f   t h r ee   p h ase  s i x   p u l s s tar   a n d   d elta  co n n ec ted   D - S VC   ar e   ca r r ied   o u f o r   o p en   lo o p   o p er atio n   in   s ec tio n   3 .   T h e   clo s e d   lo o p   o p e r atio n   f o r   d elta  co n n ec ted   D - SVC   is   d is cu s s ed   in   s ec tio n   4 .   Fin al l y ,   s ec tio n   5   g i v es t h co n cl u s io n   o f   th p r o p o s ed   w o r k .       2.   D - SVC  O P E RA T I N G   P R I N CIPL E   Fig u r 1   s h o w s   t h s ch e m ati d iag r a m   o f   t h m o s t   b asic   Fi x ed   C ap ac ito r - T h y r is to r   C o n tr o lled   R ea cto r   ( FC - T C R )   ar r an g e m e n t o f   t h D - SV C .     I t is eq u iv a l en t to   v ar iab le  s u s ce p tan ce .             Fig u r 1 .   Sch e m atic  r ep r esen t atio n   o f   an   FC - T C R   ar r an g e m en t o f   D - SV C       An   id ea v ar iab le  s h u n t   co m p en s ato r   is   as s u m ed   to   co n ta in   n o   r esi s ti v co m p o n e n ts ,   i.e .   G S VC   =0 .     A cc o r d in g l y ,   it  d r a w s   n o   ac ti v p o w er   f r o m   t h n et w o r k .   On   t h o th er   h a n d ,   its   r ea cti v p o w er   is   f u n c tio n   o f   n o d al  v o lta g m a g n i tu d at   th e   co n n ec tio n   p o in t,  s a y   n o d j   an d   th e   D - SV C   eq u iv a len t   s u s ce p tan ce ,   B S VC .     T h u s   th ac ti v p o w er   (P j )   an d   r ea ctiv p o w er   ( Q j )   in   SV C   ar g iv e n   b y   eq u at io n s   ( 1 )   an d   ( 2 ) :     P j   = 0        ( 1 )     Q j   - |   V j   | B S V C   ( 2 )     T h m ai n   ad v a n ta g o f   D - SV C s   o v er   s i m p le  m ec h a n icall y - s w itc h ed   co m p en s at io n   s c h e m es  i s   th eir   n ea r - i n s tan ta n eo u s   r esp o n s t o   ch an g es   i n   t h s y s te m   v o lta g e.   T h e y   ar e,   in   g e n er al,   c h ea p er ,   h ig h er - ca p ac it y ,   f aster   a n d   m o r r eliab le  th an   d y n a m ic  co m p e n s a tio n   s c h e m e s   s u c h   as  s y n c h r o n o u s   co n d en s er s   [ 7 ] - [ 9 ] .       3.   M O DE L L I N G   O F   T H RE E   P H ASE   SI P UL SE   S T A AND  DE L T CO NN E C T E D   D - SV ( O P E L O O P )   T h aim   o f   th D - S VC   i n   th is   ap p licatio n   is   to   p r o v id v o ltag r eg u latio n   at  t h p o in o f   c o n n ec ti o n ,   f o llo w in g   lo ad   v ar iatio n s .   I n iti all y   t h D - SVC   i s   o p er ated   in   o p en   lo o p   m o d e.   W h en   th lo ad   is   in cr ea s ed   an d   th v o lta g at  th lo ad   p o in ex p er ien ce s   v o ltag s a g .   T h D - SV C   co n tr o ller   o p er atio n   ch an g es  i n   o r d er   to   r esto r th v o lta g b ac k   to   th tar g et  v al u e   [ 1 0 ] - [ 1 2 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   201 7     2 6 2     271   264   T h D - SV C   p ar a m e ter s   h av e   b ee n   d eter m i n ed   ac co r d in g   to   th co m p en s atio n   r eq u ir e m e n ts   f o r   t h e   ca s w h e n   th s ec o n d   lo ad   is   co n n ec ted . B ased   o n   th r ea cti v p o w er   ( Q SVC     5 . 5 k VA r )   r eq u ir ed   b y   L o ad   2 ,      th D - SV C   i s   s ized   w i th   e n o u g h   ca p ac it y   to   s u p p l y   a least   th is   r ea ctiv p o w er   i n   o r d er   to   d r iv th v o ltag e   V bus   b ac k   to   th r ef er en ce .   T h d esig n   d etails  o f   s o u r ce   an d   lo ad s   ar e   g iv en   i n   T a b le  1   an d   T ab le  2   r esp ec tiv el y .       T ab le  1 .   Desig n   d etails o f   So u r ce                       T ab le  2 .   Desig n   d etails o f   L o a d s             T h v al u es  f o r   t h ca p ac ita n c an d   t h T C R   i n d u cta n ce   ar th e n   ca lcu lated   b ased   o n   th is   s e tti n g .     T h ca p ac itiv r ea ctan ce   is   g i v en   b y       X C     ( V bus 2 /Q S VC   ( 4 1 5 )   9 . 5   *   1 0 3      1 8 . 1 2 9   Ω     ( 3)     L et       X L   = X C   /2           ( 4 )     =>   C   1 . 7 5 6   *   1 0 -   F   ( 5)     =>   L   0 . 0 2 8 8 5 H          ( 6 )     On ce   th ca p ac ita n ce   an d   th e   in d u cta n ce   h a v b ee n   s ized ,   it  is   n ec ess ar y   to   d eter m in th in i tia l   o p er atin g   co n d itio n   o f   th D - SVC .   T h s elec tio n   o f   i n itial   f ir i n g   an g le  α   s h o u ld   b s u ch   th at   u n d er   th i s   o p er atin g   co n d itio n   th D - SV C   d o es n o t e x c h a n g a n y   p o w er   w it h   t h A C   s y s te m .     I t c an   b d eter m i n ed   f r o m   th f ir i n g   a n g le  -   r ea ctiv p o w er   ch ar ac ter is t ic  o f   th SV C ,   w h ic h   is   f u n ct io n   o f   in d u c tiv an d   ca p ac itiv r ea ctan ce .   Firs tl y ,   it  is   n ec es s ar y   to   o b tain   t h e f f ec tiv e   r e ac tan ce   X SVC   a s   f u n ctio n   o f   f ir i n g   an g le   α   as   b elo w :     X TCR   Π X L / ( σ     s in σ )           ( 7 )     σ   2   ( Π α )   ( 8 )       w h er σ   is   th co n d u ctio n   an g le  o f   th t h y r i s to r .   A t   α   9 0 °,  th e   T C R   co n d u cts   f u ll y   a n d   th e   eq u i v ale n r ea ct an ce     X T CR   X L .   A α   =   1 8 0 °,  th T C R   is   b lo ck ed   an d   i ts   e q u iv a len r ea ctan ce   b ec o m e s   i n f in i te.     T h to tal  ef f ec ti v r ea cta n ce   o f   t h D - SV C ,   in cl u d in g   t h T C R   a n d   ca p ac i tiv r ea cta n ce ,   is   d eter m i n ed   b y   th e   p ar allel  co m b i n atio n   o f   b o th   co m p o n en ts ,   as g i v en   i n   eq u at io n s   ( 9 )   an d   ( 1 0 ) .     X S V C   = X C X TCR / ( X + X TCR )           ( 9 )     X S V C   Π  X C X L / ( X C [   2 ( Π    α )   s in 2   α   Π  X L )     ( 1 0 )     B u t,     Q S V C   ( V bus 2 / X SVC            ( 1 1 )       D e si g n   d e t a i l s o f   S o u r c e   V o l t a g e   4 1 5 V   F r e q u e n c y   5 0 H z   S o u r c e   r e si st a n c e   0 . 0 1   S o u r c e   r e a c t a n c e   0 . 0 1 H   D e si g n   d e t a i l s o f   L o a d s   L o a d - 1   L o a d - 2   V o l t a g e                                                                             4 1 5 V                                                                             4 1 5 V                                                                           R e a c t i v e   p o w e r                                               4   k V A r                                           5 . 4 3 k V A r   R e a l   P o w e r   5 . 5 k W   0   k W             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f T h r ee   P h a s D - S V C   fo r   Lo a d   C o mp en s a tio n   ( A s h w in   K u ma r   S a h o o )   265   3 . 1 .   Si m ul in k   M o del o f   T hree   P ha s Six   P ul s Sta Co nn ec t ed  D - SVC   Fig u r 2   p r esen ts   t h s i m u lin k   m o d el  o f   t h r ee   p h a s s tar   co n n ec ted   D - SV C   ( FC -   T C R   co n f i g u r atio n ) ,   th at  p r o v id es  th v o lta g co n tr o at  lo ad   s i d b y   in   o p en   lo o p   o p er atio n .   Sin ce   FC - T C R   is   s h u n co n n ec ted   d ev ice,   f o r   f i x ed   ca p ac itiv r ea cti v v ar ,   th cu r r e n th r o u g h   t h in d u cto r   is   v ar ied   b y   ch an g i n g   th t h y r is to r   g ati n g   an g le   9 0 <1 8 0 .   B y   u s i n g   i d ea s w i tch   at  r eq u ir ed   ti m in ter v a ls   lo ad s   ar co n n ec ted   a n d   FC - T C R   ar r an g e m e n t s   ar co n n ec ted   to   i m p r o v th v o lta g s ag   o r   s w e ll.  T h R ea p o w e r   d em a n d   is   k ep co n s ta n an d   th r ea ctiv p o w er   is   v ar ied   b y   t h th r ee   p h a s b alan ce d   l o ad .   Fo r   o p en   lo o p   co n tr o l g ate  p u ls f o r   s i x   th y r i s to r s   in   s tar   ar g iv e n   b y   p u l s e   g en er ato r .           Fig u r 2 .   T h r ee   p h ase  s tar   co n n ec ted   D - SVC       3 . 1 . 1 .   T est  Ca s es a n d Si m u la t io n Re s ults w it h D - SVC  ( Sta co nn ec t ed)   T h s i m u lat io n   s t u d ies  ca r r ied   o u ar a s   f o llo w s :   I n   th e   f ir s ca s e,   D - S VC   is   o p er ated   in   o p en - lo o p   m o d e.   T h v o ltag e   V r m s   at   th e   lo ad   p o in is   clo s to   0 . 9 6 p . u .   At  ti m t   0 . 0 4 s ,   L o ad 1   w it h   i n d u cti v r ea cti v e   p o w er   4   k V A r   i s   s w i tch ed   o n .   Un d er   th i s   co n d itio n ,   th e   v o ltag at  th lo ad   p o in d r o p s   t o   0 . 9 3   p . u .     A 0 . 1   s ec ,   L o ad 2   w ith   in d u cti v r ea ctiv p o w er   5 . 4 3   k VA r     i s   s w i tch ed   o n .   T h ter m i n al  b u s   v o ltag f u r t h er   s a g s   t o   0 . 8 4   p . u .   A t   0 . 1 6   s ec ,   FC - T C R   is   s w itc h ed   o n   w it h   f ir in g   a n g le   1 5 0   d eg r ee ,   n o w   th v o lt ag p r o f ile  i n cr ea s ed   to   0 . 9 4   p . u .   as  s h o w n   i n   Fi g u r e   3 .             Fig u r 3 .   Vo ltag w av e f o r m   f o r   s ix   p u ls s tar   co n n ec ted   D - SVC   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   201 7     2 6 2     271   266   B y   an a l y s in g   th e   s i n g le  p h ase   w av e f o r m ,   h ar m o n ic   d is to r tio n   a f ter   t h FC - T C R   s w ic th i n g   o p er atio n   is   s t u d ied , th h ar m o n ic  o r d er   an d   m a g n it u d ( p er ce n tag o f   f u n d a m en ta l)   is   p lo tted .   Fro m   Fig u r e   4 ,   it  ca n   b e   s ee n   t h at  t h h ar m o n ic  co n te n t   f o r   s tar   co n n ec ted   F C - T C R   i s   h ig h er   f r o m   th F FT   an al y s is   ( T HD  1 7 . 0 1 %).           Fig u r   4 .     FF T   an aly s is   f o r   s t ar   co n n ec ted   D - S VC       3 . 2 .   Si m ul in k   M o del o f   T hree   P ha s Six   P ul s Delt a   Co nn ec t ed  D - SVC   I n   Fig u r e   5   th r ee   p h ase  s i x   p u l s d elta  co n n ec ted   FC - T C R   with   f ir in g   an g le  1 5 0   d eg r ee   s im u latio n   i s   g iv e n .   S ix   t h y r is to r s   ar co n n ec ted ,   am o n g   th a t w o   th y r is to r s   ar co n n ec ted   a n ti  p ar allel  w it h   p er   p h ase.   T h e   g ate  p u l s f r o m   p u ls g e n er ato r   is   1 8 0   p h ase  s h if o f   ea ch   o th er .   Sin ce   it  i s   t h r ee   p h ase,   th y r i s to r s   s et s   d if f er   b y   1 2 0   p h ase  s h i f t.  Vo lta g m ea s u r e m en t   b lo ck   p r o v id es  t h e   th r ee   p h a s s i n u s o id al  w a v e f o r m   a s   o u tp u t.  T h v o ltag s ag s   b y   ad d itio n   o f   r ea ctiv lo ad s   an d   co m p e n s atio n   is   d o n b y   th r ee   p h a s FC - T C R .           Fig u r 5 .   T h r ee   p h ase  Delta  co n n ec ted   D - SV C                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f T h r ee   P h a s D - S V C   fo r   Lo a d   C o mp en s a tio n   ( A s h w in   K u ma r   S a h o o )   267   3 . 2 . 1 .   T est  Ca s es a n d Si m u la t io n Re s ults w it h D - SVC  ( Delt a   co nn ec t ed)   Si m i lar   to   p r ev io u s   ca s e,   D - S VC   i s   o p er ated   in   o p en - lo o p   m o d e.   T h v o lta g V r m s   at  th e   lo ad   p o in t   is   clo s to   0 . 9 6 p . u .   A ti m =   0 . 0 4 s ,   L o ad 1   w it h   i n d u ct iv r ea ctiv p o w er   4   k V A r   is   s w itc h ed   o n .   Un d er   t h is   co n d itio n ,   th v o lta g at  th l o ad   p o in d r o p s   t o   0 . 9 3   p . u .     A 0 . 1   s ec ,   L o ad 2   w it h   in d u ct iv r ea ctiv p o w er   5 . 4 3   k VA r   i s   s w itc h ed   o n .   T h ter m i n al  b u s   v o ltag e   f u r t h er   s ag s   to   0 . 8 4   p . u .     A t   0 . 1 6   s ec . ,   F C - T C R   i s   s w itc h ed   o n   w ith   f ir i n g   a n g le  1 5 0   d eg r ee ,   n o w   t h v o lta g p r o f ile  in cr ea s ed   to   0 . 9 6   p . u . ,   as  s h o w n   i n   Fi g u r e   6 .             Fig u r 6 .   Vo ltag w av e f o r m   f o r   th r ee   p h ase  d elta  co n n ec ted   D - SV C       B y   an a l y s in g   th e   s i n g le  p h ase   w av e f o r m ,   h ar m o n ic   d is to r tio n   a f ter   t h FC - T C R   s w ic th i n g   o p er atio n   is   s t u d ied , th h ar m o n ic  o r d er   an d   m a g n it u d ( p er ce n tag o f   f u n d a m en ta l)   is   p lo tted .   Fro m   Fig u r e   7 ,   it   ca n   b e   s ee n   f r o m   th FF T   an al y s is   t h at  th T HD  co n ten f o r   d elta  co n n ec ted   F C - T C R   i s   3 . 3 2 %.  Fro m   FF T   an al y s i s   o f   s tar   an d   d elta  co n n ec ted   F C - T C R   ar r an g e m en t,  th to ta   h ar m o n ic  d is to r tio n   f o r   d elta  co n f i g u r atio n   is   m u c h   lo w er ,   h e n ce   s i m u latio n   s tu d y   o f   c lo s ed   lo o p   o p e r atio n   is   ca r r ied   o u t f o r   d elta  co n n e cted   FC - T C R .           Fig u r 7 .   FF T   an al y s i s   f o r   d elt co n n ec ted   D - SV C       Hen ce   th m ai n   ad v a n ta g es o f   d elta  co n n ec ted   FC - T C R   o v er   s tar   co n n ec ted   F C - T C R   ar e:   a.   T r i p len   Har m o n ic s   ar less   i n   d elta  co n n ec tio n .   b.   T r an s ien t ti m p er io d   is   less   i n   d elta  co n n ec t io n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   201 7     2 6 2     271   268   4.   M O DE L L I N G   AND  S I M UL AT I O T H R E E   P H ASE   S I P UL SE   D - SVC  DE L T CO NNEC T E ( CL O S E L O O P   O P E RATI O N)   Si m i lar   to   o p en   lo o p   o p er atio n   FC - T C R   is   co n n ec ted   i n   s h u n ar r an g e m e n w it h   f ix ed   ca p ac ito r   b an k s .   I n   clo s e   l o o p   o p er atio n   g ati n g   p u ls e   f o r   t h y r is to r s   a r ca lcu lated   b y   f ir in g   p u ls g en er ato r   cir cu it  b y   co m p ar i n g   th r e f er en ce   v o lta g w it h   t h v o lta g s a g   o n   lo ad in g .   T h v o lta g d if f er e n ce   th at  i s   th er r o r   is   f ed   to   P I   co n tr o ller   to   p r o v id th d ela y   s i g n al  to   p u ls g e n er ato r   cir cu it  o n   ad d in g   o p ti m u m   f ir in g   a n g le.   T h b lo ck   d iag r a m   o f   t h co n tr o l s ch e m i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   8.                           Fig u r 8 .   C lo s ed   lo o p   b lo ck   d i ag r a m     D - SV C       4 . 1 .   Clo s ed  lo o p Si m u lin k   M o del o f   t hree   ph a s s ix   pu ls delt a   co nn ec t ed  D - SVC      T h s i m u latio n   cir cu i f o r   D - SVC   d e v elo p ed   in   Ma tlab - s i m u lin k   u s i n g   t h to p o lo g y   d escr ib ed   in   p r ev io u s   s ec t io n   is   s h o w n   i n   Fig u r e   9 .   T h ass o ciate d   f ir in g   p u ls g e n er atio n   a n d   th e   T C R   clo s ed   lo o p     s ch e m ar s h o w n   i n   Fi g u r e   1 0   an d   Fig u r e   1 1   r esp ec tiv el y .   T h aim   o f   th D - S VC   i n   t h is   ap p licatio n   is   to   p r o v id v o ltag r eg u lat io n   f o llo w i n g   lo ad   v ar iatio n s .   I n iti all y ,   th D - SVC   i s   o p er ated   in   o p en - lo o p   m o d e   w h er t h p o w er   e x ch a n g b et w ee n   t h D - SV C   a n d   th ac   s y s te m   i s   ze r o .   W h en   t h lo ad   i s   in cr ea s ed   an d   t h v o ltag e   at  th e   lo ad   p o in t e x p er ien ce s   v o lta g s a g .   W h e n   t h e   l o ad   is   i n cr ea s ed ,   t h D - S VC   c o n tr o ller   o p er atio n   ch an g es   to   clo s ed - lo o p   m o d i n   o r d er   to   ad j u s t its   ef f ec ti v i m p ed a n ce   X svc   s o   t h at  it   i n j ec ts   ca p ac iti v cu r r e n in to   th s y s t e m   to   r esto r th v o ltag to   th o r ig i n al  v a lu e.           Fig u r 9 .   Ma tlab   Si m u li n k   m o d el    f o r   th r ee   p h ase  s i x   p u ls d elta  co n n ec ted     clo s ed   lo o p   o p er atio n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f T h r ee   P h a s D - S V C   fo r   Lo a d   C o mp en s a tio n   ( A s h w in   K u ma r   S a h o o )   269       Fig u r 1 0 .   Firin g   p u ls g e n er a to r             Fig u r 1 1 .   T C R   co n f ig u r atio n   f o r   clo s ed   lo o p   o p er atio n       T o   g en er ate  g ati n g   p u l s p atte r n   f o r   s ix   t h y r i s to r   au to m atica l l y , d ela y   an g le  an d   th r ee   p h a s v o ltag e   is   u s ed . Vo lta g   s i g n al  i s   co n v er ted   in to   r ela y   s i g n al  an d   it  is   v ar ied   b y   ti m d ela y   to   p r o d u ce   r eq u ir ed   f ir in g   p u ls e. T h an t p ar r alel  th y r is t o r   f ir in g   p u ls i s   o b tain ed     b y   1 8 0   d eg r ee   p h ase  s h i f t.   T h es p u ls ar g i v e n   to   T C R   co n f i g u r at io n .     4 . 1 . 1 .   Si m ula t io n Re s ults w it h De lt a   co nn ec t ed  D - SVC  ( Clo s ed  lo o p)   T h s i m u latio n   s tu d ies   ca r r ied   o u ar as   f o llo w s :   I n   t h f ir s ca s e,   D - SV C   i s   o p er ated   in   o p en - lo o p   m o d e.   T h v o ltag e   V r m s   at   th e   lo ad   p o in is   clo s to   0 . 9 6 p . u .   At  ti m t   0 . 0 4 s ,   L o ad 1   w it h   i n d u cti v r ea cti v e   p o w er   4   k V A r   i s   s w i tch ed   o n .   Un d er   th i s   co n d itio n ,   th v o lta g at  t h e   lo ad   p o in t d r o p s   to   0 . 9 3   p . u .   A t 0 . 1   s ec ,   L o ad 2   w it h   i n d u ct iv r ea cti v p o w er   5 . 4 3   k VA r     is   s w itc h ed   o n .   T h ter m in al  b u s   v o ltag f u r th er   s a g s   to   0 . 8 4   p . u .   A 0 . 1 6   s ec ,   FC - T C R   is   s w itc h ed   o n   w it h   f ir i n g   a n g le  1 5 0   d eg r ee ,   n o w   th v o lta g p r o f ile  in cr ea s ed   to   0 . 9 2   p . u . ,   as  s h o w n   in   Fi g u r e   1 2 .   I is   s ee n   th a t h w a v ef o r m   to   atta in   s tead y   s tate  is   h i g h er   w h e n   co m p ar ed   to   o p en   lo o p   f ix ed   ca p ac ito r   w it h   t h y r i s to r   co n tr o lled   r ea ct o r   co n f ig u r atio n .     A 0 . 1 6   s ec   FC - T C R   is   s w itc h ed   o n ,   th e   tr an s ien p er io d   ex is u p to   0 . 2 5 s ec   to   attai n   s te ad y   s tate   co n d itio n .   T h is   t y p o f   clo s ed   lo o p   co n f i g u r atio n   r ed u ce s   t h ti m e   r esp o n s an d   p r o v id es a u to m atic  v o ltag r e g u la tio n   f o r   f l u c tu atio n   i n   lo ad .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   201 7     2 6 2     271   270       Fig u r 1 2 .   Vo ltag w a v e f o r m   f o r   clo s ed   lo o p   d elta  co n n ec te d   D - SV C       On   co m p ar i n g   t h h ar m o n ic   s p ec tr u m   an al y s is   w it h   o p en   lo o p   o p er atio n ,   th clo s ed   lo o p   h ar m o n i c   co n ten t   is   s li g h tl y   h ig h .   Fo r   o p en   lo o p   d elta  co n n ec ted   FC - T C R   th v al u f o r   T HD  is   3 . 3 2 %,  w h er ea s   in   ca s e   o f   clo s ed   lo o p   o p er atio n   T HD  is   5 . 3 5 % ,   as sh o w n   i n   Fi g u r e   13.           Fig u r 1 3 .   FF T   an aly s is   f o r   clo s ed   lo o p   d elta  co n n ec ted   D - S VC       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   h as  d is cu s s ed   th FC - T C R   m o d el  ar r an g e m e n o f   th r ee   p h ase  Static  Var   C o m p e n s ato r   (D - SV C ) .   T h m o d el  is   ap p lied   to   th s tu d y   o f   p o w er   q u a lit y   a n d   its   v o lta g r eg u latio n   ca p ab ilit ies.  T h is   ch ar ac ter is tic  m ak e s   it  id ea ll y   s u itab le  f o r   lo w - v o ltag c u s t o m   p o w er   ap p licatio n s .   T h co n tr o s ch e m w a s   test ed   u n d er   w id r an g o f   o p er atin g   co n d itio n s ,   an d   it  w a s   o b s er v ed   th at  D - SV C   co u ld   p r o v id th f a s ac tin g   v o lta g s u p p o r n ec ess ar y   to   p r ev en t h p o s s ib ilit y   o f   v o ltag r ed u ctio n   an d   v o lt ag co llap s at  th e   b u s   to   w h ic h   it i s   co n n ec ted .       RE F E R E NC E S   [1 ]   E.  A c h a ,   e a l. ,   P o w e El e c tro n ic   Co n tr o i n   E lec tri c a S y ste m s ,”   N e wn e s P o we r E n g in e e rin g   se rie s 2 0 0 2 .   [2 ]   P .   Ku m a r,   En h a n c e m e n o f   P o w e r   Qu a li t y   b y   a n   A p p li c a ti o n   F A C T S   De v ice s,   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ) ,   v ol /i ss u e :   6 ( 1 ) ,   p p .   1 0 - 1 7 ,   2 0 1 5 .   [3 ]   G .   F .   Re e d e a l . ,   Po we sy ste m   p la n n i n g   a n a lys is  a n d   fu n c ti o n a l   re q u ire me n ts  o th e   Pro g re ss   En e rg y   Ca ro li n a J a c k so n v il le   sta ti c   VAR   c o m p e n s a to r ,”   2 0 1 2   T ra n sm issio n   a n d   Distrib u ti o n   C o n f e re n c e   a n d   Ex p o siti o n   (T & D)   IEE P E S ,   pp. 1 -   5 2 0 1 2 .     [4 ]   K S .   T .   Ng u y e n e a l .,  h y b rid   sy ste a p p ro a c h   t o   sta ti c   v a r   c o mp e n sa t o r   mo d e li n g   a n d   c o n tro l ,   2 0 1 5   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   Co n t ro l,   A u to m a ti o n   a n d   R o b o ti c s (IC CA R) ,   pp.   1 2 2     1 2 8 2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f T h r ee   P h a s D - S V C   fo r   Lo a d   C o mp en s a tio n   ( A s h w in   K u ma r   S a h o o )   271   [5 ]   S .   V .   P a d m a v a th i e a l . ,   M o d e li n g   a n d   simu l a ti o n   o sta t ic  v a c o mp e n sa to t o   e n h a n c e   t h e   p o we sy ste se c u rity,”   2 0 1 3   IEE A sia   P a c if ic  Co n fe re n c e   o n   P o stg ra d u a te  Re se a rc h   in   M icro e lec tro n ics   a n d   El e c tro n ics   (P rim e A si a ) ,   p p .   5 2 - 55 2 0 1 3 .   [6 ]   O.  A Lara   a n d   E.   A c h a ,   M o d e li n g   a n d   a n a ly sis  o f   c u st o m   p o w e r   s y ste m b y   P S CA D/EM T DC ,”   I EE T ra n s.  o n   Po we r De li v e ry ,   v o l.   17 ,   p p .   2 6 6 - 272 2 0 0 2 .   [7 ]   R.   M M o h a n   a n d   K.   V .   Ra ji v ,   T h y risto r - Ba se d   F a c ts  Co n tro ll e rs  f o El e c tri c a l   T r a n s m issio n   S y ste m s ,”   IEE Pre ss Jo h n   W il e y   &   S o n s,  2 0 0 2 .   [8 ]   R.   S .   V e d a m   a n d   S.  M .   S a rm a ,   P o w e Qu a li ty - VA c o m p e n sa ti o n   i n   p o w e s y ste m s ,”   CRC  P re ss - T a y lo &   F ra n c is  G ro u p ,   2 0 0 9 .   [9 ]   M .   N .   N w o h u ,   V o lt a g e   S tab il i ty   I m p ro v e m e n u sin g   S tatic  Va r   Co m p e n sa to in   P o w e S y ste m s,”   L e o n a rd o   J o u rn a o S c ien c e s ,   v o l .   1 4 ,   p p .   1 6 7 - 1 7 2 ,   2 0 0 9 .   [1 0 ]   M .   M .   Bisw a a n d   K .   K.  Da s,  V o lt a g e   L e v e I m p ro v in g   b y   U sin g   S tatic  V A Co m p e n sa to (S V C),   Gl o b a l   J o u rn a o re se a rc h e s in   e n g in e e r in g J   Ge n e ra E n g i n e e rin g ,   v ol /i ss u e :   11 ( 5 ) ,   p p .   13 - 1 8 ,   2 0 1 1 .     [1 1 ]   A .   K .   V ish w a k a r m a   a n d   D .   S a h u ,   Eff icie n V o lt a g e   Re g u latio n   in   T h re e   P h a se   A . C.   T r a n s m issi o n   L in e Us in g   S tatic  V A Co m p e n sa to r,   In ter n a ti o n a J o u r n a l   o Ad v a n c e d   Res e a rc h   in   E lec trica l,   El e c tro n ics   a n d   In stru me n ta ti o n   E n g i n e e rin g ,   v ol / issu e :   2 ( 5 ) ,   p p .   1 7 7 3 - 1 7 8 0 ,   2 0 1 3 .   [1 2 ]   M .   A g g a r wa l e a l . ,   F a u lt   Rid e - T h ro u g h   c a p a b il it y   o f   DS TAT C OM  f o Distrib u ted   W in d   G e n e r a ti o n   S y ste m ,   In ter n a t io n a J o u rn a o P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ) ,   v ol / issu e :   6 ( 2 ) ,   p p .   3 4 8 - 3 5 5 ,   2 0 1 5 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS         Dr .   As h w in   K u m a r   S a h o o ,   P ro f e ss o in   t h e   De p a rtm e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   h a 2 0   y e a rs   o f   tea c h in g   &   re s e a rc h   e x p e rien c e   a n d   2   y e a rs   o f   In d u strial  e x p e rien c e .   He   re c e iv e d   h is  G r a d u a te   d e g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   In stit u ti o n   o f   En g in e e rs,  M . E.   ( P o w e S y ste m s)  f ro m   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   G u in d y   (CEG ),   A n n a   Un iv e rsit y   a n d   P h . D.  f ro m   M a d ra In stit u te  o f   T e c h n o lo g y   (M IT ),   A n n a   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i.   His   a re a o f   re se a rc h   i n te re sts  a re   F A CT S ,   P o w e r   q u a li ty ,   P o w e S y ste m   Co n tro a n d   S tab il it y ,   P r o tec ti o n   o f   M i c ro   G rid ,   En e rg y   sto ra g e   a n d   Ch a ll e n g e in   larg e   sc a l e   in teg ra ti o n   o f   re n e w a b le  e n e rg y   so u rc e s.  He   is   a   S e n io m e m b e r   o IEE a n d   li f e   m e m b e o f   In d ian   S o c iety   o f   T e c h n ica Ed u c a ti o n   (I S T E).     Dr .   S a r a K u m a r   S a h o o   w o r k in g   a P ro f e ss o in   th e   S c h o o o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   V IT  Un iv e rsit y ,   In d ia.  His  re se a rc h   i n tere sts  a re   d e sig n ,   a n a l y sis  a n d   c o n tro o f   e lec tro m e c h a n ica e n e rg y   c o n v e rters ,   M o d e rn   p o w e e lec tro n ics ,   G rid   in teg ra ti o n   o f   re n e wa b le  e n e rg y   s y ste m   a n d   F P GA   b a se d   s y ste m   d e sig n .         Dr .   Na li n   K a n M o h a n ty ,   h a se c u re d   M . T e c h   d e g re e   in   Co m p u ter  A p p li c a ti o n In   I n d u strial   Driv e f ro m   V isv e s wa ra iah   Tec h n o l o g ica Un iv e rsit y ,   Ka rn a tak a .   He   re c e i v e d   P h . f ro m   A n n a   Un iv e rsit y ,   T a m il   Na d u ,   In d ia .   He   is  a   f e ll o w   o f   th e   In stit u ti o n   o f   En g in e e rs,  In d ia.  He   is  L if e   M e m b e o f   IS T E,   IS CA   a n d   S ES I.   P re se n tl y   h e   is  w o rk in g   a P ro f e ss o in   th e   d e p a rtm e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g   o f   S ri  V e n k a tes w a r a   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Ta m il n a d u ,   In d ia .   He   h a m o re   th a n   1 6   y e a rs  tea c h in g   e x p e rien c e   a n d   p u b li sh e d   2 0   re se a rc h   p a p e rs  i n   re fe re e d   in tern a ti o n a jo u rn a ls  a n d   c o n f e re n c e s.  His  re s e a rc h   a r e a   in c lu d e P o w e El e c tro n ics ,   El e c tri c   m o to d riv e s an d   c o n tro l,   p o w e q u a li ty   a n d   re n e w a b le en e rg y   s y ste m s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.