I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv e  Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6 ,   p p .   816 ~ 825   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 7 . i3 . p p 8 1 6 - 825          816       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 delling ,  I m ped a nce Desig n,  a nd   Efficien cy   Ana ly sis  of  Ba tt ery Ass ists  P V Tied  Q ua si - Z   S o urce  Inv erte r       T . K . S Sa t ha y a na ra y a na n 1 ,  M.   Ra m a s a m y 2 ,  C.   B ha ra t ir a j a   3 ,   J . L .   M un da 4   1 Re se a rc h   Sc h o lar A n n a   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i ,   In d ia   2 De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   KSR  C o ll e g e   o f   T e c h n o lo g y ,   In d ia   3 De p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   S RM   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i,   In d ia   3, 4 Ce n tre f o r  En e rg y   a n d   El e c tri c   P o w e r,   De p a rt m e n t  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g   T sh w a n e   Un iv e rsit y   o f   T e c h n o l o g y ,    S o u t h   A f rica       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   1 2 ,   2 0 1 5   R ev i s ed   Mar   2 4 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   A p r   25 ,   2 0 1 6       T h e   p h o t o v o lt a ic  ( P V )   p o w e r  c o h o rt   b e c o m in g   m o re   a n d   m o re   a tt ra c ti v e   in   m o d e rn   p o w e r  s y ste m s   e ra   to   m e e t  o u t  th e   p o w e r  d e m a n d   in   th e   g lo b e .   Co n se q u e n tl y ,   th e   e x trac ti o n   o f   m a x i m u m   p o w e r  a n d   re d u c e d   p o w e r   e lec tro n ics   stu ff   f o r  P V   b a se d   p o w e r   g e n e ra ti o n   sy ste m   r e se a r c h   s tu d ies   a re   g ro w in g   c o n ti n u o u sly   to   m e e t   o u t   t h e   larg e   p o we r - sc a l e /h ig h - v o lt a g e   g rid - ti e   d e m a n d s.  In   th is  j u n c ti o n ,   to   im p ro v e   th e   e ff icie n c y   o f   th e   e x isti n g   P V   t ied   Qu a si - Z  so u rc e   i n v e rter  (QZS I),   in   t h is  p a p e r  th e   n e w   a tt e m p t  h a s  p ro p o se d   h e re   b y   c o n n e c ti n g   tw o   b a tt e ries   a c ro ss   to   th e   QZ  c a p a c it o rs.   W h e n   a   b a tt e r y   c o n n e c ted   a c ro ss   e a c h   c a p a c it o r,   th is   sy ste m   c a n   d e li v e r  p o w e r  to   t h e   lo a d   p o w e r  w h e n   th e   P V   p a n e l  o u t p u ts  a   v a riab le  p o w e r  w it h   f l u c tu a ti o n s.     T h e   b a tt e r y   c a n   b e   c h a rg e d   o r  d i sc h a rg e d   w it h o u t  a n y   e x tra  c ircu it ,   b e c a u se   o f   th e   u n iq u e   im p e d a n c e   n e tw o rk   o f   QZS I.   Ne w   P W M   tec h n iq u e s    a n d   p rin c i p les   a re   p ro p o se d   to   c o n tro l  th e   n e w  e n e rg y   sto re d   QZS I  w h e n   a p p li e d   t o   t h e   P V   p o w e r  s y ste m .   T h e y   c a n   c o n tro l  t h e   in v e rter  o u t p u t  p o w e r   a n d   m a n a g e   th e   b a tt e r y   p o we r   si m u lt a n e o u sly .   T h e   o p e ra ti n g   p rin c ip le     a n d   p o w e r  f lo w   o f   th is  s y ste m   a r e   a n a ly s e d .   T h e   S im u late d   a n d   e x p e rim e n tal   re su lt s  th r o u g h   u si n g   th e   p lan n e d   0 . 2 - k W   p ro to ty p e   v a li d a te  th e   p r o p o se d   a n a ly ti c   m o d e l  a n d   th e   d e sig n   m e th o d .   In   a d d it i o n ,   th is  p a p e r  a n a ly z e s   a ll   o f  th e   f u n c ti o n in g   sta tes   f o r  a   QZS I  a n d   c a lcu late s th e   p o w e r  lo ss .   K ey w o r d :   E n er g y   s to r ed   QZ SI   I m p ed an ce   n et w o r k   P h o to v o ltaic  ( P V)   Qu asi - Z   s o u r ce   in v er ter   ( QZ S I )   Co p y rig h t  ©   201 6   In s t it u te o f  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 l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   T . K. S  Sath a y an ar a y an a n ,     An n a  Un i v er s i t y ,   C h e n n a i,  I n d ia .   E m ail: t k s s u j aa k il @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  Z - s o u r ce   in v er ter   e m p lo y s   a  u n iq u e  i m p ed an ce   n e t w o r k   to   co u p le  th e  i n v er ter   m ai n   cir cu it  to   th e  p o w er   s o u r ce ,   w h ic h   p r o v id es  a  n o v el  p o w er   co n v er s io n   co n ce p t  [ 1 - 7 ] .   B y   co n tr o lli n g   th e  s h o o t - th r o u g h   ( ST )   d u t y   r atio   an d   m o d u la ti o n   in d ex ,   t h e  Z - s o u r ce   i n v er t er   ca n   s tep   u p   an d   d o w n   th e  in p u t  v o ltag e  u s in g   p ass iv e   co m p o n e n t s   w it h   i m p r o v ed   r eliab ilit y   a n d   r ed u ce d   co s t,  th u s   p r o v id in g   u n iq u e  f ea t u r es,  s u ch   as     r id e - th r o u g h   ca p ab ilit y   d u r i n g   v o ltag e  s a g s ,   r ed u ce d   li n e  h a r m o n ics,  i m p r o v ed   p o w er   f ac to r   an d   r eliab ilit y ,   an d   E x t e n d ed   o u tp u t   v o lta g e  r an g   e  [ 2 ] - [ 5 ] .   I n   a  b asic  q u asi  z  s o u r ce   i n v er ter   ( Q Z SI) ,   cir cu it  t h e  to tal   o u tp u t   o f   a  P V  s y s te m   d ep en d s   u p o n   t h e  li g h t  in te n s it y ,   r ad iatio n .   T h e  o u tp u t  is   p r o v id ed   n o t  o n   th e  b asi s   o f   lo ad   d em a n d   i n   a   co n v en tio n al   Q Z SI .   D u e  to   d is ad v a n ta g es  i n   t h e  co n v e n tio n al  Q Z SI  an d   to   m ee t   th e   lo ad   d em a n d ,   t w o   b atter ies  ar e  co n n ec ted   ac r o s s   b o th   th e  ca p ac ito r s   in   b o o s tin g   cir cu it.   T h is   p r o v id es  th e  ad d itio n al  p o w er   r eq u ir ed   d u r in g   lo w   i n te n s i t y   p er io d   an d   ch ar g e s   it s elf   d u r i n g   h ig h   i n te n s it y   p er io d .   QZ SI s   h av e  s o m e  n e w   attr ac t iv e  ad v an tag e s   m o r e  s u i tab le  f o r   ap p licatio n   i n   P V  s y s te m s   [ 7 ] .   QZ SIs,  as  a n   i m p r o v ed   Z SI,   h as   s o m e  n e w   ad v a n tag e s   w ell   s u itab le   f o r   ap p licatio n   in   P V  s y s te m s   [ 1 4 ] - [ 2 0 ] ,   as  i t    d r a w s   a  co n s ta n t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ellin g ,   I mp e d a n ce   Desig n ,   a n d   E fficien cy   A n a ly s is   o f B a tter y  A s s i s t s   P V   …   ( T.K . S   S a th a ya n a r a y a n a n )   817   cu r r en t  f r o m   th e   P V  p an el,   t h er e  is   n o   n ee d   f o r   ex tr a  f ilter i n g   ca p ac ito r s   an d   r ed u ce s   s w i tch i n g   r ip p les  s ee n   b y   t h e  P V  p an els.   T h is   w i ll  m a k e  t h e  P V  s y s te m   s i m p ler   an d   w il l  lo w er   co s t,  b ec au s e  o f   t w o   r ea s o n .   O n e  is   Q Z SI  d r a w s   a  co n s ta n t  c u r r en t  f r o m   th e  P V  p an el  an d   th u s ,   th er e  i s   n o   n ee d       f o r   ex tr a  f ilter i n g   ca p ac ito r s .   A n o t h er   is   b asicall y   Z SI  f ea t u r es  a   lo w er   co m p o n en t   ( ca p ac ito r )   r atin g   a n d   th e  Q Z SI  r ed u ce s   s witch i n g   r ip p les  s ee n   b y   th e   P V  p an el s .   Fo r   t h e  b at ter y   c h ar g i n g   cu r r e n t  co n tr o l  o f   t h e  Q Z SI,   t h er e  ar e  s ev er al   ch alle n g es  f o r   t h e   co n tr o ller   d esig n   as  f o llo w s :  ( 1 )   B o th   o u tp u t  v o lta g e  an d   t h e  b atter y   ch ar g in g   cu r r e n t  o f   th e  Q Z SI  s y s te m   w it h   b atter y   h a v e  to   b e  co n tr o lled   b y   t h e  s h o o t - t h r o u g h   s t ate,   w h ic h   m a k es  th e  d esi g n   o f   a  s tead y   a n d   f a s t   r eg u lato r   m o r e  d if f ic u l t   [ 1 8 ,   2 1 ] .   ( 2 )   Sim i lar   to   t h e  b o o s t  co n v er ter ,   t h e  Q Z SI  o p er atin g   i n   t h e   co n ti n u o u s - co n d itio n   m o d e,   w h ich   li m it s   th e   b an d w id th   o f   t h e  co n tr o l ler   an d   m a k es  th e   d y n a m ic  r e p ly   o f   t h e  s y s te m   s lu g g is h ,   an d   ( 3 ) .   Nu m er o u s   co n tr o l  m et h o d s   to   ac h ie v e   f ast  r esp o n s e   a n d   s m al l  o v er s h o o t  h av e  b ee n   p r o p o s ed   f o r   th e  n o n li n ea r   s y s te m   co n tr o l   [ 2 0 ] .   Am o n g   th e m ,   n o n li n ea r - ca r r ier   co n tr o l  a n d   o n e - c y cle   co n tr o l   h av e  b ee n   f o u n d   p r ac tical  i n   s o m e   ap p licatio n s .   Ho w e v er ,   eith er   m eth o d   h a s   s o m e  li m itat io n s .   Gi v en   b atter y   cu r r en t  co n tr o l  m eth o d s   w as  s eld o m   i n v esti g ated   i n   t h e  lit er atu r e ,   h o w e v er   t h e  i n v er ter   p er f o r m a n ce   is   s til l   s u f f er in g   d u e  to   t h e  s i n g le  ca p ac ito r s   s tab ilit y .   He n ce ,   in   t h is   p ap er   is   tr y i n g   to   co v er   th e  r esear ch   g ap   b y   u s i n g   t w o   ca p ac ito r   b atter ies   an d   Ne w   P W M  tech n iq u e s   an d   p r in cip les  ar e  p r o p o s ed   t o   co n tr o l  th e  n e w  en er g y   s to r ed   QZ SI  w h en   ap p lied   to   th e  P V  p o w er   s y s te m .   T h e y   ca n   co n tr o l  t h e  i n v er ter   o u tp u t  p o w er     an d   m an a g e  t h e  b atter y   p o w e r   s i m u l tan eo u s l y .   T h e  o p er atin g   p r in cip le  a n d   p o w er   f lo w   o f   t h is   s y s te m   ar e   an al y ze d .   T h e  Si m u lated   a n d   ex p er i m e n tal  r es u lts   t h r o u g h   u s i n g   th e  p la n n ed   0 . 2 - k W   p r o to t y p e  v alid ate  t h e   p r o p o s ed   an al y tic  m o d el  an d   t h e  d esig n   m et h o d .   I n   ad d itio n ,   th is   p ap er   an al y ze s   all  o f   t h e   f u n ctio n in g   s tate s   f o r   a  QZ SI  a n d   ca lcu late s   th e  p o w er   lo s s .         2.   Q UA SI - Z   SO URCE  I NV E R T E R   C o n v en t io n al  QZ SI ,  Q Z SI  w i t h   b atter y   co n n ec ted   ac r o s s   C 2   an d   Q Z SI  w i th   b atter y   co n n ec ted   ac r o s s   C 1   as  s h o w n   i n   Fi g u r e  1 ,   Fig u r e  2 ,   an d   Fig u r e  3 .   B o th   th e  v o ltag e  an d   cu r r en t  f ed   QZ S I s   ca n   b e  co n tr o lled   u s i n g   m et h o d s   u s ed   to   co n t r o l  th e  tr ad itio n a l  Z SIs.  R e g ar d les s   o f   th e  co n tr o l stra te g y   u s ed ,   f o r   th e   v o lta g e  f ed   Z SI  a n d   Q Z SI s ,   t h e  o p er atio n   ca n   b e  li s ted   i n to   t h r ee   m o d es ;  ac tiv e,   ST ,   an d   n o n - ST   m o d e.   I n   A cti v e  m o d e,   o n e  an d   o n l y   o n e   d ev ice   i n   ea ch   p h a s e  le g   co n d u ct s .   D u r in g   th e   ac ti v e  m o d e,   th e   i n v er ter   is   co n tr o lled   in   th e   s a m e  m an n er   as  a  s tan d ar d   VSI .   T h e  S T   m o d e  o cc u r s   w h en   b o th   s w itc h e s   in   at  least  o n e  p h ase  co n d u ct.   T h e   v o ltag e  ac r o s s   t h e  i n v er ter   d u r in g   t h i s   m o d e  is   ze r o .   T h e  d is co n tin u o u s   m o d es  ca n   o cc u r   w h e n   th e  i n d u cto r s ,   L 1   an d   L 2 ,   h a v e  a  s m all  v a lu e  r elativ e  to   o th er   s y s te m   p ar a m eter s .   I n   g en er al,   t h e  d is co n ti n u o u s   m o d es  o cc u r s   w h e n   th e  in v er ter   is   g ated   as  i f   i n   t h e  ac ti v e  m o d e,   b u t o n e  p h ase  c u r r en t i s   g r ea ter   th a n   o r   eq u al  to   th e  s u m   o f   th e  in d u cto r   cu r r en ts .   I n   th i s   s itu a tio n ,   n o   cu r r en t  f lo w s   th r o u g h   th e  d io d e,   D1 .   Fo r   th e  c u r r en t  f ed   Z SI  an d   QZ SI s ,   th e  o p er atio n   ca n   b e  d iv id ed   in to   m o d es  in   a  s i m il ar   m a n n er .   I n   th e  ac ti v e  m o d e  o n e  an d   o n l y   o n e   u p p er   d ev ice,   a n d   o n e  a n d   o n l y   o n e   lo w er   d ev ice  co n d u ct.   Du r in g   th e   ac ti v e  m o d e,   th e   i n v er ter   is   co n tr o lled   in   t h e  s a m e  m a n n er   a s   a   s ta n d ar d   C SI.   D u r in g   t h e   ST   m o d e,   th e   en t ir e  u p p er   a n d /o r   all  o f   th e  lo w er   s w itc h es   ar e  g ated   o f f .   D u r i n g   th e  d is c o n tin u o u s   m o d e,   t h e  s w i tch e s   ar e  g ated   as  i f   in   a n   ac ti v e  s t ate,   b u t  o n e  li n e - to - lin e  v o lta g e  is   g r ea ter   th a n   o r   eq u al  to   t h e  s u m   o f   th e   ca p ac ito r   v o ltag e s .   W h e n   t h i s   o cc u r s ,   t h e  d io d e,   D 1 ,  co n d u cts  a n d   th e  in v er ter   b eh av es  as  i f   it  is   an   o p en   cir cu it .   I n   th e  ac tiv e  s tate  t h e  cu r r en t  f lo w s   th r o u g h   th e   v o ltag e   s o u r ce   to   th e   f ir s t  i n d u cto r   th e n   t h e  s ec o n d   i n d u cto r   an d   f in a ll y   to   t h e  s o u r ce   v ia  t h e  lo ad .   T h e  d io d e   is   f o r w ar d   b iased   an d   allo w s   t h e  cu r r en t  f lo w .     I n   ST   m o d e  th e  b o th   t h e  i n d u cto r s   ar e  alr ea d y   c h ar g ed ,   th e  cu r r en t  f lo w s   f r o m   ca p ac ito r   C 1   t h r o u g h   th e  i n d u cto r   L 1   a n d   f r o m   ca p ac ito r   C 2   th r o u g h   t h e  i n d u cto r   L 2 .   Fo r   t h ese  r ea s o n s   Q Z SI  is   u s ed   i n s tead   o f   o th er   Z VSI s .   I n   ad d itio n ,   th e  in ter m itte n t  a n d   u n s ch ed u led   ch ar ac ter is tic s   o f   s o lar   p o w er   li m it  t h e   ap p licab ilit y   o f   P V  s y s te m s .   T h er ef o r e,   ad d itio n   o f   an   en er g y   s to r ag e  s y s te m   ( E SS )   to     P V  p o w er   g e n er atio n   to   m a k e  it s   o u tp u t   p o w er   co n ti n u o u s ,   s tab le,   a n d   s m o o th   W ith o u t  r eq u ir e m en ts   o f   a n y   ad d itio n al   d c/d c  co n v er ter s   o r   co m p o n en ts ,   t h e  QZ SI  w it h   e n er g y   s to r ag e   w as  f ir s t  p r o p o s ed   f o r   P V  s y s te m   i n   [ 1 ] ,   [ 2 ] .     B y   co n n ec t in g   t h e  b atter y   i n   p ar allel  w ith   ca p ac ito r   C 2   [ 2 ]   o f   th e  Q Z SI,   t h is   s y s te m   is   ab le  to   d o   th e  f o llo w in g   s i m u lta n eo u s l y .   a.   P r o d u ce   th e  d esire d   o u tp u t a c  v o ltag e  to   t h e  g r id /lo ad   [ 2 0 ]   b.   R eg u late  t h e  b atter y   s ta te  o f   c h ar g e  ( SO C )   an d   c.   C o n tr o l th e  P V  p an el  o u tp u t p o w er   ( o r   v o ltag e)   to   m ax i m ize   en er g y   p r o d u ctio n .   B u t  it  h as   a  b i g   d is c h ar g i n g   p o w er   li m itatio n   d u e   to   t h e  ex is te n ce   o f   t h e  D C M.   T h is   li m it s   t h e   in v er ter   o u tp u t  p o w er .   As  a  c o u n ter p ar t,  w e  co n n ec t  th e  b a tter y   i n   p ar allel  to   th e  ca p ac it o r   C 1 ,   lead in g   to   a   n e w   t o p o lo g y . T h e y   h av e  co m m o n   p o in t s .   d.   T h er e  ar e  th r ee   p o w er   s o u r ce s ,   P V  p an els,  b atter ies,  an d   th e  g r id /lo ad   e.   As  lo n g   as  co n tr o lli n g   t w o   p o w er   f lo w s ,   th e  th ir d   o n e  au to m atica ll y   m a tch e s   th e  p o w er   d if f er e n ce ,   ac co r d in g   to   th e  p o w er   eq u ati o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6   :  816 - 825   818                                                           ( 1 )     T h e  o u tp u t  is   p r o v id ed   n o t  o n   th e  b asis   o f   lo ad   d e m an d   i n   a  co n v e n tio n al  q u asi  z  s o u r ce   i n v er ter   f o r   th e  P V  s y s te m . T o   m ee t  t h e  l o ad   d em a n d ,   a  b atter y   is   co n n ec ted   ac r o s s   o n e  o f   th e   ca p ac ito r s   in   b o o s ti n g   cir cu it.   T h is   p r o v id es t h e   ad d itio n al  p o w er   r eq u ir ed   d u r i n g   lo w   in ten s it y   p er io d   an d   c h ar g e s   its el f   d u r i n g   h ig h   in te n s it y   p er io d .   T h e  d em er it s   o f   th e  e x is ti n g   s y s te m   ar e ,                    –                                ( 2 )     f.   B ased   o n   th e  ab o v e  eq u atio n ,   th e  Vo ltag e  s tr ess   o n   th e  ca p ac ito r   w h ich   i s   co n n ec ted   ac r o s s   b atter y   in cr ea s es.   g.   T o   o v er co m e  t h is   n e w   cir c u i t  is   p r o p o s ed .   I n   w h ic h   t w o   b atter ies  ar e  co n n ec ted   ac r o s s   b o th   th e   ca p ac ito r s   in   th e  b o o s tin g   cir c u it.   h.   T h is   w il l le s s e n   t h e  Vo ltag e  s t r ess   o n   th e  ea c h   ca p ac ito r .         Fig u r e  1 .   C o n v e n tio n al  Q Z SI         Fig u r e  2 .   QZ SI  w it h   b atter y   co n n ec ted   ac r o s s   C 2       Fig u r e  3 .   QZ SI  w it h   b atter y   co n n ec ted   ac r o s s   C 1       3.   P RO P O SE D  T WO   B AT T E RY  CO NNEC T E D  Q Z S I     I n   T h e  th r ee   to p o lo g ies  w h ic h   w e  ar e  g o i n g   to   u s e,   f o r   th e  r ed u ctio n   o f   lea k ag e   cu r r e n ts   a n d   th e   f ilter   u s ed   f o r   t h e  i n v er ter   to   g r id   co n n ec tio n   is   p r ese n ted   h er e .  I n   th e   n e w   s y s te m   th e   t wo   b atter ies  ar e  u s ed   ea ch   ac r o s s   in d iv id u al  ca p ac ito r s   in   th e  b o o s tin g   cir cu it.   T h is   p r ev en t s   th e  v o lta g e  s tr ess   o n   in d i v id u al   ca p ac ito r .   B ased   o n   th e  p o w er   eq u atio n                                                                 ( 3 )     W e  h av e  3   m o d es o f   o p er atio n   a.                     b.                     c.                         Her e,   w h en   b o th   t h e  b atter ies  co n tr ib u tes  to w ar d s   th e  eq u ati o n   an d   h en ce   th e  o u tp u t   r esu lt in g   in   lo w   v o ltag e  s tr e s s   o n   in d i v id u a l  b atter y .   T h is   w il l  in   a  w a y   m a k e  th e  o u tp u t  s m o o t h   an d   co n s t an t  as  d esire d   w it h   n o   w ea r   o n   th e  ca p ac ito r s   o r   th e  cir cu it.   T h e  f o llo w i n g   T ab le   1   s h o w s   t h e  s tatu s   o f   b atter y   an d   in d u c to r   cu r r en t  d u r i n g   v ar io u s   m o d es .  P r o p o s ed   QZ SI  w it h   B 1,   B 2 ,   No n   S h o o t  th r o u g h   m o d e,   S h o o t  th r o u g h   m o d e  a s   s h o w n   in   Fig u r e  4 ,   Fig u r e  5 ,   an d   Fig u r e  6 .   T h is   cir cu it  h av e  t w o   m o d es  o f   o p er atio n   as  a  n o r m al  q u asi  z   s o u r ce   in v er ter   h as ;   a.   Sh o o t th r o u g h   m o d e   b.   No n   s h o o t t h r o u g h   m o d e         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ellin g ,   I mp e d a n ce   Desig n ,   a n d   E fficien cy   A n a ly s is   o f B a tter y  A s s i s t s   P V   …   ( T.K . S   S a th a ya n a r a y a n a n )   819   T ab le   1 .   Mo d e  o f   o p e r atio n   f o r   2   b atter y   co n n ec ted   Q Z SI   I n p u t   a n d   o u t p u t   p o w e r   P B 1   P B 2   I n d u c t o r   c u r r e n t s                                                                                                                                                                                                        Fig u r e  4 .   P r o p o s ed   QZ SI  w it h   B 1,   B 2       Fig u r e  5 .   No n   Sh o o t  th r o u g h   m o d e       Fig u r e  6 .   Sh o o t th r o u g h   m o d e       3 . 1 .   Sh o o t   T hro ug h M o de   I n   m o d e  r aises   w h e n   t w o   T h r u s ter s   o f   s a m e  le g   o r   an y   p air   o f   th e  t w o   T h y r i s to r   leg s   o r   all  th e  T h y r i s to r s   ar e  s w itc h ed   ON.   Her e  a  p o in t  ar is es  t h at  w h en   an   in v er ter   is   s h o r ted   th er e  i s   n o   w a y   o f   p a s s i n g   in f in ite  cu r r en t  to   th e  lo ad ,   b u t  th is   is   n o t  h ap p en i n g   b ec a u s e  o f   ex is tin g   u n iq u e  i m p ed a n c e  n et w o r k   b et w ee n   s o u r ce   an d   in v er ter .   Du r i n g   th is   s ta g e  th e  o u tp u t   v o lta g e  r e m ai n s   ze r o   an d   th e  p r e - ch ar g ed   in d u cto r   d is ch ar g e s   b y   d ec r ea s in g   it s   cu r r en t  b y   r ais in g   t h e  p o ten ti als  o f   ca p ac ito r s .   Her e  in d u c to r   L 1   ch ar g es  C 2     an d   L 2   ch ar g es  C 1 .   Du r in g   wh ich   t h e  p o ten tia ls   ac r o s s   t h e  d io d e  g ets  r ev er s ed   an d   h e n ce   it  is   r ev e r s e  b iased   in   s h o o t  th r o u g h   m o d e.   T h e  n et  v o lta g e  s to r ed   in   b o th   th e  ca p ac ito r s   is   ap p lied   ac r o s s   in v er ter   ar m s .   T h e   a m o u n t  o f   s h o o t  th r o u g h   ti m e   p er io d   is   0 . 2 5 T .   W h er e  T   is   t h e  to tal  ti m e  p er io d .   T 0   is   th e  s h o o t  th r o u g h   ti m e   p er io d .   T h e  C o m p ar is o n   o f   M er its   o f   Di f f er e n t P r o p o s ed   QZ SI   as sh o w n   in   T ab le  2 .     3 . 2 .   No n  Sh o o t   T hro ug h M o de   T h is   m o d e  is   ap p lied   to   o p e r a te  th e  i n v er ter   i n   n o r m al  o p er atin g   s tate,   d u r i n g   w h ic h   o u tp u t  v o lta g e   ap p ea r s   ac r o s s   th e   i n v er ter .   T h e  v o ltag e   ac r o s s   b o t h   t h e  ca p ac ito r s   g ets   ad d e d   an d   h en ce   b o o s ted   v o ltag e   i s   ap p lied   to   th e  in v er ter   cir cu i t.  T h is   o cc u r s   f o r   0 . 7 5 T .   T 1   is   d en o ted   as  ac tiv e  m o d e  ti m e  p er io d   o r   n o n - s h o o t  th r o u g h   ti m e  p er io d .   I n   t h is   m o d e   th e   ca p ac ito r   d eliv er s   v o ltag e  alo n g   w it h   i n d u cto r   a n d   b o th   th e   i n d u cto r s   g ets p r e - c h ar g ed   f o r   n ex t  s tag e  o f   s h o o t th r o u g h   p er io d .       3 . 2 . 1 .   L o o p e qu a t io ns   in s ho o t   t hro ug h  m o de                                                  ( 4 )                                               ( 5 )                                                          ( 6 )                                                              ( 7 )     3 . 2 . 2 .   L o o p e qu a t io ns   in no n - s ho o t   t hro ug h  m o de                                –                         ( 8 )                                                     ( 9 )                                              –                       ( 1 0 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6   :  816 - 825   820                                            –                       ( 1 1 )       Fro m   ab o v e  eq u atio n s   w e  ca n   d er iv e  th at  v o ltag e  ac r o s s   ca p a cito r   C 1   an d   C 2   is                                                                         Dif f er en ce   i n   t h e  ca p ac ito r   v o ltag es                                P o w er   eq u atio n   o f   cir cu it is                                                     ( 1 2 )       T ab le  2 .   C o m p ar is o n   o f   Me r it s   o f   Di f f er e n t P r o p o s ed   QZ SI   B 1   a c r o ss C 1   B 2   a c r o ss C 2   B 2   A c r o ss C 2   a n d   B 1   A c r o ss C 1   1.     O u t p u t   p o w e r   c o n t i n u o u s,  s t a b l e ,   a n d               smo o t h   i n   sp i t e   f l u c t u a t i n g   i n p u t   b y                  P V   p a n e l     2.     P r o d u c e   t h e   d e si r e d   o u t p u t   a c   v o l t a g e               t o   t h e   g r i d / l o a d   3.     R e g u l a t e   t h e   b a t t e r y   st a t e   o f   c h a r g e               ( S O C )       1.   O u t p u t   p o w e r   c o n t i n u o u s ,   st a b l e ,   a n d          s mo o t h   i n   s p i t e   o f   f l u c t u a t i n g   i n p u t   b y          P V   p a n e l   2.   P r o d u c e   t h e   d e si r e d   o u t p u t   a c   v o l t a g e          t o   t h e   g r i d / l o a d   3.   R e g u l a t e   t h e   b a t t e r y   st a t e   o f   c h a r g e          ( S O C )   4.   T h e   d i sc h a r g i n g   b a t t e r y   i s  l i mi t e d   t o          e n s u r e   t h a t   t h e   sy st e m    5.     O p e r a t e s  i n   t h e   C C M   a l w a y s o p e r a t e s             i n   t h e   C C M   d u r i n g   b a t t e r y   c h a r g i n g   6.   A   w i d e r   b a t t e r y   d i sch a r g i n g   p o w e r                  r a n g e   7.     C a n   b e   u se d   t o   h i g h   v o l t a g e   1.   O u t p u t   p o w e r   c o n t i n u o u s ,   st a b l e ,   a n d               smo o t h   i n   s p i t e   o f   f l u c t u a t i n g   i n p u t   b y          P V   p a n e l   2.     P r o d u c e   t h e   d e si r e d   o u t p u t   a c   v o l t a g e   t o               t h e   g r i d / l o a d   3.   R e g u l a t e   t h e   b a t t e r y   st a t e   o f   c h a r g e               ( S O C )   4.     T h e   d i sc h a r g i n g   b a t t e r y   i s l i mi t e d   t o               e n su r e   t h a t   t h e   sy st e m    5.     O p e r a t e s  i n   t h e   C C M   a l w a y s   o p e r a t e s               i n   t h e   C C M   d u r i n g   b a t t e r y   c h a r g i n g   6.   A   w i d e r   b a t t e r y   d i sc h a r g i n g   p o w e r               r a n g e   7.     C a n   b e   u se d   t o   h i g h   v o l t a g e   8 .     R e d u c e s  t h e   s t r e ss o n   o n e   b a t t e r y   9 .     B e t t e r   T H D   p e r f o r man c e       Ma tr ix   f o r m   o f   t h e  eq u atio n s   i s   af ter   s o l v in g   t h e  tr an s f er   f u n ctio n   o f   p r o p o s ed   tw o   b atter y   co n n ec ted   Q Z SI     L et [                                         ]     . [                                                   ]             ( 1 3 )       [                     ]     [                     ]   [             (       )     (       )      (     )        (       )     (       )       ]           ( 1 4 )       4.   SI M UL AT I O N  ST U DY   T h e  af o r esaid   en er g y   s to r ed   QZ SI  a n d   its   co n tr o l  s c h e m e   ar e  p er f o r m ed   in   M A T L A B   /  SI MU L I NK.   T h e  m a in   s i m u latio n   p ar a m ete r s   ar e:  th e  q u a s i - Z - s o u r ce   ca p ac ito r   is   C 1 = C 2 = 4 0 0 m icr o   F;  i n d u cto r   is   L 1= L 2 =  5 0 m H ;  th e  g r id   lin e  v o lta g e  i s   2 0 8   V,   an d   th e  g r id   f r eq u en c y   is   5 0   Hz;  th e  co m m a n d   p e ak   d c - li n k   v o l tag e,   V ac   is   f i x ed   as  4 0 0   V.   T h e  Sim u latio n   te s t  is   ca r r ied   o u t  i n   th r ee   ca s es,  w h er e  b atter y   co n n ec ted   in   C 1   alo n e,   C 2   alo n e  a n d   b atter y   co n n ec te d   f o r   b o th   C 1   an d   C 2 .   Fo r   th e  in p u t  v o ltag e  s o u r ce   f o r   t h e  p r o p o s ed   QZ SI  u s e s   th e  P & O -   MM P T   b ased   P V  b ased   1 k W   s tr u ct u r e.   T h e  s i m u latio n   i n itia ll y   ca r r ied   o u t  w i t h   8 0 0 W   P V  o u tp u t   w it h   4 0 0   V  D C - lin k .   T h e  test   is   ca r r ied   o u t   f o r   th e   v ar iatio n   o f   th e   p o w er   a n d   v o lta g e  o f   t h e  P V  o u tp u t.   T h e  v ar iatio n   h a s   b ee n   ac h ie v ed   th r o u g h   v ar iatio n   o f   th e  ir r ad iati o n .   A ll  t h e  s i m u lat io n   is   ca r r ied   o u t  f o r   th e  s am e   v ar iatio n   to   test   t h e  p r e d o m i n an ce   o f   th e  in v er ter .   T h e  F ig u r e  7   d is p la y s   t h e  Ma t   lab /SIM UL I NK  s i m u latio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ellin g ,   I mp e d a n ce   Desig n ,   a n d   E fficien cy   A n a ly s is   o f B a tter y  A s s i s t s   P V   …   ( T.K . S   S a th a ya n a r a y a n a n )   821   Diag r a m   f o r   Q Z SI  w it h   B 1   co n n ec ted   ac r o s s   C 1   an d   B 2  co n n ec ted   ac r o s s   C 2.   I n   F ig u r e  8 ,   s h o w s   t h e  P W M  co n tr o l sch e m e  f o r   p r o p o s ed   i n v er ter .           Fig u r e  7 .   Si m u latio n   Diag r a m   f o r   QZ SI  w i th   B 1   co n n ec ted   a cr o s s   C 1   an d   B 2   co n n ec ted   ac r o s s   C 2           Fig u r e  8 .   SVP W M  g en er ated   f o r   th e  p r o p o s ed   t w o   b atter y   co n n ec ted   Q Z SI       T h e  Fig u r e   1 1   s h o w s   t h e  ca p ac ito r   v o ltag e   r esp o n s e  ( V C1   an d   V C2 ) ,   w h en   b atter y   co n n ec ted   o n l y   cr o s s   C 1  an d   Fi g u r e  1 2 ,   s h o ws  t h e  ca p ac ito r   v o ltag e   r esp o n s e,   w h en   b atter y   co n n ec ted   o n l y   cr o s s   C 2 .   B ased   o n   th e  r es u lt s ,   it  co u ld   u n d e r s tan d   th a t,  th r o u g h   th e  i n v e r ter   s tab ilit y   i s   in cr ea s ed .   T h e  ca p ac ito r s ’   n o t  b ala n ce d   d u e  to   th e  i n f l u en ce   o f   th e  b atter y   v o lta g es  o n   C 1   a n d   C 2 .   Her e,   C ap ac ito r   ch ar g i n g   a n d   d is c h ar g i n g   g iv e s   t h e  b o o s ted   v o lta g e  at  t h e  i n v er ti n g   le g s .   W h e n   a  b att er y   is   co n n ec ted   ac r o s s   o n e  o f   th e  ca p ac ito r   th e n   th e  v o lta g e  t h at  ap p ea r s   ac r o s s   th at  ca p a cito r   is   lar g e  w h e n   co m p ar ed   w ith   t h e  o th er   ca p ac ito r .   T h is   s h o w s   th at  t h e  ca p ac ito r   h o ld s   lar g e  v o ltag e  a n d   s tr es s   o n   it  i n cr ea s es.  T h e  h ar m o n ic  d is to r tio n   o f   th e  o u tp u t  at  t h e   in v er ter   cir cu i t  is   m ea s u r ed   an d   is   f o u n d   v er y   h ig h .   Hen ce   t h e  d is to r tio n   o f   w av e  is   h ig h   wh en   co m p ar ed   w it h   f u n d a m en ta l  f r eq u e n c y   w h ic h   is   s h o w n   i n   F i g u r e  9   an d   1 0 .             Fig u r e  9 .   QZ SI  V C1   a n d   V C2   p er f o r m an ce   w i th   B         Fig u r e  10 .   QZ SI  V C1   an d   V C2   p er f o r m a n ce ,   w it h   af f ec t ir r ad iatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6   :  816 - 825   822       Fig u r e  11 .    V C1   an d   V C2   p er f o r m an ce   w i th   B   ac r o s s   C 2       Fig u r e  12 .   V C1 an d   V C2   p er f o r m an ce   w i th   B   ac r o s s   C 1       V THD   s p ec tr a,   w h e n   Q Z SI  B   ac r o s s   C 2   as  s h o w n   i n   Fi g u r e   1 3 ,   an d   in   Fig u r e  1 4   as  s h o w   VT HD  s p ec tr a,   w h e n   Q Z SI  B   ac r o s s   C 1 .   T h e  F ig u r e  1 5   an d   Fig u r e   16   illu s tr atio n s   th e  i n v er ter   ca p ac ito r s   b alan cin g   f o r   b o th   ir r itat io n   e f f ec t  a n d   c o n s ta n t  s o lar   p o w er .   T h e  l iv e   v o ltag e   p r o f ile  f o r   p r o p o s ed   p r o p o s ed   t w o   b atter y   QZ SI  a n d   its   h ar m o n ic s p ec tr a.   Du e  to   th e  ca p ac ito r   b alan ci n g   th e  h elp   o f   B 1   a n d   B 2  f o r   th e  p r o p o s ed   in v er ter   is   m u c h   b etter   t h en ,   o n e  ca n   co m p ar e  w it h   b atter y   co n n ec ted   o n l y   in   C 1   an d   C 2 .  T h e  p r o p o s ed   QZ S I   p er f o r m a n ce   a n d   ca p ac ito r   v o ltag e  r e g u la tio n ,   w h e n   t w o   b a tter ies  ar e  o p er atin g   ac r o s s   t h e  ca p ac ito r s .   I n   t h e  p r o p o s ed   cir cu it,  th e  b atter ie s   ar e  co n n ec ted   ac r o s s   b o th   t h e  ca p ac ito r s   in   w h ich   th e  p o w er   th at  i s   d ef icie n t  a t  th e  lo ad   is   s u p p lied   f r o m   th e  b atter ies.  B atter ies  d eliv er   p o w er   to   th e  cir c u it  b y   d is c h ar g in g   c u r r en t  i n to   t h e   in d u cto r s   f u r t h er   w h ic h   is   d is s ip ated   to   th e  ca p ac ito r .   Her e   th e  v o ltag e  ac r o s s   b o th   th e  c ap ac ito r s   is   alm o s t  d ec r ea s ed   f r o m   t h e  p r ev io u s   c o m p ar is o n .   Hen ce   t h e  s tr ess   o n   th e  ca p ac ito r s   i s   d ec r ea s ed .   I n   th is   cir cu it,  T HD  v alu e   h a s   b ee n   d ec r ea s ed   7 . 8 %,  w h ic h   i s   a  lar g e  v alu e  w h e n   co m p ar ed   w it h   t h e  o th er   t wo   to p o lo g ies.  Hen ce   th e  o u tp u t  w a v e  f o r m   is   w i th   less   d is to r tio n ,   co n ti n u o u s .   T h e  v o ltag e  ac r o s s   th e  in v er ter   is   w it h   les s   d is to r tio n .   T h e  d is to r tio n   i n   t h is   w av e   is   d u e  to   t h e  h i g h   f r eq u en c y   ca r r ier   w av e  in ter f e r en ce .   T h e  T ab le  3  s h o w n   t h e  co m p ar is o n   o f   Q Z S I ,   w h e n   o p er atin g   s in g le  b atter y   co n n ec ted   an d   p r o p o s ed   t w o   b atter y   co n n ec ted   Q Z SI.   B ased   th e  tab le  d ata,   t h e  p r o p o s ed   in v er ter   is   p r o v in g   t h e  ad v a n ta g es  all  w a y   co m p ar i n g   w it h   o th er   b atter y   co n n ec ted   to p o lo g y   ( n o te,   th ese  v a lu e s   ar e  m ea s u r ed   f o r   th e  m a x i m u m   m o d u l atio n   d ep th   o f   th e   in v er ter .   L i n e  Vo ltag e   f o r   p r o p o s ed   t w o   b atter y   Q Z SI ,   a n d   V THD   s p ec tr a,   P r o p o s ed   t w o   b atter y   Q Z SI   a s   s h o w n   in   F ig u r e  1 7   an d   Fig u r e  1 8 .           Fig u r e  13 .   V THD   s p ec tr a,   w h e n   QZ SI  B   ac r o s s   C 2       Fig u r e  14 .   VT HD  s p ec tr a,   w h en   Q Z SI  B   ac r o s s   C 1           Fig u r e  15.   P r o p o s ed   t w o   b atter y   Q Z SI  V C1   an d   V C2     P er f o r m a n ce       Fig u r e  16 .   P r o p o s ed   t w o   b atter y   Q Z SI  V C1   an d   V C2   p er f o r m a n ce   w it h   c h an g e  i n   s o lar   ir r ad iatio n   at  0 , 7 8 s ec   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ellin g ,   I mp e d a n ce   Desig n ,   a n d   E fficien cy   A n a ly s is   o f B a tter y  A s s i s t s   P V   …   ( T.K . S   S a th a ya n a r a y a n a n )   823       Fig u r e  17 .   L in e  Vo lta g e  f o r   p r o p o s ed   tw o   b atter y   QZ SI       Fig u r e  18 .    V THD   s p ec tr a,   Pro p o s ed   t w o   b atter y   Q Z SI         T ab le  3 .   C o m p ar is o n   o f   QZ SI,   w h en   Op er ati n g   Sin g le  B atter y   C o n n ec ted   an d   P r o p o s ed   T w o   B atter y   - QZ SI   P R O P ER T Y   Q U A S I   B 1   a c r o ss  C 1   B 2   a c r o ss  C 2   B o t h   B 1 & B 2   a t   C 1 & C 2   V in   3 8 8 V   3 9 4 V   3 9 5 V   4 0 0 V   I n   1 6 . 7 A   18A   12A   13A   V DC   4 7 5 V   4 7 1   5 1 4   4 9 0   V C1   3 5 7   3 7 0   3 5 0   3 9 0   V C2   3 6 6 9   3 5 0   3 7 6   3 8 7 0   V i n v   5 0 0   4 8 4   5 1 5   5 0 1   I   o u t   1 6 . 9   1 7 . 3   15   1 2 . 3 6   T H D   %   8 5 . 7 2   8 6 . 2 8   8 5 . 6 3   3 9 . 8 8       5.   E XP E R I M E NT A L   ST UDY   I n   t h e  e x p er i m e n ts ,   t h e  So la r   p o w er e d   to   t h e  t w o   b atter y   co n n ec ted   Q Z SI  i s   v er if ie d   w i th   a   lab o r ato r y   p r o to ty p e  o f   2 0 0 W   w it h   co n s ta n t  la m p   lo ad   as  s h o w n   i n   Fi g u r e   1 9 .   Her e,   th e  DC - li n k   v o ltag e  is   s et  as  8 0 V  to   4 5 V  f r o m   f ix ed   s o lar   p lan t.  T h e  s o alr   p lan t  is   u s ed   h er e  as  s i n g le  s tr in g   t y p e  w i th   T I - C 2 0 0 0   m icr o co n tr o ller   MM P T .   Her e  th e  MM P T   is   g iv i n g   th e  b o o s t ed   f u n ctio n   to   t h e  in v er ter   ST .   A cc o r d in g   to   th e   m i n iat u r e  lev e l  cir cu i t  t h e  h ar d w ar e  p ar a m eter s   ar e  ca lcu la t ed   an d   u s ed :   th e   q u asi - Z - s o u r ce   ca p ac ito r   is   C 1  = C 2= 4 0 0 m o ico F;  i n d u cto r   is   L 1= L 2= 2 . 8 m H.   T h e  in p u t  v o l tag e  ca n   b e  ch a n g ed   f r o m   r an g e  b et w ee n   0   to   8 0   V  b y   ad j u s tin g   th e  s o lar   ir r ad iatio n   ir r atio n   th r o u g h   ( test   b en ch   la m p   ar r r an g e m en t) ,   w h ich   p r o v id es  a  g en er al  b en ch   to   ac h ie v e  v ar io u s   ex p e r i m en ts .   T h e  t w o   3 0 - V  Nic h e - Me tal  b atter y   is   co n n ec ted   ac r o s s   to   C 1   an d   C 2   o f   q Z SI  n e t w o r k .   Her e  t h e  P W M   g e n er atio n   P I C   M C   is   u s e d   f o r   th e  P W M  g e n er atio n   to   co n tr o l  th e  p r o p o s ed   in v er ter .           Fig u r e   1 9 .   E x p er im e n tal  s etu p   f o r   q Z SI       T h e  R - lo ad   i s   co n n ec ted   to   Q Z SI  o u tp u t   ter m in a ls   th r o u g h   an   L C - f il ter .   T h e  s w itc h i n g   f r eq u en c y   o f   th e  i n v er ter   is   3   k Hz.   D u e   to   t h e  b atter ies   ( B 1   an d   B 2 )   ar e  c o n n ec ted   ac r o s s   b o th   th e   ca p a cito r s   in   w h ic h   t h e  p o w er   th at  is   d e f icie n t  at  th e   lo ad   is   s u p p lied   f r o m   th e  b a tter ies.  B atter ie s   d eliv er   p o w er   to   th e  cir cu it  b y   d is ch ar g i n g   cu r r e n t  in to   th e  i n d u cto r s   f u r t h er   w h ich   i s   d is s ip ated   to   th e  ca p ac ito r .   T h e  b atter ies  ( B 1   an d   B 2 )  en s u r e  th e  r eliab ilit y   o f   t h e  in v er ter ,   w h e n e v er   th e  v o lta g e  tip   in   th e  s o lar   p lan t.  Hen c e  th e  s tr ess   o n   th e   ca p ac ito r s   is   d ec r ea s ed . T h e  F ig u r e   1 4   s h o w s   t h e  q Z SI  lin e   v o ltag e  p r o f ile.   Her e,   t h e  m ea s u r ed   h ar m o n ic s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 6   :  816 - 825   824   s p ec tr a  ( T HD= 9 . 5 %)  f o r   th e  3 k Hz  s w itc h i n g   f r eq u en c y .   T h ese  v a lu e s   ar e  m ea s u r ed ,   w h en   t h e  ir r ad iatio n   ca m e  3 0 %  tip   f r o m   th e  m a x i m u m   v al u es  o f   t h e  s o lar   p la n t.  T h e  in v er ter   p er f o r m   u n i n ter r u p ted l y   f o r   th e   d if f er e n t c ase  o f   s o lar   v ar iatio n .   Hen ce   t h e  s tr es s   o n   t h e  ca p ac ito r s   is   d ec r ea s ed .           Fig u r e   2 0 .   E x p er im e n tal  s etu p   f o r   Q Z SI       Fig u r e   2 1 .   E x p er im e n tal  s etu p   f o r   Q Z SI       6.   CO NCLU SI O N   T h e  P V  p o w er   g e n er atio n   s y s te m   b a s ed   o n   th e   Q Z SI  w it h   t w o   b atter y   co n n ec ted   to p o lo g y   i s   p r o p o s ed ,   an d   its   p r in cip le  a n d   o p er atin g   s ta tes  ar e   an al y ze d .   T h e  b atter y   ca n   b e  ch ar g ed   an d   d i s ch ar g ed   th r o u g h   t h e  Q Z S I   - n e t w o r k .   T h e  MP PT   ca n   b e  i m p le m en ted   th r o u g h   ad j u s ti n g   s h o o t - t h r o u g h   d u t y   r atio   t o   ch an g e  t h e  P V  p an el ’ s   v o ltag e.   T h e  m o d u latio n   s i g n al  i s   c o n tr o lled   to   en s u r e  a  co n s ta n t   o u tp u t  v o lta g e.   T h e  b atter y   w ill  b alan ce   th e  d if f er en ce   b et w ee n   th e  in p u t  p o w er   an d   o u tp u t  p o w e r .   T h e  s i m u la ted     an d   ex p er i m e n tal  r es u lt s   v er if ied   th e  p r o p o s ed   P V  p o w e r   g en er atio n   s y s te m .   A   n o v e l  to p o lo g y   f o r   an     en er g y - s to r ed   QZ SI  h as  b ee n   p r o p o s ed   to   o v er co m e  th e  s h o r tco m i n g   o f   th e  e x is tin g   s o l u tio n s   in   P V  p o w er   s y s te m .   T h e   e f f ec tiv e n es s   o f   t h e  p r o p o s ed   co n tr o ller s   w er e   v er if ied   b y   b o th   t h e  s i m u latio n   an d   e x p er i m e n tal  r esu lt s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   S . B.   Kja e r,   J. K.  P e d e rse n ,   a n d   F .   Blaa b jerg ,   “ A   Re v ie w  o f  S in g le - p h a se   G rid - c o n n e c ted   In v e rters   fo r  P h o to v o lt a ic   M o d u les ”,   IEE E   T ra n s.  In d   A p p li c a t. ,   v o l .   4 1 ,   p p .   1 2 9 2 - 1 3 0 6 ,   2 0 0 5 .   [2 ]   C.   B h a ra ti ra ja,  S .   Ra g h u ,   P.   Ra o ,   K.R. S .   P a li n iam y , “ Co m p a ra ti v e   A n a l y sis  o f   Di ff e re n t  P W M   T e c h n iq u e s  to   Re d u c e   th e   Co m m o n   M o d e   Vo lt a g e   in   T h re e - le v e l  Ne u tral - P o i n t -   Clam p e d   In v e rters   f o r  V a riab le  S p e e d   In d u c ti o n   Driv e s” ,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l  o f  Po we r  El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   v o l.   3 ,   Iss u e   1 ,   P a g e s  1 0 5 - 1 1 6 ,   M a rc h   2 0 1 3 ,     [3 ]   E.   G u b ´ ıa,  P .   S a n c h is,   A .   Urs ´ u a ,   J.  L o p e z ,   a n d   L .   M a rro y o ,   “ Gr o u n d   Cu rr e n t  S i n g le - p h a se   T ra n sfo rm e r  les s  Ph o t o v o lt a ic S y ste ms ” ,   P ro g .   P h o to v o lt a ics :   Re s.  A p p l. ,  v o l.   1 5 ,   p p .   6 2 9 – 6 5 0 ,   2 0 0 7 .   [4 ]   T .   Ke re k e s,  R.   T e o d o re sc u ,   a n d   U.  Bo ru p ,   “ T ra n sf o rm e r  les s  Ph o to v o lt a ic  I n v e rte rs   Co n n e c ted   t o   t h e   Gr id ” ,   i n   P r o c .   A P EC   2 0 0 7 ,   p p .   1 7 3 3 – 1 7 3 7 ,   F e b .   2 5 – M a r.   0 1 ,   2 0 0 7 .   [5 ]   X iao m e n g   S u ,   Ya o ji e   S u n   a n d   Ya n d a n   L in ,   “ A n a l y sis  o n   L e a k a g e   Cu rre n t  in   T ra n sf o r m e r  le ss   S in g le - P h a se   P V  In v e rters   Co n n e c ted   t o   t h e   G rid ” ,   IEE E  T ra n s.   2 0 1 1 .   [6 ]   S M A ,   " Ca p a c it iv e   Dis c h a rg e   Cu rre n ts  -   In f o rm a ti o n   o n   t h e   S y ste m   L a y o u t  f o r  T ra n s f o r m e r  les s In v e rters " .   [7 ]   C.   Bh a ra ti ra ja,  Ha rsh a v a rd h a n   Re d d y ,   N.  S ri  Ra m sa i,   a n d   S u n k a v a ll i  S a t y a   S a isu m a ,   “ F P GA   B a s e d   De sig n   a n d   V a li d a ti o n   o f   A s y m m e tri c a l  Re d u c e d   S w it c h   M u lt il e v e l  In v e rter,  I n ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  Po we r  El e c tro n ics         a n d   Dr ive   S y ste m  ( IJ PE DS ),   Vo l.   7 ,   No .   2 ,   p p .   3 4 0 - 3 4 8 ,   Ju n e   2 0 1 6 .     [8 ]   M . Ca lais  a n d   V. G .   A g e li d is,   " M u lt il e v e l  Co n v e rte rs   fo r  S in g le - p h a se   Gr id   Co n n e c ted   Ph o to v o lt a ic  S y ste ms - a n   Ov e rv iew" ,  In d u strial  El e c tro n ics ,   1 9 9 8 .   P r o c e e d in g s.  IS IE   ' 9 8 .   IE EE   In ter n a ti o n a l  S y m p o siu m   o n ,  v o l.   1 ,   p p .   2 2 4 - 2 2 9 ,   1 9 9 8 .   [9 ]   O.  L o p e z ,   F . D.  F re ij e d o ,   A . G .   Ye p e s,  P .   F e rn a n d e z - Co m e sa a ,   J . M a lv a r,   R.   T e o d o re sc u ,   a n d   J.  Do v a l -   Ga n d o y ,   " El im in a ti n g   G ro u n d   Cu rre n t   in   a   T ra n s f o rm e r  les s" ,   IEE E  T ra n .   E n e rg y   Co n v e rs io n   v o l.   2 5 ,   p p .   1 4 0 - 1 4 7 ,   2 0 1 0 .   [1 0 ]   M .   L ise rre ,   F .   Blaa b jerg ,   a n d   S .   Ha n se n ,   " De sig n   a n d   Co n tr o l  o f   a n   LCL - B a se d   T h re e - P h a se   Ac ti v e   Re c ti f ier " ,   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   In d u stry   A p p li c a ti o n s ,   v o l .   4 1 ,   N o . 5 ,   S e p tem b e r/Oc to b e r  2 0 0 5 .   [1 1 ]   A   Na b a e ,   I.   T a k a h a sh i,   a n d   H.   Ak a g i,   “ A   Ne w   N e u tral - P o in t  Cl a m p e d   P W M   In v e rter” ,   IEE E  T ra n s .   I n d .   A p p l. ,   v o l.   IA - 1 7 ,   No .   5 ,   p p .   5 1 8 – 5 2 3 ,   S e p . /Oc t.   1 9 8 1 .   [1 2 ]   M .   L ise rre ,   R.   T e o d o re sc u ,   a n d   F .   Blaa b jerg ,   “ S tab il it y   o f   P h o t o v o l taic   a n d   W in d   T u r b in e   G rid - c o n n e c ted   In v e rters   f o r  a   L a r g e   S e t  o f   G rid   Im p e d a n c e   V a lu e s” ,   IEE E   T ra n s.  P o we r E l e c tro n . ,   v o l .   2 1 ,   N o .   1 ,   p p .   2 6 3 – 2 7 2 ,   Ja n .   2 0 0 6 .   [1 3 ]   F .   S c h im p f   a n d   L .   No ru m ,   " G rid   c o n n e c ted   Co n v e rters   f o r  P h o to v o l taic ,   G rid   c o n n e c ted   Co n v e rters   f o r  P h o t o v o lt a ic,  S tate   o f   th e   A rt,   Id e a s  f o r  I m p ro v e m e n t  o f   T ra n s f o rm e r  les s   In v e rters " ,   No rd ic  W o rk sh o p   o n   Po we r   a n d   In d u stri a l  El e c tro n ics ,   2 0 0 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Mo d ellin g ,   I mp e d a n ce   Desig n ,   a n d   E fficien cy   A n a ly s is   o f B a tter y  A s s i s t s   P V   …   ( T.K . S   S a th a ya n a r a y a n a n )   825   [1 4 ]   B. P .   M c G ra th ,   D.G .   Ho l m e s,  a n d   IEE E,   " A  C o mp a riso n   o f  M u lt ic a rr ier   PW M   S tra teg ies   fo r  Ca sc a d e d   a n d   Ne u tra l   Po in t   Cla m p e d   M u l ti lev e l  In v e rte rs " ,   IEE E  P o w e r  El e c tro n ics   S p e c ialists Co n f e re n c e   Re c o rd s . p p .   6 7 4 - 6 7 9 ,   2 0 0 0 .   [1 5 ]   G.   P ra k a sh ,   S u b ra m a n i,   C.   Bh a ra t iraja ,   a n d   M.   S h a b in , “ A   L o w   Co st  S in g le - p h a se   G rid   Co n n e c ted   R e d u c e d   S w it c h   P V   In v e rter  b a se d   o n   T ime   F ra m e   S w it c h in g ” ,   In ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f  El e c trica l  P o we r  a n d   E n e rg y   S y ste ms ,   v o l.   7 7 ,   p p .   1 0 0 - 1 1 1 ,   M a rc h   2 0 1 6 .   [1 6 ]   A ip in g   G u o ,   Xu   P e n g ,   Yin g y in g   Zh o u ,   Xia o q i o n g   He   a n d   Zelian g   S h u ,   “ T h e   M o d u la ti o n   T e c h n iq u e s  in   3 L - NP C   Ca sc a d e   Co n v e rte r”,   F u tu re   E n e rg y   El e c tro n ics   Co n f e re n c e   (IF EE C).   No v .   2 0 1 5 .   [1 7 ]   L .   Yu - Tzu n g   a n d   T .   Yin g - Yu ,   “ Dig it a l  Co n tro l  o f  a   M u lt i - p h a se   In ter lea v e d   PW M   In v e rte r   wit h   M in ima l  T o t a l   Ha rm o n ic  Dist o rtio n ” ,   in   P ro c .   I EE E  P E S C  2 0 0 7 ,   p p .   5 0 3 – 5 0 9 ,   2 0 0 7 .   [1 8 ]   E.   T w in in g   a n d   D.G .   Ho lm e s,  “ G rid   Cu rre n t  Re g u latio n   o f   a   T h re e   P h a se   V o lt a g e   S o u rc e   In v e rter  w it h   a n   L C L   In p u t  F i lt e r ” ,   in   IEE E  T ra n s a c ti o n s o n   Po we r E lec tro n ics ,   v o l .   1 8 ,   No .   3 ,   p p .   8 8 8 - 8 9 5 ,   M a y   2 0 0 3 .   [1 9 ]   C.   Bh a ra ti ra ja,   S.   Je e v a n a n th a n ,   R.   L a th a ,   “ V e c to r  S e lec ti o n   A p p ro a c h - b a se d   He x a g o n a l  H y ste re sis  S p a c e   V e c to r   Cu rre n t  Co n tro l ler  f o r  a   T h re e - p h a se   Dio d e   Clam p e d   M L I   w i th   Ca p a c it o r  Vo lt a g e   Ba lan c in g ”,   IET   Po we r  El e c tro n ics ,   v o l.   9 ,   Iss u e   7 ,   p p .   1 3 5 0 - 1 3 6 1 ,   8   J u n e   2 0 1 6 .   [2 0 ]   C.   Bh a ra ti ra ja,   S.   Ra g h u ,   P.   Ra o ,   K.R. S .   P a li n iam y ,   “ Co m p a ra t iv e   A n a l y sis  o f   Di ff e r e n t  P W M   T e c h n iq u e s  t o   Re d u c e   th e   C o m m o n   M o d e   V o lt a g e   in   T h re e - lev e l  Ne u tral - p o in t -   c lam p e d   In v e rters   f o r  V a riab le  S p e e d   I n d u c ti o n   Driv e s” ,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l  o f  Po we r  El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   v o l.   3 ,   Iss u e   1 ,   P a g e s  1 0 5 - 1 1 6 .   M a rc h   2 0 1 3 .   [2 1 ]   C.   Bh a ra ti ra ja,  R.   L a th a ,   Dr.  S .   Je e v a n a n th a n ,   S .   Ra g h u   a n d   Dr.  S . S .   Da sh ,   “ De sig n   a n d   V a li d a ti o n   o f   S im p le S p a c e   V e c to r  P W M   S c h e m e   f o r  T h re e - L e v e l  NP C  -   M L I  w it h   In v e stig a ti o n   o f   Dc   L in k   Im b a lan c e   u sin g   F P GA   IP   C o re ” ,   J o u rn a l  o f  El e c trica l  En g in e e rin g ,   v o l.   1 3 ,   e d it i o n   1 ,   p p   5 4 - 6 3 ,   2 0 1 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.