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.   9 ,   No .   3 Sep tem b er   201 8 ,   p p .   1 3 1 1 ~ 1 3 2 0   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 9 .i 3 . pp 1 3 1 1 - 1 3 2 0           1311       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   Co m pa riso n b etw een P I  and P R Cu rrent Co ntrollers   o a  G ri d -   Co nnected  P ho to v o ltaic Sy ste m   u n der Lo a d Varia ti o n       So u k a ina   E s s a g hir M o ha m e d B encha g ra ,   No ureddin E l   ba rbri   Na ti o n a S c h o o o f   A p p li e d   S c ien c e s,  IS ERT   L a b o ra to r y ,   ENS A   - Kh o u r ib g a ,   Ha ss a n   1 st   Un iv e rsity ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   28 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   A p r   13 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   6 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e p re se n ts  a   c u rre n c o n tro tec h n iq u e   f o r   a   th re e - p h a se   g rid - c o n n e c ted   DC/A in v e rter  w h ich   is  u se d   in   p h o to v o l taic   sy ste m s.   P r o p o rti o n a l - Re so n a n ( P R)  c o n tr o ll e is  u se d   f o re p lac in g   th e   c o n v e n ti o n a l   P r o p o rti o n a l - I n teg ra (P I)  c o n tr o l ler  in   th is   sy ste m .   B y   c o m p a riso n   w it h   th e   c o n v e n ti o n a P c o n tr o m e th o d ,   t h e   P c o n tr o c a n   in tr o d u c e   a n   in f in it e   g a in   a th e   f u n d a m e n tal  f re q u e n c y   a n d   h e n c e   c a n   a c h iev e   z e ro   ste a d y - sta te  e rro r.   T h e   p ro p o se d   m o d e is  b a se d   o n   tw o   c o n tro l   l o o p s:  t h e   f irst  c o n tr o l o o p   re g u late DC  li n k   v o lt a g e   a n d   t h e   se c o n d   o n e   is  u se d   to   k e e p   t h e   in jec ted   c u rre n to   th e   g rid   in   p h a se   w it h   th e   v o lt a g e   b y   m e a n o a   P h a s e   L o c k e d   L o o p   ( P L L in   o rd e t o   a c h iev e   a   u n it   p o w e fa c to a n d   t o   a d ju st   th e   o u t p u t   p o w e a re q u ired .   In   o r d e t o   e x a m in e   th e   e ff e c ti v e n e ss   o f   th e   su g g e ste d   c o n t ro l,   a   si m u latio n   u si n g   th e   M a tl a b /S im u li n k   so f t w a re   h a b e e n   d o n e   a n d   it ’s  c o n c lu d e d   f ro m   th e   si m u latio n   re su lt th a th e   p re se n ted   c o n tr o l   b y   u sin g   th e   P c o n tro ll e r   c a n   b e   a b le  to   m a in tain   m a x i m u m   a c ti v e   p o we a n d   t o   k e e p   a lwa y s a   u n it y   p o w e f a c to d e s p i te v a riatio n   lo a d   K ey w o r d :   Gr id   P L L   P r o p o r tio n al  i n teg r al    P r o p o r tio n al  r eso n an   P s y s te m   Un it y   p o w er   f ac to r     Co p y rig h ©   201 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 :   So u k a in E S S A GHI R ,   Natio n al   Sc h o o l o f   A p p lied   Scien ce s ,   Ha s s a n   1 st   Un i v er s it y ,   C 1 ,   A l W ah d h o u s in g   estate ,   Kh o u r ib g a - Mo r o cc o     E m ail: e s s a g h ir s o u k ain a @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   th p r esen s ce n ar io   o f   w o r ld   en er g y   s ec to r ,   r en e w ab le  s o u r ce s   ar g r o w i n g   th eir   i m p o r tan ce   d a y   b y   d a y .   No w ad a y s ,   m o r an d   m o r i n ter est   o f   p h o to v o ltaic  ( P V)   en er g y   h a s   b ee n   f o cu s ed   o n   in ter co n n ec tio n   b et w ee n   t h P V   p o w er   s y s te m s   an d   th e   g r id .   T h co n n ec tio n   o f   t h p h o to v o ltaic  s y s te m   to   th g r id   g en er ate s   p h ase  s h i f t   b et w ee n   th e   v o l tag a n d   th e   cu r r en i n j ec ted   in to   g r id ,   an d   m o r eo v er ,   d u r in g   v ar ia tio n   lo ad ,   f l u ctu a tio n s   ap p ea r   in   t h v o lt ag an d   i n   th o u tp u p o w er   a n d   th s t u d ied   s y s te m   b ec o m e s   u n s tab le.   Fo r   th i s   r ea s o n ,   w n ee d   p o w er   f a cto r   co n tr o w h ic h   allo w s   t h ac h iev e m e n o f   u n it y   p o w er   f ac to r   an d   th ad j u s t m e n t o f   t h o u tp u t p o w e r   as r eq u ir ed   [ 1 , 2 ] .   Gen er all y ,   t h g r id - co n n ec ted   P p o w er   s y s te m s   m a in l y   co n s i s o f   b o o s DC /DC   co n v e r ter   an d   a   DC / A C   i n v er ter .   T h DC / A C   in v er ter   i s   co n s id er ed   as  t h c o r e   o f   th w h o le  s y s te m   b ec au s o f   an   i m p o r ta n r o le  in   g r id - co n n ec ted   o p er atio n ,   f o r   t h is   r ea s o n   t h c u r r en co n tr o ller   ca n   h a v s ig n i f ican e f f ec o n   th e   q u alit y   o f   th cu r r e n s u p p lie d   to   th g r id   b y   th P in v e r ter ,   t h er ef o r e,   it  is   i m p o r tan t   th at  th co n tr o ller   p r o v id es  h i g h   q u ali t y   s i n u s o id al  o u tp u by   li m it i n g   t h h ar m o n ics   g e n er ated   b y   th e s i n v er ter s   in   o r d er   to   o v o id   th ad v er s ef f ec ts   o n   t h g r id   p o w er   q u alit y T w o   co n tr o ller s   w h ic h   ar u s ed   in   cu r r en t   co n tr o lled   P V   in v er ter s   ar th co v en tio n n a l   P I   co n tr o ller   an d   th P R   co n tr o ller .   T h p u r p o s o f   th is   w o r k   is   f o cu s ed   o n   c o m p a r is o n   b et w ee n   P I   an d   P R   cu r r en c o n tr o ller s   o f   G r id - C o n n ec ted   P h o to v o ltaic  S y s te m   U n d er   L o ad   Var iatio n   [ 3 ] .   T h r est  o f   th is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w s .   Sectio n   2   in tr o d u ce s   s o m i n f o r m atio n s   o n   th e   s tu d ied   s y s te m .   Sectio n   3 ,   d ev elo p   th o v er all  co n tr o s ch e m e f o r   b o th   t y p es  o f   co n tr o ller s   ( P I   an d   P R   co n tr o ller s ) .   T h en ,   th o b tain e d   r esu lts   u s i n g   Ma tlab /Si m u li n k   ar p r esen ted   in   s ec t io n   4 .   Fin all y ,   co n cl u s io n   is   g i v i n g   i n   s ec t io n   5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 3 1 1     1 3 2 0   1312   2.   DE SCR I P T I O O F   T H E   S T UDI E S YST E M   I n   t h is   p ap er ,   th d esi g n   o f   t h r ee - p h a s e   g r id   co n n ec ted   P V   in v er ter   is   p r esen ted .   T h P ar r ay   u s ed   co n s is ts   o f   6 6   s tr i n g s   o f   5   s er ies - co n n ec ted   m o d u les  co n n e cted   in   p ar alle l.  DC - D C   B o o s co n v er ter   an d   a   th r ee - le v el  v o lta g i n v er ter   ar u s ed   to   p r o v id t h f le x ib ili t y   o f   th e   s y s te m   a n d   t h q u al i t y   o f   th e   g e n er ated   w a v es.  T h co n n ec tio n   b et w e en   th g e n er ato r   an d   th DC   b u s   o f   th i n v er ter   r eq u ir an   in ter f ac to   ad ap th lev els  o f   v ar iatio n   o f   th v o lta g an d   th c u r r en b et w ee n   th ese  t w o   d ev ice s .   C o n tr o llin g   t h g e n er ated   p o w er   r eq u ir es  v ar y in g   t h a m p lit u d o f   th v o lta g at  t h en d s   o f   th g en er ato r ,   w it h o u c h an g i n g   t h v o lta g at  t h e   DC   b u s .   T h th r ee - le v el   Vo lt ag So u r ce   I n v er ter   ( VSI )   r eg u la tes  D C   b u s   v o ltag a n d   k ee p s   u n it y   p o w er   f ac to r   u n d er   v ar iatio n   lo ad .   I n   f ac t,  t h co n tr o s y s te m   u s e s   t w o   co n tr o lo o p s ,   an   e x ter n a co n tr o lo o p   w h ic h   r eg u late s   DC   li n k   v o lta g an d   an   in ter n al  lo o p   w h ic h   r eg u l ates  ac tiv an d   r ea ctiv cu r r e n ts   co m p o n e n t s   ( I d   an d   I q ).    T h o u tp u t v o lt ag o f   th co n v er ter   a n d   th i n v er ter   is   co n tr o lled   b y   t h P W m o d u lato r   [4 - 10 ].   T h p r in cip a l sp ec if icatio n s   f o r   th is   s y s te m   ar g iv e n   i n   T ab l 1 .       3.   ACT I VE   AN RE A CT I VE   P O WE CO NT RO L   3 . 1 .     P P o w er   Ca lcula t io n   T h co n ce p o f   th is   t y p o f   c o n tr o is   to   i m p o s t h ac tiv e   an d   r ea ctiv p o w er   v a lu e s   in j ec ted   in to   g r id   i n   o r d er   to   k ee p   u n it y   p o w er   f ac to r .   B y   ac ti n g   o n   t h P W co n tr o l,  th co n tr o lo o p s ,   m u s i m p o s t h e   in s ta n ta n eo u s   v al u es   o f   th e   c u r r en ts   d eli v er ed   b y   t h e   in v e r ter   ( i o1 , i o 2 , i o 3 )   i n   s u c h   a   w a y   th at   t h c u r r en t s   s u p p lied   b y   th g r id   ( i a , i b , i c )   b ec o m s i n u s o id al  an d   i n   p h ase  w it h   th co r r esp o n d i n g   s i n g le  v o lta g es  (V a , V b , V c )   [ 1 1 ] W d escr ib th ac ti v a n d   r ea ctiv p o w er   o f   t h t h r ee - p h a s g r id - co n n ec t ed   V SI  in   t h P ar k   r ef er en ce   ( d ,   q ) ,   w o b tain   t h f o llo w in g   eq u at io n s :     3 ( . . ) 2 d d q q P V i V i                  ( 1 )     3 ( . . ) 2 d q q d Q V i V i                  (2 )     W s u p p o s th at  th th r ee - p h a s g r id   v o ltag i s   id ea ll y   s i n u s o id al  th en ,   th g r id   v o lta g v e cto r   in   th e   d ,   q   f r am i s   g i v e n   b y   th f o ll o w i n g   eq u atio n s :     d VV                     (3 )     0 q V                     ( 4 )     C o n s eq u en tl y ,   eq u at io n s   ( 1 )   an d   ( 2 )   ca n   b r ew r itte n   as ( 5 )   an d   ( 6 ) :     3 ( . ) 2 dd P V i                   (5 )     3 ( . ) 2 dq Q V i                   ( 6 )     W n o te  f r o m   t h e   last   eq u atio n   t h at  th e   ac ti v p o w er   d ep en d s   o n   t h d - a x is   cu r r en t,   an d   t h r ea cti v p o w er   d ep en d s   o n   t h q - ax i s   cu r r en t.  F u r t h er m o r e,   to   ac h i ev u n it y   p o w er   f ac to r ,   th q   co m p o n en t   o f   t h e   co m m a n d   cu r r en v ec to r   is   s h o u ld   b s et  to   ze r o .   T h r elatio n   s h ip   b et w ee n   t h in s ta n ta n eo u s   ac ti v p o w er   ex ch a n g ed   b et w ee n   t h P ar r ay   a n d   t h g r id   i n   th e v e n o f   lo s s le s s   p o w er   tr an s m i s s i o n   b et w ee n   t h t w o   is   g i v e n   b y   ( 7 ) :   3 ( . ) 2 p v d d P P V i                  (7 )     3 . 2 .     DC  bu s   v o lt a g re g ula t i o n   T h r eg u latio n   o f   D C   b u s   v o ltag is   e f f ec ted   b y   ab s o r b in g   o r   s u p p l y in g   t h ac tiv p o w er   to   th e   elec tr ical   g r id .   I n   th D C   v o lt ag lo o p ,   w r e g u late  th Vd c   v o ltag to   co n s ta n v alu wh ich   i s   Vd c_ r ef ,   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       C o mp a r is o n   b etw ee n   P I   a n d   P R   C u r r en t Co n tr o ller s   o f a   Gri d - C o n n ec ted   ( S o u k a in a   E s s a g h ir )   1313   er r o r   is   d ef in ed   a s   th d if f er e n ce   b etw ee n   th m ea s u r ed   v o ltag Vd an d   th r ef er en ce   v o ltag Vd c_ r ef ,   ( =  Vdc _ r e f )   [1 2 , 1 3 ] I n   th ca s w h er P I   co r r ec to r   is   u s ed ,   th o u tp u o f   t h is   co r r ec to r   is   th e   r ef er e n ce   o f   th d ir ec t c o m p o n e n t o f   t h e   cu r r en t i n j ec ted   in to   g r id   I d _ r ef   as s h o w   in   f ig u r 1 .           Fig u r e   1 .   DC   b u s   v o ltag co n t r o l lo o p         T h clo s ed - lo o p   tr an s f er   f u n ctio n   o f   d v o l ta g r eg u lat io n ,   o b tain ed   f r o m   f ig u r e   1 ,   h as   th e   f o llo w in g   f o r m :         2 _ 1 1 p d c i p d c re f ii K p VK K c V pp KK                (8 )     T h d am p in g   r atio 2 p ni K K   an d     2 1 ni c K .   T h u s ,   th p ar a m eter s   o f   t h v o lta g r eg u lato r   ca n   b d esig n ed   as  f o llo w s :       2 . 2 . . n n K i c K p c      3 . 3 .     Sy nchro nis a t i o n o f   t he  P pa nn el  w it h g rid   T h s y n c h r o n izatio n   co n tr o o v er   th ev o l u tio n   o f   t h n et wo r k   v o ltag es  i s   b ased   o n   th th r ee - P h a s e   L o ck ed   L o o p .   I t c o n s is ts   to   ap p ly   a n   i n v er s P ar k   tr an s f o r m a tio n   o n   t h p h ase  v o ltag e s   o f   t h g r id .   T h q - ax i s   co m p o n e n t   g e n er ated   b y   t h i s   t r an s f o r m atio n   is   lo ck ed   to   ze r o   b y   ac tin g   o n   t h a n g le   o f   t h P ar k   r ef er en ce   i n   o r d er   t o   g en er ate  th s y n ch r o n izatio n   an g le  θ.     W h en   t h d if f er en ce   b et w ee n   g r id   p h ase  an g le  θr   an d   th i n v er ter   p h ase  an g le  θ  is   r ed u ce d   to   ze r o   ( ∆θ ( θr - θ )   0 ) ,   th P L L   b ec am ac ti v [ 1 4 , 1 5 ] .             Fig u r 2 .   B lo ck   d iag r a m   o f   P L L       3 . 4 .     Curre nt  co ntr o l   3 . 4 . 1 .   P I   Co ntr o ller  Desig n   T o   c o n n ec t h v o lta g i n v er t er   in   p ar allel  w it h   th g r id   an d   m a k it  w o r k s   a s   p o w er   s o u r ce ,   w e   co n s id er   an   in v er ter   co n n ec te d   to   g r id ,   v ia  r e s is to r   R   an d   in d u c tan ce   L   [1 6 ] .   T h eq u i v alen t h r ee - p h ase   s y s te m   i n   ter m s   o f   f u n d a m en t al  co m p o n e n t i s   s h o w n   i n   Fi g u r 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 3 1 1     1 3 2 0   1314       Fig u r 3 .   Diag r a m   o f   an   i n v er t er   co n n ec ted   to   g r id       Usi n g   P ar k   tr an s f o r m atio n ,   t h co m p o n e n t s   o f   th ac t iv a n d   r ea ctiv cu r r en t a r g i v e n   b y     ( 9 ) :     1 d d d d q q q q R i i V e d L i i V e R d t L L                  ( 9 )     Fu r t h er m o r e,   b y   u s i n g   P I - t y p r eg u lato r s ,   f ast - d y n a m ic  r esp o n s an d   ze r o   s tead y - s ta te   er r o r s   ca n   b ac h iev ed .   T h tw o   n e w   v ar iab les  p r esen ted   in   ( 10 )   p r ese n ar th o u tp u ts   o f   t h co n tr o s y s te m   co n s i s ti n g   o f   t w o   P I   co n tr o ller s :     12 11 ( ) & ( ) d d q q X V e X V e LL             ( 10     T h v alu es o f   i dref   an d   i qref   ar th r ef er e n ce s   o f   t h ac ti v an d   r ea ctiv cu r r en ts :     1 ( ) ( ) i dre f d p q K X i i K i p             ( 11 )     2 ( ) ( ) i qre f q p d K X i i K i p             (1 2 )     W ap p ly   t h L ap lace   tr an s f o r m at io n   to   ( 9 ) ,   ( 10 ) ,   ( 11 ) ,   ( 12 ) .   W o b tain   th clo s ed - lo o p   tr an s f er   f u n ctio n   o f   cu r r e n t lo o p s   as sh o w n   in   ( 1 3 ) :   2 1 () 1 p q di d r e f q r e f p ii K p i iK Fp R ii K p L p KK             (1 3 )   T h d am p i n g   r atio     2 p ni R K L K   an d   2 11 ni K   T h u s ,   th p ar a m eter s   o f   th c u r r en t   r eg u lato ca n   b d esig n ed   as f o llo w s   [ 1 7 ]:     2 2 Ki n R Kp n L         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       C o mp a r is o n   b etw ee n   P I   a n d   P R   C u r r en t Co n tr o ller s   o f a   Gri d - C o n n ec ted   ( S o u k a in a   E s s a g h ir )   1315   3 . 4 . 2 .   P Co ntr o ller  Desig n   T h P R   cu r r en t c o n tr o ller   G PR ( s )   is   r ep r esen ted   b y   t h f o llo w i n g   eq u atio n   :     22 0 P R P I s G K K s                (1 4 )     W h er e,   K I   i s   t h i n te g r al  g ai n   ter m ω 0   is   th r eso n an t f r eq u e n c y   [ 1 8 , 1 9 ]   an d   K P   is   th p r o p o r tio n al  g ai n   ter m ,   it  d eter m in e s   th d y n a m ic s   o f   th s y s te m ; b an d w id t h ,   p h ase  an d   g ai n   m ar g i n s T h id ea l r eso n an t te r m   o n   it s   o w n   in   t h P R   co n tr o ller   p r o v id es a n   in f i n ite  g ain   at  t h ac   f r eq u en c y   ω 0   a n d   n o   p h ase  s h i f t   an d   g ain   at  t h o th er   f r eq u e n cies  as p r ese n ted   in   [ 2 0 ].   Un f o r tu n atel y ,   t h id ea P R   co n tr o ller   ac ts   lik n et w o r k   w it h   a n   in f i n ite  q u ali t y   f ac to r ,   w h ich   i s   h ar d   to   i m p le m e n t h e   P R   co n tr o ller   in   r ea l it y .   Fir s tl y ,   t h i n f in i te  g ai n   i n tr o d u ce d   b y   P R   co n tr o ller   lead s   to   an   in f i n ite  q u a lit y   f ac to r   w h ic h   ca n n o t b ac h iev ed   i n   eit h er   an alo g   o r   d ig ital s y s te m .   Seco n d l y ,   th g ai n   o f   P R   co n tr o ller   is   m u c h   r ed u ce d   at  o th er   f r eq u en cies  a n d   it  is   n o   ad eq u ate  to   e li m i n ate  h ar m o n ic  in f l u en c ca u s ed   b y   g r id   v o lta g e.   Fo r   th e s e   r ea s o n ,   i n   o u r   s t u d y   w e   ch o s a n   ap p r o x im a tin g   id ea l ( n o n - id ea l)   P R   co n tr o ller   w h ich   is   g i v e n   b y   ( 8 ) ,   u s i n g   h i g h - g ai n   lo w - p ass   f i lter   to   s o lv e   th p r o b lem s   m e n tio n ed   ab o v e.   E q u atio n   ( 1 2 )   r e p r e s en ts   an   id ea P R   c o n tr o ller   w h ic h   ca n   g iv s tab ilit y   p r o b lem s   b ec au s o f   th e   in f in ite  g ai n .   T o   av o id   th ese  p r o b lem s ,   t h P R   co n tr o ller   ca n   b m ad n o n - id ea b y   in tr o d u cin g   d a m p in g   a s   s h o w n   in   ( 1 3 )   b elo w :     22 0 2. 2. P R P I c s G K K ss                (1 5 )     W h er e,   ω c   is   th b an d w id th   ar o u n d   th ac   f r eq u e n c y   o f   ω 0 W ith   ( 1 3 )   th g ain   o f   th P R   co n tr o ller   at  th ac   f r eq u en c y   ω 0   i s   n o w   f i n ite  b u it  i s   s t ill  lar g e   en o u g h   to   p r o v id o n l y   v er y   s m al s tead y   s tate  er r o r .   T h is   eq u atio n   also   m a k es  t h co n tr o ller   m o r ea s il y   r ea liza b le  in   d i g ital  s y s te m s   d u to   t h eir   f in ite  p r ec is io n   [ 21 - 2 3 ].   T h f r eq u en c y   r esp o n s o f   ( 1 2 )   is   s h o w n   in   Fi g .   4 ( a ) ,   u n f o r tu n a tel y ,   t h id ea P R   co n tr o ll er   ac ts   lik e   n et w o r k   w ith   a n   in f i n ite  q u a lit y   f ac to r ,   w h ic h   is   h ar d   to   i m p le m e n t h e   P R   co n tr o l ler   i n   r ea lit y .   First l y ,   th e   in f in ite  g a in   in tr o d u ce d   b y   P R   co n tr o ller   lead s   to   an   i n f i n ite  q u alit y   f ac to r   w h ic h   ca n n o b e   ac h ie v ed   in   ei th er   an alo g   o r   d ig ital   s y s te m .   Seco n d l y ,   th e   g a in   o f   P R   co n tr o ller   is   m u c h   r ed u ce d   a t   o th er   f r eq u en cie s   a n d   it   i s   n o   ad eq u ate  to   eli m in ate   h ar m o n i c   in f l u en ce   ca u s ed   b y   g r id   v o l tag e.   T h f r eq u e n c y   r esp o n s o f   ( 1 3 )   is   s h o w n   i n   Fig u r e   4 ( b ) ,   w h er t h r eso n an t   p ea k   n o w   h as   f i n ite  g ain   o f   4 0   d B   w h ich   is   s ati s f ac to r il y   h i g h   f o r   eli m i n a ti n g   th v o ltag tr ac k i n g   er r o r   [ 2 4 ] .           Fig u r 4 . a.   Fre q u en c y   r esp o n s es o f   an   id ea l P R   co n tr o ller   w i th   Kp =1 ,   Ki =1 0 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 3 1 1     1 3 2 0   1316       Fig u r 4 . b .   Fre q u en c y   r esp o n s es o f   a   n o n - id ea l P R   co n tr o ller   w it h   Kp =1 ,   Ki=1 0 0 ,   ω c =1 0   ( r ad /s ) .       4.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     T h o b tain ed   r esu lt s   u s i n g   M atlab /Si m u li n k   ar d is c u s s ed   in   t h i s   s ec t io n ,   F ig u r 5   s h o w s   t h f u ll   d etailed   m o d el  w h ich   co n tai n s   P ar r ay   d eliv er i n g   to   th e   g r id   m ax i m u m   p o w er   o f   1 0 0   k W   at  1 0 0 0   W /m 2   s u n   ir r ad ian ce .   T h d etailed   m o d el  co n tain :   a.   P ar r ay   d eliv er i n g   m ax i m u m   p o w er   o f   1 0 0   k W   at  1 0 0 0   W / m 2   s u n   ir r ad ian ce .     b.   B o o s t c o n v er ter   in cr ea s es  v o lt ag f r o m   P v o lta g ( 2 7 3 . 5   V DC   at  m a x i m u m   p o w er )   to   5 0 0   VDC   c.   S w itc h in g   d u t y   c y cle  o f   t h b o o s co n v er ter   is   o p ti m ized   b y   th MP PT   co n tr o ller   th at  u s e s   t h P & tech n iq u e.   d.   1 9 8 0   Hz  th r ee - lev e t h r ee - p h ase  VSI .   T h VSI   co n v er ts   t h 5 0 0   VDC  l in k   v o ltag e   to   2 6 0   VA C   a n d   k ee p s   u n it y   p o w er   f ac to r .     e.   C u r r en t r eg u lato r   w h ic h   p r o v id u n it y   p o w er   f ac to r   u s i n g   t h P I   an d   P R   r eg u lato r s .     f.   1 0 0 k VA ,   2 6 0 V/2 5 k th r ee - p h ase  co u p lin g   tr an s f o r m er .   g.   Gr id   s p ec if icatio n s   ( 2 5   k d is tr ib u tio n   f ee d er   an d   1 2 0   k eq u iv ale n t tr a n s m is s io n   s y s te m ) .           Fig u r 5 .   Fu ll d etailled   m o d el  an d   co n tr o l u s i n g   Ma tlab /Si m u li n k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       C o mp a r is o n   b etw ee n   P I   a n d   P R   C u r r en t Co n tr o ller s   o f a   Gri d - C o n n ec ted   ( S o u k a in a   E s s a g h ir )   1317   Fig u r 6   s h o w s   t h at  t h v o lta g an d   c u r r en i n j ec ted   to   g r i d   ar in   p h ase ,   w h ic h   e x p lain s   th s i n g le  in j ec tio n   o f   th ac ti v p o w e r ,   an d   ac co r d in g   to   F ig u r 7   w n o tice  th at  t h r ea ctiv p o w er   is   ze r o   an d   th at  th e   ac tiv p o w er   r ea ch es  i ts   m a x i m u m   v al u ( 9 6 . 1 4   k W )   w h ich   m ea n s   th at   th s i m u lati o n   h as   g i v e n   u s   t h e   ex p ec ted   r esu lt s   an d   th co n tr o l th at  w h a v estab li s h ed   m a k es it p o s s ib le  to   h a v u n it y   p o w er   f ac to r .           Fig u r 6 .   L in to   li n v o lta g an d   cu r r en t i n j ec ted   in to   g r id           Fig u r 7 .   C h ar ac ter is t ic  o f   ac ti v an d   r ea ctiv p o w er   in j ec ted   in to   g r id         Fig u r e   8 . an d   F ig u r e   8 .b   s h o w   t h f r eq u e n c y   a n al y s is   o f   th g r id   cu r r e n a n d   its   T H v al u b y   u s i n g   th P I   an d   P R   co n tr o ller ,   r esp ec tiv el y .   T h s i m u latio n   r esu lt s   s h o w   t h at  th T HD  o f   th P R   co n tr o ller   is   m u c h   le s s   t h a n   th a o f   t h P I   co n tr o ller ,   co n s eq u e n tl y   th P R   co n tr o ller   ca n   tr ac k   t h s i n u s o id al  r ef er en ce   an d   m iti g ate  t h h ar m o n ic s   b etter   th an   P I   co n tr o ller   w h ic h   ex p lai n   th h i g h   p er f o r m an ce   o f   t h i s   t y p o f   co n tr o ller .           Fig u r 8 . a.   FF T   an al y s i s   an d   T HD  v alu o f   g r id   cu r r e n t b y   u s i n g   P I   co n tr o ller       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 3 1 1     1 3 2 0   1318       Fig u r e   8 . b .   FF T   an aly s is   a n d   T HD  v alu o f   g r id   cu r r e n t b y   u s i n g   P R   co n tr o ller       U s in g   P I   r eg u lato r F ig u r e   9 .a   s h o w s   t h at,   af ter   t h ad d itio n   o f   th i n d u c tiv lo ad   at  ti m e   0 . 3 s ,   th c u r r en t   in j ec ted   i n to   g r id   b ec o m e s   i n   p h ase  d ela y   co m p ar ed   to   th v o lta g b u a f ter   a   f e w   m illi s ec o n d s ,   th t w o   q u a n tit ies  a n d   I   b ec o m e   in   p h ase,   u n li k w h e n   u s in g   P R   r e g u la to r as  s h o w n   in   F ig u r 9 . b ,   th e   cu r r en a n d   t h v o lta g i s   al w a y s   i n   p h a s d esp ite   th e   ad d itio n   o f   t h i n d u cti v lo ad .   Fo r   th i s   r ea s o n ,   t h i s   f i g u r s h o w s   t h i m p o r tan ce   o f   th c h o ice  o f   th is   t y p o f   co r r ec to r   in   o r d er   to   en s u r a   s y n ch r o n iza tio n   b et w ee n   th v o ltag a n d   th c u r r en t i n j ec ted   in to   g r id   d esp ite  th ad d itio n   o f   t h in d u ctiv lo ad .         ( a)     ( b )     Fig u r 9 .   Vo ltag an d   cu r r en t in j ec ted   to   g r id   w it h   v ar iatio n   lo ad   b y   u s in g   a:  P I   co n tr o ller ,   b : P R   co n tr o ller     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       C o mp a r is o n   b etw ee n   P I   a n d   P R   C u r r en t Co n tr o ller s   o f a   Gri d - C o n n ec ted   ( S o u k a in a   E s s a g h ir )   1319   S i m i lar l y ,   th e   F i g u r 1 0   s h o w s   t h at  w h e n   u s in g   P I   co r r ec to r ,   an d   at  t h m o m e n t   w h e n   t h e   in d u cti v c h ar g is   ad d ed   ( 0 . 3 s ) ,   th r ea ctiv p o w er   Q   b ec o m es  p o s iti v an d   a f ter   f e w   m i llis ec o n d s   it   r etain s   its   i n itial  v a lu e b u u s in g   t h co r r ec to r   P R ,   th r ea ct iv p o w er   al w a y s   k ee p s   its   v a l u w h ic h   is   eq u al   to   ze r o   w h ic h   ex p lai n s   th h i g h   p er f o r m an ce   o f   t h is   t y p o f   co r r e c to r   an d   its   ab ilit y   to   m ai n tai n   s i n g le  in j ec tio n   o f   t h ac tiv p o w er   an d   to   k ee p   al w a y s   u n it y   p o wer   f ac to r   d esp ite  v ar iatio n   lo ad .           Fig u r 1 0 .   A cti v an d   r ea ctiv e   p o w er   w it h   v ar iatio n   lo ad   b y   u s i n g   P I   ad   P R   co n tr o ller       Fo r   th i s   p u r p o s e,   t h s i m u la tio n   s h o w s   t h i m p o r tan ce   o f   t h p r o p o s ed   w o r k   an d   g a v u s   th e   ex p ec ted   r esu lt s .   T h er ef o r e,   an d   co m p ar ed   to   o th er   r esear ch es [ 1 1 , 2 4 ] ,   th P R   co r r ec to r   p r o p o s ed   allo w s   u s   to   h av u n it  p o w er   f ac to r   d esp ite  th ad d itio n   o f   th r ea cti v lo ad   an d   esp ec iall y   w ith o u i n f l u en ci n g   th p ac o f   th r ea ctiv p o w er   an d   w i t h o u in tr o d u cin g   an y   i n s tan ta n eo u s   p h a s d if f er en ce   b et w e en   t h v o lta g a n d   th cu r r en t in j ec ted   in to   g r id .       5.   CO N CL U SI O N     T h is   p ap er   h as  p r esen ted   co m p ar is o n   b et w ee n   s tan d ar d   P I   an d   P R   cu r r en co n tr o ller s   in   g r id - c o n n ec ted   P s y s te m s A f ter   th m o d elin g   o f   th e   th r ee - p h ase  g r id   co n n ec ted   P s y s t e m s   a n d   t h p o w er   f ac to r   co n tr o s ch e m es,  t h o b tain ed   r esu lts   ar e   v er y   i m p o r ta n an d   s a tis f ac to r y .   T h e y   s h o w   t h at  t h p r o p o s ed   m o d el   w it h   th e   P R   co n tr o ller   co r r ec tly   d escr ib es  t h d y n a m ic  p er f o r m a n ce   o f   t h P s y s t e m   s t u d ied .   T h P R   co r r ec to r   can   tr ac k   th e   s i n u s o id al  r ef er en ce   a n d   m iti g ate  t h h ar m o n ics   b etter   th a n   P I   co n tr o l ler ,   m o r eo v er ,   th P R   co r r ec to r   allo w s   u s   to   h av u n it  p o w er   f ac to r   d esp ite  th ad d itio n   o f   th r ea cti v lo ad   an d   esp ec iall y   w it h o u in f l u en c in g   th p ac o f   th r ea ctiv p o w er   an d   w it h o u i n tr o d u cin g   an y   i n s ta n ta n eo u s   p h ase   d if f er e n ce   b et w ee n   t h v o lta g e   an d   th c u r r en t in j ec ted   in to   g r id .       A P P E NDI X   T ab le  1 .   P h o to v o ltaic  P ar am et er s     T e mp e r a t u r e   T   25   ° C   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   V oc   6 4 . 2   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   I sc   5 . 9 6   A   V o l t a g e ,   max i mu m   p o w e r   V max   5 4 . 7   V   C u r r e n t ,   m a x i mu p o w e r   I max   5 . 5 8   A   M a x i m u m   p o w e r   P max   305   W         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 3 1 1     1 3 2 0   1320   R E F E R E NC E S   [1 ]   H.  L iu ,   S .   Jia n g ,   W .   W a n g   a n d   D .   Xu ,   T h e   m a x i m u m   P o w e P o i n T ra c k in g   Ba se d   o n   t h e   Do u b le  I n d e x   M o d e o f   P V   Ce ll s ” ,   IEE E, I PE M C,   2 0 0 9 .   [2 ]   G . V .   M a rc e lo ,   G .   Jo n a a n d   RF .   Ern e sto ,   Co m p re h e n siv e     A p p ro a c h   to   M o d e li n g   a n d   S im u latio n   o f   P h o to v o lt a i c   A rra y s,   IEE T ra n sa c ti o n o n   P o we r E lec tro n ics ,   2 4 ,   2 0 0 9 , p .   4 .   [3 ]   M .   Cio b o taru ,   R .   T e o d o re sc u ,   F .   Blaa b jerg ,   Co n tro l   o f   a   S in g le - P h a se   P V   I n v e rter” ,   EP E2 0 0 5 ,   Dre sd e n ,   2 0 0 5 .   [4 ]   V .   Kh a n n a ,   B. K.   Da s,  D.  Bish t,       M ATLA B/S i m e le c tro n ics   m o d e ls  b a se d   stu d y   o f   so lar  c e ll s,      I n   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o Ren e wa b le E n e rg y   Res e a rc h   ,   V o l . 3 ,   No . 1 ,   2 0 1 3 .   [5 ]   W .   Re z g u i,   L . H.  M o u ss ,   M . D.  M o u ss ,   M o d e li n g   o f   a   p h o to v o lt a i c   f ield   in   m a lf u n c ti o n in g ,       In   Co n tro l,     De c isio a n d   In f o rm a ti o n   T e c h n o lo g ies   ( Co DIT),   2 0 1 3   I n ter n a ti o n a Co n fer e n c e .   [6 ]   H.  Ou a tma n ,   M .   Ou a ss a id ,   M .   Ch e rk a o u i,   M o d e li n g   a n d   C o n t ro o f   a   G rid - Co n n e c ted   P V   E n e rg y   Co n v e rsio n   S y st e m ,     IEE E,   W S EA S   T ra n sa c ti o n o n   S y ste ms   a n d   C o n tr o l ,   I S S N:  2 2 2 4 - 2 8 5 6 ,   V o 1 0 ,   2 0 1 5 .   [7 ]   A . H.  M o ll a h ,   G . K.   P a n d a ,   P . K.   S a h a ,   T h re e   P h a se   G rid   Co n n e c ted   P h o to v o l taic   S y ste m   w it h   M a x i m u m   P o w e P o in T ra c k in g ,   In   In ter n a ti o n a J o u rn a o Ad v a n c e d   Res e a rc h   in   El e c trica l,   El e c tro n ics   a n d   I n stru me n ta ti o n   En g i n e e rin g ,   IS S N:   2 2 7 8     8 8 7 5 ,   V o l .   4 ,   Iss u e   5 ,   M a y   2 0 1 5 .   [8 ]   S.  Ju i n g - h u e i,   C.   C h a o - L ian g ,   C.   Jia n n - Jo n g   a n d   W .   Ch ien - M in g ,   S im u li n k   Be h a v io M o d e l F o DC - DC   S w it c h in g   Co n v e rter Ci rc u it s Us i n g   P W M   Co n tr o ICs” ,   In ter n a t io n a J o u rn a o En g in e e rin g   Ed u c a ti o n ,   2 0 0 6 ,   p p .   315 3 2 2 , v sp a c e - 7pt .   [9 ]   W .   T sa i - F u ,   N.  Hu n g - S h o u ,   S .   C h ich - L u n g   a n d   C.   T su n g - M in g ,   A   S in g le - P h a se   In v e rter  S y ste m   f o P V   P o w e In jec ti o n   a n d   A c ti v e   P o w e F il tri n g   W it h   No n li n e a In d u c t o Co n sid e ra ti o n ,   IEE T ra n sa c ti o n s   On   In d u stri a l   El e c tro n ics ,   2 0 0 5 ,   p p .   1 0 7 5 1 0 8 3 .   [1 0 ]   Z.   Bin   Ib ra h i m ,   M .   L .   Ho ss a in ,   I.   Bin   Bu g is,  J.  M .   L a z i,   N.  M .   Ya a k o p ,   Co m p a ra ti v e   A n a ly sis  o P W M   T e c h n iq u e f o T h re e   L e v e Dio d e   Cla m p e d   V o lt a g e   S o u rc e   In v e rt e r ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po w e El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m Vo l.   5 ,   N o .   1 ,   p p .   1 5 - 2 3   IS S N:   2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   Ju ly   2 0 1 4 .   [1 1 ]   S .   Essa g h ir,   M .   Be n c h a g ra ,   N.  El   Ba rb ri,   P o w e F a c to Co n tro o f   a   P h o to v o lt a ic S y ste m   Co n n e c ted   to   G rid   Un d e r   L o a d   V a riatio n ,   I n ter a ti o n a C o n fer e n c e   o n   El e c trica a n d   I n f o rm a ti o n   T e c h n o lo g ies ,   No v e mb e 1 5 - 1 8 ,   2 0 1 7 ,   M o ro c c o .   [1 2 ]   R.   Ka d ri,   J.  P .   G a u b e rt,   M e m b e IEE E,   G .   Ch a m p e n o is,  M e m b e IEE E,     A n   Im p ro v e d   M a x im u m   P o w e P o in t   T ra c k in g   f o P h o to v o lt a ic  G rid - Co n n e c ted   I n v e rter  Ba se d   o n   V o lt a g e - Orie n ted   Co n tro l ,   IEE T ra n s.  In d u st ri a l   El e c tro n ics ,   V o l .   5 8 ,   N o .   1 ,   Ja n u r a y   2 0 1 1 .   [1 3 ]     R.   Ba las u b ra m a n ian ,   S .   p a lan i,     S im u latio n   a n d   P e rf o rm a n c e   E v a lu a ti o n   o f   S h u n Hy b rid   P o w e F il ter  f o P o w e Qu a li ty   I m p ro v e m e n Us in g   P T h e o r y ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co m p u ter   E n g i n e e rin g ,   Vo l.   6 ,   No .   6 ,   p p .   2 6 0 3 - 2 6 0 9 ,   IS S N:   2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   De c e m b e 2 0 1 6 .   [1 4 ]   L .   Ro li m ,   D.  Co sta ,   M .   A re d e s,   A n a l y sis  a n d   so f twa re   i m p le m e n tatio n   o f   a   ro b u st  sy n c h ro n izin g   P L L   c ircu it   b a se d   o n   th e   p q   th e o ry , , IEE T r a n s.  I n d u stria l   El e c tro n ics ,   Vo l.   5 3 ,   No . 6 ,   p p .   1 9 1 9 - 1 9 2 6 ,   2 0 0 6 .   [1 5 ]   O.   M.   B en aiss a,   S.  Had j er i,  S.  A .   Z id i,  Mo d elin g   an d   Si m u latio n   o f   Gr id   C o n n ec ted   P Gen er atio n   S y s te m   Usi n g   Ma tlab /Si m u li n k , ”  In ter n a ti o n a J o u r n a o f   P o w e El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m,   V o l.   8 ,   No .   1 ,   p p .   3 9 2 - 401 IS S N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 M a rc h   2 0 1 7 .   [1 6 ]   E. G .   S h a h ra k i,   A p p o rt  d e   l' U P F à   l' a m é li o ra ti o n   d e   la  sta b il it é   tran sito ire  d e se a u x   é lec tri q u e s,”   Do c to ra l   th e sis,  He n ri P o in c a   N a n c y - U n ive rs it ,   2 0 0 3 .   [1 7 ]   M .   M e ss a o u d ,   M o d é li sa ti o n   e o p ti m isa ti o n   d e   sy stè m e d e   p ro d u c ti o n   d ’é n e rg ies   re n o u v e lab les   c o u p lés   a u   se a u ,   Do c to ra t h e sis,  M e n to u ri d e   Co n sta n ti n e   Un ive rs it y ,   2 0 1 2 .     [1 8 ]   D.  Zam m it ,   C. S S tain e s,  M .   A p a p ,   ‘’Co m p a riso n   b e tw e e n   P a n d   P C u rre n C o n tro ll e rs  i n   G rid   Co n n e c ted   P In v e rters ,   ‘’    W o rld   Aca d e my   o S c ien c e ,   E n g i n e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o El e c trica l,   Co mp u ter ,   En e rg e ti c ,   El e c tro n ic  a n d   Co mm u n ica t io n   En g i n e e rin g   V o l :8 ,   No : 2 ,   2 0 1 4 .   [1 9 ]   S.M.   d e v i1 ,   Dr.K. P u n it h a ,   Re so n a n C u rre n C o n tr o ll e Ba se d   T HD   Re d u c ti o n   In   A M icro   G ri d   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l   o Eme rg i n g   T e c h n o l o g y   in   Co mp u ter   S c ien c e   &   El e c tr o n ics   ( IJ ET CS E)   IS S N:  0 9 7 6 - 1 3 5 3   V o l u m e   2 2   Iss u e   2     M A Y 2 0 1 6 .   [2 0 ]   R.   T e o d o re sc u ,   M .   L ise rre ,   P .   R o d rig u e z ,   G rid   Co n v e rters   f o P h o t o v o lt a ic  a n d   W in d   P o w e S y ste m s ,   W il e y 2 0 1 1 .   [2 1 ]   G u o   X iao q ian g ,   Zh a o   Qin g li n   a n d   W u   W e i y a n g   A   S in g le - P h a se   G rid - Co n n e c ted   In v e rter  S y st e m   W it h   Zero   S tea d y - S tate   Err o r’’ in   CES /IE E 5 th   In ter n a ti o n a Po we El e c tro n ics   a n d   M o ti o n   Co n tro Co n fer e n c e ,   2 0 0 6 ,   v o l.   1 ,   p p .   1 - 5 ,   A u g .   2 0 0 6 .   [2 2 ]   R.   T e o d o re sc u F .   Blaa b jerg M .   L ise rr e   a n d   P . C.   L o h   P r o p o rt io n a l   re so n a n c o n tro ll e rs  a n d   f i lt e rs  f o g rid - c o n n e c ted   v o lt a g e - so u rc e   c o n v e rters ,   in   IEE   Pro c e e d in g -   El e c tric  Po we Ap p li c a ti o n s ,   v o l.   1 5 3 , i ss .   5 ,   p p .   7 5 0 - 7 6 2 ,   2 0 0 6 .   [2 3 ]   D.  N.  Zm o o d ,   D.  G .   Ho lme s,  S tatio n a ry   F ra m e   Cu rre n Re g u l a ti o n   o f   P W M   I n v e rters   w it h   Zero   S tea d y - S tate   Err o r” ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we r E lec tro n ics ,   Vo l.   1 8 ,   No .   3 ,   M a y   2 0 0 3 .   [2 4 ]     H.Ch a ,   J.E . Kim ,   T . K.  V u   De s ig n   a n d   c o n tr o o f   P r o p o rti o n a l - Re so n a n c o n tro ll e b a se d   P h o t o v o lt a ic  p o w e c o n d i ti o n in g   sy ste m ,     IEE E   En e rg y   Co n v e rs io n   Co n g re ss   a n d   Exp o siti o n ,   2 0 0 9 .   ECCE   2 0 0 9 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.