Internati o nal  Journal of P o wer Elect roni cs an d  Drive  S y ste m  (I JPE D S)  V o l. 5,  N o .  1 ,  Ju ly 20 14 , pp . 10 1 ~ 11 1  I S SN : 208 8-8 6 9 4           1 01     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJPEDS  Improvement of Power Quality us ing Fuzzy L ogi c Cont roll er   in  Grid Connected Photovoltaic Cell using UPQC       K.R a m a l i n ges w ara  R a o ,  K . S. Sri k an th   Departem ent  of  Ele c tri cal  and  E l ectron i cs Engin e ering,  K L  Univ ers i t y       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Apr 15, 2014  Rev i sed   May 23 , 20 14  Accepte d  J u n 2, 2014      In this paper, the design of combi n ed operation of UPQC and PV- A RRAY is  designed.  The p r oposed s y stem is com posed of  series and shunt inverters   connected b ack   to back b y   a d c -link to  which  p v -array   is conn ected .  Th is  s y stem  is able t o  com p ensate v o ltag e  and curr e n t rela ted probl em s both in  inter- connected  mode and islanding mode  by  in jecting active po wer to grid.  The fundamental aspect is th at th e power electronic d e vices (PE) and   sensitive equ i p m ents (SE) are norm a ll y  d e sign ed to work in non-polluted  power s y stem, so they  would  suffer fro m malfu n ctions when  supply  voltag e   is not pure sinu soidal. Thus th is propos ed oper a ting str a teg y  w ith flexible  operation mode improves the power qualit y of  the grid s y ste m  com b ining  photovoltaic  arr a y  with a  contro l of unifi ed pow er quality  cond itioner. Pulse  Width Modulation (PWM) is used in bot h three phase four leg inverters. A  Proportional In tegral (PI)  and F u zzy  Lo g i c Con t rollers are us ed  for power  quality   improvement b y  redu cing the d i stortio ns in the output power.  Th e  simulated results were compared  among th e two  controller’s strategies With   pi  con t roll er and   fuzz y log i c cont roller   Keyword:  Fuzzy logic c o ntroller  Harm onics rea c tive  p o we r  Active po we r   PI con t ro ller  Tot a l  ha rm oni cs di st o r t i o n   Un i f ied  po wer q u a lity  cont roller    Copyright ©  201 4 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d .  Co rresp ond i ng  Autho r :  K . S.  Sr ik an th,     Depa rtem ent of Electrical a n d  El ect ro ni cs E n gi nee r i n g,   KL Uni v er sity ,  Gree nfi e l d s,  V a dde swa r am , Gu nt u r   Di t r i c t ,  A n d h r a  P r ade s h,  I ndi a.   Em a il: srik an th.d sd @g m a il.co m       1.   INTRODUCTION   On e of t h e im p o r tan t  asp ects i s  th at,  po wer electr o n i c  d e v i ces and   sen s itive equ i p m en ts are  d e sign ed   to  wo rk  in   n on-po llu ted   po wer syste m s. So ,  th ey wou l d  suff er  fro m   malf u n c tio ns wh en  th e supp ly v o l t a g e  is  not   p u re  si n u s o i d al .  As  t h ese  de vi ces a r e t h e m o st  im port a nt  cau se  of  h a rm oni cs, i n t e r  ha rm oni cs,  no t c he s   an d   n e u t ral curren ts, t h e power qu ality sh ould  b e  im p r o v e d .  Th e so lu tion to  PQ  p r ob lem can  b e  ach iev e d   b y   ad d i n g  au x iliary in d i v i du al dev i ce with  en erg y  storag e  at its d c -lin k   b y  PV-array. Th is au x iliary eq u i p m en t  has the gene ra l nam e  of power conditioners  and is m a in ly characterize d   by the am ount of stored e n ergy or  stan d  alon e sup p l y ti m e . Th at au x iliary eq uip m en t h a v i n g   b o t h  “shun t” an d  “series” in verter con n ected  b a ck  t o  bac k   by  a   dc-l i n k i s  c a l l e d t h e  “u ni fi e d   po we r  qual i t y  con d i t i one r ”  ( U PQC )   [1] .  R e ne wa bl e e n er gy  resource th at is Ph o t o  vo ltaic with  UPQC is g r eatly stu d i e d  by several res earche r s as a basic device to  cont rol  th e po wer qu al ity. Th e work   o f   UPQC is red u c i n g   p e rt u r batio n s  wh ich  affect on  th e operatio n   o f  sen s itiv e  lo ad s [2 ].     UP QC  i s  abl e   t o  re duce  v o l t a ge sa g, s w el l ,  vol t a ge an d c u r r ent   harm oni cs usi n g s h unt  and  seri es   in v e rters. In  spite o f  t h is issue, UPQC  is able to   co m p en sate vo ltag e  in terrup tion  an d act iv e  p o wer inj e ctio n   to  grid   b ecau s e in  its dc-link  th er e i s  e n e r gy  st ora g e  k n o w n  as  di st ri b u t e d  ge nerat i n g ( D G)  so u r ce . Th e  at t e nt i on t o   di st ri but e d   gene ra t i ng  (D G)  s o u r ces i s  i n c r easi n g  day   by   day .  T h e i m port a n t  reaso n  i s  t h at  r o l l   they will likely play in the   fut u re  of power  syste m s .Recently, several  st udies are acc om plished in the  field of  connecting DGs  to  grid us ing powe r ele c tronic converters.  Here, gr id' s  interface  shunt inve rters are  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 5 ,  No . 1 ,   Ju ly 20 14   :   101  –  1 11  10 2 co nsid ered  mo re wh ere th e reason  is lo w sen s itiv en ess o f  DGs to   g r i d 's p a ram e t e rs and  DG p o wer  tran sferring  facilit y u s in g  t h is ap pro ach. Al th ou gh   Di stribu ted   Gen e rating  n e ed s m o re  co n t ro ls to   redu ce th e  p r ob lem s   lik e  g r i d  po wer qu ality an d  reliab ility, PV en erg y  is o n e   o f  th e  d i strib u t ed  g e n e ratio n  sources  wh i c h  p r ov id es a p a rt o f   hu m a n  req u i red en erg y   n o wad a ys a nd will p r ov id e i n  th e fu ture sco p e  [3 ]. Th e  greatest  sh are  o f  app l yin g  t h is k i nd   o f   en erg y  in  th e  fu ture will b e  its u s ag e in  in terco n n ected   syste m s. Now a d a ys, so  man y  co un tries lik e Eu rop e an   h a s cau s ed  i n terco n n ected  syste m s d e v e lop m en t in  th eir  co un tries  b y  ch oo si n g   sup p o rt i n g  pol i c i e s. In t h i s  pa per ,  UP QC  an d P V  com b i n e d  sy st em  has been p r ese n t e d.  UP QC  i n t r od u ced i n   has t h e a b ility t o  c o m p ensate  voltage  swell and sa g,  harm onics and reacti v e powe r.  Th e  UPQC is a co m b in atio n   o f  series an d   sh un t activ e  filters conn ected   in  cascad e v i a  a co mm o n   DC lin k  cap a cito r. Th e m a in  p u rp o s e  of a  UPQC is to  com p en sate fo r  su pp ly vo ltag e   p o wer qu ality issu es  su ch  as, sag s ,  swells, un b a lan ce, h a rm o n i cs, an d  fo r lo ad   cu rren t power  q u a lity p r ob lem s  su ch  as u n b a lan ce,  harm oni cs,  v o l t a ge di ps  , rea c t i v e cu rre nt  a n d  neut ral  cu rre nt       2.       S Y STEM  DES C R I PTI O N  OF  UPQ C    UP QC  ha s t w o i n vert e r s s h u n t  ( o r )   D-St at c o m  a nd  se ries (or) DVR  volt age  s o urce  i n verters whic h  are as  3 - p h ase  4-l e g.  Seri es   i nve rt er st a nds  bet w ee n  so ur ce an d c o u p l i n g  p o i n t   by  se ri es t r a n sf orm e r a n d   Sh unt  i nve rt er  i s  co n n ect ed  t o   poi nt  o f  c o m m on cou p l i n g  (PC C )  by   shu n t  t r a n s f o r m e r. S h u n t  i n vert e r   ope rates as  current s o urce  and series i nve rter  ope rates as  vol t age s o urce.  UPQC is ab le  to  red u ce cu rren t's h a rm o n i cs, to   co m p en sate reactiv e power, vo ltag e   d i stortio n s  and   can com p ensat e  vol t a ge i n t e r r u p t i o n beca us e of  ha vi n g  PV-a rray as a s o urce. C o mm o n  interc onnect ed PV  sy st em s st ruct ure i s   as s h o w n i n   Fi g u re  1  [ 4 ] .  I n  t h i s  pa pe r a  new  st r u ct u r e i s  p r op ose d   fo r  UPQC ,  wh ere P V   is con n ected  to DC link  i n   UPQC as e n e r gy s o urce  [5].          Fi gu re  1.   C o n f i g u r at i o n  o f   pr op ose d   UP QC       3.   SYSTE M  DESIGN   Th e  con t ro lling  d e sign  o f   prop o s ed  system   i s   co m p o s ed  o f  two  fo llo wi n g  p a rts:   a) Se ries invert er c ontrol   b)  Sh u n t  i n vert er c ont r o l     Co n t ro llin g strateg y  is d e signed  an d  app lied for tw o  i n terco n n ected and  i s lan d i n g  m o d e s. In  in ter- connected m o de, source and  PV  prov id e th e lo ad  po wer tog e th er wh ile  in  islan d i ng  m o d e ; o n l y PV tran sfers  th e power to  t h e lo ad. By rem o v i n g  vo ltag e  in terrup tion, sy ste m  com e s back  to in tercon nected  m o d e .    3 . 1 .    Series Inv erter Co ntrolling   Th e du ty o f  t h e series inv e rter is to  co m p en sate th e vo ltag e  d i sturb a n c e in  th e sou r ce sid e , gri d   wh ich  is d u e  to th e fau lt in  th e d i strib u tion  lin e. Series  inve rter control calculates the volt a ge refe re nce values  wh ich  are inj e cted  to grid   b y  series con t ro ller.  In ord e r to   co n t ro l series  co n t ro ller of  UPQC, lo ad  sinu so i d al   vol t a ge  co nt r o l  desi gn  an d i m pl em ent a t i on st rat e gy  i s   pr o p o s ed as  sh o w n  i n   fi g u re  bel o w:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN :  208 8-8 6 9 4       Imp r o vemen t  of Po wer  Qu a lity u s i n g Fuzzy  Log i c Con t ro ll er in   Grid Conn ected … (K.Rama ling e sw a r a   Rao )   10 3     Fi gu re  2.   B l oc k  di ag ram  of o v eral l  c ont rol  s t ruct u r e  wi t h  S e ri es co n v ert e r       Th e series co nv erter is app licab le fo r ach ievin g  m u ltile v e l co n t ro l  ob j ecti v es  [6 ].  Hen ce,  th e   b l o c k     “fun ction  selectio n    and  com b in atio n ”  is  sh own  i n  Fi gu re 2  i s   t h at  di ffe rent   t y pe s o f  ob ject i v es   ca n be   in teg r ated  in to th e syste m   b y  ch oo si ng  appropriate refere nce signals i*s α ,i*s β ,i *s γ . Details ab ou t th e  un bal a nce c o r r ect i on schem e , whi c h i s  used t o  gen e rate cur r ent re fere n ce for n e gativ e-seq u e n ce v o ltage  com p ensation. For the  powe r control st rateg y , wh ich  are  u s ed  to  ob tain d e sired  cu rren ts for activ e/reactiv e   powe r tra n sfe r  [7]. Due to the sp ace lim i t a tion, t h ey are  not duplicated  here. The ac tive filter func tion is  represen ted   b y  th e  b l o c k  “l o w -ord er h a rm o n i cs filter”. Referen ces is d e n o t ed   b y  i * s α h, s β h,s γ h c a n  be  obt ai ne d  [8] .   I n  o r de r t o  t r a c k  t h e  desi re d r e fere nce si g n al s, t h e rest   of t h i s  sect i on  p r e s ent s  t h e m a i n  desi g n   aspects  of the s e ries and  pa rallel conve r ter c o ntrol          Fi gu re  3.   C o nt rol   bl oc k  di ag r a m  of se ri es c o nve rt er       3 . 2 .    Shunt Inv erter Co ntrolling   Sh unt  i n vert e r  un dert a k es t w o m a i n  ope r a t i ons. Fi rst  i s  com p ensat i n g b o t h  c u r r en t  harm oni cs  gene rat e d  by   n onl i n ea r l o ad  a n d  react i v e  p o w er , an ot her i s  i n ject i n g act i v e p o we r  gene r a t e d by   Ph ot o   vol t a i c   (PV) system . Th e shu n t  i n verter co n t ro lling  system  sh ould  b e  d e sign ed in  a  way th at  it wou l d pro v id e the  ability of unde rtaking two a b ove  ope ra tions . Shunt inverte r  cont rol calcu lates the co m p ensation curre n t for  current  ha rm onics and reacti v e Powe r wh e n  PV  is out of  t h e grid  [7].  The p o w e r l o s s  caused  by  i nvert er  ope rat i o n sh oul d be c onsi d ere d  i n  t h i s  cal cul a t i o n .  It  has t h e   ab ility o f  stab ilizin g  DC -lin k vo ltag e   d u ring  sh un t i n v e rt er op eratio n to   co m p en sate voltag e  d i stortions [6 ] .   Th e stab ilizati o n is m a in tain ed   b y  DC -lin k  cap acito r vo ltag e  co n t ro lling   lo op  in wh ich  fu zzy l o g i c con t ro ller  is app lied .   Shun t inv e rter co n t ro l con s ists of  t h e c ont rol ci rc uit as s h o w n in  fig u re  bel o w .         Fi gu re  4.   B l oc k  di ag ram  of o v eral l  c ont rol  s t ruct u r e  wi t h  P a ral l e l  con v e r t e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 5 ,  No . 1 ,   Ju ly 20 14   :   101  –  1 11  10 4 As sho w n  i n   Fig u re  4  , b a sed   o n  th e  fu nd am en tal p o s itiv e seq u e n ce  g r i d   v o ltag e s (V+ α 1, V+ β 1)  d e ri v e d  i n  th e  statio n a ry  frame, th e am p litu de con v e rsion   blo c k   first sh apes th e si g n a ls t o   p e r-un it qu an tities   and t h e n  ge ne rat e s a set  of refere nce si g n al s (V * p α ,V*p β ) with a s p ecified am plitude for the  parallel  co nv erter then  g i v e  t o  PWM  [4 ].          Fi gu re  5.   C o nt rol   di ag ram  of  t h e pa ral l e l  co nve rt er       4 .     MODELING OF  PV MODULE  The P V  cel l  i s  t h e basi c  uni t  o f  a p hot ov ol t a i c   m odul e a nd i t  i s  t h e el em ent i n  char ge  of t r ansf o r m i ng   t h e s u n  ray s   or   ph ot o n s  di r ectl y  into electric  powe r.      v I Rp Rs I d Ip v     Fi gu re  6.   E qui val e nt  ci rc ui t  o f  a  PV C e l l       The e qui valent  circuit of a practical PV cell is sh o w n i n   F i gu re 6 .  T h e c h aract eri s t i c  e quat i o n  of a  PV cell is t h e  ou tpu t  curren t   produ ced b y  it an d is ex pressed as:    Rp RsI V Vta RsI V e Io Ipv I 1       ( 1 )     Whe r e,     IPV=C u r r e n t  g e nerat e d  by  t h e  i n ci de nt  s o l a r  radi at i o n    I0=Re v erse  sat u ration  or leak age  c u rrent of  t h e diode   Vt  =T herm al  vol t a ge  of  P V  m o d u l e   w ith  Ns PV  cell  co nn ected   in  series         =  NsKT/Q  K = Bo ltzm a n n   co nstan t =1.380 650 3 x 10- 23J/K     Q = Electr o n  C h ar g e =1 .60 217 64 6 x 10- 19  C    T=Tem p erature  in Kelvin   a=Diod e id eality co n s tan t  (1 <a<1 .5 )    PV cells con n ected  in p a rallel in creases the to tal  output  current  of t h e  PV  m o dule  where  as cell s   co nn ected in   series in creases th e to tal  o u t p u t   vo ltag e   o f  th e cell. Th e op en  ci rcu it  v o ltag e /tem p eratu r e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN :  208 8-8 6 9 4       Imp r o vemen t  of Po wer  Qu a lity u s i n g Fuzzy  Log i c Con t ro ll er in   Grid Conn ected … (K.Rama ling e sw a r a   Rao )   10 5 co efficien t (KV), th e sh ort ci rcu it cu rren t/tem p eratu r e  co efficien t (KI), and  th e m a x i m u m  ex p e rim e n t a l  p e ak   out put   p o we r  (Pm a x, e).T he se i n f o rm at i on are al way s   gi ven  at  st an dar d  t e st  co n d i t i on i . e. at   1 0 0 0 W / m 2   i rradi at i o n an d  25 0C  t e m p erat ure. T h e ot he r i n f o rm at i on li ke t h e l i ght  g e nerat e d di o d e ,  sat u rat i o n cu rre nt ,   d i od e id eality  co nstan t , p a ral l el an d  series resistan ce wh i c h  are no t no ticed  in  m a n u f actu r er  d a tasheet b u t   necessa ry  f o r  t h e si m u l a t i on  pu r pose  can  be  eval uat e d as  f o l l o w s  [ 7 ] .   The cu rre nt  pr od uce by  t h e e v ent  s o l a r ra di at i on i s  depe n d s l i n earl y  on  t h e sol a r i r ra di at i on an d i s   al so i n fl ue nce d  by  t h e  t e m p erat ure acc o r di n g  t o  t h e  f o l l o wi ng  E quat i o n  [6 ] .      Gn G T K n Ipv Ipv 1 ,         ( 2 )   Whe r e,    IPV,  n  is t h e lig h t   g e n e rated  cu rren t at t h e  nomin al co nd ition  i.e. at 25o C an d 100 0W/m 2   T  ∆  = A ctual te m p erature-Nominal te m p erature  in  Kelvi n     G=Irra diation on  the de vice  s u rface   Gn =Irrad iatio n at no m i n a l irrad i atio n       Th e  d i od e sat u ratio n curren t   I0  an d its add itio n on  t h e tem p eratu r e m a y b e  exp r essed as  [4 ]:    T Tn aK qE g T Tn n Io Io 1 1 exp , 3        ( 3 )     Whe r e E g  i s  t h e ba nd  ga p e n e r gy   of  t h e  sem i con d u ct o r  an d  Io,  n  is th e nomin al satu ration  cu rren t and  i s   expresse d as  [3]:    1 , , exp , , n aVt n Voc n Isc n Io         ( 4 )     Whe r e  V o c,  n = Nom i nal  ope n ci rc ui t  v o l t a g e  o f  t h e  P V  m odul e     Last l y  t h e seri e s  an d  paral l e l  r e si st ance o f  t h e PV  cel l  can  b e  cal cul a t e d  by  any  i t e rat i o n  m e t hod.           Fi gu re  7.  C o m p l e t e  bl o c k  di a g ram  of  PV  M o d u l e   wi t h  M P PT C o nt r o l l e r       Fi gu re 7 s h ows  t h e com p l e t e   bl oc k di a g ram   of a P V  m odul e wi t h  a M P PT  cont r o l l e r an d  feed  po we r   to  th e lo ad  t h rou gh a  d c /d c con v e rter. MPPT con t ro ller tak e s th e ou tpu t  curren t   an d   vo ltag e   o f   th e  PV  mo du le   as i t s  i nput  and  based o n  t h e c ont rol  al g o ri t h m  it  gi ves app r op ri at e com m a nd t o  t h e c o n v e rt er t o  i n t e rfa ce t h e   l o ad  wi t h  t h e P V  m odul e.          5.   M A X I M U M  POWER POIN T TRAC KIN G   M a xi m u m  Power  Poi n t  t r ac ki n g  c ont r o l l e r  i s  basi cal l y  us ed t o   o p erat es  t h e Ph ot ov ol t a i c  m odul es i n   a m a nner t h at   al l o ws t h e l o a d  c o n n ect e d   w i t h  t h e  PV  m odul e t o  e x t r act  t h e m a xim u m  p o we r  w h i c h  t h e P V   m odule capa b l e  to  produce  at a gi ven atm o sphe ric c o nd itions. PV  m odule   has   a  single operating point whe r e  th e v a lu es  of th e curren t  and   v o ltag e   o f  t h e  cell resu lt in  a max i m u m  o u t pu t po wer. It is  a b i g  task  t o  operate a   PV m odul e c o nsi s t e nt l y  o n  t h e m a xim u m   po we r p o i n t  a nd  f o r  whi c h  m a ny  M PPT a l go ri t h m s  have  been   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 5 ,  No . 1 ,   Ju ly 20 14   :   101  –  1 11  10 6 devel ope d  [5] .  The m o st  po pul a r  am ong t h e avai l a bl e  M PPT t ech ni q u es i s  Pert ur b  and  Ob ser v e  (P& O )   m e t hod.  Thi s   m e t hod i s   ha v i ng i t s   ow n a d vant a g es a n d   di sad v a n t a ges.  The ai m  of t h e  prese n t  w o rk i s  t o   i m p r ov e th e (P&O). MPPT co n t ro ller and  t h en th e  fu zzy  co n t ro l  h a s i n trodu ced on  it t o  im p r ov e its  o v e rall  per f o r m a nce.         6.   PER T UR B &  OBSERV E TEC H NIQU E (P&O)  FOR   MAX I MU M POWER  POIN T  TR AC KIN G   Cu rren tly th e m o st p o p u l ar MPPT algo rith m   is  p e rtu r b  an d ob se r v e ( P & O ) ,  wh e r e the  cur r ent / v ol t a ge  i s  repeat edl y  pert ur bed  by  a fi xed am ount  i n  a gi ven di re ct i on, an d t h e  di rect i o n i s  al ternat e d   onl y  t h e al go ri t h m  det ect s a dro p  i n  p o w er.  Here i f  t h e r e i s  an im pro v e i n  po wer ,  t h e su bse que nt  pert u r bat i o n  shoul d  be ke pt in the sa m e  dir ection to  reach the MPP and if the r e  is a decrease in power the n  the  pert ur bat i on  sh oul d be  reve rs ed.  I n  t h e  pr o pos ed  wo r k  ea ch pe rt u r bat i o n o f  t h e c ont ro l l e r gi ves a re f e renc e   vol t a ge  whi c h  i s  co m p ared  wi t h  t h e i n st a n t a ne ou s PV  m odul e out p u t  vol t a ge an d t h e err o r i s  fed  t o  a PI   cont roller  which in turns  deci des t h e  duty cy cle of the  DC /D C conv er ter  as show n in   Figu r e  8. Th e  p r o c ess of  pert urbation is repeat ed pe ri odically until t h e MPP is reached. He n ce at every instant of  PV-array we are   d e term in in g  M PP an d correspo n d i ng ly capacito r-DC link s   vo ltag e  is ch arged .         Fi gu re  8.  Al go ri t h m  for M a xi m u m  Power  P o i n t  t r ac ki n g   b y  Pert u r b  an d  Obse r v e m e t hod       7.   FUZ Z Y  LOGIC  CONTROLLER  Fu zzy log i c con t ro l m o stly co n s ists of t h ree  stag es:    a) Fuzzification  b)   R u l e  base   c) Defuzzification  D u r i ng   f u zzi f i catio n ,   nu m e r i cal in pu t  v a r i ab les ar e conv er ted  i n to  linguistic v a r i ab le  b a sed   o n  a  me m b ership  functions. For these MPP techniques t h e input s  to fuzzy logic cont roller a r e  taken as  a cha nge  i n   po we r w. r.t  ch ange i n  cur r e n t  E and c h an ge  i n  vol t a ge  error C. Once E and C are  calculated and conve rted to  the linguistic variables, the fuzzy  controller out put,  whic h is the duty cy cle ratio D of the powe r converter,  can be sea r c h   for rule base t a ble. T h e va riables assign ed  t o  D  for th e  d i fferen t co m b in atio n s  of E an d   C  is  b a sed   o n  th e i n tellig en ce of the u s er.  Here the ru le  b a se is  prep ared b a sed  o n  P&O al g o ri th m .     In the  de fuzzi fication sta g e, t h e  fuzzy  logic  cont rolle r ou tpu t  is con v e rted fro m  a lin gu istic v a riab le  to  a n u m erical v a riab le still u s ing  a m e m b ersh i p  fu n c tion .  MPPT  fu zzy co n t ro llers  h a v e   b e en  shown  to  per f o r m  wel l  un der  vary i n g at m o spheri c  con d i t i ons . Ho we ver ,  t h ei r i n fl uence  d e pen d s a l o t   on t h e   in tellig en ce o f   th e u s er o r   con t ro l  eng i n e er in   ch oo sing the righ t erro r co m p u t atio n  and  co m i n g  up  with  t h e  rule  base ta ble. The  com p aris on for error E   and  cha n ge i n   code  C  are  gi v e n as  f o l l o w s :           1 1 K I K I K P K P E          ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN :  208 8-8 6 9 4       Imp r o vemen t  of Po wer  Qu a lity u s i n g Fuzzy  Log i c Con t ro ll er in   Grid Conn ected … (K.Rama ling e sw a r a   Rao )   10 7  1 K V K V C          ( 6 )       8.   FUZ Z Y  CONTROLLER  The  gene ral structure of a c o m p le te fuzzy c ont rol sy st em  is gi ve n i n   Fi g u r e 9 .  T h e pl a n t  cont rol   ‘u ’  is infe rre d  fr o m   the tw o sta t e varia b les, e r r o r  (e )  a n d c h ange i n  e r ror (Äe)  The  actual cris p i n put are   approxim a tes to the clos er  va lues  of  th e  resp ectiv e  un iv erses of its cou r se.  Hen c e, the fu zzyfied inpu ts are  descri bed  by  si ngl et o n  f u zzy  set s . The el abo r at i on o f  t h i s  cont rol l e r i s  bas e d o n  t h e pha s e  pl an. The c o nt r o l   rules  base are  designe d  to ass i gn a  fuzzy set  of t h e cont ro l in pu t u   fo r each co m b in ati on  of fuzzy sets of  e and  de.  The  Tabl e   1 i s  as  sh o w n  i n   bel o w:           Fi gu re  9.   B a si c st ruct ur e  of  fuzzy control sy ste m       Tabl e 1.   F u zz y   R u l e s      Here ,    NL=Negative   Large                                                                NM =Ne g at i v e  M e di um     NS= N egative   Sm a l l    Z=Zero    PS=Po sitiv e  Small     PM=  Positiv e  Med i u m                                         PL= Po sitiv e Larg e           9 .    EMPL OYED CON fi GURATION OF  THE GRID-INTER FA CING CONV ER TER  SY STEM  In  th is case, UPQC fi n d s  t h e ab ility o f  in j e cti n g  power  usin g  PV to  sen s itiv e lo ad  du ri n g  sou r ce  vol t a ge i n t e rr u p t i o n .  Fi g u re  1 sh ows t h e c o n f i g urat i o n o f  pr o pose d  sy s t em . In t h i s  desi gne d sy st em , t w o  Ope r ational mode s are  studied as  Inte rconnected m ode :  whe r e PV tra n sfers  powe r t o  load a n d s o urce and  Island ing  m o de: wh ere t h e sou r ce vo ltag e  is  in terru p t ed  and PV pr ov i d es a p a r t  of  lo ad   pow er sep a r a tely.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 5 ,  No . 1 ,   Ju ly 20 14   :   101  –  1 11  10 8     Fig u re  10 .   Grid  in terfaci n g  co nv erter ystem      10 .   RESULTS  10.1. E x perim e ntal Res u lts  of the  Series-p arallel S y ste m  under  Unb a lanced  Voltage  Dips         Fig u re  11 .   UPQC system  u n d e r d i storted co nd itio n        From  t h e abo v e  Fi gu re 1 1  re sul t s  un de r di s t ort e d  gri d  v o l t a ge si de a ha r m oni cs i s  obt ai ned wi t h  PI   cont rol l e r. T h e s e harm oni cs a r e el im i n at ed in g r i d  v o l t a ge  si de by  ap pl y i ng  fuzzy  c ont r o l l e r so i n  t u r n  pu re   si nus oi dal   wav e  i s  obt ai ne d.   The m a gni t ude  of  o u t p ut  v o ltag e  of  p a rallel co nv erter  is red u c ed   b y  u s i n g fu zzy   co n t ro ller co m p ared  t o  PI con t ro ller. A t   0.00 045 sec wh en  PV o u t - a g e s, so urce  curre nt  returns to sinusoi d al   0 0. 05 0. 1 0. 15 0. 2 0. 25 0. 3 0. 35 0. 4 0. 45 0. 5 - 100 0 100 Ti m e G r id  V o lt a g e  Re s u l t s  O f  T h e   U P Q C  S y s t e m  U n d e r A Di s t ort e d  G r i d  W i t h  P I  Con t r o l l e r   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 4 - 100 0 100 Ti m e G r id  V o lt a g e  Re s u l t s   O f  T h e   U P Q C   S y s t e m  U n d e r  A Di s t ort e d  G r i d  W i t h  F u z z y Co n t r o l l e r 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 4 - 100 0 100 Ti m e V o l t a g e &  C u rren t O u t p u t   V o l t a g e   O f  P a ra l l e l  C o n v e r t e r&   P h a s e  O f  T h e  Lo a d  C u rr e n t  W i t h  P l  C o n t ro l l e r 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 4 - 100 0 100 Ti m e O u t p u t  V o l t a g e  O f  P a r a l l e l  C o n v e r t e r &  P h a s e  O f  T h e  L o a d  C u r r e n t  W i t h  F u z z y   C o n t r o l l e r V o l t a g e &  C u rren t 0 100 0 2000 3000 400 0 5000 6000 7000 8000 900 0 1 0000 -2 0 0 20 Ti m e C u rren t C u rr e n t  De l i v e re d   F r o m   S y s t e m  T o  T h e  G r i d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN :  208 8-8 6 9 4       Imp r o vemen t  of Po wer  Qu a lity u s i n g Fuzzy  Log i c Con t ro ll er in   Grid Conn ected … (K.Rama ling e sw a r a   Rao )   10 9 m ode aft e r pa ssi ng  he t r a n si ent  st at e. It  can u n d erst oo d t h at , be fo re P V  out a g es,  vol t a ge has  1 8 0 °  p h ase  d i fferen ce  with  its curren t  an d PV inj ects  cu rren t t o  so urce in  ad d ition   to  prov id i n g  lo ad th at is isl a n d i n g   m o d e . After PV ou tag e s, it is seen  th at, curren t  an d v o l t a ge are i n  sa m e  phase an d  UPQC  c o m p ensat e s   cur r ent  ha rm oni cs and  po w e r fact o r . The  THD fact or  i n  gri d   vol t a g e  si de t h e di f f ere n ce i s  7.0 3 % by   co m p arin g bo t h  co n t ro llers.    10 .2 .   Experimen tal Results   of the Series-p ara lle l  Sys t em unde r  Un bal a nced  Vol t age Dips           Fi gu re  1 2 .   U P QC  sy st em  un der  u n b al ance d  v o l t a ge  di ps       0 0. 05 0. 1 0. 15 0. 2 0. 25 0. 3 0. 35 0. 4 0. 45 0. 5 -1 0 0 0 10 0 G r id  V o lt a g e Re s u l t s  Of  UP QC  S y s t e m  Un d e r  U n b a l a n c e d  V o l t a g e  D i p s  W i t h   P I   C o n t r o l l e r 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 4 -1 0 0 0 10 0 G r id  V o lt a g e Re s u l t s  Of  UP QC  S y s t e m  Un d e r   U n b a l a n c e d  V o l t a g e  D i p s   W i t h  F u z z y  C o n t r o l l e r 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 4 -1 0 0 0 10 0 V o l t age O u t p u t  V o l t a g e s  O f  T h e P a ra l l el  C o n v erter  W i th  P I  C o n t rol l er 0 1 000 20 00 30 00 4 000 50 00 60 00 70 00 80 00 90 00 10 00 0 -2 0 0 0 20 0 V o l t age O u t p u t  V o l t a g es  O f  T h e  Pa ra l l el   C o n v er t e r  W i t h  Fu z z y  C o n t r o l l er 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 4 -20 0 20 Ti m e V o l t age O u tp u t   V o l t a g es O f  T h e S eri es  C o n v e r ter 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 4 -2 0 -1 0 0 10 20 Ti m e C u rren t C u rre n t s D e l i v e red  F r o m  T h e S y stem  T o  T h e  G r i d  W i t h  P I  C o n t r o l l er 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 1 0 4 -1 5 -1 0 -5 0 5 10 15 Ti m e C u rren t C u rren ts D e l i v e red  F r o m  T h e  S y stem  T o   T h e G r i d  W i th  F u z z y  C o n t ro l l er Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN :  2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 5 ,  No . 1 ,   Ju ly 20 14   :   101  –  1 11  11 0 From  t h e ab ov e Fi gu re  12   re sul t s  u nde r  un bal a nce d   vol t a ge di ps i n   gri d  vol t a ge  si de,   vol t a ge  di ps     are ob tain ed   with  PI co n t roller th at is el i m in ated  b y  u s in g  fu zzy con t ro ller and  a   pu r e   sinu so id al wav e   is  obt ai ne d.  The   cur r ent   del i v er ed f r om  t h e sy st em  t o  t h e gri d  at  0 . 0 0 05 sec  t h ere i s  c h an g e  i n  m a gni t ude  val u e   in  PI  con t ro ller th at will b e   red u c ed   b y  app l yin g  fu zzy co ntro ller. THD facto r  in grid   vo ltag e  sid e   d i fferen ce  i s  7. 0 6 %  by  co m p ari ng  bot h c ont rol l e rs  an d  al so i n  seri es c o n v e r t e r T H D  i s  1. 3 6 % .     10.3.  O u t put  Vol t ages of  t h e  Par a llel Converter  Tested  under  a  Singl e  Phase  Nonlinear L o ad        Fig u r e  13 . Ou tp u t  vo ltag e  o f  p a r a llel  conv erter   und er  sing le  ph ase no n- linear   lo ad        Fr o m  th e above Figu r e   13  r e su lt sin g l e  ph ase no n lin ear  lo ad  at so ur ce  v o l tag e  V   s  w i t h   PI  co n t r o ller  at  t h e t i m e  peri od d u r i n g  2 0 00s ec t o  4 0 0 0 s ec t h ere i s  v o l t a ge sag. T h i s  sag i s  red u ce d by  ap pl y i ng  fuzzy   cont roller as s h o w n in the a b ove  fig u re .  Wh en v o ltage (  Vi n j ecj) is in j ect ed  with   PI co ntro ller at sing le p h a se  n o n lin ear  lo ad  th e  ob tain ed  vo ltag e   swell  is eli m in ated  b y  u s ing  fu zzy  con t ro ller.      11 .   CO NCL USI O N   In t h i s  pa pe r,  t h e res u l t s  o f   anal y z i ng c o m b i n e d   ope rat i o n o f   UP QC  a nd  PV  i s  ex pl ai ned.  The   desi g n e d  sy st em  i s  co m pose d  o f  seri es a n d sh u n t  i n vert ers, P V  m odul e and  DC / D C  con v e r t e r w h i c h can   co m p en sate the swell, vo ltag e  sag ,  in terrup tio n an d  reac t i v e p o w er  an d  harm oni cs i n   bot h i s l a ndi ng  a n d   interconnected m odes. T h e a dva ntage s   of  proposed system   is reducing  the expe nse  of PV interface i nve rte r   co nn ection  to   g r i d  b ecau s e  of app l yin g   UPQC shun t in v e rter an d  also  i s  th e ab ility of co m p en sating  th e  0 10 00 200 0 3 000 400 0 5 000 60 00 700 0 80 00 -2 0 0 0 20 0 V o l age O u t p u t   V o l t a g e  O f  P a ra l l e r  C o n v erte r  U n d e r S i n g l e  P h a s e N o n l i n e r  L o a d   V L a b c (L o a d  V o l a g e ) W i th  P I   C o n t r o l l e r 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 70 0 0 8000 -5 0 0 50 Ti m e Vo l t a g e O u t p u t  V o l t a g e   O f  Pa r a l l er  C o n v er t e r U n d e r S i n g l e  Ph a s e N o n l i n er  L o a d  V i n j   a b c(I n j ecte d  V o l t a g e )  W i th   P I   co n t ro l l e r   0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 70 00 -2 0 0 0 20 0 V o l t age O u tp u t  V o l t a g e O f  P a ra l l e r  C o n v e r ter  U n d er  S i n g l e  P h a s e  N o n l i n er  L o a d  V s a b c (S ou r ce  V o l a ge ) W i th  P I  C o n t ro l l e r 0 10 00 2 000 30 00 400 0 50 00 60 00 700 0 -20 0 0 20 0 V o lt age  O u t p u t  V o l t a g e O f  P a ra l l er C o n v erter U n d er  S i n g l e  P h a s e  N o n l i n er  L o a d V s   a b c( S o u r ce V o l t a g e) W i h  F u z z y  C o n t r o l l er 0 1 2 3 4 5 6 7 x 1 0 4 -20 0 0 20 0 Vo lt a g e  O u tp u t  V o l t a g e  O f   Pa ra l l er C o n v e r t e r  U n d er S i n g l e  P h a s e N o n l i n er L o a d V l a bc ( L o a d V o l t ag e ) 0 1 2 3 4 5 6 7 x 1 0 4 -5 0 0 50 Ti m e V o l t age O u t p u t  V o l t a g e O f  P a ra l l er  C o n v erter U n d er S i n g l e  P h a s e N o n l i n er L o a d   V i n j   a b c(I n j ected  V o l t a g e )  W i th  F u z z y  C o n t r o l l er Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.