Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   3 Septem be r   2020 , pp.  1481 ~ 1490   IS S N:  20 88 - 8694 DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 3 . pp 1481 - 1490           1481       Journ al h om e page http: // ij pe ds .i aescore.c om   Volta ge profil e and p owe r qualit y im provem en t  in  photo vo l taic  farms i nte grated  medium  vo lt age grid  using  dynami c volta ge  restor er       Ab delkri m   Be na li 1 Mounir  Khia t 2 Moulo ud  Den ai 3   1,2   SC AM RE  La bora tory, Depa r t me nt   of Electric al   Engi ne eri ng ,   M - Audin  Ec ol polyt e chni que ,   Alger ia.   2   Univer sity  of   H ert fordshire ,   U ni te K ingdo m       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Oct   9 , 2 01 9   Re vised  N ov   9 , 201 9   Accepte Fe b   15 , 20 20       In  thi s   pape r ,   we  hav e   pre sent e a   simul at ion   s tudy  to   an al y ze  the  power   qual i ty   of  th ree  phase m edi u voltage   grid   connect ed   wit distri but ion   gene ra ti on   (DG such   as   photov olt aic   (PV far ms  and   i ts  cont r ol  sch em es .   The   sys te m   uses  two - stage   ene rg conve rsi on  top ology  com posed   of  DC  t o   DC  boost  converte for  the   ext r a ct ion  of   ma x im u power  av ai l ab le   from   the  solar  PV   sys te base on  in crem ent a indu ct an ce  te chn ique   and  a   thre e - le ve volt ag sourc i nver te r   (VS I)  t conn ec t   PV   f arm   to   the  pow er  gr id.  To   mai nt ai n   the  g rid  vol ta ge   an fre qu enc w it hin   tolera n ce  foll owing   disturba nc e suc as  vo lt ag sw el ls  and  sags ,   fuz zy   logic - base Dynamic   Volta ge   Restor e is   proposed.  T he  ro le  of   the  D VR  is  to  pro tect   cri tica loa ds   from  disturba n c es  com ing  fro the   n et wo rk.  Diffe ren fau l t   condi t ions  sce nar ios  a re  t este and  the   r esul ts  such  as   voltag stabilit y ,   re al   a nd  rea c ti v powers,  cur r ent  and  power   fa ct or   at  th poin of   c omm on  coupl in (PCC ar e   com par ed  wit a nd  without the D VR sys te m.   Ke yw or d s :   DVR   Inver te ( VSI)   Photo vo lt ai c   Power fact or   Re act ive pow e r   Vo lt age  stabil it   This   i s an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in Aut h or :   Abdelk rim Be nali   Dep a rtme nt of  Tech no l ogy,   NOUR Bac hir Un i ver sit y C en te r,  El Ba yadh, Alge ria. .   Emai l:   b enali a bd@ yaho o. f r       1.   INTROD U CTION   The   capaci t of  renewa ble  e ne rgy   is  set   to   i ncr ease   by  50 betwee 20 19  a nd  2024   in  t he   la te st  forecast s o t he   In te rn at io nal En er gy A ge nc f or  yea rs  a nd  so la P c ontr ols  the  la r ge st  pro portion  of  them This  re pr e sent an  inc rease  of   1,200  GW,   wh ic co rr es ponds  to  the  t otal  instal le capaci ty  of   the  Un it ed   Stat es tod a y.  S olar  P al one  r epr ese nts a bout  6 0% of t his pro je ct ed g rowt [ 1 ] . In   2016; nearl 80  GW   of   PV   pan el s   we re  i nst al le w or l dwide  [ 2].  T his  c orres ponds,  i aver a ge,  to  t he   instal la ti on   of  more  tha 31, 000  P pan el s   pe hour  a nd  re pr e s ent gro wth  of  48%  c ompa red  to  2015.   The   glo bal   instal le c apacit for  so l ar  P V   reache 303  G i 2016.  Th ori entat io of  Chi na's  e ne rgy  po li ci es  t ow a rd s   re ne wab le   energies  has   m ade  it   the  w or l le ad er  in  s olar  P V   with  instal le capaci ty  in  2018  of   45  G W   (cumulat ive  c apacit of  176  GW),   India  is   the   se cond   gl ob al   le ader  wit 11  GW  a nd  the   Un it ed   Stat es  come s   in   3r with  10. G W cl os el fo ll owe by  J apan  with  c umulat ive  of  56  GW.  Ge r man is   f ourt with   45. GW  [1,3 ].  S ol ar   is  a inh e ren tl ti me - va ry i ng   s ourc of   ene r gy  due  to   the   var ia bili ty  of  t he   sun ir rad ia nce   thr oughout  t he   da a n acro s t he  seas on s Th us ,   the   integrati on   of  su c st och a sti an un pr e dicta ble  ren e wa ble  ene r gy  s ource int the  net wor poses  ne c halle ng e to   gri op e rato rs  i m ai nt ai ning  st able  sec ur e   en ergy  s uppl y.   T his  ca cause  power   qual it issues  due to the  a ppea ran ce  of   phen ome na  li ke fli ck ers,  fa ult ride t hro ugh,   vo lt a ge  d ips /  swell s,  high  vo lt age  ri de - th r ough   ( HV RT a nd  lo volt age   ride   th r ough  ( LVRT) harmo nic  re sona nce,   ph a se  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   3 Se ptembe r   2020   :    14 81     14 90   1482   imbala nce  or  low  powe factor   w hich  a re  a mong  the  maj or  co nce rn s   of  powe util it ie a nd   re gu la to rs.   Power   qu al it iss ues   will  b eco me c r ucial  as r e ne w able ene r gy sour ces  p e netrati on inc reases  [3 - 5].   In  pr act ic e,   vo lt age  sa an harmo nics   are   the  majo r   pro bl ems  in   a   pow er  s ys te m .   The can   ca us e   malfu nctio ning   or   trip ping  of   e qu i pm e nt   and   ma ny  ot her   pr ob le ms   on   the  powe sy ste m Ele ct rici ty  gen e rati on  f rom  so la r   ene rgy   has  been  one  of   t he  fastest   gro wing  te ch nology  a nd  has  be come,  gl ob al l y,   the   mo st  pro misi ng  re ne wab le   e nerg res ource   [ 3 ].   In  [ 6],  t he  a uthors  a ppli ed  Dyna mic  V oltage  Re storer   (DVR)   to  e nh a nce  t he  pow er  qu al it an the  l ow  vo lt age  ride   thr ou gh  ( LVRT ca pab il it of  hybri distrib ution   ge ner at io ( D G sy ste co nnect ed  to  t hr ee - phase  m e diu m - vo lt age   netw ork.   In  [7],   a   com pr e he ns ive   rev ie of  sev e ral  co ntro sc he mes  to  e nh a nc the  LVRT  c apab i li ty  of  gr i d - feed i ng   c onve rters   is  presente d.  T he  pa per  al so  di scusses   the   re sp ect ive   ad va nt ages  a nd  li mit at ion of  eac con t ro l   strat eg y.  The   auth or s   in   [8 - 9],   disc us se t he   use   of  PV - ba sed   D VR  t com pensat a nd  safe gu a r t he   po wer  qu al it a nd  mainta in  vo lt a ge  sta bili ty  be tween  the  PC and   t he  dist rib ution   netw ork novel  c on t ro strat e gy  of   t he  DV is  pro pose f or   t he  mit igati on   vo l ta ge  distu r bances  su c as  sags  a nd  swe ll s.  In   [10 - 14 ],   the   impleme ntati on   of  a   Dynam ic   V oltage  Re store for   volt age  qual it im pro veme nt  in   t he  sy ste m   inte gr at e with  Distrib ute ge ner at io ( DG).   T he  aut hors   highli gh t   t he  wa ys  to   s pe ed  up   the   te ch no l ogy  de vel opme nt   towa rd t he  extensi ve  integ r at ion   of  the  D VR  in  the  ne a f utu re As  m entione a bove the  DV c an  be  integrate i nto   the  netw ork   in  se ve ral  co nt ro c onfi gurati on s   to   ove rcome  the   pr ob le ms  r el at ed  to   powe r   qu al it y.  I this   w ork,   t he  DVR   is  integrate to  powe gr i c onnected   to   PV  fa rm  i order  to  mit igate   the   intermit te ncy  a nd  va riabil it of  s olar  e nerg and  ove rcome   gr i fa ults  ca use by  volt age  s ags  a nd  s well   at   the  PCC The  pro po s ed  D VR  c on t ro sc heme   empl oy a   f uz zy  lo gic  co nt ro ll er  a nd  an  i n - phase  c omp ensati o te chn iq ue. T he  d esi gn e d D V R an the  elec tric  syst em are   evaluate d unde r vario us fa ult condit ions.   The re maini ng  of  t he pape is  orga nized  as  f ol lows : Sect io n 2 descri bes  the  p r opose t opol ogy of  t he  PV   farms  c onne ct ed  to  t he  D VR  an ti ed   to   the  gr id In  Se ct ion   3,   t he  str uctu re  of   DC  t DC  an DC  to  AC   conve rters  m odel are  dev el oped Th D VR   topolo gy   a nd  it basic  co ntr ol  scheme  a re  de scribe in  Sect ion   4.  Sect ion   pr es ents  series  of  simulat io r esults  to  dem onstrat the  im pro veme nt  of  vo lt age   sta bili ty  an powe c on tr ollabil it with  the  prop os ed  DV R ci rcu it . C on c lusio ns   of the  pa per are  summ arized i Sec ti on 6.       2.   PROP OSE D SIM ULATE D  SC E NARI OS  AND NET W ORK T OPOL OGY E SEA R CH MET HO D   The  pro po se powe s ys te m model  is  s how in   Fig ur e   1.  I is  com posed  o fiv e   P fa r ms  of 100  kW   each.  T he  PV   far m are  i nter faced  t the   di stribu ti on  gr i thr ough  th r ee  phase  P MW  in ver te a nd  th ree - ph a se alt ernat ing cu rr e nt c hoke fil te r.           Figure  1. P ow e s ys te model  stu died  i nclu di ng   five  P fa r ms inte gr at e t o gr i a nd  co nnect ed  t t he D VR.       The  five   P fa rms  ha ve  t he  s ame  po wer  rati ng  an same  t opol ogy.  H owe ver,  eac far m   i simulat ed   with  diff e re nt s olar  ir ra diati on as s how in  Fi gure  2.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Volta ge pro fi le  and powe qu alit y imp r ove m ent in p ho t o v oltaic f arms inte gr ate d me dium     (A .   Be na li )   1483       Figure  2. So la r   irrad ia nce of t he five  PV  fa r m s.       3.   MO DELIN G   OF THE P V CEL L A ND CON VERTER S   The  P cel model  us e i the  pa per  is  base on  the  tw o - diode   eq uiv al ent  ci r cuit  m odel     sh ow in  Fi gur e 3 .           Figure  3. P c el l equ iv al ent c ircuit  m od el   [ 15]       The  ex pressi on  o the  I - cu r ve  desc ribi ng  t he  eq uiv al e nt circuit sh own of Figure 3  is  give in term s   of the t otal ce ll  curre nt [1 5] :     = ph d1 d2 + I R     (1)   = ph s1 ( + I R kT 1 ) s2 ( + I R kT 1 )     (2)     η i s the id e al it y fact or.   The  P Mo dule   an PV  fi el d   are   m od el ed  by  co ns ide rin that  al t he  P cel ls  a re  e xtremel identic al   a nd  ha ve   the   same   a mb ie nt   c on diti on s .   I t her e   a re  N s   cel ls  c onnected   in   se ries  a nd  N p   i pa rall el   then   the   se ries  resist ance   R s   a nd  par al le resist ance  R a re  s cal ed  by  a   fact o r   of  N s /N as   s how i e quat ion  (3)   belo w [15]:     p,f i eld = . p,c ell        ( 3)     The  PV  powe r   co nversi on  is  con t ro ll ed   by  a   M a xim um  P ower   P oin Trac king    al gorit hm  to   e xtract  the  ma xim um  powe via  DC  to  DC  c onve rter  of  a   hi gh  e ffi ci ency  that  act as   an   op ti mal   el ect rical   loa f or  a   PV   cel l,  mo st  of te f or  ar ra or  s olar  pan el an c onve rts   the  power  int volt age  or  curre nt  le vel  that  is  bette s uited  t the  l oad  that  t he  s ys te m   is  de sign e t pro vid e.   P cel ls  hav e   sin gle  operati ng  point  wh e r e   the  c urren t   ( I)  and  vo lt age   (V)  values   of  the   cel res ult   in   maxim um  out pu t   po wer  [ 16] Fi gure  s hows  t he     I c ha racteri sti of  the   P V   m odule.   T he  sh ort - ci rc uit  c urren t,   op e n - ci rcu it   volt age  a nd  ma xim um  powe r   po i nts ar e  h i ghli gh te d o t he  I - V cu rv e s.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   3 Se ptembe r   2020   :    14 81     14 90   1484       Figure  4. I - V  a nd P - c urve of a P hot ovolta ic  modu le   f or   va ry i ng so la ir r adiat ion  le vels   at  a    te mp erat ur e  of  25°C       As  s how in   F igure  4,  the   MPP  def ine the  maxim um   pow er  P MP   V MP I MP  ob ta inable  f rom  the  PV   modu le .  T he v oltage  V MP   is f ound  by s olv in g:     d P pv d V pv | = MP = ( pv pv ) d V pv | = MP = 1 + pv d I pv d V pv | = MP = 0     (4)     The  c urre nt I MP   is t hen d et e r mined b e val uating E qu at io n (1) at  V MP [1 7].   The  PV  a rr a consi der e in   this  sim ula ti on  study  c onsist of  se ven  ( 7)  m odules  i serie an ( 47 )   par al le strin gs  in  orde to  ge ner at 100  kW  at   so la ir rad i ance  of   1000  W/m²  a nd   a ou t pu DC  vol ta ge  of   380V.  T he re  are  se ver al   MPPT  met hods  avail able  in   the  li te ratur [18].I this   w ork,   t he  In c re mental   Cond uctance  ( In C al gorith w hich  ca b re ga rd e as  an  im pro ve ve rsion  of  the  popula P&O   is   employe d[1 5] .   This met hod w as prop os e to   handle  rap i dly   changin at mosphe ric c onditi on s  [1 9] .   The gra dient  of the  po wer  c ur ve  is:     d P PV d V PV = 0 d I PV d V PV = PV PV   (5)   d P PV d V PV = ( PV PV ) d V PV = PV + PV d I PV d V PV       ( 6)     M ulti pl ying  both sides  by 1/V PV  le ads  to:     1 PV d P PV d V PV = PV PV + d I PV d V PV = PV + d G PV   (7)     Wh e re  a nd  dG   denote the  c onduct ance  an inc reme ntal  cond uctance  r e sp ect ively   The   DC   to   D co nverter   is   use to   c hange  t he  volt age   le vel  of  a   D sou rce.   The   in du ct or  a nd   capaci tors  pa ra mete val ues  in   the  bo os co nv erter  ci rc uit  are C= 0, 1mF,  C 1= C2=1 m F,  L 1=5  mH.   Ba se on   the  insta ntane ou s   values   of   the  c urre nt  a nd  volt age th duty   cycle  of  the  boost   DC - DC  c onve rter  is   con ti nu ously   a dju ste by  t he   M PP c ontr oller  t e nsure   t ha the   P ge ne rator  al way s   operates   at   it s   M PP   for   any  ir rad ia nce   and  te m per at ure  co ndit ion s   [15].  In  high   volt age  a nd   hi gh  powe r   ap plica ti on s ,   it   is  s uitab le   to   op e rate  with  hi gh   volt ages  to   keep   t he  c urre nts  withi reas on a ble  le vels.   This  ne eds  t he  DC  bus  vo lt a ge   V to   exceed   the   vo l ta ge  rati ng s   of  the   co nverter   powe s witc he [ 20 ].  T her e f ore i nteg rati on  of  re ne wab le   e nerg can  ca us se riou s   po wer   qua li ty  issues.  A mong   t hese,   th harmo nics  ge ner at e by  i inv e rters  a nd  injec te d   into  gr id   are  of  m aj or  c on ce r [ 21 - 23].   For   li near   m odula ti on   (i.e f or  a mp li tud e   m odulati on   facto m a   ≤  1 the  am pl it ud e   of  the   first   ha r monics  c hange li near l acc ordi ng l to   the   change   of  t he  amplit ude  m od ulati on  factor, s t he  e xpressi on for p hase  volt age  ha s the  form:     1,L N = DC 2     (8)           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Volta ge pro fi le  and powe qu alit y imp r ove m ent in p ho t o v oltaic f arms inte gr ate d me dium     (A .   Be na li )   1485   4.   DVR  TO POL OGY   The   D ynamic   Vo lt age   Re st orer  c onsist of  V oltage   S our ce  Co nverter   ( VS C) a   s witc hing  c ontr ol   scheme a e ne rgy   sto rag e   de vice  a nd  a   c ouplin tra ns f or mer   co nnect ed   in   se ries  with   the   AC  s ys te m.  The  DV c a be   ap plied  to  a   var ie ty   of  powe qu al it and  reli abili ty   pro blems  in cl ud in dip   volt age   com pensat ion,   vo lt a ge  unbal ance,   volt age   r egu la ti on,  ha rm on ic   is olati on,   powe fact or   c orrecti on   and   powe r   ou ta ges.  T her e fore,   it   can   pro vid e   protect ion  a gain st  an y   sags ,   s w el ls,  an la r ge   fl uctuati ons   i t he   al te rn at ing  c urren t   li ne   vo lt a ge  [ 24].   T he  DV R   injec ts   a   th ree  pha se   A volt age   in   s eries  a nd  s ync hro nized   with  t he   distri bu ti on   fee de vo lt age of  t he   AC   power  s ys te m.   T he   a mp li tud e   a nd  ph a se  of  t he  i nject ed   vol ta ge   ca be   va ried   to   re gu la te   the  e xc ha ng e   of  act ive   a nd  reacti ve  po wer s   betwee the  DV R   a nd  powe sy ste m   wit hi pr e determi ne li mit ne gativ ( powe a bs orptio n)    a nd  posit ive  (po wer  injec ti on)  [24 ].   T he   DV R   can   pr ovide  har m onic   i so la ti on  to   pre ven t   ha rm o nic in  t he  s ource   volt age  from   reachi ng    t he  l oad.  In  add it io n,  t he D VR also  pr ov i de s volt age  bala ncin a nd v olt age  regulat ion  [24].   The ge ner al  c onfi gurati on of  a DVR i ncl ud e s:     In je ct io n/Bo ost er transf ormer     Harmo nic f il te r     Stor a ge de vice     Vo lt age  S ourc e C onve rter     DC c hargin ci rcu it     Con tr ol a nd P r otect ion   sy ste m   The D VR injec t a v oltage a mpl it ud e ca n be  e xpresse as:     D VR = Lo + TH Lo TH   (9)     Wh e re   V Lo   is   the   loa volt age   ma gnit ud e , Z T is  the   loa im ped a nce,  V TH  de no te s   the   s ys t em vol ta ge  durin g fault c onditi on a nd I Lo  represe nts the  l oad cu rr e nt  whic is  done b y:     Lo = Lo + Lo Lo     ( 10)     Wh e V Lo   is c on si der e a s a  ref e ren ce  equat ion  ca n be  re w ritt en     D VR = Lo 0 + TH   I Lo 0 TH   (11)   =  1 ( Lo Lo )     (12)     The  c omplex  pow e i nject ion   of DVR ca n be  w ritt en  as:     D VR = D VR Lo     ( 13)     On l the  r e quir ed react ive  power i injec te wh ic ca n be  pro vid e d b the   DV R i tse lf  [24].       5.   VOLTA GE S TABIL ITY  A ND P O WER  CONTR OLL ABILIT Y SI MU L ATIO N RESULTS   T eval uate  t he   c on tri bu ti on  impact   of  D - F ACTS   to   the   P fa rms  ti ed   to   gri d,  we   ha ve   c ho se the   DV R   as  case   of  stu dy.  T he    DV R   has   po wer  rati ng  of  4MV a nd  is  us e to   re gula te   volt age  on  a   30   kV  distrib ution   gri d   co nnect ed  to   bu B 2.   On f eeder  tra nsmi ts  power   t loc al   load  co nnect ed  at   bus  B3  w hic represe nts  plant  co ntin uousl abs orbi ng   f luctuat in g   cu rrents,  th us   c aus es   volt age  flic ker.  an   ap pro pri at e   vo lt age   is  i nject ed  by  the  D V in  order  to   r egu la te   t he  vo l ta ge  of   t he  bus   B1  a nd  B 3.   T his  vo lt age   tra ns fe is   done   th rou gh  t he  reacta nc of  t he  c ou pling  trans forme by   pr oducin a   s econda ry  vo lt a ge    i phase   w it the   pr ima ry  vo lt ag ( gr i side ).T he  sim ulati on  scenari c onsidere i t his  c ase  stu dy  c on s ist of  cr eat in tw fau lt of   0.3  se cond  durati on  each  durin s imulat ion   ti me   of   t hr ee  seco nds.   T he  first  fa ult  is  swell   volt ag e   create bet wee 0.8  a nd  1.1   s econds   an the   seco nd  fau lt   i sa volt age   fa ult  set   betw een  1.2 sec on ds   t 1.55  seco nds,  a show i Fig ur 5 . Th e   swe ll   vo lt age f ault i simulat ed  as   an  inc rease o f  2 0%   of  the no minal   vo lt age  whil e t he  sa g v oltage  was  set  t o decr ease b y 1 0% of n om inal  volt age.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   3 Se ptembe r   2020   :    14 81     14 90   1486       Figure  5. The  s ag   a nd s well  volt age  ma gn it ud e  cur ves  at   point c om m on  c ouplin g.       The  sce na rios of simulat io a re:     DV disc onne ct ed,  a nd no fa ult  ap plied.     DV disc onne ct ed  with  a  faul t app li ed     DV R i n o per at ion   with  same  scenari os  as  abov e .   Durin no rmal   op e rati on,  the   dynamic  vo lt age  rest or e re mains  in  sta ndby   mode.  W he volt age   swell   occ urs,  t he  c on t ro de vice  detect the   f ault  in  th s ytem  an t he  DVR   injec ts  the  a ppr opriat volt age  a s   seen i Fi gures  6 ,  7 an d 8.           Figure  6.   P has e volt age at  point co mm on c ouplin g d ur i ng s ag  a nd s well  f a ults.       Wh e the   swel vo lt age  ha ppens   at   0.8  s eco nd,  the  DV i nject com pe ns at in volt age   and   a fter  a   transient last in a ppr ox imat el y 0.113 sec on d,  t he  ste a dy stat e is reac hed a s sho wn in Fi gure  7.       Figure  7. P has e volt age at  PCC  dur in g swell   fau lt       In   t he  case  of   vo lt a ge   sag   oc currin at   1.2 seco nd s   the  gri vo lt age   at   the  PCC   rea che the  ste ad sta te  after 2 c yc le s which c orr esp onds  t a pproximat el y 0.0 36 sec onds  a s s een in Fig ure  8.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Volta ge pro fi le  and powe qu alit y imp r ove m ent in p ho t o v oltaic f arms inte gr ate d me dium     (A .   Be na li )   1487       Figure  8. P has e volt age  durin sa g fault at   point c om m o c ouplin g       The   act ive   a nd   reacti ve   powe rs  a re   see i F igures   a nd  10  res pecti vely In  Fi gure   a nd  duri ng  t he   swell   fa ult,  we   can   obser ve  s mall   overs hoot an osc il la tio ns  in   t he  act i ve  powe r   f or  c ycles   of  t ra ns ie nt  wh e t he  D VR   is  not  in  op e ra ti on but  the  osc il la ti on are  c omplet el da m ped  w he the  DV is  switc he on.   Fo r   sa fa ult  and  with out  D VR,  t he  gr i volt age  e xhibit la r ge  tra ns ie nt  la sti ng  f or  cycles  w hich,  again,   is com plete ly  da mp e d wh e t he  DVR is i nt rodu ce d.           F igure  9. I nject ed  act ive   pow e P V far ms to   netw ork       As  de picte i Figure  10   t he  r eact ive  powe flo at   the  PC durin tw f aults  an duri ng  the  s well   fau lt   t he  os ci ll at ion s   of  react ive  powe a re   more  im porta nt   as  c ompa red  to  the   case   of  sag   fa ult  w he r t he  ov e rs hoots  a re  small er   in  mag nitud e   with   the   DV R   co ntribu ti on In  the  cas of  volt age  sa fa ult  an withou t   the DVR,  the  f low o reacti ve  pow e i ncr eas es in  mag nitu de , d i recti on and  durati on.   Af te r   s hort  os ci ll at ion   a ppearin at   the  on s et   of  the  f ault the  reacti ve  power  ex hi bits  la rg e   ov e rs hoot  at   1.3 sec onds  c orres pondin t a injec ti on   of  + 181.2  kVar T he  reac ti ve  powe s udde nly   decr ease to  - 139.1  kV a at   1.535  sec onds,   then  a fter  se ve ral  os ci ll at ions  the  sy ste m’s  normal  op e rati on   is   resto red  a the   end  of  t he  sa fau l at   1.9 57  s econds   co mp a r ed  with  t he  cas with   D VR  c on t rib ution  w he re  it   can  be obse r ve that t he oscil la ti on ha ve be en  c omplet el y dam ped at 1 . 699  sec onds.           Figure  10. Rea ct ive pow e r flo at  PCC       Figure   11   sho ws   the   total   c ur ren t   s upplied  from   t he  PV  fa rms  to   th l oad  a nd  t he  gr id.  It  ca be   ob s er ved   t hat  durin volt age   swell   the  curr ent  has  decr ea sed  f rom  11. 26  to  9.1 in  the  case  w he re  the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   3 Se ptembe r   2020   :    14 81     14 90   1488   DV is  not  in   operati on.  T he re  is  re duct ion   i the  c urr ent  des pite  vo lt age   inc r ea se  (s well   fau lt ).   T his  act ion   is  due  t P s ys te i nv e rter  i or de to  regulat it vo lt a ge  at   bus   B1.S imi la rl y,   it   can  be  see t hat  the  same  c ontrib ution  of  t he  PV  s ys te i nverter   at   the  volt age  s ag  fau lt   w hen  t he  c urre nt  h as  increase from   it s   norma val ue  of  12. 32  t 14.72   A   du rin t he  fau lt   a nd   sud den l c ollapses   to  A   a nd  fi nally  sta bi li zi ng   after  se ver al   osc il la ti on s.  The  eff ect ive  c ontribu ti on  of   t he  DV in  sta bili zi ng   the  c urre nt   at   it no rmal  value   durin g faults   is  achieve d ra pidl an d rela ti vely   s mooth   Figure  12  il lus trat es  the   po w er  facto (P F beh a vior   at   the   PCC .   U nder   nor mal  op e rati on  t he  PF  is   kep at   unit by  placi ng  10  kVar  c apacit or  bank  filt ering  harmo nics  at   t he  VS ou t pu t   of  the  PV  fa r ms  s as  to  tr a nsfer   enti rely   the   act ive p o we ge ner at e by  t he  PV  fa r ms  t t he  l oad and  the  g ri d.  It   is  see in   Fig ure 1 that  in  t he  cas of  vo lt age   s well   fa ult,  the  op e rati ng  li mit of  the   s ys te are   acce pta ble.  Howe ver,  withou t   DV R,  the  volt age sa ca us e d a si gnific ant  drop in t he  P w hich reac hed 0. at  the  end  of  the d ist urbance .   It  ca be  c oncl ud e that  t he  powe facto at   the  po i nt  c ommo c ouplin is  effe ct ively   c on t ro ll ed   by   the  DV R   du rin t he  volt age  f ault  sce nar i os   consi der e d.  T he   ne gative   im pa ct   of  ren e wa bl ene rg ie s   on   powe qu al it ari ses   mainly   f rom  t wo  ty pical   c ha racteri sti cs  of   re new a ble  e ne rgy  source namely   thei r andom  var ia bili ty  an the  prese nce  of  sta ti conv erter  to  i nterf a ce  the  ge ne rati ng   pla nts  to  th gr i d(wit e xc eption   for  hy droelect r ic [ 3 ]   T hese   dev ic es  ca us e   har m on ic in   the  sy ste a nd   t hey   a re  al so   ve r sen sit ive  to   distor te volt a ge  wa ve forms .   In   normal  ca ses,  the  in ve rter  co nnect ing   the  Re ne wab le   Energ Co nv ersio Sy ste ms  (REC S)   to  the  el ect rical   netw ork  modifie the  outp ut  volt age  in   orde to  regulat the  act iv e   and  reacti ve  c urre nts  be twee t he  in ve rter  a nd  the   gri an to   pre ven   sy ste m   f rom   instabil it due  to  the   wides pr ea de ployme nt  of  R ECS,  in de pend ent  syst em  op e rators  ( ISO)   re qu i re  REC t operate  acc ordin to   stric netw ork  c od e s that  t r emai co nn ec te to  t he  ne twork   an pro vid t he  e xpec te reacti ve   cu rr e nt  to   su pp or t t he  el e ct ric sy ste m  du rin g netw ork f aults [ 6], [2 5].           Figure  11. PV   far m s inject ed   current.           Figure  12. Po w er f ac t or at PC C.       6.   CONCL US I O N   The  res ults  show   that  the   D VR  inter face to  photov oltai sy ste ms   an ti ed  t gr i in  me dium   vo lt age   is  e ff e ct ive  in  re du ci ng  volt age   sag an s well with  im pro ved  volt age  regul at ion   ca pa bili ties  an flexibili ty  for  powe fact or  c or recti on.  O ur   simulat ion  m odel   prese nts  th dyna mic  inte racti on  bet wee the   DV c onve rte rs  an t he  co nverter of  P sy ste m.  The  D yn a mic  volt ag resto rer   is  one  of  the   faste st  and  eff ect ive  cust om  po wer  de vic that  ha proven  it ef fecti ve ness  for  t he  mi ti ga ti on   of  volt age  sa gs   a nd  s wel ls.   The  sim ulati on   stu dy   pr e sen te in  this  w ork  has  de mons trat ed  that  the   DV is  pote ntial   power   qual it impro veme nt device .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Volta ge pro fi le  and powe qu alit y imp r ove m ent in p ho t o v oltaic f arms inte gr ate d me dium     (A .   Be na li )   1489   REFERE NCE S   [1]   Inte rna ti ona l En erg Agen cy, "Re newa bl es  2019" ,   IEA ,   Paris ,   201 9.   [2]   S.  Kirma ni ,   M.   Jami l ,   and  I .   Akhtar ,   `` Ec ono mi f e asibilit of  hybrid  energ gene ra ti on  wi th  red uc ed  c arb on  em ission,''   IET  R ene w.   Pow er  Ge ner . ,   vol. 12, no. 8, pp. 934 - 942,   Nov.  2018.   [3]   K.  Kal ia pp an  ,   M.  Sankar   ,   B.   Kart hike y an   ,   B .   Vin eeth  ,   V.C.  Ra ju    , Ana ly sis  o sol ar   ener gy  t ec hnology   i n   le ad ing  cou ntr ies   ",  Inte rnationa Journal  of  Po wer  El e ct ronics  and  Dr iv System   (IJ PE DS) , Vol .   10,   No.  4 ,   pp.   1995 - 2004,   201 9.   [4]   A A.   Ta dj eddi n e,  A.   Chak er,  M.   Khia t,  L .   Abdel ma l ek,  N.   Khal f al ah ,   "A   con tri b uti on   to   th e   control  o f   vo lt ag e   an d   power  of   th interc onne ct i on   b etw ee two  d ecen tra lized   el e ct ri cal  gr ids  with   an  opti mal   localiza t ion  of   th e   SV devi c es  in   re al - t i me   " ,   In te rnatio nal  Journal   of   P ower  Elec troni c and  Dr iv e   Syst em  (IJ PE DS) ,   V ol.   10 ,   No.  1 ,   pp .   170 - 177 ,   2019 .   [5]   A .   Jäge r - Wa ld a u,   PV   Sta tus  Report  2017 " ,   EUR  28817  E N,  Publicati ons   Offic e   of  the  Europe an   Unio n,   Luxe mbourg ,   20 17.   [6]   A.  Benali,  M.  Khiat ,   T.  Alla o ui  and  M.  D enaï,   "P ower  Quality  Improveme nt   and  Low  Volt a ge  Ride  Throug h   Capa bility  in  Hy brid  Wi nd - PV   F arm Gr id - Conn ec t ed  Us ing  Dynamic  Volt age   R e sto rer   ",  I EE E   A cc ess ,   vo l.   6 ,   pp .   68634 - 68648,   2 018.     [7]   H.  S.  Kam il ,   D.  M.  Said,  M.  W .   Mus ta fa,   M.R .   Miveh,   N.   Ahma ,   "Low - vol ta ge     Ride - through    Methods  for  Gri d - conne c te d     Phot ovolt aic  Sys tem in  Microg rids:   Review  and  Future  Pros pec t" ,   Int ernati onal   J our nal  of  Powe r   El e ct ronics  and   Dr iv Syst em  (I J PE DS) ,   Vol .   9,   No.  4,   pp.   1834~ 1841,   De ce mb er   2018.     [8]   M.  A.   Mansor,   M.  M.   Othm an,  I.   Mus iri n ,   S.   Z.  M.   Noor,   "D ynam i vo lt ag e   res tore r   (DV R)  in   a   co mpl ex   vo lt ag e   disturba nc co m pensa ti on",   Inte r nati onal  Journal   o Pow er  Elec tr onic and  Dr iv e   Syste (IJ PE D S ),   Vol.   10,   No.   4,   pp .   2222~223 0,   De ce mb er  20 19.   [9]   S.  Suraya ,   P .   Sujat h a,   P.  B .   Ku ma r,   Con te mp ora ry  Control  of   DG   Inte gra t ed  DV for  Sag,   Sw el and   Harm o nic  Miti gation   ,   I n t ern ational   Journal  o Elec tri cal  a nd  C omputer   En gine ering   (I JE C E) ,   Vol.   8 ,   No.   5 ,   pp .   2721~ 2730,   Octobe 2018 .   [10]   A.  B.   Moham m ed,  M.  A.   M.   Ariff,  S.  N.   Ra ml i ,   "P ower  qu al i ty   im prov em en u sing  dynamic   vo lt ag r estore r   in   el e ct ri ca l   distr i buti on  sys te m :   an  ov erv ie w" ,   Indone sian  Jo urnal  of  E lectr ic a Engi n ee rin and  Comput er   Sci en ce   (IJ E ECS ) ,   Vol .   17 ,   No.   1,   pp.   86~93,  Janu ary   2020.     [11]   M.  Sarvi ,   H.   M are fa tj ou ,   "   Co mpe nsati on   of   Volta ge   Singl e - Phase  SA and   SWE LL  Us ing   Dynam ic  Volt a ge  Restore and  Di f fer ence  Per - U ni t   Value  Method   ",  Int ernati onal   Journa of   E le c t rical   and   Comp ute Eng ineering   (IJ ECE ) ,   Vol . 3,   No.1,   pp .   83 - 92 ,   Februa ry2013   [12]   N.  S.  Sriv atcha n ,   P.   Rang ara j an,  "H al Cyc le  Discre t Tra nsform at ion   for  Vol ta g Sag   Improvem ent   in  an  Isl anded  Microgr id  Us ing   D ynam i Vol tage  Restor er", Vol.   9 ,   No .   1 ,   pp .   2 5~32 Marc h   20 18 .   [13]   M.  M.  Oth ma n ,   N.  M.  R akami,   Z.   Abdul   Ham id ,   I .   Mus iri n ,   M.   L.   Oth ma n ,   "En erg e fficie n cy  e nhanc e me nt   usin dynam i c   voltage   restor er  (DV R) ",   Inte rnat ional   J ournal  of  Powe El e ct ronics  and  Dr iv Syste m (I J PE DS) ,   Vol .   10,   No.  3,   pp.   13 08~ 1316,   Sep   2019 .   [14]   D.  V.  Chin ma y ,   D.  V.   Chaitan ya ,   "O ptimum   d esign  of  dyn am i v ol ta ge   restor er  for  vo ltage  s ag  m it ig at ion   in   distri buti on   ne twork",  Vol.   10,   N o.   3 ,   pp .   1364~1 372,   Sep   2019 .   [15]   N.  Femia.   G.  Pe t rone ,   G .   Spagnu olo,   M.   Vit el l i ,   "   Pow er  Elec t roni cs   and  Con trol   T ec hniqu es  for  M axi mum  En erg Harve sting in  Ph otovol taic   Sys tems ”.   CRC   pre ss   1st e d,   2013.     [16]   H.  Madhusudan S her tukde ,   " Dis tri bute d   Photovo lt aic  Grid   Tr ansforme rs" .   CRC   Press ,   1st  ed.,  201 4.   [17]   M.  C.   Di  Pia zz a   and  G.  Vit al e ,   "   Photovolt aic  Source s   Modeli ng  and  Em u la t ion,   Gree Ene r gy  a nd  Te chno logy  " ,   Springer - Verl ag   London,   1st   ed . ,   p 53,   2013 .   [18]   D.  Verm a ,   S.  Nema ,   A.   M.  Shandil ya ,   S.   K.  Dash,  "M ax im um  Pow er  P oint   Tr ac k ing  MP PT  Te chni q ues:   Rec ap it ul at ion   i solar   photovolt ai c   sys te ms",   Renewable  and  Sus tai nable  En ergy   Re v ie ws vol.   54 ,   pp.   1018 1034,   2016.   [19]   H.  Abu - Rub,   M.   Mali no ws ki,   K.   Al - Hadda d, "P o wer  El e ct ron ic for  Rene wab le   Ene rgy",  John  Wi l ey  Sons   L td,  1st e d. ,   2014 .   [20]   N.  Mohan,   Pow er  Elec tron ic s,   Jo hn  Wiley   Son s L td, 1st ed.,  20 12.     [21]   Q.  Zhong ,   T .   Ho rnik,  Con trol  of   Pow er  Inv erter in   Rene wab le  Ene rgy   and   Sma rt  Grid   Int e gra tion" ,   John   Wiley   Sons   Lt d   , 1st   ed. ,   pp. 59 60 ,   2 013.   [22]   B.   Dokić ,   B.   B lanuš a,   " Power   Elec tron ic s Conv er te rs a nd   reg u la to rs ",   Springer ,   3s ed . ,   2015.   [23]   N.  Mohan ,   Tor e   M.   Unde la nd,   Wi lliam  P .   Robbins,  "   Pow er   E le c troni cs   Conv ert ers   Appli ca t io ns  Design",   Joh Wi l ey  &   Sons   Ltd,  3st  ed.,2003.   [24]   E.  Acha ,   V . G.   Agel idi s O.   Anaya - La r a,  T.J . E.   Mill er,  "P ower  E lectr oni c   Control  in  Elec tr ic a l   Sys te m s" ,   Newnes,1st  ed . , 2002.   [25]   L.  Ruiqi ,   G .   Hua Y.   Geng ,   "   Fau lt   r ide - through  o ren ewa ble  ene r gy  conv ersion  sy stem during   vol ta ge   re cove ry   ",   J.   Mod .   Powe r S yst.   C le an   Ene rg y ,   vo l.   4 ,   no.   1 ,   p p.   28 - 39 , 2016.                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   3 Se ptembe r   2020   :    14 81     14 90   1490   BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS       Abdelkr im   Ben a li  is   a   Profess or  in   the  Depa rtment   of   Elec tri c al  Eng in e eri ng   a t   NO UR  Bac hir   unive rsity   c ent er ,   in  El  Bay adh  ,   Alger ia.  H r ece ive a   doct or ate  degr ee  in   El e ct r ote chn ic fro m   the   Pol yt ec hni c   Nati ona Scho ol  of  Oran  (E NP O),  Alger ia .   His  rese arc a ct ivitie inc lud e   FA CTS  devi ce s,   ren ewa bl ene r gy  and  distri bu t ed   ene rg resou rce modeling  a nd  conc ep ti on ,   ren ewa bl e ene rg grid int eg ratio n.   He   is a memb er  of   the “ SC AM RE”   l abor at o r y.         Mounir  Khiat   i Profess or  in  the   Dep art m e nt  of  E le c tri c al  Engi ne eri ng  at  the   Polyt ec hn i Nati ona Schoo l   of   Oran   (ENPO ),   Alg eri a .   He   re ceive d   a   do ctorat e   d egr ee  in   El e ct rot ec hni cs  from  th Univ e rsity  of   US TO,   Oran.  Memb er   of  the  “SCAM RE”   l abor a tor y.   His  r ese ar ch   act ivi ties  includ the   cont ro of   la rge   elec tr ic   p ower  sys te ms,  mul ti   machine,  mul ti   conve r te r   sys te ms,  FA CTS  devi ce s,  HV DC  sys te ms,  ren e wable   en erg an distri bute d   en erg resourc es ,   mode li ng   and  c once pt ion,   r ea l   t im si mul a ti on  of  power  sys t ems   and  smart   g r id s.  His  te a chi ng   inc lud es  neur al   proc ess c ontro l a nd  real time  sim ula ti on   of  pow er   sys te ms.           Mouloud  Dena gra duated  from   t he  Univer sity   of   Scie nc and  T e chnol ogy  of  Alg ie rs  and  Ec o le  Nati ona le  Polyt hec hniqu of   Al gie rs,   Alger ia  in   Elec tri c al  En g i nee ring   and   r ece ive d   his  PhD   in  Control   Engi n eering  fro the  U nive rsity   of   She ffie ld ,   UK .   He   worked  for   th Univer sity   of  Scie nc e   and   T echnology  of   Oran   (Alge r ia )   unt il  2004  and   the  Un ive rsity   of   Sheff ie ld   (UK fro m   2004  to   2010.   From  201 to  2014,   h wo rke for  the  Unive rsity  of   T ee ss id (UK ).  He   is   cur ren t ly  with  th Univer sity  of  Hert fordshire   (U K)  since   2014.   His  ma in  fi el ds  of  expe rt ise  ar e   in  mod el ing ,   op t im izati on   and   co ntrol   of   engi n ee r ing  and   li f sc ience   (b iol ogi cal  a nd  biomedica l)   sys te ms.  His  c urre nt  r ese ar ch   intere sts  in  e ner gy  in cl ud int ellige n cont r ol  design   and   com put at ion al  i nte lligen ce  app lications  to   eff i cienc y   optimi za t io in   r ene wab le  ene rgy   sys te ms   with  par ti cu la f ocus  in  th ma n age m ent   of   sma rt  hom es  and  dy nam i sc hedu li n g,   opt im i za t ion   and  con trol  of  fu ture   sm art  grids.   ,   condition  mon it oring   and  asset   ma n age m ent  in   el e ct ri power   net works En erg storage   sys tems  int egr at ion     int th grid S ma rt  meter   d at a   ana ly tics  using   ma ch ine  l ea rnin t ec hniqu es  fo r   eff icient  ene rgy   m ana g em en t;  e l ec tr ic  veh ic l es  i nte gra ti on   int o   the   d istri but ion grid  and   V2G /G2V m ana g ement .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.