I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7 ,   p p .   14 16 ~ 14 26   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 3 . pp 14 16 - 14 26     1416       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Po w er Q ua l ity I mpro v e m en by  Sol a r P ho to - v o ltaic/ Wind  Energ y  Integra te d Sys te m   Using   U nified  Pow er Q ua lity  Co ndition er       Sa rit a   Sa m a l ,   P ra k a s h K u ma H o t a   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   V e e S u re n d ra   S a Un iv e rsity   o f   Tec h n o lo g y ,   Bu rla,  Od ish a ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   3 0 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   A u g   3 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A u g   10 ,   2 0 1 7       T h e   re a p ro b lem in   d im in u ti o n   o f   p o w e q u a li ty   o c c u rs  d u e   to   th e   ra p i d   g ro w th   o f   n o n li n e a lo a d   a re   lea d to   su d d e n   d e c re a se   o f   so u rc e   v o lt a g e   f o a   f e w   s e c o n d   i. e   sa g ,   sw e ll ,   h a rm o n ics   in   so u rc e   a n d   lo a d   c u rre n t,   v o lt a g e   u n b a la n c e   e tc.  A ll   th e se   p ro b lem c a n   b e   c o m p e n sa ted   b y   u sin g   Un if ied   P o w e Qu a li ty   Co n tro ll e (U P QC a n d   th e   o p e ra ti o n   o f   U P QC  d e p e n d u p o n   th e   a v a il a b le  v o lt a g e   a c ro ss   c a p a c it o p re se n in   d c   li n k .   If   th e   c a p a c it o v o lt a g e   is  m a in tain e d   c o n sta n t h e n   it   g iv e sa ti s f a c to r y   p e r f o r m a n c e .   T h p ro p o se d   re se a rc h   is  b a sic a ll y   o n   d e sig n in g   o f   P h o t o   Vo lt a ic  ( P V /W in d   e n e rg y   f e d   to   th e   d c   li n k   c a p a c it o o f   UP QC   so   a to   m a in tain   p ro p e r   v o lt a g e   a c ro ss   it   a n d   o p e ra te  th e   UP QC  f o p o w e q u a li ty   a n a l y sis.  T h e   sa i d   m o d e is   sim u late d   in   M a tl a b   a n d   re su lt a re   v e ri f ied   b y   u sin g   F F T   a n a ly sis. T h e   p ro p o se d   P V W in d   e n e rg y - U P QC  is  d e sig n   i n   M a tl a b   sim u latio n   f o re d u c ti o n   o f   v o lt a g e   sa g ,   s w e ll ,   in terru p ti o n   o f   v o lt a g e ,   h a r m o n ics   in   lo a d   c u rre n a n d   c o m p e n sa ti o n   o f   a c ti v e   a n d   re a c ti v e   p o w e r.   K ey w o r d :   C o n d iti o n er   Har m o n ic s   P o w er   q u ali t y   So lar   P V   Un i f ied   p o w er   q u alit y   W in d   en er g y     Co p y rig h © 201 7   I n s t it u te o f   Ad 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 :   Sar ita  Sa m a l,    Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Vee r   Su r en d r Sai   U n iv er s it y   o f   T ec h n o lo g y ,     B u r la,   o d is h a,   I n d ia    E m ail:  s ar i tar u c h y @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h u s o f   e lectr icit y   is   in cr ea s in g   v er y   r ap id l y   s o   th e   n ec e s s it y   o f   r en e w ab le  en er g y   b ase d   s o u r ce   is   r eq u ir ed   f o r   in ter co n n ec tio n   t o   th d is tr ib u tio n   n e t w o r k .   T h m a in   d r a w b ac k s   o f   t h r e n e w ab le  s o u r ce s   ar th p o w er   g e n er atio n   i s   n o c o n tin u o u s   an d   i is   s ea s o n   b a s ed .   T o   o v er co m t h ese  d is ad v an tag e s   n u m b er s   o f   r en e w ab le  s o u r ce s   ar i n ter co n n ec ted   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h co m p e n s atio n   p r in cip le  a n d   d if f er en c o n tr o s tr at eg ie s   o f   th UP QC   in   d etail   an d   p er f o r m an ce   o f   UP QC   is   e x a m in e d   b y   co n s id er in g ,   d io d r ec tif ier   f ee d in g   a n   R L   lo ad   ( n o n   li n ea r   lo ad )   th at  a cts  as   s o u r ce   o f   h ar m o n ics   [ 3 ] .   T h th eo r y ,   m o d elin g   a n d   ap p licatio n   o f   a   u n i f ied   p o w er   q u a lit y   co n d iti o n er   h as  b ee n   d escr ib ed   b y   [ 4 ] .   T h co o r d in ated   an d   in teg r a ted   co n tr o o f   s o lar   P g en er ato r s   w it h   t h m a x i m u m   p o w er   p o i n tr ac k i n g   ( MP PT)   co n tr o an d   b atter y   s to r ag co n tr o to   p r o v id v o ltag e,   f r eq u en c y   ( V - f )   an d   P - co n tr o l,  r esp e ctiv el y ,   w ith   P g en er ato r   an d   b a tter y   s to r ag e   s u p p o r to   an   is lan d ed   Mic r o g r id   [ 5 ] .   Fe m ia  et  a l   [ 6 ]   h av e   d ev elo p ed   a   s ch e m f o r   m a x i m u m   p o w er   p o in tr ac k in g   ( MP PT )   o f   s o lar   P s y s te m   u s i n g   p er tu r b   an d   o b s e r v m et h o d .   Gae id   et   a [ 7 ]   h a v d esig n   u n i f ied   p o w er   q u alit y   co n d itio n er   ( U P QC )   in clu d i n g   s er ies  a n d   s h u n ac tiv p o w er   f ilter   ( A P F)  to   co m p en s ate   h ar m o n ics  i n   b o th   t h d is to r ted   s u p p l y   v o ltag a n d   n o n li n ea r   lo ad   cu r r en t.  I n   th e   s er ies  A P co n tr o s ch e m e,   p r o p o r tio n al - in te g r al  ( P I )   co n tr o ller ,   m ea n w h i le  P I   c o n tr o ller   an d   ar d esig n ed   in   th s h u n A P co n tr o s ch e m to   r eliev h ar m o n ic  cu r r en ts   p r o d u ce d   b y   n o n li n ea r   lo ad s .   B asu   et  a l   [ 8 ]   h av m ad co m p ar ativ e   ev alu a tio n   o f   t w o   m o d els  o f   UP QC   f o r   s u itab le  in ter f ac t o   en h a n ce   p o w er   q u ali t y .   Mo n ter o   et  a l   [ 9 ]   h av e   d ev elo p ed   n u m b er   o f   m et h o d   f o r   s h u n ac t iv p o w er   f i lt er s   u s ed   i n   th r ee - p h a s s y s te m .   L ee   et  a l   [ 10 d escr ib ed   th co n tr o tech n iq u es  o f   s er ies  ac t iv p o w er   f il ter s   co m p en s ati n g   f o r   s o u r ce   v o l tag u n b ala n ce   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       P - I mp r o ve men t   b S o la r   P h o to - V o lta ic/W in d   E n erg I n te g r a ted   S ystem  u s in g   UP QC   ( S a r ita   S a ma l )   1417   cu r r en h ar m o n ics.  An   e f f ic ie n v o ltag s ag   r ec o g n itio n   p r o ce d u r f o r   d y n a m ic  v o ltag r esto r er   h as  b ee n   d ev elo p ed   b y   Fit ze r   et  a l   [1 1 ] .   T h s i m u la tio n   an d   ex p e r i m en tal  d esig n   o f   s h u n ac ti v p o w er   f ilter   f o r   h ar m o n ics  a n d   r ea cti v p o w e r   co m p en s at io n   h a v b ee n   d e s cr ib ed   b y   J ain   et   a l   [1 2 ].   T h ad v an ta g o f   t h e   ab o v m et h o d   is   th at   it  m ai n ta in s   th e   d li n k   v o lta g co n s ta n t a n d   w h e n   t h er is   n o   s u n   lig h t W i n d   en er g y   ca n   p r o v id n ec ess ar y   p o w er   to   t h UP QC   f o r   its   o p er atio n .   T h m aj o r   d is ad v an ta g o f   UP QC   is   t h at  it  ca n n o co m p e n s ate   t h v o ltag in ter r u p tio n   b u p r o p o s ed   m et h o d   ca n   p er f o r m   all  t h f u n ctio n   as  UP QC   ca n   an d   al s o   co m p e n s ate  t h v o ltag i n ter r u p tio n .         2.   P V/  WI ND  E NE RG Y   I N T E G RA T E UP Q CIRC UI T   AND  I T S F UNC T I O NS   I n   t h p r o p o s ed   m et h o d   th e   d esig n   a n d   d ev e lo p m en o f   th e   p r o p o s ed   P V/ W in d   en er g y - UP Q C   s y s te m .   B y   u s in g   in s ta n tan eo u s   d - q   co n tr o th eo r y   tec h n iq u es   alo n g   w i th   P I   an d   h y s ter e s is   b a n d   co n tr o ller ,   th m iti g atio n   o f   v o lta g s ag   a n d   s w ell  u n d er   d if f er en b ala n ce   an d   u n b ala n ce d   lo ad   co n d itio n s   ar s i m u lated .   T h u s e   o f   P ar r a y   an d   W i n d   en er g y   f o r   r eta in in g   f i x ed   DC   l in k   v o lta g i s   a n o th er   d i s tin g u i s h in g   f ea t u r e   o f   th P V/ W in d   en er g y   - UP Q C   s y s te m .   W ith   t h ese  f u n ct io n s ,   th p r o p o s ed   m et h o d   is   s u it ab le  f o r   co n n ec ti n g   at  P C C .   T h p r o p o s ed   co n f i g u r at io n   w i th   UP QC   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   W h er v o ltag i n ter r u p tio n   r ei m b u r s e m e n a n d   ac ti v p o w er   i n j ec tio n   to   th e   P o in o f   C o m m o n   C o u p lin g   ( P C C )   in   ad d itio n   to   th e   o th er   r eg u lar   UP QC   o p er atio n   ca n   b ac h iev ed .       3 - P h a s e   S o u r c e N o n   l i n e a r   l o a d S o l a r   P V W i n d   e n e r g y   s y s t e m S e r i e s   A P F S h u n t   A P F S e r i e s   T r a n s f o r m e r S h u n t   I n d u c t o r D C   L I N K   C a p a c i t o r B o o s t   c o n v e r t e r     Fig u r e   1 .   B asic B lo ck   d iag r a m   f o r   P V/  W in d   en er g y   -   UP QC   s y s te m       2 . 1 .   M o delin g   o f   So la P V   So lar   p h o to - v o lta ic  s y s te m   wo r k s   o n   t h p r i n cip le  t h at  w h en   li g h e n er g y   f all s   o n   s o lar   ce ll  it   co n v er t s   it  to   elec tr ical  e n er g y .   T h F i g u r e   2   s h o w s   h er is   an   eq u i v ale n m o d el  o f   s o lar   P s y s te m   r ep r esen tin g   s in g le  d io d m o d el.   I c o n s is o f   p h o to   cu r r en I ph   w h ic h   d ep en d s   o n   te m p er at u r a n d   ir r ad iatio n ,   th s er ies  r esis tan ce   r ep r esen th in ter n al  r esis t an ce   d u to   w h ic h   cu r r en I   f l o w s   a n d   th s h u n t   r esis ta n ce   d escr ib th f lo w   o f   I sh   w h ich   i s   leak a g cu r r en t   [1 3 ].       I 0 I s h I R s h R s e V o c I p h     Fig u r 2 .   So lar   ce ll si n g le  d io d m o d el       Fig u r 3 .   B asic c ir cu it f o r   B o o s t c o n v er ter   T h lo ad   cu r r en t,  p h o to   cu r r en t a n d   o th er   E q u atio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 4 16 14 26   1418   I       -     -         ( 1 )                                                   ( 2 )                                                              ( 3 )                *       +       *              ,             - +   ( 4 )                                    *      ,                                 -     +   ( 5 )     W h er   I PV - Dio d p h o to   cu r r en   I O - R e v er s s at u r atio n   cu r r en o f   d io d e   V pv - Dio d v o lta g   V oc   -   Op en   cir c u it v o lta g e   R se - Ser ies  R esi s tan ce     R sh - S h u n t r esi s tan ce         2 . 2 .   M P P T     T h s o lar   p an el  ef f icie n c y   is   i n cr ea s ed   b y   t h u s MP P   tech n iq u e.   T h MP PT   is   th ap p licatio n   o f   m ax i m u m   p o w er   tr an s f er   th e o r em   w h ich   s a y s   t h at   th e   lo a d   w il r ec eiv e   m ax i m u m   p o wer   w h e n   t h s o u r ce   i m p ed an ce   i s   eq u al  to   lo ad   i m p ed an ce .   T h MP PT   is   d ev i ce   th at   ex tr ac t s   h i g h e s p o w er   f r o m   t h s o lar   ce l l   an d   ch an g e s   th d u t y   r atio   o f   b o o s t c o n v er ter   s o   as to   m atch   th lo ad   i m p ed an ce   to   th s o u r ce     2 . 3 .   P   a nd   O   M P P T   T h er ar m a n y   m et h o d   o f   M P PT   o u o f   w h ic h   P   &   tec h n iq u i s   m o s tl y   u s ed   b y   t h r esear ch er   d u to   it s   s i m p licit y   a n d   co s ef f ec ti v e.   T h i s   m et h o d   w o r k s   o n   a n   alg o r it h m   t h at  f ir s t   P p an el  ter m i n al   v o ltag a n d   cu r r e n ar ca lcu lated   an d   r elate d   v al u o f   p o w er   i s   m ea s u r ed   d en o ted   b y   P   ( k - 1 ) .   T h d etail  alg o r ith m   i s   s h o w n   in   b elo w   f lo w   c h ar f ig u r 4   w h ich   d escr ib es  th al g o r ith m   f o r   d esig n i n g   th MP P   s y s te m   us i n g   P & b y   Ma tlab   s i m u lati o n   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ].         Fig u r 4 .   Flo w c h ar t o f   P   &   MP PT   alg o r ith m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       P - I mp r o ve men t   b S o la r   P h o to - V o lta ic/W in d   E n erg I n te g r a ted   S ystem  u s in g   UP QC   ( S a r ita   S a ma l )   1419   2 . 4 .   DC/DC  Ste p up  Co nv er t er   s tep   u p   D C /D C   co n v er ter   i s   b o o s co n v er ter   w h ic h   i n cr ea s es  t h s o lar   v o ltag e   to   d esi r ed   o u tp u t   v o ltag e   as r eq u ir ed   b y   lo ad .   T h co n f i g u r atio n   i s   s h o w n   i n   F ig u r e   4   w h ich   co n s is t s   o f   an   in d u cto r   L ,   s w i tch   S d io d D 1 ,   ca p ac ito r   C   f o r   f ilter ,   lo ad   r esis tan ce   R   an d   DC   in p u v o ltag V in .   W h e n   th s w i tch   is   tu r n ed   ON   b y   u s i n g   s w itc h i n g   p u ls t h b o o s t   in d u cto r   s to r es  th en er g y   f ed   f r o m   t h i n p u v o ltag e   s o u r ce   an d   d u r in g   th is   t i m t h lo ad   cu r r en i s   m ai n tai n   b y   t h ch ar g ed   ca p ac ito r   s o   th at  th lo ad   cu r r en s h o u ld   b   co n tin u o u s   [ 1 6 ].   Du r in g   t h s w itc h   o f f   p er io d   th i n p u t   v o l tag a n d   th e   s to r ed   in d u cto r   v o ltag e   w ill  ap p ea r   ac r o s s   th e   lo ad   h e n ce   t h lo ad   v o lta g is   in cr ea s ed ,   s o   t h l o ad   v o ltag i s   d ep en d s   u p o n   w ea t h er   s w itc h   i n   O o r   OFF  an d   th is   i s   d ep en d s   u p o n   th d u t y   r atio   D. Sc ie n ce   th s w itc h   co n d u c ts   w it h   d u t y   r atio   D   an d   th en   t h o u tp u t D C   v o lta g is   g iv e n   b y   E q u a tio n   6 .                         ( 6 )     T h m in i m u m   v a lu o f   d u t y   c y cle  D m i n   an d   m a x i m u m   v a lu o f   d u t y   c y cle  D m a x   u s ed   f o r   lo s s les s   b o o s co n v e r ter   is   g iv e n   b y   t h f o llo w i n g   E q u atio n s .                                          ( 7 )     W h er e,   D m ax   is   t h m a x i m u m   d u t y   r atio   r eq u ir ed   to   k ee p   th co n v er ter   in   C o n ti n u o u s   C o n d u c tio n   Mo d ( C C M)                                          ( 8 )     W h er e,   D m in   i s   th m i n i m u m   d u t y   c y cle  r eq u ir ed   to   k ee p   th co n v er ter   in   C C M           Fig u r 5 .   Si m u latio n   o f   So lar   P w it h   MP PT   an d   B o o s t c o n v er ter       2 . 5 .   M a t la b/S i m ula t io n o f   P S y s t e m   I n   g en er al  t h ef f icie n c y   o f   P u n it  is   ex tr e m el y   lo w th e r ef o r it  is   ess en t ial  to   o p er at it  at  th p ea k   p o w er   p o in s o   th at   t h h ig h e s p o w er   ca n   b p r o v id ed   to   th lo ad   ir r esp ec tiv o f   c o n tin u o u s l y   v ar y i n g   en v ir o n m e n tal  co n d itio n s .   T h is   i m p r o v ed   p o w e r   m ak e s   it  w ell  a g ai n   f o r   t h u s o f   t h e   s o lar   P u n it.  A   DC /D C   co n v er ter   w h ic h   i s   lo ca ted   n ex to   th P u n it  e x tr ac ts   m a x i m u m   p o w er   b y   m atc h in g   t h i m p ed an ce   o f   th c ir cu it  to   th i m p ed an c o f   th e   P u n it  I m p ed a n ce   m atc h in g   i s   p o s s ib le  b y   ch a n g in g   th e   d u t y   r atio   o f   th b o o s co n v er ter .   T h s i m u latio n   o f   s o lar   P w it h   P & O   MP PT   an d   B o o s co n v er ter   i s   s h o w n   in   F i g u r 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 4 16 14 26   1420   T h P - an d   I - ch ar ac ter is ti o f   P m o d u le  i s   s h o w n   i n   F i g u r e   7   an d   F i g u r 6 .         Fig u r 6 .   I - C h ar ac ter is tics   o f   P m o d u le       Fig u r 7 .   P - C h ar ac ter is tics   o f   P m o d u le           Fig u r 8 .   W in d   en er g y   s y s te m   b lo ck   d iag r a m       3.   WI ND  E NE RG SYS T E M   T h d iag r am   s h o w n   i n   Fi g u r 8   is   th b asic  w i n d   en er g y   co n v er s io n   s y s te m   m o d el.   T h w i n d   k in e tic   en er g y   f ir s t   co n v er ted   to   r o tatio n al  m o tio n   a n d   b y   th e   u s o f   g ea r   b o x   it   is   m atc h es   t h s p ee d   o f   tu r b in e   an d   g en er ato r .   T h f u n ct io n   o f   g e n er ato r   is   to   co n v er th m ec h an ica en er g y   o f   tu r b i n to   elec tr ical  en er g y .   r ec tif ier   is   u s ed   to   co n v er th e   AC   v o lta g to   D C   an d   b atte r y   is   co n n ec ted   i n   s u ch   w a y   th at  it  ca n   c h ar g ed   b o th   th w a y     i.e   b id ir ec tio n al  co n v er ter   i s   u s ed   to   ch ar g ed   th b atter y   [ 1 7 ].     3 .1 .   M o delin g   o f   Wind   T urbi nes     T h k in etic  en er g y   o f   w i n d   is   co n v er ted   to   r o tatio n al  m o tio n   i.e   w i n d   p o w er   to   m ec h a n i ca p o w er   co n v er s io n   is   d o n w it h   t h h elp   o f   w in d   tu r b i n b lad in   co n tact  w ith   w i n d   s p ee d .   So   d i f f er en E q u atio n   ar e   g iv e n   fo r   p o w er   g en er atio n   f r o m   w i n d   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ].                                           ( 9 )     W h er e P M   Me ch an ical  p o w e r ,    A ir   d en s it y , P itch   an g l e,   R B lad R ad iu s Sp ee d   o f   th w i n d      is   th e   tip - s p ee d   r atio ,   g i v e n   b y   R V W h er e  -   R o to r   s p ee d   o f   r o tatio n   ( i n   r ad / s ec )   an d   C ca n   b ex p r ess ed   as t h f u n c tio n   o f   t h tip - s p ee d   r atio   (  )               (                       )                 ( 1 0 )           .                                   /     ( 1 1 )     W h er e C P o w er   co ef f icie n o f   tu r b in a n d   1 An y   co n s ta n t     10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 2 4 6 8 10 12 V o l t a g e   i n   V o l t C u r r e n t   i n   A m p 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 100 200 300 400 500 600 700 800 V o l t a g e   i n   V o l t P o w e r   i n   W a t t s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       P - I mp r o ve men t   b S o la r   P h o to - V o lta ic/W in d   E n erg I n te g r a ted   S ystem  u s in g   UP QC   ( S a r ita   S a ma l )   1421   3 . 2.   P er m a ne nt  M a g net   Sy n chro no us   G e nera t o ( P M SG )   I n   ca s o f   ( P MSG)   p er m a n en m ag n et   s y n c h r o n o u s   g en er ato r   th m a g n et ic  f ield   is   s tat io n a r y   an d   t h e   f l u x   is   p r o d u ce   b y   p er m an e n m ag n et   n o b y   elec tr o m a g n et,   s o   s ep ar ate  s u p p l y   is   n o r e q u ir ed   f o r   cr ea tio n   o f   m ag n etic  f ie ld   an d   t h f i eld   f l u x   r e m ai n   co n s ta n t.  An o th er   ad v an ta g o f   P MS is   t h at  t h er i s   n o   r eq u ir e m en o f   s lip   r in g .   A ll  o t h er   co n s tr u ctio n   r e m ain s   s a m a s   th at  o f   n o r m al  s y n ch r o n o u s     g en er ato r   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ].   T h e. m . f   in d u ce d   in   s y n ch r o n o u s   g en er ato r .                            ( 1 2 )     W h er e,   -   Fre q u en c y   i n   Hz,   Φm  -   m a x i m u m   f l u x   i n   W b   an d   t -   N u m b er   o f   t u r n s . T h s i m u latio n   o f   w i n d   tu r b in w it h   g en er ato r   an d   r ec tif ier   is   s h o w n   i n   Fi g u r 9       Fig u r 9 .   Si m u latio n   o f   w i n d   s y s te m   w it h   P MSG  an d   R ec ti f i er       A C   S o u r c e V A P E I C N o n l i n e a r   L o a d S h u n t   A P F S e r i e s   A P F U P Q C     Fig u r 1 0 .   B lo ck   d iag r am   o f   UP QC       S u p p l y   V o l t a g e V a , V b , V c I n p u t   V r e f a b c   t o   d q 0   C o n v e r s i o n P L L d q 0   t o   a b c   C o n v e r s i o n G e n e r a t e   P W M   S i g n a l d q 0   t o   a b c   C o n v e r s i o n C o p m a r e   Fig u r e   11 .   C o n tr o l sch e m o f   s er ies  A cti v e   Fil ter   C o m p H y s t e r e s i s   C o m p a r a t o r S 1 S 2 I c a I c a *     Fig u r 1 2 .   P r in cip le  o f   h y s ter e s is   c u r r en 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   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 4 16 14 26   1422   A b c   t o   d q 0 P L L L P F d q 0   t o   a b c P W M P I   c o n t r o l l e r c o m p c o m p I s 0 I s d I s q I s 0 I s d I s q V d c V d c   r e f I s a I s b I s c     Fig u r e   13 .   C o n tr o l sch e m o f   Sh u n A cti v P o w er   Fil ter       4.   CO NT RO L   ST R AT E G I E O F   T H E   UP Q SYS T E M   T h er ar e   s ev er al  co n tr o s tr ateg ies  av a ilab le  to   f in d   o u th e   r ef er en ce   v al u es  o f   th v o lta g an d   th e   cu r r en o f   UP QC .   T h F i g u r e   1 0   s h o w s   t h b lo ck   d iag r a m   f o r   co n tr o s tr ateg ies  o f   UP QC   s y s te m .   T h e   co n ce p o f   in s ta n tan eo u s   ac ti v p o w er   ( p )   an d   r ea ctiv p o wer   ( q )   an d   its   ap p licatio n   in   s h u n f i lter   r ef er en ce   cu r r en g en er atio n ,   th s y n c h r o n o u s   r e f er en ce   f r a m t h eo r y ,   th f u zz y   lo g ic  co n tr o ( F L C )   f o r   th co n tr o o f   UP QC   m et h o d   ar s o m e   o f   t h ab o v m e n tio n ed   co n tr o l s tr ateg ies.  B ased   o n   t h ab o v d i s cu s s io n ,   d - q   t h eo r y   w it h   h y s ter esi s   cu r r e n co n tr o m o d is   s u itab le  f o r   p ar allel  m o d o p er atio n   o f   UP QC   s y s t e m   an d   d - q   t h eo r y   w it h   P W v o lta g co n tr o l   m o d is   s u i tab le  f o r   in ter r u p tio n   m o d e   o p er atio n .   T h h y s ter esi s   co n tr o m et h o d   i s   s i m p le  to   i m p le m e n an d   it  h as  en h a n ce d   s y s te m   s tab ilit y ,   in cr ea s ed   r eliab ilit y   a n d   m i ti g ates  p o w er   q u alit y   p r o b lem s .     4 . 1 .   Co ntr o l Sche m o f   Series A ct iv F ilte r   T h b lo ck   d iag r am   f o r   s er ies  A P co n t r o s c h e m i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   11   w h e r P a r k tr an s f o r m atio n   m et h o d   is   u s e d   f o r   g en er atio n   o f   u n it  v ec to r   s ig n al.   T h ac tu al  v o lta g a n d   th r ef er e n ce   ar co n v er ted   to   dq0   f r o m   a b co o r d in ates  an d   b o th   ar co m p a r ed   in   dq0  r ef er en ce   f r a m e.   Af ter   th co m p ar i s o n   b o th   ar ag ain   co n v er ted   to   a b c   r ef er en c f r a m e.   Fro m   P L L   ( p h ase  lo ck ed   lo o p )   Ø   ca n   b g en er ated   w h ich   i s   r eq u ir ed   f o r   P ar k s   tr a n s f o r m atio n   an d   i n v er s P ar k s   tr a n s f o r m atio n .   T h s w itc h i n g   p u l s es  r eq u ir ed   f o r   VSI   co n d u ctio n   ar g e n er ated   f r o m   t h co m p ar i s o n   o f   s elec ted   o u tp u v o lta g ( Vc * )   w it h   t h s en s ed   s er ies   A P o u tp u t v o lta g ( Vc)   in   h y s ter esis   v o ltag co n tr o ller .     4 . 2 .   Co ntr o l Sche m f o Sh u nt  Act iv P o w er   F ilte r   T h s h u n ( A P F)  is   n o r m al l y   co n n ec ted   in   p ar allel  to   th e   s y s te m   w h ic h   in d icate s   th h ar m o n ic s   co n ten t.   T o   eli m i n ate  t h h a r m o n ics,   t h eq u al   a m o u n o f   h ar m o n ic  co m p e n s ati n g   cu r r en is   i n j ec ted   in   o p p o s ite  p h ase  w . r . th h ar m o n ic  cu r r en t.  T h co n tr o s ch e m s h o w n   i n   Fi g u r e   13   in clu d es  th tr a n s f er   o f   s o u r ce   cu r r en f r o m   a - b - c   to   d - q   f r a m e.   I n   n o n lin ea r   lo ad   t h s o u r ce   cu r r e n i n cl u d es  b o th   o s cillati n g   as  w el as  d co m p o n e n t.  T h d co m p o n en is   o n l y   p o s iti v s eq u en ce   co m p o n en b u t h o s c illatin g   co m p o n en t   in cl u d es  p o s iti v e,   n e g ati v a n d   ze r o   s eq u en ce   co m p o n e n t s .   T o   m ai n tai n   t h D C   lin k   v o lta g t h is   ac ti v f il ter   w il ab s o r b   s o m ac ti v p o w er   f r o m   t h p o w er   s y s te m .   T h s h u n ac t iv f ilter   eli m i n a tes  th h ar m o n ic s   co m p o n e n p r ese n i n   th s o u r ce   cu r r en &   m a k t h s o u r ce   cu r r en w a v f o r m   p u r s i n u s o id al  b y   ac ti n g   a s   a   cu r r en t c o n t r o l led   v o lta g s o u r ce   in v er ter .     4 . 4 .   Desig n o f   Sh un t   Apf   a.   DC   li n k   ca p ac ito r T h ac tiv an d   r ea ctiv p o w er   f lo w   to   th s y s te m   i s   p r o v id ed   b y   t h li n k   ca p ac ito r           w h e n   it is   r eq u ir ed .   b.   Vo ltag s o u r ce   i n v er ter T h elec tr o n ics  d ev ice  w h ich   co n v er ts   d ir ec cu r r en t   to   alter n at i n g   cu r r en w h en           PW s ig n al  i s   g i v en   to   t h g ates   o f   its   I GB T   o r   G T etc.   Her t h m ai n   f u n ctio n   o f   t h V SI  is   to           co m p en s a te  t h s o u r ce   c u r r en h ar m o n ic s   p r ese n b y   i n j ec tin g   t h eq u al   an d   o p p o s ite  co m p e n s at in g           cu r r en t to   th s y s te m .   c.   H y s ter e s is   C u r r en C o n tr o ller :   H y s ter esi s   cu r r en co n tr o ller   s h o w n   i n   Fi g u r e   1 2   g en er ates  P W s ig n al  b y           co m p ar in g   t h r ef er e n ce   s i g n al   w . r . to   t h ac t u al  s ig n al   th f i g u r b elo w   s h o w s   t h g en er atio n   o f   P W M           s ig n al  b y   co m p ar i n g   th t wo   cu r r en t si g n al s .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       P - I mp r o ve men t   b S o la r   P h o to - V o lta ic/W in d   E n erg I n te g r a ted   S ystem  u s in g   UP QC   ( S a r ita   S a ma l )   1423   5.   SI M UL I NK   M O DE L   O F   SO L AR  P V/W I ND  E NE R G Y - UP Q SY ST E M   5 . 1 .   Resul t   Ana ly s is   T h s i m u li n k   m o d els  o f   P V /W in d   en er g y - UP QC   ar s i m u lated   in   Ma tlab   w h ic h   is   s h o w n   in     Fig u r 1 4   w h ic h   co n s is t   o f   s er ies  A P F,  s h u n A P F,  s o l ar   P V,   w in d   e n er g y   a n d   b o o s co n v er ter .   T h s i m u lat io n   r es u lt  s h o w n   i n   Fi g u r 1 5   is   w i th o u s er ie s   f ilter   w h er v o lta g s ag   i s   clea r l y   s h o w n   f r o m   0 . 1 s ec .   to   0 . 3 s ec .   W h en   t h s er ies   ac tiv f il ter   in j ec ts   v o lta g f r o m   0 . 1 s ec . to   0 . 3 s ec   s h o w n   i n   Fig u r 1 6 ,   th e   lo ad   v o ltag e   is   co m p e n s ated   to   ac t u al  v al u a s   s h o w n   i n   Fi g u r e   1 7 .   T h Fig u r 1 8   s h o w s   t h s i m u latio n   r es u lt  lo ad   cu r r en b e f o r co m p e n s atio n   an d   Fi g u r 1 9   s h o w s   th e   h ar m o n ic s   co n ten i.e .   1 6 . 6 b y   u s in g   FF T   an al y s is .   W h en   t h s h u n ac ti v f ilter   in j ec ts   cu r r en f r o m   0 . 1 s ec . to   0 . 4 s ec   as  s h o w n   i n   Fi g u r 2 0 ,   th lo ad   cu r r en t   h ar m o n ics  is   r ed u ce   to 2 . 3 3 as  s h o w n   in   th e   FF T   an al y s is   in   F ig u r 2 2   f o r   w h ic h   t h lo a d   cu r r en i s   n ea r l y   s in u s o id al  as  s h o w n   in   Fig u r 2 1 .         Fig u r   14 .   Si m u latio n   o f   P V/W in d   UP QC   s y s te m           Fig u r e   15 .   L o ad   Vo ltag w i th o u t S A F                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 4 16 14 26   1424       Fig u r e   16 .   I n j ec ted   V o ltag e       Fig u r 17 .   L o ad   Vo ltag w i th   S A F           Fig u r e   18 .   L o ad   cu r r en t b ef o r co m p e n s atio n             Fig u r   19 .   C u r r en t I n j ec ted   b y   s h u n t a ctiv f ilte r           Fig u r e   20 .   L o ad   cu r r en w ith   s h u n A P F       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       P - I mp r o ve men t   b S o la r   P h o to - V o lta ic/W in d   E n erg I n te g r a ted   S ystem  u s in g   UP QC   ( S a r ita   S a ma l )   1425       Fig u r e   2 1 .   Har m o n ics a n al y s is   w it h o u s h u n A P F       Fig u r e   22 .   Har m o n ics a n al y s is   w it h   s h u n A P F       6.   CO NCLU SI O N   T h ad v an ta g o f   P h o to   Vo lt aic  /   W in d   en er g y   S y s te m   i s   to   r etain   co n s tan v o lta g o f   7 0 0   v o lts   ac r o s s   th DC - L i n k   ca p ac ito r .   I n   th is   w o r k   th e   s o lar   P w i th   b o o s co n v er ter   o u tp u t   is   o b tain in g   7 0 0 an d   W in d   en er g y   w i th   b o o s co n v er ter   o u tp u is   a ls o   7 0 0 Van d   s i m u latio n   o f   P V/   W in d   e n er g y   - UP QC   m ai n ta i n s   co n s ta n v o lta g o f   7 0 0 w h en   Sag ,   S w ell  an d   I n ter r u p tio n   o cc u r .   I also   r ed u ce s   th h ar m o n ics  co n ten to   2 . 3 3 if   an y   n o n li n ea r   lo ad   is   ass o ciate d .   Hen ce   t h p r o p o s ed   s ch e m ca n   r e g u late  ac ti v an d   r ea ctiv p o w er   in j ec tio n   to   th g r id   an d   co m p en s ate  v o ltag i n ter r u p tio n   in   ad d itio n   to   th o th er   u s u al  o p er atio n   o f   UP QC .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h s u p p o r f r o m   t h E lectr ical  E n g in ee r i n g   Dep ar t m e n t   o f   Vee r   Su r en d r Sai  U n i v er s it y   o f   T ec h n o lo g y ,   B u r la,   I n d ia,   e x ten d ed   to   th a u t h o r s   f o r   th w o r k   r ep o r ted   in   th i s   p ap er   is   g r atef u ll y   ac k n o w led g ed .       RE F E R E NC E S   [1 ]   J.   M .   Ca rra sc o ,   L .   G .   F ra n q u e lo ,   J.   T .   Biala sie w icz ,   E.   Ga lv á n ,   R.   P o r ti ll o G u isa d o ,   M .   M .   P ra ts,   J.   I.   L e ó n ,   a n d   N.  M o re n o - A lf o n so ,   P o w e r - e le c tro n ic  sy ste m f o th e   g rid   in teg ra ti o n   o f   re n e w a b le  e n e rg y   so u rc e A   su rv e y ”,   IEE T ra n sa c ti o n o n   in d u stri a e lec tro n ics ,   Vo l.   4 ,   p p .   1 0 0 2 - 1 6 ,   J u n e   2 0 0 6 .   [2 ]   I.   H.,   A lt a s,  a n d   A .   M .   S h a ra f ,   p h o to v o l taic   a rra y   si m u latio n   m o d e f o m a tl a b - sim u li n k   G UI   e n v iro n m e n t”,   Clea n   E lec trica P o we r,  ICCEP ' 0 7 ,   I n tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   IEE E,   p p .   3 4 1 - 3 4 5 ,   2 0 0 7 .   [3 ]   Y.K.  L a th a ,   C.   S a ib a b u ,   a n d   Y. P .   Ob u les u ,   Un if ied   P o w e Qu a li ty   Co n d it i o n e f o v o lt a g e   sa g   a n d   h a rm o n ic   m it ig a ti o n   o f   n o n li n e a lo a d s” ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   V o l.   1 ,   No .   1 ,   p p .   65 - 7 4 ,   S e p tem b e r,   2 0 1 1 .   [4 ]   Y.  Ch e n ,   X.  Z h a ,   J.  W a n g ,   H.  L i u ,   J.  S u n ,   a n d   H.   T a n g ,   Un if ied   p o w e q u a li ty   c o n d it io n e (U P Q C):  T h e   th e o ry ,   m o d e li n g   a n d   a p p li c a ti o n ,   In P o we S y ste T e c h n o lo g y ,   Pro c e e d in g s.  P o we rCo n   I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   IEE E ,   V o l.   3 ,   p p .   1 3 2 9 - 3 3 ,   2 0 0 0 .   [5 ]   B.   V .   Ra jan n a ,   S .   V.   N.   L .   L a li th a ,   G .   J.  Ra o ,   a n d   S .   K.  S h riv a sta v a ,   S o lar  P h o to v o l taic   G e n e ra t o rs  w it h   M P P T   a n d   Ba tt e ry   S to ra g e   in   M icro g rid s” ,   In ter n a t io 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 ms ,   Vo l.   7 ,   No .   3 pp.   7 0 1 - 7 1 2 ,   S e p tem b e r,   2 0 1 6 .   [6 ]   N.  F e m ia,  G .   P e tro n e ,   G .   S p a g n u o l o   a n d   M . V it e ll i,   Op t im iza ti o n   o f   p e rtu rb   a n d   o b se rv e   m a x i m u m   p o w e p o in trac k in g   m e th o d ,   IEE E   T ra n sa c t io n o n   Po we r E lec tro n ics ,   V o l .   2 0 ,   No .   4 ,   p p .   9 6 3 - 9 7 3 ,   Ju ly   2 0 0 5 .   [7 ]   K.   Ga e id ,   a n d   M .   T .   Ha m o o d ,   Un if ied   P o w e Qu a li ty   Co n d it io n e M o d e Ba se d   w it h   S e ries   a n d   S h u n F il ters ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   V o l.   7 ,   No .   3 ,   p p .   7 4 3 - 7 5 8 .   S e p tem b e r,   2 0 1 6 .   [8 ]   M.   Ba su ,   S .   P.   Da s,  K.   G o p a l,   A .   Du b e y ,   Co m p a ra ti v e   e v a lu a ti o n   o f   tw o   m o d e ls  o f   UP QC  f o s u it a b le  i n terf a c e   to   e n h a n c e   p o w e q u a li ty ”,   El e c tric  Po we r S y ste ms   Res e a rc ,   V o l.   7 7 ,   No .   7 ,   p p .   8 2 1 - 3 0 ,   M a y   2 0 0 7 .   [9 ]   M.   I.   M.   M o n tero ,   E.   R.   Ca d a v a l,   a n d   F .   B.   G o n z a lez ,   Co m p a ri so n   o f   c o n tro l   stra teg ies   f o sh u n a c ti v e   p o w e f il ters   in   th re e - p h a se   f o u r - w ire  s y ste m s ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we El e c tro n ics ,   Vo l.   2 2 ,   No .   1 ,   p p .   2 2 9 - 2 3 6 ,   2 0 0 7 .   [1 0 ]   G.   M.   L e e ,   D.   C.   L e e ,   a n d   J.   K.   S e o k ,   Co n tro l   o f   se ries   A c ti v e   P o w e F il ters   c o m p e n sa ti n g   f o so u rc e   v o lt a g e   u n b a la n c e   a n d   c u rre n h a rm o n ics ,   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   In d u st ria El e c tro n ics .,   V o l.   5 1 ,   No .   1 ,   p p .   1 3 2 - 1 3 9 ,   F e b ru a ry ,   2 0 0 4 .   [1 1 ]   C.   F it z e r,   M .   Ba r n e s,  a n d   P .   G re e n ,   Vo lt a g e   S a g   De tec ti o n   T e c h n i q u e   f o a   Dy n a m ic  V o lt a g e   Re sto re r” ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stry   A p p li c a ti o n s ,   Vo l.   4 0 ,   No .   1 ,   p p .   2 0 3 - 2 1 2 , Ja n /F e b .   2 0 0 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.