Internati o nal  Journal of P o wer Elect roni cs an Drive  S y ste m  (I JPE D S)  V o l.  8, N o . 1 ,  Mar c h  20 17 pp . 33 5 ~ 34 ISSN: 208 8-8 6 9 4 DOI: 10.115 91 /ijp eds.v 8 i 1 . 1 272         3 35     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  New Strategy Control of Bidirect ional Quazi Z Source Inverter  with Bat t eri es  an d Supercapacit ors Energy Storage in Grid  Connect ed Phot ovolt a i c  S y st em       Boukeb b ous S e if  eddine 1 , Kerdoun  Djallel 2   1,2 Department of  Electro technics Labor ator y  of Electrical  Engin e ering of Constantine (LGEC)   Brothers Mentou ri Univers i t y ,  Co nstantine ,  Alg e ri a   1 Unité d e  R echerche Appliquée  en En ergies Ren ouvelab l es, URAER, Cen t re   de Développement des  Energ i es  Renouvelables, CDER,  47133, Ghardaïa,  Alg e ria      Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Oct 22, 2016  Rev i sed  D ec 28 , 20 16  Accepte Ja n 07, 2017      In this pap e r, a  control of  bidir e ctio n a l Quas i- Z- S ource Inver t er  (qZS I) with   energ y  storage (batter i es and  supercapacitor s ) for photovoltaic power   generation s y s t ems is presented.  The  quasi- Z -source inv e rter (qZSI) provides   an al terna tiv e fo r the conv ention a two stag es DC-DC/DC-AC p hotovoltaic  (P V) bas e d inve rter s y s t em .  The  batt eri e s  and  s upercap ac itors  a r e us ed f o r   com p ens a te the  neces s ita te po wer occurred in  interna l  or ext e rnal s y s t em   parameters cir c u m stances. The  main obj ectiv e of this study  is to propose a  suitable activ and reactive po wer cont rol for  injecting o r  recovering  the  power between  the e l ec tric al gr i d  and P V  s y s t e m  (batteri es ). F o r adjus t  th e   problem of rapid variati on of climatic  and the  power grid con d itions, th supercapacito rs are contro lled w ith  buck-boost converter .  Man y  simulation  results obtained  using MATLAB/SIMULINK  in differen t  rigorou s situations   s how the pe rfor m ance of   the pro posed s y stem. Keyword:  Battery   Gri d -c on nect e d   MPPT   Pho t ov o ltaic  Quazi  Z s o urce  inve rter    Sim p l e  bo ost  c ont rol     Sup e rcap acitor   Copyright ©  201 7 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 Bo uk eb bou s Seif  edd i n e   Depa rt m e nt  of  el ect rot ech ni cs , La bo rat o ry  o f   El ect ri cal  En gi nee r i n of C onst a nt i n (L G E C ) ,   B r ot he rs  M e nt ou ri  Uni v ersi t y ,   C onst a nt i n e, A l geri a.   Em ail: Bouke bbous _ seife d dine@hotm a il.fr       1.   INTRODUCTION  W i t h  the dec r ease of conve n tional ene r gy sour ces and the growing problem  of environm ental  pol l u t i o n, t h e r e search a n d ut i l i zat i on of t h e  rene wabl e e n ergy , s u c h  as s o l a r en er gy , w i nd e n er gy  as so o n ,   has  been c o nc erne wi t h  m o re an d m o re at t e nt i on  [1] .   PV power is  be com i ng m o re pre v alent as it s cost is  b eco m i n g  m o re co m p etitiv e with  trad itio n a l p o wer sou r ce s. Howev e r,  t h e u tilizatio n  o f   d e d i cated  en erg y   st ora g e sy st em s nee d s  t o   be   t a ken  i n t o  acc ou nt   beca use  of  t h e i n t e rm i t t e nt  nat u re  o f   t h e P V   ge nera t i on.   En erg y  sto r ag e syste m s can  o p e n  th p o ssib i lity  to  e m p l o y   ren e wab l e en erg y  so urces ab le to  o p e rate in  stan d- al one m ode,  gr i d -c on nect ed  m ode, and m ode t r a n si t i ons  f r om  st and-al on e t o  gri d or  vi ce versa i n  m i cro - g r i d   syste m s [2].  In c o nve nt i o n a l  st ruct u r e, t h e P V   gri d -c on nect ed syste m  is com posed in t w o stages: DC -DC   co nv ersion  stag e to  regu late th e ou tpu t  v o ltag e  fro m   th e PV array to  cert a in  requ ired  lev e l an d  to  ex t r act th e   m a xim u m  power (M P P T) , DC - A C  con v e r si o n  st age t o  pro d u ce t h usa b l e  si nus oi dal  AC  vol t a g e . Thi s   topology has  m a ny disadvantages suc h  as:  m o re losses,  no ise, an d  co mp lex ity in  con t ro l [3 ]. Th e Z  so urce  i nve rt er  (ZS I)  [ 4 ]  o ffe rs a  si m p l e r si ngl st ag e i nve rt er t o pol ogy   wi t h   seve r a l  adva nt a g es:   a.   Mo re bo o s ti n g  cap ab ility.   b.   Eli m in ate th e sh oo t thro ugh   prob lem .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
         IJPE D 33 6 c PV s y a b struct u whic h th at,  f th at i n gene r stora g strate g in clu d refe r e super c im pr o estab l     2.   P conn e      D S   Vol. 8, N o .   Less c o m p The quasi - y stem s. This  w a .   Sim p ler a n b .   Able t o   h a For t h e r e u re with   b a tt e h  has a  stora g f or t h e sa m e  i n n  the syst e m   ation syste m   g whic h i s  c o B y  consi d g y  cont ro l  o f   d i n g b a tt erie s e n c e pow er   c ap acito rs is  i o ve the  sy ste m l ish e d in  Fig u r     P RI NCI PE  O The t o pol e cted in parall     Fig u o . 1,   M a rc h 2 0 p one nt s a n d  l o - Z-s o urce in v w ill m a k e  th P n d  wi ll  lo wer  a ve  t h e st ora g e e sea r ch on t h e ry connec te d e battery con n n vert er o u t p u t in  C 2 . So t h e [5] . On the  b a o nnected i n   p a d eri n g  th e all  f qZS I  f o en s s  and  super c a dem a nde d b y i nt e g rat e d i n   m  reliab ility  f a r e 1.   O F Q UAZ Z ogi c a l  st ruct u el with  C is  s u re 2.   Sc he m a 0 17  :   33 5 – 3 4 o wer c o st.   v erter (qZ S I )   h P V system co st.     e  system   con n h e QZ SI wit h d  in  p a rallel  w n ected i n  pa r a t  po w e r ,   t h e s y e  topo log i cal  s a sis of the a b a rallel with C 1 above wo rk s ure a bi di r e c a p acitors. W i y  gr id  an th is system ,   t a ce t h e all  op Figure Z  SOU RCE  I N u re of   QZSI  w s ho wn  i n  Fi g u a  of  Quazi Z  s 4 h as s o me attr a n ected in pa ra l h  en ergy sto r a w ith  C 2  [6] .  B a a llel with  C 1 y ste m  with  C 1 struct ure wit h b ov e  r e s e ar ch , is chose n  as  t in  th i s  f i e l d ,   c tio n a l po wer  i th  t h e r a p i d l fo r ob taine d t h e se latter,   p erat i o n c o ndi t   e  1.   The  Pro p o N VETE R   w ith  st o r ag u re  2 .   s ou rce i nve rt e r a ctive adva nt a l lel with  t h e c a ge devi ce,  J a om i ng Ge p r By com p arin g 1  has a  wi de b h  C 1  is p r efer a ,  t h e t opol og i t he m a i n  ci rc u th e objectiv e fl ow bet w ee l y  vari at i o o d  a  go od  s t p rese nte rapi d t i ons Th e  b a s o se d syste m   system s  (bat t r  with   b a tteri e a ge s m o re su i a p acitiv e ele m J or ge G. C i n t r o pos es an ot h g  th two  k i n d b attery d i sch a a ble in appli c i c a l structure  u it of th e sch e m e  of th is  stu d y n  the electric o f t h e e x ter n t ora g e dy na m d ly  s t o r ag e   r e s s ic  s t r u c t u r o t eries and su p e s and   s upe rc a          ISS N 2 i table fo r app m en ts.  [ 5 ]-[8] . t ro n-R i ve ra   p h er t o pologica n ds of  st r u ct u r a r g i ng p o w e r c atio n  of  th P o f  QZSI wit h m e  in  th is  p a p y  i s  t o  e l a b o r c al gri d   and  P n al p a r a me te r m ics p e rfo r m s pons e tim e,  o f t h e st udi e d p e r ca pacitors ) a p a cito rs   2 088 -86 94  lication  in  .   p roposes a  l structure  r e, we  f i nd  r ange th an   P V po we h  b a tteries   p er.   r ate a  ne P V s y ste m   s  and the  m ance, the   so we  ca syst e m  is     )  wh ich   is    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJPE D   Ne w th ro u g                   charg ot he VSI   w case.    th ro u g T 2  =  T D S   w  St rat e gy  C o n There  are   t g h state.  Thei r                               In the  sh o e th e two in d u ha nd , i n   t h n w hi c h  i s  c ont r   2 2 1 1 2 2 1 1 C C L L dt du C dt du C dt di L dt di L   C C L L dt du C dt du C dt di L dt di L 2 2 1 1 2 2 1 1 We de fin e g h m ode, wi t T 0  +  T 1 .T he e q   2 2 1 1 2 2 1 1 ( L L c b c D dt di L u dt di L dt du c i dt du c n t r ol  of   Bi di r e t wo  w o r k ing   s r  e q ui val e nt  c  (a )    S h o o t t Figure  3 o t - t hr oug h  st a u ct ors at the  s n on  sh oo t- t h r o r ol l e d  by  si a 1 su p 2 1 2 L L ba t t C C pv i i i i u u u dc L batt L C C pv i i i i i u u u 2 s u 1 2 1 e  T 0   as the ti m t h  a switchin g q uat i o n sy st e m 1 2 1 2 sup ) 1 ( ( ) 1 ( 1 ( c c c pv L L c b att u D D u D Du u Di i D D i I S e ctio na l Qua n s tates for  th b i rc uits are  s h o t hr ough               3 . Th e tw o op e a te of  Fig u re  3 s a m e tim e.T h o ug h st at e, a s a ctive  vect ors  c   dc c i u p   m e in terv al fo r g  cycle T 2 . T h m  becom e  suc 2 1 1 2 1 ) 1 ) 1 ( ( ) c c dc L L u i D D Di i D SSN :  208 8-8 6 n zi Z Sou rce  I n b atter y -assist e o wn  in Figur e                                  e ratin g m o d e   o     3a , t h di o d h e state space  s  F i g u r e  3 b  s h and t w o trad i r  sh oo t th ro u g h e s h oo t -th r o u c h as:    ) 1 dc i D 6 94 n verter with   B e d QZS I , i.e.,  3.                               o f Quazi  Z s o will b e  cu t o f equat i o ns of  t h o w s, th e inv e i t i onal  zer v e g h m ode and  u gh  du ty r a ti o B att e ries ... . ( B sho o t -t hr o u g h (b )    N o n  s h o o u rce i nve rte r   f f, a n d the  D C t his case are  s e rt er will b e   o e cto r s .  Th e  e q T 1  as the  tim e o  is th en  d e f i B ou keb bou s S e h  state a n no ot - th rou gh  C  source a nd  s ho wn i n  e q u a o per a t e d as a  t q uat i on 2 re pr e e  interval for  fi ne d as D   T   e i f  ed di ne)   33 7 n  shoo t-   capacitors   a tio n 1 .   In  t radi t i onal   e sen t e th is  (1 )   (2 )   n on s h oot   T 0 /T 2 ,  and    (3)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
         IJPE D 33 8 switc h   The  D     p ow e r     3.   P super c Fi g 3. 1.   M b atte r        a.   B a    D S   Vol. 8, N o In the ste a h ing cycl e ar e   C D u 2 1 1 1   L B i i 2 D C-link  vo lta g C dc u V 1 In th is sy r  diffe ren ce  t h   g batt P P P RI NCI PE  O The c o nt r c ap acito rs) b a     g u r e 4.   B l oc c M PPT c o n t r o Whe n  ig n r y vo ltag e   V ba t         C batt u V From  (8 w B y  vary i n g t h a ccordingly.  o . 1,   M a rc h 2 0 a dy st ate, the  a e   both ze r o . A c pv u D D 2       ,    C u 2 c L i i sup 1   g e a v era g va l pv u D D 2 1 1 stem we  are   h r o ug h usi ng:   pv g ri d P P O F CONT R O r ol  bl ock  di a g a se d on   Q u asi - ont rol  of   t h e   P o l   oring  th e vo l t t,  so  fr om  (6) , u D D 2 1 1 1 w e fi nd:    h e shoo t thr o 0 17  :   33 5 – 3 4 a vera g e  vol t a g c cor d in g to   ( 3 pv u D D 2 1 2 l ue i s :     three powe    c P s up   O g ram  of  the  P - Z-s o urce i n v e P V gri d -c o n n e l t a ge dr o p  on  w e  obt ai n   [ 5 ] pv u                     S o ug h tim e o v 4 g e of the ind u 3 ), we  ca n o b t v   f l ow s  ar e  co PV gr i d - c on n erter is sh ow n   e cted QZSI  w      th e intern al  ] ,[ 6] :   o:                     p u v er one s w i t u ct ors a n d t h ain:  n t ro lled, th n ecte d  a n d e n n  i n  Fi gu re  4. w it h  b a tteries  a resistance, t h p v D D 1 2 1 chi n g cycle,  cu rre nt o f  th e fou r  on e au t o n erg y  s t or a g e n d su per c ap a c h e vol t a ge   u C 1 ba tt V th e  in p u t   v o          ISS N 2 e  capacitance s o m a tical ly m a e  system  (ba t c itors system   1  i s  appr ox i m o ltag e  can  b 2 088 -86 94  s  ove r o n (4 )   (5 )   (6 )   a tch e s the  (7 )   teries an   storage  m ate  to  the  (8 )   e  b oost e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJPE D   Ne w b.   T t h c.   T track i corre s corre s is in   t and h e 3. 2   Q cont r o     v o lta g desi r e           v o lta g D S   w  St rat e gy  C o n T he i n p u t   vol t a h ro ugh  tim e i s T he m a xim u m The pert u i ng  con t ro m s p ond ing po w s po n d i n g po w t he cor r e c t  di r e n ce t h corr e   Q uaz i  Z  sou r In the sa m o lled on  t h b a The activ e g e (V d  ,V q ) a n e d refe ren ce  a c      d d I V Q I V P The sim p l g e in  th e  sin u s     n t r ol  of   Bi di r e a ge V pv  in cre a s  increase d m  po we poi nt   v r b at i on a n o m et hods.  I n  t h i w er  P 1  is c a w er  P 2  is calcu l r ect i on;  ot he r e s p o n d i n g vol r ce  in v e t e m e way as th e a sis of  the  d F e  a n d reactiv e n d line curren t c tiv e an d rea c d q q q q d I V I I V I      b oost  co nt r o s oi dal  p u l s w Figure I S e ctio na l Qua n a se s when the  v oltag e  can b e o bse r v a t i on ( P i s technique ,   a lculated. Co n l ated. P 2  is t h e r wise it shoul d t age  (V opt  =V r e  con v e nt i ona l m o d e l [5 ],[ 1 F ig ur e 5 .   d- a e  pow er  ( P Q t  (I d  ,  I q  ). T h e c tiv e po wers ( P        So      o l [4 ],[ 1 7 ] - [ 2 0 w i d t h  m odul at i 6.  B l oc  of  i n t SSN :  208 8-8 6 n zi Z Sou rce  I n shoo t - t hr oug h e  t r a c ked  by   a P &O )  meth o d first th PV  n si deri ng  a   s e n c o m p ared  w d  be  re verse d r ef ca n be det l v o ltage-sou r 13 ]- [16 ] .  Th   a ctive and  rea c     Q ) can  be bot h e re fo re, the  re f P re f , Q re f ), as   f           qr e dr e I I 0 ]  fo r q Z SI is  i on P W M ,   t h e   t eg rat e  dut y   r a     6 94 n verter with   B h  ti me is d e cr e a dj ustin g th s d  i s   one  of  t h vol t a ge  a n d   c s ma l l  p e r t u r b w ith  P 1 . If  P 2   i d . In  th is  way , e rm inate [9]- [ r ce inve rt er,  t cont rol  bl oc   i c tiv e co n t ro p h  ex pre s s e b f ere n ce curre n f o llo ws:   2 2 d q ref ef d d ref ef V V P V V P u s ed  to  in te g e  Fig u re 6   illu s at io  in PWM  m B att e ries ... . ( B e ase d , and  de c s hoo t - t hr oug h e common  m c u rre nt are   m b atio n of   vo l i s m o r e   th a n   P  the peak  po w [ 12 ].   he out put  po w i shown in F i p ow e r   b y  usi n P a rk  n ts  ( I dre f , I qre f 2 2 q d ref q q re f V V Q V V Q    r ate the duty  r s trate the c o n t m odul at i o n   B ou keb bou s S e c reases  whe n   du ty ratio m axim u m  p o m e a s u r ed  and   l tag e  in on P 1 , th en   th e p e w er po in t is  r w er  o f  th e  q Z i gu r e  5.   k  c o m pone nt which  allo s     ratio   and t h t r o l  bl oc.       e i f  ed di ne)   33 9 th e  sh o o t - o we r p o in t   henc e t h e   d i rect i on  e rt ur bat i o n   r ec og ni ze d   Z SI ca n be     of s u ppl y   s ettin g  t h (9 )           h ree-pha se                    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
         IJPE D 34 0 carri e carri e 3. 3.   B stora g     suc h   a          a.       4.   S th e t w diffe r     obt ai n    D S   Vol. 8, N o The P V   v o e r signal, t h en  e r signal, t h en    B uck b o ost c The DC/ D g e system  is s h The s u per c    c V P sup   The re fer e a s m e nt i oned       the supercap a S IM ULATI O The sim u l w o st ora g e el e en t situ atio n s       The sim u l n ed  f r o m   th e   o . 1,   M a rc h 2 0 o ltag e  refe re n all th swi t c h all th e switc h ont r o l    D C  bi di rect i o n h ow n in   Fig u r c ap ac ito r s   p o w c c I V sup sup         , e nce powe o in   Figu r e  8a.   a citors  re fe re n O N RESULT atio n  is carri e e m e n t s (b atte r (PV pow er p r l atio n  is ach i e array  fo v a r i 0 17  :   33 5 – 3 4 n ce be com e t h h es in th e th r e h es  will b e  i n   t n al converter  ( r e 7.  Fi gu re 7.   B i w e r  i s   gi ve n s u ,           ref c I _ sup f the s upe rc a S o  t h e c ont r o n ce pow e r         Figure  8 S   e d ou with   M r i e s and s u p e r r odu ced, p o w e Tab l E LEME N T   M a x PV pow e Batteries volt a Supercapacit o Tran sf o r m e r  ( Y Electri c grid ( V Switching fre q e ve d i n  2. 5s,  b i ou s illu min a t 4 h e shoo t -th r o u e e arm s  will  b t h e  on   po sitio n ( buc k - b oost   c   i di r ect i onal   D     uc h as  [ 15] , [ 2 c ref c V P sup _ sup a p acito rs P supc _ o l used is g i v e                                 8 .  S upe rcapa c   M AT LA B/SI M r capacitors ).  S er injected).  T l e 1. Param e t e e r ( P p vm a x ) (k W)   a ge (V b at t )  (V o r s  voltage ( V su p c ) ( Y/ Y)  (V)   V)   q u e ncy (k Hz)   b eca use the  li m t i ons a nd t e m u gh  re fe renc e b e in t h on p o n c o nve rt er)  us e D C / D C  co nve r 2 1] ,[ 2 2 ] :                               _ ref   is calcula t e n  in Figur 8 b         b. s up er c a c itors  contr o l   M UL IN K to  e v S eve r al num e r T able 1  s h ows e r Val u es    Values 5. 12*3 4   )  ( V 2. 7*10 0 220/3 8 0 220/3 8 0 10   m ita tio n  me m m perature o f   2  signal V re f .   I o sitio n .  Also  i d f o c ont r o l l t e r                               t ed from  the  b .   a pacito rs   b uc k v al uate our sy s r ic si m u latio n the val u es  o f   0   0 0   m ory .  Fi gu r e   1 C .  The M P          ISS N 2 If  V ref  is low e i f V ref  is  h i gh e l i ng t h su pe r ( re fere nce a c t k  boo st  co n t r o st em  behavi o r n s are accom p f  i m port a nt  el e 1 0 show s th P PT is ab le t o 2 088 -86 94  e r  th an  th e r th an the  r capaci t or   ( 10 i ve po w e r     o ls  r  base d o n   p l i s hed f o r   e men t .    PV powe o  track  th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       N e w  St rat e gy  C ont r o l  of   Bi di rect i o n a l  Q u an zi  Z S o u rce  I n v e rt er w i t h  Bat t eri e s ... . ( B o u k e bb o u Sei f  ed di ne)   34 1 maxi m u m  power le vel at differe nt illum i nations with  a cceptable dyna mic  response During the  pe riod of  1 000  W / m 2  we can obt ai n t h e   m a xim u m  po wer o f  5. 6 k W .  Whe n  t h e pr o duce d  p h o t o vo l t a i c  energy  i s   hi g h e r   than the  refe re nce im posed, i t  on m o re e n e r gy is  stor ed in the  batteries, in the c o ntra ry case t h ba ttery  in terv en es;  th erefo r e we h a ve  tran sf er  of pb attery po wer  to  th e electrical g r id, lik de m o n s tarated  in  the  sy st em   powe r  f l ow o f   Fi gu re 9  a n d   Fi g u r e 1 6 .    The Fi g u re  1 2   and  Fi g u r e 1 5  i m proves t h at  t h e c ont rol   de vi ce m a kes i t  po ssi bl e t o  i m pos e t h val u e s   desi re d o f  i n je ct ed cur r ent s  a nd act i v e an d r eact i v e po wers  wi t h  a very  g o od  dy nam i cs. In ot he r ha n d we can   tran sit th e activ e power P grid   with a QZ SI  from  electric grid to the  st ora g e sy stem  (batteries). I n  Fi gu re 1 1   because the  re active powe r i m posed (Q re f =0 ), th e in terv al  b e tween  t h vo lta g e  an d curren t is  nu ll in   case of  in j ected   p o wer or recov r ed , so  th e power facto r  is m a in tain   1 .                                          Fig u re  9 .  Po wer fl o w                                       Fig u re  10 PV  p o wer for  v a ri ab le illu m i n a ti o n                             Figure  11.  V o ltage a n gri d  c u r r ent                                Fi gure  12.  Form   of  the c u r r e n t injecte d  t o  the  grid                            Fi gu re  1 3 Si m p l e  t h ree  phas e  v o l t a ge  of  QZ   i nvet e r                              Fi gure  14.  DC link of  QZ i nve r t er            0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 -4 0 0 0 -2 0 0 0 0 20 00 40 00 60 00 80 00 P o w e r (W )     P bat t Pp v Ps u p c Pg r i d 0. 75 0. 8 0. 85 0. 9 -3 00 -2 00 -1 00 0 10 0 20 0 30 0 V g ri d  (V ),  2 0 * I g ri d  (A ) i n j e c t ed pow er   Vg r i d Ig r i d 2. 06 2. 08 2. 1 2. 1 2 2. 14 2. 16 -3 00 -2 00 -1 00 0 10 0 20 0 30 0 t( s ) V g ri d  (V ),  2 0 * I g ri d  (A ) r e c o v e r ed p o w e r     Vg r i d Ig r i d 0. 56 0. 58 0. 6 0. 6 2 0. 64 0. 66 0. 68 -4 0 0 -3 0 0 -2 0 0 -1 0 0 0 10 0 20 0 30 0 40 0 t( s ) Vi n v ( V ) 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 0 100 200 300 400 500 600 t( s ) Vd c  ( V ) 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 0 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00 60 00 t( s ) Pp v  ( W ) G = 600 w / m ² G = 700 w / m ² G = 800 w / m ² G = 800 w / m ² G = 1000 w / m ² 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 -1 5 -1 0 -5 0 5 10 15 t( s ) I g ri d  (A ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l. 8 ,  No . 1 ,   Mar c h  2 017    33 –  34 34 2                              Fig u re  15 Activ e an d reactiv e po wer i n j ected  to th grid                                  Figure  16.  Batteries voltage       Whe n  t h e st or age  po we r re f e rence  is im p o se d,  the batteries power  follow t h perm anent  re gim e   m ode because  it has a l o ng  constant tim e,  in  other  way  the Supe rca p a c itors  powe r purs ue t h e a tra n sient   m o d e  o f  th e imp o s ed activ po wer i n  an y con d ition s  lik e sho w  in   Figu re 17  an d Figure  18                                       Fig u re  1 7 .  Refere nce a n d s upe rca p acitors   po we r                      Figure  18. Re fere nce a n d s u perca p acitors  powe r       C o m a ped wi t h  ot her  pre v i o u s  st udi es, t h al l  resul t s  pres ent e d s h o w  an d co nfi r m  t h at  t h e cont r o l   st rat e gy  ad opt ed wi t h  t w o st ora g e sy st em (bat t e ri es an sup e rca p aci t o r s ) m a kes i t  po ssi bl e t o  m a nage t h e   p o wer  fl o w   exch ang e d  with  haig h  flex i b ility   d e g r es  in   all  co nd itio ns with  v e ry go od  p e rfo rm an ces.       5.   CO NCL USI O N   The pape r pres ent   t h e desi g n ,   m odel i ng  an d cont rol  of bi di r ect i onal   q Z SI  i nve rt er wi t h  ba t t e ri es  an d   su percap acito rs syste m  s t o r ag e in  grid  co nn ected   p h o t o v o ltaic in stallatio n s . Th grid -con n ected   p o wer   in j ection  was  fu lfilled   with  P-Q  d e co up led co n t ro l w ith   max i m u m  p o w er  p o i n t  track ing  of th e PV p a n e l s   i n t e grat e d  by  a  sim p l e  boo st  m e t hod  use d  i n  qZ SI Whe n   t h e o u t p ut  p o w e r o f  p h o t o vol t a i c  panel s  i s  g r eat er   than t h grid-c onnected powe r , the  su rp lu p o wer is absorb ed b y  the stor age  batteries.  In t h e c ont rary  case,  t h e l ack  of  po wer i s  s u ppl e m ent e d by  t h e  st ora g bat t e ry . The n  g o od  per f o r m a nce o f  t h gri d -c on nect e d   cur r ent  i s  achi e ved .  In  ot he r h a nd , fo r acq ui r e  a goo d st ora g e dy nam i cs per f o r m a nce,    superca p aci t o rs h a ve a  fast respon se time, th u s  we inco rpo r ate it in  o u r system th e co n t ro l is ado p t ed  with   b i directio n a l bu ck-boo st  co nv erter fo rei m b u r se a tran sito ry  p e ri o d   ti m e  o f  th e referen ce  po wer  in  all co nd ition s . Th e sim u latio n s   resu lts ob tain ed  in  m a n y  rig o r ou s cond itio n s  confirm  th e v i ab ility an d   v a lid ity o f  th e p r o p o s ed  syst e m  an cont rol st rateg y .       REFERE NC ES   [1]   W.  Ca i,   et a l . , “ A naly sis  and simulation for  grid-connected  pho tovoltaic s y stem   based on M a tlab ,”  IE EE , 2011.  [2]   S. M. Park and S. Y. Pa rk, “Power weakening  control of the  photovo ltaic- batter y  s y stem  for seamless energ y   trans f er in  m i cro g rids ,”  IE EE , 20 13.    [3]   Z. Rasin  and M. F. Rahman, “Design  and Simulation of  Quasi-Z Source Grid  co nnect ed P V  Inve rter with  Bat t er Storage ,”   I EEE , 2012.   [4]   F. Z. Peng, “Z-Source Inv e rter ,”   IEEE transactio ns on  industry a pplications , vo l/issue: 39(2), 200 3.      0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 -2 0 0 0 -1 0 0 0 0 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00 60 00 t ( s ) P  (W ),   Q  (V A R )     Pr e f Pg r i d Qre f Qg ri d 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 0 50 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 35 0 40 0 45 0 t( s ) V b a tt ( V ) 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 413 414 415 416 Z oom 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 - 5 000 0 5 000 10 000 t( s ) P b a t t   (W ),  P r e f  (W ),  P s u p c -re f  (W ),   P s u p c  (W )     Psu p c P s u p c-re f Pr ef Pbat t 2. 1 4 2. 1 6 2. 1 8 2. 2 2. 2 2 2. 2 4 2. 26 2. 28 - 2 000 - 1 000 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 t ( s ) b a t t   (W ),  P r e f  (W ),   P s u p c -re f  (W ),   P s u p c  (W )     Psu p c P s u p c-re f Pr ef Pbat t Z OOM Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       N e w  St rat e gy  C ont r o l  of   Bi di rect i o n a l  Q u an zi  Z S o u rce  I n v e rt er w i t h  Bat t eri e s ... . ( B o u k e bb o u Sei f  ed di ne)   34 3 [5]   G. Baoming,  et al. ,  “ An Energ y -S tored Quas i-Z - S ource Invert er  fo r Applicat ion  to Photovoltai c  Power Sy stem ,”   IEEE Transactio ns on  Industrial Electronics , vol/issue: 60(10), 20 13.      [6]   J .  G .  C .  R i v e r a ,   et a l . ,  “ Quas i-Z- S ource Inver t er   with En erg y  S t o r ag e for  Photovo ltaic Power G e n e ration S y s t ems ,”  IEEE , 2011      [7]   J .  Khajes a l ehi ,   et al. , “ P a ra lle l O p erat ing of  Two  Energ y  S t or age  Batte r y  S y s t em s  Us ing Quas i Z- S ource Inver t er ,”   IEEE , 2014 .   [8]   Z. Rasin,  et al. , “ Design and Si mulation of Quasi-Z-Source Grid conn ect ed P V   Inverter with  Bidirectional Power  Flow for Batter y Storage Manag e ment ,”   IEEE , 20 13.      [9]   M. Khelif et al. ,   “Simulation, op timization  and p e rfo rm ance  ana l ys is  of  an an alo g , e a s y  to im pl e m ent, per t urb an observe MPPT techniqu e to  be u s ed  in  a 1 . 5 kWp  photovoltaic s y s t em,”  IRSEC , 20 13.  [10]   B. Subudhi and R. Pradhan , “ A Co mparative Stud y  on Maximum Po wer Point Trackin g Techniqu es for   Photovoltaic Po wer S y stems ,”  I EEE Transactio ns  on Sustainable En ergy , vol/issue: 4(1) , 2013   [11]   P. Shunmugakani and D. Ki ru bakaran ,  “Simulation and Implementati on of Q u asi-Z-Source B a sed Single-stag Buck/boost Inv e rter  Fed Induction Motor ,”   In ternational Jou r nal of Pow e Electronics and  Drive Systems   ( I JPEDS) , vol/is sue: 7(2), pp . 36 9-378, 2016 [12]   T .  K.  S Sa t h ay ana r ay a n a n ,   et  al .,  “Modelling, I m pedance Desig n , and Effici e n cy  Ana l y s is of Ba tte r y  Assists PV  tied Quasi-Z source inver t er ,”   International Journ a l of Power El ectronics and Dri ve Systems ( I JPEDS) , vol/issue:  7(3), 2016 [13]   H. Fakham,  et a l . , “ Power Control Design of a batter y  ch arger  in a  H y brid Ac tive  PV generator for  load followi ng  applications,”   IEEE Transaction   on I ndustrial Electronics , vol/issue: 58(1) , pp . 85 -94, 2011   [14]   D. Sun,  et al. ,  “ A n Energ y  S t ored Quas i-Z  S ource Cas cad e   Multilev e l Inv e rter B a sed Photovoltaic Power   Generation S y s t em ,”  I EEE Transactions on I ndu strial Electronics , 2015.    [15]   Y. Liu,  et al. , “ Control S y stem  Design of Batter y -Assisted Qu as i-Z-Source In verter for Grid- T ie Photovoltaic  Power Generation ,”  I E EE Transactions on  Sustainable  Energy , v o l/issue: 4 ( 4), 20 13.  [16]   A. Zak e rian  an d D. Nazarpou r ,  “ N ew H y brid  Structure B a se d on Im proved Switched Induc t o r Z-Source  an d   Parallel Inv e rter s for Renewable Energ y  S y s t em s ,”   International Journal of  Pow e r Electronics and Drive Systems   ( IJPEDS ) ,  vol/is sue: 6(3), pp . 63 6-647, 2015   [17]   J .  H .  P a rk,  et al. , “ Power Conditioning S y stem for a Grid Connected  PV Po wer Generation Using a Quasi-Z-Source  Inverter ,”   Journ a l of Po wer  El ec tr onics , vo l/issu e: 10(1) , 2010   [18]   B. Su,  et a l . , “ R e search  on th Composite Contro l for PV Grid- c onnected  and  Energ y -storage based on Quasi-Z- s ource inv e rt er ,”  IEEE,  2014.     [19]   S. Thangapr akas h , “ Unified MPPT Control Strateg y  for Z-Sour ce  Inverter Based  Photovo ltaic Power Conversion   Sy s t e m s ,”  Journal of Po wer  El ec tr onics , vo l/issu e: 12(1) , 2012     [20]   G .  P r akas h and  C. S ubram ani ,  “ S pace Ve ctor  an d Sinusoidal Pul s e W i dth Modul ation of  Quasi Z - Source Inver t er   for Photovoltaic  S y stem ,”   International Journal of  Pow e r Electronics and  Drive Systems , vol/issue: 7(3) , 2016 [21]   X. Liu,  et al. , “ Control of H y br id Batte r y /Ultr a- capa c itor En erg y  Storag e for Stand-alon e Photovoltaic S y stem ,”  IEEE 2010 .    [22]   Q.  Kang,   et al. E nerg y  m a nag e m e nt in grid connect ed P V  s y s t em s  with s upercapac itors  energ y  s t orage ,”   I EEE ,   pp. 1-5 ,  2011     BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS         Seif eddine B O UKEBBOUS,  was born in   constantin e, alg e ria, in  1987,  He receiv ed th Bachelor ' s  degree from Toufik k h eznad ar technica l second ar y  sch ool in 2005.  An d the eng i neer   degree in  electro t echn i cs from un iversity  men t our constantin e, Algeria,  in 2010. A nd he r e ceived  the m a gister d e gree in  el ectr i cal engin eering  fr om  m ilitar y  pol y t echn i c school   (EMP), Algiers,  Algeria, in 2013. For his work on  grid-connected  photovoltaic gen e ration s y st ems. He is currently   working toward  the P h .D degr ee in  el ectro te c hni cs, laborator y  of  electr ical  engineering of  Constantine ( L GEC), university  constantin e 1, Algeria.   His  res earch  inter e s t s  include power   electronics conv erter ,  r e newab l energ y  g e ner a tio n technolog y ,  an d energ y   storag e.      Djallel KERDOUN,   rec e ived   the B.  S c . Degr ee and  M .  S c .  d e gree  in E l e c tri c al Drive  and th automation of in dustrial and  tech nological complexe s  from  the T echni cal Univ ers i t y , Ins t i t ute o f   Energ y  of Moscow, Russia, in 1 995 and 1997, r e spect ively .  And he received  the  Ph.D. degree in   ele c tri cal  engine ering from  the Techn i ca l Unive r sit y , Institu te of  Energ y  of Moscow, Russia, in   2001 for his wo rk on Asy n chro nous Electr i c Drive  of Spherical  Drum -Ty p e Mills with use of  Voltage Regu lator. Since 2004,  he  has been with the depar t ment of  electrical Engineer ing, Th Universit y   of Constantine1 , Constantin e, Alg e ria ,   fi rs t as  a Res ear ch As s i s t ant, the n  as  a Lectur er   in power electr onic s y stems,  with the Power electronics, M achines, and Control Group. His   research  inter e sts include Solid  State Drives,  Po wer Converters, Electr ical Mach ines, and Wind  and Photovoltaic Po wer Gener a tion.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.