I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 8 ,   p p .   297 ~ 304   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 9 . i1 . pp 2 9 7 - 304           297       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   Ex peri m e ntal  Prototy pe Mo del of I DVR  for Bidire cti o na Vo ltag e Co m p ens a tion       Ra m c ha nd ra   Nit t a la 1 Aliv elu M .   P a ri m i 2 K .   U m a   Ra o 3   1 ,2 De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g ,   BIT S   P il a n Hy d e ra b a d   Ca m p u s ,   In d ia   3 De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   R V   Co l leg e   o f   En g in e e rin g ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  1 1 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   1 7 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J an   3 ,   2 0 1 8       In terlin e   Dy n a m ic  V o lt a g e   Re s to re (IDV R)  is  a n   o p ti m u m   s o lu ti o n   to   c o m p e n sa te  v o lt a g e   sa g   in   m u lt ip le  li n e s.  T h e   IDV R   c o n sistin g   o f   tw o   o r   m o re   DV Rs  c o n n e c ted   to   d if f e r e n f e e d e rs  in   a   p o w e s y ste m   sh a rin g   a   c o m m o n   DC  li n k   e n e rg y .   T h is  p a p e p re se n ts  t h e   h a r d w a re   i m p lem e n tatio n   o f   n o v e b id irec ti o n a v o lt a g e   sa g   c o m p e n sa ti o n   b y   th e   IDV i n   m u lt ip le   f e e d e rs  a sa m e   in sta n c e .   A   t w o   li n e   fe e d e p o w e r   s y st e m   w it h   IDV in sta ll e d   is   c o n si d e re d .   T h e   ID VR  is  im p lem e n ted   u sin g   tw o   V S I   w it h   f il ter.   T h e   c o n tro sy ste m   o f   IDV R   is d e v e lo p e d   u si n g   DS P A CE .   K ey w o r d :   B ir d r ec tio n al  C o m p en s a tio n   DSP AC E   1 1 0 3   I n ter lin D y n a m ic  Vo ltag R esto r er     P o w er   Q u alit y     Vo ltag Sa g     Co p y rig h ©   201 In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R a m c h a n d r Nittala,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   B I T S P ilan i H y d er ab ad   C a m p u s ,   J a w ah ar   Na g ar ,   Sh a m ee r p et,   H y d er ab ad ,   T elan g an a,   I n d ia.   E m ail:  n ittala1 9 8 8 @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h am o u n o f   s e n s it iv lo ad s   ad d ed   in to   th elec tr ical  p o w er   d is tr ib u tio n   s y s te m   h as  e s ca lated   in   r ec en y ea r s .   C o n s eq u e n tl y   t h p o w er   q u alit y   p la y s   a   v i tal  r o le  in   e f f ec tiv e   o p er atio n   o f   s en s it iv lo ad s .   Mo s o f   th s en s iti v lo ad s   o n   t h d is tr ib u tio n   s id a r elec tr o n ic  eq u ip m e n t.  T h ese  elec tr o n ic  e q u ip m e n lo ad s   ar e   ea s il y   a f f ec ted   an d   h a v les s   to ler an ce   to w ar d s   th p o wer   q u alit y   p r o b le m s .   He n ce   th p o w er   q u al it y   p r o b lem s   ar co n s id er ed   as  t h m o s s i g n if ica n p r o b le m s   o n   t h d is tr ib u tio n   s id o f   p o w er   s y s te m s .   O n o f   th m aj o r   an d   f r eq u en tl y   o cc u r r in g   p o w er   q u alit y   p r o b le m s   is   v o lta g s ag .   Vo lta g s a g   is   r ef er r ed   to   as  th e   d r o p   in   v o ltag m a g n it u d f r o m   1 0   to   9 0   p er ce n o f   th n o m in al  v alu e,   f o r   d u r atio n   o f   h al f   c y cle  to   o n e   m i n u te   [ 1 ] .   T h ex i s tin g   tr ad itio n al  m et h o d s   f o r   m iti g atio n   o f   v o lta g s a g   ar e   r ep lace d   b y   t h Fle x ib le   AC   T r an s m is s io n   S y s te m s   ( F AC T S)  d ev ices  to   o v er co m th li m itatio n s   o f   tr ad itio n al  m et h o d s   lik li m ited   v o ltag ca p ab ilit y   an d   cr ea tin g   ad d itio n al  lo s s e s   [ 2 ] .   T h er ar v ar io u s   F AC T d ev ices   in co r p o r ated   o n   t h tr an s m i s s io n   a n d   d is tr ib u t io n   s id o f   t h e   p o w er   s y s te m s   to   eli m i n ate  d i f f er en v o ltag a n d   p o w er   d is t o r tio n s .   Am o n g   th F A C T d ev ices  co n n ec ted   a t   th d is tr ib u t io n   s id e,   D y n a m i Vo ltag R esto r er   ( DVR)  h as  b ee n   u til ized   f o r   th v o lta g s a g   m it ig at io n .   T h o u g h   t h f u n ct io n alit y   o f   DVR  i s   to   in j ec s er ie s   v o lta g i n to   th i n co m in g   t h r ee   p h ase  o r   s i n g le  p h a s n et w o r k ,   h o w ev er ,   th e   in j ec tio n   o f   s er ie s   v o ltag e   n ec e s s itate s   t h i n j ec tio n   o f   r ea a n d   r ea ctiv p o w er   i n to   t h e   s y s te m .   T h r ea p o w er   in j ec t io n   is   p r o v id ed   th r o u g h   t h D C   li n k   s u p p o r ted   b y   ex ter n al  en er g y   s o u r ce .   T h e   ex ter n al  e n er g y   s o u r ce   m a y   b ca p ac ito r   b an k ,   b atter y ,   a n y   DC   s o u r ce .   T h u s ,   w h e n   t h d u r atio n   o f   v o lta g e   s ag   o cc u r r en ce   is   lo n g   o r   d u r i n g   m u ltip le  v o ltag s ag s ,   m o r a m o u n o f   e n er g y   is   r eq u ir ed .   T h er ef o r in   th e   ev en t   o f   lo n g   o r   d ee p   v o lt a g s ag s ,   DV R   r eq u ir es   lar g e   ex te r n al  e n er g y   w h ic h   i s   o n o f   t h d r a w b ac k s   o f   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   297     3 0 4   298   DVR.  D u to   t h i n cr ea s i n g   n u m b er   o f   s e n s it iv lo ad s ,   al m o s e v er y   f ee d er   o n   t h d is t r ib u tio n   s id h a s   at   least  o n s en s iti v lo ad   co n n e cted   to   it.  T h er ef o r e,   th er w il b c o n d it io n s   w h er m o r th an   o n f ee d er   n ee d s   to   b co m p e n s ated   at   o n i n s t an ce   o f   ti m e.   C o n n ec t in g   o n e   DVR  to   m u ltip le  f ee d er s   i s   n o p o s s ib le  b ec au s th to p o lo g y   o f   DVR  is   d es ig n ed   f o r   co m p en s atio n   o f   s in g le  f ee d er   an d   co n n ec ti n g   m u ltip le  DVR s   to   m u ltip le  f ee d er s   w i th   e x ter n a l   en er g y   s to r ag w i ll  b u n ec o n o m ical.   T h is   i s   t h s ec o n d   m aj o r   co n s tr ain o f   DVR  i m p le m en ta tio n .   He n ce   th ese  d r a w b ac k s   o f   DV R   ca n   b ac co m p li s h ed   w it h   e x te n d ed   v er s io n   o f   DVR   k n o w n   as I n ter lin D y n a m ic  Vo ltag R e s to r er   ( I DVR).   I DVR  co m p r is es  o f   t w o   o r   m o r DVR s   co n n ec ted   to   d if f er e n d is tr ib u tio n   f ee d er s   s h ar in g   a   co m m o n   DC   li n k .   So ,   if   o n DVR  f u n ctio n s   in   v o ltag co m p e n s atio n   m o d e,   th s ec o n d   DVR  f u n c tio n s   i n   p o w er   m o d to   p r o v id th e   n e ce s s ar y   e n er g y   to   th DVR  wo r k in g   i n   v o lta g co m p e n s a tio n   m o d e.   T h ab ilit y   o f   I DVR to   r ep len is h   t h d lin k   p o w er   w h i le  co m p en s ati n g   ca n   r ed u ce   th s ize  o f   t h DC   lin k   r eq u ir ed .   Mo s t   o f   th r esear ch   o n   th i s   f u n ctio n alit y   o f   I DV R   h a s   b ee n   p r o p o s ed   in   th liter at u r [ 3 ] [ 7 ] .   Sin ce   s e v er al  DV R s   ar co n n e cted   to   m u ltip le  f ee d er s ,   t h v o ltag co m p en s atio n   i n   m u lt ip le  f ee d er s   ca n   b p er f o r m ed   w ith   o n d ev ice  at  o n i n s ta n ce .   T h is   t y p o f   co m p e n s atio n   is   ca l led   as  b id ir ec tio n al  co m p e n s at io n .   T h is   s ec o n d   m aj o r   ad v an tag o f   I DV R   i s   co v er ed   in   t h is   p ap er .   t w o   f ee d er   I DVR  s y s te m   i s   co n s id er ed   an d   v o lta g s a g   is   cr ea ted   in   t h co n s id er ed   t w o   f ee d er s   at  s a m ti m e.   An   ex ten s iv co n tr o l   alg o r ith m s   ar d ev e lo p ed   in   b o th   DV R s   o f   I DVR   f o r   t h v o ltag e   s a g   m i tig at io n   in   th e   f ee d er s .   T h b id ir ec tio n al  co m p e n s at io n   t e ch n iq u o f   I DV R   is   an a l y z ed   w it h   ex p er i m e n tal  r es u lt s   o b tain ed   f r o m   th e   lab o r ato r y   p r o to ty p m o d el  o f   I DVR  d e v elo p ed   u s i n g   DSP AC E   1 1 0 3 .   T h f o llo w i n g   s e ctio n s   co v er s   ab o u t   th m at h e m atica m o d ellin g   o f   I DVR,  co n tr o s y s te m   o f   I D VR   an d   ex p er i m e n tal  r es u lt s   w h ic h   ar o b tain ed   f r o m   t h p r o to ty p m o d el  o f   I DVR .       2.   M AT H E M AT I CAL M O DE L L I N G   O F   I DVR   T h s ch e m atic  n et w o r k   la y o u t   o f   t w o   lin o r   t w o   f ee d er   I DVR  is   s h o w n   i n   Fi g u r e .   1 .   I DVR  co n s i s ts   o f   t w o   D VR s   h a v i n g   co m m o n   DC   li n k .   T h t w o   DV R s   o f   I DVR ar co n n ec ted   to   t w o   d if f er en f ee d er s   w it h   th aid   o f   s er ies   in j ec tio n   tr an s f o r m er s .   T h I DVR  co n s i s ts   o f   co n tr o s y s te m ,   v o lta g s o u r ce   i n v er ter   a n d   th f ilter .   I n   Fi g u r e . 1 ,   V b1  a n d   V b2   ar t h b u s   v o lta g es   o f   f e ed er   1   an d   f ee d er   2   r esp ec tiv e l y .   T h t w o   lo ad s ,   L o ad   1   an d   L o ad   2   ar co n s id er ed   as  th s en s iti v lo ad s   co n n ec ted   to   f ee d er   1   an d   f ee d e r   2   r esp ec tiv el y .   V l1   an d   V l2   ar t h lo ad   v o ltag e s   o f   lo ad   1   a n d   lo ad   2 .   W h e n   a   s ag   o cc u r s   at  s a y   lo ad   1 ,   th e n   th e   DV R   1   i n j ec ts   th v o lta g es V i nj1   to   m ai n tai n   t h V l1   eq u al  to   V s1           Fig u r e   1 .   Sch e m atic  L a y o u t o f   I DVR       2 . 1 .    I nv er t er   M o dellin g   A cc o r d in g   to   Fig u r e .   1 ,   th v o ltag s o u r ce s   o f   t w o   f ee d er s   V s1   an d   V s2   ar g iv en   t h b y   e q u atio n s   1   an d   2   r esp ec tiv el y .     1 1 1 1 1 l i n j s V V Z I V                 ( 1 )     2 2 2 2 2 l i n j s V V Z I V                 ( 2 )     ( No te: D V R i n j V V )   Neg lecti n g   lo s s e s   in   t h b o th   f ee d er s   eq u atio n s   ( 1 )   an d   ( 2 )   c an   b w r itte n   as      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       E xp erimen ta l P r o to typ Mo d e l o f I DV R   fo r   B id ir ec tio n a l V o lta g C o mp en s a tio n   ( R a mch a n d r a   N itta la )   299   1 1 1 l s i n j V V V                   ( 3 )   2 2 2 l s i n j V V V                   ( 4 )     Fro m   eq u atio n s   ( 3 )   an d   ( 4 ) ,   t h v o lta g in j ec ted   f r o m   th I DVR  is   d i f f er e n ce   o f   s u p p l y   an d   lo ad   v o ltag es   o f   th f ee d er .   Hen ce ,   t h in v er ter   v o ltag r atin g   o f   I DV R   ca n   b d eter m i n ed   if   t h a m o u n t   o f   v o ltag s a g   t h at   n ee d s   to   b co m p e n s ated   b y   t h I DVR is   k n o w n .   Fig u r e   2   r ep r esen ts   t h o n l in d iag r a m   o f   o n o f   th f e ed er   s h o w n   i n   F ig u r e   1 .   A cc o r d in g   to   eq u atio n s   ( 3 )   an d   ( 4 )   if   L s V V   th en   0 D V R V   w h ic h   i m p lie s   th er is   n o   n ee d   f o r   co m p en s atio n .   T h n ee d   f o r   v o ltag co m p e n s a tio n   is   o n l y   i f L s V V .                 Fig u r e   2 .   On e li n e d iag r am   o f   o n e o f   th f eed er   s h o wn   i n   F i g u r e   ( 1 )       Fig u r e   3 .   Ph aso r   d iag r am   o f   in   p h ase  m eth o d   co m p en s ati o n       T h v o ltag co m p en s atio n   b y   th I DVR  w i ll b in itia ted   w h en     s L V V *                     ( 5 )     w h er ) * 10 . 0 ( * L L L V V V   T h er ef o r th V DVR   is   g iv e n   as     * L S D V R V V V                   ( 6 )     Hen ce   th v o lta g r atin g   o f   t h t w o   v o lta g s o u r ce   in v er ter s   s h o w n   in   F ig u r e .   1   ca n   b d eter m in ed   b y   u s i n g   eq u atio n   ( 6 ) .   T h v o ltag e   r ati n g   o f   in v er ter   ca n   b d eter m in ed   b y   u s in g   e q u atio n   ( 6 )   o n l y   w h en   t h i n   p h ase  co m p e n s a tio n   m et h o d   is   co n s id er ed   [ 8 ] .     T h p h aso r   d iag r am   o f   th i n   p h ase  co m p en s atio n   m et h o d   is   s h o w n   i n   Fi g u r e .   3 .   I n   th i n   p h a s m et h o d   o f   co m p e n s atio n ,   t h v o lta g i n j ec ted   b y   t h DV R   is   i n   p h ase  w it h   lo ad   ( s ag g ed )   v o lta g e.   Fi g u r e . 3   r ep r esen ts   th e   p h a s o r   d iag r a m   o f   i n   p h a s co m p e n s atio n .   T h i n j ec ted   v o lta g e   V DVR   i s   i n   p h ase  w ith   lo ad   v o ltag e.   As  s h o w n   i n   Fi g u r e .   3   t h lo ad   c u r r en i s   h a v in g   p h ase  d if f er e n ce   w it h   in j ec ted   v o ltag e,   h en ce   t h D VR   s h o u ld   i n j ec t a ctiv p o w er   alo n g   w i th   r ea cti v p o w er   to   th lo ad   n ea r l y   a t a l l   ti m e s .   I n   th is   p ap er ,   th v o ltag s ag   m iti g atio n   b y   th I DVR  is   p er f o r m ed   u s in g   th e   in   p h ase  v o lta g e   co m p e n s at io n   m et h o d .   T h r ea s o n   f o r   ch o o s in g   t h i n   p h ase  m et h o d s   o v er   v ar io u s   v o ltag co m p e n s at io n   m et h o d s   is   b ec au s th i n v er ter   r atin g   w it h   in   p h ase  co m p e n s atio n   is   les s   co m p ar ed   to   th o th er   m et h o d s   li k e   en er g y   s av i n g   m et h o d ,   q u ad r atu r co m p e n s atio n   m et h o d   etc .   [ 8 ] .   Fro m   Fi g u r e .   3   th e   r ea p o w er   o f   th e   ea ch   DVR o f   I DV R   is     co s * L D V R D V R I V P                 ( 7 )     w h er   V DVR : V o ltag i n j ec ted   b y   t h DVR    I L L o ad   cu r r en t   cos P o w er   Facto r   T h er ef o r u s in g   eq u atio n s   ( 6 )   an d   ( 7 )   th p o w er   an d   v o ltag r atin g   o f   th i n v er ter   o f   I DVR  ca n   b e   d eter m in ed .       2 . 2   DC  L ink   Ca pa cit o r   M o dellin g     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   297     3 0 4   300   Desig n i n g   th DC   li n k   o f   I DVR  i s   v er y   ess e n tial  b ec a u s th e n er g y   f o r   I DVR  to   m iti g ate  t h e   v o ltag e   s a g   is   s u p p lied   f r o m   t h D C   li n k .   A s   th v o lta g s o u r ce   in v er ter s   ar u s ed   a s   t h b u ild in g   b lo ck s   o f   I DVR  to   m iti g ate  t h v o ltag e   s ag ,   ca p ac ito r   is   co n n ec ted   at  th DC   l in k   o f   t w o   DV R s   o f   I DVR   w h ich   i s   s h o w n   in   F ig u r e .   1 .   T h ex p r ess io n   f o r   t h DC   li n k   p o w er   is   g i v en   as     l o s s e s D V R D V R DC P P P P 2 1               ( 8 )     w h er P DVR1   an d   P DVR2  ar p o w er   r eq u ir ed   b y   th t w o   DV R s   o f   I DVR  f o r   m iti g ati n g   th v o ltag s a g   an d   P los ses  i s   th lo s s es i n   t h DVR  s y s te m .     Ass u m 0 l o s s e s P th e n   2 1 D V R D V R DC P P P                 ( 9 )     Sin ce   ca p ac itan ce   i s   u s ed   as  th DC   l in k ,   th D C   li n k   p o w e r   P DC   ca n   also   b ex p r ess ed   as      t W P DC DC                   ( 1 0 )     w h er DC W is   th e n er g y   p r o v id ed   b y   th D C   li n k   ca p ac ito r .   W h en ev er   t h I DV R   co m p e n s ate s   th v o ltag e   s ag ,   t h en er g y   p r o v id ed   b y   t h DC   lin k   li n k   ca p ac ito r   is   ex p r ess ed   as     ) ( 2 1 2 m i n 2 m a x DC DC DC V V C W             ( 1 1 )     V DC m ax : D C   l in k   v o lta g e   V DC m in P er m i s s ib le  D C   li n k   v o lta g ( T h m a x i m u m   li m it  b elo w   w h ic h   t h D C   l in k   v o lta g s h o u ld   n o d ec r ea s e)   Fro m   eq u atio n   ( 9 )   an d   ( 1 1 )   th DC   lin k   ca p ac ita n ce   is   g iv e n   as     t DC V DC V D V R P D V R P C ) 2 m i n 2 m a x ( ) 2 1 ( 2               ( 1 2 )     T h DC   lin k   v o lta g is       S V DC V 3 3 m a x                 ( 1 3 )     w h er V s   is   s o u r ce   v o lta g o f   t h f ee d er   to   w h ic h   th I DV R   i s   co n n ec ted .     I n   eq u atio n   ( 1 2 )   if   th a m o u n o f   v o lta g co m p en s ated   b y   th e     t w o   DV R s   o f   I DV R   is   eq u al  t h en   P P P D V R D V R 2 1   .   T h ca p ac itan ce   is   g iv e n   as     t V V P C DC DC ) ( 4 2 m i n 2 m a x                 ( 1 4 )   Hen ce   u s i n g   t h p r o p o s ed   eq u atio n s   f r o m   ( 6 )   to   ( 1 4 )   th r atin g   o f   th I DV R   ca n   b d eter m in ed .   T h p r o p o s ed   co n tr o l s y s te m   f o r   I DVR is   e x p lain ed   in   t h f o llo w i n g   s ec tio n .       3.   CO NT RO L   SYS T E M   O F   I DVR   T h m aj o r   f u n ctio n   o f   co n tr o s y s te m   o f   I DV R   is   to   d etec th e   v o ltag s ag   i n   th li n to   w h ich   I DVR   is   co n n ec ted   a n d   t h en   to   r eg u late  th e   I DVR   f o r   p r o p er   v o ltag i n j ec tio n   to   m it ig ate   t h v o ltag e   s a g .   T h e   co n tr o l s y s te m   d esi g n ed   in   t h i s   p ap er   is   f o r   s in g le  p h ase  I DVR s y s te m .   Fig u r e   4   r ep r esen t s   t h b lo ck   d iag r a m   o f   t h co n tr o s y s te m   o f   I DV R .   T h s o u r ce   v o lta g e   an d   lo ad   v o ltag ar f ed   to   t h i n p u o f   t h co n tr o s y s te m .   T h f o ll o w i n g   ar w o r k i n g   s tep s   f o r   alg o r ith m   i n   co n tr o s y s te m :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       E xp erimen ta l P r o to typ Mo d e l o f I DV R   fo r   B id ir ec tio n a l V o lta g C o mp en s a tio n   ( R a mch a n d r a   N itta la )   301   Step   1 T h lo ad   v o ltag i s   g i v en   to   co n tr o b lo ck .   T h co n tr o b lo ck   c h ec k s   w h eth er * L L V V ,   w h er * L V   is   o b tain ed   f r o m   eq u a tio n   ( 5 ) .   Step   2 :   T h r ef er en ce   an d   lo ad   v o ltag e s   ar co m p u te d   w it h   t h f o llo w i n g   eq u atio n s .     T T t S r e f t V T V ) ( 1 *                   ( 1 5 )     T T t L L t V T V ) ( 1 * * 1                 ( 1 6 )     W h er f T 1 f is   th f u n d a m e n tal  f r e q u en c y .     Step   3 : T h v o ltag er r o r   is   ca lcu lated     * 1 * L r e f e r r V V V                   ( 1 7 )     Step   4 : T h er r o r   is   f ed   to   p r o p o r tio n al  in teg r al  co n tr o ller .   Step   5 : T h p r o p o r tio n al  I n teg r al  co n t r o l ler   r eg u lates t h v o l tag er r o r     S K V K V V i er r P er r er r *                 ( 1 8 )     Step   6 : T h r eg u lated   v o ltag er r o r   is   g iv en   to   t h in p u t o f   t h P W lo g ic  f o r   g en er atin g   t h r eq u ir ed   g ate  p u ls es to   t h s i n g le  p h ase  i n v e r ter .           Fig u r e   4 C o n tr o l   S y s te m   o f   I D VR       T h er ef o r e,   w h e n e v er   v o lta g s ag   i s   d etec ted ,   th co n tr o s y s te m   d etec ts   t h s a g   a n d   g e n er ates  t h e   r eq u ir ed   g ate  p u ls es   to   t h i n v er ter   f o r   t h v o lta g i n j ec tio n .   T h is   co n tr o s y s te m   is   p r es en i n   t h b u ild i n g   b lo ck s   o f   th DVR s   o f   a   co n s i d er ed   I DVR.  W it h   t h m o d ell in g   eq u atio n s   a n d   t h co n tr o l o g ic,   test   s y s te m   w it h   I DV R   is   s i m u lated .   T h ex p er i m e n tal  r es u lt s   o b tain e d   f r o m   lab o r ato r y   p r o to t y p m o d el  o f   I DVR  ar e   ex p lain ed   i n   th n ex t sectio n   p ap er .       4.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S   A   t w o   lin e   I DVR  lab o r ato r y   p r o to t y p m o d el  is   s h o w n   in   F ig u r e   5 .   T h p r o to ty p e   m o d el  is   d ev elo p ed   f o r   ex p er im e n tal  v er if icatio n   o f   b id ir ec tio n al  co m p e n s atio n   o f   I DV R .   T h s ch e m a tic  la y o u o f   h ar d w ar s e u p   i s   s h o w n   in   Fig u r e   6 .   T h p ar am eter s   o f   p r o to ty p m o d el  ar g i v e n   i n   A p p e n d i x   I .   Du to   lab o r ato r y   tech n ical  co n s tr ain ts   th to tal  e x p er i m e n is   p er f o r m ed   i n   lo w   v o lta g lev el s .   A   v o ltag s o u r ce   o f   2 5 is   f ed   to   ea ch   f ee d er .   T h v o ltag s o u r ce   o f   ea ch   f ee d e r   is   f ed   to   r esi s ta n ce   o f   9 0 .   T h lo ad s   o f   ea ch   f ee d er   ar r ated   to   1 0 0 .   A   d o u b le  p o le  s in g le  t h r o w   s w i tch   is   p r o v id ed   to   ad d   an   ad d itio n al  lo ad   o f   1 0 0   f o r   b o th   f ee d er s   s o   t h at  th v o lta g s a g   is   cr ea ted   i n   b o th   f ee d er s   at  s a m in s tan ce   o f   ti m e.   T h v o ltag s o u r ce   in v er ter s   s h o w n   in   Fig u r e   5   ar P W b ased   v o ltag s o u r ce   i n v er ter s   h a v in g   i n s u lated   g at b ip o lar   t r an s is to r   ( I GB T )   s w itc h es.  T h L C   f ilt er s   ar p r esen to   f il ter   th h a r m o n ics  in   i n j ec ted   v o ltag a n d   cu r r en p r esen at   th o u tp u o f   t h v o lta g s o u r ce   i n v er ter .   T h i m p le m e n t atio n   o f   alg o r it h m s   o f   co n tr o s y s te m   o f   I DV R   s y s te m   ar ac co m p li s h ed   w it h   DSP AC E   DS1 1 0 3   co n tr o l b o a r d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   297     3 0 4   302   Fig u r e   7   an d   Fig u r e   8   r ep r ese n ts   t h lo ad   v o ltag es  o f   f ee d er   1   an d   f ee d er   2   in   th ab s en ce   o f   I DVR.   C o n s id er   o n f ee d er   in   t h e x p er im e n tal   s et   u p   in   th e   ab s en ce   o f   I DV R .   T h to tal  r e s is ta n ce   in   f ee d er   b ef o r e   s w itc h   is   o p en   i s   1 9 0 .   T h cu r r en i n   t h f ee d er   1   is   0 . 1 3 A .   T h er ef o r e,   th lo ad   v o lta g o f   f ee d er   is   1 3 V   ( 0 . 1 3 A * 1 0 0 )   w h ich   ca n   b o b s er v ed   in   Fig u r e   7 .   T h s ec o n d   f ee d er   v o ltag is   also   s i m ilar   b ec au s th t w o   f ee d er s   h a v s a m p ar a m eter s   r atin g s .   T h s ec o n d   f ee d er   v o l tag is   1 3 w h ic h   ca n   b o b s er v ed   in   Fi g u r e   8 .     Th lo ad   v o ltag es  o f   t w o   f ee d er s   ar d r o p p ed   to   8 at  0 . 1 5 w h e n   s w i tch   is   clo s ed .   Af ter   clo s in g   s w itc h   th to tal  r esis ta n ce   i n   ea ch   f ee d er   is   1 4 0 .   Hen c th cu r r en is   0 . 1 7 A   an d   t h lo ad   v o ltag is   0 . 1 7 * 5 0 8 . 9 V.   Hen ce   v o lta g s a g   is   ap p lied   i n   b o th   f ee d er s   at  s a m e   ti m b et w ee n   0 . 1 5 s   to   0 . 5   s .   T h lo ad   v o ltag e   in   b o th   f ee d er s   ( Fi g u r e   7   an d   Fi g u r e   8 )   is   o b s er v ed   to   b r esto r ed   to   1 3 V,   w h e n   s w itc h   is   o p en .   T h e   s et  v alu e   o f   I DVR   to   i n itiate   c o m p e n s at io n   i s   2 0 . 7 ( 9 0 % o f   VS=2 5 V) .   T h co m p en s atio n   alg o r it h m   s t ar t s   to   co m p e n s ate  a s   th lo ad   v o lta g o b s er v ed   is   1 3 an d   8 d u r i n g   s ag   co n d it io n .     I n   th p r esen ce   o f   I DV R ,   th e   lo ad   v o ltag es  o f   b o th   f ee d er s   ar g iv e n   in   F ig u r e   9   an d   Fig u r e   1 0 .   W h en e v er   th lo ad   v o ltag e   is   l ess   t h an   th e   co m p en s atio n   li m it,  th co n tr o l s y s te m   o f   I DVR   s en s es t h v o ltag e   er r o r   an d   r eg u lates  t h P W lo g ic  to   g e n er ate  t h g a te  s i g n al s   to   t h v o lta g s o u r ce   in v er ter .   T h in v er te r   in j ec ts   t h n ec es s ar y   v o lta g i n to   t h s y s te m   s o   t h at  th e   v o lt ag s a g   is   m it ig ated .   As  o b s er v ed   in   Fi g u r e   9   an d   Fig u r e   1 0 ,   th lo ad   v o ltag i n   t w o   f ee d er s   is   m ai n tain ed   to   2 5 b y   t h I DVR  a n d   th v o lta g s a g   b et w ee n   t h e   in ter v a ls   o f   0 . 1 5   to   0 .   5   s ec o n d s   is   co m p e n s ated   b y   t h e   I DVR  at   s a m in s ta n ce   o f   ti m e.   T h er ef o r t h e   b id ir ec tio n al  v o ltag co m p e n s atio n   w it h   I DVR i s   v er i f ied   w i th   th e x p er i m e n tal  r es u lt s .           Fig u r e   5 L ab o r ao tr y   P r o to y p Mo d el o f   I DVR           Fig u r e   6.   Sch e m atic  d iag r a m   o f   h ar d w ar p r o to ty p e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       E xp erimen ta l P r o to typ Mo d e l o f I DV R   fo r   B id ir ec tio n a l V o lta g C o mp en s a tio n   ( R a mch a n d r a   N itta la )   303       Fig u r e   7 .   L o ad   Vo ltag o f   Fee d er   1   in   th ab s en ce   o f   I DVR           Fig u r e   8 .   L o ad   Vo ltag o f   Fee d er   2   in   th ab s en ce   o f   I DVR       Fig u r e   9 .   L o ad   Vo ltag o f   Fee d er   1   in   th p r esen ce   o f   I DVR       Fig u r e   10 L o ad   Vo ltag o f   Fe ed er   2   in   th p r esen ce   o f   I DVR       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r o p o s es  th co n c ep o f   b id ir ec tio n al  co m p e n s a tio n   o f   I DVR.   tes s y s te m   co m p r is in g   o f   t w o   f ee d er   I DVR  s y s te m   is   co n s id er ed .   T h v o ltag s a g   is   ap p lied   in   t w o   f ee d er s   at  s a m i n s ta n ce   an d   th e f f ec ti v en e s s   o f   I DV R   i n   m it ig at in g   t h v o lta g s a g   i n   b o th   f ee d er s   at   s a m i n s ta n ce   i s   v er i f ied   w i th   ex p er i m e n tal  s e tu p .   T h ex p e r i m en tal  r es u lts   ar o b tain ed   b y   d e v elo p in g   lab o r ato r y   p r o to ty p m o d el  o f   I DVR.  A   co n tr o s y s te m   f o r   I DVR  is   d e v elo p ed   f o r   s en s i n g   t h v o ltag er r o r   an d   r eg u latin g   t h I DVR  t o   in j ec th e   r eq u ir ed   v o lta g e   f o r   th m iti g atio n   o f   v o ltag e   s a g .   T h ex p er i m en tal  r es u l ts   h av e   p r o v en   th e   ef f icien t   o p er atio n   o f   I DV R   i n   m iti g ati n g   th e   v o lta g s a g   i n   t w o   f ee d er   to p o lo g y   at  s a m in s tan ce .   He n c e   I DVR ca n   b u t ilized   f o r   m u lt i - le v el  f ee d er   v o lta g co m p e n s atio n .       RE F E R E NC E S     [1 ]   M .   H.  B o ll e n ,   Un d e rsta n d i n g   P o w e Qu a li t y   P ro b lem s: V o lt a g e   S a g s a n d   In terru p ti o n s.  W il e y ,   2 0 0 0 .   [2 ]   V .   K.  M e h ta  a n d   R.   M e h ta,  P rin c ip les   o f   P o w e S y ste m In c lu d i n g   G e n e ra ti o n ,   T ra n s m issio n ,   Distrib u ti o n ,   S w it c h g e a a n d   P r o tec ti o n f o B. E/ B. T e c h . ,   A M IE  a n d   Oth e En g i n e e rin g   Ex a m in a ti o n s.  S .   C h a n d ,   2 0 0 5 .   [3 ]   R.   S u d h a ,   P .   Us h a ra n i,   a n d   S .   Ra m a   Re d d y ,   Dig it a S imu l a ti o n   o a n   I n ter li n e   Dy n a mic   V o lt a g e   Res to re fo r   Vo lt a g e   Co mp e n sa ti o n ,   2 0 1 1   I n t.   Co n f .   Co m p u t.   Co m m u n .   El e c tr.   T e c h n o l.   ICCCET   2 0 1 1 ,   n o .   M a rc h ,   p p .   3 8 8 3 9 3 ,   2 0 1 1 .   [4 ]   M .   M o ra d l o u   a n d   H.  R.   Ka rsh e n a s,  Co m p e n sa ti o n   R a n g e   C a lcu latio n   in   a n   I n terlin e   D y n a m ic   V o lt a g e   R e sto re r   (IDV R)  E n c o u n teri n g   D iffere n V o l tag e   S a g   T y p e s,”   In t.   T ra n s.  El e c tr.  En e rg y   S y st . ,   v o l.   2 4 ,   n o .   7 ,   p p .   9 9 2 1 0 0 5 ,   Ju l.   2 0 1 4 .   [5 ]   A .   Ho ss a m - El d in   a n d   A .   El se ro u g i,   Ren e wa b le  e n e rg y   fed   in ter li n e   DVR  f o v o lt a g e   sa g   mit ig a ti o n   i n   d istrib u ti o n   g rid s ,   El e c tr.   Distr ib .   (CIRED  2 0 1 3 ),   2 2 n d   I n t.   C o n f .   Ex h i b . ,   n o .   0 0 3 6 ,   p p .   1 4 ,   2 0 1 3 .   [6 ]   D.  M .   V i lath g a m u w a ,   H.  M .   Wi jek o o n ,   a n d   S .   S .   Ch o i,   A   No v e T e c h n iq u e   to   C o m p e n sa te  V o lt a g e   S a g in   M u lt i l in e   Distrib u ti o n   S y ste m   -   t h e   In terlin e   Dy n a m ic V o lt a g e   R e st o re r,   IEE T ra n s.  In d .   E lec tro n . ,   v o l.   5 3 ,   n o .   5 ,   p p .   1 6 0 3 1 6 1 1 ,   2 0 0 6 .   [7 ]   A .   El se ro u g i,   A .   M .   M a ss o u d ,   S .   M e m b e r,   A .   S .   A b d e l - k h a li k ,   S .   M e m b e r,   S .   A h m e d ,   S .   M e m b e r,   A .   A .   Ho ss a m - e ld in ,   P .   V.  N a id u ,   M .   R.   Ba n a e i,   S .   H.   Ho ss e in i,   M .   S h a h a b a d i n i,   H.  Im a n - e in i,   G .   S .   S a r o d e ,   S .   S e th u m a d h a v a n ,   G .   S .   S a ro d e ,   P .   J.  S h a h ,   R.   S a x e n a ,   a n d   P .   U.  Ra n i,   A n   In terlin e   D y n a m ic   V o lt a g e   Re sto rin g   a n d   Disp lac e m e n t   F a c to Co n tro l li n g   De v ice   IV D F ),   v o l.   2 9 ,   n o .   6 ,   p p .   2 7 3 7 2 7 4 9 ,   2 0 1 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   297     3 0 4   304   [8 ]   P .   Ja y a p ra k a sh ,   B.   S in g h ,   D.  P .   Ko th a ri,   A .   Ch a n d ra ,   S .   M e m b e r,   a n d   K.  A l - Ha d d a d ,   Co n tro o f   Re d u c e d - Ra ti n g   D y n a m ic  V o lt a g e   Re sto re W it h   a   Ba tt e r y   En e rg y   S to ra g e   S y ste m ,   IEE T ra n s.  In d .   Ap p l . ,   v o l.   5 0 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 9 5 1 3 0 3 ,   2 0 1 4   [9 ]   S .   S iv a Ra n jan a n d   K.  S u re sh ,   " Hy b rid   In ter li n e   Dy n a mic   Vo lt a g e   Res to rin g   a n d   Disp l a c e me n F a c to Co n tro li n g   De v i c e   fo r Imp ro v in g   Po we r Qu a li ty o T h e   Distrib u ti o n , "   2 0 1 6   In t e rn a ti o n a Co n f e re n c e   o n   El e c tri c a l,   El e c tro n ics ,   a n d   Op t im iza ti o n   T e c h n iq u e (IC EE OT ),   Ch e n n a i,   2 0 1 6 ,   p p .   4 5 8 1 - 4 5 8 5 .   [1 0 ]   K.  A b o jl a la,  D.  Ho ll id a y   a n d   L .   X u ,   " T ra n sie n A n a lys is  o a n   In t e rlin e   Dy n a mic   Vo lt a g e   re sto re u sin g   Dy n a mic   Ph a so R e p re se n ta ti o n , "   2 0 1 6   IE EE   1 7 t h   W o rk sh o p   o n   C o n tr o a n d   M o d e li n g   f o P o w e El e c tro n i c (COMP EL ),   T ro n d h e im ,   2 0 1 6 ,   p p .   1 - 7 .     [1 1 ]   H.  M a re f a tj o u   a n d   M .   S a rv i,   Co m p e n sa ti o n   o f   S in g le - P h a se   a n d   T h re e - P h a se   V o lt a g e   S a g   a n d   S w e ll   Us in g   D y n a m ic  V o lt a g e   Re sto re r,   In te rn a ti o n a J o u r n a o El e c trica a n d   Co m p u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 9 1 4 4 ,   2 0 1 2   [1 2 ]   S .   M .   M a h a e i,   M .   T .   Ha g h ,   a n d   K.  Zare ,   M o d e li n g   F A C T S   De v ic e in   P o w e S y ste m   S ta te  Esti m a ti o n ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   2 ,   n o .   1 ,   p p .   5 7 6 7 ,   2 0 1 2       AP P E NDI I     V o ltag So u r ce   o f   t w o   Feed er s     1 Φ ,   2 5 V ,   5 0 Hz     Feed er   R esis ta n ce   o f   t w o   Feed er s   90     L o ad   R esi s tan ce   o f   t w o   Feed er s   100     DC   li n k   V o lta g   50V     DC   li n k   ca p ac ito r     5 0 0 µF     R ip p le  f ilter   f o r   DVR 1   R =5 Ω,  C =1 0 µF     R ip p le  Fil ter   f o r   DVR 2   R =5 Ω,  C =1 0 µF     V alu es o f   P I   co n tr o ller   f o r   t w o   DVR1   an d   DVR 2   K p 0 . 2 ,   K i 1 0     P W s w itc h in g   f r eq u en c y     1 0 KHz       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ra m c h a n d ra   Nitt a la  re c e iv e d   B. T e c h .   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n i c En g in e e rin g   f ro m   A c h a r y a   n a g a rju n a   u n iv e rsity ,   G u n tu r,   An d h ra   P ra d e sh ,   In d ia  in   2 0 1 0 .   He   re c e iv e d   M . tec h   in   P o w e S y st e m   S p e c ializa ti o n   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g   f ro m   K L   u n iv e rsit y   G u n tu r,   A n d h ra   P ra d e sh   in   2 0 1 2 .   C u rre n tl y   h e   is  p u rsu in g   P h . D.  i n   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g   in   BIT S   P i lan Hy d e ra b a d   Ca m p u s,  H y d e ra b a d .   His  Re se a rc h   i n t e re sts  a re   P o w e Qu a li ty   im p ro v e m e n in   d istri b u ti o n   sy ste m s a n d   F A CT S   De v i c e s         Dr.  A li v e lu   M a n g a   P a rim re c e i v e d   M . E.   w it h   sp e c ializa ti o n   i n   Co n tr o S y ste m in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   A n d h ra   Un iv e rsit y ,   V isa k h a p a tn a m ,   A n d h ra   P ra d e sh ,   In d ia  i n   2 0 0 4 .   S h e   re c e iv e d   P h . D.  in   E lec tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g   f ro m ,   U n iv e rsiti   T e k n o lo g P e tr o n a s,   T ro n o h ,   P e ra k ,   M a lay sia   in   2 0 1 1 .   Cu rre n tl y   sh e   is  w o rk in g   a a n   As sista n P ro f e ss o in   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g   in   BIT S   P il a n Hy d e ra b a d   Ca m p u s,  Hy d e ra b a d .   He r   Re se a rc h   In tere st   is  A p p li c a ti o n   o f   F A C T S   d e v i c e to   i m p ro v e   P o w e S y ste m   S tab il it y   a n d   P o w e Qu a li ty         P r o f . K.Um a   Ra o   re c e iv e d   B. E.   d e g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   fro m   Un iv e rsit y   V isv e s v a ra y a   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Ba n g a lo re   in   1 9 8 4   a n d   M . E .   d e g re e   in   1 9 8 7   f ro m   th e   sa m e   Un iv e rsit y   in   P o w e S y ste m sp e c ializ a ti o n .   S h e   re c e iv e d   P h . D.   d e g re e   f ro m   In d ian   In st it u te   o f   S c ien c e ,   Ba n g a lo re   in   1 9 9 6   in   P o w e En g in e e rin g   sp e c ializa ti o n .   S h e   a lso   p u rs u e d   M BA ,   P r o jec t   M a n a g e m e n f ro m   In d ira  Ga n d h Op e n   Un iv e rsity ,   Ne w   D e lh in   t h e   y e a 2 0 0 4 .   Cu rre n tl y   sh e   is  w o rk in g   a P ro f e ss o in   El e c tri c a En g in e e rin g   De p a rt m e n t,   RV   c o ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Ba n g a lo re .   S h e   h a p u b li s h e d   m a n y   b o o k s,  Na ti o n a a n d   I n tern a ti o n a c o n f e re n c e a n d   j o u r n a ls.   He re se a rc h   in tere sts a re   P o w e Qu a li ty ,   F A C T S .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.