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 .   3 Sep tem b er   2 0 1 8 ,   p p .   14 4 5 ~ 14 5 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 . i 3 . pp 14 4 5 - 14 5 6          1445       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   Reso na nce  P ro pa g a tion a nd Eli m i n a tion in Integra t e d and   Is la nded Micro g rids       K .   V.   Siv a   Reddy 1 SK .   M o u la li 2 K .   H a r ina dh a   Reddy 3 ,   Ch.  Ra m i R eddy 4 B .   V.   Ra j a nn a 5   G .   Ven k a t esw a rlu 6 ,   Ch.  A ma re nd ra 7   1, 2, 4, 5 , 7 De p a rtm e n t   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e ri n g ,   K L   F ,   A . P . ,   In d ia   3 De p a rtme n t   o f   EE E,   L a k ired d y   Ba li   Re d d y   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   (A u to n o m o u s ),   M y lav a r a m ,   A . P . ,   I n d ia   4, 6 De p a rtm e n o f   EE E,   Na lan d a   In stit u te o f   En g i n e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y ,   G u n tu r,   A . P . ,   I n d ia   7 De p a rtme n o f   EE E,   A d it h y a   En g in e e rin g   Co ll e g e   (A u to n o m o u s) S u ra m p a le m ,   A . P . ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   7 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A u g   1 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   12 ,   2 0 1 8       In   th is  p a p e r,   a   m icro   g rid   re so n a n c e   p ro p a g a ti o n   m o d e is  in v e st ig a ted .   T o   a c ti v e l y   m it ig a te  th e   re so n a n c e   u sin g   DG   u n it s,  a n   e n h a n c e d   DG   u n it   c o n tro l   sc h e m e   th a u se th e   c o n c e p o f   v irt u a im p e d a n c e   is  p ro p o se d .   It  c a n   b e   se e n   th a a   c o n v e n ti o n a v o lt a g e - c o n tr o ll e d   DG   u n it   w i th   a n   L C   f il ter  h a a   sh o rt - c ircu it   f e a tu re   a th e   c h o se n   h a r m o n ic  f re q u e n c ies ,   w h e re a a   c u rre n t - c o n tro ll e d   DG   u n it   p re se n ts  a n   o p e n - c ircu it   c h a ra c teristic.  T h e   a p p li c a ti o n   o u n d e rg ro u n d   c a b les   a n d   sh u n t   c a p a c it o b a n k m a y   in tro d u c e   p o w e r   d istri b u ti o n   s y ste m   re so n a n c e s .   T h is  p a p e a d d it io n a ll y   f o c u se o n   d e v e lo p in g   a   v o l tag e - c o n tro ll e d   DG   u n it - b a se d   a c ti v e   h a rm o n ic  d a m p in g   tec h n iq u e   f o g rid - c o n n e c ted   a n d   islan d in g   m icro   g rid   sy ste m s.  A n   im p ro v e d   v irt u a im p e d a n c e   c o n tro m e th o d   w it h   a   v irt u a d a m p in g   re si sto a n d   a   n o n li n e a v irt u a c a p a c it o r   is  p r o p o se d .   T h e   n o n li n e a v irt u a c a p a c it o is   u se d   t o   c o m p e n sa te  th e   h a rm o n ic   d i p   o n   t h e   g rid - si d e   in d u c t o o f   a   DG   u n it   L C L   f il ter.  T h e   v irt u a re sista n c e   is  p rin c ip a ll y   a n s w e r a b le  f o m icro   g rid   re so n a n c e   d a m p in g .   T h e   e ff e c ti v e n e ss   o f   th e   p ro p o se d   d a m p in g   m e th o d   is  e x a m in e d   u sin g   e a c h   a   sin g le DG u n i a n d   m u lt ip le  p a ra ll e DG   u n it s .   K ey w o r d :   A cti v p o w er   f ilter   Dis tr ib u ted   p o w er   g en er atio n   Dr o o p   c o n tr o l   Gr id - co n n ec ted   co n v er ter   R eso n a n ce   p r o p ag atio n   Vir tu al  i m p ed an ce   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 :   C h .   R a m R ed d y   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 ,   K.   L .     E d u ca tio n   Fo u n d atio n ,   Gr ee n   f ield s ,   Vad d es w ar a m ,   Gu n tu r ,   An d h r P r ad esh ,   I n d ia.   E m ail:  cr r ed d y 2 2 9 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h in cr ea s in g   ap p licatio n   o f   n o n li n ea r   lo ad s   ca n   lead   to   s i g n i f ica n h ar m o n ic  p o llu tio n   i n   p o w er   d is tr ib u tio n   s y s te m .   T h h ar m o n ic  d is to r tio n   m ig h e x cit co m p lica ted   r eso n an ce s ,   p ar ticu lar l y   in   p o w er   s y s te m s   w it h   u n d er g r o u n d   ca b les  o r   s u b   s ea   ca b les  [ 1 ] .   I n   f ac t,  th ese  ca b les  w i th   n o n tr iv ial  p ar asit s h u n t   ca p ac itan ce   w ill  f o r m   a n   L C   l ad d er   n et w o r k   to   a m p l if y   r es o n an ce s .   I n   o r d er   to   m iti g ate  s y s te m   r e s o n a n ce s ,   d am p i n g   r esi s to r s   o r   p ass i v f ilter s   ca n   b p lace d   in   th d i s tr ib u tio n   n e t w o r k s .   Ho w e v er ,   th m iti g atio n   o f   r eso n an ce   p r o p ag atio n   e x p lo itatio n   p ass i v co m p o n e n t s   is   s u b j ec to   s o m w ell  u n d er s t o o d   p r o b lem s ,   li k e   p o w er   lo s s   an d   ad d itio n al   i n v est m e n [ 2 ] .   Mo r eo v er ,   p ass iv f ilter   m i g h e v en   b r in g   e x t r r eso n an ce s   i f   it 's   d esig n ed   o r   in s talled   w it h o u t   k n o w in g   d etailed   s y s te m   co n f ig u r atio n s .   T o   av o id   th a d o p tio n   o f   p ass i v e   d am p i n g   eq u ip m en t,  n u m er o u s   t y p e s   o f   ac ti v d a m p i n g   m et h o d s   ar d ev elo p ed   [ 3 - 6 ] .   Am o n g   th e m ,   t h r esis ti v ac tiv p o w er   f il ter   ( R - A P F)  is   o f te n   co n s id er ed   as    p r o m i s i n g   w a y   to   u n d er s ta n d   b etter   p er f o r m a n ce .   C o n v e n tio n all y ,   th p r in cip le  o f   R - A P i s   to   em u late  th b e h av io r   o f   p as s iv d am p i n g   r e s is to r s   b y   ap p l y i n g   clo s ed - lo o p   cu r r en t - co n tr o lled   m et h o d   ( C C M)   to   p o w er   elec tr o n ic s   co n v er ter s   [ 7 - 8 ] .   I n   th is   m an a g e m e n ca teg o r y ,   t h R - A P w ill  b s i m p l y   m o d eled   as  v ir tu al  h ar m o n ic  r esis to r   if   it ' s   v ie w ed   at  th d is tr ib u tio n   s y s te m   le v el,   i n   a d d itio n ,   m a n y   c h an g ed   R - A P [ 9 - 1 3 ]   id ea s   w er ad d itio n al l y   d e v elo p ed   in   th 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   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   14 4 5     14 5 6   1446   r ec en liter at u r e.   I n ,   t h s ep ar ate  tu n i n g   m et h o d   w as   p r o p o s ed   to   r eg u late   d a m p i n g   r esi s tan ce s   at  d i f f er en t   h ar m o n ic  o r d er s .   Fo r   cu r r en t - co n tr o lled   d g   u n i ts ,   th au x i liar y   R - A P f u n ctio n   c an   b s ea m les s l y   in co r p o r ated   in to   th p r i m ar y   d g   r ea p o w er   i n j ec tio n   f u n ctio n   b y   m o d if y i n g   t h cu r r en r ef er e n ce   [ 1 4 ] .   Ho w e v er ,   co n v e n t io n a C C w il h ar d l y   p r o v id d ir ec v o lt ag s u p p o r th r o u g h o u t h m icr o   g r id   is lan d in g   o p er atio n .   T o   b ea th is   li m itati o n ,   an   en h a n ce d   v o ltag e - co n tr o lled   m et h o d   ( VC M)     w a s   r ec en tl y   p r o p o s ed   f o r   d o g   u n its   w it h   h i g h - o r d er   L C   o r   L C L   f il ter s   [ 1 5 - 1 7 ] .   I ca n   b s ee n   t h at   th e   co n tr o m et h o d   o f   r eg u lati n g   t h e   DG  u n i as  v ir t u al  i m p ed an c e,   th at  is   d ep en d en o n   th p r esen f ee d er   elec tr ic  r esis ta n ce .   On ce   th f ee d er   elec tr ic  r esis ta n ce   is   i n d u cti v e,   th is   m et h o d   co u ld   n o t p r o v id en o u g h   d a m p i n g   ef f ec t s   to   s y s te m   r e s o n an ce .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     Fig u r e   1   ill u s tr ates  th e   co n f i g u r atio n   o f   a   s i n g le - p h ase   m icr o   g r id   s y s te m ,   w h er a   f e w   D u n it s   ar e   in ter co n n ec ted   to   th p o in o f   co m m o n   co u p li n g   ( P C C )   th r o u g h   a n   ex te n d ed   u n d er g r o u n d   f ee d er .   Fo r   th s ak o f   s i m p lici t y ,   t h is   p ap er   o n l y   ad o p ts   an   ea s y   m icr o   g r i d   co n f ig u r atio n   to   d e m o n s tr at h o w   t h m icr o   g r id   p o w er   q u alit y   i s   af f ec ted   b y   r eso n an ce   p r o p ag atio n .   I n   ad d itio n ,   th i s   p ap er   also   ass u m es  t h at  s h u n ca p ac ito r   b an k s   a n d   p ar asit ic   f ee d er   ca p ac itan ce s   ar eq u all y   d i s tr ib u te d   i n   t h e   f ee d er .   No te   th a t   th e   s ta tic  tr a n s f er   s w itc h   ( ST S)  co n tr o ls   th e   o p er atio n   m o d o f   t h m icr o   g r id ,   w h e n   t h m ai n   g r id   is   d is co n n ec ted   f r o m   th e   m icr o   g r id ,   th P C C   n o n li n ea r   lo ad s   s h all  b s u p p lied   b y   t h s ta n d alo n DG  u n it s .   T ab l es  an d   Fig u r es  ar p r esen ted   ce n ter ,   as s h o w n   b el o w   an d   cited   in   t h m an u s cr ip t.         M a i n G r i d S e n d i n g   e n d R e c e i v i n g   e n d L L C L C M i c r o   g r i d   w i t h   p a r a l l e l   D G   U n i t s D G - 2 D G - 1 I n s t a l l a t i o n   P o i n t F e e d e r N o n   l i n e a r   l o a d L L C C L C   Fig u r 1 .   Si m p li f ied   o n e - li n d iag r a m   o f   s in g le  p h a s m ic r o   g r id   s er v ice.       2 . 1      Dis t ribute d P a ra m et er   M o del in G rid - T ied O pera t i o n   Fo r   p r o tr ac ted   f ee d er ,   as  illu s tr ated   in   F ig u r e   1 ,   lu m p ed   p ar am eter   m o d el  is n ' ab le  to   d escr ib its   r eso n an ce   p r o p ag atio n   ch ar ac ter is tics .   A lter n a tiv e l y ,   th d i s tr ib u ted   p ar am e ter   m o d el  w a s   m en tio n ed   in   [ 3 ]   an d   [ 6 ] ,   w h er t h v o lta g d is t o r tio n s   at  P C C   i n d u ce   h ar m o n ic  v o ltag e   s ta n d in g   w av e   o n   th e   f ee d er s .   W h er e   th k t h   P C C   h ar m o n ic   v o lta g e   is   ass u m ed   to   b e   s ti f f   a n d   V   p cc k   ,   Vk   ( x ) a n d   I k   ( x )   s q u ar m ea s u r t h f ee d er   k th   h ar m o n ic  v o ltag a n d   h ar m o n ic  c u r r en t a t p o s itio n   x   a n d   h len g th   o f   th f ee d er   is   l.   I t is ea s y   to   o b tain   t h h ar m o n ic  v o ltag e c u r r en t sta n d i n g   wav eq u atio n s   at  t h h ar m o n ic  o r d er   as     ( ) =   +       ( 1 )   ( ) = 1 (     )   ( 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       R eso n a n ce   p r o p a g a tio n   a n d   E limin a tio n   in   I n te g r a ted   a n d   I s la n d ed   Micr o g r id s   ( K .   V .   S iva   R ed d y )   1447   W h er e   an d   ar co n s ta n ts ,   w h ic h   ar d eter m i n ed   b y   f ee d er   b o u n d ar y   co n d itio n s .   an d   γ  ar th e   ch ar ac ter is tic  i m p ed an ce   [ 3 ]   o f   th f ee d er   w ith o u t c o n s id er in g   th li n r esi s ta n ce   as   =     ( 3 )   =     ( 4 )     W h er e   ω f   is   th f u n d a m e n tal  an g u lar   f r eq u en c y   an d   an d   C   ar th f ee d er   eq u i v alen i n d u cta n ce   an d   s h u n t c ap ac itan ce   p er   k ilo m eter ,   r esp ec tiv el y .   1 )   DG  Un its   w it h   C C an d   R - A P C o n tr o l:  T o   d eter m i n th b o u n d ar y   co n d itio n s   o f   th f ee d er ,   th eq u iv ale n h ar m o n ic  i m p ed a n ce   ( Z AD k )   o f   t h DG  u n i m u s t   b d er iv ed .   First,  th cu r r en r ef er en ce   ( I ref )   o f   CCM - b ased   DG  u n it c a n   b o b tain ed   as     =      = ( ) . ( )   (5 )     w h er I reff   i s   t h f u n d a m e n ta cu r r en t   r ef er e n ce   f o r   DG  u n it  p o w er   co n tr o l,  I A i s   t h h ar m o n ic  c u r r en t   r ef er en ce   f o r   s y s te m   r eso n a n c co m p e n s atio n ,   V( l)   is   th m ea s u r ed   in s tallatio n   p o in v o lt ag at  th r ec eiv i n g   en d   o f   t h f ee d er ,   H D ( s )   is   th tr a n s f er   f u n ctio n   o f   h ar m o n ic  d etec to r ,   w h ich   e x tr ac ts   t h h ar m o n i c   co m p o n e n t s   o f   t h in s tallatio n   p o in t v o ltag e,   a n d   R V   is   t h c o m m a n d   v ir t u al  r esi s tan ce .        = + . (  )     ( 6 )    = + . (  ) + (  )   ( 7 )     w h er ω f   an d   ω DG   ar th n o m in al  an d   r ef er e n ce   an g u lar   f r eq u en cie s .   E   an d   E DG   ar th n o m i n al  an d   r ef er en ce   DG  v o ltag m a g n i tu d es.  P L PF   an d   Q L PF   ar th m ea s u r ed   p o w er   w it h   lo w   p as s   f ilt er in g .   Dp   an d   Dq   ar th d r o o p   s lo p es o f   th co n tr o ller       I ( x ) K ( x ) K V ( l ) K V X = 0 X = l A D K Z A D K Z V i r t u a l   R e s i s t a n c e r R A D K Z V i r t u a l   R e s i s t a n c e r R L V C M W i t h   L C   f i l t e r V C M W i t h   L C L   f i l t e r L o a d K I P C C   N o n   l i n e a r   l o a d s     Fig u r e   2.   E q u iv ale n t c ir cu it   o f   s i n g le  g r id - co n n ec ted   DG  u n it a t t h k th   h ar m o n ic  f r eq u en c y   I ( x ) K ( x ) K V ( l ) K V X = 0 X = l A D K Z A D K Z V i r t u a l   R e s i s t a n c e r R A D K Z V i r t u a l   R e s i s t a n c e r R L V C M W i t h   L C   f i l t e r V C M W i t h   L C L   f i l t e r L o a d K I P C C   N o n   l i n e a r   l o a d s     Fig u r e   3.   E q u iv ale n t c ir cu it o f     s in g le  is la n d in g   DG  u n i t a t th k t h   h ar m o n ic  f r eq u en c y       N o te  th at   w it h   t h e   in te g r al  co n tr o to   r eg u late   t h DG   u n it   v o ltag e   m ag n it u d i n   ( 7 ) ,   th e   s tead y - s tate   r ea ctiv p o w er   co n tr o er r o r   in   th g r id   tied   o p er atio n   is   ze r o .   On ce   th v o ltag m a g n i tu d r ef er en ce   an d   t h e   f r eq u en c y   r e f er en ce   ar d ete r m in ed ,   t h r ip p le - f r ee ,   in s ta n t an eo u s   v o lt a g r ef er en ce   ( V reff )   ca n   b ea s il y   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   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   14 4 5     14 5 6   1448   o b tain ed .   T h eq u iv ale n i m p ed an ce   o f   VC M - b ased   DG  u n it  w it h   an   L C   f ilter   h a s   alr ea d y   b ee n   tu n ed   to   b e   r esis ti v e,   b y   ad d in g   DG  li n cu r r en ( I DG )   f ee d - f o r w ar d   ter m   t o   th v o lta g co n tr o r ef er en ce .   A lt h o u g h   p r ev io u s   V C M - b ased   DG  eq u iv ale n i m p ed an ce   s h ap i n g   te ch n iq u es,  m ai n l y   f o cu s   o n   i m p r o v in g   th p o w er   s h ar i n g   p er f o r m an ce   o f   m u l tip le  DG  u n it s   in   a n   i s lan d i n g   m i cr o   g r id ,   s i m ilar   id ea   ca n   a ls o   b u s ed   to   m it ig ate   th h ar m o n ic  p r o p ag atio n   alo n g   th f ee d er   as     =    = . ( ( ) .  )   ( 8 )     W h er V reff   is   t h f u n d a m e n ta v o lta g r ef er e n ce   d er iv ed   f r o m   d r o o p   co n tr o in   ( 6 )   an d   ( 7 ) ,   V AD   i s   th h ar m o n ic  v o lta g r ef er en c f o r   DG  u n it  h ar m o n ic  i m p e d an ce   s h ap i n g ,   I DG   i s   th m ea s u r ed   DG  u n it  li n e   cu r r en as  s h o w n   in   Fi g u r e   1 ,   H D ( s )   is   th tr an s f er   f u n ct io n   o f   h ar m o n ic  d etec to r ,   w h ic h   ex tr ac t s   th e   h ar m o n ic  co m p o n e n ts   o f   D G   u n it  li n c u r r en t,  an d   R V   i s   th v ir t u al  r esis tan ce   co m m an d .     Sin ce   g r id - co n n ec ted   D u n i u s i n g   eit h er   C C M   o r   VC M   ca n   b m o d eled   b y   a n   eq u i v ale n h ar m o n ic  i m p ed an ce   at  t h e   r ec eiv in g   e n d   o f   th f ee d er ,   th f o llo w in g   b o u n d ar y   co n d itio n s   ca n   b o b tain ed :     ( ) ( ) =     ( 9 )   ( 0 ) =    ( 1 0 )     B y   s o lv i n g   ( 1 ) ,   ( 2 ) ,   ( 9 ) ,   an d   ( 1 0 ) ,   th h ar m o n ic  v o lta g p r o p ag atio n   at  t h h ar m o n ic  o r d er   ca n   b ex p r ess ed   as     ( ) = c os ( ( ) ) + s in ( ( ) ) c os (  ) +   s in (  ) .   ( 1 1 )     W ith   th o b tain ed   eq u atio n   i n   ( 1 1 ) ,   th im p ac o f   t h DG  ac tiv d a m p i n g   s c h e m to   th h ar m o n ic   v o ltag p r o p ag atio n   alo n g   t h e   f ee d er   ca n   b ea s il y   a n al y ze d .   No te  th at  w h e n   th m icr o   g r id   f ee d er   is   p u r el y   R L   i m p ed a n ce ,   t h DG   u n it   c an   s till   w o r k   as   v ir tu al   h ar m o n ic  r esi s to r   at  t h e n d   o f   t h f ee d er .   I n   t h is   ca s e,   th DG   u n it  h a s   t h ca p ab ilit y   o f   ab s o r b in g   s o m P C C   n o n l in ea r   lo ad   cu r r en t   i f   it  i s   d esi g n ed   an d   co n tr o lled   p r o p er ly     2 . 2 .      Dis t ribute d P a ra m et er   M o del in Is la nd ing   O pera t io n   T h p r ev io u s   s ec tio n   f o cu s es   o n   t h e   an al y s is   o f   g r id - tied   DG  u n i ts .   Fo r   an   is la n d i n g   m icr o   g r id   s y s te m ,   t h V C o p er atio n   o f   DG   u n it s   i s   n ee d ed   f o r   d i r ec v o lta g s u p p o r t.  T o   th b est  o f   th e   au th o r s   k n o w led g e,   th q u a n titat iv a n al y s i s   o f   is la n d in g   m icr o   g r id   h ar m o n ic  p r o p ag atio n   is   n o av ailab le.   W h e n   o n l y   s in g le  DG  u n it  is   p lac ed   in   th is lan d i n g   s y s te m ,   co n s ta n v o lta g m a g n it u d an d   co n s ta n f r eq u e n c y   ( C VM C F)  co n tr o ca n   b u s e d .   M u ltip le  D u n i ts   in   th e   m icr o   g r id   as  s h o w n   i n   Fi g u r e   1 ,   th d r o o p   co n tr o m et h o d   in   ( 6 )   a n d   ( 7 )   [ b y   s ett in g   KQ  0   in   ( 7 ) ]   s h all  b e m p lo y ed   to   r ea lize  p r o p er   p o w er   s h ar in g   a m o n g   th ese   DG   u n it s .   C o n s id er i n g   th f o cu s   o f   t h i s   s ec tio n   is   to   in v es tig a te  t h h ar m o n ic  v o l tag d a m p in g   in   a   s tan d alo n is la n d in g   s y s te m ,   s in g le  DG  u n it  at  t h r ec ei v i n g   e n d   o f   t h f ee d er   is   co n s id er ed .   T h cir cu it   m o d el   o f   an   is la n d in g   s y s te m   at   t h h ar m o n ic  o r d er   k   i s   ill u s tr ated   in   Fi g u r e   3 ,   W it h   t h k n o w led g o f   b o u n d ar y   co n d itio n s   at  b o th   s e n d in g   an d   r ec eiv in g   en d s   a s     ( 0 ) =     ( 1 2 )     ( ) ( ) =      ( 1 3 )     T h th   h ar m o n ic  v o ltag d i s t o r tio n   alo n g   t h f ee d er   ca n   b o b tain ed     ( ) = (  1 + ( ( ) / ( + ) ) 2   1 + ( ( + ) ) )   )   ( 1 4 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       R eso n a n ce   p r o p a g a tio n   a n d   E limin a tio n   in   I n te g r a ted   a n d   I s la n d ed   Micr o g r id s   ( K .   V .   S iva   R ed d y )   1449   Fro m   ( 1 4 ) ,   it  ca n   b n o ticed   th at  t h v o lta g p r o p ag atio n   i n   a n   i s lan d i n g   s y s te m   h ar m o n ic  i s   al s o   r elate d   to   th e   DG - u n it   eq u i v alen h ar m o n ic   i m p ed a n ce .   I n   o r d er   to   m ain ta in   s ati s f ied   v o ltag e   q u ali t y ,   th e   eq u iv ale n h ar m o n ic  i m p ed an ce   o f   is lan d i n g   DG  u n it s   s h all  also   b p r o p er ly   d esi g n ed .       3.   RE A L I Z AT I O O F   VIR T U AL   DAM P I NG   I M P E DANC E   T H RO U G H   D G   VO L T A G E   CO NT RO L       I h as   b ee n   clar i f ied   t h at  a n   L C L   f il ter   g r id - s id e   in d u ct o r   ( L 2 )   ca n   af f ec t   t h p er f o r m an ce   o f   d is tr ib u tio n   s y s te m   h ar m o n ic   s u p p r ess io n ,   esp ec iall y   i n   th e   ca s o f   m u ltip le   DG  u n its .   I n   o r d er   to   co m p en s ate  th i m p ac o f   L C L   f ilter   g r id - s id in d u cto r ,   th h ar m o n ic  v o ltag d a m p i n g   s c h e m e   as  s h o w n   in   ( 8 )   s h all  b e   f u r t h er   i m p r o v ed .     3 . 1 .     Co nv ent i o na l V o lt a g e   T ra ck i ng     First,  n eg a tiv v ir tu a in d u cto r   ca n   b p r o d u ce d   b y   VC M.   A cc o r d in g l y ,   t h m o d if ie d   v o ltag e   r ef er en ce   is   o b tain ed   as     =      = ( ) .  ( 2 ) . ( ) .    ( 1 5 )     B y   f u r th er   lo o k i n g   in to   ( 1 5 ) ,   o n ca n   f in d   t h at  t h i m p le m en tatio n   o f   v ir t u al  i n d u cto r   in v o l v es   d er iv ativ o p er atio n ,   w h ic h   m a y   ad v er s el y   a m p li f y   s y s te m   b ac k g r o u n d   n o i s es.  Fo r   in s tan ce ,   if   b an d - s to p   f ilter   is   s elec ted   to   f ilter   o u t t h f u n d a m e n tal  co m p o n en ts   as     ( ) = 1 2  2 + 2  + 2   ( 1 6 )     W h er e   ω BP   is   th cu to f f   b an d w id t h   o f   th b an d - s to p   f il ter ,   th v o lta g co m p en s atio n   ter m   V Co m p   i n   ( 1 5 )   ca n   b ex p r ess ed   as     = ( 2 ) . ( )  = ( 2 + 2  2 2 2 + 2  + 2 ) .    ( 1 7 )     T h d iag r a m   o f   a   DG  u n it  w it h   n e g ati v v ir t u al  i n d u cto r   co n tr o is   s h o w n   i n   Fi g u r e   8 .   A s   illu s tr ated ,   th DG  u n i t is i n ter f ac ed   to   lo n g   f ee d er   w i th   a n   L C L   f ilter .     3 . 2 .     I m ple m e nta t io n o f   No nli nea Virt ua l C a pa cit o r   I n   th i s   s u b s   ec tio n ,   w ell  u n d er s to o d   d o u b le - lo o p   v o ltag co n tr o ller   is   s elec ted   f o r   DG  u n it  v o ltag e   tr ac k in g .   I n   t h o u ter   f il ter   ca p ac ito r   v o ltag co n tr o lo o p ,   th p r o p o r tio n al  an d   m u lt ip le  r eso n an ( P R )   co n tr o ller s   ar u s ed   as     =  ( ) . ( ) = ( + 2  2 2 + 2 2 + (  ) 2 ) . ( )   ( 1 8 )     w h er K P   is   th o u ter   lo o p   p r o p o r tio n al  g ain ,   K ik   is   th e   g ain   o f   r eso n a n co n tr o ller   at  f u n d a m e n tal  a n d   s elec ted   h ar m o n ic  f r eq u e n cie s ,   ω ck   i s   t h cu to f f   b an d w id t h ,   an d   i n n er   is   t h co n tr o r ef e r en ce   f o r   t h in n er   co n tr o lo o p .   I n   th i n n er   lo o p   co n tr o ller   ( G I nner ( s ) ) ,   s i m p le   p r o p o r tio n al  co n tr o ller   ( K inner )   is   e m p lo y ed   an d   th in v er ter   o u tp u t c u r r en t ( I in v )   is   m ea s u r ed   as th f ee d b ac k .       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   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   14 4 5     14 5 6   1450   C T o   M a i n   g r i d O r   H a r m o n i c   l o a d L o n g   f e e d e r I n s t a l l a t i o n   p o i n t DC V I N V I I N V I DG I DG I C V 1 L 2 L D r o o p   c o n t r o l DG L P F P L P F Q DG E . s i n ( ) D G D G E d t P o w e r   C a l c u l a t i o n C V DG I 22 2 1 2 BP B P f s ss   DG I V i r t u a l   d a m p i n g   r e s i s t o r + - - - + C V r R 22 2 1 2 BP B P f s ss   DG I sL H i g h   b a n d   w i d t h   v o l t a g e   c o n t r o l l e r V i r t u a l   n e g a t i v e   i n d u c t o r P W M V     Fig u r 4 .   Mitig atio n   o f   d is tr ib u tio n   f ee d er   h ar m o n ic  p r o p ag atio n   u s in g   v ir tu al  r es is to r   an d   v ir tu al  n e g ati v e       T h is   is   b ec a u s t h i m p ed an ce   o f   ca p ac ito r   also   h as   9 0 °  la g g i n g   p h a s a n g le,   w h ich   is   th s a m e   as  th at   in   a   n eg at iv i n d u cto r .       2 ( ) 1  ( ) = 0   ( 1 9 )     W h er ω f   is   th e   f u n d a m e n tal   a n g u lar   f r eq u e n c y   an d   C V is   th co m m an d   ca p ac ita n ce   at   t h h ar m o n ic   o r d er   t .       T ab le  1 .   DG  Un it P ar am eter s   Co n tr o p a ra m e ter   V a lu e   Ra ted   v o lt a g e   RM S   6 0 V   Ra ted   f re q u e n c y   F = 6 0 Hz   Dro o p   c o e f f i c ien ts   Dp = 1 /3 0 0 ;   Dp = 1 / 3 0 0 KQ = 1 / 3 0   P r o p o rti o n a g a in   Kp 1 = 0 . 1 1   Re so n a n g a in   Kif = 2 0 , Ki3 = 1 5 , Ki 5 = 1 5 , Ki9 = 1 0 ;   Cu o f f   f r e q u e n c y    = 4   ra d /s   (K= 1 , 3 , 5 , 7   a n d   9 )   In n e l o o p   c o n tro l ler    = 2 0   DC l in k   v o lt a g e    = 2 4 0 v   S a m p li n g   a n d   S w it c h in g   f re q u e n c y   1 2 KH Z   Circu it   p a ra m e ter   V a lu e   L C L   f il ter   L 1 = 2 m H L 2 = 3 . 5 m H C f = 2 0    L f il ter   L 1 = 2 m H L 2 = 0 m H C f = 2 0      Co m m a n d   v irt u a re sista n c e   = 5 . 5         = 1 1       Af ter w ar d s ,   th v o ltag d r o p s   o n   th n o n li n ea r   v ir t u al  ca p ac i to r   ca n   b o b tain ed   as     = 1  .  = 1  . (  ( ) .  )   ( 2 0 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       R eso n a n ce   p r o p a g a tio n   a n d   E limin a tio n   in   I n te g r a ted   a n d   I s la n d ed   Micr o g r id s   ( K .   V .   S iva   R ed d y )   1451   W h er e   H Dt ( s )   i s   t h h ar m o n ic  d etec to r   to   d etec th e   tth   DG   h ar m o n ic  c u r r en t   I DGt I ca n   a ls o   b s ee n   th at  p ar allel  r eso n a n co n tr o ll er s   u s ed   in   t h o u ter   lo o p   v o ltag co n tr o in   ( 1 7 )   ar ess en t iall y   s et  o f   b a n d - p ass   f ilter s   w i th   n ar r o w   b a n d w id t h   ω ck   an d   a m p li f ied   m ag n i tu d es  K ik .   I n d ee d ,   th h ar m o n ic  s elec ti v e   ca p ab ilit y   h a s   alr ea d y   b ee n   e m b ed d ed   in   t h r eso n a n t c o n tr o ller s .         C T o   M a i n   g r i d O r   H a r m o n i c   l o a d L o n g   f e e d e r I n s t a l l a t i o n   p o i n t DC V I N V I I N V I DG I DG I C V 1 L 2 L D r o o p   c o n t r o l DG L P F P L P F Q DG E . s i n ( ) D G D G E d t P o w e r   C a l c u l a t i o n C V DG I - + P K 22 2 2 i f c f c f f Ks ss   2 2 2 2 2 2 2 ( ) 2 () ( 2 ( ) ) ( 2 ( ) ) i k c k f i k c k V D G C D G k f k f c k f c k f K k L Ks R I V I s s k s s k     + + - C V - + I   I n v e r t e r P W M V     Fig u r 5 .   Mitig atio n   o f   h ar m o n ic  p r o p ag atio n   u s in g   v ir tu a l r esis to r   an d   n o n li n ea r   v ir t u al  c ap ac ito r       4.   VE RIF I CA T I O N   OF   RE SU L T S   Si m u lated   r e s u lt s   h a v b ee n   o b tain ed   f r o m   s in g le - p h a s lo w   v o lta g m icr o   g r id .   T o   em u late  t h e   b eh av io r   o f   s i x   k i lo m eter s   f ee d er   w it h   d is tr ib u ted   p ar a m ete r s ,   DG  u n it   w it h   a n   L C L   f il ter   is   co n n ec ted   to   P C C   th r o u g h   lad d er   n et w o r k   w it h   s i x   id en ti ca L C   f ilter   u n its     as s h o w n   i n   Fi g u r 1 .             Fig u r e   6 .   Har m o n ic  v o ltag a m p li f icatio n   d u r in g   s i n g le  D u n it g r id   co n n ec ted   o p er atio n   ( w ith o u d am p i n g )   [ f r o m   u p p er   to   lo w e r : ( a)   P C C   v o lta g ( T HD  4 . 0 %);  ( b )   n o d 1   v o ltag ( T HD  4 . 5 6 %);  ( c )   n o d 3   v o ltag e( T HD  1 0 .   9 1 %);  ( d )   n o d 5   v o ltag ( T HD  1 2 . 5 9 %);  ( e)   DG  u n it  f ilter   ca p ac it o r   v o ltag ( T HD  0 . 3 8 %)]   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   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   14 4 5     14 5 6   1452       Fig u r e.   7 Har m o n ic  v o lta g a m p li f icatio n   d u r in g   s i n g le  D u n it g r id   co n n ec ted   o p er atio n   ( w ith   v ir t u al  n o n li n ea r   ca p ac ito r   an d   r esis to r   b ased   ac tiv d am p i n g )   [ f r o m   u p p er   to   lo w er : ( a)   P C C   v o lta g ( T HD  4 . 0 %);  ( b )   n o d 1   v o ltag ( T HD  4 . 1 %);  ( c)   n o d 3   v o ltag ( T H 3 . 7 %);  ( d )   n o d 5   v o ltag ( T HD  3 . 2 %);  an d   ( e)   DG  u n it  f ilter   ca p ac ito r   v o l tag ( T HD  5 . 4 %)       4 . 1 .       Sin g le  DG   Unit  G rid - T ied O pera t io n   A t   f ir s t,  t h p er f o r m a n ce   o f   g r id - co n n ec ted   D u n it   w it h   a n   L C L   f il ter   is   e x a m i n ed .   T h P C C   v o ltag i n   th i s   s i m u la tio n   is   s t if f   an d   it  h as  2 . 0 d is to r tio n   at  ea ch   lo w er   o r d er   h ar m o n ic  f r eq u en c y   ( 3 r d ,   5 th ,   7 th ,   an d   9 th   h ar m o n ic s ) .             Fig u r e   8 .   Har m o n ic  v o ltag a m p li f icatio n   d u r in g   s i n g le  D u n it is la n d in g   o p er atio n   ( w i th o u t d a m p i n g )   [ f r o m   u p p er   to   lo w er : ( a)   P C C   v o ltag ( T HD  1 5 . 2 %);  ( b )   n o d 1   v o ltag ( T HD  1 4 . 7 %);  ( c)   n o d 3   v o ltag ( T HD  1 1 . 9 %);  ( d )   n o d 5   v o ltag ( T HD  1 0 . 5 %);  an d   ( e)   DG  u n it  f ilter   ca p ac it o r   v o ltag ( T HD  1 . 6 %)]       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       R eso n a n ce   p r o p a g a tio n   a n d   E limin a tio n   in   I n te g r a ted   a n d   I s la n d ed   Micr o g r id s   ( K .   V .   S iva   R ed d y )   1453   T ab le  2 .   Har m o n ic  Sp ec tr u m   o f   A   Gr id - C o n n ec ted   Mic r o g r id   W ith o u A cti v Da m p i n g       3 rd   H a r mo n i c   5 th    H a r mo n i c   7 th   H a r mo n i c   9 th   h a r mo n i c   11 th   H a r mo n i c   13 th   H a r mo n i c   T H D   P C C   v o l t a g e   2 . 0 0 %   2 . 0 0 %   2 . 0 0 %   2 . 0 0 %   0%   0%   4 . 0 0 %   N o d e   1 V o l t a g e   1 . 9 1 %   2 . 4 1 %   2 . 8 9 %   1 . 3 1 %   0 . 0 5 %   0 . 0 3 %   4 . 5 6 %   N o d e   3 V o l t a g e   1 . 6 5 %   2 . 9 2 %   1 0 . 3 7 %   0 . 7 4 %   0 . 0 3 %   0 . 0 4 %   1 0 . 9 1 %   N o d e   5 V o l t a g e   1 . 2 4 %   2 . 5 7 %   1 2 . 3 1 %   2 . 0 7 %   0 . 0 1 %   0 . 0 2 %   1 2 . 5 9 %   D G   v o l t a g e   0 . 0 2 %   0 . 0 4 %   0 . 1 0 %   0 . 1 4 %   0 . 1 5 %   0 . 2 %   0 . 3 8 %       T ab le  3 .   Har m o n ic  Sp ec tr u m   o f   an   I s la n d in g   Mic r o   Gr id   W ith o u A ct iv Da m p i n g       3 rd   h a r mo n i c   5 th    H a r mo n i c   7 th   H a r mo n i c   9 th   H a r mo n i c   11 th   H a r mo n i c   13 th   H a r mo n i c   T H D   P C C   v o l t a g e   1 3 . 1 9 %   2 . 9 5 %   0 . 2 9 %   1 . 6 6 %   6 . 5 8 %   0 . 5 4 %   1 5 . 1 9 %   N o d e   1 V o l t a g e   1 1 . 9 6 %   3 . 6 8 %   0 . 3 9 %   1 . 0 7 %   6 . 6 2 %   1 . 4 6 %   1 4 . 6 7 %   N o d e   3 V o l t a g e   1 0 . 0 5 %   4 . 3 5 %   1 . 4 5 %   0 . 6 6 %   1 . 0 9 %   0 . 6 1 %   1 1 . 9 3 %   N o d e   5 V o l t a g e   7 . 5 4 %   3 . 8 3 %   1 . 7 3 %   1 . 7 6 %   5 . 9 8 %   0 . 8 6 %   1 0 . 5 1 %   D G   v o l t a g e   0 . 1 0 %   0 . 0 5 %   0 . 0 2 %   0 . 4 5 %   1 . 4 3 %   0 . 2 %   1 . 6 0 %       T ab le  4.   DG  Un it P ar am eter s   C o n t r o l   p a r a me t e r   V a l u e   R a t e d   v o l t a g e   R M S   6 0 V   R a t e d   f r e q u e n c y   F = 6 0 H z   D r o o p   c o e f f i c i e n t s   D p = 1 / 3 0 0 ;   D p = 1 / 3 0 0 ;   K Q = 1 / 3 0   P r o p o r t i o n a l   g a i n   K p 1 = 0 . 1 1   R e so n a n t   g a i n   K i f = 2 0 , K i 3 = 1 5 , K i 5 = 1 5 , K i 9 = 1 0 ;   C u t o f f   f r e q u e n c y    = 4   r a d / s( K = f , 3 , 5 , 7   a n d   9 )   I n n e r   l o o p   c o n t r o l l e r    = 2 0   D C   l i n k   v o l t a g e    = 2 4 0 v   S a mp l i n g   a n d   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   1 2 K H Z   C i r c u i t   p a r a me t e r   V a l u e   L C L   f i l t e r   L 1 = 2 mH   L 2 = 3 . 5 mH   C f = 2 0    L C   f i l t e r   L 1 = 2 mH   L 2 = 0 mH   C f = 2 0    C o mm a n d   v i r t u a l   r e si st a n c e   = 5 . 5           Fig u r e   9 Har m o n ic  v o ltag a m p li f icatio n   d u r in g   s i n g le  D u n it is la n d in g   o p er atio n   ( w i th   v ir t u al  n o n li n ea r   ca p ac ito r   an d   r esis to r   b ased   ac tiv d a m p i n g )   [ f r o m   u p p er   to   lo w er : ( a)   P C C   v o lta g ( T HD  6 . 1 %);  ( b )   n o d 1   v o ltag ( T HD  6 . 0 %);  ( c)   n o d 3   v o ltag ( T HD  5 . 2 %);  ( d )   n o d 5   v o ltag ( T HD  5 . 3 %);  an d   ( e)   DG  u n i t f i lter   ca p ac ito r   v o ltag ( T HD  7 . 1 %)]       4 . 2 .       Sin g le  DG   Unit  G rid - T ied O pera t io n   I n   ad d itio n   to   g r id - co n n ec ted   o p er atio n ,   th p er f o r m a n ce   o f   s in g le  DG  u n it  i n   is la n d in g   o p er atio n   is   also   in v est ig at ed .   I n   t h is   ca s e,   th e   P C C   lad   is   a   s i n g le - p h ase  d io d r ec ti f ier   an d   i is   s u p p lied   b y   t h D G   u n i t h r o u g h   lo n g   f ee d er .   W h en   t h co n v e n tio n al   V C w it h o u d a m p in g   is   ad o p ted ,   th p er f o r m a n ce   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   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   14 4 5     14 5 6   1454   s y s te m   is   o b tai n ed   in   F ig u r e   8 .   Si m i lar   to   th g r id - tied   o p e r atio n ,   th v o lta g w a v ef o r m s   at  P C C ,   n o d es  1 ,   3 ,   an d   5 ,   an d   DG  u n i t f il ter   ca p ac ito r   ar s h o w n   f r o m   c h a n n e ls   ( a)   to   ( e ) ,   r esp ec tiv el y .       4 . 3 .       M ul t ipl DG   Unit s   G ri d - T ied O pera t io n   T o   v er if y   t h cir cu lat in g   h ar m o n ic  cu r r en b et w ee n   m u ltip le   DG  u n it s ,   t w o   g r id - co n n ec ted   DG  u n it s   at  th e   s a m e   p o w er   r at in g   ar e   p lace d   at  t h r ec ei v i n g   e n d   o f   th e   f ee d er   in   t h is   s i m u la tio n ,   DG   u n it   1   i s   in ter f ac ed   to   th f ee d er   r ec eiv i n g   e n d   w it h   an   L C   f ilt er   w h i le   DG  u n it 2   h as a n   LC L filte r .             Fig u r e.   1 0 .   Har m o n ic  v o lta g a m p li f icatio n   alo n g   t h f ee d er s   ( g r id - tied   o p er atio n   o f   t w o   p ar allel  DG  u n its ) .       T h P C C   v o ltag e   h ar m o n ic s   a r s elec ted   t o   b t h s a m as   t h at  i n   Fi g u r e   9 .   W h en   b o th   D u n it s   ar e   o p er atin g   w i th o u a n y   v ir tu al   i m p ed an ce   co n tr o l,    DG   u n it  1   es s en t iall y   b eh a v es   as  s h o r cir cu it   at  th e   h ar m o n ics  an d   DG  u n it  2   w o r k s   as  an   eq u i v alen i n d u cto r   L 2 ,   T h v o ltag w a v ef o r m   alo n g   t h f ee d er   is   s h o w n   in   th f ir s t   co lu m n   o f   Fig u r e   10 .   I n   th i s   ca s e,   t h er ar s o m v o lta g d is to r tio n s   a th n o d es  1   an d   3 .   W h en   o n l y   v ir t u al  r es is to r   r eg u la tio n   u s in g   ( 8 )   is   ap p lied   t o   b o th   DG  u n it s ,   it  ca n   b s e en   f r o m   t h e   s ec o n d   co lu m n   o f   F ig u r e   1 4   t h at  h ar m o n ic  v o lta g d is to r tio n   ar e   m it ig ated .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.