In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  11, N o.  1, Mar ch 20 20,  p p.  547~ 5 5 4   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 5 47- 55 4           545     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i j p eds.i a esco re .com  PV Integrated si ng le-phase d yn amic voltage  restorer for sag  voltage, voltage fluctuations  and harmonics compensation       To ufik  T o u m i 1 ,   Ah med A lla li 2 , Oth ma ne  A bdelk hale k 3 ,   A b da lla h  B e n Abdelk a d er 4 ,    Ab de l m al ek  Mefto uhi 5 ,   M o ha m m e d  A m i n e   S o um e u r 6   1, 2, 4 , 5   F acul t y  of E lectri cal Eng ineering , U n i versity   of  S c i ences  and  T ech no log y  of Oran , A l g e ria  3, 6   F acu lty  o f  Te chn o l o g y , Uni ve rs it y of Tah ri Mo h am m e d Bech ar, A l g eri a       Ar ticle  In fo    ABSTRACT A r t i cl e hi sto r y:  Re cei v e d   M a r 1 3 ,  2 019  Re vise d A p r   20,  201 9   Acc e p t e d   Jul   8, 2 0 1 9      T h is  d ocum ent  p r opo ses   a  ph otov olt a ic  ( P V )  b a s e d  s i ngle-p h ase  d yn am ic   vo lta g e   re stora t i o n   (DVR)  d e vic e ,  it  e l i m in a t e s   b oth  sa g  a n d   sw ell  v o l t age  an d  co m p ens a tes   fo r  po wer.  T he   p ropo sed  sys t em  r equi res  a  powe r  sou rce  t o   c o mp e n sa te   f o r   t h e   s a g /s we l l   v o l t a ge .  Th is   s ys te m   ha s  fo un d  a   s imp l e  topol o gy   f o r  the  D V R  th at  u ses  P V   w i t h   t w o   DC-DC  b oosts  c on verters   as  t h e   DC  power  s o u r ce   f or  t he  d ynam i c  volt a g e   c o n serv ato r .   Th e  DC/ D C  b o o s t  con verter  po we r e d  b y   t he   P V  g e ne ra tor  i s   a pp lie d   t o  in c r e a se   t he   v o l ta ge   to  m e e t   the  DC   bu s  vo lta g e   re qu ir e m e n ts  o f  the   sing le -bra n c h  vo lta g e   so urc e   i n verter  ( VSI).   T h is  s y s te m   u s e s   r enew able  e ne rgy ;   s aves   e n e rgy  accordi n g l y   and   s up pl ie s   powe r  to   c ri ti cal / s ens itive  load s.   T he  c ontrol   met h od  u sed  in  t his  work  i s  a   S lid ing  M o d e   C on trol   ( S M C)  m etho d  an d  rel i es  on  a  phas e   l o c ke d   loop  ( P L L)   u s ed   t o  co nt ro l   the  a c t i v e   f ilt e r.   T he  e ff ectiv eness   of   t he  s ug ges t e d   m eth od  i s   co nf irm e d   by th e  MATLAB/ S imu l i nk® s im ulatio n   resu lts  an d   t h elab ora t o r ia l  p r ot oty p e.  T hes e  resu l t s  s ho w   t h e   cap acit y  of   th e pro p o s ed  DC l ink  co nt rol. Key w ords:   B oost  co nver t e r   D yna mic  V o l t a g e Res t ore r   (D VR )  Harmo n i c s     P h o t ov olt a ic  (PV )   S l id i ng m ode  c on tro l   Vol t age  fl uct u ati o ns  Vol t age  sa g/sw ell   T h i s   i s  a n   open   acces s a r ticl e  under  th e  CC  BY-SA  l i cens e .    C o rre s po n d in g Au t h or:  To ufik  T oum i,    D e partm e nt o f  Elec tric a l  Eng i n eer ing,    F acult y o f   E lec t ric a l  En g i n eer ing,   Un iv e r s i t y  of Sci e n c e s  a n d   Tec h nol ogy  o f   Oran ,    BP   150 5 ,  El  M’ nao u er,   3100 0 , O ra n,  A l g e r ia.  Em ail :   w ebus t o -m b@u n i v- usto.dz ;  t ou fik t o u m i @ y a h o o .fr       1.   I N TR OD U C TI O N    I ndustr ies  ha ve   a c h i e ve d  a  r e m a rka b l e   r ate   of  g row t h  in  l a t e   ye a r s  wi t h   s o phi st i c a t e d   a nd   a dv a n ce d  com p u t e r s  an d   equ i pm ent.  A   v er y  goo d  prod uc t   q u a l i t y,  dow nsiz i n g  a n d  f i n a nc ial  ga i n   f rom   t h is  m oder n   in dus trial i za tio n  me th od   h a v e  ope ned  the  do or  t o  ma rket  f or  s en si t i ve   i ns ta lla t i on  a nd  c o n t r o l   de v i c e s ,   aut o m a te d  ma nu fac t ur in g  u n i t s   a n d   c om pu t e r i zed  p r o ce ss  con t ro ls .  The   sig n if i c a n t  be nefi t  o f   t he  r e v en ues  col l ec te d  has  pr ov i d e d  t hese  p op ula r  system s  in t h e  in dus tri a l  fie l d,  w ha te ver  the i r in i t i a l  cost.  Most  p r o cesses   i m p l yi ng   t hi s  d e vi c e   a re   d i s ru pt ed   b y   vol t a g e   q u a li ty   i ssue s.  I ndu stria l   a nd  resi den t i a l  dist urba nc es  i n  pow e r   q u a l i t y  a r e  l a r g e l y  d u e  t o   v o l t a g e  d r o p ,  v o l t a g e  s w e l l   a n d   l o n g  d e l a y  p o w e r  i n t e r r u p t i o n s  [ 1 ,  2 ] .  T h e  s a g  v o l t a g e   i s   d et e r mi n e d   as  a n   ab ru pt   d e c re as e  i n   t h e   s u pply   v o lt ag e  wh i c h   c a n   g o   betw ee n  1 0 %   a nd  90 %  of  i ts  r ated  sinus o i da l  w a veform . H ow ever   a ltho u gh,  t he   vol tage   s w e l l   i s  dete rm i n ed  a s  an  a brupt  r ise  in  s ourc e   vol ta g e   betw ee n  11 0%  a nd  1 80%  o f  it s  r a ted  sin u s o ida l   v a l ue.   In  a c c or da nce   with  I EEE  standa rd s  519-1 9 92  a nd  IEEE  11 5 9 -1 19 5,  a   t yp ica l   t i m e  of  s ag  a nd   s w e ll  vo lta ge  i s  be tw e e n  1 0  ms  a nd   1   m in  [ 3-5] .  The  D ynam i c  V o l t a g e  Re gu l a tor  (D VR)  ha s  bec o m e   i n  r ece n t   y ear s  fam ous  a s  a   su c c e s s f ul  s ol u tio n  f o r  the  protec t i o n   o f  se n s iti ve   loa d s  w ith  v o lta ge  s ag  a nd  sw e l ls  b y  inje c t i n g  t h e  ser i e s   v o l ta ge   a nd  th e   sync hron ism   w ith  t he   m ain s   s up pl y   vo lta ge  [ 6-1 0 ].  T he  D V R   i s  c o n n ec te d   i n   s e r ies  w i t h   t he  d i s trib u tio n  line   vi a   a n   i nje c tion  t r ansform e r   as  i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SSN: 2088-8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    547  –   55 4  54 6 F i gure   1.  D ur ing  a   sh ort  c i rc uit  fa u l t ,   t he  v ol t a ge  o n  t h e  d i s t rib u t i o n  b u s   dec r ea ses.  T hi s  ca uses  a   d i p   i n  the  vo lta ge ha p pe n s  in t h e se nsi t i v e l o ad. To s o l v e  the  v o lta ge a c ross th e   lo ad , the D V R  is ai m e d t o  th i s pur pose .     [1 1-1 3 ].   T he  D V R 's  pow e r   s witc he s  must  b e  con t ro lle d  us in g  a n   a ppro p r i a t e   contro l  strate g y   t o  prod uce  gat i n g   signa l s   f or  t he  D V R 's p ow e r  sw itc hes  [1 4-1 6 ] .            F i gure   1.  G ene r al D V R   s t r uct u re      G r ow ing   c onc e r n  over   grow i ng  e n er gy  c o n s ump t i o n,  e nvir o n m en ta l   de g r ada tio n  re sult i ng  from   t h e   bur ni n g   o f  foss il  fue l s  a nd  fl u c tua t in g  oil  pr ic es  n a t i ons  h a v e   i ncre ase d   t he  u se  o f  rene wab l e  e n erg y   g e n er a tio n  in  t he  a ppl ica t i on  of  t he  p ow e r   s ystem .   P V   b a sed  D V R   h a s   d ev ice   t o  so lve   the  v o lta ge  p o w er  qual i t y   p r o bl e m s   for  a  sm all  in d u s t r y ,  e s pe cial l y   i n  rur a l  ar eas,  a r ea s   have  a   s ig n i fica nt  a m o u n t  of  s u n s t r o k e .  Thi s   can  h ap pen  i n   d e v e lo pin g   cou n t r i e s ,   w h e re   t h e   e l ect ri c a l   en ergy   g en era t ed   i s  less  t h a n   t he i r   d em an d.   T he   d isa dva n t age   o f   p hot ovo lt ai c   el ec t r i c i t y   p r oduc t i o n   sy st e m s  i s   t h a t ,   t h e   p hot o v o lta ic  g e n e r ator  l oses  i ts  out p u t  ca pac i t y   w hen  the r a d i at i o n   le vel  is  c han g e d .     Th is  p ape r   p rese nts  a  ne w  t opo l o g y   o f  t h e  PV-based  d y n a m i c  vol t a g e  re stor er  t o  redu c e   vol t a ge   di st urba nces,   e s pec i a l l y   s ag,   sw ell  vol ta ge   a nd  harm on ic.   Tw o  D C- D C   c onverter s  a r e   use d   t o  d o u b le  t h e   vo lta ge  o f  t h e   pho t o v o l t a i c   s ys tem   and  p o w e r   t he  V olta ge  S ource   I nv er t e r  (V S I)  of  t he  d ynam i c  vo l t a g e  con s er vat o r.  T he   M P P T   a lgorithm   base d  on  di st urba nc es  a nd  o b ser va tio n  is  p rac t i c ed  t o  draw   m a x im u m   pow e r   from  the  pho t o vol taic  sys t e m of the  fi r st D C- D C  conver t er.   a   co ntro l b a se d on tw o c u rrent loo ps to defi ne  the  p u l s es of   t h e se co nd  c on v e rt e r  t o   k e ep  th e  out put  v olt a ge  o f   t h e  sec o n d   D C- D C   c onver t e r .   The   d o cum e nt   i s  organ i ze d   as  f o llow s :  T h e   c o nf igur a tio n  of  D V R   powe r ed   b y   th e  PV  w i l l   b e  prese n t e d  in  s e c t i o n  2.   I t  also  h i ghl i g h t s  t h e   re qu i r ed  u n i ts  s uch  as  p ow er   s ourc e ,  l i ne ar  l o a d,  D V R   a nd  c o n t r o l   eng i nee r i n g  al gor ithm s .  The n ,  the   ma in  r esults  o f  the  sim u la tio n, vo ltag e   w ave f orm s   a nd  TH D  ana l yz es  w il l  be  di sc usse d i n  sec tio n  3. F inal ly,   the  docum e n t   w ill be  c om p l e t ed  b y  the   c o nc lud i n g  r em arks.      2.   DE S CRIPT ION  S Y S T EM   2.1.    PV In t egrat e d   sin g le-p h a se  d yn amic  volt age  r estor e r   h e  d y n a m i c   v o l t a g e  r e s t o r e r   i s  o n e  o f   t h e   F A C T S   m e a n s ,  w h i c h  i s   c on n ect ed   i n   se ri es   w i t h   t h e   di stri b u t i on  li n e   v i a   t he  t ra n s form er  a nd  consis ts  o f  a   vol ta ge   s ourc e   i n v e r ter  ( V SI)  to  a chie ve  D C/  A C   con v er sio n ,   a   D C   vol ta ge  s o u rc e  to  s up pl y  the   D C   l i n k  of  t he  V S I  [17] .  the  m a in  r ol e   of  t he  D V R   i s  m a inta i n ed   the  m a gn i t u d e   vo l t age  at  a   s e n s i t i v e  loa d   i n  case   of  d y n a m i c   f l uc tua t ion  of  t he  volta ge .  The   D V R   c or rect e d   t he  vo lta ge  i n  the   d i s t rib u ti o n   s yst e m   under  the   v o l t a g e  p o w e r  qual i t y  pro b lem s .  The   pr op ose d   pow er  s yst e m  m odel  i n c l u d e s   a   P V   s y s t e m ,  a  D V R ,   e n e r g y   s t o r a g e  d e v i c e s  a n d  t w o  c a s ca de d  m u l tile ve l  c o n v erter s .  MPP T   i s  a n   e sse nt i a l   p a rt   o f   a  so l a r  p hot ovo lt a i c  syst em.  Th e  ( P & O )  M P PT  a l gor i t hm   a p p l i es  a   s lig ht  i ncr e ment  o r   dec r em ent  of  t he   D V  pe rturb a ti o n   v o lta ge   t o  the  opera ti n g   volta ge   o f  t h e   P V   m odu le .  The   VP V  an d  IP V   para me ters  m e a sured  from   t h e   PV   g ener ato r   out pu t  are   used  t o  ge nera te   a   c on t r ol   s ig na l  Vref   f or  t he  P WM   generator.   T he   o p e rating  p rincip l e  o f   t h e   ( P & O )   M P P T  h a s  b e e n   e x p l a i ne d  in  [ 18,   19].  P hoto v o l tai c   s yste ms  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       PV  Integr a t e d  si ng l e -p ha se d y nam i c  v o lt a g e   re st ore r  f o r  sa g vol t age,  vo lt age  fl uct u a tio n s  …  (T ouf ik  T o um i)   54 7 use  i n   t he   s et  o f  D C -D C  con v e r t e rs,  w h ic h  a r e  u s ua lly  s w i tc h i ng   r eg ula t ors  t o   c o nver t   t he  D C  v o l t a ge,  nor ma l l y  unre g u l a t ed,   in to  a   r egu l ate d   D C  vo l t age.   I n  the  pro pose d   s i ngl e - p h ase  D V R ,   a  photo v o lta ic  g e n era t or   w i t h   tw o  D C -D C  v o l t a g e  b ooste rs ,  the   first  c o n n ected  w i t h  a  M P PT  a lg o r ithm  i s  i n co rpo r at ed   t o   wo rk   a s  a   DC   vo lta ge s ourc e   f or  t he  sec o nd  con v er ter,  w hich  i s  assoc i ate d   t w o re gula t i o n lo o p s a nd o p e ra te a s a   D C  vol ta ge   source  for  the  D V R .   The   sche ma t i c   d i agra m  of the  s ing l e - phase  D V R  is show n in F i gur e  2.      Lo a d Vs L C IL   b o o s t 2 ‐ + X / X Vr e f P I   c u rre n t   lo o p 1 ‐ + PI   c u r r e n t   lo o p 2 PW M S1 S2 C1 C2 Bo o s t   2 Bo o s t   1 PV MP P T V p v I  p v Vr e f     F i gure   2.  Conf igur a tio n  of P V-D V R       2.2.    PV p an el  m od e l   Th e  sol a r  ce l l   f o rmed   a   b asi c   u nit   o f   a   P V   sy s t em.  So l a r  c e l l   o r  pho to vol ta i c   P V  i s   a   d evic e  c o m pose d   of  s e m ico n duc tor  ma terials  s u ch  a s  si l i c on,   g all i u m  arsenide  a n d  c a dm ium   tell uri d e,   e tc. ,   w hi c h   d irec t l y   con v er t s   s u n l i g ht   i nt o  ele c tri c i t y.  T he   vol t a ge   o f  a   solar  cell   doe s  not  h ig h l y   depen d   o n   t h e   so lar  irr a dianc e ,   but   ma inly  d epe n d s   on  t h e   tem p er ature  of  t he   c e l l.   P V   m odu le s  ca n  b e   desi gne d  to  s e r ve  d iffere nt  v ol t a ges  by  assem b l i n g   c el ls  i n  series.   Typica l l y,  a   s ol a r   c ell  ca n   be  m ode l l e d   b y  a   si n g le  d io de   o f  P V   c e l l  [2 0,  21].   The  P V   equ i vale n t  c ircui t  is sh ow n i n  F igure  3.          F i gure   3.  S ing l e m odel  of t he  P V  ce l l       2.3.   C on tr ol   a lg or ith m  for  MPPT p er tu rb at i o n   &  ob servat ion   (P& O)  m et h o d   The   m ode l  of  t h e   p ro pose d   p h o to vo l t ai c  ge ne ra t o r   uses  t he or etic a l   a nd  e m pir i ca l   eq ua t i o n s  as  w ell  a s   data ge n e r ate d  by  t h e un ique   M P P T  moni tor i n g   t ec h n i q u e   base d  on  data at  v a r yi n g   t em pera t u res and  by solar  radia t i o n  a m ong  ot he r  var i a b le s.  T h e   ( P & O )   a lg o r it hm   w orks  by  p eri o d i ca l l y  di st urb i ng  the   oper a t i ng  v o lta ge ,  w h ic h  ar e  base d  on  t h e  fac t   t h a t,   o n  t h e   vo l t a g e - p o w e r  c h ara c te r i s t ic.  If  t h e   pow e r   d i ffe re nce   ΔP   a nd  t h e  vo l t a g e  di ffe re nce   Δ V , both in the po s i t i v e di r ect i o n ,  t he  grid vo lta ge  incr ease s .   I f  the  vol t a ge di f fer e nce   or the pow e r   di ffe re nce   is  i n   the  ne ga ti ve  d i r e c ti on,  t he  m ain s   v o lta ge   d e c r ea ses.  I f  th e   v o l t a g e  an d  t h e  power  d iffer e n c e   ar e   in  t he  n ega tive   direc t i o n,  t he   m a i ns  v o l ta ge   i ncre ases  [ 2 2 ,  2 3 ] .   A  F l ow cha r t  of  t h e   ( P & O)  a lg ori t hm   i s  fo un d  i n   F i gure   4.    Rs h Rs IL Id Ir - V + Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SSN: 2088-8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    547  –   55 4  54 8 St a r t V a n d   I   o f  P V D( K) = D ( K ‐1 ) +   ∆D Po w e r   = V * I        ∆ P  D         ∆P >0 ∆V >0 ∆V<  0 D(K ) = D (K ‐1 ) +   ∆D D( K) = D ( K ‐1 ) +   ∆D No Ye s Ye s Ye s No No     F i gure   4.  P &O  a lgor ithm       3.   CO NTROL SCHEME  I n  t h e  s i n g l e - p h a s e   D V R ,   a   s i m p l e  c o n t r o l  m e t h o d  i s   p r o p o s e d  a n d  i t s  eff i c i enc y   a t  fre que nt  i ns t a nce s   i s   e v a l u at ed   by  si mu l a ti on .  Th e   vo lt ag e   di p   a s   w el l   as   t h e   o v e r vo lta ge  a r e   s imula t e d   a n d   c ompe nsa t ed   by  an   ac t i ve  f il ter   in  s er i e s  w i th  a   S lid in g  Mo de  C on tro l   ( S M C)  m etho d.  I n  a d d i t i on,  a   s ingle- pha se  l ocke d  l o o p   i s  use d   t o  e x tr act   t h e   a ttit ude  d a t a.   T he  phase  l ocke d  lo o p   o f  thi s  doc ume n t   i s   a   good  cho i c e   for  such  s t r u c tures   and  the  me tho d   o f  t r eatm e n t   i s  si m p le  a n d   e xce p tio na l l y  rob u s t .   T he   S li din g   M ode  c o n tr olle r  proc es ses  th is   err o r  to  g ene r a t e  a  re fer e nce   curr ent  am pl it ude  m u l t i pl ie d   by  a   s i n usoida l   si gn al   t o   ge n e rat e   a   r e f ere n ce   A C   signa l .   T he   s in uso i da l   signa l  has t h e  sa me   p ha se   a n d   t he sa m e f re q u e n cy as  tha t  of the   n e t w or k  v o lta ge  and i s   gene ra ted  b y   t h e   P LL.  F i g u r e   5   s how s  t h e  eq ui va len t   c irc u it   o f  S i ng l e -p has e   D V R   a nd  blo c k  di a g ram   of  c o n tro l   schem e .       PW M   p u l s e   ge ne r a t o r SM C   Vs Vi n j r e f 5 0 H z   s i n   w av e  ge n e r a t o r   PL L Vs Vi n j     F i gur e 5.  Equ i v ale n t c i rcu it o f   S ing l e-p h ase   D V R  a nd b l oc k  d i a g ram   of con tro l  sc h em e       P r inci ple  o f   S lidi ng  C o nt r o l   -  in  a c c orda nc e  w ith  t he  g e n era l   t he ory  o f   s li d i n g   c on t r ol ,   all  sta t e   varia b l e s  a r e  f o u nd  a n d  the   c o rre spo ndi n g   e r r ors  ar e  m u l t i p lie d   by  ga ins  K i   a n d   s um me d  to  f or m  the  s l i d i n g   fu nc ti o n   Ψ .  The n   t he  h y s ter e s i s  con t ro ller  k e eps  th is  f u n c t i o n  cl o s e to  z ero   so   w e   c a n   w ri te :   Ψ = ∑  ∗ =0   (N   i s  numbe r  o f   s t a te  v aria b l e s   a nd  α   i s   t he  e r r or  i n  sta t e   var i a ble)   [ 24,  2 5].   D e sig n er  m ust  per f orm   the  fo l l ow in g  three   m a in tas k s  for c on t r oller   desi gn :   -   Cho i ce  of  s l i d i ng surfa ce   -   Che c k f o r e x i s t e nc e of sl i di n g  m ode  a nd r eac hi ng  con d i t i o n   F i gure  6  show s  the  slid in g  co ntr o l  of  t he   D V R .   In  o rder  t o  con t ro l,  w e   m u st  f ind  t h e  slid in g  sur f ac e  tha t  w il l be  d i r ectl y  a ffe c te d  b y   t he sw i tch i n g  law .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       PV I n tegr a t e d  si ng le- p ha se d y nam ic vol t age   restorer for sa g vol t a g e ,  vo lt ag e   f l u ct u a t i o n s   … (T ouf ik T o um i)   54 9     F i gur e   6.   S lid ing  mode   c o n tr o l   i n  ma tl a b       4.   SIM U L A TIO N  RESU L TS  To  v e r if y  the  pr oper   func t i o n i ng  of  t he  p r o p o s e d   D V R   pow e r ed  b y   a   P V  sy stem   c ontr o lle d  by  slid in g  m ode, s i m u l at ions  w er e  d e velo pe d  in  M A TLA B \ S i mul i n k.   T he  p ar ame t e r s   w h i c h   h a v e  b e e n  u s e d   i n  t h e   sim u la ti on  a r e  show n  in  T ab l e   1   t o  Ta bl e   3.   S a g   V oltage  a p p l i e s   b et we en   1 .2   t o   2 s ,  wh e r e  t h e   amp l i t ude   o f   t h e   vo l t age is  c hos e n   e q u a l   t o  50 % , w hi c h   c or r e spo n d s t o  0. 5  p u  in  t h e  ph as e.  I n   t h e  ca se   o f   h a rmo n i c s,  u si n g   th e   pr ogr am ma bl e   A C  sou r c e ,   t w o  m ain  ha r m on ic s of  o r d er   5  and 7  ar e  gener ated wit h a magn itu de an d  an   angl e  pha se   o f  [ 0 . 2   p u,   3 5°]   and  [ 0 . 3   pu,   - 25°]   r e spec ti ve ly.   A t  ins t a n ce   t   = 1. 2  s,   t he  s in gle- ph a s e  D V R   com p e n sa tes  f o r   and  cor r ec t s   t he  v o l tage   h a r m onic s   by  in jec t i ng  t h e   com p lem ent a ry  vol ta ge  v a l ue   b y  the   injec tio n   tr a n sf or m e r .   T hus,   d u r i ng  t h e  com p ensa t i o n ,   the   t o ta l  har m onic  dist or t i on  val u e  TH D   i m pr ove d,   w he r e   t he  sour c e   T H D   =   50%   a nd  t h e  TH D   load  =   2 . 9 3 % .   A s   a n  obse r vat i o n ,   t he   P V  c u r r e nt   w a s   not  a f f ec t e d  by  t h e   ha r m onic s   o f  the  a p p l ied  v o l t a g e.   i n  the   ca se   o f  vo l t a g e  f l u c tu a t ion,   t he  A C  pr o g r a m m a ble  so u r c e   i s  pr ogr am me d  to  c r eate  a   v o l t a ge  a nd  fr eq u e nc y  d i st ur ba n c e s ,   w h er e  fol l ow ing  s p ec ific atio ns  a r e   u se d  tim e  va r i a t i on  ( A m p lit ude)   a nd  ty pe   o f   var i a t i o n  is  m odu lat i on.       Ta b l e   1.   D V R  sys tem   pa r a m e ter s   i n  simu la ti on   Sourc e   volta g e   f r é que nc e  ƒ   50  H z   Sourc e   volta g e  V s   7  v  R M S   Lo ad  r es i s t a n ce  R L   5 0   Ω  CF (LC filte r )   1  nF   LF  ( L C  f ilt e r )   2 4   mH   T r a n sf orm e r   12V /230V 1 k VA   dc -bus  c a p ac itor C  3300 0uF   re fe r e n c e   vd c   v o l t age   vdc = 75v    Tab l e  2.   T he  p e r for m a n ce  of  P v  V ma x   19.7  V   I ma x   1. 8 3   A   V OC   27.6  V   I SC  2. 0 6   A   Ir r a dia t ion   100 0  W / m 2  T e m p er atu r e  2 5 0  c        Tab l e  3.  S lidin g  mode  c ontro l l er  par am eters  A 1     5 000   A2   0. 5       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SSN: 2088-8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    547  –   55 4  55 0 4.1.   V ol t a ge sag   F i gure  7  sh ow s   the  vo l t a g e  sa g,  vol ta ge  i njec ted  b y   t he  D VR  a n d   l oa d  v o lt age .   F igure  8  show s  t h e  D C   vo lta ge o f t h e  P V   c onver t i o n c h ai n i n  sag  v o l ta ge c ase.               F i gure  7.  V ol ta ge S ag,   volt a ge   i njec te d a n d   lo ad vo l tage       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       PV  Integr a t e d  si ng l e -p ha se d y nam i c  v o lt a g e   re st ore r  f o r  sa g vol t age,  vo lt age  fl uct u a tio n s  …  (T ouf ik  T o um i)   55 1     F i gur e 8.  D C vol ta ge  o f  the   P V  conve rt ion  c h ai n  in  s ag v ol t a ge  ca se       4.2.    Har m on i c s  elim i n ati o n   F i gure  9  show s  the  har m on ic   r ich  vo lta ge,   vol ta ge   i njec t e d   by  t h e   D V R   a nd  loa d   v ol ta g e .   F i gure  10   show s t h e  D C   v o ltage  o f  t h e P V  c onver t i o n cha i n   i n  H a r mon i c  v o l t a ge c ase.               F i gure  9.  H armon i c r i ch v o lta ge,   vol ta ge  i nje c ted a n d l o a d   vol t ag e   0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 70 71 72 73 74 75 76     V_ d c V_ d c r e f 1 1. 2 1. 4 1. 6 1. 8 2 74 . 2 74 . 4 74 . 6 74 . 8 75 75 . 2 75 . 4           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SSN: 2088-8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    547  –   55 4  55 2     F i gure  1 0 .  D C  vo ltage  o f  t h e P V  c onver t i o n cha i n i n  H a r mon i c   v o lt a g e   ca se       4.3.   V ol t a ge f l u ctu a tion s  F i gure  11  an d  F i gure  12  sh ow   t he  v ol ta ge  f luc t uat i o ns,   v o lta ge  in jec t ed  b y  t h e   D V R   a nd   l o a d  v o l t a g e   and  D C   v ol ta g e   o f  the   P V   c onver t i o n  cha i n  in  V o l tag e   f l u c t ua t i o n s  c a s e .  F i g u r e   1 3  a n d   F i g u r e   1 4  s h o w  t h e   F F T of source  vo l tage  b e f or e a nd af t e r  usi n g   D V R-P V .          F i gur e 1 1 .   V o lt age  fl uc tua t io n s ,   vol tage  i n j e c t ed  by  t h e D V R   a n d loa d   v olt a g e       0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 70 71 72 73 74 75 76 77   V_ d c V_ d c r e f 0. 8 1 1. 2 1. 4 1. 6 1. 8 2 2. 2 2. 4 73 74 75 76 77 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       PV  Integr a t e d  si ng l e -p ha se d y nam i c  v o lt a g e   re st ore r  f o r  sa g vol t age,  vo lt age  fl uct u a tio n s  …  (T ouf ik  T o um i)   55 3     F i gure   1 2 .  D C  vo l t a ge  o f t h e  P V   c onver t i o n c h ai n i n  V olta ge  fl u c t ua tio ns  ca s e         F i gure  1 3 . The  F F T   o f sourc e   vol ta ge  bef or us i n g   DVR-PV   F i gure  1 4 . The  F F T   o f sourc e   v o l t a g e   after  u s i ng  DV R - PV       5.   CO NC L U S I O N   I n   t h i s  art i cle,   it  is  p r o p o se d  to   d esi g n  an d  sim u la te  a   n ew  D V R  sys t em   p ower ed  by  a  re n e w a ble  e n erg y   source .  The   prop ose d   s ys tem   con s is t s   t w o   c o nve n tio na l   u p - c on ver t e rs  f or   h arm o n i c  c o mpe n sa ti on,  s ag  v o l t a ge   and v o l ta ge   f l u c t ua tio ns  t o the   load.   The   P V   s ys tem   c ons i s t s   a n   M PP T   algorit h m   for  extr act i ng  t he  m axim um  pow er   o f  the  p a n e l.  T he  D V R   s ys tem   w a s  con t ro l l ed  by  a   sli d i ng  m ode  c on tro l ler.   F rom   t h e   t a sks  per f orm e d   un der  Mat l a b   s imul i nk,  it  c a n  be   n o t e d   t ha t   from   t his  s i mula ti o n  tha t   t he  T H D   of  t he  s our c e   vol ta ge   i s  re duce d   from   50%  t o  2. 96 %   w ith  t he   D V R -P V.  A mon g   t he   r e s ul ts   obt a i ne d,  r e newa ble  ene r g i es   c a n   b e   a n   e ffecti v e   so l u t i o n  for  so l vin g   e ner gy  qu ali t y  pro b lem s .       REFE RENCES    [1]   M o ren o -M un oz  A ,   de-l a-Rosa  J JG,   L opez -Rodri guez  MA ,  Fl ores-A rie s  JM,   Belli do-O u t e rin o   F J,   R ui z-de-Ad a na  M . ,   “ I m p r o v e m e n t  o f   p o w e r   q u a l i t y  u s i n g  d i s t r i b u t e d  g e n e r a t i o n , ”  In t. J.  El ectr .  Powe r  En erg y  Syst .,   v o l .   32 ( 1 0 ) ,  pp .   10 69 –76 ,   2 01 0.  [2]   W.  E .   Brum sic k l e ,   R.S .   S c h ne ide r ,  G. A.  L u c kj iff,   D .M .  D i v a n,  a n d  M . F.  M cGranag h an ,  “ D yn amic   s ag  c o r rect ors :   cos t -eff ecti v e i n d u s t rial   power lin e con d i t i o n i ng,”  IE EE T r ans.  Ind .   A ppl. ,   vo l. 37 ( 1), p p.  21 2 – 2 1 7 , 2 00 1 .   [3]   H.  E zoji,  A .  Sh eik h o l esl a m i ,  M.  T abas i,  a nd   M M .   S a eed ni a,  “ Sim u l a ti on   o f   dy namic  v o lt age  rest ore r   u s i n g   h yst e resis  vo lt age co ntrol,”  Eur .  J .  Sci.  Res .,   v o l .  2 7 ,  pp .  15 2 – 66 ,   2 0 0 9 .   [4]   H. Rib eiro ,   H .   M arqu es, a n d BV. Bo rges,  "Charact e r i z in g  an d  m o n itor i ng   v o l ta ge   t ra nsie n t s  a s   p rob l e m   t o  se nsitiv e   loads,"   Int   J El e c tr Powe r E n ergy  Syst . ,   vol.   4 3 , p p.   1 30 5– 17,   2012 .   [5]   A.  H on rub i a-Es crib ano ,   E .  Gom e z - L azaro,  A .  M o lin a-Garci a ,  and   J A.  F u e nt e s ,  " I n f lu e n c e   of  v ol ta g e   d ip s  on   ind u s t ria l   e qu ip me nt :  a n a l ys is  a nd   a sse s s m e n t,"   Int   J E l ectr  P o wer  Ener gy  S y s t .,  v ol .  4 1 ,  p p .   8 7 –95,   2 01 2.  [6]   M.   H .  Bo llen  and  M .   H .   Bollen,   Un der s t andin g  power  qu ality p r obl ems: vo lt ag e sag s  a nd  in terrupti ons .  IE EE   p r e ss ,  New   York, 2000 .  [7]   A.  S ann i no ,  M .   G .  Mill er,  an d  M .   H .  Boll en,  “Overv iew   of  v oltag e  sag   m i tig ati on, ”  Power E n g i neer in g S o ci ety   Wi nt e r  M e e t in g ,   IEEE ,  p p .  28 72-2 8 7 8 ,   200 0.   [8]   D.   J .  Carn ov ale  an d  T .   J .   Hro n ek,   “ P ower  q ualit y   s o l u t i ons  a n d   e n ergy   s av in gs—what   is  r eal? ”   E n e r g y  En g i neeri n g ,  vo l.  106 ,  n o .  3,  p p.   2 6 - 50 ,  20 09 .  [9]   N.  A t h anasiad i s.  “ P o w e r  q u ali t y   s o l u ti on s   f o r  v o l t age  sag s   u sin g   dy nami c  vo lt age  res t o r ers , ”   Elect ri c Po wer  Com pon ent s  a nd Sys t em s , vo l . 31 ,   n o . 2 , p p.  1 59 - 1 7 0 , 2 00 3.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                       I SSN: 2088-8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 0  :    547  –   55 4  55 4 [10]   J.  G .   Ni e l s e n,  M .  N e wm an,  H.  N iel s en   a nd  F .  B l aabjerg,   “ C ontrol   a nd  testi ng  o f   a   d yn ami c   v o ltage  r est o rer  (D VR)   at m ediu m vo lt a g e l e vel, ”   IEEE T r ans actio ns  on  po wer  el ectro n i cs ,  v o l. 19 ,   n o . 3 ,   p p . 80 6 - 81 3,  20 0 4 .   [11]   A. Gh o sh  an d  G. Ledw i ch ,  P o wer  qu a l ity  enha ncem ent  using  custo m  p o wer  devi ces .  Lo nd on ,   UK:  K lu we r,  2 00 0.   [12]   K.  P erera,  D .  S a l o m onss on,  A .  At p u t h arajah   a n d   S .  A l ahak oo n,  " A uto m a t e d   c on tro l   t e c h niqu e   for  a   sing le   p ha s e   dy nam i c  vo ltag e   r est o rer, "  P r oce e dings o f   the In ternat iona l Co nfe r ence on Informati on and  Aut o mat i on ,   pp . 6 3– 68 ,  20 06 .   [13]   A  B e na b d e l ka de r,  O   A bd e l k h a l e k ,   A .   A lla l i ,   A .   Me fto u h i ,  a n d   T .   Toumi, “Ex perim e n t al Validation o f   S i ngle  P h ase   Series  A ctive  Po wer  F ilter  Us i ng  Fuzzy  C ontrol   Technique,”  In te r n a t i ona l Jour nal o f   Po wer  Elect ro nics  a nd  Drive   S y ste m s (I J P ED S) ,   v o l . 9 , n o.  2 ,  2 0 1 8 .  [14]   G.  Ramya,   V .   G anapathy,  and  P.  S uresh ,  " Power  Quality  I mprove me nt  Usi ng  Mu lti- L e vel  Inverter  B ased  D VR   a nd   D S T A T C O M  U s i n g  N e u r o - F u z z y  C o n t r o l l e r , "   Inter n a t i onal  J o ur na l of P o wer Electro ni cs  A n d  Dr ive Sys t ems  (I J P E D S ) , Vo l .   8 , No .   1 ,  p p   3 16 - 3 24 ,  Ma rch 2 0 1 7 .    [15]   B.   F erdi ,  S .   D ib ,  B.   B erb a ou i,   a n d   R .   Dehin i ,   “ D e si gn  and   Sim u l ation   o f  D yn am i c  Vo l t a ge  R es torer  Bas e d  o n   F u zzy  Controller Opti mi zed  by   ANFI S ,”  Inter natio nal Jo ur na l of  P o wer  El ectro n i cs And  Drive S y s t ems   ( I JPED S ) , Vol .   4,   No .   2 ,   pp  2 12-2 2 2 ,   J une  201 4 .    [16]   F .   B .  A j aei,  S.  A fsh a rni a ,  A.  K ahrob aeian   a nd  S .   F arh a ngi ,  “ A   f ast  an d   eff ecti v e  con t ro l  sch e me  f o r   t h e   d y n amic   vo lt age restorer,”   IEEE  t r ansa c tion s o n  p o wer del i very ,  v o l . 26 ,  n o. 4,   p p .   23 98 -2 40 6, 20 1 1 .   [17]   P .   T hiru mo ort h i ,   S .  Deep ik a ,   a nd  N .   Y ad aiah ,  " S o l ar  e nerg y  bas e d  d ynam i c   sag  c o m p en sato r, "  G r een  Comp ut in g   Com m un icati on an d  Electrica l Eng i n eerin g  (ICGCCEE),  20 14 Intern ati o n a l  Confe r ence , IE E E, p p.  1-6 , 20 1 4 .   [18]   MA.  El gendy,  B .  Zahaw i ,  and  DJ.  A t k i n s on,  “ Asses s m e n t   o f  pertur b   an d  observe  M P P T  al go rit h m  i m p l emen ta t i o n   tech niq u es  f or PV p u m p i ng app l icatio ns ,”  IEEE Tran s Su s t ain   En e r g y , v o l . 3 (1), p p . 21 – 3 3 , 2 01 2.   [19]   A.  M eft o u h i, O Ab d elk h al ek,  A.  A ll ali ,   A   B en ab d e lk a d er,  an d T .   To umi ,  “ PV   I n t e g rated   S e ri es   A cti v e   Filt er f or  s a g   vo lt age  and   harm on ic  C omp e nsati on, ”  Inter n a t ion a l Jo ur nal of  Po wer El ectr onics a n d  Drive Sys t ems   ( I JPE D S ) ,   vol ,  1 0 , no .  3,   20 19 .   [20]   H.  S .   Rau s ch enb a ch ,  So la r Cell Arra y Desi gn   Ha ndb oo k.  T h e  P r in ciples  and   T echn o l ogy o f  Phot ovo l t a ic  E n ergy  Conversi on . N e w Y o rk :   Van Nost ra n d  Re i nh o l d , 1 98 0.   [21]   Z.   M .  Salameh ,   a nd  F .   Dagher,   “T he   E ff e c t  of  Elect r i cal   t r i c a l   Array   Conf igu r a t i on  on  th e  P e rform a nce  o f   a   P V  Powere d Volumetri c   W a t er  P u m p, ”  IEE E  Tr ans.   o n  E n er gy Co nv ers i o n ,  Vo l .   5 ,  pp.   653 -65 8 ,  1990.   [22]   D. P.   H oh m   and  M .   E .   Ro pp,   “ Com p arati v e  Stud y  o f   M ax i m u m   P ower  P oint  T racking  Algori t hmsUsing  a n  Ex perim e ntal ,  Prog ram m ab le,   Max i m u m   P o we r  Po int  T r acki ng  Test  B ed, ”   IEEE  P r oc.  o f photovol taic s p ecia l i s t s   con f er e n ce ,   p p.   169 9-1 7 0 2 ,   2 000.   [23]   M.  A .  Elgendy,  B .  Zahawi,  a n d  D.  J .  Atkinson,  “ Assessm ent   of  P e rturb  and  Obs e rve  MPPT   A lgor it h m   Im pl e m en tatio n   Tech ni qu e s   f or  P V  P u m p i ng  App l i catio ns, ”   IEE E   T r ans ac t i o n  on Su st ai nable   E n er gy ,  Vol .   3 ,     No. 1 , p p . 21 3 3 , 2 0 1 2 .   [24]   R.R.  E rrab ell i ,  Y.Y.  K olh a t k ar,  a n d  S. P.  D as,  “Experim e n t al  i n v es t i ga ti on  o f   D VR   w ith  s lid i n g  mode  c ont rol,”  IE EE  Po wer In d i a  Confer ence ,   200 6.   [25]   A .  P a n d e y ,  R .   A g r a w a l ,  R .   S .  M a n d l o i  a n d  B .   S a r k a r ,   “ S l i d i n g   M o de  C o n t r o l   o f   Dynam i c  Vo ltag e  Rest orer  by  Us in g   a  N e w  Ad apt i v e   R ea chi n g   L a w,”  Jou r n a l of th e  In stitu t i on  o f  En g i neer s  (Indi a ) : Ser i es   B ,   vol.   98,   no.  6 ,   pp .   5 79-5 8 9 ,   2 0 1 7.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.