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 .   2 J u n 2 0 1 8 ,   p p .   478 ~ 4 9 4   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 2 . pp 4 7 8 - 494          478       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   Rev iew  of DC  O f f set Co m pensa tion  Techniqu es for  G rid  Co nnected  Inv ert ers       Ah m ed  O m a r 1 ,   Adel  E l - Rf a ey 2 ,   M o na   F o ua M o us s a 3 Ya s s er   G a ber  De s s o u k y 4   D e p a r tm en t   o f   E l ec t r i c al   E n g in e e r i n g ,   A r a b   A c a d em y   f o r   S ci en c e ,   T e c h n o l o g y   an d   M a r it im T r a n s p o r t ,   E g y p t         Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   1 8 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Feb   2 ,   2 0 1 8       L i m it a ti o n o f   DC  in jec ti o n   in t o   th e   A n e tw o rk   is   a n   im p o rtan o p e ra ti o n a l   re q u irem e n f o g rid   c o n n e c ted   p h o to v o lt a ic  sy ste m s.  T h e re   is  o n e   w a y   to   e n su re   th a t   th is  issu e   n e e d a   p o w e tran s f o r m e a a   c o n n e c ti o n   to   t h e   A n e tw o rk .   Ho we v e r,   th is  so lu ti o n   a d d c o st,  v o l u m e ,   m a ss ,   a n d   p o w e lo ss e s.   Id e a ll y   th e re   sh o u ld n ' b e   a n y   DC a th e   o u t p u t   o f   th e   i n v e rter,  b u t   p ra c ti c a ll y ,   a   sm a ll   a m o u n o f   DC  c u rre n is   p re se n t.   T h e re f o re ,   in   t h is  p a p e th e re   a re   tec h n iq u e f o th e   DC o f f s e e li m in a ti o n   a re   p r o p o se d .   S o m e   h a v e   d ra w b a c k w h ich   w a s   trea ted   b y   a n o th e t e c h n iq u e .   A lso   th e re   a re   b e st  so lu ti o n f o e li m in a ti n g   DC  o ff s e a in   se c ti o n   1 7 ,   a n d   1 8   a it   e x p lain h o w   to   re d u c e   th e   DC  o ff se in   a   tran s f o r m e rles o p e ra ti o n   w it h   re d u c i n g   th e   p o w e r   lo ss e s,   m a ss   a n d   th e   c o st ef f e c t. .   K ey w o r d :   DC   o f f s et  c o m p e n s a tio n   t ec h n iq u es   Gr id   c o n n ec ted   i n v er ter s     Co p y rig h ©   201 8   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 :   Ah m ed   O m ar   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   A r ab   A ca d e m y   f o r   Scie n ce ,   T ec h n o lo g y   a n d   Ma r iti m T r an s p o r t ,   A le x a n d r ia  Deser t Rd ,   Giza   G o v er n o r ate ,   E g y p t.   E m ail:  a h m ed o m r _ e g @ h o t m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     P o w er   q u ality   is   an   ess en tial  is s u f o r   th co m b in atio n   o f   g r id   co n n ec ted   in v er ter s .   T h is s u es  id en tif ied   to   DC   cu r r en in j ec tio n   in   in v er ter   b ased   d is tr ib u ted   g en er atio n   h av b ee n   g en er ally   o v er lo o k ed ,   in   s p ite  o f   d ev elo p in g   co n ce r n s   r eg ar d in g   its   im p ac o n   d is tr ib u tio n   s y s tem   co m p o n en ts .   On o f   th m o s ex tr em is s u es  b r o u g h o n   b y   DC   cu r r en in j ec tio n   is   s atu r atio n   o f   th d is tr ib u tio n   tr an s f o r m er s   b r in g in g   ab o u w av ef o r m   d is to r tio n ,   ex ce s s iv lo s s es,  o v er h ea tin g   an d   d im en s io n ed   lif ex p ec tan cy .   I n   ad d itio n ,   it  also   m ay   ca u s m is tak es  in   s o m o f   th m ea s u r em e n an d   p r o tectiv r elay s   s y s te m s   [ 1 ] .     A n   ac ce p tab le  s o u r ce   o f   DC   cu r r en in j e ctio n   in to   th g r id   em er g es  f r o m   th s em ico n d u cto r   cir cu its   in   in v er ter   f r am ew o r k s .   T h p r esen ce   o f   u n d esira b le  DC   cu r r en co m p o n en ts   in   th o u tp u cu r r en ts   o f   s u ch   f r am ew o r k s   ca n   b ascr ib ed   to   s ev er al  f ac to r s   s u ch   as  p u ls w id th   m o d u latio n   s ig n als,  n o n - l in ea r ity   o f   th s w itch in g   d ev ices,  an d   th d r if in   th v o ltag an d   cu r r en m ea s u r em en s en s o r s   u s ed   to   g iv f ee d b ac k   s ig n als  f o r   th co n tr o f r am ew o r k s .   A   n u m b er   o f   r u les  an d   s tan d ar d s   ar f o r ce d   to   lim it  th ef f ec o f   DC   cu r r en in j ec tio n   in to   th g r id   [ 2] [3 ] .   A m o n g   th ese  p r in cip les  an d   p r o p o s als  ar r u les  to   r estra in   th allo w ab le  am o u n o f   DC   cu r r en in j ec tio n   in to   th d is tr ib u tio n   n etw o r k .   T h ey   v ar y   f r o m   co u n tr y   to   co u n tr y .   Fo r   in s tan ce ,   B r itis h   s tan d ar d   lim its   DC   in j ec tio n   to   2 0 m A   f o r   d is tr ib u ted   g e n er atio n   w ith   s tag s tr ea m s   b en ea th   16A rm s   [ 4 ] .   I n   I E E E   s tan d ar d   ' I E E E   9 2 9 - 2 0 0 0 '   th DC   lim its   is   0 . 5 o f   th in v er ter   r ated   cu r r en t [ 5 ].   T h DC   cu r r en in j ec tio n   in   th A u s tr alian   s tan d ar d   A S4 7 7 7 . 2   s h o u ld   n o ex ce ed   0 . 5 o f   th in v er ter   r ated   o u tp u cu r r e nt   o r   5 m A ,   w h ich   is   th g r ea ter   [ 6 ] .   Var io u s   m eth o d s   h av b ee n   p r o p o s ed   to   p r ev en o r   m in im ize  DC   cu r r en in j ec tio n   b y   g r id - co n n ec ted   in v er ter s   in   p h o to v o ltaic  s y s tem s .   T h is   p ap er   p r esen ts   r ev iew   o n   th is s u o f   th DC   o f f s et  an d   h o w   to   o v er co m it  w ith   d if f er en m eth o d s   th r o u g h   ex is tin g   tech n iq u es  th at  h av b ee n   s u b m itted   to   lim it  DC   cu r r en in j ec tio n   in to   th d is tr ib u tio n   n etw o r k   as  w ill  b illu s tr ated   in   ea ch   s ec tio n .   s ec tio n   1   is   th I n tr o d u ctio n ,   s ec tio n   2   p r esen ts   th is o latio n   tr an s f o r m er   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 ev iew   o f D C   Off s et  C o mp en s a tio n   Tech n iq u es fo r   Gri d   C o n n ec ted   I n ve r ters   ( A h med   Om a r )   479   m eth o d   f o r   m in im izin g   th DC   o f f s et,   s ec tio n   3   p r esen ts   th ca p ac ito r s   m eth o d   f o r   DC   o f f s et,   s ec tio n   4   p r esen ts   th v o ltag tr an s f o r m er   m eth o d   to   lim it  th DC   o f f s et,   s ec tio n   5   p r o p o s es  th lo w   p o w er   tr an s f o r m er   m eth o d ,   s ec tio n   6   d is cu s s es  th cu r r en tr an s d u ce r   m e th o d ,   s ec tio n   7   ex p lain s   th DC   cu r r en s en s o r s ,   s ec tio n   p r esen ts   th p o w er   in ter f ac in g   tr an s f o r m er   m eth o d ,   s ec tio n   9   p r o p o s es  th m ath em atica m o d el  m eth o d   f o r   th DC   o f f s et,   s ec tio n   10  talk s   ab o u th n ew   co m p en s atio n   cir cu it  m eth o d ,   s ec tio n   11   g iv es  a   b r ief   ab o u th AC - co u p lin g   m eth o d ,   s ec tio n     12   p r o p o s es  th DC   o f f s et  co m p en s ated   v o ltag b u f f er   m eth o d ,   s ec tio n   13   p r esen ts   th d if f er en tial  am p lif ier   m eth o d ,   s ec tio n   14   talk s   ab o u th f ee d b ac k   s y s tem   tech n iq u e,   s ec tio n   1 5   p r o p o s es  n ew   ap p r o ac h   o f   f o r   DC   lin k   cu r r en s en s o r s ,   s ec tio n   16   talk s   ab o u th DC   cu r r en m ea s u r em en in   in v er ter   o u tp u t,  in   s ec tio n   1 7   th au th o r s   p r esen n o v el  co n tr o s tr ateg y   f o r   r ed u ctio n   o f   DC   o f f s et,   s ec tio n   1 8   s h o w s   th tr an s f o r m e r less   m eth o d   f o r   s u p p r ess io n   o f   DC   o f f s et,   an d   s ec tio n   1 9   is   th co n clu s io n .       2.   I SO L A T I O T RAN SFO R M E R     T h au th o r s   p r esen A   lin f r eq u en cy   is o latio n   tr an s f o r m er   w h ich   is   f r eq u en tly   em p lo y ed   at  th in v er ter   to   p r ev en p en etr atio n   o f   u n w an ted   DC   cu r r en ts   in t o   th g r id .   A ls o ,   it  p r o v id es  g alv an ic  is o latio n   b etw ee n   th p h o to v o ltaic  s y s tem   an d     th g r id .   Ho w ev er ,   5 0 /6 0   Hz  tr an s f o r m er   is   lar g e,   h ea v y   an d   is   s u b s tan tial  co s in   g r id   co n n ec ted   in v er ter   s y s tem s .   A d d itio n ally ,   it  co n tr ib u tes  to   s y s tem   lo s s es  an d   f o o tp r in t.  T h u s ,   tr an s f o r m er less   s y s tem   h as  b ec o m attr ac tiv in   th r ec en y ea r s .   I h as  b ee n   claim ed   th at  ad o p tio n   o f   tr an s f o r m er   less   P in v er ter   s y s tem   r ed u ce s   th o v er all  s y s tem   co s ts   b y   2 5 co m p ar ed   to   th co s o f   s y s te m   th at  in clu d es  tr an s f o r m er   [ 7 ]   an d   im p r o v es  s y s t em   ef f icien cy   ab o u 1 . 5   to   2 [ 8 ] .   So   th is   tech n iq u h as  s ev er al  d r aw b ac k s   as  th co s t,  s y s tem   lo s s es  d u to   th tr an s f o r m er   th at  lead   u s   to   u s o th er   tech n iq u w ith o u tr an s f o r m er   s u ch   as th u s o f   ca p ac ito r s   in   s ec tio n   3       3.   C AP ACI T O RS       T h au th o r   p r esen ts   h er t h at  T h u s o f   ca p ac ito r s   eith er   it  i s   AC   o r   DC   f o r   p r ev en ti n g   D C   cu r r en t   in j ec tio n   i n to   t h g r id .   T h er ar s o m e   ap p r o ac h es  u s i n g   AC   o r   D C   ca p ac ito r s ,   w e   w il ill u s tr ate  s o m e   o f   th e m .   First  o n g i v es  s i n g l e - p h a s h al f - b r id g in v er ter   w it h   D C   ca p ac ito r s .   DC   n o d f o r m ed   f r o m   t h e   co n n ec tio n   o f   t w o   D C   ca p ac i to r s   in   s er ie s   [ 9] [ 1 0 ] .   I is   n o ted   th at  th i s   ap p r o ac h   is   n o t   ex te n d ed   to   th r ee - p h ase  i n v er ter s   as   s h o w n   in   Fig u r e . 1 .   Seco n d   o n th at   d o esn al lo w   DC   cu r r e n i n j ec tio n   i n to   th e   g r id   b y   p u ttin g   a n   A C   ca p ac ito r   in   s er ies  w it h   th g r id   [ 1 1 ] .   Fig u r e 2   illu s tr ates  t h at  th er ar s er ie s   d io d es  co n n ec ted   ac r o s s   th e   ca p ac ito r   to   p r ev en o v er   v o lta g p r o tectio n .   T h is   m eth o d   b etter   t h a n   t h at  o f   t h is o latio n   tr an s f o r m er   b u also   h as  s o m li m itat io n s   a s   it  ca n ' b u s ed   f o r   th r ee   p h ase  i n v er ter .   So   w g o   t h r o u g h   an o th er   p o in t o f   v ie w   as t h v o ltag tr an s f o r m er .             Fig u r 1 .   Sin g le  p h ase  h al f   b r id g in v er ter   w i th   D C   ca p ac ito r s     Fig u r 2 .   Sin g le  p h ase  H - b r id g in v er ter   w it h   A C   ca p ac ito r       4.   VO L T A G E   T R ANSF O RM E R     T h au th o r s   ex p lain   A ctiv m eth o d s   th at   ar u s ed   f o r   p r ev en tin g   DC   cu r r en in j ec tio n   in to   th g r id   b ased   o n   cu r r en s en s o r s   in   co n tact  w ith   v o ltag tr an s f o r m er   ( VT )   to   lim it  DC   in j ec tio n ,   alth o u g h   th cu r r en s en s o r   is   ex p en s iv in   d etec tin g   s m all  DC   co m p o n en t.  I talk s   ab o u v o ltag tr an s f o r m er   w ith   1 :1   tu r n s   r atio ,   an d   R C   cir cu it.  T h p r im ar y   s id o f   th v o ltag tr an s f o r m er   is   co n n ec ted   ac r o s s   th g r id   w h ile  th s ec o n d ar y   o n is   co n n ec ted   in   s er ies  w ith   th R C   cir cu it  as  illu s tr ated   in   Fig u r e   3   T h DC   cu r r en is   lim ited   b y   th f ee d b ac k   o f   t h p r o p o r tio n al  in teg r al  co n tr o ller   w h ich   ad j u s ts   th in v er ter   cu r r en b y   th is   co n v en tio n al  co n tr o ller .   T h is   m eth o d   is   ex p en s iv as  it  r eq u ir es  co m p lex   tr an s f o r m er s   an d   cu r r en s en s o r s   s o   it  ad d s   co s an d   p o w er   lo s s   [ 1 2 ] .   T h is   tech n iq u lim its   th s m all  DC   co m p o n en as  p o s s ib le  at  it  ca n   b u it  is   to o   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 .   2 J u n 2 0 1 8   :   478     494   480   ex p en s iv as  it  is   n o o n ly   u s th v o ltag tr an s f o r m er   w h ich   co s ts   to o   m u ch   b u also   cu r r en s en s o r s .   Hen ce ,   w w ill  u s p o w er   tr an s f o r m er   as a   DC   o f f s et  s en s o r   in   th f o llo w in g   s ec tio n .           Fig u r e   3 .   DC   o f f s et  c u r r en t c o n tr o lo o p   w ith   v o ltag tr a n s f o r m er       5.   L O W   P O WE R   T RANSF O R M E R   T h au th o r s   ill u s tr ate  tec h n iq u ab o u DC   co m p e n s atio n   u s in g   lo w   p o w er   tr an s f o r m er   as a   DC   o f f s e t   s en s o r .   DC   s e n s o r   i s   co n n ec ted   ac r o s s   t h i n v er ter   ter m in als   an d   co n s i s ts   o f   a   m a g n e tic  cir cu it   w h ich   is   ap p licab le  b y   u s i n g   lo w   p o w e r       tr an s f o r m er   as ill u s tr ated   in   Fig .   4   W h e n   DC   v o lta g ap p ea r s   at  th i n v er ter   o u tp u in   clo s ed   lo o p   co n d itio n ,   th er is   b ig   d is to r tio n   r esu lt s   in   t h r ea cto r   cu r r en t.  T h r esu lts   ap p r o v th at  t h is   tec h n iq u i s   ab le  to   m i n i m ize  th DC   c u r r en co m p o n en [ 1 3 ] .   Ho w e v er ,   it  also   co n tain s   th p o w er   tr an s f o r m er   w h ic h   w il to   i n c r ea s th co s t.  W m o v t h r o u g h   t h n e x s ec tio n   w h ic h   d i s cu s s es   th e   cu r r e n t   tr an s d u ce r   i n   d etec tin g   a n d   r em o v i n g   th e   D C   co m p o n e n f r o m   th s y s te m .       6.   CURR E NT   T RANSD UCE R   T h is   m eth o d   w as  d is cu s s e d   b y   th au th o r s   as  th cu r r en tr an s d u ce r   w h ich   is   em p lace d   b etw ee n   DC   ca p ac ito r   an d   in v er ter   s w itch es  as  illu s tr ated   in   Fig . 5   to   m ea s u r th cu r r en w h ich   is   d r aw n   f r o m   th o u tp u t.  T h er ar tw o   s tates  f o r   co n n ec tio n   f o r   th o p er atio n   o f   th in v er ter ,   in itial  o n is   th co n n ec tin g   s tate  w h ich   h ap p en ed   w h en   th o u tp u cu r r en s tr ea m s   to   th lo ad   th r o u g h   th DC   co n n ec s en s o r ,   an d   th s ec o n d   o n is   th f r ee w h ee lin g   s tate  w h er th cu r r en s en s o r   o u tp u ca n   b u tili ze d   to   ex p el  th o f f s et  cu r r en ac ce s s ib le  in   th in v er ter   cu r r en t.  No tw ith s tan d in g   th is   f av o r ab le  p o s itio n   th is   p r o ce d u r h as  th ab ilit y   to   o p er ate  w ith o u tr an s f o r m er   s o   it  r ed u ce s   th co s [ 1 0 ] .   T h is   m eth o d   is   b etter   th an   b ef o r e,   as  th cu r r en s en s o r   o u tp u ca n   b u s ed   to   r em o v an y   DC   o f f s et  f o u n d   in   th in v er ter   o u tp u cu r r en in   tr an s f o r m er less   o p er atio n   s o   it  r ed u ce s   th co s t.  Ho w ev er ,   th au th o r s   s h o w ed   ex p er im en tal  r esu lts   p r o v th at  th elim in atio n   o f   th DC   co m p o n en in   th is   m eth o d   is   lim ited   w ith in   ce r tain   r an g e.   Hen ce   w g o   th r o u g h   an o th er   tech n iq u as  th tw o   DC   j o in   cu r r en t sen s o r s   in   s ec tio n   7 .             Fig u r e   4.   DC   co m p en s atio n   te ch n iq u u s i n g   lo w   p o w er   tr an s f o r m er   as a   D C   o f f s et  s e n s o r     Fig u r e   5.   H - b r id g in v er ter   u s i n g   D C - li n k   c u r r en s en s o r   to   co m p en s ate  DC   c u r r en t in j ec tio n   i n to   th g r id     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 ev iew   o f D C   Off s et  C o mp en s a tio n   Tech n iq u es fo r   Gri d   C o n n ec ted   I n ve r ters   ( A h med   Om a r )   481   7.   DC   CURR E NT   S E NSO R S   T h au th o r s   E x am in e   tw o   DC   j o in   cu r r en s en s o r s   ar u tili ze d   to   r em u n er ate  th DC   o f f s et  cu r r en in   th th r ee - lev el  h alf - b r id g in v er te r   as  d elin ea ted   in   Fig .   6   th u p p er   s en s o r   is   ass o ciate d   b etw ee n   th u p p er   ter m in al  o f   ca p ac ito r   C 1   an d   th u p p er   s w itch   S 1   to   q u an tif y   th p o s itiv DC   lin k   cu r r en d u r in g   th p o s itiv p o r tio n   o f   th m ain   cy cle.   T h DC   o f f s et  is   alig n ed   d u r in g   th n eg ativ h alf   cy cle,   w h en   th p o s itiv DC   lin k   cu r r en d r o p s   to   ze r o .   T h lo w er   s en s o r   is   co u p led   b etw ee n   th b ase  ter m in al  o f   DC   c ap ac ito r   C 2   an d   s w itch   S 4   to   g au g th n eg ativ DC   lin k   cu r r en d u r in g   th n eg ativ h alf   cy cle.   Fo r   th is   s itu atio n ,   th DC   o f f s et  is   ex p elled   d u r in g   th p o s itiv h alf   cy cle  w h en   th n eg ativ DC   in ter f ac d r o p s   to   ze r o   d u r in g   th p o s itiv h alf   m ain s   cy cle.     Ho w ev er ,   th g u ar an teed   ac h iev em en o f   th is   tech n iq u is   lim ited   b ec au s th p r esen s en s o r s   ar s et  w h er th ey   m ea s u r d is co n tin u o u s   cu r r en ts ,   w h ich   is   illo g ical  [ 1 0 ] .   T h is   tech n iq u u s es  tw o   DC   j o in   cu r r en s en s o r s   n o o n ly   w h ich   p lay ed   th r o le  o f   th p o w er   tr an s f o r m er   as  in   s ec tio n   5   s o   it  allo w s   th tr an s f o r m er less   o p er atio n ,   b u it  h as  b ig   d is ad v an tag th at  it  m ea s u r es  th d is co n tin u o u s   cu r r en w h ich   is   im p r ac tical.             Fig u r e   6.   T h r ee - lev el  h al f   b r id g in v er ter   u s in g   p o s iti v an d   n eg at iv D C   cu r r e n t se n s o r s   t o   co m p en s ate  D cu r r en t i n j ec tio n   to   th lo ad       8.   P O WE I N T E RF ACI NG   T RANSF O RM E R   T h au th o r s   P r esen t   th lim itatio n   o f   th DC   in j ec tio n   in to   A C   n etw o r k   b y   g r id   co n n ec ted   in v e r ter s .   T h is   p r o ce d u r is   m ad b y   u s in g   p o w er   tr an s f o r m er   as  an   in ter f ac b etw ee n   th o u tp u o f   th in v er ter   an d   th A C   n etw o r k .   T h is   tech n iq u h as  s o m s er io u s   d is ad v an tag es,  id ea lly   n o   DC   cu r r en ca n   b av ailab le  at  th o u tp u o f   th in v er ter ,   b u p r ac t ically   in   th ab s en ce   o f   s o m s p ec ial  m ea s u r es,  litt le  am o u n o f   DC   is   av ailab le  as  r esu lt  o f   cir cu it  co m p o n en im p er f ec tio n s .   T h f o cu s   o f   th is   tech n iq u is   o n   th m ath em atica m o d elin g   o f   p r o p o s ed   DC   o f f s et  s en s o r   an d   DC   o f f s et  co n tr o s y s tem .   T h d is ad v an tag es  o f   th is   tech n iq u ar p o w er   lo s s es  an d   it  ad d s   co s ts ,   m ass   an d   v o lu m e.   DC   p o w er   f r o m   th s o lar   p an el  is   ch an g ed   to   A C   b y   an   in v er ter .   T h eo r etica lly   th o u tp u cu r r en o f   th in v er ter   s h o u ld   b p u r ely   A C ,   b u p r ac tically   it  w ill  co n tain   s m all  am o u n o f   DC .   A s   th DC   in j ec tio n   in cr ea s in   th A C   n etw o r k ,   th is   ca n   r esu lt  in   tr o u b les  as  tr an s f o r m er   s atu r atio n ,   tr an s f o r m er   m ag n etizin g   cu r r en d is to r tio n ,   m eter in g   er r o r s ,   an d   m alf u n ctio n   o f   p r o tectiv eq u ip m en t.  Fo r   th is   ca u s es  th er ar s o m s tan d a r d s   th at   p u lim its   f o r   DC   in j ec tio n   [ 1 4 ] .   A s   illu s tr ated   in   th is   tech n iq u h as  s ev er al  d r aw b ac k s ,   th is   lead   u s   to   u s an o th er   m eth o d   in   th n ex s ec tio n s .       9.   M AT H E M AT I CAL   M O DE L   T h au th o r s   d em o n s tr ate   alter n ativ s o lu tio n s   f o r   th DC   in j ec tio n   tr o u b le  t h at  h as  b ee n   in tr o d u ce d I p r o v id es  th u s ag o f   f ee d b ac k   lo o p   to   elim in ate  th DC   o f f s et.   A   s im p le  m ath em atica m o d el  is   en h an ce d   f o r   th f ee d b ac k   s y s tem .   I is   p r o p o s ed   th at  th in v er ter   is   v o ltag co n tr o lled .   B u th er is   n o   ex p er im en tatio n   v alid ated   f o r   th is   tech n iq u e.   Of f s et  cu r r en is   d u to   cir cu it  co m p o n en im p er f ec tio n s .   W ith   th DC   o f f s et  co n tr o ller   o p er atin g ,   co m p en s atin g   cu r r en       is   p r o d u ce d   at  s tead y   s tate,   w h ich   th eo r etica lly   ca n ce l s   o f f s et  cu r r en t[ 1 4 ].   T h co n tr o s y s tem   r ec eiv ed   f o r   th DC   b u s   v o ltag is   s h o w n   in   Fig .   8   E f f ec tiv co n tr o o f   th DC   b u s   v o ltag g u ar an tees  b alan ce   b etw ee n   p o w er   o u tp u o f   th DC   to   DC   co n v er ter   an d   p o w er   in j ec ted   in to   th A C   n etw o r k .   A   b asic  co r r esp o n d in g   co n tr o ller   w ith   g ain         is   u tili ze d .   T h DC   b u s   v o ltag s ig n al  is   w ea k en ed   b y   f ac to r       an d   f ilter ed .   A s tead y   s tate  th o u tp u o f   th co r r esp o n d in g   co n tr o w ill  b 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 .   2 J u n 2 0 1 8   :   478     494   482   co n s tan v alu e.   T h is   is   m u ltip lied   b y   s in u s o id al  s ig n al  w h ich   is   in   p h ase  w ith   A C   s u p p ly   v o ltag e     .   T h er is   an   o u tp u o f   th m u ltip lier ,              is   th cu r r en r ef er en ce   f o r   th in v er ter .   A n   in cr ea s in   th o u tp u p o w er   f r o m   th s o lar   p an els  w ill  af f ec th DC   b u s   v o ltag        to   in cr ea s co n s eq u en tly .   T h is   m ak es  th er r o r   v o ltag at  th in p u o f   th co r r esp o n d in g   co n tr o ller   t o   in cr ea s w h ich   lead   to   an   in cr ea s in   th in v er ter   cu r r en r ef er en ce   s ig n al.   So   th o u tp u cu r r en o f   th in v er ter   g o es  u p   an d   m o r p o w er   is   s u s tain ed   in to   th A C   n etw o r k .   E v en tu ally ,   r is in   p o w er   o u tp u f r o m   th s o lar   p an els  lead s   to   ex p an s io n   f o r   th DC   b u v o ltag s tead y   s tate  er r o r   [ 1 4 ] .   T h is   tech n iq u is   p er f ec m ath em atica lly   at  it  p r o v id es  th is s u w ith   f ee d b ac k   s y s tem   th r o u g h   m ath em atica m o d el,   b u th er ar n o   ex p er im en tal  r esu lts   v alid ate  th is   tech n iq u e.   Hen ce ,   n ew   m eth o d   is   p r esen ted   in   s ec tio n   X.             Fig u r e   7.   Gr id - C o n n ec ted   P S y s te m     Fig u r e   8 .   I n v er ter   C o n tr o l S y s te m       W h ich       co m p en s atin g   cu r r en t,       r ef er en ce   cu r r en t,          o f f s et  cu r r en t,          P I   co n tr o ller   g ain ,             h all  ef f ec t c o n s tan t=1 V/A ,            DC   b u s   v o ltag e.       10.   NE CO M P E NSAT I O CI RCUI T   T h au th o r s   clar if y   n ew   cu r r en d etec tin g   m eth o d   f o r   th cu r r en t - m o d DC - DC   b u ck   co n v er ter ,   h o w ev er   th cu r r en m ir r o r in g   s ch em h elp s   to   p r ev en co n v er s io n   ef f icien cy   f r o m   d ec r ea s in g ,   an d   it  en d u r es  f r o m   th v o ltag o f f s et  o f   t h am p lif ier   f ee d b ac k .   So   th is   ap p r o ac h   p r o p o s es  n ew   co m p en s atio n   cir cu it  in v o lv ed   in to   th cu r r en s en s in g   b lo ck   to   o v er co m th o f f s et  v o ltag [ 1 5 ].   T h in teg r atio n   o f   s y s tem   in to   s in g le  ch ip   is   s u cc ess iv ely   f ig u r ed   o u n o w ad ay s ,   d if f er en s tr u ctu r to p ics  s h o u ld   k n o w   f o r   SOC   ( Sy s tem - On - C h ip )   im p lem en tatio n s   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   Fo r   attain in g   th ch allen g in g   h ar d w ar e,   th in teg r ated   cir cu its   as  DC - DC   co n v er ter s   ar in v o lv ed   in to   ch ip   as  m ix ed - s ig n al  cir cu its   in   ad d itio n   to   d ig ital  p r o ce s s in g   s y s tem   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ].   T h g en er al  b lo ck   d iag r am   o f   th cu r r en m o d DC - DC   b u ck   co n v er ter   is   ap p ea r ed   in   Fig .   9 .   T h in d u cto r   an d   ca p ac ito r   h av u s ag in   th o u tp u f ilter .   T h P MO an d   NM OS  s w itch es  ar co n tr o lled   b y   th ON  an d   OFF  tim s ig n als.  T h at  is   ch ar ac ter ized   b y   th d u ty   cy cle  o f   th P W ( P u ls e - W id th   Mo d u latio n )   s ig n al  g en er ato r .   A m id   th ON  tim th P MO d r aw s   th cu r r en f r o m   th b atter y   an d   s u p p ly   th in d u cto r   w ith   th cu r r en w h ich   r en ew s   th o u tp u ca p ac ito r .   T h is   ca p ac ito r   h as  g r ea u s ag in   k ee p in g   u p   th e   o u tp u v o ltag d u r in g   p r o v id in g   th o u tp u t lo ad   cu r r en t       .   B esid th at  th f ee d b ac k   s en s in g   o f   th cu r r en t.    I n   th cu r r en t - m o d DC - DC   co n v er ter ,   th cu r r en f lo w in g   th r o u g h   th in d u cto r   ca n   b u s ed   f o r   co n tr o llin g   th co n v er ter   o p er atio n s   an d   ac co r d in g ly   p r o d u cin g   th co r r esp o n d in g   P W s ig n als  f o r   th o u tp u s w itch es.  T h e   o r d in ar y   ap p r o ac h   to   d etec th cu r r en f lo w in g   th r o u g h   th in d u cto r   is   to   p u th r esis to r   alo n g   th cu r r en p ath   an d   s cr ee n   th v o ltag d r o p   o v er   th r esis to r   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   I t s   v alu o u g h to   b v er y   s m all  in   o r d er   n o to   co r r u p th co n v er s io n   ef f icien cy   in   lig h o f   th f ac th at  th co n d u ctio n   lo s s   o f   th co n v er ter   f u n d am en tally   co m es  f r o m   en er g y   s ca tter in g   d u to   th r esis tiv co m p o n en alo n g   th cu r r en p ath .   B esid th at  th cu r r en o f   th in d u cto r   w ill  b s u f f icien tly   in cr ea s ed   f o r   th in s tan ce   o f   lar g d u ty   cy cle  o p er atio n .   C u r r en m ir r o r in g   b etw ee n   th o u tp u s w itch   an d   s en s in g   tr an s is to r s   ca n   b u s ed   to   s cr ee n   th cu r r en w h ich   f lo w s   ac r o s s   th in d u cto r .   T h o p er atin g   p o in ts   s h o u ld   b id en tical  b etw ee n   th tw o   tr an s is to r s   b y   u s in g   th f ee d b ac k   lo o p .     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 ev iew   o f D C   Off s et  C o mp en s a tio n   Tech n iq u es fo r   Gri d   C o n n ec ted   I n ve r ters   ( A h med   Om a r )   483         Fig u r e   9.   B lo ck   d iag r am   o f   th cu r r en t - m o d e DC - DC   b u ck   co n v er ter     Fig u r e   10.   C ir cu it sc h e m atic  o f   th c u r r en t - s e n s in g   o p er atio n       T h cu r r en s e n s i n g   cir cu it  w h ich   w il b p r o p o s ed ,   th s en s ed   cu r r en in   it  is   d i v id ed   in to   s m al b ias   cu r r en an d   s e n s ed   c u r r en th a w il b ch an g ed   in to   v o lta g e   s ig n al.   I n   Fi g u r e   1 0   th er ar e   t w el v tr an s is to r s   (M 1,   M 2,   M 3 ,   M 4 ,   M 5 ,   M 6 ,   M 7 ,   M 8 ,   M 9,   M 10,   M swp,   M swn ) ,   f o u r   s w itc h es   ( SW 1 ,   SW 2 ,   SW 3 ,   SW 4 ) ,   o n r esis to r   an d   A 1   w h ic h   is   a n   a m p li f ier .   I n   th i s   cir cu it  tr a n s i s to r   M d er iv ed   b y   t h o u tp u o f   th f ee d b ac k   a m p lif ier   A 1   in   o r d er   to   m a k t h s en s ed   c u r r en o f   tr a n s i s to r   M 1   f lo w s   in   M 4   th a w ill   en h a n ce   t h a cc u r ac y   o f   s e n s in g .   T h t w o   tr an s i s to r s   M swp   a n d   M swn   ar th o u tp u t   s w i tch e s   t h at  ar d er iv ed   b y   th ON - ti m w h ic h   i s   g iv e n   t h e   s y m b o Φ 1   an d   th O FF - ti m e   w h ic h   is   g iv e n   t h s y m b o Φ 2 ,   s ep ar ately .   I f   th f ee d b ac k   is   n eg at iv b y   t h e   a m p li f ier ,   it  w ill  lead   t h n o d es  o f   ( A )   an d   ( B )   t y p ical  i n   o r d er   to   m ak th c u r r en co n n ec tin g   b et w ee n   M 1   an d   M 2   ca n   b ac co m p lis h ed   b ec au s o f   t h s i m i lar it y   o f   th s o u r ce - d r ain   v o lta g es.              Fig u r e   11.   C ir cu it sc h e m at ic  o f   th o p er atio n al  a m p li f ier     Fig u r 1 2 .     Op er atio n al  am p li f ier   in clu d i n g   th o f f s et  v o ltag d u r i n g   Φ 1       T h v o ltag o f f s et  o f   t h C M OS  o p er atio n al  a m p li f ier   m a y   b s u f f icien t l y   lar g i n   o r d er   to   b r ea k   d o w n   t h er r o r   in   t h co n f i g u r atio n   o f   t h clo s ed   lo o p .   Fig u r e   1 2   illu s tr ates  t h o p er atio n al  a m p lifie r   w h ic h   w a s   f o u n d   in   t h c u r r en s en s i n g   cir cu it  t h at  i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   1 1   w i th   th e   o f f s et   v o lta g d u r in g   O N - t i m e   w h e n   Φ 1   is   h ig h .   T h o f f s et  v o ltag o f   th o p er atio n al  a m p l if ier   s h o u ld   b s u f f icie n tl y   lar g s o   th at  th er r o r   ca u s e s   d a m ag to   th e   clo s ed   lo o p   c o n f i g u r atio n .   Fig u r 1 2   s h o w s   th o p er atio n al  a m p li f ier   in clu d ed   in   th e   cu r r en s en s i n g   cir c u it  o f   Fi g u r 1 1   w it h   t h v o lta g o f f s et  t h at  i s   m ain tain ed   d u r in g   t h O N - ti m w h e n   Φ 1   i s   h ig h .   R 1   an d   R S WP  ar th eq u i v alen t r esis ta n ce s   o f   tr an s is to r s   M an d   M SWP .       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 .   2 J u n 2 0 1 8   :   478     494   484   T h cu r r en o f   t h in d u cto r   is   d etec ted   w h ile  th ON - ti m ( Φ 1 ) ,   th o u tp u v o lta g V S EN2   w h ile  O FF - ti m e   s h o u ld   b u s ed   f o r   co m p en s ati n g   t h v o ltag e   o f f s et   o f   t h a m p li f ier .   B y   th e   n e x t   Φ 1   o f   O N - t i m e,   th e   in te g r atio n   h ap p en s   al s o   th co n tr o v o ltag id e n ti f y   th c u r r en w h ic h   f lo w s   t h r o u g h   t r an s is to r   M C .   T h is   o u tp u c u r r en ca n   b u t ilized   f o r   co m p en s a tin g   t h o f f s et  v o ltag e.   Si n ce   t h lo o p   o f   co m p en s atio n   in   Fi g u r e   1 3   co n tain s   th i n te g r at o r ,   h u g D C   g ai n   co u ld   b s u f f ici en to   d ec r ea s th er r o r   w h ic h   w as  f o u n d   i n   th e   o p er atio n   o f   t h clo s ed   lo o p .   T h ca p ac itan ce   p r o p o r tio n   o f   th e   in teg r ato r   a n d   th e   clo ck   f r eq u en c y   d ec id th e   s ettli n g   ti m o f   o f f s et  co m p e n s atio n   o p er atio n .   T h is   o p er atio n   a m p li f ier   h as  lo w   p o w er - c o n s u m p tio n   ca u s ed   li m ita tio n   f o r   th e   a m p li f ier   b an d w id th   a n d   h u g er r o r   co u ld   o cc u r   w h ile  i n teg r at io n   w h e n   t h D C - DC   co n v er ter   w o r k s   w it h   lo w   d u t y   c y cle.   I n   s p ite  o f   all  o f   t h e s e   d r a w b ac k s   th co m p e n s a tio n   o f   th o f f s et  v o ltag e   co n tin u es   w o r k i n g   [ 2 2 ] .   T h is   ap p r o ac h   h as a   co m p en s atio n   cir cu it to   o v er co m t h o f f s et  v o ltag f o u n d   i n   th e   a m p li f ier   f ee d b ac k .   B u it  h as   p r o b lem   th at  t h v o ltag d r o p   ac r o s s   th r esis to r   m i g h b n o s m all  an d   ca n   ca u s co r r u p tio n   f o r   th co n v er s io n   e f f icien c y   in   ca s o f   t h f ac th a th co n d u ct io n   lo s s   o f   th co n v er ter   co m e s   f r o m   en er g y   s ca tter in g   d u to   th r esis t iv co m p o n en t   alo n g   t h cu r r en t p at h .       11.   AC - CO UP L I N G   M E T H O D   A   n ew   tech n iq u e   is   p r o p o s ed   b y   th au th o r   f o r   DC - o f f s et  r em o v al,   in   in teg r ated   w ir eless   r ec eiv er s   as  DC R s   ( d ir ec t - co n v er s io n   r ec eiv er s )   w h ich   u s b an d w id th   ef f icien m o d u latio n   s ch em es  as  QA ( q u ad r atu r am p litu d m o d u latio n ) ,   DC - o f f s et  is   b ig   is s u w h ich   f ac es  th ese  r ec eiv er s ,   s o   if   it  r em ain s   as  it  is   w ith o u an y   co m p en s atio n ,   it  ca n   ca u s d am ag to   th o v er all  s y s tem   p er f o r m an ce .   T h er is   s o lu tio n   h er w h ich   ca n   elim in ate  th is   DC - o f f s et  b y   u s in g   A C - co u p lin g   to   elim in ate  th lo w - f r eq u en cy   d is tu r b an ce s   [ 2 3 ].   DC R   h as  th R ( r ad io   f r eq u en cy )   s ig n al  w h ich   is   ch an g ed   to   ze r o   f r eq u en cy   an d   in   s eq u en ce   o f   th at  th DC - o f f s et  w il ca u s er r o r s   to   th s ig n al  [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ].   T h DC - o f f s et  ca n   eli m i n ate  th r ec eiv er   p er f o r m an ce   a s   s aid   b ef o r e.   B y   p u tti n g   f ir s t - o r d er   A C - co u p lin g   h ig h   p as s   f ilter ,   i n   th i n - p h a s a n d   q u ad r atu r s i g n al   p ath s ,   as  i llu s tr ated   in   Fi g u r e   1 4 ,   th a eli m i n ate  t h r es u lt s   o f   DC - o f f s et.   B u t   also   it   ca n   m a k b ig   r ed u ctio n   in   p er f o r m a n ce   if   t h u s a g o f   t h b aseb an d   o f   th s i g n a s p ec tr u m   o f   th m o d u lati o n   s ch e m e   h as  en er g y   n ea r   D C   [ 2 6 ] .   T h is   is   ap p lied   if   th e   QA s ch e m is   u s ed .   B P ( b an d   p ath   f ilter ) ,   L N A   ( lo w - n o is a m p lifie r ) .   A s   ill u s tr ated   in   th i s   s ec tio n   t h at   T h A C - co u p li n g   h i g h   p ass   f il ter   ca n   eli m in ate  t h D C   co m p o n en t.  A lt h o u g h ,   it h a s   d r a w b ac k   w h ic h   r es u lts   in   b ig   r e d u ctio n   in   p er f o r m an ce   if   t h u s a g o f   t h b ase b an d   o f   th s p ec tr u m   h as  e n e r g y   n ea r   DC .   T h is   tech n iq u w as  s k ip p ed   f o r   its   d r a w b ac k s   a n d   m o v th r o u g h   th f o llo w i n g   tech n iq u e.             F i g u r e 1 3 .   Pro p o s ed   s c h em e to   co m p en s ate th e o f f s et  v o ltag e o f   th am p lif ier     Fig u r 1 4 .   A   d ir ec t - co n v e r s io n   r ec eiv er   w it h   A C - co u p lin g       12.   DC  O F F SE T   CO M P E NSA T E VO L T A G E   B UF F E R   T h au th o r   s h o w s   n ew   DC   o f f s et  co m p en s atio n   tech n iq u f o r   v o ltag b u f f er s .   I ca n   b u tili ze d   to   en h an ce   th ac cu r ac y   o f   d ata  co n v er ter s .   T h at  tech n iq u d ec r ea s es  th er r o r   o f   th g ain   o f   th o p er atio n   am p lif ier   [ 2 7 ].   T h r eq u est  f o r   m o r r eso lu tio n   an d   m u ch   m o r s p ee d   DA C ' s   ( d ig ital  an alo g u co n v er ter s )   is   ex ten d ed   ev er y   y ea r   w ith   th d em an d   elec tr o n ics  ap p licatio n s .   T h p er f o r m an ce   o f   DA C s   co u ld   b en h an ce d   b y   u s in g   o f f s et  co m p en s atio n   tech n iq u e s .   P r o b ab ly   lar g p ar o f   th co n v en tio n al  tech n iq u es  co m p en s ates  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 ev iew   o f D C   Off s et  C o mp en s a tio n   Tech n iq u es fo r   Gri d   C o n n ec ted   I n ve r ters   ( A h med   Om a r )   485   o n ly   f o r   th DC   o f f s et  v o ltag o f   th o p er atio n   am p lif ier   b u n o th er r o r   o f   th g ain   [ 2 8 ] .   T h er is   n ee d   f o r   r eset  o p er atio n   am p lif ier   o u tp u to   ze r o   at  ev er y   cy cle,   s o   th is   ap p r o ac h   p r o p o s es  DC   o f f s et  co m p en s atio n   tech n iq u w h ich   co m p en s ates  f o r   o f f s et  v o ltag an d   er r o r   o f   th g ain   o f   th o p er atio n   am p lif ier .   T h is   cir cu it  as  o th er   ex ch an g ed   ca p ac ito r   cir cu its   en d u r es  f r o m   ch an n el  ch ar g in j ec tio n   w h ich   ca n   b lim ited   b y   tu r n in g   S 1   o f f   s o m ew h at  b ef o r S 3 ,   w h en   S 1   is   tu r n ed   o f f ,   ch ar g ( w h ich   is   th elem en o f   th v o ltag at  n o d X)   is   in f u s ed   o n to   th ca p ac ito r   an d   th is   ch ar g s h o w s   u p   co n s tan o f f s et  at  th o u tp u t.  A f ter   S 1   is   o f f ,   th to tal  ch ar g at  n o d s tay   co n s tan m ak in g   th cir cu it  aw ay   f r o m   th ch ar g in f u s io n   o f   S 3   o r   ch ar g ab s o r p tio n   o f   S 2 .   T h cir cu it  is   q u ick   as  th tr an s itio n   o f   th v o ltag at  th o u tp u n o d is   s m all  en o u g h ,   h o w ev er   th co n v en tio n al  cir cu its   o f   th o f f s et  co m p en s atio n   ar d ec eler atin g   b ec au s o f   th lar g tr an s ien ts   o f   th v o ltag at  th o u tp u [ 2 8 ].   T h p r o p o s ed   DC   o f f s et   co m p en s a ted   v o ltag b u f f er   s h o w n   in   Fig u r e   1 5   is   im p lem en ted   u s in g   th r ee   s w itch es  S 1 ,   S 2   an d   S 3   an d   ca p ac ito r   C .   T h p er f o r m an ce   o f   th cir cu it  lik o th er   s w itch ed   ca p ac ito r   cir cu its   b r o o k s   f r o m   th ch ar g in j ec tio n   o f   th ch an n el  w h ich   ca n   b r ed u ce d   b y   o p en in g   S 1   s lo w ly   b ef o r S 3 .   W h en   S 1   o p en ed ,   th ch ar g is   g o in g   to   th ca p ac ito r   C   an d   th is   ch ar g is   f o u n d   as a n   o f f s et  at  th o u tp u t.   W h en   S 1   is   o f f ,   th to tal  ch ar g s tay s   co n s tan as  it  is   w h ich   w ill  lead   th cir cu it  in s en s itiv f o r   ch ar g in g   in j ec tio n   to   S 3   o r   th ch ar g in g   ab s o r p tio n   f o r   S [ 2 8 ].                 Fig u r 1 5 .   ( a)   New   D C   o f f s et  co m p e n s ated   v o ltag b u f f er ,   ,   ( b )   cir cu it d u r in g   p h a s e - 1 ,   ( c)   cir cu it d u r i n g   p h ase - 2 ,     ( d )   clo ck s   1a , □ 1 , □ 2 . ap p lied   to   th s w itc h es S 1 , S 2 ,   an d   S 3   r esp ec tiv el y       T h co n v en tio n al  o f f s et  co m p en s atio n   cir cu its   h av lo w   s p ee d   d u to   b ig   tr an s ien ts   in   th o u tp u t.  Fro m   th ab o v s ec tio n   w g et  th at  th is   m eth o d   n o o n ly   o v er co m th DC   o f f s et  b u also   it  im p r o v es  th ac cu r ac y   o f   th d ata  co n v er ter s   an d   d ec r ea s es  th er r o r   o f   th g ain   in   th o p er atio n al  am p lif ier .   A lth o u g h   it  h as  b ig   d is ad v an tag th at  th co n v en tio n al  cir cu its   o f   th o f f s et  co m p en s atio n   ar d ec eler ate  b ec au s o f   th lar g tr an s ien ts   o f   th v o ltag at  th o u tp u o f   th o p er atio n al  am p lif ier .   T h is   d r aw b ac k   let  u s   tr y   to   f in d   n ew   s o lu tio n   b etter   th an   th at  in   th f o llo w in g   s ec tio n s .       13.   DIFF E R E N T I A L   AM P L I F I E R   T h is   tech n iq u w as  in tr o d u ce d   b y   th au th o r   w h ich   g iv e   b r ief   ab o u th DC   o f f s et  w h ich   is   alr ea d y   k n o w n   as  b ef o r e,   as  th ex ce s s iv in j ec tio n   o f   DC   in to   A C   ca n   p r o m p is s u es  s u ch   as  co r r o s io n   in   u n d er g r o u n d   eq u ip m en [ 2 9 ] ,   tr an s f o r m er   m ag n etizin g   cu r r en t   d is to r tio n   an d   tr an s f o r m er   s atu r atio n   [ 3 0 ]   an d   f ailu r in   th f u n ctio n   o f   th p r o tectiv eq u ip m en [ 3 1 ] .   I n   th is   m an n er   r u les  an d   m ea s u r es  h av b ee n   s et  u p   to   co n tr o th DC   in j ec tio n   [ 3 2 ] .   A u s tr alian   Stan d ar d   A S4 7 7 7 . 2   lim its   th DC   in j ec tio n   to   5   m A   o r   0 . 5 o f   th r ated   o u tp u as  illu s tr ated   b ef o r in   th in tr o d u ctio n ,   w h ile  in   th Un ited   Kin g d o m ,   E R   G8 3 /1   p u lim it  o f   2 0   m A   [ 3 3 ].   T h er w as  s u g g esti o n   ca n   b ap p lied   u s in g   v o ltag s en s o r   at  th in v er ter   o u tp u co n tain s   th d if f er en tial  am p lif ier   an d   lo w   p ass   f ilter .   Hen ce ,   an y   DC   co m p o n en is   d etec ted   at  th o u tp u o f   th lo w   p ass   f ilter   w h ich   r etu r n s   b ac k   to   th co n tr o ller   th at  m ak es  th in v er ter   elim in ates  th DC   o f f s et  an d   th er w as  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 .   2 J u n 2 0 1 8   :   478     494   486   m ath em atica m o d el  f o r   th at  co n tr o s y s tem   [ 3 3 ] .   I s ee m s   th at   th is   m eth o d   h as  b ig   s im ilar ity   to   th tech n iq u w h ich   w as  ex p lain ed   in   s ec tio n   9 ,   s o   th er ar n o   ex p er im en tal  r esu lts   v alid ate  th is   tech n iq u e.       14.   F E E DB ACK   SY ST E M   T h s i m p les w a y   to   eli m i n at DC   i n j ec tio n   i s   to   k ee p   g r id   f r eq u e n c y   tr an s f o r m er .   T h at  is   t h s o lu tio n   ad j u s ted   i n   n u m b er   o f   co m m er cial   s y s te m s   [ 3 4 ] ,   [ 3 5 ] .   T h m ea s u r e m e n t s   o f   D C   c u r r en ts   f r o m   t h e   AC   o u tp u o f   co m m er cial  s y s t e m s   ar also   p r o p o s ed   in   [ 3 5 ] .   T h er ar n u m b er   o f   s y s te m   co n f i g u r atio n s   t h at   h av b ee n   p r ese n ted   f o r   s i n g l e - p h a s g r id   co n n ec ted   P s y s te m s   [ 3 6 ] .   T h co n f ig u r atio n   th at  h a s   b ee n   u s ed   an d   w a s   in tr o d u ce d   b y   t h au t h o r   to   g et  th D C   o f f s et  eli m i n ati o n   m et h o d   w h ic h   is   s h o w n   i n   Fi g u r 1 6.           Fig u r 1 6 .   Gr id   co n n ec ted   P s y s te m           Fig u r 1 7 .   I n v er ter   m ai n   co m p o n en t s   an d   DC - o f f s et  s e n s o r       T h m ai n   co m p o n e n t s   o f   t h e   in v er ter   ar s h o w n   i n   Fi g u r 1 7 .   T h u n it y   p o w er   f ac to r   u s ed   f o r   r ef er en ce   c u r r en           f o r   th h y s t er esis   cu r r e n co n tr o ller [ 3 6 ] , [ 3 7 ] .   is   co o r d in ated   to   b in   p h ase  w it h   th AC   s u p p l y   v o lta g     .   Du r i n g   t h p o s iti v h alf   c y c le  o f   th e   s o u r ce   v o ltag e,   in s u lated   g ate   b ip o lar   tr an s i s to r   T B+   i s   k ep o f f   an d   T B -   is   k ep o n .   T r an s i s to r   T A+   is   t u r n ed   o n   w h e n   th c u r r en o f   t h i n v er ter   o u tp u (   )   g o es  b elo w   th b o tto m   s ta n d ar d   o f   th h y s ter etic  b an d .   T h is   lead s       to   r is w h ile  it  f lo w s     th r o u g h   T A+   an d   T B - .   W h en   cu r r en     ex ce ed s   th u p p er   lim it  o f   t h b an d   T A+   i s   s w i tch ed   o f f .   T h is   lead s       to   f all  w h e n   f lo w i n g   th r o u g h   D A -   an d   T B - T h r o u g h o u t   th e   n eg ati v h al f - c y cle  o f   t h AC   s u p p l y   v o lta g e,   tr an s is to r   T B -    i s   k ep t   o f f   a n d   T B+   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 ev iew   o f D C   Off s et  C o mp en s a tio n   Tech n iq u es fo r   Gri d   C o n n ec ted   I n ve r ters   ( A h med   Om a r )   487   is   k ep o n .   T r an s i s to r   T A -   is   s w itc h ed   o n   w h e n   t h cu r r en t   o f   th i n v er ter   o u tp u         g o es  a b o v th to p   li m it   o f   th e   h y s ter et ic  b an d [ 3 8 ] .   T h er i s   n o   s u b s ta n tial  s to r ag e   b et w ee n   t h s o lar   p an e o u t p u an d   t h i n v er ter   o u tp u t.  I f   th is o lat io n   lev el  f alls   o r   r is es,  th r o o m ea n   s q u ar ( r m s )   v al u s h o u ld   r is o r   f all  d ep en d   o n   th e   is o latio n   le v el.   I n   s eq u en ce   o f   th a th p o w er   b alan ce   w ill  b p r o tec ted .   I is   th r o le  o f   th v o lta g co n tr o lo o p   to   k ee p   b alan ce   b et w ee n   t h D C   o u tp u o f   th P p an el  an d   t h o u tp u o f   t h in v er ter   i n   t h AC   n et w o r k .   A   r is in   t h o u tp u t p o w er   f r o m   th s o lar   p an els  m a k es a n   i n cr ea s in   th D C   b u s   v o ltag w h ic h   w il m ak e   r is in   t h      .   T h is   w ill  l ea d   th r m s   v al u o f   th           to   in cr ea s r esu lti n g   i n   th r m s   o f   th in v er ter   o u tp u cu r r en         as  it  f o llo w s           .   T h r is in   th i n v er ter   o u t p u cu r r en s to r es  b ac k   t h b alan ce   o f   th e   p o w er   b et w ee n   t h DC   o u tp u t   p o w er   o f   t h P p an els  a n d   t h A C   o u tp u p o w er   o f   th i n v er ter .   So   th tar g et   o f   th v o ltag co n tr o l lo o p   is   to   k ee p   p o w er   b alan ce   b et w ee n   th t w o   o u tp u t s .   I n   th is   tech n iq u u s es  m ax im u m   p o w er   tr ac k er .   T h m ax im u m   p o w er   tr ac k er   is   co n tr o lo o p   in   w h ich   th v o ltag co n tr o lo o p   tar g ets  f o r   b alan ce   b etw ee n   th DC   an d   th A C   o u tp u t.  T h m ax im u m   p o w er   tr ac k er   g o al  is   to   o p er ate  th s o lar   p an els  at  v o ltag lev el  th at  p er m its   m ax im u m   ex tr ac tio n   o f   p o w er   [ 3 8 ] ,   [ 3 9 ].   T h is   m eth o d   ex p lain s   th DC   o f f s et  co n tr o ller A s   th DC   o f f s et  s en s o r   is   b u ilt  f r o m   d o u b le  s tag R C   f ilter .   T h v o ltag ac r o s s   th r ip p le  f ilter   in d u cto r s   (     )   is   s en s ed   an d   f ilter ed .   I f   th DC   co m p o n en in   th in v er ter   cu r r en w as  co n s tan t,  th DC   o u tp u v o ltag s h o u ld   b eq u al  to   I R ,   w h er R   is   th r esis tan ce   o f   th tw o   s er ies  co n n ec ted   in d u cto r s   an d   I   is   th DC   co m p o n en o f   th cu r r en t.  T h is   v o ltag k n o w n   as        in   Fig u r 1 8 .   T h f ilter   o u tp u is   f ed   to   p r o p o r tio n al  in teg r al  ( P I )   co n tr o ller   w h ich   h as  i n p u r ef er en ce   eq u al  to   ze r o   [ 3 8 ] .   T h co n tr o ller   o u tp u w as  p u tin   s u ch   w ay   s o   as  to   ca u s V w h ich   is   th m ea n   v alu o f         to   m o v d o w n   to   ze r o .   T h in teg r al  ac tio n   o f   th DC   o f f s et  co n tr o ller   is   to   m ak s u r th at  V 0   is   eq u al  to   ze r o   at  s tead y   s tate.   T h DC   o f f s et  co n tr o ller   n ee d s   s o m r eq u ir em en ts   to   b ca r ef u lly   d esig n ed   1.   I t sh o u ld   n o t g et  in v o lv ed   w ith   th o p er atio n   o f   th o th er   co n tr o l lo o p s   an d   v ice  v er s a.   2.   I ts   d y n am ic  r esp o n s m u s b r ea s o n ab le.           Fig u r 1 8 .     DC   o f f s e t se n s o r   b lo ck   d iag r a m       T h d esig n er   o f   t h D C   o f f s et  s e n s o r   h as   to   c h o o s v alu es  f o r   th e   p ar a m eter s   o f   t h at   s e n s o r   to   m ai n tai n   t h d esi g n   r eq u ir em en ts   a n d   s p ec i f icatio n s .   R esis ta n ce   ( R )   co u ld   b j u s t   th i n h er en s er ies   r esis ta n ce   o f   t h i n d u cto r s .   Al th o u g h ,   it  is   f o u n d   t h at   th is   f o r   r esis ta n ce   i s   to o   s m al t h o p er atio n   o f   t h e   DC   o f f s et  co n tr o lo o p ,   s o   a d d itio n al  r esis ta n ce   co u ld   b ad d ed   b u w ill  lead   to   an   in cr ea s i n   th p o w er   lo s s   [ 3 8 ] .   T h er ar tw o   m a in   co n ce p t s   f o r   th DC   o f f s et  co n tr o ller :   1.   Su f f icien tl y   d a m p ed   o u tp u t r e s p o n s e.     2.   T h f r eq u en cy   co m p o n en s h o u ld   r ea ch   th m ax i m u m   v alu in   its   o u tp u t sig n al.   T h co n clu s io n   f o r   th is   tech n iq u is   th at  th er is   s im p le  f ee d b ac k   s y s tem   h as  b ee n   p r esen ted   to   r ed u ce   th DC   o f f s et  f r o m   th o u tp u o f   s in g le  p h ase  g r id - co n n ec ted   in v er ter .   DC   o f f s et  g et  m o n ito r ed   b y   s en s in g   th v o ltag ac r o s s   th r ip p le  f ilter   in d u cto r .   T h DC   s ig n al  is   k n o w n   b y   u s in g   th tw o   s tag R C   f ilter in g .   T h co n tr o ller   u s ed   is   th P I   co n tr o ller   w h ich   p er f o r m s   v er y   s atis f ac to r ily   an d   its   co m p o n en ts   co s ar v er y   lo w .   A lth o u g h ,   w h en   th is   tec h n iq u is   u s ed   p r ac tically   th er is   s m all  DC   o f f s et  r em ain s   w h ich   lead   u s   to   f o u n d   b etter   s o lu tio n   co u ld   h av b etter   r esu lts   th an   th at  o n e.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.