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.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   201 6 ,   p p .   974 ~ 981   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v7 . i 3 . p p 9 7 4 - 981           974       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Rev iew  on Desig n and  Develo p ment of  hig h Reliab le H y bri Energ y  Sys te m s   w ith  Dro o p Contr o l Techniques       G .   Srini v a s a   Ra o K .   H a rina dh a   Reddy   De p a rt m e n t   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   K L   Un iv e rsity ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   1 2 ,   2 0 1 5   R ev i s ed   A p r   1 1 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Ma y   1 2 ,   2 0 1 6       H y b rid   En e rg y   s y ste m   is  c o m b in a ti o n   o f   tw o   o m o re   d iff e r e n ty p e s   o e n e rg y   re so u rc e s.  No w   a   d a y   th is  h y b rid   e n e rg y   s y ste m   p la y k e y   ro le  in   v a rio u re m o te  a re a   p o w e a p p li c a ti o n s.  Hy b rid   e n e rg y   s y ste m   is  m o re   re li a b le  th a n   sin g le  e n e rg y   s y ste m .   T h is  p a p e d e a ls  w it h   h ig h   re li a b le  h y b rid   e n e rg y   s y ste m   w it h   so lar,  w in d   a n d   m icro   h y d ro   re so u rc e s.  T h e   p ro p o se d   h y b rid   s y ste m   c a b le  o m u lt m o d e   o p e ra ti o n   a n d   h ig h   re li a b le  d u e   to   n o n   c o m m u n ica ted   b a se d   c o n tro ll e rs  (Dro o p   Ch a ra c teristic  Co n tr o l)  a re   u se d   f o o p ti m a p o w e sh a rin g .     S iz e   o b a tt e r y   c a n   b e   re d u c e d   b e c a u se   h y d ro   u se d   a b a c k   u p   so u rc e   a n d   M a x im u m   p o w e p o in T ra c k in g   a lso   a p p li e d   to   so lar     a n d   w in d   e n e rg y   s y ste m s.   K ey w o r d :   Dr o o p   c o n tr o ller s   H y b r id   S y s te m   Ma x i m u m   p o w er   p o in T r ac k in g   P o w er   s h ar in g   R en e w ab le  E n er g y   Co p y rig h ©   201 6   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 :   G.   Srin i v asa  R ao ,     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 ,   L   Un i v er s it y ,   Vad d es w ar a m ,   Gu n t u r   Dt,   An d h r P r ad esh   5 2 2 5 0 2 ,   I n d ia.   E m ail:  g . s r i n iv a s @ k l u n i v er s it y . in       1.   I NT RO D UCT I O N   T o d ay   t h w o r ld   is   m ai n l y   f a cin g   t w o   p r o b le m s .   O n is   t h p o w er   cr is i s   th a is   f a s d e p letin g   o f   f o s s i f u el s   an d   o th er   o n i s   p o llu tio n   p r o b le m   li k ca r b o n   e m is s io n   a n d   g lo b al  w ar m in g .   T h b est  s o lu tio n   f o r   th is   p r o b le m   is   u t ilizatio n   o f   r en e w ab le  en er g y   r eso u r ce s .   R en e w ab le  en er g y   r eso u r ce s   ar ab u n d an i n   n atu r e,   f r ee   o f   co s t   an d   n o n   p o llu tan t.  Am o n g   t h a ll  r e n ew ab le  e n er g y   r e s o u r ce s   So lar   an d   w i n d   ar m o r e   p o p u lar   b ec au s o f   its   h u g e   p o ten tial  i n   n at u r e.   I n   t h p r o ce s s   o f   Util izatio n   o f   R en e w ab le  en er g y   r e s o u r ce s   w e   h a v to   f ac s o m e   ch al l en g e s   li k r eliab il it y ,   co s t,  e f f icien c y   a n d   S tab ilit y .   T h m ai n   d r a w b ac k   o f   r en e w ab le  en er g y   r e s o u r ce s   is   th e y   ar in co n s is ten c y   o r   m o r f lu ct u ati n g   in   n atu r an d   d ep en d s   u p o n   w ea t h er   at m o s p h er ic  co n d it io n s .   I n   o r d er   to   p r o v id co n tin u p o w er   s u p p l y   i n te g r ate  t w o   o r   m o r r eso u r ce s     an d   p r o v id s to r ag s y s te m .   I n teg r ated   s y s te m   o f   t w o   o r   m o r r en e w ab le  e n er g y   s y s te m s ,   also   k n o w n   a s   H y b r id   R en e w ab le  E n er g y   S y s te m   ( H R E S)  [ 4 ] ,   is   g a in i n g   p o p u lar it y   b ec au s t h s o u r c es  ca n   co m p le m e n t   ea ch   o th er   to   p r o v id h ig h er   q u alit y   an d   m o r r eliab le  p o w er   to   cu s to m er   t h an   s i n g le  s o u r c S y s te m .   A   H R E S   ca n   b s ta n d alo n o r   g r id   co n n ec ted .   Sta n d alo n s y s te m s   n ee d   to   h av g e n er atio n   a n d   s t o r ag ca p ac it y   lar g en o u g h   to   h an d le   t h lo ad .   I n   g r id   co n n ec ted   s y s te m ,   t h s ize  o f   s to r ag d ev ice  ca n   b r elativ el y   s m aller   b ec au s d ef ic ien t   p o w er   ca n   b o b tain ed   f r o m   th g r id .   H y b r id   en er g y   s y s te m   t h at   co m p le m e n t s   t h d r a w b ac k s   i n   ea ch   i n d iv id u al  en er g y   r e s o u r ce s .   T h er ef o r e,   th d esig n   g o al s   f o r   h y b r id   p o w er   s y s te m   ar th e   m i n i m izatio n   o f   p o w er   p r o d u c tio n   co s t,   m in i m iza tio n   o f   p o w er   p u r ch a s f r o m   g r id   ( i f   i t i s   co n n ec ted   to   g r id ) ,   r ed u ctio n   in   e m i s s io n ,   r ed u cti o n   o f   th to tal  li f ec y cle  co s a n d   in cr ea s i n   r eliab ilit y   o f   th p o w er   g en e r atio n   o f   s y s te m .   W i n d   an d   s o lar   p o w er   g e n er atio n   ar t w o   o f   t h m o s p r o m i s in g   r e n e w ab l p o w er   g e n er atio n   tech n o lo g ies.  T h g r o w th   o f   w i n d   a n d   p h o to v o ltaic   ( P V)   p o w er   g e n er atio n   s y s te m s   h as   ex ce ed ed   th e   m o s t   o p tim is tic  e s ti m atio n .   Mu l ti - s o u r ce   h y b r id   alte r n a tiv e n er g y   s y s te m s   ( F ig u r 4 )   w i th   p r o p er   co n tr o h av g r ea p o ten tial   to   p r o v id h i g h er   q u alit y   a n d   m o r r eliab le  p o w er   to   c u s to m er s   t h a n   s y s te m   b ased   o n   a   s in g le  r eso u r ce .   An d   b ec au s o f   th i s ,   h y b r id   en er g y   s y s t e m s   h a v ca u g h w o r ld w id r esear ch   at te n tio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 6   9 7 4     9 8 1   975   s o lar   ce ll   ca n   b r ep r esen te d   ( Fig u r e   1 )   b y   a n   eq u iv a len t   cir cu it   th a i n d icate   c u r r en t   s o u r ce   i n   p ar alle l   d ep letio n   la y er   b ec o m e s   w id er   s o   t h at  t h ca p ac ita n ce   i s   r ed u ce d   s i m ilar   to   s tr etc h i n g   t h el ec tr o d es o f   p late   ca p ac ito r .   T h u s   s o lar   ce lls   r e p r esen v ar iab le  ca p ac itan ce   w h o s m ag n it u d d ep en d s   o n   th p r esen v o ltag e.   T h is   ef f ec t is co n s id er ed   b y   t h ca p ac ito r   C   lo ca ted   in   p ar all el  to   th d io d e.   T h d io d in d icate s   th I - ch ar ac ter is tic s   ( Fig u r 2 )   o f   th P ce ll.    T h o u tp u o f   t h cu r r en t   s o u r ce   is   d ep en d s   u p o n   t h l ig h f alli n g   o n   th e   s o lar   ce ll.   T h o p en   cir cu it   v o lta g in c r ea s es  lo g ar it h m i c   ac co r d in g   to   Sh o c k le y   eq u ati o n   w h ic h   d escr ib es  t h in ter d ep en d en ce   o f   c u r r en an d   v o lt ag in   s o lar   ce ll.  T h ch ar ac ter is tic  o f   s o lar   ce l is   d ep en d en u p o n   t h le v el  o f   in s o latio n ,   ce ll  te m p er at u r e   an d   ar r ay   v o ltag e.   T h u s   it  i s   n ec es s ar y   to   i m p le m en MP P T   in   o r d e r   to   m o v e   th o p er atin g   v o ltag c lo s t o   m ax i m u m   p o w er   p o in u n d er   c h an g i n g   at m o s p h er ic  co n d itio n s .   MP PT   in   s o l ar   is   i m p o r tan t   b ec au s e   it   r ed u ce s   th e   s o lar   ar r a y   co s b y   d ec r ea s i n g   t h n u m b e r   o f   s o lar   p an els  n ee d ed   to   o b tain   t h d esire d   o u tp u t.  V - I   c h ar ac ter is tic s   o f   th e   s o lar   ar r ay   ar n e g lecti n g   th i n ter n al  s h u n t Re s is ta n ce .             Fig u r 1 .   E q u iv ale n t c ir cu it d i ag r a m   o f   s o lar   ce ll     Fig u r 2 .   P - ch ar ac ter is tics   o f   s o lar   ce ll       1 . 1 .   Wind   P o w er   Sy s t e m   T h f u n d a m e n tal  eq u atio n   g o v er n in g   t h m ec h a n ical  p o w er   o f   th e   w i n d   tu r b in i s   g iv e n   b y     3 , 2 1 AV C P p w     w h er ρ   i s   air   d e n s it y   ( k g / m 3 ) ,   C p   is   p o w er   co e f f icien t,  A   i s   i n ter ce p tin g   ar ea   o f   t h r o to r   b lad es  ( m 2 ) ,   i s   av er ag w i n d   s p ee d   ( m / s ) ,   λ   is   tip   s p ee d   r atio .   T h th eo r etica m a x i m u m   v al u o f   t h p o w er   co ef f icie n C p   i s   0 . 5 9 3 ,   also   k n o w n   as  B etz s   C o ef f icie n t.  T h T ip   Sp ee d   R atio   ( T SR )   f o r   w i n d   tu r b i n is   d ef in ed   as  t h r atio   o f   r o tatio n al  s p ee d   o f   th tip   o f   b lad to   th w i n d   v elo cit y   m at h e m a ticall y ,     V R     w h er R   is   r ad i u s   o f   t u r b in ( m ) ,   ω   is   an g u lar   s p ee d   ( r ad /s ) ,   is   av er ag w i n d   s p ee d   ( m /s ) .   T h en er g y   g en er ated   b y   w i n d   ca n   b o b tain ed   b y     k W h T i m e P Q w     T h w in d   s p ee d   Vs p o w er   c h a r ac ter is tics   cu r v o f   w i n d   tu r b i n is   r ep r esen ted   i n   Fi g u r 3 .       2.   M P P T   T RACK I N G   Ma x i m u m   p o w er   p o in tr ac k in g   ( MP PT )   is   s o f t w ar al g o r ith m   w h ic h   is   u s ed   to   o p er ate  th P V/W in d   en er g y   s y s te m   a m ax i m u m   p o w er   p o in elec tr ical  p o w er   g en er ated   b y   P ar r ay   d ep en d s   u p o n   s o lar   in s o lat io n   a n d   te m p er at u r o f   th ce ll.  T h a m o u n t   o f   p o w er   ex tr ac ted   f r o m   t h s o la r   d ep en d s   u p o n   t h e   P - ch ar ac ter is tic s .   A p ar ticu lar   v o lta g o n l y   it  ca n   g e n er ate  m ax i m u m   p o w er   an d   b e y o n d   th at  p o i n t,  it  ca n g e n er ate  t h m ax i m u m   p o w er .   I n   o r d er   to   tr ac k   th at  p ar ticu lar   p o in t,  m ax i m u m   p o w er   p o in tr ac k i n g   i s   u s ed .   I n   th s a m w a y   E lectr i ca p o w er   g en er ated   b y   W in d   d ep en d s   u p o n   T ip   Sp ee d   R atio   ( T SR )   Vs  p o w er   c o ef f icie n t   ( C p )   ch ar ac ter is tic s .   A p ar tic u lar   T ip   s p ee d   r atio   o n l y   it  ca n   g en er ate  m a x i m u m   p o w er   a n d   b ey o n d   th a p o in t,  i ca n t   g e n er ate  t h m ax i m u m   p o w er .   I n   o r d er   to   tr ac k   t h at  p ar tic u la r   p o in t,  m a x i m u m     0 dV dP 0 dV dP P V 0 dV dP Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   R ev iew   o n   Desig n   a n d   Dev e lo p men t o f h i g h   R elia b le  Hy b r id   E n erg S ystems     ( G.   S r in iva s a   R a o )   976   p o w er   p o in tr ac k i n g   is   u s ed   w h ic h   ca n   th v ar y   s p ee d   o f   t h t u r b in ac co r d in g   to   w i n d   s p ee d   v ar iatio n   a n d   f i n all y   it   p r o v id es  o p ti m al  tip   s p ee d   r atio   at  m ax i m u m   p o w e r   co ef f ic ien t.   Ma x i m u m   p o w e r   p o in tr ac k in g   n o o n l y   in cr ea s e s   t h s y s te m s   e f f icien c y   b u al s o   d ec r ea s es  t h p a y b ac k   p er io d   o f   t h to t al   in s tallatio n   co s t .   Sin ce   th e   v ar iab le  p ar a m eter s   f o r   MP P T   o f   w i n d   an d   s o lar   s y s te m   i s   d i f f er en t,  i n d i v id u al  tr ac k i n g   s y s te m   s h o u ld   b ap p lied   f o r   ea ch   s y s te m   [ 1 6 ] .              Fig u r 3 .   W in d   T u r b in p o w er   cu r v e           Fig u r 4 .   P r o p o s ed   m o d el  f o r   h y b r id   en er g y   s y s te m   w it h   s o l ar ,   w in d   a n d   s m al l h y d r o   r eso u r ce s       3.   DRO O P   CO NT RO L   S YST E M S F O P O WE SH ARI NG   O F   H YB RID SY ST E M S   C o m m u n ica tio n - b ased   co n tr o l   tech n iq u e s   r eq u ir e   co m m u n ic atio n   li n es   b et w ee n   t h m o d u l es  w h ic h   ca n   in cr ea s co s o f   t h s y s t e m .   L o n g   d is ta n ce   co m m u n i ca tio n   lin e s   w ill  b ea s ier   to   g et  in ter f er ed ,   th u s   r ed u cin g   s y s te m   e x p an d ab ilit y   a n d   r eliab ilit y .   T h d ev elo p in g   tr en d   to w ar d   a   Mo r e/ A ll  E lectr o n ic  P o w er   S y s te m   h ig h li g h ts   t h i m p o r tan ce   o f   co o r d in ativ co n tr o o f   m u ltip le  p o w er   co n v er ter   in ter f ac i n g   d if f er en t   en er g y   s o u r ce s .   I ca n   co n tr o b o th   f r eq u en c y   an d   b u s   v o l tag to   b w it h i n   r eq u ir ed   r a n g a n d   A d eq u a te   p o w er   s h ar i n g   a m o n g   en er g y   s o u r ce s .   T h co n tr o m e th o d s   th at  o p er ate  w it h o u i n ter   u n it  co m m u n icatio n s   f o r   p o w er   s h ar i n g   co n tr o ar b ased   o n   d r o o p   co n ce p Op er atio n   is   o f te n   es s en tial  to   co n n ec r e m o t e   in v er ter s .   I ca n   r ed u ce   co m p l ex it y   o p er atio n   an d   h ig h   co s t,  an d   i m p r o v e   r eliab ilit y .   C o m m u n icat io n   li n es  ar e   o f ten   a v o id ed   esp ec iall y   f o r   lo n g   d is tan ce s ,   h i g h - i n v est m e n co s t.   An d   s u ch   s y s te m   is   ea s ier   t o   ex p an d   b ec au s e   o f   t h e   p l u g - an d - p la y   f ea t u r o f   th e   m o d u les  w h ic h   allo w s   r ep lacin g   o n u n i w it h o u s to p p in g   t h w h o le  s y s te m .   T o   o v er co m t h ese  d r a w b ac k s   s e v er al  d r o o p   co n tr o m et h o d s   ar d ev elo p ed 1   co n v en tio n al  a n d   v ar ian t s   o f   d r o o p   co n tr o l;  2   co n s tr u ct  an d   co m p e n s ate - b ased   m et h o d s 3   v ir tu al  s tr u ctu r e - b ased   m et h o d s an d   4   h y b r id   d r o o p /s ig n al - i n j ec tio n - b ased   m et h o d s .   C o m p ar is o n   o f   v ar io u s   co m m u n ica tio n   s y s te m   b ased   co n tr o s y s te m s   w it h   its   d is ad v a n ta g es  is   e x p lai n ed   in   th f o llo w i n g   T ab le. 1 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 6   9 7 4     9 8 1   977   3 . 1 .   Si m ple R ev iew   o Dis a dv a nta g es  o f   t he  Co mm un ica t io n - B a s ed  Co ntr o l Sy s t e m s       T ab le   1 .   C o m p ar is o n   o f   Var io u s   C o m m u n icat io n   S y s te m   B a s ed   C o n tr o l S y s te m s   w i th   it s   Dis ad v a n ta g es   C o mm u n i c a t i o n   b a se d   c o n t r o l   t y p e   D i sad v a n t a g e s   D i st r i b u t e d   c o n t r o l   sy st e m   C o mm u n i c a t i o n   b u i s re q u i r e d   M o d u l a r i t y   o f   t h e   sy st e m w i l l   b e   d e g r a d e d   M a s t e r   o r   sl a v e     c o n t r o l   sy st e m   L o w   r e d u n d a n c y   h i g h   b a n d w i d t h   i s   r e q u i r e d   d u r i n g   t r a n si e n t h i g h   c u r r e n t   o v e r   sh o o t   C o n c e n t r a t e d   c o n t r o l   sy st e m   V e r y   l o w   r e l i a b i l i t y   a n d   l e ss si z e   h i g h   b a n d w i d t h   i s   r e q u i r e d       3 . 2 .   Co nv ent io na l D ro o p Co ntr o l   T h d r o o p   co n tr o m et h o d   f o r   th p ar allel  co n n ec ted   in v er ter s   ca n   a v o id   th e   d ep en d en c y   o n   co m m u n icatio n s .   I is   s o m eti m es  n a m ed   as  “w ir eles s ”  co n t r o w it h   n o   i n ter co n n ec tio n   b e t w ee n   t h in v er ter s .   T h d r o o p   c o n tr o l s y s te m   m ai n l y   d i v id in to   t h r ee   p ar ts   [ 8 ] .   1 .   Prim ar y   co n tr o l   ( Vo ltag a n d   cu r r en t r eg u latio n   a n d   Dr o o p   b ased   p o w er   s h ar i n g )   2 .   Seco n d ar y   co n tr o l ( Vo ltag e   r esto r atio n   an d   S y n c h r o n izati o n )   3 .   T er tiar y   co n tr o l ( Op ti m al  o p er atio n   o f   m icr o   g r id   an d   P o w er   m an a g e m en t in   g r id - tied   m o d e)   W h en   d r o o p   co n tr o is   ap p lied ,   co m p r o m is e x is t s   b et w ee n   th ac c u r ac y   o f   p o w er   s h ar i n g   a n d   th e   r eg u lat io n   r ate   o f   th e   o u tp u v o ltag e.     L o w   d r o o p   g ai n   r es u lt s   i n   a   b ad   ac cu r ac y   o f   p o w er   s h ar i n g ,   w h ile  h i g h   d r o o p   g ain   r es u lt s   i n   b ad   v o l tag r eg u lat io n   r ate.   I n   A C   p o w er   s y s te m ,   i f   t h i m p ed a n ce   o f   d is tr ib u t io n   li n e   h as  la r g r esi s ti v co m p o n en t,  th e n   t h er w i ll  b co u p lin g   w i th   Dr o o p   C o n tr o l,  w h i ch   ca n   r ed u ce   t h e   r esp o n s s p ee d   an d   th s tab il it y   o f   t h s y s te m .   I f   t h i m p ed an ce   o f   d is tr ib u t io n   li n h as  lar g r esi s ti v e   co m p o n e n t,  t h en   t h er w ill  b co u p lin g   w ith   Dr o o p   C o n t r o l,  w h ich   ca n   r ed u ce   th r esp o n s s p ee d   an d   th e   s tab ilit y   o f   t h s y s te m .   W h e n   th l in e   i m p ed a n ce   i n cr ea s es   ( lar g er   r esi s tiv e   co m p o n e n t)   to   t h r es h o ld   v al u e,   th s y s te m   w il l b ec o m u n s tab le.   Dif f er en t seco n d ar y   co n tr o l   m eth o d s   ar d is c u s s ed   i n   th f o llo w i n g   T ab le. 2 .       T ab le  2 .   Dif f er en t Sec o n d ar y   C o n tr o l M eth o d s   ar Dis c u s s e d   S o l u t i o n   L i mi t a t i o n   C e n t r a l i z e d   se c o n d a r y   c o n t r o l     L o w   r e l i a b i l i t y     C o mm u n i c a t i o n   i s   r e q u i r e d     D i st r i b u t e d   se c o n d a r y   c o n t r o l     P a r a me t e r   mi sma t c h   m a y   c a u se   p o w e r   sh a r i n g   i n a c c u r a c y     C o mm u n i c a t i o n   i s   r e q u i r e d     A d a p t i v e   i n v e r se   c o n t r o l     L a c k   o f   sy n c h r o n i z a t i o n   may   c a u se   d i f f e r e n t   o p e r a t i o n   s t a t u s   f o r   p a r a l l e l   i n v e r t e r       W h en   t h in v er ter   o u tp u t i m p e d an ce   is   h i g h l y   in d u cti v e,   h e n ce   th ac tiv a n d   r ea ctiv p o w er s   d r a w n   to   th b u s   ca n   b ex p r ess ed     s i n / X VEi Pi   X V VEi Qi / c o s 2       w h er is   th o u tp u r ea cta n c o f   an   in v er ter ,   φ  is   th p h a s e   an g le  b et w ee n   t h e   o u tp u v o lt ag o f   th i n v er ter   an d   th v o lta g o f   th co m m o n   b u s ,   an d   E an d   ar th am p li tu d o f   th o u tp u v o lt ag o f   th i n v er ter     an d   th g r id   v o lta g e,   r esp ec ti v el y .   I ca n   b f o u n d   th at   th e   ac tiv p o w er   is   p r ed o m i n atel y   d ep en d en o n   t h e   p o w er   an g le,   w h ile   t h r ea cti v p o w er   m o s tl y   d ep en d s   o n   t h o u tp u t   v o lta g a m p lit u d e.   T h is   p r in cip le  ca n   b in te g r ated   in   v o lta g s o u r ce   in v er ter s   ( VSI s )   b y   u s i n g   th e   w e ll - k n o w n   P / d r o o p   m et h o d   w h ic h   ca n   b e   e x p r ess ed   as                                                                                                                              w h er is   th i n d ex   r ep r esen ti n g   ea c h   co n v er ter ,   f r ated   an d   E r ated   ar th n o m i n al  f r eq u e n c y   a n d   v o ltag o f   th m icr o s o u r ce ,   r esp ec tiv el y ,   P an d   Qi  ar e   th av er ag ac ti v an d   r ea ctiv p o w er ,   P r ated   an d   Q r ated   ar e   th n o m i n al  ac ti v an d   r ea ctiv p o w er ,   r esp ec tiv el y ,   a n d   mP   an d   n ar th ac tiv an d   r ea ctiv d r o o p   s lo p es,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   R ev iew   o n   Desig n   a n d   Dev e lo p men t o f h i g h   R elia b le  Hy b r id   E n erg S ystems     ( G.   S r in iva s a   R a o )   978   r esp ec tiv el y .   T h ch o ice  o f   mP   an d   n i m p ac t s   t h n et w o r k   s tab ilit y ,   s o   t h e y   m u s b ca r ef u ll y     an d   ap p r o p r iately   d esi g n ed .   Usu al l y ,   t h d r o o p s   ar c o o r d in ated   to   m a k ea ch   DG  s y s t e m   s u p p l y   ap p ar en p o w er   p r o p o r tio n al  to   its   ca p ac it y     F M I N FI Mp   PI    PI , MA X   N EI , M A   EI , MI N   QI , MI   QI , MA X     T h co n tr o alg o r ith m   w it h   c o n v e n tio n al  d r o o p   co n tr o is   i llu s tr ated   in   Fi g u r 5 .   T h p o w er   s tag e   co n s is ts   o f   V SI  w i th   L C   f il te r   an d   co u p lin g   li n i n d u cto r .   T h co n tr o ller   co n s is ts   o f   t h r e co n tr o lo o p s .   a.   A   p o w er   s h ar i n g   co n tr o ller   is   u s ed   to   g e n er ate  th m a g n i tu d an d   f r eq u e n c y   o f   t h f u n d a m e n tal   o u tp u t v o lta g e   o f   t h i n v er ter   ac co r d in g   to   th d r o o p   ch ar ac ter is tic.   b.   A   v o ltag co n tr o ller   is   u s ed   to   s y n th e s ize  t h r ef er en ce   f ilter   in d u cto r   cu r r en v ec t o r .   c.   A   c u r r en co n tr o ller   is   ad o p ted   to   g en er ate  t h co m m a n d   v o ltag e   b y   p u ls w id t h   m o d u latio n   m o d u le.   As  d is cu s s ed   ab o v e,   th co n v en tio n al  d r o o p   m eth o d   ca n   b i m p le m e n ted   w it h o u co m m u n icat io n   b et w ee n   m o d u le s ,   an d   t h er ef o r is   m o r r eliab le.           Fig u r e   5 .   C o n tr o l stru ct u r o f   co n v e n tio n al  P / an d   Q / d r o o p   co n tr o l       3 . 3 .   P ro po s ed  H y brid Dr o o p/S ig na l - I nje ct io n - B a s ed  M e t ho   A   s m al ac   v o ltag s ig n al  is   i n j ec ted   in to   th s y s te m   as  c o n tr o s ig n al.   T h r ea p o w er   d u to   th co n tr o s ig n al  i s   d r o o p ed   w it h   th v o lta g a m p lit u d o r   th b an d w id t h .   T h er ef o r e,   th r ea ctiv p o w er   o r   th e   d is to r tio n   p o w er   ca n   b r e g u lated   b y   co n tr o llin g   t h f r eq u en c y   o f   th i n j ec ted   co n tr o s ig n al  ( Fi g u r 6 ) .   C o n v en t io n al  d r o o p   co n tr o c an n o e n s u r co n s ta n v o ltag an d   f r eq u en c y ,   n ei th er   an   ex ac p o w er   s h ar in g .   B u t a n   ad v a n ta g e   o f   t h co n tr o l c an   av o id   co m m u n icatio n   a m o n g   t h DGs.  C o m m u n icat io n - b a s ed   co n tr o l is a  s i m p le   an d   s tab le  s tr ate g y   p r o v id in g   a   g o o d   cu r r en t   s h ar in g ,   y et  a   lo w   r eliab ilit y   a n d   r ed u n d an c y .   T h er ef o r e,   to   tak ad v an ta g o f   t h eir   r esp ec tiv ad v a n ta g es,  h y b r i d   s ch e m co m b i n i n g   t w o   co n tr o m et h o d s .   T h s h ar i n g   o f   r ea a n d   r ea cti v p o w er s   b et w ee n   t h DG s   is   ea s il y   i m p le m e n ted   b y   t w o   i n d ep en d en co n tr o v ar iab les:   1 )   p o w er   a n g le;  a n d   2 )   v o ltag e   a m p l itu d e.   Ho w ev er ,   ad d in g   e x ter n al   co m m u n icatio n   i s   s till   n o t   d esire d .   Su ch   co m m u n icatio n s   in cr ea s th co m p lex it y   an d   r ed u ce   th r eliab ilit y ,   s i n ce   p o w er   b alan ce     an d   s y s te m   s tab ili t y   r el y   o n   th ese  s i g n als.   Se v er al  c u r r en s h ar in g   tech n iq u es  b a s ed   o n   f r e q u en c y   e n co d in g   o f   th cu r r en s h ar in g   i n f o r m atio n   T h p o w er   lin e s   ar u s ed   f o r   th co m m u n icatio n   f o r   th e   p o w er   s h ar i n g .   Mo s t   i m p o r tan tl y ,   th is   tec h n iq u d o es  n o r eq u ir ex tr co n tr o i n t er co n n ec tio n s   an d   a u to m atica l l y   co m p e n s ate s   f o r   in v er ter   p ar a m eter   v ar iatio n s   an d   lin i m p ed a n ce   i m b alan c es.  E ac h   DG  i n j ec ts   s m all  a v o ltag s ig n al  to   th m icr o   g r id .   Fre q u en c y   s i g n al  w q   is   d eter m in ed   b y   t h r ea ctiv p o w er   o f   t h DG.     q dQ Q Q . 0       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 6   9 7 4     9 8 1   979   w h er w q is   th n o m i n al  f r e q u en c y   o f   i n j ec ted   ac   s ig n al s   an d   D is   th b o o s co ef f ici en t.  T h s m all  r ea p o w er   tr an s m itted   t h r o u g h   t h s i g n al   i n j ec tio n   is   t h en   ca lc u lated .   An d   t h v alu e   o f   t h o u tp u v o lta g e,   E ,   i s   ad j u s ted   as     Pq Dp E E . *     I n   th is   w a y ,   Q/V   d r o o p   is   ac h iev ed ,   th r o u g h   th f r eq u e n c y   co m p o n e n w q .   I n   th p r esen ce   o f   n o n li n ea r   lo ad s ,   th h ar m o n i d is to r tio n   ca u s ed   b y   n o n lin ea r   lo ad s   is   s h ar ed   i n   s i m i lar   w a y .   A   co n tr o l   s ig n al   w it h   a   f r eq u e n c y   t h at   i s   d r o o p ed   w it h   is   i n j ec ted .   T h p o w er   i n   t h is   i n j ec ted   co n tr o s i g n al   u s ed   to   ad j u s t th b an d w id th   o f   th v o ltag lo o p     mD d d 0   D ) 2 2 2 ( Q P S     Pd Db BW BW 0     w h er B W is   th n o m in al   b an d w id t h   o f   th e   v o lta g lo o p   an d   D b w   is   t h d r o o p   co ef f icie n t.   T h b lo ck   d iag r a m   o f   th s i g n al  i n j ec tio n   m et h o d   is   s h o w n   i n   Fi g u r 6 .   Sig n a in j ec tio n   m et h o d   p r o p er ly   co n tr o ls   th r ea cti v e   p o w er   s h ar in g   an d   is   n o s en s it iv to   v ar iatio n s   in   t h e   lin i m p ed an ce s .   I is   also   s u ited   f o r   lin ea r     an d   n o n li n ea r   lo ad s .             Fig u r 6 .   P r o p o s ed   B lo ck   d iag r a m   o f   th f r eq u e n c y   s i g n al  i n j ec tio n   m e th o d       3 . 4 .   Rev iew   o Co m pa riso o f   O ur  P ro po s ed  M et ho ( H y brid  Dro o p / S ig na I nje ct io M e t ho d )   w it h   Co nv ent io na M et ho is   E x p la ined  in T a b le   3         T ab le  3 .   A   R ev ie w   o n   C o m p ar is o n   o f   O u r   P r o p o s ed   Me th o d   ( H y b r id   Dr o o p /Si g n al  I n j ec tio n   Me th o d )   w it h   C o n v en t io n al  Me t h o d   D r o o p   c h a r a c t e r i st i c   b a se d   c o n t r o l   A d v a n t a g e s   D i sad v a n t a g e s   C o n v e n t i o n a l     f r e q u e n t   d r o o p   c o n t r o l   H i g h   e x p a n d a b i l i t y   a n d   f l e x i b i l i t y   Ea sy   i mp l e me n t a t i o n   w i t h o u t   c o mm u n i c a t i o n   d y n a mi c   r e sp o n se   i s   l o w   p o o r   v o l t a g e   a n d   f r e q u e n c y   r e g u l a t i o n   p h y si c a l   p a r a me t e r   w i l l   b e   e f f e c t e d   H y b r i d   d r o o p / s i g n a l   i n j e c t i o n   me t h o d   H i g h   r e l i a b l e   I t   c a n   h a n d l e   l i n e a r   &   n o n   l i n e a r   l o a d s a n d   n o t   e f f e c t e d   b y   p h y si c a l   p a r a me t e r s.   Ef f e c t   o f   l i n e   i m p e d a n c e   i mb a l a n c e   c a n   b e   c o mp e n sa t e d     C a u se   h a r mo n i c   d i s t o r t i o n   v o l t a g e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   R ev iew   o n   Desig n   a n d   Dev e lo p men t o f h i g h   R elia b le  Hy b r id   E n erg S ystems     ( G.   S r in iva s a   R a o )   980   4.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   h as  p r esen ted   an   o v er v ie w   o f   th h y b r id   en er g y   s y s te m s   an d   d if f er en p o w er   s h ar in g   co n tr o s tr ateg ie s   o f   o f f   g r id   h y b r id   s y s te m .   Deta iled   d escr ip tio n   o f   m a x i m u m   p o w er   p o in tr ac k i n g   o f   P V,   w i n d   en er g y   s y s te m   a n d   th co n v en tio n al  an d   s i g n al  i n j ec tio n   co n tr o s ch e m e s   h a s   b ee n   g iv e n .   T h co m m u n icatio n - b ased   m e th o d s   o f   co n ce n tr ated   co n tr o l,  m as ter /s lav co n tr o l,  an d   d is tr ib u t ed   co n tr o p er f o r m   a   g o o d   cu r r en s h ar i n g ,   y et  lo w   r eliab ili t y   a n d   r ed u n d an c y .   B ased   o n   r ev ie w   w o r k   d o n e,   t h d r o o p   ch ar ac ter is tic - b ased   co n tr o m eth o d   h as  b ee n   p r esen ted   to   av o id   co m m u n icatio n   li n es /cab les;   o p ti m al  p o w e r   s h ar i n g   a n d   w h ic h   ca n   h elp   in cr ea s th s y s te m   r elia b ilit y ,   m o d u lar it y ,   an d   f le x ib ili t y .       RE F E R E NC E S   [1 ]   Do rn f e ld ,   D.,   M o v in g   T o w a rd G re e n   a n d   S u sta in a b le  M a n u f a c t u rin g ,   In t.   J .   Pre c is.   En g .   M a n u f. - Gr e e n   T e c h . ,   V o l .   1 ,   No .   1 ,   p p .   6 3 - 6 6 ,   2 0 1 4 .   [2 ]   Ne m a ,   P . ,   Ne m a ,   R.   K.,   a n d   Ra n g n e k a r,   S . ,   Cu rre n a n d   F u t u re   S tate   o f   A rt  De v e lo p m e n o H y b rid   En e rg y   S y st e m   u s in g   W in d   a n d   P V - s o la r:  A   Re v i e w ,   Ren e wa b le  a n d   S u sta i n a b le  En e rg y   Rev iews ,   V o l .   1 3 ,   No .   8 ,   p p .   2 0 9 6 - 2 1 0 3 ,   2 0 0 9 .   [3 ]   S tro e ,   D.,   S tan ,   A . ,   V isa ,   I. ,   a n d   S tro e ,   I. ,   M o d e li n g   a n d   C o n tr o o f   V a riab le  S p e e d   W in d   T u rb in e   Eq u i p p e d   w it h   PMSG ,   2 0 1 1 .   [4 ]   Bin a y a k   Bh a n d a ri,   S h iv a   Ra P o u d e l,   Ky u n g - Tae   Lee   a n d   S u n g - Ho o n   A h n ,   M a t h e m a ti c a M o d e li n g   o f   Hy b rid   Re n e wa b le  En e rg y   S y ste m :   A   R e v ie o n   S m a ll   H y d ro - S o lar - W in d   P o w e G e n e ra ti o n ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   Pre c isio n   En g i n e e rin g   a n d   M a n u f a c tu rin g - Gr e e n   T e c h n o l o g y ,   Vo l.   1 ,   No .   2 ,   p p .   1 5 7 - 1 7 3 ,   A p ril ,   2 0 1 4 .   [5 ]   K.  De b ra b a n d e re   e a l . ,   A   v o lt a g e   a n d   f re q u e n c y   d ro o p   c o n tr o m e th o d   f o p a ra ll e in v e rters ,   IEE T ra n s.   Po we El e c tro n . ,   v o l.   2 2 ,   n o .   4 ,   p p .   1 1 0 7 1 1 1 5 ,   Ju l .   2 0 0 7 .   [6 ]   A li   b id ra m ,   A li   Da v o u d i ,   Hie ra r c h ica stru c tu re   o f   m icro   g rid c o n tro sy ste m ,   IEE T ra n s.  On   s ma rt  g rid ,   v o l - 3,   De c e m b e r,   2 0 1 4 .   [7 ]   J.J.  Ju sto ,   F .   M w a silu ,   a n d   J.  Lee ,   A C   m icro g rid v e rsu DC   m icro g rid w it h   d istri b u ted   e n e rg y   r e so u rc e s:  re v ie w ,   Ren e w.   S u st a i n .   En e rg y   Rev . ,   v o l.   2 4 ,   p p .   3 8 7 4 0 5 ,   A u g .   2 0 1 3 .   [8 ]   Hu a   Ha n ,   X ia o c h a o   Ho u ,   Jia n   Ya n g ,   Jif a   W u ,   M e S u ,   a n d   Jo se p   M .   G u e rre ro ,   Re v ie w   o f   P o w e S h a rin g   Co n tro l   S trate g ies   f o Isla n d in g   Op e ra ti o n   o f   A M icro g rid s” ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   S m a rt  Gr id v o l .   7 ,   no .   1 ,   Ja n u a ry   2 0 1 6 .   [9 ]   Y.B.   By u n ,   T . G .   Ko o ,   a n d   K.Y.   Jo e ,   P a ra ll e o p e ra ti o n   o f   th re e - p h a se   UP S   in v e rters   b y   w irele ss   lo a d   sh a rin g   c o n tro l ,   in   Pro c .   T e lec o mm u n .   E n e rg y   Co n f. ,   P h o e n ix ,   A Z,   USA ,   2 0 0 0 ,   p p .   5 2 6 5 3 2 .   [1 0 ]   J.M .   G u e rre ro ,   J.C.   V a sq u e z ,   a n d   J.  M a tas ,   Co n tro stra teg y   f o f lex ib le  m i c ro g rid   b a se d   o n   p a ra ll e li n e - in tera c ti v e   UP S   sy ste m s” ,   IEE E   T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l .   5 6 ,   n o .   3 ,   p p .   7 2 6 7 3 6 ,   M a r.   2 0 0 9 .   [1 1 ]   R.   M a ju m d e r,   B.   Ch a u d h u ri,   a n d   A .   G h o sh ,   Im p ro v e m e n o sta b il it y   a n d   lo a d   sh a rin g   in   a n   a u to n o m o u s   m icro g rid   u sin g   su p p lem e n tar y   d ro o p   c o n tr o l o o p ,   IEE E   T ra n s.   Po we S y st. ,   v o l.   2 5 ,   n o .   2 ,   p p .   7 9 6 8 0 8 ,   M a y   2 0 1 0 .   [1 2 ]   X .   Yu ,   A . M .   Kh a m b a d k o n e ,   a n d   H.  W a n g ,   Co n tro o f   p a ra ll e c o n n e c ted   p o w e c o n v e rters   fo lo w - v o lt a g e   m icro g rid ,   A   h y b rid   c o n tro a rc h it e c tu re ,   IEE T ra n s.  Po we El e c tro n . ,   v o l.   2 5 ,   n o .   1 2 ,   p p .   2 9 6 2 2 9 7 0 ,   De c .   2 0 1 0 .   [1 3 ]   A .   M o a ww a d ,   V.  Kh a d k ik a r,   a n d   J.L .   Kirtl e y ,   A   n e w   P - Q - d r o o p   c o n tro l   m e th o d   f o a n   in terlin e   p h o to v o lt a ic  (I - P V p o w e sy ste m ,   IEE T ra n s.  Po we r De l. ,   v o l.   2 8 ,   n o .   2 ,   p p .   6 58 6 6 8 ,   A p r.   2 0 1 3 .   [1 4 ]   W .   Ya o ,   M .   Ch e n ,   a n d   J.  M a tas ,   De sig n   a n d   a n a ly sis o f   th e   d ro o p   c o n tro m e th o d   f o p a ra ll e in v e rters   c o n sid e rin g   th e   im p a c o f   th e   c o m p lex   i m p e d a n c e   o n   t h e   p o w e sh a rin g ,   IEE T ra n s .   In d .   E lec tro n . ,   v o l.   5 8 ,   n o .   2 ,   p p .   5 7 6 5 8 8 ,   F e b .   2 0 1 1 .   [1 5 ]   A r y u a n to   S o e ted jo * ,   Yu su Is m a il   Na k h o d a ,   A b ra h a m   L o m i ,   F a rh a n ,   W e b - S CAD A   f o M o n i to ri n g   a n d   Co n tr o ll i n g   Hy b rid   W in d - P V   P o w e S y ste m ,   T EL KOM NIKA ,   V o l.   1 3 ,   No .   1 ,   M a rc h   2 0 1 5 ,   p p .   3 2 ~ 4 0 .   [1 6 ]   A rto n   Jo h a n   L u b is1 ,   Erw in   S u sa n to 2 ,   Un a n g   S u n a ry a 3 ,   Im p le m e n tatio n   o f   M a x i m u m   P o w e P o i n T ra c k in g   o n   P h o t o v o lt a ic Usin g   F u z z y   L o g ic  A l g o rit h m ”,   T EL KOM NIKA ,   Vo l.   1 3 ,   No .   1 ,   M a rc h   2 0 1 5 ,   p p .   3 2 ~ 4 0 .   [1 7 ]   A li   Za k e rian ,   Da r y o o sh   N a z a rp o u r.   Ne w   H y b rid   S tru c tu re   Ba se d   o n   Im p ro v e d   S w it c h e d   In d u c to r   Z - S o u rc e   a n d   P a ra ll e I n v e rters   f o Re n e wa b le  En e rg y   S y ste m s ,   In ter n a t io n a l   J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ( IJ PE DS ) ,   V o l .   6 ,   No .   3 ,   S e p tem b e 2 0 1 5 ,   p p .   6 3 6 ~ 6 4 7   [1 8 ]   R.   G o u th a m   G o v in d   Ra ju ,   S .   M o h a m e d   A li ,   F u z z y   Ba ss e d   G a i n   S c h e d u led   P c o n tr o ll e f o a n   iso late d   w in d   d ies e h y b rid   p o w e s y ste m ,   B u letin   T e k n ik  El e k tro   d a n   In fo r ma ti k a   ( Bu ll e ti n   o El e c trica E n g i n e e rin g   a n d   In fo rm a t ics ) ,   V o l.   1 ,   No .   3 ,   S e p te m b e 2 0 1 2 ,   p p .   2 1 3 - 2 2 4 .                       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 694   IJ PEDS   Vo l.   7 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 6   9 7 4     9 8 1   981   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       G .   S r in iv a s a   Ra o   g o h is  B. T e c h   (El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g d e g re e   in   2 0 0 7   f ro m   JN T H y d e ra b a d   &   M a ste rs  d e g r e e   (En e rg y   En g in e e rin g f ro m   NI T ,   T iru c h h i ,   In d ia  i n   2 0 1 0 .   A t   P re se n t   h e   is  w o rk in g   a a n   A ss istan . P r o f e ss o a n d   p u rsu in g   P h f ro m   EE De p a rtm e n t,   KL  Un iv e rsit y ,   In d ia .   He   is   in tere ste d   in   Re n e w a b le  e n e rg y   s y st e m s.  He   h a p u b li sh e d   f iv e   in tern a ti o n a j o u r n a p a p e rs an d   o n e   in ter n a ti o n a c o n f e re n c e   p a p e r.           Dr .   K.   H a r in a d h a   Re d d y   wa b o r n   in   In d ia  o n   ju ly   0 2 ,   1 9 7 4 .   He   re c e iv e d   B. E.   d e g re e   in   El e c tri c a a n d   E lec tro n ics   E n g in e e rin g   f ro m   K.U.  in   1 9 9 7 ,   I n d ia.   He   c o m p lete d   M . T e c h   d e g re e   in   El e c tri c a P o w e S y ste m E m p h a sis  Hig h   Vo lt a g e   En g in e e rin g   f ro m   J.  N.  T .   Un iv e rsit y   -   Ka k in a d a   Ca m p u in   2 0 0 6 ,   In d ia .   He   o b tain e d   P h .   d e g re e   in   El e c tri c a P o w e S y ste m s   f ro m   A n d h ra   Un iv e rsit y   Ca m p u in   th e   y e a 2 0 1 2 .   A p re se n h e   is  w o rk in g   a P ro f e ss o in   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g   d e p a rtme n a K   Un iv e rsit y ,   In d i a .   9   p a p e rs  a re   p u b li sh e d   in   v a rio u n a ti o n a a n d   in tern a t io n a jo u r n a ls.   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   p o w e tran sm is sio n   u sin g   F A C T   c o n tro ll e rs,  A t e c h n iq u e a n d   th e ir  a p p li c a ti o n to   e n e rg y   s y ste m s,  p o w e r   s y ste m   o p e ra ti o n ,   sta b il it y   a n d   c o n tro l .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.