I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 No .   1 Ma r ch   2 0 1 8 ,   p p .   365 ~ 376   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 9 . i1 . pp 3 6 5 - 376          365       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   G rid In terc o nn ec ted  Photo  Vo ltaic  Sy ste m  Using  Sh u nt  Ac tiv Filt er  f o r   Pow er  Q ua lity I m pro v e m en t       M .   K a la   Ra t hi 1 N.   Ra t hin a   P ra bh a 2   De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   M e p c o S c h le n k   En g in e e rin g   Co ll e g e ,   S iv a k a si,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   1 1 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   6 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Dec   3 1 ,   2 0 1 7       No w - a - d a y s,  p o w e g e n e ra ti o n   a n d   u ti li z a ti o n   b e c a m e   m o re   c o m p li c a ted   w h ich   f u rth e r   a ff e c t th e   e c o n o m y   o f   a   c o u n try .   T h e   a v a il a b le  n o n - re n e w a b le   e n e rg y   so u rc e th a su p p ly   t h e   d e m a n d e d   p o w e d o   n o t   c o n sid e e n v iro n m e n tal  c h a ll e n g e li k e   g l o b a w a r m in g   a n d   p o ll u ti o n .   T h is  lea d to   th e   d e v e lo p m e n o f   p o w e g e n e ra ti o n   b a se d   o n   R e n e w a b le  En e rg y   Re so u rc e (RES ).   T h e se   RES   a re   c o n n e c t e d   to   th e   g ri d   t h ro u g h   p o w e e lec tro n ic  c o n v e rters   w h ich   o ff e c o u n tl e ss   p o w e q u a li ty   issu e th a m u st  b e   re c ti f ie d   to   d e li v e a   q u a li ty   p o w e to   th e   e n d   u se rs.  T h e   p r o p o se d   w o rk   u se a   th re e   p h a se   V o l tag e   S o u rc e   In v e rter   (V S I)  b a se d   S h u n A c ti v e   P o w e r   F il ter  (S A P F f e d   b y   so lar  P h o t o   Vo lt a ic  ( P V sy ste m   to   e li m in a te  c u rre n h a rm o n ics   a th e   so u rc e   sid e   o f   th e   g rid .   T h e   o u tp u o f   th e   P s y ste m   is   g iv e n   to   a   b o o st  c o n v e rter  a lo n g   w it h   se l f li f sin g le - e n d e d   p rim a r y - in d u c to c o n v e rter  (S EP IC)  f o su p p ly in g   h ig h   v o lt a g e   g a in   w h ich   is  a c c o m p a n ied   b y   a   P e rtu rb   &   Ob se rv e   M a x i m u m   P o w e P o in T ra c k in g   (M P P T ). T h e   m a in   o b jec ti v e   o f   th is  p a p e is  to   e li m in a te  th e   c u rre n h a rm o n ics   a th e   g rid   sid e   u sin g   S A P F .   A lso ,   th e   p ro p o s e d   S A P F   is  u se d   f o e x p o rti n g   th e   p o w e r   g e n e ra ted   f ro m   P to   th e   g rid .   T h e   o v e ra ll   sy st e m   p e rf o r m a n c e   is  v a li d a ted   w it h   a   h e lp   o f   M A TL A B/S IM ULINK .   K ey w o r d :   Sh u n A cti v P o w er   Fil ter ,   S y n ch r o n o u s   C u r r en t D etec tio n   Me th o d ,   P h o to   Vo ltaic  Sy s te m ,   Har m o n ic  co m p e n s at io n ,     Self li f t S E P I C   b o o s t c o n v er t er   Co p y rig h ©   201 In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   M.   Kala   R ath i,    Dep ar te m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   Me p co Sch len k   E n g i n ee r in g   C o lleg e,   Siv a k asi,  T a m il n ad u   6 2 6 0 0 5 ,   I n d ia.   E m ail: r at h ig k l @ g m a il.c o m         1.   I NT RO D UCT I O N   So lar   en er g y   is   co s ef f ec ti v alter n ate  r eso u r ce   f o r   p o w er   g en er atio n .   E v en   t h o u g h   it  r en d er s   s o m e   d em er i ts   li k m ai n te n an ce ,   i t   o f f er s   les s   co m p licated   s tr u c tu r w it h   n o   m o v in g   p ar ts   a n d   ea s y   i n s ta llatio n .   T h ese  f ea t u r es   co n tr ib u te  f o r   t h co n s id er atio n   o f   s o lar   e n er g y   as   t h w o r ld w id ac ce p ted   g r ee n   r eso u r ce s   o f   en er g y   [ 1 , 2 ] .   T h ef f icien c y   o f   P m ater ials   e n h an ce s   r ap id l y   an d   al s o   th p o w er   attai n ed   f r o m   th p a n el   in cr ea s es  w i th   a n   in cr ea s i n   its   s u r f a ce   ar ea .   Hen ce   r esear ch er s   co n ce n tr ated   to w ar d s   th e m er g i n g   tech n o lo g ies  f o r   th o p tim al  u tili za tio n   o f   p o w er   o b tain ed   f r o m   s o lar   p an el  an d   also   w o r k   o n   th n e w   cir cu i to p o lo g ies an d   co n tr o l stra teg i es   to   m a k it to   b ef f ec tiv [ 3 - 5 ] .   T h ad v en t o f   r en e w ab le  e n er g y   r eso u r ce s   a s   an   alter n ati v s o u r ce   f o r   p o w e r   p r o d u ctio n   lead s   to   m aj o r   is s u t h at  i n v o lv e s   t h g r i d   i n teg r atio n   u s i n g   p o w er   elec tr o n ic  d ev ices  a n d   t h e   r el ated   p o w er   q u a lit y   is s u e s   [ 6 ] .   T h p o w er   elec tr o n ic  co n v er ter s   ar n o n - li n ea r   d ev ices  t h at  in j ec h ar m o n ics  in   t h g r id .   T h er ar v ar io u s   n o n - li n ea r   lo ad s   f ea s ib le  li k e   A d j u s tab le  Sp ee d   Dr iv es  ( ASD) ,   U n in ter r u p tib le  P o w er   Su p p l y   ( UP S),   S w itc h ed   Mo d P o w er   Su p p l y   ( SM P S)  etc.   co n n ec ted   to   th g r id   [ 7 ]. T h ese  n o n - li n e ar   d ev ices  ar t h m ai n   ca u s e   f o r   t h p r o d u ctio n   o f   h ar m o n ics,  s u b   h ar m o n ic s   an d   in ter   h ar m o n ic s   i n   c u r r en a n d   v o lta g s p ec tr u m .   T o   r ed u ce   s u ch   h ar m o n ic s   t h p o w er   s y s te m s   ar e   g en er all y   e n g a g ed   w it h   t w o   t y p e s   o f   f ilter s   li k ac tiv a n d   p ass iv f il ter s .   T h p ass iv f ilter s   co m p r is e s   o f   o n l y   t h p as s i v ele m en t s   li k e   in d u cto r ,   ca p ac ito r ,   r esis to r .   P ass iv f ilter s   ar af f o r d ab le  b u it  r en d er s   s o m e   d is ad v an ta g es   l ik i n ab ilit y   to   ad ap to   th n et w o r k   c h ar ac t er is tic  v ar iatio n s   t h at  lead s   t o   th u s ag o f   ac tiv e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   365     3 7 6   36 6   f ilter s   [ 8 ] .   T h ac tiv f ilter s   a r f u r th er   c las s i f ied   in to   s er ie s ,   s h u n an d   h y b r id   ac ti v f il t er s .   H y b r id   ac tiv f ilter   i s   th co m b in a tio n   o f   b o th   p ass i v a n d   ac tiv f ilter   [ 9 ] .   C h ief l y   s h u n ac ti v f ilter s   ar e m p lo y ed   to   ad d r ess   th c u r r en h ar m o n ic  is s u es,  w h ile   th e   s er ies   ac ti v e   f ilter s   ar u s ed   f o r   v o ltag e   h ar m o n ics.   R ec e n tl y   Vo ltag So u r ce   I n v er ter   ( VSI )   o r   C u r r en So u r ce   I n v er ter   ( C S I )   b ased   ac tiv f ilter s   ar d esig n ed   to   m ee t h e   r eq u ir e m en ef f ec ti v el y .   I p r o v id es  s o m b e n ef i ts   li k co m p ac tn e s s ,   ec o n o m ical,   lo w   p o w er   lo s s es,  f ast   d y n a m ic  r esp o n s to   th lo ad   ch an g es  a n d   r ed u ctio n   o f   r eso n an ce .   T h co m p e n s atio n   p er f o r m a n ce   o f   S A P m ai n l y   d ep en d s   o n   th e   r ef er en ce   cu r r en t d etec t io n   al g o r ith m   . T h er ar v ast co n tr o s ch e m es  f ea s ib le   to   i n j ec t   co m p e n s at in g   c u r r en t s   i n to   t h elec tr ical  n et w o r k .   T h e y   ar in s ta n ta n eo u s   P th eo r y   [ 1 0 ] ,   Sy n c h r o n o u R ef er e n ce   Fra m t h eo r y   [ 1 1 ] ,   S y n c h r o n o u s   C u r r en t   Dete ct io n   m eth o d   etc.   Of   w h ich   S y n ch r o n o u s   C u r r en t   Dete ctio n   m et h o d   is   f o cu s ed   h er f o r   t h co m p e n s at in g   c u r r en g e n er atio n   d u to   i ts   s i m p l ca lcu latio n   an d   ef f ec tiv e n e s s .   T h s i m u latio n   an d   h ar d w ar i m p le m e n t atio n   o f   th r ee   le v el  VSI   b ased   SA P u s i n g   S y n ch r o n o u s   R e f er e n ce   Fra m th eo r y   w as  d o n in   [ 1 2 ] .   A n   i m p r o v ed   co n tr o alg o r i th m   f o r   S A P w as   p r o p o s ed   in   [ 1 3 ] . An   i n d ir ec cu r r en co n tr o alg o r it h m   h as   b ee n   p r o p o s ed   an d   it s   p er f o r m a n ce   w a s   ex p er i m e n tall y   v a lid ated   in   [ 14 ] .   A s   th s h u n ac ti v p o w er   f i lter s   a n d   th g r id   in ter ac tiv i n v er ter s   w er s i m ilar   s o m o f   t h p r e v io u s l y   r ep o r ted   w o r k s   co m b i n ed   P f ed   g r id   i n ter ac ti v i n v er ter   a n d   ac ti v f ilter   [ 1 5 - 18 ] .   T h is   eli m i n ates   th e   ad d iti o n al  p o w er   c ir cu it   co s t.  T h is   m et h o d   in v o lv e s   t h i n j ec tio n   o f   r ea p o w er   f r o m   P to   g r id   an d   also   eli m i n ate s   th g r id   cu r r en h ar m o n ics  at  th P o in o f   C o m m o n   C o u p lin g   ( P C C ) . Du to   th lo w   v o lta g ch ar ac ter i s tics   o f   t h P s y s te m   t h p r o p o s ed   w o r k   u s e s   co n v e n tio n al  b o o s co n v er ter   w i t h   s elf - li f t   SEP I C   co n v er ter   w h o s g a i n   i s   v er y   h i g h [ 19 ] .   T h P er tu r b   &   Ob s er v MP P T   m et h o d   is   u s ed   f o r   tr ac k in g   t h m a x i m u m   p o w e r   o u tp u o f   th s o lar   p an el  [ 20 ] .   T h g atin g   s i g n als  f o r   th ac tiv f ilter   ar e   g en er ated   u s i n g   h y s ter esi s   cu r r en t c o n tr o ller   w h ic h   is   ea s y   t o   im p le m e n t.       2.   B L O CK   DIA G RAM   O F   P R O P O SE SYS T E M   Fig u r 1   s h o w s   t h b lo ck   d ia g r a m   o f   th p r o p o s ed   s y s te m .   I co m p r is e s   o f   P m o d u le,   h ig h   g ai n   s elf - li f SEP I C   b o o s co n v er t er ,   MPPT   co n tr o ller ,   th r ee   p h ase  v o ltag s o u r ce   in v er ter   b ased   Sh u n A cti v e   P o w er   Fi lter   an d   n o n - li n ea r   lo ad .   T h P m o d u le  v o l tag an d   c u r r en d ep en d s   o n   s o lar   in s o latio n .   C o m p en s ati n g   c u r r en ts   ar ex tr ac ted   u s i n g   s y n ch r o n o u s   cu r r en d etec tio n   m et h o d   to   elim i n ate  cu r r e n t   h ar m o n ics d r a w n   b y   n o n - li n ea r   lo ad   in   th s o u r ce   s id e .           Fig u r e   1.   B lo ck   d iag r a m   o f   t h p r o p o s ed   s y s te m       3.   SO L AR  C E L L   M O DE L L I N G   Fro m   t h ev al u atio n   o f   th co m m o n   b eh a v io r   o f   s o lar   ce ll a n d   its   m ec h an is m   a n   eq u i v ale n t e lectr ical   cir cu it  m o d el  w as  d ev elo p ed .   T h er ar e   t w o   eq u iv ale n t   cir cu it  m o d els  v iab le  an d   ar ac k n o w led g ed   w o r ld w id e. On is   s i m p li f ie d   m o d el  an d   it  r en d er s   ap p r o x i m ate  attr ib u tes  o f   s o lar   ce llan d   an o th er   o n e   e n co m p as s es  w i th co n s o lid ati o n   o f   t w o   d io d es  o n f o r   r ef lecti n g   d if f u s io n   an d   t h o t h er   f o r   ca r r ier . T h eq u iv ale n t c ir c u it f o r   o n d io d m o d el  is   g i v e n   in   f i g u r 2 .             Fi g u r e   2.   E q u iv ale n t c ir cu it o f   s o lar   m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Gri d   I n terco n n ec ted   P h o to   V o lta ic  S ystem  Usi n g   S h u n t A ctiv F ilter   fo r P o w er Qu a lity…  ( M.  K a la   R a th i )   367   Fro m   th at  E q u iv ale n t c ir c u it,  t h P eq u atio n s   ar g i v e n   b elo w .     1000 I T T K I I r r ef i sc ph               ( 1 )     T 1 T 1 k n E q   e x p T T I I r g 3 r rs D               ( 2 )                     ( 3 )     sh D ph I I I     I                 ( 4 )     w h er e,   I p h -   P h o to   v o ltaic  cu r r en t,  I s c -   S h o r cir cu it  cu r r en t,  Ki - T e m p er atu r co ef f ic ien t   o f   I s c,   T - T em p er atu r e,   T r ef - R e f er en ce   t e m p er atu r e,   Ns -   N u m b er   o f   ce lls   in   s er ies,  I r s -   R ev er s s at u r atio n   cu r r en t,   K -   B o ltz m a n n   co n s ta n t,Q -   C h ar g o f   an   elec tr o n     3 . 1     E f f ec t   Of   So la I rr a dia t i o n   And T e pera t ure   O n I - Cha ra ct er is t ics O f   So la P a nel   T h elev ated   s o lar   in s o latio n   o n   g r o u n d   lev e is   al m o s 1 0 0 0 W /m 2   . T h ir r ad ian ce   le v el  s h r in k s   d u e   to   n u m er o u s   cir c u m s ta n ce s   li k r ain , h u m id it y , m o v e m en o f   clo u d s   etc.   T h is   w il lr ed u ce   t h o u tp u c u r r en o f   th s o lar   p an el  b ec au s th p h o to   v o ltaic  cu r r en tI p h   i s   p r o p o r tio n al  to   s o lar   ir r ad ian ce .   Fig u r 3   s h o w s   t h I - ch ar ac ter is tic s   o f   s o lar   p an el  f o r   d if f er e n ir r ad ian ce . So lar   ce lls   ar co n s tr u cted   w it h   s ili co n   m ater ials   a n d   th er ef o r t h ef f ec t o f   te m p er a tu r o n   o p en cir c u it  v o ltag i s   co m p ar ati v el y   h ig h   w h ile  t h s h o r t c ir cu i t c u r r e n t   in cr ea s es  w i th   te m p er atu r e. T h r ea s o n   f o r   s u c h   in cr ea s i n   c u r r en is   d u to   th n at u r o f   th s ilico n   m ater ial s   w h ic h   p o s s es s   n e g ati v te m p er atu r co ef f icie n ( i.e .   i f   th te m p er at u r i n cr ea s es  t h en   t h r esis ta n ce   d ec r ea s es).   Fig u r 4   s h o w s   t h e   I - ch ar ac ter is t ics o f   s o lar   p a n el  f o r   d if f er en t te m p er at u r e.             Fig u r e   3   . E f f ec t o f   s o lar   ir r ad iatio n     Fig u r e   4.   So lar   I - C u r v f o r   Dif f er en T em p er atu r es       4.   H I G H   G AIN  SE L F   L I F T   S E P I B O O ST   CO NV E R T E   DC - DC   co n v er ter   i s   an   elec t r o n ic  cir cu it  t h at  co n v er t s   DC   s o u r ce   o f   ce r tai n   v o lta g le v el  to   an o th er   v o lta g le v el.   I n   m o d er n   elec tr o n ic   s y s te m s ,   D C - D C   co n v er ter s   ar n ee d ed   to   c o n v er th e   v o lta g s u p p l y   f r o m   th p o w er   s o u r ce   to   th v o ltag lev el  r eq u ir ed   b y   t h tar g et  f u n ctio n   b lo ck .   A s   th o u tp u v o lta g e   o f   th P ar r a y s   is   r elat iv el y   lo w ,   b o o s co n v er ter s   ar r eq u ir ed   to   s tep   u p   t h v o ltag e.   I n   t h co n v en t io n al   b o o s co n v er ter   w i th   h i g h   v o lt ag g ai n   t h co n d u ct io n   an d   s w itc h i n g   lo s s e s   ar m o r e.   I n   o r d er   to   av o id   th at,   s elf li f SEP I C   b o o s co n v er t er   is   u s ed   h er f o r   s u p p l y i n g   h i g h   v o lta g g ain .   Fi g u r 5   s h o w s   t h cir cu i t   d iag r a m   o f   s elf     li f t SE P I C   h i g h   g ai n   b o o s t c o n v er ter .     1 T n k n qv sc rs s oc e I I Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   365     3 7 6   368       Fig u r e   5.   Self - li f SEP I C   b o o s t c o n v er ter       Fig u r 6   an d   7   s h o w s   th C o n ti n u o u s   C o n d u ct io n   Mo d e   ( C C M)   o p er atio n   o f   t h b o o s t   co n v er ter .   W h en   t h co n v er ter   o p er ates   in   C C M,   t h c u r r en r ip p les   th r o u g h   t h i n p u t   i n d u cto r   L 1   ca n   b as s u m ed   n eg l ig ib l e. T h er ar 2   s tag es i n   th i s   m o d e.             Fig u r e   6 .   Co n ti n u o u s   co n d u cti o n   m o d o f   th e   co n v er ter   u n d er   s w itc h   ON  to p o lo g y     Fig u r e   7.   C o n ti n u o u s   co n d u cti o n m o d o f   th e   co n v er ter   u n d er   s w itc h   OFF to p o lo g y       Stag 1 W h e n   t h p o w er   s w i tch   T   is   tu r n ed   o n ,   s i m u lta n e o u s l y   d io d D 2   is   tu r n ed   o n .   Dio d es  D 1   an d   D 3   ar t u r n ed   o f f   b y   t h e   n e g ati v v o lta g V C1   a n d   ( V C 1   -   V o )   ac r o s s   t h e m .   I n   t h is   i n ter v al,   cu r r en t   th r o u g h   t h t w o   i n d u cto r s   i n cr ea s lin ea r l y .   C ap ac ito r   C 1   ch ar g es  ca p ac ito r   C 2   an d   ca p ac ito r   C 3   is   b ein g   ch ar g ed   b y   d io d D 2   cu r r en t.   Stag 2 :   At  th en d   o f   s ta g 1 ,   s w itc h   T   is   tu r n ed   o f f   an d   s i m u lta n eo u s l y   d io d es  D 1   an d   D 3   ar e   tu r n ed   o n .   T h ese  d io d es  s et  p ath   f o r   th in p u an d   o u tp u in d u cto r   cu r r en t s .   Dio d D 2   i s   r ev er s b iased   b y   th v o lta g ( V C1   -   V o ) .   I n   th i s   s ta g e,   th i n d u cto r s   cu r r e n ts   i L1   an d   i L2   d ec r ea s es lin ea r l y .   T h p ea k - to - p ea k   v o ltag r ip p le  ac r o s s   t h v ar io u s   ca p ac ito r s   in   t h s el f     li f t   S E P I C   h ig h   g ain   b o o s co n v er ter   ca n   b d eter m i n ed   as g i n e n   in   eq u a tio n   ( 5 )     s n f C L 0 cn R V v   w h er n =1 , 2 , 3             ( 5 )     Se lectio n   o f   ca p ac ito r s   C 1 ,   C 2   an d   C 3   m u s e n s u r t h at  t h co n v er ter   d o es  n o o p er ate  in   Dis co n ti n u o u s   C ap ac ito r   Vo ltag Mo d ( DC VM ) . T h d esig n   v al u es  o f   v ar io u s   co m p o n e n ts   u s ed   in   t h b o o s co n v er ter   ar g i v en   i n   tab le  1 .       T ab le  1.   Des ig n   Val u es  o C o n v er ter             L 1 =L 2   1 8 0 µ H   C 1   9 6 µ F   C 2   1 2 0 µ F   C 3   4 8 0 µ F   C 0   2 7 . 8 µ F   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Gri d   I n terco n n ec ted   P h o to   V o lta ic  S ystem  Usi n g   S h u n t A ctiv F ilter   fo r P o w er Qu a lity…  ( M.  K a la   R a th i )   369   5.   M AXI M U M   P O WE P O I NT   T RA CK I N G   T h o p er atio n   o f   th P m o d u le  g r ea tl y   d ep en d s   o n   t h lo ad   ch ar ac ter is tics ,   to   wh ich   it  is   co n n ec ted .   Fo r   a   lo ad   w it h   it s   i n ter n al   i m p ed a n ce   t h o p ti m al  ad ap tatio n   ap p ea r s   at  t h e   s p ec if ic  o p er atin g   p o in t,  k n o w n   as M P P .   T h o p er atin g   r a n g f o r   MP PT   is   g en er all y   in   t h o r d er   o f   2 0 - 8 0   k Hz.     5 . 1 .   P er t urb And O bs er v M pp t   M e t ho d     T h P & alg o r ith m   o p er ate  b y   r eg u lar l y   p er tu r b i n g   ( i.e . ,   in cr e m e n ti n g   o r   d ec r em en ti n g )   th P ter m i n al  v o ltag o r   c u r r en a n d   b y   o b s er v in g   t h e   co r r esp o n d in g   P o u tp u t   p o w er .   I f   th e   o p er atin g   v o lta g o f   th P ar r ay   ch a n g es  an d   p o w er   in cr ea s es  ( d P /d V> 0 ) ,   th en   th e   co n tr o s y s te m   c h a n g e s   th o p er atin g   p o in o f   th P ar r ay   d ir ec tio n ,   o r   else   th o p er atin g   p o in i s   alter ed   in   th o p p o s ite  d ir ec tio n .   I n   t h is   al g o r ith m ,   o n l y   v o ltag i s   co n s id er ed   an d   h e n c it is   ea s y   to   i m p le m en t.      5 . 2 .   F lo w cha rt   F o P &O   Alg o ri t h m           Fig u r 8 .   Flo w c h ar t f o r   P & A l g o r ith m       Fig u r 8   s h o w s   t h f lo w   c h ar f o r   P & al g o r ith m .   T h o u t p u v o ltag e   an d   o u tp u t   cu r r e n f r o m   t h m o d u le  i s   m ea s u r ed   an d   P o u tp u p o w er   is   ca lc u lated .   T h en   t h ch a n g in   P o u tp u p o w er   i s   ca lcu lated   b y   s u b tr ac ti n g   th e   P o u tp u p o w er   i n   o n p er io d   w i th   th e   P o u tp u t   p o w er   i n   t h p r ev io u s   p er io d .   I f   ch an g i n   p o w er   is   p o s iti v an d   ch a n g e   in   v o lta g is   n e g ativ e,   t h e n   d u t y   c y cle  is   d ec r ea s ed   o th er w i s th d u t y   c y cle  is in cr ea s ed . T h P V   m o d u le  h as  b ee n   m o d eled   alo n g   w it h   P & alg o r ith m .   Her th v o lt ag an d   cu r r en ar g iv e n   a s   i n p u ts   to   th e m b ed d ed   MA T L A B   f u n ctio n   a n d   t h e   o u tp u i s   t h g ate   p u ls e.   T h o u tp u p u ls i s   t h en   co m p ar ed   w it h   th r e f er en ce   t r ian g u lar   s i g n al  i n   o r d er   to   g en er ate  th P W s i g n al  a n d   is   g iv e n   a s   an   i n p u to   th co n v er ter .       6.   O P E RAT I O P RINC I P L E   O F   SH UNT ACT I V E   P O W E L I NE   CO N DI T I O N E R.   T h n o n - li n ea r   lo ad s   li k UP S ,   v ar iab le  s p ee d   d r iv es,   an d   all   s o r ts   o f   r ec tifie r s   d r a w n o n - s in u s o id al   cu r r en f r o m   t h s o u r ce   t h er e f o r it  is r e f er ed   as  h ar m o n ic  cu r r en t   s o u r ce .   S h u n ac t iv p o w er   f i lter   ch ie f l y   ac ts   as   c u r r en t   s o u r ce   th at   m u s t   b d esi g n ed   an d   co n tr o lled   to   g e n er ate  co m p e n s ati n g   cu r r e n ts   w h o s e   m ag n it u d i s   s a m e   as  t h h ar m o n ic   cu r r en ts   cr ea ted   b y   t h e   n o n - li n ea r   lo ad s   b u p h ase  s h if ted   b y   1 8 0 º . Fig u r e   9   s h o w s   t h o p er atio n   p r in cip l o f   S A P F.  Ge n er all y ,   s h u n t   a ctiv p o w er   f ilter s   ar co n n ec t ed   in   p ar allel   w it h   n o n - li n ea r   lo ad s   an d   its   h ar m o n ic  cu r r en ts   ar co m p en s ated   t o   attain   p u r s i n u s o id al  s o u r ce   cu r r en t.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   365     3 7 6   370       Fig u r 9 .   Sch e m atic  o f   S h u n A cti v P o w er   Fil ter       6 . 1   Ref er ence   Curre nt  G e nera t io n M e t ho d   Fig u r 1 0   s h o w s   t h s c h e m at ic  o f   S y n c h r o n o u s   C u r r en D etec tio n   Me t h o d .   T h co n tr o l   cir cu itr y   en co m p as s es  w ith   t h i n n er   c u r r en co n tr o lo o p   an d   o n o u ter   v o ltag e   co n tr o lo o p .   T h m ai n   f u n ctio n   o f   th e   o u ter   lo o p   is   to   m an a g t h c ap ac ito r   v o ltag to   b at  co n s i s te n lev e an d   also   to   p r ed ict  th a m p lit u d o f   th ac   m ai n s   c u r r en t s   i n   th e   s y s te m .   T h S y n ch r o n o u s   C u r r en Dete ct io n   Me t h o d   is   m o r p r ed o m in a n tl y   u s ed   to   f in d   t h a m p lit u d o f   th s o u r ce   cu r r en t.T h is   alg o r it h m   ass u m e s   th a it  h a s   b alan ce d   th r ee   p h ase  cu r r e n ts   af ter   co m p en s a tio n .   T h r ea p o w er   p ( t)   a b s o r b e d   b y   th lo ad   is   d er iv ed   f r o m   th in s ta n t an eo u s   v o ltag e s   an d   lo ad   cu r r en ts   an d   is   g i v en   i n   e q u atio n   ( 6 )     t sc i t i t i t v t v t v t P sb sa sc sb sa           ( 6 )     W h er eVsa  ( t) ,   Vsb   ( t) ,   Vsc ( t)   ar th in s tan tan eo u s   v alu e s   o f   s u p p l y   v o ltag e s   an d ila  ( t) ,   ilb   ( t) ,   ilc  ( t)   ar th in s tan ta n eo u s   v a lu e s   o f   lo ad   cu r r en ts .   T h p o w er p ( t)   is   s en to   lo w - p ass   f ilter   to   attain   it s   av er a g d v alu P d c.   T h r ea l p o w er   is   t h en   s p lit in to   th t h r ee   p h ases   as g i v en   b y   th ee q u atio n ( 7 ) , ( 8 )   an d ( 9 ) .     s m c s m b s m a s m a dc a v v v v P P               ( 7 )     s m c s m b s m a s m b dc b v v v v P P               ( 8 )     s m c s m b s m a s m c dc c v v v v P P                 ( 9 )     T h u s   f o r   p u r el y   s i n u s o id al  b alan ce d   s u p p l y   v o lta g es,  c b a P P P   g iv e n   b y   eq u atio n   ( 1 0 ) ,     3 P P P P dc c b a                 ( 1 0 )     w h er e,   2 I V I V P s m a s m a sa sa a               ( 1 1 )     an d s m a a s m a V P 2 I                   ( 1 2 )     T h u s   th r e f er en ce   s o u r ce   cu r r en ts   f o r   all  th p h a s ar g i v en   b y   eq u at io n   eq u atio n   ( 1 3 ) , ( 1 4 )   an d   ( 1 5 )     s m a 2 a sa sa V P t V 2 t i                 ( 1 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Gri d   I n terco n n ec ted   P h o to   V o lta ic  S ystem  Usi n g   S h u n t A ctiv F ilter   fo r P o w er Qu a lity…  ( M.  K a la   R a th i )   371     s m b 2 b sb sb V P t V 2 t i                 ( 1 4 )     s m c 2 c sc sc V P t V 2 t i                 ( 1 5 )     W h er eVs m a,   Vs m b ,   V s m ca n d   ar th a m p lit u d es  o f   t h s u p p ly   v o lta g e s .   T h co m p en s atio n   c u r r en ts   ar th en   ca lc u lated   u s in g   eq u a tio n   ( 1 6 ) , ( 1 7 )   an d   ( 1 8 ) .     t i t i t i la sa ca                 ( 1 6 )   t i t i t i    lb sb cb                 ( 1 7 )     t i t i t i   lc sc cc                 ( 1 8 )     T h is   m eth o d   is   co n cl u d ed   as  less   co m p licated   b ec au s o f   its   least  co m p u tat io n .   Nev er t h eles s   th i s   m et h o d   p r esen ts   d r a w b ac k   f r o m   a n   i n d iv id u al  h ar m o n ic  id e n ti f icatio n .           Fig u r e   10.   Sch e m at ic  o f   S y n c h r o n o u s   C u r r en t D etec tio n   Me th o d       6 . 2   DC  L in k   Vo lt a g Reg ula t io n   Fo r   th r eg u latio n   o f   DC   lin k   v o ltag i n   S A P s y s te m ,   P I   c o n tr o ller   is   u s ed .   T h co m p ar ato r   b lo ck   co m p ar es   th e   ac tu a DC   li n k   v o ltag e   an d   r e f er en ce   v o ltag e   an d   its   o u tp u is   g iv e n   to   t h e   P I   co n tr o ller .   T h tr an s f er   f u n c tio n   o f   P I   co n tr o ller   is   g iv e n   b y   eq u a tio n   ( 1 9 )     H ( s ) = K p + K i s                 ( 1 9 )     T h P I   co n tr o ller   p r o ce s s   th e r r o r   v o ltag er   g iv e n   b y   eq u ati o n   ( 2 0 )       e r = V dc V d cr ef                 ( 20)     T h o u tp u o f   th P I   co n tr o ll er   is   ad d ed   to   th o u tp u P d c o f   lo w   p ass   f ilter   s h o w n   i n   s y n c h r o n o u s   d etec tio n   b lo ck   an d   is   u s ed   f o r   ca lcu lati n g   t h r ef er e n ce   cu r r en ts .     6 . 3   H y s t er esis   Curre nt  Co ntr o ll er   T h h y s ter esi s   b lo ck   u s ed   f o r   g en er ati n g   g ati n g   p u l s es  is   s h o w n   i n   f i g u r e1 1 . I m ak e s   th ac tu al   co m p e n s at in g   c u r r en t o f   S A P F to   f o llo w   t h r e f er en ce   co m p en s ati n g   cu r r en w it h i n   f i x e d   h y s ter esi s   b an d .   I p r o v id es e x ce llen t d y n a m ic  p e r f o r m an ce   a n d   s i m p le  to   i m p le m en t.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   365     3 7 6   372       Fig u r e   11.   Hy s ter esi s   cu r r en co n tr o ller .       7.   SI M UL AT I O N   R E SU L T S   A ND   DIS CU SS I O NS   T o   co n f ir m   th e   ef f ec ti v e n es s   o f   t h p r o p o s ed   A P F   f ed   b y   P s y s te m   co n tr o lled   b y   S y n ch r o n o u s   C u r r en Dete ctio n   al g o r ith m ,   s i m u lat io n s   w er p er f o r m ed u s in g   t h M A T L A B /Si m u li n k   s o f t w ar e.   T h th r ee   p h ase  d io d b r i d g r ec tif ier   is   u s ed   as  n o n - li n ea r   lo ad .   T h p ar am eter s   w h ic h   h av e   b ee n   u s ed   in   th e   s i m u lat io n s   ar s u m m ar ized   i n   T ab le  I ,   T a b le  I I an d   T a b le  I I I .   Fig u r 1 2   s h o w s   th e   s i m u latio n   m o d el  o f   t h e   g r id   in ter co n n ec ted   s o lar   P s y s te m   w it h   s h u n A P F.  T h s i m u li n k   m o d el  o f   MP PT   alg o r ith m   w i th   b o o s t   co n v er ter   is   s h o w n   i n   f ig u r e   1 3 . T h I - an d   P - ch ar ac ter is tics   o f   t h s o lar   p an el  u s ed   in   th p r o p o s ed   s y s te m ar s h o w n   in   f i g u r 1 4   an d   1 5   r esp ec tiv el y .   Fi g u r 1 6   s h o w s   th lo ad   v o lta g wav ef o r m   a n d   Fi g u r e   1 7 s h o w s   th s o u r ce   cu r r en wav ef o r m   b ef o r co m p en s a tio n . Fig u r e1 8   s h o w s   t h h ar m o n ic  s p ec tr u m   o f   s o u r ce   cu r r en b ef o r co m p en s atio n .   T h T o tal  Har m o n ic  Dis to r tio n   ( T HD)   o f   th s o u r ce   cu r r e n w a s   f o u n d   to   b 4 5 . 2 4 b ef o r th i m p le m e n t atio n   o f   A P F.  Fi g u r 1 9   s h o w s   t h i n j ec ted   cu r r en w av e f o r m   a n d   it  is   in j ec ted   at  0 . 2 s ec .   T h S A P in j ec ts   t h r ef er e n ce   c u r r en w h ic h   is   d eter m in ed   b y   t h s y n ch r o n o u s   c u r r en t   d etec tio n   alg o r ith m .   Af ter   t h i m p le m e n tatio n   o f   t h p r o p o s ed   in v er ter ,   th s o u r ce   cu r r en t   w a v ef o r m   b ec o m es   n ea r l y   s in u s o id al  as  s h o w n   i n   Fi g u r e2 0 . T h Fas Fo u r ier   T r an s f o r m   ( FF T )   an al y s is   s h o w s   t h a th T HD  v alu e is   r ed u ce d   to   0 . 8 6 a s   s h o w n   i n   f i g u r 2 1 . Fig u r 2 2   s h o w s   th o u tp u t   o f   s el f - li f SEP I C   co n v er ter   w h ic h   is   th e   DC   li n k   v o ltag e.       T ab le  2 .   Desig n   Val u es o f   S AP F   S o u r c e   v o l t a g e   3 8 0 V   S o u r c e   C u r r e n t   5A   N o n   L i n e a r   l o a d   R , L   6 0 Ω , 1 0 mH   D C   L i n k   V o l t a g e   8 0 0 V   F r e q u e n c y   5 0 H z       T ab le  3 . Desig n   Val u es o f   P A r r a y   P o w e r   4 3 5 W   V max   7 2 . 9 V   I max   5 . 9 7 A   V oc   8 5 . 6 V   I sc   6 . 4 3 A   N o .   o f   c e l l s   1 2 8   I r r a d i a t i o n   1 0 0 0 W / m 2   T e mp e r a t u r e   25 º c       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Gri d   I n terco n n ec ted   P h o to   V o lta ic  S ystem  Usi n g   S h u n t A ctiv F ilter   fo r P o w er Qu a lity…  ( M.  K a la   R a th i )   373       Fig u r 1 2 . Ma tlab - Si m u lin k   m o d el  o f   th p r o p o s ed   s y s te m .           Fig u r e1 3 . Ma tlab - Si m u li n k   m o d el  o f   MP PT  alg o r ith m   w ith   b o o s t c o n v er ter           Fig u r e 1 4 . W av ef o r m   f o r   s o lar   I - ch ar ac ter is tics   Fig u r e1 5 . W av ef o r m   f o r   s o lar   P - C h ar ac ter i s tics   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w er   E lectr o n   &   Dr i S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   2 0 1 8   :   365     3 7 6   374         Fig u r e 1 6 . L o ad   Vo ltag W av e f o r m Fig u r e     Fig u r e 17. So u r ce   cu r r en w a v e f o r m b ef o r co m p e n s at io n         Fig u r e. 1 8 . FF T   A n al y s i s   o f   So u r ce   C u r r e n t     Fig u r e1 9 . I n j ec ted   C u r r en t W av ef o r m   b e f o r co m p e n s at io n         F ig u r 2 0 . So u r ce   cu r r en w a v ef o r m   a f ter   C o m p en s atio n   at  t=0 . 2   s ec     Fig u r 2 1 . FF T   an al y s i s   o f   So u r ce   cu r r en w a v e f o r m a f ter   co m p en s atio n   at  t=0 . 2   s ec           Fig u r 2 2 . DC   lin k   v o lta g e         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.