Internati o nal  Journal of P o wer Elect roni cs an Drive  S y ste m  (I JPE D S)  V o l.  6, N o . 3 ,  Sep t em b e r   2015 , pp . 56 7 ~ 57 I S SN : 208 8-8 6 9 4           5 67     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJPEDS  Electri c  Vehicl e as an En ergy  Storage for Grid Connected Solar  Power S y st em       E. Shee b a Per c is, S.  Mani vannan,  A.  Nalini  Dr. M.G.R .  E &  RI, Madur avo y al, Ch ennai – 95 India      Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received  J u n 22, 2015  Rev i sed   Au g 4, 201 Accepted Aug 20, 2015      In the past f e y e ars th e growin g dema nd for  el ectr i ci t y  and  s e ri ous  concer n   for the environment h a ve g i ven  rise to  the growth  of sustain a ble sources lik e   wind, s o lar ,  tid al, b i om as s  etc .  The t echno logi cal  advan cem en t in power   electronics has led to the ex tensive us age of solar power. Solar power output  varies with th weather   cond itions and under s h ading  conditio n s. With  the  incre a s i ng con c erns  of th e im p acts  of   the high  penetration of  Photovoltaic  (PV) sy stems, a techn i cal stud y about  their  eff e cts on th e power quality  of   the utility  gr id is required.  This  paper  inv e stigates the functionin g  of a grid- tied PV s y stem along with maxi mum po wer point tracking (MPPT)  algorithm .   The e ffects  of var y ing  atm o s pheric co nditions  lik e s o lar irrad i an c e   and temper ature are  also tak e n into acc ount. It  is proposed in th is work that  an Ele c tri c  Vehi cle (EV) c a n be  us ed as  an energ y  s t orag e to s t abil iz e th e   power supplied to the grid from the  photovoltaic resources. A coordinated  control is  neces s a r y  for the EV t o  obtain des i red  outcom e . The m odeling of  the P V  and  EV  s y s t em   is  c a rri ed out  in  P S C AD and th e prop os ed ide a   is   verifi ed through  sim u lation result s utilizing  real fi eld data for solar  irradi ance  and t e m p eratur e.   Keyword:  Electric Ve hicle   EMTDC    M i crog ri ds   Pho t ov o ltaic syste m   PSCAD   Copyright ©  201 5 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r E. S h ee ba Pe rc is,    Depa rtem ent of Electrical a n d  El ect ro ni cs E n gi nee r i n g,   Dr. M.  G. R. Ed u cation a & R e search In stitu t e Per i yar  E.  V .  R .  H i g h  Ro ad Mad u r a vo yal,  Ch enn a i - 95 Em a il: sh eeb aed w i n @yah oo .co m       1.   INTRODUCTION   Ener gy  c r i s i s  i s  an  o n goi ng   soci al  i ssue  w h i c nee d s t o   be a d d r esse wo rl d w i d e .  R e cent l y   m a ny   devel opi ng c o unt ri es have e v en dec o m m i ssione d t h e n u cl e a r po we r pl ant s  aft e r t h e Fu k u shi m a di sast er. Thi s   has l e d t o  t h e gr owi n g nee d  f o gene rat i n g e n er gy  i n  an al t e rnat i v e m a nn er an d m i crogr i d  t echn o l o gy   st art e becom i ng m o re po p u l a r.  The   m i crog ri d ca n be  de fi ne d a s  a p o we r sy st em  whi c has  l i m i t e d geo g r aphi c   ext e nt  a n d c o n t ai ns em bedde gene rat i o or  st ora g e  res o ur ces o r   b o t h   w h i c h m a y  operat e  pa ral l e l  t o  t h e g r i d   or i n  i s ol at i o m ode [1,  2] M i crog ri d t e c h nol ogy  i s   one   of t h e vi a b l e  s o l u t i o ns  fo r el ect ri fi cat i on  w h ere t h expa nsi on  of  t h e m a i n  gri d  i s  ei t h er  not   p o ssi bl or  has  no e c o n o m i c ju st i f i cat i on.  The m i crogri d  of fers   decent r alized  operation a n d c ont rol  which  helps to re duce  t h e tra n sm issi on  burden on  power utility syst e m s.  Di st ri b u t e d  en ergy   res o u r ces  ( D ER )  are  a  part   of  t h e  m i cro g ri whi c i n cl ude ph ot o vol t a i c  ( P V ) ,   sm a ll wind turbines (WT ) heat or electricity storag e, c o m b i n ed heat  and  po we r (C H P ), a nd c ont ro l l a bl l o ads .  Am on t h e va ri o u s D E R s  t h e PV  res o urce i s  m o re a ppeal i n g as i t  i s  not   ha vi n g  a n y  m ovi ng  par t s and  the losses as sociated with m o tion are  no n e x i sten t. Also  so lar power system s are u s ed  in ap p lication s  si milar   to  a g e n e rato r t o  sup p l y rem o te lo ad s [3 ]. But th m a in  d i sad v a n t ag o f  solar p o wer is its in termitten t  n a tu re.  En erg y  st o r ag e is g e n e rally reco mmen d e d in th e case of an   in term i tten t  sou r ce [4 ].    It  has  bee n  s h ow bef o re  t h at  pl u g -i n  ve hi cl e par k i n g l o t s  (Sm a rt Parks )  can  be u s ed t o  ab so rb  t h v a riation s  cau s ed   d u e  to  t h e i n term it ten c y in  wind   po we [4-5]. T h e i d ea  of  usi n g an electric ve hicle (EV) as   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S   Vo l.  6, No . 3, Sep t em b e r  2 015  :   56 7 – 575  56 8 an exte rnal e n ergy stora g e [6] can  be  ext e nde d t o   a sol a r  po we red sy st e m  al so. I n  t h near  fut u re t h e  ri si ng   penet r at i o n  o f   PV sy st em   m a y  al so l ead  t o  i m port a nt  i m pact s o n   po wer  d i st ri but i o n sy st em s, part i c ul ar l y  du e   t o  t h e  i n t e rm i t t e nt  nat u re  o f   i t s  out put  cau sed  by  cl ou cove [ 7 ] .  T h e r ef ore ,  a  co or di nat e d   use  of  sol a r   p o wered system  with  EVs  will b e  a po ssi b l e so l u tio n wh i c h  can   h e lp  t o   main tain  a flat po wer  p r ofile to  the  gri d .   EVs ca n be c o or di nat e d wi t h  PV sy st em s in m a ny  way s . For e x am pl e, a dc- d c co n v er t e r i n sert e d   bet w ee n an E V  an d t h dc bus  v o l t a ge o f  a PV sy st em  can im pro v gri d  i n t e g r at i o n o f  PV sy st e m s by   red u ci n g  t h r a m p  rat e   of  t h e PV  i n vert er   out put   p o we [8 ] [9 ]. To   reduce th flu c tu ati o n s  in th g r i d , on ly   slo w ly ch an g i n g   p o wer can  b e  exp o rted   b y  th e u s e o f   a hig h  p a ss filter in  th e n e two r k, wh ich  d i rects rap i p o wer fl u c tu atio n s  to  t h e EV  b a ttery [1 0 ] . No t on ly th at, t o  regu late th e en erg y  im b a lan ce in  th e system , th day  t i m e  sol a r gene rat e p o w e r can e ffect i v el y  be con v ert e d i n t o   ni g h t  t i m e consum pt i on  usi n g t h ve hi cl e t o   gri d  a n d  g r i d  t o   vehi cl e c o nc ept  [ 1 1] Al so  as m o re a n d   m o re PV  ge ne rat i o n  i s   pum ped i n t o  t h e e x i s t i n g   p o w e r  s y s t e m ,  th e  n e ed   fo r  an e n er g y  s t o r ag e wh ic h  is co st  effectiv e is  empha sized [12,  13, 14].  Ho we ver ,  i n   or der t o   gene rat e  m o re con f i d e n ce o n  t h i s  t e c h nol ogy ,  t h e sy s t em  has t o   be  exp o se d t o   realistic field  data. Th is is th m o st i m p o r tan t  ob jectiv e of this pa per, where, a  gri d  connected c o m b ined PV  and E V  sy st em  i s  t hor ou g h l y   m odel e d and  st udi ed by  i n cor p orat i n g t h e real  fi el d dat a  i n  PSC AD/ E M TDC   envi ro nm ent. In o r der to v e rify  the per f o rm ance of  the PV-E V com b ined  m i cr ogri d , fi el d dat a  (sol ar   i rradi a n ce an d  t e m p erat ure)  obt ai ne d fr o m  C e nt re for  W i nd E n er g y  Techn o l o gy  (C W E T ) , C h en nai ,   Tam i l n adu, I n di a has bee n   use d . The  res u l t s  obt ai ne sho w s t h at  t h i s  El ect ri c Vehi cl e t echn o l o gy  i n   coo r di nat i o wi t h  t h e s o l a r  PV   gene rat i n uni t   gi ve s a  sm oot po we out put  t o  t h e g r i d .  T h i s   p a per  i s   or ga ni zed as f o l l o w s :  In sec t i on II , m odel i ng a nd c ont rol  of g r i d  co n n e c t e d PV -EV c o m b i n ed sy st em  i s   di scuss e d .  T h sim u l a t i on res u l t s  are s h o w n i n  Sect i o II I a n d  co ncl u si o n s  are  dra w n i n  S ect i on  IV .       2.   PROP OSE D  MODEL A ND  CO NTR O L OF GR ID CO N N E C TED PV -E V CO MBI N ED   M I CR OGR ID    2. 1.   Mo del i n an d  C o ntr o l   of  Gr i d  C o nnec t ed   PV S y s t em   The  pi ct ori a l  r e prese n t a t i o of a  gri d  c o n n ect ed PV  sy st em  i s  represe n t e d i n  Fi gu re  1.  The i n p u t  t o   th e PV m o du le is no th i n g   b u t   th e so lar i rrad i an ce and  th e  t e m p erat ure. T h e  DC - D C  c o nve rt er i s  use d  t o   bo os t   t h e o u t p ut  of  t h e PV m o d u l e . The  fi ri n g   pul se  of t h e DC - D C  co nve rt er i s  ge nerat e d t h r o ug h t h e  M P P T   cont rol   l ogi c.  The o u t p ut  of t h c o nverte r i s  connected to the  gri d  t h ro ug h a t h r e e ph ase cur r e n t  con t r o lled  P W M  i nve rt er.      2 . 1 . 1 .   Mo delling   o f  the So lar Fa rm  In t h i s  pa per ,  a  10 k W  s o l a farm  i s   m odel e d i n  P S C A D/ E M TDC  pl at f o r m . The param e t e r val u es   of al l  t h passi ve com p o n ent s  are o b t a i n e d  f r om  t h e M a t l a b dem o  m odel  of a  1 00  k W  s o l a r P V  sy st e m . Ten   num bers o f  m o d u l e s are c o n n ect ed i n  se ri es and ei g h t  n u m bers of m odul es are co n n e c t e d i n  pa ral l e l .  The r e   are 216 cells connected in se ries per m odul e and eight  cells in each string per m odule i n  series. T h e series  resi st ance pe cel l  i s  0.02  oh m  and t h e sh u n t  resi st ance i s  10 00 o h m .  The out p u t  v o l t a g e  of t h e s o l a panel  i s   obt ai ne d a c r o s s  a ca paci t o r  ( C  i n  Fi gu re  1)              Fi gu re  1.  Sc he m a t i c  di agram   of  t h gri d  c o n n ect ed  PV  sy st em       Sol a r   Pa n e l Irr a di ati o n Te m p e r a t u r e C V pv C1 L Gr id Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       Electric Vehicle as  an E n er gy  Storage  f o Gr id Connected  Solar  Power  Sy s t em   (E.  Sh eeb a  Percis)  56 9 2 . 1 . 2 .   Mo delling   o f  the B o o s t Co nv erter  It  i s  al so  very  im port a nt  t o   ext r act  t h e m a xi m u m  possi bl e po we r f r om  t h e pa nel  u s i n g M a xi m u m   Po wer  Poi n t   Tracki n g  (M P P T) al go ri t h m .  T h e al g o ri t h m   i s  em bedde d i n si de t h e c ont rol   of  t h e   bo ost   co nv er ter .  Th e i m p l e m en tatio n  of  MPPT b a sed  boo st conv er ter con t ro l in  t h is p a p e r is presen ted  i n  Figu re  2 .   Fi g. 2 s h o w s t h at  t h e out put   cur r ent  ( I pv ) an d o u t p ut  vol t a ge ( V pv of the  PV m odule are  passed through first  o r d e r low  p a ss filters. Th MPPT  b l o c k   u s es t h e In cremen tal Co nd uctan ce Al g o rith m  fo r track i n g  th requ ired  po i n t. Th e algorith m is b a sed   on  the fact th at  the  slope  of t h e PV array  powe r curve is zero  at the  Max i m u m  Po wer Po i n t (MPP),  p o sitiv e on th e left o f  t h MPP, and   n e gativ e o n  t h e ri gh t. Th e MPP can  thu s   be t r ac ke by  c o m p ari n g  t h e i n stanta neous c o nductance  ( I / V ) to the i n cre m ental conductance  ( Δ I / Δ V ).   The o u t p ut  o f  t h e M PPT bl ock i s  t h e M P P vol t a ge ( V mp p ). Th is is th e v o ltag e  at wh ich  th e PV  m odul e has t o   ope rat e  t o  ext r act   m a xim u m   po we r. The al g o ri t h m  decrem ent s  or i n crem ent s   V mpp   to  track  th max i m u m   p o wer p o i n t  wh en  o p e rating  u n d e r v a rying   climatic  co nd itio ns  and  p a ssi n g   clo u d s Th is v o ltag e   ( V mpp ) is t h en  co m p ared   with  the m easu r ed  PV p a n e ou tpu t   v o ltag e   ( V pv ) and  is fed  as th e inp u t  to   PI  cont rol l e r.  T h e  o u t p ut  o f  t h PI c o nt rol l e r  i s  use d  t o   gene ra t e  t h e s w i t c hi n g   pul ses  f o r  t h e  b oost  co n v ert e r.            Fi gu re  2.  M P P T  an d t h e c ont r o l  o f   b oost  c o n v ert e r       2. 1. 3. C o nt rol  of   the   In verte r   Th e ou tpu t  of th e DC-DC conv erter is co nn ected  to  th e inverter,  wh ich  con v e rts it in to  AC an d  th en  co nn ects it to th u tility g r id . Th e i n v e rt er is a tw o - lev e l vo ltag e  sou r ce conv erter (VSC) u s i n g IGB T   sw itch e s along w ith  an ti-p a r a llel d i o d e s as sh own  in  Fi g u re 1 .  Cur r e n t  con t ro lled  PW tech n i qu e is used  to  gene rat e  t h e swi t c hi n g  o r de r  for t h e I G B T s. In  or der t o   expl ai n t h e co nt r o l  of t h e g r i d -c on nect ed  VSC ,  a   sim p l i f i e d di ag ram  i s  show n i n  Fi g u r e 3 .  T h e com p l e x p h a s or  re prese n t a t i on  of  Fi g u re   3 i s  ag ai n s h o w n i n   Fi gu re 4.            Fi gu re  3.  Sc he m a t i c  di agram   of  a  gri d  co n n e c t e VSC       Fi gu re 4.   C o m p l e x p h as or re prese n t a t i o n  of   g r i d   connected VSC      From  Fi g u re  4,  i t  appea r s t h at   s s s s v i i e dt d L R       ( 1 )   MP P T   Con t r o l V pv I pv V pv _ f i l t e red I pv _ f i l t e red PV   Outpu t + PI   Co n t r o lle r Compa r ato r V mp p Sw i t c h i n g or der X s e s i s v R L Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S   Vo l.  6, No . 3, Sep t em b e r  2 015  :   56 7 – 575  57 0 Here s e is th e con v e rter  vo ltag e s v is th e grid   voltag e  and   s i is the curren t  fl o w i n g fro m  co nv erter to the  g r i d All th ese  v a riab les are rep r esen ted in  statio n a ry  referen ce  fram e . Co nv ertin g th em in to  sy n c hro n o u s  (d- q)  re fere nce  fr am e y i elds    v i i i e v i i i e v i i e s s s s ) ( )} ( { dt d j L R dt d j e L e R e dt d L e R e e j j j j j j        ( 2 )     The PLL is  us ed to ge ne rate the value  of t h eta  θ . Th is th et a is u s ed  to  t u rn  on  and   o f f th e IGBT’s  wh ich  in  t u r n  c ont r o l s  t h e fl o w   of  real a n d reactive  power.  Pu ttin q d q d q d ji i jv v je e i v e , , and  se parating  real a n d im aginary parts    (3 )     Al i gni ng  t h d -axis  of t h refe rence  fram e on the  voltage s p ace vect or, we   obtain    v d v   0 q v          ( 4 )     W i t h  t h i s  new  refe rence f r am e ori e nt at i o n w e  obt ai co m p lete d eco up ling o f  activ e and  reactive powe r. The  po we r e quat i o ns  bec o m e     d d i v P   q d i v Q         ( 5 )     Equ a tio n (3 ) no w ch ang e s to    (6 )     In eq u a tion (6 ), th e term   and    a r e t h e  spee d/fre quency  induce d  term s that gi ves  raise  t o   the cross c o upl i ng bet w een the two axes. T h ese ter m s are  consi d ere d  as di st ur bance s  i n  t h e sy st em  and hence  eli m in atin g  th em will yie l d  better resu lts.  If we  d e fin e  ou r co mm an d e d  co nv erter  d  and  q  vol t a ges   as  * d e and * q e and comm anded c u rrents t o   be  ) ( ref d i and ) ( ref q i , th en   with  a PI typ e  cu rren t con t ro ller along  with  cro s s- co up ling  co m p en sation ,   fo ll owing  eq u a tion s  ho ld    d q d ref d i p d v Li i i s K K L e ) ( ) ( *  ;  d q ref q i p q Li i i s K K L e ) ( ) ( *  (7 )     Here , since  d i is d i rectly p r o portio n a l to  activ e p o wer  (5), t h en  it is reason ab le to  con t ro l th e DC  v o ltag e  b y   co n t ro lling  th e d i . T h er e f o r e,   ) ( ref d i can  be  ge nerat e d a s  an  o u t p ut   of t h DC   vol t a ge   cont rol l e r.     ) ( * ) ( dc dc idc pdc ref d v v s K K i        ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       Electric Vehicle as  an E n er gy  Storage  f o Gr id Connected  Solar  Power  Sy s t em   (E.  Sh eeb a  Percis)  57 1 Th ov erall con t ro l of th e inverter  for th e gri d   c o n n ect ed  P V  sy st em  i s  show n i n  Fi gu re  5.      2 . 2 .  Mo delling  a n d Contro l o f   Grid Co nnected  Electric Vehicle  Th e electr i c v e h i cle is  m o d e led  as a D C  vo ltag e  sou r ce w ith  a th r e e- ph ase tw o - lev e l in v e r t er  th rough  wh ich  it co nn ects to  th e g r i d  (Fig ure 6). Th co n t ro l of  the e l ectric vehicle inve rter  system is alm o s t  the sa m e   as the PV inve rter. T h e only diffe re nce bet w een t h e two i s  that since it is connected  t o  a const a nt  DC  vol t a g e   so urce, th DC v o ltag e  con t rol is n o t  necessary. Instea d, it can directly  control the active power comm a nde   ( * EV P ) fr om  t h e e l ect ri c vehi cl e .  H o weve r,  h e re t h e  act i v e  p o we o r de r  com e s fr om  t h e c o o r di nat i n g   co n t ro ller  wh ich  co n t ro ls t h o v e rall power  i n j ection   (PV+EV) in to th u t ilit y g r id.          Fig u re  5 .  Ov erall co n t ro l sch e matic o f  th grid  co nn ected PV inv e rter      2. 3.  C oor di na t e d C o n t rol  o f   the  P V -EV Combined Microgrid  In o r der t o  sm oot h o u t  t h e po wer fl uct u at i o n s  from  t h e PV i nve rt er an d t o   m a ke sure t h at  t h e powe r   inj ection to the  utilit y grid  is  absolutely constant, a coordi nating c ont roll er is necessary. The desire d powe r to  th e u tility g r id  is g i v e n  as an  i n pu t to th e coord i n a tin con t ro ller.  It also track s t h o u t p u t  po wer  fro m  th e PV  syste m . Then t h e di ffe rence  between the s e two  powe rs,  wh i c h i s  t h e o u t p ut  of t h e co o r d i nat i ng c ont rol l er, ca be use d   as  t h e com m a nded  po wer   f o r the E V  syste m . Mathematically,     * * EV PV utility P P P          ( 1 0 )     whe r e,   represen ts th e d e si red p o wer  ou tpu t  o f  th u tility g r id   rep r esent s  t h e out put   po wer  fr om   t h s o l a r gene r a t i ng pl ant   a n d    re prese n ts the   commanded  power to t h e electric ve hicle.          Fi gu re  6.  Sc he m a t i c  represe n t a t i on  of  g r i d   co nnect e d  E V   PL L abc v abc to dq d v q v v ) ( ref d i ref Q -1 ) ( ref q i abc to dq abc i d i q i PI PI ω L + + ω L dq to abc * abc e * d e * q e PI * dc v dc v + Gri d I a I b I c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S   Vo l.  6, No . 3, Sep t em b e r  2 015  :   56 7 – 575  57 2 3.   SIM U LATI O N  RESULTS  AN D DIS C US SION     3.1 Per f or mance of  the  Sol a r P V   Sys t em   In o r de t o  ve ri fy   t h e pe rf or m a nce  o f   t h e  PV- E V   com b i n ed   m i crogri d ,   fi el d dat a  obt ai ned fr om   C e nt re f o Wi nd  Ene r gy  Tec h n o l o gy  (C W ET), C h en nai ,   Tam i l n adu,  In di a has  bee n  u s ed i n  t h i s  pa p e r. T h e   or ga ni zat i on p r o v i d es si t e  da t a  for b o t h  s o l a r PV an d wi n d  sy st em s. In t h i s  pap e r o n m i nut e dat a  i s  t a ken  in to  co nsid eratio n ,  as it is m ean ing f u l  to in t e rpo l ate  the  sa me. The i nve rt ers in the  electric ve hicle s h ould  be  very  fast  t o  m i t i g at e po wer  u nbal a nce,   but  t h ey  are n o t  s u pp ose d  t o   wo r k  for a l o ng time. There f ore  if ten  min u t es d a ta is u s ed th en  the in terp o l ation will no b e   realistic. Hen c th e so lar i rrad i an ce and  tem p eratu r d a ta with  on min u t e in terv al  o n   1 st  Janu ary, 2 0 1 3  at a site lo catio n  in  C h en n a i, Tam il Nad u  is used. The site   d e scri p tio n is sh own  in th b e lo w tab l e 1.      Tabl e 1. Si t e   D e scri pt i o n   Station Na m e /ID   Chennai/1791  L a titude  12 °  57'21. 79'' N   L ongitude  80° 12'5 9 . 75''  E   Elevation / Altitude    1 m  a m s l  / 0  m  agl   Site Address   National Institute  of  Wind Energy,  C h ennai, Ta m ilnadu .       The  dat a  sheet  speci fi ed t h Su n hei ght  a n gl e, S un azi m u t h  a ngl e,   Gl obal   ho ri zo nt a l  i rradi an ce  " W /m ^2", Direct norm al  irradiance " W /m ^2", Diffus e ho ri zontal irradia n ce " W /m ^2",  Horizontal wind s p eed  (10 m ) " m /s",   W i n d   d i rection ,  Ai r te m p eratu r e "°C", Relativ e h u m id it y "%", Baro metric p r essu re  "h Pa",  Precip itatio n "mm",  Dew  po in t tem p eratu r "°C",  Wet bu lb te m p erature "°C".  Al l  t h e si m u l a ti ons  are ca rri e d   out   wi t h  a  1 0 0  m i nut es’ da t a  set  st art i n g  f r om  10: 00  AM . H o wev e r ,   in  PSCAD, it is q u ite ti m e  co n s u m in g  to  act u a lly ru n  a  1 00  m i n u t es’ d a ta  set wh en  th e si m u la tio n  ti m e -step  is   50 µ s . S u c h  a  sm al l  tim e-st ep ha s t o   be  us ed i n   or de r t o   achi e ve t h e hi gh  fre q u e n cy  swi t c hi n g   of t h e po we r   electro n i c co nv erters wh ich   are m o d e led  in q u ite d e tail in   th is p a p e r. In   o r d e r t o  ob tain a realistic so lu tio n  t o   th is p r o b l em , t h e 10 0  m i n u t es’ d a ta set is u s ed  in  th e PSC AD m o d e l. All th e si m u latio n  resu lts are ob tain ed  with   resp ect t o   ti m e  (1 00  m i n u t es) i n  th e x-ax is.  Figu re  7 (a sho w s ,  h o w  t h e ir radia n ce  and  tem p erature ha s va ried during t h e time interval   m e nt i oned  be f o re . D u e t o  t h a t  vari at i o n ,  t h out put   of t h e s o l a r P V  sy st em  chan ges ,  w h i c h i s  sh o w n i n   Fi gu re  7  (b ). The ou tpu t  of  th e PV  arr a y v a r i es  w ithin  th e r a ng e of 8 0   kW  to   1 30 kW . Th is po wer  is cap tur e d   u s ing  t h e M PPT  al g o r i t h m  di scusse bef o re .         Figu re  (a)  S o lar irra diance  a n d  tem p erature   vari at i o wi t h  t i m e  as per t h fi el dat a     Fi gu re 7 (b ) V a ri at i on of   P V  array  out put  p o w er   d u to  th v a riatio n of irrad i an ce an d tem p eratu r     Now, i n  ord e to  send  th is  p o wer to  t h e u tility g r id , it is req u i red  t o  ho ld   th e DC link  voltag e  o f  t h sol a PV  i n ver t er t o  a  co nst a nt  val u by  t h e DC   v o l t a ge  cont rol l e r.  T h e  pe rf orm a nce  of  t h DC   v o l t a ge   co n t ro ller in  su ch  a  v a rying   p o wer scen ario  is th erefor e im portant for the correct ope r ation  of the s o lar  PV  sy st em . In Fi gure  8, t h e re fer e nce an d t h e act ual  DC  vol t a ge o f  t h e DC  l i nk i s  sh o w n .  It  i s  obser ved t h at  eve n   in  th is  v a rying   p o wer scen ari o , th DC link   vo ltag e   is s u cce ssfully m a intained at the  com m anded val u e.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       Electric Vehicle as  an E n er gy  Storage  f o Gr id Connected  Solar  Power  Sy s t em   (E.  Sh eeb a  Percis)  57 3     Fi gu re  8.   R e fe rence  an d act u a l  DC   vol t a ge   of  t h i nve rt er DC   l i n k       Fi gu re  9.   R e fe rence  an d act u a l  d-a x i s  c u r r e n t  o f   th e so lar inv e rter      An ot he r i m port a nt  com p o n e n t  of t h e s o l a r PV i nve rt er  i s  t h e cur r en t  cont r o l l e r. T h e cu rre n t   co n t ro ller in  th d -a xi s has  t o  be fast  eno u g h  t o  t r ack t h e cur r e n t  refe rence ge ne rat e d by  t h e DC  vol t a g e   cont roller.  At t h e sam e  tim e  the cu rre nt c ont roller  has to  b e  ab le to  limit th e cu rren t i n  case o f  tran sien t ev en ts  so t h at  t h e  co nve rt er  val v es  doe not   ex per i ence  hi g h   un want e d  c u r r e n t  bey o n d  i t s   rat i ng.  I n   Fi g u re   9, t h e   track ing   o f  t h d - ax is cu rren co n t ro ller is sho w n .   Here I dord  is the refe re nce  cur r e n t an d I d   is the actual curre nt   wave form s. From  the refe re nce a n d actua l curre n t, th e   success f ul  ope r ation of t h current  control l er is  estab lish e d.    3.2    Perform a nce of  the Ele c tric Ve hicle  In t h is case an electric vehic l e is used i n  orde t o  a b s o r b  t h e p o we va ri at i ons ca use d  due t o  t h e   vari at i o n i n  i r r a di at i on a nd t e m p erat ure. I n   fi g u re 7 ,   th ese v a riatio ns are si m u lated  u s in g  th real ti me field   dat a  o b t a i n e d  f r om  C e nt re fo r   W i n d  E n er gy  Tech nol ogy , C h en nai ,  Tam i l n adu ,  I n di a. Th e C ont r o l  ci rc u i t  of   the electric ve hicle tracks t h e P ord  and the  vehicle  power  follows t h e sa me satisfactorily. The vehicle  powe vari es i n  t h ra nge  of +/ 30 k W . T h e ve hi cl e po wer t r ac ks  t h e refe rence  po we r w h i c h i s  sho w n i n  fi g u re  10 .   In  t h i s  m odel  a  co nst a nt   dc s o urce  o f   5k V i s   use d  as  refe re n ce.          Fi gu re  1 0   R e f e rence  an d act ual  ve hi cl po wer       As m e n tio n e d   earlier in  secti o n  B ,  th e co n t ro l of th electri c vehicle inve rter sy ste m  is si milar to  th at   of t h e PV i n ve rt er. Si nce a c onst a nt  DC  s o urce i s   use d DC  v o l t a ge c o nt r o l  i s  not   re qui red .  I n st ead , i t  can   directly control the active  powe r c o mm an ded ( * EV P ) from  the electric ve hicle.  Howe ve r, here  the acti v e   po we r o r de r c o m e s from  t h e coo r di nat i n g co nt r o l l e r w h i c cont rol s  t h e  o v e ral l  po wer i n j ect i on ( P V+E V ) i n t o   th e u tility  g r id . Th en , th e referen ce cu rren t fo r th e curren t  co n t ro ller is calcu lated  d i rectly fro m  th e fo ll o w i ng  equat i o n     d EV EV ref d v P i * _ ) (     Fo llowing  th ab ov e equ a tion ,  th re fere nc e curre nt is tracked  by   th e actu a l d - ax is cu rren t of the  electric vehicle  succes sfully.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S   Vo l.  6, No . 3, Sep t em b e r  2 015  :   56 7 – 575  57 4 3.3 Per f or mance of  the  PV -EV Com b ined Microgrid  Now,  with  an   o b j ectiv e t o  obtain  a flat po wer profile inj e cted  to  th u tility g r id, a  p o wer referen c e of  1 0 0  kW  is set in  th e coo r d i n a tin g  con t ro ller .  I t   m ean s th at, if  th e PV  syste m  p r od u c es m o r e  p o w er  than   100  kW, th en  th EV will ab so rb  t h e ex cess  p o wer. Sim ilarly,  if  th e PV system p r od u ces  less  p o wer th an  100  kW,  the E V  syste m  will supply  the  de ficit.  Obviously,  t h e EV system   cannot s u pply  or a b s o rb  power for  inde finitely long  peri od . It will be determ ined by the avail a ble stat e of charge of the E V  batteries which are  t a ki ng  part  i n  t h i s  V2 G an d G 2 V t r ansa ct i ons.  In t h is  case, it was assum e d that the EV system whi c co nstitu tes th e PV-EV co m b i n ed  m i cro g rid ,  is cap ab le o f  su ppo rting  th PV system  wit h in  a ran g e   o f   +/- 30  k W . Fi g u re  11  sho w s t h at  wi t h  suc h  a si m p le im pl em ent a tion  of a co o r di nat i ng c o nt rol l er, t h e p o w er  f e d i n t o   th e g r i d  is  m a in tain ed  p e rfectly a t  th e co mman d e d   v a lu e, wh ich  is 10 0 kW  in  th is case. Th e so lar p o wer  flu c tu ation s  are co m p letel y  a b sorb ed   b y  th e EV system , w h ich   h e lp s th co m b in ed  syste m  to   m a in tain  a flat   po we r pr ofi l e .           Figure  11.  Perform ance of the  PV-E V c o m b ined m i crogri d       It  i s  evi d ent  fr om   t h e fi el d da t a  obt ai ne d t h a t  rene wa ble energy sources like so lar, wind  etc increases  t h e dem a nd f o r rese rves a n d  reg u l a t i ons i n  vi ew  of t h ei r in term i tten t  n a tu re.  Asm o re o f  th ese sources are   in j ected  in t o  t h e grid no wad a ys, th electric gri d  needs  s o mething  to  bri d g e  t h ga bet w een al t e ri ng  de m a nd   or s u ppl y  an d t h e res p on se o f  t h e ge neral l y  sl ow l a r g gen e rat i on  u n i t s Thi s  rese r v e/ b a l a nci ng  capac i t y  i s  i s   term ed  as ‘an c illary serv ices’. In  [6 11 ] th ro le  o f  EV ’s is sp ecified  and   th e nu m b er of  EV’s to   b e  d e plo y ed   in accorda n ce to the loa d  dem a nd is re po rte d  but real field  data  has  not  be en inc o rporate d  in these st udi es. In  [3 ] th e m o d e lin g   o f  th e so lar PV syste m  is   carried   o u t  bu t  th e in termitte n c y h a s no t b e en  add r essed. In  th prese n t w o rk t h e real  field d a ta of the  sola r irra di ance  and tem p erature  has  been  use d  to validate the E V   tech no log y  an d th resu lts ab t a in ed  clearly sh ows t h at th e po wer  ou tpu t  to   th e grid is stab l e      4.   CO NCL USI O NS   In t h i s   pape r, i t  i s  sh ow n t h at  a co or di n a t e d  co nt ro l is capab le of m a in tain in g a f l at  pow er   pr of ile  wh ich  is fed  i n to  th u tility g r id  fro m  a PV syste m  b y   m i tig atin g  th e in termit ten c y with   electric v e h i cles in  a  PV-EV co m b i n ed  m i crig rid .  A PSCAD si m u latio n ,  wh ich  uses field  d a ta fo r so lar irrad i an ce and  te m p eratu r e, are carried   o u t  to v e rify th is id ea. Th e resu lts sh own  in  th is pap e r are v e ry  pro m isin g  to  estab lish  the claim  that e l ectric vehicles  can  be  use d  as  an e x te rnal e n ergy st ora g e t o  a s o lar PV  unit in m i crogri d       REFERE NC ES   [1]   Jo y d eep  Mitra,  Niannian C a i,  Mo-Yuen Chow, Sukumar  Kamalasad a n, Wenxin Liu,  Wei Qiao , Sri Niwas Singh Anurag K. Srivastava, Sanjeev K .  Srivastav a , Ganesh K. Venay a gamoorth y ,  Zian g Zhang .   Intellig ent Methods for  Smart Microgrid s.  Power & En er g y  society  Gen e r a l Meeting .  I E EE Confer ence. July  2011; 24-29.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       Electric Vehicle as  an E n er gy  Storage  f o Gr id Connected  Solar  Power  Sy s t em   (E.  Sh eeb a  Percis)  57 5 [2]   Kodanda   Ram R B P U S B, Ven u  Gopala Rao Mannam.  Operatio n and Control of Grid Connected  Hybrid AC/DC  Microgrids using RES  IJPEDS. October  2014;  Vol 5 (No 2) ; 19 5-202.  [3]   Mohamed Louzazni,  El Hassan A r oudam,  Hanan e  Yatimi.  Modelling and Simula tion of a  Solar  Po wer Source  for a  Clean Energy  without Pollu tion.  August 2013; V o l 3 (No .  4); 568 -576.  [4]   Pinaki Mitr a, G a nesh K. Venay a gamoorth y .   Intelligent Coordinated control of  a   Windfarm and  Distributed Sma r t   Park s.  Industr y   Applications So ciety   Annual Meeting  (IAS) IEEE. 2010 [5]   G. K. Venay a gamoorth y  and  P.  Mitra.  SmartPark Shock Absorbers for Wind Farms.  IEEE  Transa ctions on  Ene r g y   Conversion. Sep t ember 2011; Vo l. 26  (Issue 3) ; 9 90 – 992   [6]   Zahed i , A.  Electric Vehicle as  distributed en er gy  storage resource for future  smart grid.  Universiti es Power  Engineering Con f erence (AUPEC ). Sept. 2012 ; 1   – 4.  [7]   Aguero, J.R.  Ch ongfuangprin y a , P.;  Shengnan S h ao;  Le Xu  Jah a nbakhsh, F.;   Willis, H . L .   Integr ation of Plug-in   Electric Veh i cles and distributed energy  resources on pow er d i stribution systems.  Ele c tri c  Ve hicl e Confer enc e   (IEVC).   March   2012; 1 –  7.  [8]   Traube, J., Fen g long Lu,  Maksimovic, D.  Mos s oba,  J.   Kromer,  M.; Faill,  P.   Katz,  S.   Boro w y B. Nicho l s,  S.  Ca sey ,   L.   M i t i gation o f  So lar  Irradiance Int e rmitten cy  in  Phot ov oltai c  Power Systems  With   Int e grated Ele c tri c - Vehicle Chargin g  Functiona lity.  IEEE T r ansac t i ons on Power Elec tronics. June  2013; Vol 28 (Issue 6); 3058 –   3067.  [9]   Foste r ,  J.  M. ,  Trivino,  G. ,  Kuss,  M. ,  Ka ra ma nis,   M. C.   Plug-in- E lectric Vehicle a nd vo ltage support for distributed  solar.  S y stems Journal I EEE.  20 13; Vol 7  (Issue  4); 881-888.  [10]   Brissette, A.  H oke, A.  Traub e J. Fenglong  Lu  Maksimovizc,  D.  Study on  the effect of solar irradian ce  intermitt enc y  mi tigation  on  ele c t ric  vehi c l e  bat tery  lif etime .   Technolog ies for  Sustai nability  (Sus Tech) IEEE  Conference. Aug 2013; 262  – 26 7.  [11]   U d aw atta , L .   M a daw a l a , M u th umuni,  D.   Vilathgamuwa,  M.  Control of solar powered micro-g r ids using electric  vehi c les . Sustain a ble Energ y  Technologies (ICSET)  IEEE Confer ence.  Sep t  2012; 270 –  275.  [12]   Changsong Chen, Huazhong Wuhan, Shanxu Duan.  Optimal Integration o f   Plug-in-H ybrid Ele c tric Vehi cl e s   in  Microgrid . I E EE Transaction  on  I ndustrial Informatics. 2014; Vol  10 (Issue 3); 191 7-1926.  [13]   Patterson, M . Sk y S ong, Sco tts dale , Macia, N.F., Kann an, A . M.  Hybrid Microgrid Model  Based on Solar   Photovoltaic Battery Fu el Cell System  for Intermittent Load Applications.  IEEE Tr ansa ction on Ener g y   Conversion. Feb  2015; 359-366 [14]   Kumaravel, S.,  Ashok, S.  Adapted Multilayer feedforward ANN based  Power Management Control of Solar   Photovoltaic and wind Inte grated Power Systems.  Innovative Smart Grid Techn o logies - India (ISGT India) IEEE  PES. 2011; 223- 228.      BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS       E. S h eeb a Perc is  obtained her B.E. from Madras Univer sity   and M.E. from Anna University.  Currentl y  s h is  purs u ing P h .D. i n  Dr. M . G.R.  Ed ucat ional  & Res earch Ins t itut e Her s p ecia l i zat io in PG is Power Ele c tron ics a nd Drives. Her   res ear ch in ter e s t s  include  Ren e wable  Ener g y   Techno log y , Po wer S y stem  Simulation stud ies,  Po wer Electronics, Transmission and Distributio n.  S h e is  pres entl y working  as  As s o ciate P r ofe s s o r of Electr i c a l and  Ele c tron ics  Engin eerin g   Department  at Dr. MGR Edu cational  and R e sear ch Institute, Ch ennai,  T a m ilNadu ,  Indi a.           S. M a nivannan  obtain e d his  B.E. and M.E. from Ma dras  Univers i t y  and   P h D from  Anna   Universit y .  His specia lisa tion i n cludes th erm a l   and EMI man a gement of  electronic packag es,   ele c trom agnet i com p atibil it y,  P o wer S y s t em  S i m u lation studies and optimisat io n. He is pr esently   working as the  Deputy  D ean an d Professor of Elec trical  and Electronics Engineering at Dr. MG R   Educational and Research Institute University , Ch ennai, TamilNad u, Indi a. He has published over  ten p a pers  in r e f e rred  index e d in ternational journ a ls and pr esented  man y  p a pers  in  conferences.          A.  Nalini  obtain e d her B . E. and  M.E.  from Annama l a i  Uni v e r sity.  Curre ntly  she   is pursui ng Ph. D .   in Dr. M . G.R.  E ducat ional  & R e search Inst itut e .   Her speci ali z a tio n in PG is Powe r S y stem s. Her  res earch in ter e s t s  include W i de Area M onitorin g  and Control,  P h as or M eas urem ent Unit, P o wer  S y stem  Sim u lati on studies and Optim izatio n. She is  pres entl working as  As socia t e P r ofes s o r of  Electrical and  Electronics En g i neer ing Depar tment at Dr M G R Educational and Research  Institute , Ch enn a i,  T a m ilNadu,  I ndia.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.