Intern ati o n a l  Jo u r n a l  of  P o we r El ec tr on i c an d D r i v e   S y stem   (I JPE D S)   V o l.  11 , N o . 2, Jun e   20 20 , pp . 62 5 ~ 63 I SSN 208 8-8 6 9 4 , D O I:  10. 115 91 /i jp e d s.v 1 1 .i2 . p p62 5-6 33          6 25     Jo urn a l  h o me pa ge : h t t p :/ /ijpe d s. i a e s c o re. c o m   Adv a nced control scheme of a  uni f iedpower fl ow controll er  using sli d ing m o de control       Ab del l a ti f Hi n d a 1 , Mo un ir  K h iat 2 , Zinelaa b idine  Bo udjema 3   1, 2   S C A M RE Laboratory ,  Dep a r t ment  o f   El e c tr i c al  En gi ne er i n g ,  Al ger i a     Electrical  En g i neerin g  D e par t men t ,  Un iv e r s ity o f  Chlef ,  A l g e ri a       A r ticle In fo    A B S T RAC T   A r tic le  h i st o r y:  Re ce ive d   A p r 10 , 20 19   Rev i sed  D e c  28 , 20 19  A c ce p t ed  Jan  23 , 20 20      T h i s  pa pe r pre s e n t s   a n   a d va nce d   c o n t ro l sc hem e  b a se d on   slid in g m ode  con t ro l of  a un ified po wer  flo w  con t rol l er (U PFC ) . This  cont rol l er can  g e ne rat e   a   n u m b e r  of be ne fi ts  i n   t e rm s of stat ic an d dy na m i c  op e r a t io n of  th e   po wer sys t em  su ch  as   the  con t rol  l a is sy nt hesized  with  tw o kind s of   con t ro ll ers :  s l idin g mo de   contro ller  (S M C ),  and  p r op ortion al in teg r a l  (P I) .   Th eir r e spec tiv e   perfo rm anc e s are comp ar e d   in ter m s   of refer e nce   m o ni to rin g ,   se n s i t i v it t o  di st urba n c e s  a n d rob u s tne s s.  We h a ve   to  stu dy t h p r ob le m  of c o n t rol l i ng p o w e r   in el e c t r ic   sy st em b y  U PFC .  T h si m u la tio resu lts s h o w  t h e e ffec t ive n es of th e p r op osed  strateg y   es pecially  in   chat tering-fr ee b e hav i or ,  respo n s e  to  su dden   lo ad  v a ria t ion s  an r o bus tn ess .   All th e simu lat i o n s   fo r th a b o v e wo rk h a v e  be en  carr i ed   o u t using   MATL AB/Si m ul in k .  Va rio u s sim u l a tio ns ha ve  gi ve n  v e ry sa t i sfa c t o r re su lt and  w e  h a ve   suc ces sfu l ly  impro v e d  th activ an reactiv e p o w e r  flows  o n   a   line o f  tran sm ission , as  well as   to  con t rol vo lt age  at th e bu wh ere it  is   con n ec ted ,  the  st udies  and  illu str a te   th effect iv e n ess   an d  cap abi lity   of  UP F C   in  i m p r ov in g p o w er .   Ke yw ords:   FA CTS   Sl i d ing  mode   c o n t rol   pow e r   UP FC   Th is  is a n  o p en   acces s a r ticle   un d e r the   C C  B Y -SA  licens e   Corres p o n din g  A u t h or:   A b d e lla tif  H i nd a ,     Depa rt me nt o f   Ele c t r i c a l  Engi ne eri n g ,   Lab o ra t o r y  (S CA M R E )   Si m u la ti on,  C o mm ande d,  A n a l y s i s  a n Mai n t e na nce  El ec t r i cal   Net w ork.   EN P of   O r an , BP  15 23  El Mn a o u e r ,   O r a n , Al g e r i a .   Emai l:  abdel l a t i f.hi nda 2@ gm ai l . com       1.   IN TR O DUCTION  In  re cent   y e ars, t h el ec tric al  po we di st ri b u ti on s y st em a r suffe r in as  of si gni fic a n t  po we r fl o w   qual i t y (P Q)  pro b le ms, w h i c a r c h ara c t e ri z e d usi n g  low   p o w e r   fac t or,   p o o r v o l t a g e qual i t y ,  v o l t a g e   st ab i lity ,  s upp ly   in te rru p t ion s ,  a n d   lo ad   un ba la n c i n g.  Th e s po w e r p r o f i l e  iss u es h a v e  a t tr ac te d  a t t e n t io n  to  t h e rese arc h e r s  in t h e aca de mi c and i n d u st ri al   se ct ors. T h i s  di ffi c u l t y  a nd  a u gme n t i n   po we r s uppl y  needs   p r ov id i n g  t h e  sy st em   w ith  re cen con t ro l  sy st em s wh ic h c o n t r i bu te  to  th imp r ov e m en t of  t h e  e l e c t r i ca l g r id perfor m ances [1].  The use  of   flexible AC  tr a n s m ission  s y st em (FACTS c o n t r o lle rs in  pow e r  sy st e m  h a s b een   of w o rld w ide   i n te rest   fo r e nha nci n g   po wer  sy ste m   c o nt rol l a b i l i t y  an d   st abi l i t an d i n creasi n g  t h e   p o w e tr a n sf er  cap a b i l i t y  d u e  to  t h eir  f l ex i b ili ty  a n d  sp e e d .   I n  a d d i tion ,   co nv er te r-b a s e d  FACTS   c o n t ro ll er s ar ca pabl o f  i n de pen d e n tl y c o ntroll i n g t h e   act i v a n d  rea c t i ve  p o we flo w   i n   t h e p o w e r   sy st em [ 2 ].    U P F C  i s  t h e  m e mbe r   of F A CTS   devi ce . It  i s  t h mai n ly  a d a p ta ble  a n d  p o we rf ul F A CT S  de vi ce  [3].   Th e   f und a m enta l t h eo ry  o f  U P F C  i s  th at,   t h mag n itud e   o f   vo lta g e  affe ct s f l ow   of rea c t i v e  po w e a n th pha se a n gl e a ffect fl o w  o f   re al   p o w e r  [4,  5].  T h e   UP FC   c o nsi s t s  o f  t w o ot h e r F A CT S  de vic e s:   t h e   St at i c   Sy nc h r on o u C o mpe n sat o r (ST A TC O M ) a nd t h e  S t at ic  S ync h r on ous  Se ri es C o m p ensa tor   (S S S C ) , t h e S S S C   in j e c t s a a n  a l mo st si n u so idal   vo lt ag e ,   of  v a ri ab le  m a g n itu d e   in seri es using   th e syste m   v o l ta g e   w h ich   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN : 2 088 -86 94  I n t J   P o w   El ec  &  D r i S y st V o l .  11,  N o .  2,   J u ne  20 2 0  :     6 2 5   – 63 3   62 6 p r o v i d e s th   ma jo r i t y  c o s t  eff e ct iv e   so lu ti on  t o  m iti g a te   vo l t ag e  sa gs th ro ugh  i m p r ov i n g   po w e r qu a l i t y  lev e l   th a t  is r e qu ir e d   w i th  a  c u st ome r . Wh ile , the S T A T C O is j o in ed   o r  c o nn e c t ed   wi th a  c o m m on   DC l i n k   c a pac i tor .   It   c a n , at  t h e   sa me   t i me , to  UP FC  bus  vol t a ge /s h unt  r eac ti ve  p o w er   c o ntr o l,   i n  ad di ti on  pe rf o r m t h e   f u n c t i o n   of  t r a n smi ssi on  li ne  re al /r ea ct ive  p o we r f l o w  c ont rol  [ 6 ].   Tho ugh  UPF C  im p lie s many  a d v a n t ag es, bu t its c o n t ro lle r   d e sign  st ill be in g  a  ma tte r   o f  c h a l l e ng sin c e i t  is a   mu lt i- v a r i a b le   co n t ro l l e r . In   lite r a tu re , m a ny   w o rk h a v e   b e e n  pre s en te d by   d i f f e r e n t  co n t r o l   sc h e mes  o f   U P F C  f o va r i o u po wer  syst em ap pl i c a t i o n s . R e c e nt ly ,  th e  sli d i n g  mod e  c o ntr o met h od  has   be en   e x t e nsi v e l y em pl oye d   f o r   c ontr o l  o f   n o nl i n ea r   sy st ems.  Se ve ra l  pa per s  have  be e n  p ubl i s he d  ba se d   o n   S M C  o f   U P F C   [ 7 - 9 ] .   Th e c l assi ca l SMC   i s   s upe r  i n   t e r m s of  par a met e r s   va ri a t i on,   r e sp onse  t i me,  e x te r n al   di st ur ba nce s .  I n  a d di ti on , i t   e n su r e s   c o n v er g e nce i n   f i ni t e  ti me a n d  i t  i s  ve r y   si mpl e   t o  be   i m pl e m ent e d i n  a n y   lo w  co st ma te rie a [ 1 0 ] .   Thi s   art i c l e  di scusses t h e c o mpe t e n c e  o f   UPF C   o n  c o nt r o ll i n g i nde pe nde nt l y  ac ti ve  a n d  re act i v e   p o w e r s   i n to  the  pow er  tr a n sm issi o n  li n e , t h e  i m pr ov e m en o f  t h e   tr a n sien t  an d y n a mi sta b ilit y   o f  th e po w e r   syst em usin the   UP F C . Us i ng  t w o ki n d  of  c ont rol l e r s  PI a nd S M C ,  act i v a n r e act i v p o we r s   ar e   co n t ro l l e d . Thei p e rf or man c e s  ar e  an al y s e d  and   co mp ared  i n   t e r m of   r e fer e n c tr ack i n g ,  se n s iti v ity  t o   r o bust n ess  pl us  pe rt ur bat i o ns.       2.   STRUC TU R E  O F  THE UPFC  For   ma n y   year s, UPFC is  co n s i d e r e d  as  the  most  ver s a t il e of the  FAC T devi ce  o n e t h a t  ca n   be   u s ed   to  e n h a n c e  stead y st at e st ab ility ,  dyn a m ic  st a b ili ty  a n d  tran si en t   s t ab ilit y ,  wh ic h c o mb i n e s  t h e   g ood  fea t u r es  o f   S T ATCOM and  SSSC. F i g u r e   1  sh ows   th b a sic stru ctu r o f   U PFC  w h ic h  is   co n s ists o f  t w o vo l t ag so ur ced  co nv e r te r s   (VS C )  an d emp l oy ed  t o   g i v e  g a lv an ic i s o l a tio n a n d   r e gu l a te  th e vo lt ag e  lev e l s  in  t h sup p l y  syste m .  It  i s  c onsi s t e d  of  tw o   P W ( P ul se  Wi dt Mo d u l a t i on)  i n vert er s,  whi c are  o p er at e d  f r om  DC  l i nk  pr o v i d ed  b y  a DC  st or a g e c a p ac it o r .  T h e fi rst  i n ve rt er  is co u p l e d i n   para ll e l  w h i l e  t h e sec o nd  one  is   pl ac ed i n   se ri es wi th t h e t r a n smi s si o n  li ne  [ 11] The  de ta il e d   st r u c t u r e a n d t h e  f unct i ona l i t y  of t h UP F C   c a n   b e  f oun d i n   [ 12] .           Fi gure  1. Basi c  struct ure  o f  th e   UP FC       3.   THE  U P FC  MODE L   Fi gu re  2 re p r e s ent s   t h e si m p l i f ie m o del   c i r c ui t of  the  UP F C . The  UP F C   ma t h e m at ic al   mo del  can  be   di vi de d i n to t h re e set s   of e q u a t i ons,   nam e l y the  eq uat i o ns  of  t h par a l l e l  bra n c h , t h e e q u a t i on s o f  t h e   se ri es  b r an ch  an those  of   th e c o n tinu o u s   on e .           Fi gu re  2.  Eq ui va l e nt   c i r c ui t o f  the   U P FC   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       Adv ance d  c o nt rol sc heme   of  a  u n if i e dp ow er  f l ow co nt roll er  usi n g sl i d i n g  m ode  co nt rol  (A bdel l a ti f   Hi n d a )   6 27  B y   a p plyi n g  K i rc hh off's  la w o n  t h e   c i rc ui t   o f  F i g u r e  2,   w e   c a n  w r i t e the   fol l owi ng s y ste m   o f   equa ti o n s        00 0  0 00     00 0 0 00                 (1)    B y  a ppl yi n g  P a rk's  t r a n sform a t i on t o  t h e   sys t em  (1),  we   ca wri t e :               1 0 0 1             (2)    3.1.  Mode l i n g   o f  th e U P F C  shu n t   b r anc h   The  c o m p le t e  mat h emat i c a l  mo del  of  t h e  UPF C   shu n t  ca n be e s ta b l i s hed si mil a rl usi ng t h fol l o w i n g  ma tr ix         00 0  0 00     00 0 0 00                 (3)    Sin c e   th e sy st e m   i s  ass u me t o   b e  a  b a lan c e d   on e ,  it c a b e  tran sf or med in to a   s y n c h r o nou d- q- f r a me by   app l yi n g   P a rk ’s tr a n s f or ma ti on . The ma tr ix fo rm   (3 is   g i v e n as  fo llo ws:               1 0 0 1             (4)    3 . 2 .   The mo delin g  of   t h e UPFC  co n t in ues  branch   Fo r t h e   D C - s i d e  c i r c u i t, b a se d   on  t h e powe r  b a la n c e  eq ua tio n  in th e ou tpu t  a n d in put of   U P F C   t h e ne rea l  p o w er e x cha n ged  by  bot h   t h e  c o n v e r t e rs t h ro ug h DC  si de s h o u l d   be  zer o   to  kee p   the  ca paci t o vol ta ge  c o nst a n t   [1 3].  T h D C   v o l t a g    d y n a mi cs acr oss t h e   c a pac i t o r i s   g i ve n b y  the   fol l owi ng eq ua ti o n              (5)    W ith :                           W ith :   P e : a c t i ve  po we r ab so rbe d  of  t h AC system  P ep :  ac ti ve  po we r inj e c t e d  w i t h  t h e   s h unt   inve rt er    AC  s y ste m .   B y  pe rfo rmi ng  Pa rk  tra n sformat i on , t h e   DC v o l t age    dyna mic s  ac ros s   the  ca paci t o r ca n be   descri be d   b y  t h e fol l o wi ng  eq uat i on s.                     (6)      4.   CO NTR O L  S T RA TE GY  O F  T H E   UPF C   4 . 1 .   Co nt r o l  of  th pa ra ll el  c o nv e r t e r   The   or dina ry  wo rki n pri n c i pl e of  t h e pa ral l e l   c o mpe n sa t i on  of  S T A T C O M   i s  de sc ri b e d as fol l ow s:   ac ti ve  powe r  c ont rol  whic h means st a b l i n g t h e  ca paci t o r v o l t age  o f  t h e DC  si d e ;  re act i v e po we r c o nt rol   w h ich  mean sta b lin g th termi n al   vo l t ag e [1 4 ] A c cor d in g to  th e sy ste m  o f   (2)  t h e  con t ro str a te g y   o f   pa r a l l e l   com p en sat i o n  (ST A TC O M ) i s  dec o upli n o f  the  t w o  cu rre nt  lo op s c ont ro l ,  t o  de cre a se  t h e c o u p l i n g be twe e th e  ac tiv e  a n d  rea c t i v e   po we r s . Blo c k   d i a g ra m   of   th e c o n t r o s y ste m  is show by   F i gu r e  3.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN : 2 088 -86 94  I n t J   P o w   El ec  &  D r i S y st V o l .  11,  N o .  2,   J u ne  20 2 0  :     6 2 5   – 63 3   62 8     Fi gu re  3.  C ont r o l  syst em of   sh unt  pa r t       4 . 2 .    Co nt ro l of the   se r i es   conv e r te Th e  SS SC   r e gu la te  th e a c tive  and  r e ac tiv p o w e r f l o w   on th e  tr a n s m issio n  lin e  wh e r e   th e   UP FC  is  i n st al le d by  i n j e ct ion  v o lt a g o f   w h i c h t h e a m pli t ude  a n d  t h e  p h ase  b o t h  c a be   a d j u st e d .   Th e   c o ntr o l   str a t e gy   of  t h e  se ri e s   c o m p en sat o r  i s   dec o u p li ng  o f   t h e  tw o c u r r e n t  l oops c ont r o l .  Th dia g ra of  c o ntr o ci rc ui t s  o f   S S S C  i s  gi ve n i n   t h e   F i gu re  4.   In t h is pa rt w e  hav e  dec i de d   t o   e v al uat e  the   pe r f o r ma nc es of   t h e U P F C   b y   t w di ve r s e   c ont r o l l e r s :  PI  an S M C .           F i gur 4.   C o nt r o l   s y ste m  of  se ri es pa rt       4. 3.   PI c o n t r o ll e r    The P I  co nt r o l l e r is easy to  devel o p .   Fi g u r e   5 il l u str a t e t h e t w l o o p s of  ou s y st em (c u rre nt an d   vol t a ge ) ,  c o nt r o l l e d b y  t h i s  t y p e  o f   re gul a t or .  I n  t h is fi gu re ,   k p  and  k i  su c cess i v e l y  r e pr e s en t   pr opo rt iona a nd  in te g r al   g a in o f  t h e  PI  c o n t ro l l e r s. Th es tw o   g a in s a r e   ca lc u l a t e d  usin g th e   po le  c o mp ensa ti o n   me th od  w h e r e th e s y ste m  re spon se t i me  ha s b een  ch ose n   e q u a l   to    5  The  cal cul a t e t e rms  are   gi ven   i n     Ta ble  1.         Fig u re 5 .   S y stem  w ith  PI  c o n t r o ller   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       Adv ance d  c o nt rol sc heme   of  a  u n if i e dp ow er  f l ow co nt roll er  usi n g sl i d i n g  m ode  co nt rol  (A bdel l a ti f   Hi n d a )   6 29  Tabl 1.  O p ti mal   pa ra met e rs o f  t h e   p r op ose d  cont rol l e rs   C o n t ro ll e r  s e ri es   p ar t   C ontrol l er  shunt p a r t   C ontroll er  conti n u e s bra n ch    1   1   2 .         . ω       It sh oul be  not e d  t h at  the  p o l e   c o mpe n sa ti on met h o d  i s  not t h e o n l y met h od e x i s t i ng in t h e   li te ra tu r e  for  cal cu l a t i n g  th e g a in of  th e PI   r e gu la to r.  B u it  w a s   u s ed  b eca u s e o f  i t s s i mp l i ci ty .     4 . 4 .   S lid in g mo d e   c o nt r o l l e r   (SM C SM C is on e o f  t h e f f e c tiv e   no lin e ar ro bu st  c o n t r o l app r oac h e s  si n c e  it p r ov id es  sy stem  dyn am ic b y   an  inv a rian c e  pr op ert y  to  u n c e r ta in ti e s  o n c e t h e   sy st em dy n a m i cs  a r e   con t r o lle d   in  th sl id i n   mo d e  [1 5-1 7 ] .   Th ma in   f e a t u r e  of  SM is t h at  it  ju st  re q u i r e s dr iv ing  th e  e r r o r  to  a  sw itc h i ng  s u rf a c e  i t   con s i s ts  of t h re e pa rt s F i g u r e   6.           F i gu re 6.   P h as e p o rt rai t  of S M C       a.   The  swi t chin g  surfac e c h oi c e    In o r de t o  al l o w t h a p pli c a t ion  o f   t h e c o m m an d by  sl i d i ng m ode , i t  is ma ndat o ry  t h at  the   c o nt rol l e d   syste m   mu st  b e  w r it t e in  t h e  fol l owi n g  ca n onic a l   form  [1 8].     x    ,  ,  ,   ,  ,  ,       (7)       Wh er e:    ,  ;  ,   are   t w o   c o nti n uo us  and  u n ce rta i no n - l i ne ar  func t i ons, su p p o s e d  li mi te d.  We t a ke  t h e  g e neral  e qua ti o n  t o   det e rmi n e  t h e sl i d in g su rface p r op ose d   by J . J. S l ot i n e [1 9- 20],   gi ve n by        ;    (8)    Wh er e:   e  is  t h e  er ro r on   th e sig n a l t o   b e   a d ju sted ;   λ : a   p o s it iv e co ef fici en t ;   n : sy s t em  or der ;   x * desi re d si gna l;   x :   st at e vari a b l e  o f  the   c ont rol  si g n al   b.   Co nve r g ence  condi t i o n    The   c o n v e r ge n c e co ndi ti o n  is  defi ned  b y   t h Lya p u n ov e q u a t i on  [1 3]; i t  m a kes the  su rfac e   a t tract i v and  in va ri a n t     ⋅    (9)    c.   C o n t ro l Ca lc ula t io Th c o n t r o a l go r i t h is d e f i ne d  b y  th e re la tio n [15 ]          (10 )     Her e   V is t h e correct i on  fac t or,  V eq  is t h e equi val e nt  co nt rol   ve ct o r V com   is t h e cont rol  v ect or whi c h   must  be   c a l c ul at ed in  o r de t h at   t h e sta b i l i t y con d i t ion s  fo r t h e   sel e c t ed   c o n t rol are   sat i sfi e d.   Sl iding p hase     x(   Re aching   Phase   Sliding   surfac e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   6 2 5  –  633   63 0  /   (11 )       /        | |  /      | |   (12 )     H e re , s a (( S ( x )/ δ i s  t h e  prop o s ed sa t u rat i o n func ti o n δ   is   th e bo und a r y  laye r th ick n e ss.  In our  st u d y ,  t h e   er ro rs   b e twe e n  th r e f e re nc es a nd me asure d   I d an I q c u rrent ha ve  be e n  c h ose n  as   sl id in mo d e  su rf a c e s , so  w e  c a n  w r i t e  th fo l l o w i n re la ti o n :       _      _     (13 )     The   fi rst   or der deri vat e   o f  (8 ),   o n e obt ai n s       _      _     (14 )     Ta kin g   i t d e ri vat i v e a n d  re pl a c i ng i t  i n  t h e   current    an  ex pre s si o n  ( 2 w e  ge t       _             _            (15 )     Re p l a c i n g th e  ex pr e ssi o n   of  and      i n   ( 10) b y  t h e i e x pressi on s gi ve n i n  (1 5 ) o n e  obt ai n s                                (16 )     I qr  wi ll   be t h e  c o mpo n e n t   of  the   c ontrol   ve ct or  use d  t o  c onst r a i nt  t h e   s y st em  t o  c o nv erg e   t o  S= 0 .     The  c o ntr o ve ct or     is o b t a i n w ith  impo sing     so  t h e   e qui va l e nt  co nt rol  c o mp one nt s  a r e   gi ve wi th   t h e f o ll o w i n g e xpressi on                                (17 )     U s i n t h e sam e  p r oce dures   a s   for pa rt s hunt  we  get   t h e  fol l owi n g   e x p r essi on:         _               _            (18 )     To  ob t a i n   h i gh -qu a lit y  p e rfo r ma n c e s ,  dyna mi c a n  c o mm u t a tio n  aro u n d  t h e su rf a ce,  th e  con t ro l   v e ct or  is  impo se d  a s  fo ll o w s [1 7]       si gn   (19 )     The   sl i d i n g   m o de  wi ll  exi s t o n l y i f   t h e fol l o w i ng c o ndi ti o n   i s   met :     0 S S   (20 )       5.   SIM U LAT I O N  RE SUL T S    Th is se ssion  i s  d e vo t e to t h e n u m e r i c a l s i mu l a t i o n   usin g M A TLAB/SI MU LI NK of  a   U PFC  c o up le d to  a  2 2 0 V/ 50H z gri d . Th e   p a r a m e t e r s   o f  th e sy ste m  use d  i n  the  simu la tio n ar e g i v e n in Tab l e   2 .   Th r ee simu l a t i o n  tes t s wer e   pe rfo rme d   i n   th is ses s ion  t o   exa m in e  the   p e rfo r ma n c e  of   th e  con t ro lle rs   u s ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       Adv ance d  c o nt rol sc heme   of  a  u n if i e dp ow er  f l ow co nt roll er  usi n g sl i d i n g  m ode  co nt rol  (A bdel l a ti f   Hi n d a )   6 31  5.1.  Re fe re nc e   tr ack i n g   te st  The   o b j e c t i v of t h is  t e st  ha s for  goal  the   s t ud y o f   t h e t w c o ntrol l ers  (P I a n S M C)  be ha vi o r   i n   r e f e r e n c e tra c k in g .   Figu r e   7   sh ow s t h e  ob t a in e d   re su l t s.   As   sh own  by   th is f i gu r e , w e  ca n  no ti ce  tha t  th po we r s  f o l l o al mos t  pe rf ect l y  the i r  r e fe re n c es  fo r t h e t w o t ypes   of c o nt r o l l e rs  wi th a  v e ry  red u c e d  re s p o n s e   ti me  f o r  th SM C  co n t r o ll er  co mp ar ed  t o   the   PI r e g u l a t or   5.2.  R o b u s tne s We t e st ed t h e  ro bu st ness  of t h e  use d  co nt rol l e rs  fo a  v a ri a t i on  of t h e  re act a n ce  XL . Th e r e su lts  pre s e n te d   i n  Fi gu re  8  sh ow  t h at  thi s   vari at i o n pre s ent s   a   c l ear  e ffe ct  o n  t h e act i v e a n re a c t i v e p o w ers   fo r t h syste m   wi t h  P I  co nt roll e r  co nt rar y  t o  t h e   s y st em  wi t h  S M C where t h i s  vari at i o ha v e  al most  n o  e f fec t   on   ac ti ve  an rea c t ive  p o we rs.  T hus, i t  c a n   be  c o nc l ude d t h at  t h i s  l a st  i s  r obu st  a g ai nst  t h is  p a ra me te va ri at i o n .     5.3.  Se nsi t i v it y to  a   sub - v o l t age  pe r t u r b a ti o n   The   p u rp ose   of t h is t e st  i s  t h e e v al uat i o of   t h e  c o ntr o ll ers  use d  a g ai nt s a  s u b-v o l t a ge  effect     (+ 5 0 % ) , a ppl ie bet w ee n t h i n sta n t s   t   =  0. 6s an t  =   0 . 6 2 s .  Th e  ob ta in ed sim u la tion  r e su lts a r e exp o s ed   i n   Fi gu re  9 .   T h rou g h  t h is  fig u r e,  we  n o t i c e   tha t  t h e a ppl i e di st urba nc e (su b - v o l t a ge ) c a u se d a n  a l most  n e g lig ib le  eff ect  o n  th e   po w e c u rv e s   f o r  t h e  tw o t y p e s o f  co n t ro l l e r u s e d . C e  r é su lt at  est  in r e ss a n t  po ur  l e   sy st èm e U P F C   qu p e u t  ê t r e  so um is  à d e s  ef fe ts  p a r e ils.      Tabl 2 .  U P F C  pa ra me te rs   us ed  fo r sim u l a t i on  P a r a m e te r  na m e   S y m bol  V a l u U n it  N e tw or k vo l t age   V r   220   V   Volta ge of   t h e rec e ive r   V s   220   V   D C  volta ge  V dc   280   V   N e tw or k f r eque ncy  f   50   HZ   T h c a pa cit y  of  the   c o m m on ci r c ui t D C   mF  I nducta nce  1  L   1. 125   m H   Re sista n ce  1  r   100   Ω   I nducta nce  2  L p   1. 125   m H   Re sista n ce  2  r p  100   Ω           Fi gu re  7.   R e fe renc e trac ki n g   t e st     0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 - 3000 - 2000 - 1000 0 1000 2000 Ti m e  ( s ) A c ti v e  power  ( w )     0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -1 50 0 -1 00 0 -5 00 0 50 0 10 00 15 00 20 00 25 00 Ti m e  ( s ) R eac t i v e  po w e r  ( V a r )     0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Ti m e  ( s ) C u rre n t  I q s  ( A )     0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Ti m e  ( s ) C u rre n t  I d s  ( A )     P s -re f Ps - p i Ps - s m c Q s -re f Qs - p i Qs - s m c Id s - p i I d s- sm c Iq s - p i I q s- sm c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   6 2 5  –  633   63 2     F i gu re  8.  S e nsi t i v i t y  t o  t h rea c t a nc e v a ri at i on  ( XL  -30% )           F i gure  9. S e nsi t ivi t y  t o  s u b-vo l t age  pe rt u r ba ti on  (+ 5 0 %)       6.   CO NCL U S I O N   Thi s  a r ti c l e  wa s de dic a t e d  t o   t h e a ppli c a t io n  o f   a  ro but e   co nt rol  me t h o d   b a sed  o n  t h e sl i d i n mo de   fo r the   co nt rol   o f  a UPFC   s y st em. A  co m p arat ive   st ud y  by  nu me ri cal   si mula ti o n  ha s cl ea rl y sh o w t h sup e ri o r i t y  o f  t h e c o nt rol   use d   (S MC) co mp ared  to  t h e c o n v ent i ona l   c ont rol   based   on   P I   reg u l a t o rs es pe c i a l l y   i n   t h e   ro b u st ne ss  t e st  a n d  t h e   deco u p l i ng  be twe e n  ac ti ve  a nd  re ac ti ve  p o w ers. Ba sin g   o n  t h e  obt ai ne d  re su l t s ,   t h e UP FC  de v i c e  ba se on  S M C, ca n a d j u st  t h di str i but i o n o f   the  syste m   pow e r   fl o w   bet w e e n  t h e   t r ansmissi on   l i n es q u i c kl a n d  smo o t h l y , a n d  does   n o t  ha ve  a   si g n ifi c ant   i m pact   on t h e  ot he r o p e ra t i ng   para met e rs of  t h s y st em.       RE FERE NC E S     [1]   G. Abdull ah Sa lman, M.  H a san   A l i ,   and   A. Naji m Abdullah, "Impl e ment at ion  Opti mal  Locati on a n d Sizi ng  of  UPFC on Iraqi   P o wer  System G r id  (13 2  kV) Us in G e net i A l g o r i t hm, "   Int e rn at iona l  J o urna l o f  Po we r E l e c t ron i cs   a n d  Dr i v e   Sy s t em  ( I J PE DS ) ,  vol.  9 ,  no.  4 ,  pp.   1 607 -16 1 5 ,  20 18.  [2]   M .  Boudiaf  an d M. Moudj a hed, "Imp rovement of  transient   sta b i lity of  po wer system by  IP FC, SS SC  and  ST ATCOM, J o urna l o f   El ec t r ical  En g i n e e r i n g ,   v o l .  14,   n o .  1, p p .  25 7-2 7 2 ,  20 14.  [3]   Yang , S .,  Liu   Y.,   an Wang ,   X., G u n a sekar a n ,  D. , Kark i, U . , and  F a ng  Z.  P e ng , "M o d u l ation  and  Control  of  Tr ans f or mer - les s  U P F C ,"  I E E E  T r a n s a ct io ns on  Po w e E l ec tr on i c s ,  vo l. 3 1 ,  no.   2,  pp.   1 0 5 0 - 10 63,  2 0 1 6 .   [4]   Kris hn a, T. M u rali,   an d An jan e yulu,   K .  S .  R. , "Co o rd in at i on of  Int e l l igent  C o ntroll ers   for s h unt  and seri es  conv erters  o f  U P F C , "   Pr oceedi n g s  of  th e in   t e rna t ion a Co n f er ence  on  Pow e r,  Co ntr o l ,  Co mm un icatio n an Comp utatio nal T echn o log i es  fo r   S u staina ble  Gr owth  (PCCCT S G ) ,   p p . 1 1 -1 4, 2 015.  [5]   Roun d S . D ,  yu  Q ,  and  Noru L.E ,  and  T.M ,   "P erfo rmanc e  of  a Un ified  P o wer F l ow Co ntro ller Using  a  D - Control S y s t em , AC an d D C  Po wer Transmiss i o n ,"   P r o c ee di n g s of  th e Si xt h In te rna t io na l Co nfe r e n c e  o n  A C  and   DC Power  Transm is sion ,  vo l.   42 3 ,  p p .   35 7-36 2 ,   19 96.   [6]   S h arma  N . an d  Jagtap P . P ,  " M o d elling  and   a p plicat io n of  Unified   P o wer  F l o w  Controller  (UP F C),"   Thi r Inter n a t ion a Co nferen c e  on  Em e r g i ng  T r en ds  in   Engine er in g a n d   T echno lo g y  (IC ET ET ) p p .  35 0- 35 5, 20 10 .   [7]   Umre P . B ,  Band al V.S ,  and  D h a m n e  A . R, " D es ign  of  con t ro l l er for Uni f ied Pow e r Flow  C o ntrol l er (UPFC) us i n S lid in g M ode  C ontrol (S M C str a teg i es ,"   In : th 5 t In¬te r na ti onal   Con f e r e n ce  on  Co nf lue n ce  The   Ne x t  Ge n e ra tion   Info rm atio n T e c h n o log y  Su mm it  (Conflu en ce) ,   pp .  89 3-8 9 7 ,  20 14 .   0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -2 000 -1 500 -1 000 -500 0 500 1 000 1 500 Ti m e  ( s ) A c t i v e pow er  ( w )     0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -150 0 -100 0 -50 0 0 500 100 0 150 0 Ti m e  ( s ) R eac t i v e  pow er  ( V ar )     P s -ref Ps - p i Ps - s m c Q s -ref Qs - p i Qs - s m c         0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 Ti m e  ( s ) A ct i v e  p o w er  ( w )     0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 -1 500 -1 000 -500 0 500 1 000 1 500 2 000 Ti m e  ( s ) A ct i v e  p o w er  ( w )     Q s -re f Qs - p i Qs - s m c P s -ref Ps - p i Ps - s m c         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       Adv ance d  c o nt rol sc heme   of  a  u n if i e dp ow er  f l ow co nt roll er  usi n g sl i d i n g  m ode  co nt rol  (A bdel l a ti f   Hi n d a )   6 33  [8]   Go rin e vsky ,  D,  Bo yd ,   S ,   a n d Ste i n, G., "R ob ust t e rm in al  sl idin g  m o d e  po we r flo w  c o nt rolle u s in g u n i f ie d p o we flow  co ntro ller   with  ad ap tiv e  o b s erver an d  lo cal   measure m en t,"   IEE E   I E T Ge ne ra t i o n , Tr ansmission &   Dis t r i bution v o l .  53, n o .  10,  p p .   1 7 1 2 - 17 23,   20 14 [9]   Nayeripo ur,  M ,   Nariman i ,  M . S ,  and  Nik n am T,  and   J a m,  S . ,  " D es ign  of s lid in g mod e   cont roller  for U P FC to   impro v e  p o w e os cilla t ion  damp in g," E L SE VIE R   A p pl ie d So ft  Co mpu t i n g , v o l .  1 1 ,  n o .   8,   pp.  47 66 - 477 2,  20 11 .   [10]   Ali M ous mi,  A h med  Ab bo u,  Y a ssine El Ho um ,   and   A n as s  Bako u r i,  " R ea l ti me   i m plemen tatio n  o f  a  su per   twistin g   control  of  a B L DC motor, "   In te r natio na Jo urn a l of  Elec tr ica l   an d Co mp uter  En gineer in g  (IJ ECE) , v o l .   9 ,  no.   4,     pp.  30 32 -30 4 0 ,   20 19 .   [11]   Bouanane,  A, Yahi aoui,  and Me rzoug,  "Robust  stabi lity  powe r  in t h transmissi on l i ne wi th t h use of  UPFC   sys t em and  neu r al co ntrol l ers b a s e ad ap tiv e  con t ro l,"   In t e rn a t i onal  J o u r n a l o f   P o we Ele c t ron i c s  an d  Dri v e  Sy stem   (IJ PE D S ) vol . 1 0 no . 3 ,  pp .12 8 1 - 129 6,  20 19 .   [12]   Kamel,  S  an d J u rad o F . , " C omp a riso of  vari ous  UPFC models for power  fl ow control, EL S E VI E R  El ec t r i c   Po w e S y s t e m s R e se a r c h ,  vo l.  12 1, p p .  2 5 7- 27 2,  20 15.  [13]   Mall ick R. K. ,   N a hak  N . ,  and Si n h a R. R.,   "Fuzzy  Sl iding Mode C o nt rol for UPFC  t o  Improve  T r ansient Stabili ty  of  Power System,"  An nua I EEE , In dia Co nfer ence  ( I ND ICO N ), New  D e lhi ,  In d i a ,   pp .  1-6 ,  2 015 .   [14]   Men g   an d Q i nx ian g  G . "M ath e ma tic a l M o de and  Contro l S t r a tegy  of U P F C ,"  In: Sixth In t e rn ati o nal  Confe r ence  on Mea s ur in T ech no log y   an d  M echa t r oni cs Autom a tio n   (ICM T M A ) Zh an gj iaj i e,  C h in a ,  2 014 .   [15]   Wai R.   J. an C h ang J.  M . ,   "Im p lem e nta t ion of rob u s t   w a vele t - n e u r al- n et wo r k  s l id in g- mo de  con t r o l f o r  in du ct io n   servo motor   driv e,"  I E EE T r ans actio n s  on  Ind u s t r i al  Ele c tr on ics ,   v o l .  5 0 ,  no.  6 ,  pp.   1 3 1 7 - 13 34,   2 008 [16]   Ut ki n,  V.  I. ,  "S li di ng  m o de  c o n t rol  d e si gn  p r inci pl e s   a n d   a p p lica t i o n s   to   e l ec t r ic   dri v e s , "   I E EE  T r an sact io ns  o n   Indu strial Elec tr onics , v o l .   4 0 ,  no.  1 ,  p p .  23 -36,   19 93 [17]   Ast r o m K .  J .  an d  W i t t en mar k  B . Ad ap ti ve  Cont ro l .  Ne w Yo r k :  Add i s o n - W e s l e y ,  19 95 [18]   S un,  T,  Ch en,   Z,   and Bl aabj e rg , F . ,  " F lick er s t ud y o n  v a riabl e  sp ee d  wind  turb in es with  do ub ly fed   in duc tio generators , "   I E EE T r a n s a ctio ns  on  En ergy   Conv er sion , vo l.  20 , n o .  4 ,  p p .   896 -90 5 20 05 .   [19]   S l ot in e,  J .  J .   E.  a n d  Li W . Appl ied Nonlinear Co ntrol.   Engl ewoo C l i f f s . N J :  P r e n tic e –H all,  19 91 .   [20]   Sl o t i n e ,  J.   J. E and  Ste i n ,   "Sl i d i ng c o ntro lle r de sign  for no n-lin ear syste m s, "   I J C In ter natio na l Jo u r n a of  Co ntro l v o l .  40, n o .  2, p p .  42 1-4 3 4 ,  20 07.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.