In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  10, N o.  4, D e c e m ber   201 9,  pp.  2245~ 22 53  ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 4.pp2245-2253          2245     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Mitigation of pow er qual ity prob lems using series a ctive filter  in  a microgrid syste m       A w a i Far ooq i 1 ,   Muh a mma d Mu r t a dha  O t h ma n 2 ,   Ah ma Fa rid  Ab idin 3 , S h a hril Irw a Su l a ima n 4 Mohd Amran   Moh d   R adzi 5   1 , 2, 3, F acul t y   of Elect rical En g ineerin g,   U n i vers iti T e kn olo g i   M a ra,   M alay si Dep a rt em ent   o f  Elect rical  &  El e ct ro nic   En gine e r in g,  Fa c u l t y o f   En gin eerin g, U ni v e rs ity P utra M alay si a, M alay si a       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  A pr 10,  2 0 1 9   Re vise d Ju l 1 4 201 9   A c c e pte d   J u l   31,  201 9       Dy nam i vo lt ag res t o r er  ( DV R)  i s   series   act ive  f i l t er  d evi c e   t h a is  u sed  to  protect   s ensitive   l o ads  f r o m   p ow er   q uali ty  i ssues  such  a vol t a ge  s ag s w ell ,   harm o n ics   or  d is t u rb ances.   T h is  i m p li es  t h a th DV is  capab le   t m i ti g a te   po wer  q u al it distu r bances   a lo ad  t erm i nal.  H arm oni i s   a   m ajo power   quality  p rob l em  pollut i ng  d i s t r ib ution  ne twork  causi ng  t h e   e nd- use r   equ i p m en t o   f ail  o p erati n g   d u to   t he  o c c u r r e nc e   of   d i s tu rban c e s   i vo lta ge ,   c u rre nt  o fre q u e nc y .   T his  pa p e d i sc usse on   t he   DVR  u se d   a s   t he   p ro po se d   tech ni que  t miti ga te  t he  v oltage  s ag  a n d   s we ll   i n   dist ribu ti on  n et work  con n ect ed w ith energ y s t o r age s y s t em an d  m ini-hyd ro t urbin e  sys tem.   K eyw ord s :   Dy n a mi c   vo lt ag e res t o r er  P o w e r qua lit y   Energy  s tor a ge  M i n i -h ydr tur b ine   sys t em   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Mu ham m a d  M urta dha  O t h ma n,   Fa cult y   o f   E l e c t rica l   En gine erin g,   Un iv e r sit i  Tekn o lo gi  M a r a,  4 045 0   Sh ah  Ala m,  S el a n go r,  M al a y si a .   Em ail:  ma ma t 505m y @ yah o o .c om       1.   I N TR OD U C TI O N   Env i ron m e n t a po l l ut i o n   an e n ergy   c ri ses  are  b e c o ming   i nc re a s i n g ly   i m p o r ta nt   f or  t he   i nd us tries   t o   ado p t   s us tai n a b le   e ne rg ge n e ra tion  m e th od i n   a   s ys tem .   I re c en year s,  t he   u t i l i z a t io of  r e n ew a b le   e nerg re so u r c e s   h a v b e c o me  i mpo r t a nt   f acto r i n   g e n erat ing   el ec t r i c i t y   due   its  c o s t   e f fe ct ive n e ss  in  r e d uc in em issi on [1].  H ow ever w ith  t he   a d v e n t   of  e ne rg co nvers io s y st ems  i n   r e n ewab l e   r eso u r c e s p o we elec tr on i c   d e v ic es  p l a y s   a   m ajor  r o l t o   i m p ro ve  p ower  q ual i t y   p r obl e m to   t h e   e nd -use rs  t h r o ugh   v ari o us  implem e n ta t i o n   o c o n t r o a l gor it hm   [ 2].   The  p o w e r   qua li t y   p r o b le ms  a re  a mong  the  c r ucia fac t ors  t h at  h as   an  a dve rse  im pact  t t h b u s i ne ss  s e c t o rs  a nd  th is  o c c urs  due   t t h m a ssi ve  u sa ge   o elec t r on i c e q u i p m en t   su ch   a s th e   p r og ra mma b l e   l ogi c   co nt roll er (P L C),  li gh t   e m i t t i ng  di o de ( LE D )  and m a n y   o t h e r s [3]. The  pow e r   qua l ity  p rob l e m m a y   inst ig a t e   to  a   d is t u r b ance   i d i stri bu t i on   n etw o r k   t ha w ill  d e t e r i or ate  the  ec onom ic   pro duc t i v ity   l e a di n g   t o   hu ge   f ina n cia l   l osse [4,   5].  Th is   i b e c a u se   9 2%   o th in terr upti o ns  i t h in d u s t ria l   sect ors  are due   t o pow er  qua l i t pr ob lem s  of  vo lta ge sa g  [6- 8] .   O n   t he   o t h e r   h an d,   a   s m a l l -sca l e   e lec t ric ity  d is tri b uti o n   netw o rk  k now a s   m ic rogr id c onne ct e d   w ith  e n e rgy  so urc e su c h   a r e new a ble   e n ergy,   i c o mb i n e d   w i t h   po we e l ec t r o n i c sy ste m   i n   su ch   a   w ay   t h a t o   p r o v i d e  e l e c t r i c i t y   f o r  a  s m a l l  c o m m u n i t y .   M i c r o g r i d   i s  a  s t an d-a l one   c on tro l lab l w o rki ng  pow e r   s ta t i o n   con s is tin c l us ter s   o loa d   a n d   d is trib u t i o ge nera t o r s .   A   t y p i c a l   m i c rogr id  ope ra tes  i n   t w o   m ode i.e. a)  a   gri d   c on nec t ed   m o d e   w h er ei n   the   c o l l a b orati v pow e r   i sy nc hr on ize d   w i t h   t he   c o n v e n t i ona gri d   a n d ,   b)  a n   isla n d e d   m od e i n  w h i ch the   m icro grid  i s   o p er a t i n g in de pe n d e nt ly  to serve   t h e pow er   t a   s m all  c o m m unit y . A  mic r ogri d  sys t e m   is ins tal l e d  w it h d i str i bu te d ene r g y  r esou rce s  (D E Rs) suc h  a s hy dro-t u rb in e ,   p hot ovo l t a i c   o r   win d  gene r a t or wi th  i m m e di ate  ener g y  stor a ge,   load s,  and   power   e lec t ro ni c   c o nve rters  [9,  10].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   2 2 4 5  – 2 253  2 246 Th is  p a p er   p re se nts  t h mic r ogr id  c o n si st i n o f   d y n a m ic  v o ltage   r e s t o re ( D VR )   con n e c t ed  w it t h e n erg y   stor age  an hy dr o-t u rb i n e   ge nera tor  re spon di n g   t the  c h a l le n g e i n   m itiga t in t h p o w e qualit prob l e m s   base o n   t he  s t a nda r d sti p u l a t ed  i t h IE EE  11 59.   T he  p ow e r   q ua li t y   d e f i n iti on  a nd  s t anda r d acc en t u at e d   in  t he  I EEE  1159  a re,  a)  t he  p er centage   o tot a harm oni c   d i s to rt io ns  ( TH D s at  t he   e nd- user  s h o u l n o t   exc eed  5 %,   b vo l t a g sa ra nge  i i n   d e c r ea si n g   l imi t to  1 0% 9 0 %   of  t he   n omina l   v al ue  o t h e   pow e r   f r eq u e n c y   fo a   du ra ti on  of   h a l c y cl t o   1   m i n ut e ,   a n d   c vo l t a g e   sw el is  i th e   i n c r ea sing   l im its  t 11 0%- 18 0% o f nom ina l   a t t h p o w e fre quenc for   durati on o f   a  ha l f  c yc le  t 1   m i nute   [1 1,  12 ] P o w e Q u alit y   D i st urba nce s P o w e qu a l i t pla y an  i m por tan t   r o l e   i mai n t a in ing   th e   vol t a g e curr ent   a n d p o w er   w ith in t he pe r m i ssi b l e ra nge  a nd  su p p l y in g i t  bac k t o  t he c o n s u m e r s   w it ho u t   a n y   d e l ay  a nd  in t e rrup t ion   a s   s t i pu la te u n d er   t he   I E C   s ta ndar d [1 3].   H e nce ,   t he   u t i l itie a r dee m e d   t o   pr ov i d qua l i t y   service s   d e live r ed  t t h c ons um ers  in  a   d e s i r ed  m an ner  c o mply i ng  w ith  s eve r al  s tan d ar d s   o v o lta ge   r at in g,   fre que nc an relia bi l ity.   S i mul t a n eo us l y the   e nd-u s er  s ho ul a b le   t u t i l i ze  t h d e l i ve red  p o wer   in  a   d es ired   and  q u al i t m a nne rs  [ 2].   P o w e r   q u a lit pr ob lem s   i nc urred  i n   a   d is t r ibu t i o ne t w or can  b e   c a te g o riz e d   a (i)  vo lta ge f luc t ua tio and f licke r i n g , ( ii )   har m onic s ,   (iii) vo lta ge  s ags,  ( iv) tra n s i e n t s ,   and  (v)  grou nd ing.   Th is  s i g nifie s   t ha t h d e l i ve red  pow e r   qua lit i s   t he   m ain  con c e r for   cons um ers,   e lec t rical  gene ra ti o n   a n d   d is trib ut io com p an ies,  a n d   r e s ear cher s.  S ubjec t   t o   t h l o e m i s si on   a nd   a bun d a n c e   of  e n ergy re n e wa b l e   en ergy   s ource (R ES ) ,   l i k e   so l a a n d   w i nd   a re   w ide l u s ed  i gri d   s ys tem   w ith  v a r ie t y   i its  s i z ing.   T he   pow e r   b ala n ce   b e t w e e n   t he  s o l a r   o r   p h o t ov o ltaic   s ys tem s   a n d   t h e   pow er  g ri is  t hr t h dc -bus  vo lta ge  i nve r t e r   c ontrol l er In  p ar ticu l ar the   dc- bus  v o l t a g e   in verter   c o n t r o lle gener a tes  reference  current  val u es  t ens u re   t ha the  p o w e r   gener a te b y   t he  p h o t o v o l t a i c   a r r ay  i in ject i ng  e q ua p o w e to  t he  g ri a n d   the p o we r loss es,  so that t h e   power  bala n c e   c ou l d  be  at tai n ed  [ 14,  15].  I n   m ost  c a ses,   t he  p ow er   qua lit pr ob l e ms  t h a oc c u i n   a   m icr o g r id  s ys te m   c onnec t e d   w it the  RES   are   suc h  as  t h e   re acti v pow er com pe nsa t i o n (RP C ) an d e l ec tric a l har m oni c s  p oll u t i o n  in  d i strib u tio net w ork  in  a   m icrogr i d   i nsti ga te b y   the   o p e r at i on  of  p ow er   e lectro nics   d ev ic e s   [ 1 6 ] .   T he  m a j or   pow e r   qua l i t y   pro b lem s   o c c u i n   a   m i c rogr id  a re   s uc as ,   a )   d istur b anc e or   h a r mon i cs  i v o l t a g e,   v o l tage  s a g /s w e ll,  un ba lanc e d   o flic k e rin g   v ol ta ges,  b )   d i stur ba nce s   o r   harm onic s   i c u rr ent,  l oa rea c t i ve   p ow er un b a la nce d   or ne u tral c urre nt ,   im pu l s e   tr ans i en t a n d in te rrupt io ns.   I nverter for   P o w e r   Q u a l i t Enha nce m e n t :   I nverte r a r m o stly  u se for  me dium   a n d   h ig h- po w e r   app l ica t i o ns.  The  m u lt i l e v e l   i nve r t ers  first  intr od uce d   i [17]  a r e  m o s t   p o p u l a r l y  u s e d   b y  r e s e a r c h e r s  b e c a u s e   i t   i s   c a p ab l e   t o   a c hi ev high e r   out put   p o w e r   q u a l i ty hig h e ef fi c i en cy lo h a rmo n i co mpo n e n t s l o we sw it c h i n loss e s   a nd  l o w e r   di / d or  d v / d t .   V a rious  c o n t r ol  t o p o l ogie s   a nd  m e th o d have   b e e n   u s e for  in verter t o   e l i mina t e   h ar mo nic s   s uc h   a s   t he  s e l e c t i v h a rm oni c   e li mi n a t i o n   m et hod  (SHEM ) Ho w e v e r,   S H EM  i n o t   su ita b l t o   b use d   i n   r eal-t im ha rmon ic   c om pe ns ati n a p p l i c a t i on.  T he ref o r e m o r e   adva nc e d   s o l uti o ns  w ere   u s e d   now a d ay s   for   harm on ic   c om pe nsa t i o n   a pp lic a tio ns .   The  mos t   p op u l a r   app l ica t i o us e d   a r e   a ct ive   p o w er  f ilter   an m i crogri d   c ont rol,   a nd   onli n e   c o nt rol   me thod   s u c h   as  h y s te resi ban d   c o n tro l .   P o w e qual i ty  c on d i t i on i n d e v i c e s   a re  u se to  e n han c e   p o w e qua lit o f   t he  s ys tem   s u c h   a s   st a t i c   c om pens a t or   ( S T A T CO M) distr i b u t i o sta tic  c ompe nsa t or  ( DSTATCOM),   a ct ive  power  f ilt e ( A PF)  and   un i f ie po w e qua li ty  c o n d i ti one (U P Q C) H o w e ve r,  t her e   a r adva n t ag e s   a nd  disa dv a n t a g e s   o f   e ac con t ro l m e th od s,  a s m e ntio ne d a b o v e [ 13, 1 2]     2.   DYNA M I C V O LTAGE   R ESTO RER   Dy n a mi vo l t a g e   r es to rer  (DVR i s   u su a l ly  u sed   t o   p ro t ect   s en si t i v e   l o a d s   c o m i n g   from  t h suppl line   suc h   v o l ta ge  s ag /sw e ll  a nd  othe harm on ics  or  d i s t u rbanc e s A   typ i c a D V R   s ys te m   ha a   volta g e   s ourc e   in verter con t r o l l e r   f or  s w itc hi n g D C   e ner gy  s t o r age  de vic e o u t p u t   f i lter  a nd  a n   i n j ect i on  or  c o u p l i ng  trans f or me r [18] a show n i n  F i gur e 1.   I n   F igure   1,  t h e   oper a tin pri n ci p l e   o f   D V R   i to  d e t ect  a n d   c o m p e n sa te   v o lta ge  s ags  o c curr i n i n   the  su p p l y   h en ce   s h i el d i n g   t h e   s ens i t i ve   l oa ds  f rom   th e   pow er  q ua l ity  i ssue s.  D e n e r gy  s o u r ce inj e c tio n   trans f or me con n ec te d   i n   s er i e w i t h   d i s tri b u tio ne tw ork  a n s en si ti v e   l o a ds  a re  p art s   o f   sy st em  con f ig ura tio for   t h e   re quire me nt  o D V R   i nsta l l at i on.  B a tter i e s,   s uperc a p ac it ors,   s upe rcon d u c t i ng  m a gne t i c   st o r a g e   u n it an fly w h e el are  t h a l t e rn ati v o p tio n s   t h a ca b e   u sed  as  t h e   D e n e r gy  so u r c e .   V o l t a ge  S a g   occ u rs   i t h e d i s t r i b u t i o ne t w ork,   i s   com i n g  from   t h e   i n c o m i ng   s upp l y On ce   a   f au lt   i d e t ect ed   b y   th DVR ,   i t   i th e n   c o m p e nsa t ed   b y   inj e ct in g   AC   v olt a g e   g en e r at ed  f ro t he  D pow e r   e nerg sourc e   t hro u g h   IG BT  con v er t e r.   T r a nsform er   f eds  t h e   in jec t e d   v ol ta ge  i nto  a   d i s t rib u t i o n e t w ork  t o   m it ig ate  t h v o lta ge   s a g   i n   order   to m ain t a i n a   pow er  qua li t y  for  the  s e n si ti ve l oa d [1 9].       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Mit i ga tio n   of   powe r  q ual it y   pro b l e ms u s in g  ser i es  a c ti v e  f i l t e in  a   mi c r ogri d  sy st e m  (Awa i s  Fa ro oqi 2 247     F i gure  1. O p e ra t i n g  pr i nc ip le  o D V R   [ 1 9 ].       2.1.    Wor k in Prin cip l of S er i e s A c tive Powe r   F i l te   F i gure  a nd  F i gure  sh ow c o mbina t i on  of  s erie a c ti ve  f i l t er  a nd  pa ssi ve   f i lte r s   f or  c ur rent   harm on ic com pen s at i on. LC pass i v e   fil t er ca n   b e   c o n n e c t e d  in pa ra ll e l  t o the l o a d  tha t im pose h i gh fre que nc y   impe da nce   c u rre nt   p a t to   c om pe nsat e   t h e   curre n t   h a r m oni c s V o l t a ge   r e g u l a tio is  c orre cted  b y   com p en sat i ng  the   fu n d a m ent a fre que nc p o s i t i v e,   n e g a t i v an z e r seque nc v o l t a g e   c om pone n t of  t h e   di stri b u t i on  ne tw ork  [2 0].   In  F igure  3,   a   s mall  ra ti ng  of  p a s si ve  f ilte is  c on nec t e d   b e t w e e n   t rans form er   a nd  i n v e rt e r   t o   sup p r ess   sw i t c hin g   ri ppl es.  co nt rol   c i rc uit ,   v olt a g c o ntr o lle P W in verter a nd  pow er  sem i c o nd uc tor   gate  d river  c i rc u i t   ar t h ma i n   p ar ts  o serie s   a c tive   fi lter   [2 1].  The  fu nc ti on  of  s eries   trans f or me is  t i n jec t   c ompe nsa t i ng  vo l t a g i n to  a   d ist r ib ut i on  ne t w or [2 2].   In  F igure   5,  a   D e n erg y   source  ca n  be   use d   t sup p l y  r eal  pow er  c om pensa t i o n du rin g  the   o pera ti on  of D V R  [23 ].        F i gure  2.  A  vol tage  r est o re r: Se r ies  A c ti ve pow e r  F il te r [2 0 ]   F i gur e 3.  S e r ie ac t i ve  pow er  fi l t e r   a nd pa ss i v fi l t e r  c ombi ne i n   a   one  s yste [2 0 ]     In   F i g u r e   2 ,   b a ppl yin g   th e   Ki rchho ff ’s  l a w a n   A C   c l osed   c i r c ui d i agr a m   for  eq uve le n t     ciruc i t   o f   s e r ie c o n v erter   c a n   be  a c h iv ed   a show n i n   F igur e   4   a n d  t he   f o l l o w i ng   m ethem a tica l   e x p re ssions  i s   ob ta ine d  [ 24].  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   2 2 4 5  – 2 253  2 248     Fi g u r e 4 .  Eq u iv a l ent   ci rc ui t   of  s eri e s co nv e r te r [ 2 4 ]              ( 1 )         ( 2 )     Where  f o series  c onverter  = c o n t r o l  i n p u t   ,     =   i nduc tor   c u rrent,      =   o utpu t   vo l t a g e  =  D C   lin v o lta ge   =   f i l t er  i nduc t a nce ,    =  f i l t e r   c a p a c i t a n c e ,     =   e qu iv al en se ri es  r esi s t a n c e   (ESR o f   in duc t o r ,   a nd   = ES R   o f t h ca paci t o r.    2.2.   D V R  c omb i n e with  Min i - Hyd r o T u r b in e     The   bl oc d i a g ram   of  D V R   c on ne c t ed to  a mic r ogri d   s yst e m   ins t al l e w i th  t he   m ini-h y d r o  turb i ne  i s   show n in F ig ur e 5.  I n t h e pro p o s e sys t em , DVR  is used for m iti ga tin g the   un ba lanc e d  v ol tage  c om pe nsa t i o n,  di st ort i o n s an d   sags com in g fr om  t he su p p l y li ne.          F i gure   5.  D V R  uti liz e d  in a   micro g rid  syste m  insta lle d w i t h  the  mi n i - hydro   t u rbi n e.       F i gure  s h o w com p let e   s ystem   co nfig urat i on  w h er e i a   t h r e e - pha se   A vo l t a g e   s ou rc i s    direc t l y   f e d   i nto  t h mic r ogri d   c o nnec t e d   w i t a   n o n -li n ea r   loa d .   A   t hre e -pha se  P WM  v olta g e -so u rce   i nve r t er  is  c o n n ecte d   i n   series  w it th e   i n pu of  m i c rogr id  t hr o u g h   a   t h r ee- p h ase  cou p l i n tr an sfo r m e r e quired  by  a n   ac t i ve  s e r ies  fi l t er  c o n tro lle r   so-ca l l e as   t he   D V R ,   d e si g n e d   to  w ork  on  t h f o ll ow i n g   pri n cip l es.     Tha t   i to,  a)   d e t ec imba l a n ce  vo l t age  s u c h   a t h sa g,  s well  a nd  harm on ics  a t   s o u r c side,  b)  p ro d u c e   a   con s ta n t   s i n w a ve   p u l se  a t   a   cons tan t   a m p li t ude  t d i ffer en t i a te  i w i t h   d e t ec te imba la nce s   t o   e x t r act   reference  volt a ge  p ulse,   V re f ,   c )   d e t ec vol ta ge   w a v e f orm   IG BT   b ri dge   o utp u t   v o l t a ges,   V c an d)  c o m pa re   V re f  w i t h   V c   p lu s e in   a   h yste res i c ont rol l e t o   g e n e r at e   i n pu pul se  f o r   t h e   c o m m utat io of  g a t i n p u o f   con t ro l l ed I GBT  swi t c h e s  [2 5 ,   26].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Mit i ga tio n   of   powe r  q ual it y   pro b l e ms u s in g  ser i es  a c ti v e  f i l t e in  a   mi c r ogri d  sy st e m  (Awa i s  Fa ro oqi 2 249 By   a p p ly i n g   th af o r ement i o n e d   t e c h ni que t h DVR   i abl e   t o   co m p ensa te  v o l t a ge   acr oss  t h prima r t r ans f orm e r.  H enc e sig n if i c an r e duc t i o n   i vo lt age   ha rmon ics at  l oa c a n   b e   a c qu ired.   A t   D si de   of  I G B Bri d g e a   bat t ery  e n ergy  s t ora g e   sys t em   ( BES S is  u sed.  T h e  m i c r o g r i d  a n d  m i n i - h y d r o  t u r b i n e  a r e   con n ec ted   to   t he  B ES S   thr o ugh  a   sw i t c h   t hat   ke e p   c h a n g in its  s t a te  d epe n di n g   o the   curre n t   d e m and  of  ene r g y   o s t a t of  c ha rge  ( S OC)  cyc l e   for  the  ba tter y Whe n   t he   h yd r o -turb i ne   g e n er ati o is  g rea t er  t ha n   dem a nd,   t he  i d e a l   s w i tch  c l os es  t al low   ba tter y   t star ch a r g i n a nd  v i c e - ver s a .   I the  BES S   c onfig ur ati o n,  SO C subs ys te is  i mplem e nte d   t hat o p e n s   on l y   w hen t h e   batter y   i rea c he d cl ose  to  S O C  =1 0 0 %.    The   pro pose d   m icrogri d   s y s tem   co ns ists  o re ne w a b l e n erg y   c o n t ro lle at tac h ed  w it bat t ery   cha r g i ng  c o ntr o l l er  s yste m.   B a ttery   i c o n n e c te d   to  b ri d g as   a   D so ur ce.   T he   D V R   w ith   i nve rte r   i a l s o   con n ec ted   t o   a   t hree -phase   t r a nsf o rme r   t hro u g h   a   p a s si ve  f i l ter   c irc u it.   T he   t hre e -p ha se   A trans f or me i s   con n ec ted  be t w ee the   thr e e - ph a s A C   s our ce  vo l t a g a nd  non- li n ea loa d   p ass i n g   t hro u g h   t he  m i c rogri d   c o nn e c t e d   c o nt ro l   bl o c k .       3.   RESULT S   A N D   DISCU SSIO N   A   micr ogrid  s yste show i n   F i g ur hi g h l i gh ts  t he  p e r form anc e   o D V R   c on nec t e d   w it ba tter y   stor age  and  mi ni- h y d ro t urb i n e   s yste ms in d i s p en sab l for  mit i ga t i ng  v olt a ge sa g s an d   swel ls.          F i gur e 6.  D V R   S ystem   com b ined w ith ba tte ry st o rage  a nd  m i ni- h y d ro  t ur bine  sys tem s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I n t  J Po w El ec &  D ri S y s t   Vo l. 1 0 ,  No . 4 ,   D e 2 0 19   :   2 245    2 253  2 250 3. 1.     Mit i g a t i o n   o B a l a n c ed  V olt a ge  S ag   An   e qui v a l e n t   s ho r t - c i r c u it   f a u lt   i ex ert e a t   t h e   p oin t   o c o mmon   c oup li n g   ( PC C )   y i e ldi n g   to   a   b a l a n c ed   vol t a g e   s ag   g en e r at ed   b y   s w it c h ing   on   t h e   i mp ed an c e   t o   t h e   g r o u nd.   F i g ur 7( a )   s how in   n ex t   pa ge,   the   r e su l t s   o bala nc e d   v olta ge   s a g   o 7 0 i n it iate fr om   t = 1 0 0 ms  u nt il  t= 35 0ms  at   t he   P C C .   T h e   D V R   vo l t age   r e cove r y   m ode   b e g in as  s o o n   a f t er   t he   v o lta ge  l o s is  de tec t e d ,   as  s h o w n   i n   F i g u r e   7 ( b ) .   F igur 7( c )   show a n   i mpr ove loa d i ng  c o n d iti on  w i th  m it i g a t e d   b a l a n ce v o l t a g e   s ag   c onf i r min g   t h e   r o bu st ne ss  i n   the  pe r f or m a nc of   D V R .            F i gur 7 :   D V R   i so lv ing  p o w er   quali ty  p r o blem   w it ( a )   b a lance v o lta g e   s ag  o f   70 at  P C C ,   ( b )   vol t a g e   in j e c t e d   b y   D V R ,   and  ( c )   improve l o ad i ng  c ond it i on  ga l v a n ize d   b y  the  m i t i g at ed  b a l a n c e d vo l t age  sa g.      3. 2.     Mit i g a t i o n   o B a l a n c ed  V olt a ge  S we l l   I n   c a s e   of   b a l a n ced   v o l t a ge   s w e lls  h a p pe n e in   t he   m icr ogr id,   t he   D V R   s h oul a b s o r b   t he   p ow e r   f r o the   gr id.   The   sta n d b y   m ode   o f   D V R   i s   a c t i va te once   the   r e q u ir e d   e ner g is  o b t a i n e f r om  t he   b a tter y   c o n n ec ted  w i th   m i n i- hy dr tu r b i n sy stem .   H o w e ver ,   a bso r pt io o pow e r   i ve r y   d a nge r ous  u n l ess  a   p o w e r   di ssipa t i o n   c on tr o l   s ys t e is  i nsta lle tha t   a ble   to  p r o v i de  o v er v o l t a g pr o t ecti o to  t he   m i c r o gr id  [ 1 8 ] .   F i gur e   8( a )   a show i n   n ex pa ge,   e x pl ica t e s   a   2 0 %   b ala n c e vo l t a g sw ell  beg i ns  f ro m   t= 1 0 0 ms  ti l l   t = 3 5 0 m s   i n t r o duce d   a th e   P C C   of   m icr ogr i d .   I t   c a n   b e   o b se rv ed   t h a t   t h DVR   resp ond ed   b y   i n je ct ing  vo l t age  w i t h   1 80 o   s h i f t   s t h a t   i i s   i pha se  t s u btr a c t   t he   e xce s s i ve  v ol ta ge   m ag nit u d e Ho we v e r,  o n ce  t h v o l t a g e   r e c o v e r y  i s   d e t e c t e d ,   D V R   r e t u r n s   t o  s t a n d b y  m o d e  t o   m a in tai n   a   m inim u m   c o nduc tio los s .   F i gur 8( b )   s h o w s   t he   i n j e c t ed  v olta ge   r equ i r e fo r   balan c e d   v o l tage  s w e l l   m iti gat i on.   I F i g u r 8( c) ,   t h e   D V R   i s   a b l e   t m a in ta i n   t he  v o l t a ge  p e a clo s e r   t it r a ted  val u e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Mit i ga tio n   of   powe r  q ual it y   pro b l e ms u s in g  ser i es  a c ti v e  f i l t e in  a   mi c r ogri d  sy st e m  (Awa i s  Fa ro oqi 2 251     F i gur e 8 :  D V R   i n   so l v i ng p o w e r  qua lit y pr o b le w ith  ( a)  b ala n ce v o lta g e  sw e ll of 2 0%   a t P C C,  ( b)  vol ta ge   i n jec t e d  by  D V R ,   a nd (c ) im prove loa d ing  c o n d iti on ga lva n ize d   b y  the m it iga t e d  ba l a n c e vo ltage  sw e ll.       3.3.   Min ih yd r o   T u r b i n e  S ystem   for   Batte r y  C h a rgin S y ste m    F i gure  9(a )   a show i n   n e x t   pa ge,  de pi c t t h e   d i sc har g i n g   o f   b at ter y   dur i n t h ope rat i o n   m o d e   o D V R The  b a t t ery  ca pac i t y   i 10A s i gn ifie t h at   it  ca sup p l for   sy st em   ope rat i on  i n   1 h ours.  I n   o t he r   ca se s,  w h e reby   t he   b at tery   i char gin g   from   mini- h y d ro  t urbi ne  system ,   its  initi a l   s t a t e-of - c har g was  s e at  90 %.  A nd F i gu r e  9( b ) show s the   cha r g i n g  cu r ve r i s in g from  90% a t t = 0s  t o   91.6%  a t t = 0.4s.          F i g u r e   9 .   Bat t e r SO C sim u l a tio w i t h ,   (a) d i sc ha rgi n g of  b atte r y   d ur in D V R  oper a t i on  mode , a nd (b)   bat t ery  char g i n g   f rom   m i n i - h y d r o  t urbi ne sys tem .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   2 2 4 5  – 2 253  2 252 4.   CONCL U S ION  Th is pa p er  h as di s cuss ed  o n th e im p o rta n ce  o f DVR f or m i t i g a t i n th e   po we r q u a l i t y  p robl e m in  t he  mic r ogri d   c o n n ecte d   w i t h   b a t t e r y   s t o ra ge  a nd  mi n i -hy d ro   t urb i ne   s ys te m .   T he   r esults   h ave  s how tha t   t he   hi ghe perc en t a ge  o v o l t a g e   sag  requ ires  i nj e c t in a   lar g D C   v o lt ag e   f o mi ti ga tio n .   7 0 %   o vol tag e   s a g   requ ire s  the e n e r gy st orage   s y st e m  to in j e c t  22 4 V D C  in t o t h e m i c r ogr id s ys tem . Thi s i m pl ies tha t   i t req u ire s  a   bat t ery   m a na g e m e nt  s ys t e t o   e ffe c t i v e l y   del i ve c o nsta nt   v o lta ge   dur i n t h e   d i sc ha rgi n g   or  c harg in o f   bat t ery   m ode [2 7].  Th i s   i d u t o   t he   f a c t   t hat   t h ba t t er in i t i a l   s tate- o f - cha r ge  t ha is   l ess   t h a n   1 0 0 % ,   the   vo lta ge i njec ti on s y s t em  is n o t a b le t o de liv e r  a nd sus t a i n t h e  requ i re d lev e l o f  v ol ta ge i n j e c t i on.  F urthe r m o re,  t h p r o p o s e d   D VR   t ec hni q u e   c a n  b c o ns id ere d   a hi ghl y   rel i ab l e ef f ectiv e   an qui c k   r e s po n s iv d e vi ce   f o r   pow er   q ua li ty  e nha nc em en t.  I t   i s   a ls o   a n   e ffe c t i ve  d e v ic to  p r o t ec se ns iti ve  l oa ds  f or  s hor t   per i o d   o t i m e   from   s u dde occur r enc e   o f   vo lta ge   s a g a nd  sw e lls.  In  t he   case   s t u d y   of  D V R   w ith   m in i-hy dro  t u rb ine   syste m ,   it is c apab le  t opera te  unde r t h scena r i o  of  rene w a bl ene r gy ge ne rat i o n  sys te m.       ACKNOW LEDG E MEN T Th is  r e s ear ch  w a s   s u ppor t e d   b y   t h e   L on g- Te rm   R esea rch  G r an (L R GS ) ,   M in ist r of   E d u cati on  Ma lays ia  f or  t he  p ro gram   t i t l e d   " D e car bon isa t io o f   G rid  w i t h   a n   O p t i m a C o nt r o ller   and  Energ y   Ma nage me n t   f or  E ner gy  S t orage   S y stem   i n   M i cr ogr id   A p p lica t i ons"   w i t h   pr oj e c t   c o d e   600- IRMI / L RG S   5/3  (00 1 / 2 019) The  a u t h ors  w o u l als o   l ike   to  ack n o w l e dge   T he  I nst itu te  o Resea r ch  M ana g em ent   &   Inn ova t i o n   ( I R MI),   U nive rsit Te kn olo g i   M A R A   (U i T M),   S h ah  A l a m,   S elan g o r,   M ala y s i for  the   fa cil i t i es   pro v i d e d  to  su pp ort  o n   t hi rese arc h .       REFE RENCES    [1]   G .  T i a n ,   S .   W a n g  d a n   G .   L i u ,   D e s i g n  a n d  r e a l i z a t i o n   o f   S T A T C O M   f o r   p ower  q uali ty   i m p rovem e nt   o f   win d   tu rbi n with   s quirrel cage  induction  ge nerator,”  IEE E  7th In terna tio nal P o wer E l ect ronics  an d M o t i on Co ntro Con f eren ce - E CCE   Asia p p 1985-1 9 8 9 ,   2 01 2.    [2]   M .  H R a sh i d ,   Power Elect ro n i cs H and bo ok C a n a d a :   Academi c  P ress, 20 0 1 .     [3]   N.  L Ismail,  H .   D.  M H i d z i r S.  T han a ko di,  N.  S M.  N a zar,   P .  I b r a h i m  d a n  C .   K .  M .   S .  C .   K .  A l i ,   M o d e l l i n g   vo lt age  sag   mi ti gation   usin d y nam i v o ltage  r es to rer  an a n al y z i n g  p o w e r  q u a l i t y  i s s u e ,   in Interna tion a Con f eren ce on  En gi neer ing  a n d  T echno lo gy  ( I ntCET  201 7 ) ,   P u t rajaya,   20 17 .     [4]   Z .  Z .   Z .  R .   M .  Y .   M . M .  H u s s a i n ,   P o w e r   l o s s   e s t i m a t i o n   d u e  t o   d i f f e rence  transf or mer  tap  ch anger  position  at   in terf ace,”  Jo ur nal  of  F und am en tal  an d  A ppli e d  Sciences , vo l . 9 , n o. 3S ,  p .   2 0 1 7 , 2 01 7.    [5]   W .   M .   D a h a l a n ,  A .   G .  O t h m a n ,  M .   R .  Z o o l f a k a r ,   P .   Z .   M .   K h a l i d   d a n  Z .   I .  R i z m a n ,  “ O p t i m um   D NR   a n d  D G   s i z i n g   f o pow er  l oss  red u ct ion , ”  Asi a n Res e ar ch P ublishing Net w ork  ( ARPN )  Journal  of E ngin eering and  A ppli e d   Sci e nces ,   v o l .   1 1 , n o.  20 ,   p p . 1 19 52 -1 19 29 2 0 1 6 .   [6]   M .  H .   J .  B o l l e n ,   Un dersta ndin g  p o wer  qu a l it y pr oblem s:  V o lta ge s a g s  an d i n t e rr uptions Ne w   Yo r k :     IEEE Pres s , 1999.   [7]   S.  W .   M i dd l e kauff   dan  E .   R Collins ,   Sys t em  a nd  cust omer   i mpac t:   c onsi d e rati ons  f o series  c ustom   powe dev i ces,   IEE E  T r an sactio ns  on  Po wer  D e li very,   v o l .   13 ,   no.   1 ,   pp.   2 78 -282 1 998.     [8]   S .   S Choi,  J .   D Li   d an  D M .   V ilat h g a mu wa A   g eneral ized   v o l ta g e   c omp e ns a t io s t r a t e gy   f o r   m it ig a t in th e   impac t o f  vo ltage  s ags/swells,”  IEEE T r an sac t ions   on  Po wer D e li very ,   v ol.   2 0 ,   n o .   3 pp.   2 2 8 9 - 2297,   2 0 0 5 .   [9]   Th om as  A ck e r m a n n ,   Göran   An d e rs so an L e nn art   S ö der  D ist r ib ut e g e nerati o n defin i tio n,   Electri c Po wer  S y ste m s Re s e a r c h ,   vo l .   5 7,  p p .   195-2 0 4 ,   2 0 0 1 .   [10]   M . T.L.  G ay atri,  D .   A M.   P arim i   d a A.  P Kum a r,  Ap plic at ion   o dy na m i c   vo lta g e   re sto r e r   i mic r og rid   f o r vo ltage sag/s well mi t i ga ti on ,   IEE E  P o wer,  Com m un icati on a n d In fo rma t i on  T echn o l ogy  Co nf eren ce , 2 01 5.    [11]   IEEE.  S td  1 159- 2009,  “I EEE  recomme nde d   p racti ce  f o monitor i ng  el ectri powe r   quality,”   I EE S t andards,   N ew  York , 20 0 9 .   [12]   IEEE  Std  1547- 2 018,  “IE E s t a n da r d   f or  i nterconnect ion  and  i n t e roperab i l i t y   o f   dist rib u ted   energy   r e s ou r ces,   IEEE St andards,  N ew York, 2018.  [13]   M .   S h a ran y a,  B Banak a ra  d an   M S a s i kal a D ynam i vo lt age  res t orer  a nd  hy b r id   acti v p o w e f i lter  f o po wer  quality improve ment,”  ARP N Jou r na of En g i n eeri ng an A p p l i e d  S c iences , vo l . 1 3, no .   2 ,   pp . 7 33 -7 38 ,   2 0 1 8 .     [14]   L.  B G.  C amp a nh o l S .   A O.  d Silv a,   A A.  d Oliveira  d an   V .   D .   Baco n,   P o wer  f l o w   a nd   s tabil i ty   a n a ly ses   of   a   m u ltifu n ctio nal   di st ributed   g e n e r ati on  sy st em  i n t eg ra t i n g   a   p h o t ovo lt aic  s y stem   w it u n ified  po wer  qual i t y   con d i t io ner,”  IE EE T r ansactions   on Pow e El ect ronics vo l.   34,   no.   7 p p 624 1-625 6,   2 01 9.    [15]   A.  B .   Abd e lk ad er,  O .   A b d elk h al ek,  I.  K Bou sserhane,   M .   A.  H art ani   dan   A.  O mari “P i n t e grated   s eri e s   acti v filter  f o sag  voltage  a nd  harmoni c   c ompensat ion,”  In tern atio na l Jou r n a l  of  Power  El e c t r o n i c s a nd D r i ve Syst em   (I J P E D S ) ,   vol.  1 0 ,   no 3 ,   p p .   1 255-1 262 ,   2 01 9.   [16]   N. G.   Hing oran i, “In t r o d u c ing   cu st o m  po w er,”  IEE E  S p ect rum ,   v o l 32 p p 41 - 48,  19 9 5 .    [17]   A.  N ab ae,  I Takah a sh d a H .   A kagi,  A   n ew  n eut r al-p o i n t -cl a m p ed  p wm   i n v ert e r ,  IEEE Tr an sa cti ons o n   I n d u s t r y  A p p l i c at i o ns ,   v o l .   1 ,   n o .  5,   pp 51 8-5 2 3 , 1 981 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Mit i ga tio n   of   powe r  q ual it y   pro b l e ms u s in g  ser i es  a c ti v e  f i l t e in  a   mi c r ogri d  sy st e m  (Awa i s  Fa ro oqi 2 253 [18]   D.  R ajas ekaran D .   S S.  D ash   d a P .   V i gnes h “M it ig a t i on  of   v o lta g e   sa gs  a n d   v o l ta ge   s we ll by   d yn a m ic   v o l ta g e   rest orer,”  3 r d  In t e rn ation a l  Con f er ence o n  A d va nces  in  Recen T ech nol og ies   in Com m u n icati on an Co mp uting pp .   3 6-40 2 0 1 1   [19]   B.   J .   Bali ga,   C h a pter  1 IGB T   A pplications :   F i nancial,”  i n   Th e  IG BT  Device P h ysi c s,  D e sig n  a nd A pplica t i o n s   of  th Ins u l a t e d G a t e  Bi polar  Trans isto r , Ox f ord :   W il l i a m   A n d r ew &  E l s evier Inc., 20 1 5 , pp .  5 61 - 5 8 1 .   [20]   M .  H R a sh i d ,   Power Elect ro n i cs H and bo ok: D evices,  Cir c u its,  and A ppli c a t i ons ,   Oxford :   E l sevier  Inc.,  20 1 1 .    [21]   S .   P Li trán,  P.  S al m e n,  J R.  V ázquez  d a R.  S H e rrera,  D i ff erent  con t ro l   strateg i es   a ppli e d   t o   s eries   acti v filters,   i Int e rnat ion a l Con f er en ce o n  R e newab l e E n er g i es a nd Po we r  Qu alit ( I crep q'07 ) ,   Seville , 2017.    [22]   S .   S ah are  d a S .   B Ku dk elwar,  P o wer  q u al it y   im pro v em ent  us i n g   t hree  ph ase  s e ries   act ive  po wer  f i lter,”   Int e rna t i o n a l  Jo ur nal  of Ad van ce R e sear ch  an Inn o va tive  Idea in   E ducati o n   ( I JARIIE) ,   v o l 3,   n o.  4 ,     pp .   2 558 -25 6 3 , 2 017 .     [23]   A.  M Saeed S .   H .   A.  A leem A .   M Ib rahim,   M E.  B alc i   d a n   E E.   E l-Z a hab ,   Po wer  co nd it ionin g   u s i n g   d yn amic  vo lt age restorers   un der d i ff erent   v o lt age s a g t y p e s,”  Jour nal of Adva nced  Res e arc h , vo l .   7 , n o.  1,   p p . 95 - 10 3,  2 01 6.    [24]   A.   B A bdel k ader,   O .   A bde l khalek ,   I .   K.   B o u s s erh a ne,   M .   A .   Hart a n d a A .   O ma ri,  “A  c o m p a ra tive   s tu dy    and   exp e rim e nt al  v alid a t i o n   o n   s i ngle  p h as e   series   acti v p o w e r   f ilter  control  strat e gies  u sing  p i ,   f lc  a nd    slid ing  m o d e   c ont roll ers, ”  Internat io nal  Jou r n a l o f  Po wer El ectron i cs  a nd D r i ve S y st em ( I JPEDS) v o l .   10,   n o .   2 pp .   7 31-7 4 3 ,   2 0 1 9.    [25]   M .  M .   O t h m a n ,   N .  M .   L .  F .   N .   R a k a m i ,   Z .   A .  H a m i d ,   I .   M u s i r i n   d a n   M .   L O t hm an,  “E nerg effi cien cy   enh a nc em ent   u s in dy namic  vo ltag e   r es torer  (DV R ), ”  Int e rn a t ion a l  Jo ur na l  o f   Power   E l ectr o n i cs  an Dr ive   Sys t em ( I JPED S ) ,   vol.  1 0 ,   n o .   3 ,   pp .   1 30 8-13 16 , 2 019 .     [26]   I.  A nn apoo rani R.  S amikan nu   d an  K S e n t hiln ath a n,  S e ri es  acti ve  p ow er  f ilter  fo p o wer  qu ality  im p r ove m e n t   bas e o n   d is trib ut ed  g enerati o n , ”  Int e rn ation a l  Jou r n a l  of   Ap pl ied E ngin eerin Resea r ch ,   vo l.   12,   no.   2 2 ,   p p . 12 2 1 4 - 12 21 8, 2 01 7.     [27]   B .  M .   T .   L a w d e r ,  B .   S u t h a r ,   P .   W .   C .  N o r t h r o p ,  S .   D e ,   C .  M .   H o f f ,  O .   L e i t e r m a n n   d a n  M .   L .  C r o w ,   B a t t e r y   En ergy  Sto r age  S y s t em   ( BESS an Battery   M anag emen S y st e m   ( BM S f o Gri d -S cale  App l i cati ons,”   Pr oceedi n g s  of the  IEEE v o l .   102,   n o .   6 pp 1 014-10 30 ,   2 014 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.