Int ern at i onal  Journ al of  P ow er El ectron i cs a n Drive  S ys te m   (I J PE D S )   Vo l.   9 , No .   2 J un e   201 8 , pp.  660 ~ 667   IS S N:  20 88 - 8 694 DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 9 .i 2 . pp 66 0 - 667           660       Journ al h om e page http: // ia escore.c om/j ourn als/i ndex. ph p/IJPE D S   Fin ite - Contr ol - S et Pr edicti ve Cu rrent  Contr ol Based  Real a nd   Reactiv e Po wer Cont ro l  of  Grid - Connect ed Hybri d Modul ar  Multi level Conv erter       Ra s hmi  Ranj an Be her a Am arnath T h ak u r   Depa rtment  o E EE ,   Nat iona l   Instit ut of   T ec hnol og y   Jam shedpur ,   India       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Oct   1 4,  2017   Re vised  N ov   27, 2 017   Accepte Fe b   07 , 201 8       Thi pape prop oses  m odi ed  thre e - phase   topolog y   of  Modular   Mu lt il ev e l   Convert er  (MM C)  and  i t appli ca t ion  in  gr id  c onnec t ion  of  dis tri bute d   dc   gene ra ti ons.   This   topol og y   h as  r educ ed   num ber   of  sw it ch  count s   compare d   to   the   conv ent ion a MM C,   el imin at es  th problem   of  ci rcu lating   cur ren and   havi ng  high er  e ci en c y .   sing le  dc  sourc is  r e quire to   produc sinusoidal  output s.  Th nu m ber   of  sub - m o dule (SM s)  in  thi topol og y   is  hal of  th e   SM req uire in  ca se  of  MM C,   in  addi t ion  to  single   H - brid e   ci rcu it   per   phase .   Thi pap er  pre sents  fi nit e -   con trol - set   pre dic t ive   cur r ent   cont ro l   sche m (FCS - P CC)  for  the   grid  conne cted  dc  source   through  t he  proposed   H y brid  Modular   Multi le v el   Con ver te (HM MC).   Thi cont rol le cont rols  th e   desire re al   and   rea c ti ve  power   demand  of  the  grid  insta nt aneous l y .   Th e   sim ula ti on  stud of  a   thr ee  phas grid   conn ec t e s y stem  h as  be en  done   in   Matl ab/ Sim uli nk   and  the  result are  provide f or  the   d i   ere nt   re al   and  r e ac t ive   pow er  d e m ands,   to  v al id a te   the c onc ept s.   Ke yw or d:   Gr i Co nnect ed  Syst em   Modula M ulti le vel Co nv e rte r   Pr e dicti ve  Cu rrent Co ntr ol   Re al   and   Re act ive  Power   Con tr ol   Copyright   ©   201 Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in Aut h or :   Ra sh m i R anj an  Behera ,   Nati on al   I ns ti tute o Tec hnol og y J am sh edpur   Dep t.  of E EE,  Nati on al   I ns ti tute o Tec hnol og J am sh edpur, In dia   Em a il : rash m iranj a n101 1@g m ai l.co m       1.   INTROD U CTION     The  m ultilevel  vo lt age  sou r ce  conver te r are  qu it popula powe el ect ronics  so lut ion to  the   m edium   to  hig h - vo lt age   ap plica ti on s.   Se ver al   m ulti le vel  topolo gies  are  bein c om m ercialize d,   su c a s   Neu t ral  Po int  Cl a m (N PC),   Fly ing   Ca pacit or   (F C)  a nd   Ca scaded   H - bri dg (C HB)  [ 1] .   These  topolog i e s   hav e  so m e tec hn ic al  c halle ng es, like  NP C a nd FC a re quit e b ec om e co m plex  t im ple m ent if the  d e sir ed  le vel  of  outp ut  vo lt a ge  is  i ncr ease d,  s these   h ave   le ss  scal abili ty   issues.   A nd  al so   as  t hey  ha ve  si ng le   i nteg rated   structu re,  if  the re  will   be  so m fau lt in  the  conve rter  swit ches,  the the  t otal  conver te has  to  be   re placed.  S for  reli abili ty   a nd   ease  of  ope rati on   pu rpose,  the  m ultilevel  top ol og ie s   ne ed  to  be  m or scal able  and   s nee to  be  m odular.  In  so m extent  the  C HB  to po l og s olv e   these  pro blem s.   But  agai the   m ult il evel  topolo gy   need to  be  le ss   com plex  [ 2,   3].   Af te r   the  i nce ption  of  M odul ar  Mult il evel  Converte (M MC in  2003[ 4],  this  t opology   becam a   popula al te r na ti ve  for  the   co nv e ntio nal  m ul ti le vel  conver t ers.   It  has  seve ral  ad van ta ges  li ke  m od ular  de sign,   easi er  scal ing  of   le vels,  hig he ef fici enc becau se  of  le ss  switc hing   com po nen ts and   e xcell ent  ou t pu t   wav e f or m wit le ss  har m on i dis tortio ns This  to po l og util iz es  the  su bm od ules  (S M s)  f or   the  c reati on   of   le vels.  T he  S Ms  hav e   seve r al   cong ur at io ns,  f ro m   wh e re  the  half   i dg e - base SM  ( H BSM is  quit popula r   for  it ' si m plicity   in  operati on.  The   sch em a ti of   t he  MM an HBS is  sho wn  in   Fig ur e   1(a)   a nd  1( b)   resp ect ively   [4] - [10].  T he  H BSM   is  com po se of  tw powe el ect r onic switc hes  a nd  a   capaci to acros s   them Ho wev e this  topolo gy   req uires  tw dc  sup plies  and   tw arm of   SMs  for  the  sinusoi dal  ou t pu t   wav e f or m as  sh ow i Fi gu re  1( a ).  This   topolo gy  al s s uffer s   f r om   the  pro blem   of   i nh e re nt  ci rc ulati ng  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J   P ow  Ele D ri   Syst     IS S N:  20 88 - 8 694       Finit e - Co ntro l - Set P redict iv e Curre nt Co ntr ol B as ed  Re al  and React iv e P ower    ( R as hmi R an j an Behe ra )   661   current  bet wee the  arm du to  the  capaci tor  i m balances,  wh ic require  separ at con tr ol  sche m to  m ini m iz e thr ou gh capacit or   volt age  balanci ng  [7 ] .   To  ad dr e ss  al these  issues,  m od i f ie hy br id  MM top olog is  pr opos e in  [15],  as  sho wn   in  Fi gure   1( c ) .   This   to polog util iz es  only   one  a rm   of  SMs  per  ph as al ong  with   H - br i dg e   ci rc ui acro ss   the   lo ad  f or   the  ge ne rati on  of   sin us oi dal  outp uts  [ 15] A s   com par ed  t t he  MM this  HMMC   is  ha vi ng   half  of  the   SMs  with  one  H - bri dg e so   le ss  sw it ching   com ponen ts The  co m par ison   of  num ber   of   switc hes  an SMs  with  th e   MM is  giv en   in  Table  1.   D ue  to  le ss  s witc co unts  this  topolo gy  is  m o re  ef fici ent  an hav i ng   le ss  c om plex   ci rcu it ry.  T his  desig is  h a vin le ss  e nergy  stori ng  com po ne nts,  w hich  m akes  this  m or com pact  an le ss e r   cost.  I this  pa per   on of   it ’s  app li cat io are of   gri c onne ct ed  dc  s ources su it ably   for  r enew a ble  distri bu te gen e rati ons  (DGs) has  b e en  inv e sti gated.   The  c on t ro of  gr i co nnect ed  co nverte rs  is   ver m uch   chall eng i ng  ta sk   beca us of  f r equ e nt  loa var ia ti ons,  w hich  need s   to  s uppo rt  fr e que nt  real  an reacti ve  power  dem and  by  t he  gri d.   T he refor e   th D Gs   hav t pr ov i de   require real  and   reacti ve  powe to  sta bili ze  the  gri pow er Va rio us   c on t ro sc hem es   for  this  pur po se   ha ve  be en  publishe base on  pro portio nal  plu s   in te gr al   ( PI)  c ontrolle rs As  this   ap plica ti on   is  Mult i   Inp ut  Mult Ou tp ut  (MIMO )   kind  of   syst e m therefore  m ul ti ple  PI   co ntr ollers  nee to  be  ap plied  for  the  desir e c on tr ol   act ion T he  pro blem   with  these  P co ntr ollers  is  that  these  ha ve  t be  pro per ly   tun e d,   oth e rw ise   t hey  can  a dv e rsely   aff ect   the   syst em Hen ce  thes kind  of   syst em need   sim pler  c on t ro sc hem es.  Var i ou s   ad va nc ed  c on t ro the or ie ha ve  bee e vo l vi ng  s pe ci al ly   fo the   powe el ect r on i cs  (P E s)  a ppli cat ion s.   The  m od el   predict ive  co ntr oller  w hich  ar us ually   pr e f err e earli er  f or   the  c hem ical  ind us t ries,  are  no w   beco m ing   popula i a pp li cat ion s   of  P Es,  be cause  of  it ’s  s i m pler  desig n,  and  easi er  im ple m en ta ti on   be caus e   of ev olu ti on  of f ast er  m ic ro process or s  for fa ste com pu ta ti on s  [6],  [9 ] - [ 14] .   This pape pre sents f i nite co nt ro l set s (FC S)   base pre dicti ve  curre nt contr ol tech nique [1 1] -   [ 14]  f or   the  gri co nne ct ed  dc   s ource  thr ough  HMM C.  This  te c hniqu e   i use to  fin the   best  s witc hing  se que nce  for   the  switc hes  of  HMMC   fro m   the  finite   switc hing  sta te s,  thr ough  m ini m iz ing   cost  functi on  de riv ed  f ro m   error   betwe en  the  re fer e nce  a nd  m easur ed  gri c urren t I this  w ork,   sepa rate  predict ive  con t ro ll ers   are  u s e for  in div i du al   ph a ses.  The t he  sim ulati on   stud is  stu died  for  diff e re nt  real  a nd  react ive  dem and  f r om   the   gr i d,   w ho se  r e f eren ces  w e re  pro vid e m anu a ll y and  the  r e sul ts are s how n.           Figure  1. Sc he m at ic s o (a C onve ntion al  sin gle - ph ase  MM C t opology , (b )  H al f - bri dge  S ub - Mo dule  (S M),  (c)   Hyb rid  MM C t opology.       2.   TOPOL OG Y AND B AS I C OPE R ATIO N   The  sin gle - ph a se  t opology  of   HMMC   is  sh own  in  Fig ur e   1(c).  Where  H   br id ge  is  co nnect ed  wit an  arm   of   SM s.  The  th ree  phase  gri c onne ct ed  topolo gy   is  sh own  i F igure  2.   Each  SM  is  com po sed  of  half  br i dge  ci rc uit  with   tw s witc hes  a nd  a   capaci tor   acr oss  them as  s hown  in   Fig ur e   1(b ).   O t he  AC  side  a s   sh ow in  Fi gur e 2 ,  the t hr ee  phases a re  dec ouple th r ough t hr ee  transf or m ers,   T ( a , b, c ).  The HMM C       Table  1.  C om par iso n betwee n co nv e ntio nal  MM C and HM MC     Nu m b e o f  su b - m o d u les   Nu m b e o f  switch e s   Nu m b e o f  vo ltag e so u rces   MMC   2 N   2x2 N   2   HMM C   N +1 H - Brig d e   2 N +4   1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694     I nt J  P ow  Ele c  &  Dr i   Syst , Vol.  9 , N o.   2 J une   2018 :   660     667   662   pro du ces  outp ut  o n t he AC si de  as,       (1)           Figure  2. Sc he m at ic  d ia gr am   of thr ee - ph ase   gr i d - ti ed HM MC       The  SM  as  sh own  in  Fig ure  1(b ),   is  sai to  be  connecte w hen   the  up per   switc i.e.  Sn1   in  ON   an lowe switc S n2   is  OF   a nd  the  SM  is  by passe w he S n1   is  OF   a nd  Sn2  is  O N . Th switc hes  of  the  H - br i dg a re  s witc hed  at   the  li ne   fr e quency  i.s at   50H   z.  T he   opposit dia gonal  s witc pa irs  are  s witc he O N   and OF F  at p osi ti ve  an d neg a ti ve  half  cyc le s for  t he reve rsa l of loa c urrent  to  ge ne rate A C at  load side .       3.   PREDI CTI V E CUR RENT  CONTR OL S CHE ME   The  gri c onne ct ed  three - ph ase  HMMC   is  con t ro ll ed  by  s epar at pr e dicti ve  cu rr e nt  co ntr ollers  pe r   ph a se.  T he   pr i m ary  obj ect ive   of  this  c on tr ol le is  to  prov i de   the  ade quat switc hing  se qu ence  to  t he  s wi tc hes   of  HMMC   to   ge ner at desire   real  an reacti ve  powe dem and  by   the  gri d.  T he  ov e rall   s yst e m   integrated  with   pr e dicti ve  c on t ro ll er im ple m e nted pe r ph ase   is sh o w i Fi gure  3.   The  c ontrol  sc hem is  div ide int th ree   st ages,   first  one  is  to  gen e rate  the  re fer e nce  c urren t,   f or -   m ula ti on  of c ost  f unct io n,  a nd the c hoosi ng the  opti m u m   switc hing se qu ence  with th m ini m u m  err or.           Figure  3. O veral l gr id  con nec te HMMC  sy stem  w it pred ic ti ve  curre nt c on t ro l sc hem e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J   P ow  Ele D ri   Syst     IS S N:  20 88 - 8 694       Finit e - Co ntro l - Set P redict iv e Curre nt Co ntr ol B as ed  Re al  and React iv e P ower    ( R as hmi R an j an Behe ra )   663   3.1.   Ref ere nce  Cur rent  Gener ati on   This contr ol sch em e is  ap plied for  in div i du a l ph ases se par a te ly . S the r ef eren ce c urren is gen er at e for  each  ph a se In   eac phas e,  the  first  ste is  to  der ive  th or th ogonal   sign al by  sensi ng   t he  phase  c urrent   per   sam ple  time  Ts Be cause  for  the  co ntr oller,  two  or t hogonal  sig nals  f r om   s ing le   sign al   is  necessa ry  to   con t ro the  rea and   reacti ve  powe sepa rate ly Ther e fore  a sig nal  ort hogonal  to  t he  act ual  phase  v olta ge  is  gen e rated As  sh ow i Fi gur 4,  vαn  a nd    are   the   sig nals  or t hogona to  eac oth e r,  w her e   the   first   one  i s   the  act ual  volt age  pe phase   and   t he  seco nd   one  is  pha se  sh ifte by  π/ 2.   The  nota ti on   is  us e d   for  the   diff e re nt  ph a s es  a,  b,   c.  N ow   t he se  signa wh ic are  in  sta ti on ary  r efere nce  f ram e,  conve rted  into  th e   synch ron ous (d  − q)  ref e ren ce   fr am e u sin f ol lowing e quat io ns   [11].       (2)     Now  from   these  vo lt age  sig na ls  in  d− ref e r ence    fr am an util iz ing   the  ref e ren ce  real  and   reacti ve  powe r,   t he  r e fe ren ce  curre nt s ign al s i n d− q r efere nce  fr am e are calc ulate d usin g,       (3)     The the  desir ed  ref e re nce  current  to  m at c up  with  the   real  and   react ive  powe de m and   by  the  gr i d,   is   gen e rated  b y,     (4)           Figure  4. Flo w char of pre dicti ve  cu rr e nt c o nt ro l al gorit hm       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694     I nt J  P ow  Ele c  &  Dr i   Syst , Vol.  9 , N o.   2 J une   2018 :   660     667   664   3.2.   Formul at i on   of Cos F unct i on   In   t his  sta ge,  th gr i pa ram eter are obtai n e in  a d isc rete sam ple  t i m Ts The  a ct ual  gri cu rrent  is   discreti zed w hich  will   furth er  us e f or   th fu tu re  predi ct ion   from   the  m easur ed  gri cu rr e nt  and   vo lt age   values  at sam ple tim e k , u si ng the  forwa rd - Euler  a ppr oxim at ion  as:       (5)     The  fu t ur gri c urren pr e di ct ion   is  done  by   cal culat ing   t he  gr id   cu rr e nt   for  eac possible  volt age   sta te s.  These  volt age stat es a r e cal culat ed fr om  the d if fe re nt sw it c hing   c om bin at ion s,  as  sh ow in  Ta ble 2 .       Table  2.   Sw it c hing se quences  for   dif fer e nt  volt age stat es   Switch es     Vo ltag e States   S 11   S 12   S 21   S 22   S 31   S 31   S 31   S 31   S 31   S 31   + V dc   0   1   0   1   0   1   1   1   0   0   +2 V dc /3   1   0   0   1   0   1   1   1   0   0   + V dc /3   1   0   1   0   0   1   1   1   0   0   0   1   0   1   0   1   0   0   0   0   0   - V dc /3   1   0   1   0   0   1   0   0   1   1   - 2 V dc /3   1   0   0   1   0   1   0   0   1   1   -   V dc /3   0   1   0   1   0   1   0   0   1   1       Now  the  pre dicte fu t ur c urren val ues  at   instant  f or   eac switc hi ng   sta te can  be  cal culat ed   from  each  volt age levels  as:       (7)     Wh e re  ig ( 1)   an ig ( k)   are  t he  fu t ure  and   m easur e gri cu rr e nt  values  re sp ect i vely von  ( k)   and   vgn  ( k)  ar the  m easur e inv e rter  ou t put  and   gr i vo lt ages  resp ect i vely Rf  an Lf  bei ng   t he   gr id  filt ers,   w he re  de note the  ph a ses  (a b,  c ).     T he   the    cost  f unc ti on   wh ic e valuat es  the  er ror  be tween   ref e ren ce  curre nt and  predict e c urren valu e s can  b e  prese nt ed  as:       (8)     This  co st  funct ion   will     decid the  best  s witc hing  se qu e nc wh ic will     be  pr ov i ded   t the  HMMC   switc hes f or   s witc hing.       3.3.   Choo sin g Op t im um Sw itchi ng   Seque nce   Af te t he  c os functi on  cal cul at ion   f or  each  vo lt age   le vels,   the  ob j ect ive  is  to  ch oose  th op ti m u m   switc hing  seq ue nce.  T his  is  do ne  by  choosi ng  the  cost  f un c ti on   with  m ini m u m   value.   It  m eans,  ch oo si ng   th e   vo lt age   le vel  t gen e rate  the   cur ren t,   w hich   will   be  the   m os cl os er  t the   ref e re nce  c urr ent  at   ins ta nce.  T he w ho le   pro cess is s umm arized  as  flo wchart i t he  Fi gur e 4 .       4.   SIMULATI O N RESULTS   In   this  pa per   a   6kW   at ts  thre e - phase  syst em   is   si m ulate d   in  the  Ma tl ab/ Si m ulink   en vir on m ent.  Th e   real  an reacti ve  powe re fere nces  a re  pro vi ded   m anu al ly   for  eac ph a se Va rio us   pa ra m et ers  ta ken  f or   t he  si m ulati on   stu dies  are  gi ven   in  Table  4.  Th syst e m   is  stud ie f or  dif fer e nt  values  of   re al   and   reacti ve   powe r   dem and by th e grid.   The  gr i phase   volt age  is  kept   at   230  olts   RM as  sho w in  Fig ur 5(a ).   T he  c hanges   in  the  real   and reacti ve  po wer re fer e nces  are  done  i n diffe ren t t im es as sh ow in  Ta ble  3.   In it ia ll the  HMMC   has  to  gi ve  3k W   at ts  of  real  po wer   t the  gri un ti 0. Sec.  T he  reac ti ve   powe is  m a intai ned   at   a rs,   s the  gr i current  has  to  be  in  ph ase  wi th  the  gri vo l ta ge  an the  outp ut  powe fact or   i m ai ntained  at   un it y.  T he at   0.5  Sec   the  re al   pow er  a nd   reacti ve   powe ref e re nce  is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J   P ow  Ele D ri   Syst     IS S N:  20 88 - 8 694       Finit e - Co ntro l - Set P redict iv e Curre nt Co ntr ol B as ed  Re al  and React iv e P ower    ( R as hmi R an j an Behe ra )   665   increase t kW  at ts  a nd  kV  ars   res pe ct ively Fig ure  5(b ),   (c),  a nd  (d)  s hows   th phase  volt ag es  an currents  f or   phases  (a,  b,   c) Fr om   the  Figu r 6,   it   can  be  seen  that  the  resp onse  of   the  c on t ro ll er  is  qu i te   fast  enou gh to  t rac the  r e fer e nce  pow e rs.       Table  3.  C ha nges in  real an d r eact i ve  pow er  ref e ren ces  p e r ph a se   Ti m e  ( Se c)   Real Po wer  ( W atts )   Reactiv e Power  ( V ars)   0   1000   0   0 .5   2000   1000   0 .55   2000   - 1000   0 .6   1000   1000           (a)     (b)       (c)     (d)     Figure  5. (a T hr ee - phase  grid  vo lt age s, (b ) Phase - gr i d v oltage a nd c urr ent,  (c)   Ph a se - b gr i d vo lt age   and  current,  (d) P ha se - gr i d vo lt age a nd curre nt .       The  res pons of r eal  and r eact ive p owe cha nges after c hang ing  the r e fer e nc e p ower  dem a nd s ca be   seen i the  Fig ur e  7. T he refe ren ce  po wer  a r e cha ng e at  ti m es t = 0 . 55 S ec an d 0.6  Sec .           Figure  6. Cha nges i the  r eal   and reacti ve  po wer dem and by  the grid .     Durin this  ti m per iod   t he   real  power   dem and   is  ke pt  at   kW   at ts  and   the  reacti ve  powe is   change from   kV  a rs  t −3  kV  ars   at   tim 0. 55   Sec.  With   sli gh distu rb a nc es  the  real  power  is   m ai ntained  co ns ta nt  e ven   c ha ng i ng   t he  rea ct ive  powe de m and   at   0.55   Sec,  wh ic can  be   cl early   seen  i the  Fig ur e   6.   T hen   at   la st  the  powe re fer e nc es  are  ke pt  at   kW   at ts  a nd   kV   a rs  at   tim e   0. Sec  f or  real   and   reacti ve  powe rs  res pec ti vely These  resu lt   sho ws  t he  ef fecti vene ss  an the  re sp onse  of   t he   FCS - Pr e dicti ve  cu rrent co ntr ol sc hem e. Th HM MC  p r ov i des  t he desire real  and reacti ve p ower  dem and e d by the  gr i d wit hout m uch d el ay .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694     I nt J  P ow  Ele c  &  Dr i   Syst , Vol.  9 , N o.   2 J une   2018 :   660     667   666   The the  w hole   syst e m   is  s i m ula te for  gri vol ta ge  s well   and   sa co nd it ion s.  I this  case  kee pi ng   the  reacti ve  powe dem and   at   0V   ars the   real  powe dem and   is  ke pt  at   6kW   at ts.  The  gri volt age  is   increase by  20%  of  it RMS  value  as  s hown   in  Fi gure  7(a).  T he  co rr e s pondin gri c urren is  increa sed  t m at ch  up   th r eal   power   s up ply  by  the  H MM to  the  gri as  s how i Fig ure  7(b ).   The  real  a nd  r eact ive  powe is  bein g plott ed  i Fi gu re  7( c ).           (a)     (b)     (c)     Figure  7. (a ) G rid v oltage,  ( b) G ri c urre nt,  ( c) Real  and  rea ct ive pow e s upply  by H MM C t o   the  grid,  dur i ng  swell  con diti on       It  can  be  obser ved   from   the  Figure  8(c)  that  the  volt age  sw el caused   sli gh inc rem ent  in  the  real   powe as  trans ie nt,  but  in  ve r le ss  tim i c a m to  ref ere nc value  due  t the  fast  re spon s of  the  co ntr oller.   The t he  syst em   is  si m ula te for  the  sa c onditi on   i the   gr id  volt age  as  show in  F igure  8(a) Th gr i vo lt age  is  dec r eased  by  20%  of   it RM value,   an the  c orrespo nd i ng   gr i cu rr e nt  an the  real  an rea ct ive  powe s upply c an be see i F igure  8(b) an d (c) re s pecti vel y.         (a)     (b)         (c)     Figure  8. (a ) G rid v oltage,  ( b) G ri c urre nt,  ( c) Real  and  rea ct ive pow e s upply  by H MM C t the  grid,  dur i ng  sag  c onditi on.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J   P ow  Ele D ri   Syst     IS S N:  20 88 - 8 694       Finit e - Co ntro l - Set P redict iv e Curre nt Co ntr ol B as ed  Re al  and React iv e P ower    ( R as hmi R an j an Behe ra )   667   5.   C O N CLUS I ON   This  pap e pr e sents  the   gri app li cat io of   ne to polo gy   nam ed  as  H ybrid   Mo du la r   Mul ti le vel  Converte (HM MC ).   This  topolo gy   has  r edu ce num ber   of   s witc co un ts  tha the  conve ntion al   MM C.  Ther e f or it   is  m or eff ic ie nt  and   has  le ss  co m plexiti es  in  ci rcu it   desig n.   kW  att  gr i co nnect ed  sy stem   is   si m ulate for  var i ou s   real  a nd  reacti ve   po wer   dem and s.   The   Finit e - C on t ro l - Set  ( FCS)  P re dicti ve  Con tr ol   schem e,  wh ic is  gr owin it ’s  popula rity   in  the  power   el e ct ronics  ap plica ti on is  bein e m plo ye here.  This   con t ro l sc hem e  is q uite ea sie r i i m ple m entation  tha the c onve ntio nal PI  c on t ro ll ers   beca us e of the e voluti on   of   fast  m ic ro - con t ro ll ers F r om   the  si m ula ti on   re su lt it   can  be  see th at   the  co ntr ol  act ion   is  ver m uch   eff ect ive  and is  h a ving  ver fa st res pons e ti m e to trac t he r efere nce  real a nd r eact ive  po wer s .     Table  4.   Var i ous  par am et e rs  ta ken f or sim ul at ion  st ud y   Para m eters   Sy m b o ls   Valu es   Fu n d a m en tal  Grid  Frequ en cy   Grid Ph ase Vol tag e   DC Inp u t Filter     Ind u ctan ce Filter     Res istan ce    Sa m p lin g  T i m   Si m u latio n  T i m e   Nu m b e o f  Sub - M o d u les Per - Ph ase   Su b - Mod u le Cap acitance     vg n     Vdc    Lfn     Rf  n     Ts   t   N   CS M   5 0  Hz   2 3 0  V  (RMS)   4 0 0  V   1 0   m H   0 .01  Ω   µ s   1  s   3   4700 µ F       REFERE NCE S   [1]   H.  Abu - Rub,   M.  Mali nows ki,   K.   Al - Hadda d,   Pow er  El ectroni cs  for  Rene wabl E ner g y   S y s te m s,  Tra ns -   porta t ion  and  Industri al Appli c at ions, ”  Joh W il e y   Sons ,   2014.   [2]   J.  Rodriguez, J. S .   Lai,   et al. ,   Multi l eve l   Inve rte r s: a   surve y   of   to pologi es,   control s,  and   applicatio ns,”   IEE E   Tr ans.  Ind .   E lectron. ,   Vol .   49,   No.   4,   pp.   72 4 - 738,   Aug.   200 2.   [3]   R.   Om ar,   M.  R ashe ed,  et  al.,   Com par at ive   St ud y   of  Thr ee   Phase  Casca d ed   H - Bridge   Multi le ve l   Inve r te fo r   Harm onic   Reduc ti on , ”  TEL KOMNIKA  Indone sian  Journal  of  E le c tric al  Eng ineering ,   Vol. 14 ,   No.  3,   pp.   481 - 49 2 ,   2015.   [4]   A.  Le snic ar  and   R.   Marqua rdt ,   An  innova ti ve  m odula m ult il e vel   conv ert er  to polog y   sui ta bl for  wide  powe r   ran ge,”  Pr oc. of  IEE E   Powe r   Tec h. ,   Bologna,  I ta l y ,   June   2003.   [5]   IEE standard  for  int erc onnec t i ng  distribut ed  resour ce wit el e ct ric  power  systems,  IEE Std  1547 - 2003,   pp.   1 - 16,   2003 .   [6]   IEE Guide  for   Monit oring,  Inf orm ati on  Ex cha nge,   and  Control  of  Distribute Re sour c es  Inte rconne c te wit El e ct ric   Pow er  S yste ms ,   I EE E   St 1547. 3 ,   2007 .   [7]   M.A.  Pere z ,   S.  Berne t ,   e a l.,  Circ uit  Topol og ie s,  Model ing,   Control   Scheme s,  and  Appli ca t i ons  Of   Modular   Multi le v el Conv ert ers,”  I EEE  Tr ans.  on  Powe r E le c tron. ,   Vol.   30 ,   No.   1,   Jan.   20 1 5.   [8]   A.  Dekka ,   B.   W u,   R.   Fuente s,  et   al.,   Evol ut io of  Topol ogie s,   Modeli ng,   Cont rol  Schemes,  and  Applic at ions  o f   Modular  Multi level  Conve rte rs,   IEEE  Journal   o Eme rging  Topi cs  in  Pow er  Ele ct ron. ,   Vol.   PP ,   Iss ue:   99,   Aug.   2017.   [9]   M.  Hagiwa ra  an H.  Akagi,   Control   and  exp er iment  of  pulse  width  m odula ted  m odula m ult il evel  conve r te rs,   IEE E   Tr ans.  on  Powe r E le c tron. ,   Vol.   24,   No.  7 ,   pp.   1737 - 1746 ,   J ul y   2009.   [10]   S.  Rohner,   S.  Berne t ,   M.  Hill er ,   and  R.   Somm e r,   Modell ing,   Sim ula ti on  and  Anal y s is  of  Mo dula r   Mul ti l ev e l   Convert er   for  M edi um   Volta g e Applic a ti ons,”   i Proc. I E EE Int .   Conf .   Ind .   Te ch nol ,   pp .   775 - 782 ,   2010 .   [11]   B.   S.  Ria r ,   T .   Ge y er  and  U.  K .   Mada wal a,   Model  Predictiv Dire c Curre n Control   of  Mo dula Multi -   le v el   Convert ers:  Mo del ing ,   Anal y sis,   and  Expe r iment al   Ev al ua ti on, ”  I EE Tr ans.  on  Powe Elec tron. ,   Vol.   30 ,   No.  1,   Jan.   2015 .   [12]   J.  Scolt ock ,   T .   Ge y er,   and  U .   K.  Mada wala,  Model  Predic t iv Dire c Pow er  Control   for  Gri d - Connec t ed   NP Convert ers,”  I E EE   Tr ans.  on   In dustrial  Elec tron. ,   Vol.   62,   No.  9 ,   Sep.   2016.   [13]   A.  Iqba l,   e al.,   Finit Stat Model  Predictive   Curre nt  and  Co m m on   Mode  V olt ag Control   f or  a   Seven - ph ase   VS I, ”  Int .   Journal  of   Powe r   Elec t.   and   Dr iv e   Syst ems ( IJP EDS) ,   Vol.   6 ,   No.   3,   Ja n.   2015 .   [14]   A. Chatt e rjee, K.  B .   [14]   Mohant y ,   V.  S.  Komm ukuri  and  K.  Tha kre ,   Pow er  qual ity   en h anc ement  of  sin gle   phase   grid  t i ed  inve rt ers  wit h   m odel   pre di ct iv e   cur ren t cont rol l er,   Journal   of   R ene wabl and   Su stainabl e   Ene rgy ,   Vol .   9 ,   No.   1,   Jan.   2017 .   [15]   R.   R.   Behe r a nd  A.  N.  Tha kur,   Hy br id  Modular  Multi l evel   Convert er  Bas ed  Single - Phase   Grid   Connec ted   Photovolt aic  S y s te m ,   Inte rnat io nal  Journal   of   R enwabl e   Ene rg y Re search ,   V ol. 7 ,   No.   3,   2017.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.