I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o w er   E ng ineering   ( I J AP E )   Vo l.   3 ,   No .   2 A u g u s t   201 4 ,   p p .   82 ~ 89   I SS N:  2252 - 8792           82       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J APE   H y brid  G en eratio n P o w er Sys te m   f o r Do m es tic  Appl ica tions       Q a zi  Wa qa Ali M uh a m m a d Aa m ir Arsha d Na w a z Z a ki Udin ,   S ha hid   Ul la h   S a rh a d   Un iv e rsity   o f   S c ien c e   &   I n f o rm a ti o n   T e c h n o l o g y ,   P e sh a w a P a k istan       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 ,   2 0 1 4   R ev i s ed   J u l   1 0 ,   2 0 1 4   A cc ep ted   J u l   2 3 ,   2 0 1 4       T h is  w o rk   p re se n ts  th e   p la n   a n d   m o d e o f   th e   c o n tro stra te g y   f o th e   in terc o n n e c ti o n   o f   th e   h y b rid   e n e rg y   s y ste m   a b le  to   re g u latin g   t h is  lo a d ’s   v o lt a g e   a n d   c o n tro ll in g   t h e   e n e r g y   g e n e ra ti o n   w it h   th e   e n e rg y   o p ti o n s.  T h e   c o n tro stra teg y   c o n tain c o n tro ll in g   th e   e n e rg y   g e n e ra t e d   th ro u g h   e a c h   e n e rg y   so u rc e ,   in   a   h iera rc h ica m o d e   u sin g   slid in g /d ro p p in g   m o d e   c o n tro l,   w h il e   c o n su m in g   c o n sid e ra ti o n   e le m e n ts  th a h a v e   a n   i m p a c o n   e a c h   e lec tri c a p o w e r   so u rc e   a n d   tran sf o rm   th e   e n e rg y   g e n e ra ted   in   o rd e to   su it a b l e   c ircu m sta n c e f o lo w e r   p o w e a n d   d o m e stic  p ro g ra m s.  T h e   c ro ss   a lt e rn a ti v e   e n e rg y   s y ste m   c o n sists   o f   p h o to v o lt a ic  c e ll u lar  m a t e rial,   f u e l   c e ll u lar  m a teri a a n d   b a tt e ry   p a c k s.  A   n u m e ric a e q u a ti o n   in   o rd e t o   e stim a te   th e   p e rf e c v o lt a g e   in v o lv in g   p h o to v o lt a ic  sy ste m f o v irt u a ll y   e v e r y   so la r   irrad ian c e   a n d   tem p e ra tu re   c irc u m sta n c e s   is  su g g e ste d .   S i m u latio n o f   a   sin g le  o a   lo m o re   s y ste m in te rc o n n e c ted   to w a rd th e   lo a d   w it h   th e   e n ti re   p ro p o se d   c o n tr o sc h e m e ,   u n d e d if fe re n e c o lo g ica a n d   we ig h c o n d it i o n s,   u su a ll y   a re   in tro d u c e d   to   in d ica te  th is  e f f ici e n c y   w it h   th e   p r o c e d u re .   K ey w o r d :   D om es t i c Appl i c at i ons   G ene r a t i on    H y br i d     Pow er  Sy st em     Co p y rig h ©   2 0 1 4   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Qaz i W aq ar   A li,    Sar h ad   Un i v er s it y   o f   Scien ce   &   I n f o r m atio n   T ec h n o lo g y ,   P esh a w ar   P ak is ta n ,   E m ail: e n g r _ q az i@ y a h o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N         Usi n g   alter n at iv e   as  w ell  a s   r e n e w ab le  e n er g ie s   to   s atis f y   t h s tr en g t h   d e m an d   m a y   b r i s i n g   t h r o u g h   th las y ea r s .   T h r eq u ir e m e n o f   d es ig n i n g   a   clea n er   e n e r g y   to   r ed u ce   t h g r ee n h o u s g ase s   th a cr ea tes   en v ir o n m e n tal   is s u es  lik e   g lo b al  w ar m i n g ,   lo s s   o f   th e   co s o n   t h m ater ial s   u s ed   to   d ev elo p   th is   k i n d   o f   tech n o lo g ies  as  w el as  th i n c r e m en i n   t h p r ice  tag   o n   th f o s s i f u el  a m o n g   o th er s ,   ar f e w   o f   th r ea s o n s   w h ic h   ar p u s h in g   t h i s   k in d   o f   i n cr e m e n [ 1 ,   2 ,   3 ] .   Of   a ll   alter n ati v s tr en g t h   s y s te m s ,   p h o to v o ltaic  ce l ls   ( tech n o lo g y   w h ic h   g en er ate s   p o w er   o n   t h s u n   w h il u s i n g   p h o to v o lta ic  ef f ec t) ,   w i n d   g e n er ato r s   ( tech n o lo g y   w h ic h   g e n er ates   elec tr ic  p o w er   w i th   t h k in etic  en er g y   o n   t h w i n d )   as   w e ll  as   f u el   ce ll s   ( tech n o lo g y   w h ich   g en er ate s   elec tr ic  p o w er   b y   t h is   c h e m ic al  r ea ctio n   o f   t w o   r ea ctan t s )   ar b ein g   a m o n g   t h e   m o s p o p u lar .   T h ab ilit y   g e n er ated   th r o u g h   p h o to v o ltaic  o r   s o lar   ce lls ,   w i n d   g e n er ato r s   an d   en er g y   ce lls ,   b esid d ep en d en u p o n   f ac to r s   w h ile  s o lar   ir r ad iatio n   as  well  as  te m p er atu r e   f o r   s o lar   c ells ,   w i n d   s p ee d   f o r   tu r b in an d   en er g y   f lo w   p er ta in i n g   to   f u el  ce lls ,   d ep en d s   g r ea tl y   w it h i n   th lo ad   v alu atio n s .   T h ese  ele m e n ts   af f ec th i s   s y s te m s   p r o d u ctiv it y   p o w er ,   g e n er atin g   u n r eg u l ated   v o ltag es  as  w ell  as  p o w e r   lack   o f   [ 4 ] .   Sin ce   all  o f   u s   ca n n o co n tr o m a n y   o f   th ese  f ac to r s ,   alter n a tiv s tr en g t h   s y s te m s   ar o f ten   co m p o s ed   o f   co u p le  o f   s y s te m s   i n   o r d er s   t h at  o n s y s te m   to   co m p e n s a te  t h v ar io u s   o th er .   T h u s ag e   o f   r e n e w a b le  s tr en g t h   s y s te m   h as  s o m i s s u es.  O n i s   w h ic h   t h in ter co n n e ct io n   o f   m o r e   th a n   o n o f   m o s o f   t h ese  s y s te m s   to   y o u r   lo ad ,   w it h o u p r o p er   co m m an d   s t r ateg y ,   m a y   r esu lt  i n   p o w er   h ig h   q u alit y   a n d   s tab ilit y   p r o b le m s   [ 5 ,   6 ,   7 ] .   A s   a   r esu lt  o f   t h at,   t h co n tr o m et h o d   m u s t   b d ev elo p ed   to   r eg u late  a n d   s u p er v i s t h elec tr i cit y   d is tr ib u tio n   o n   th h y b r id   s y s te m   in   o r d er   to   s u p p l y   th d e m a n d ed   ca p ac it y   to   th in s er w h ile  p r eser v in g   s tab ili t y ,   leg is latio n s   an d   q u ali t y   o n   th p o w er   w i th i n   t h s y s te m .   T h o th er   p r o b lem   is   t h at  o n   t h th r ee   p o in ted   o u t   alter n ati v s tr e n g th   te c h n o lo g i es,  th i s   w i n d   as  w el l a s   p h o to v o ltaic  ar g en er all y   i n ter m itte n t stre n g th   s o u r ce s .   T h eir   s tr en g t h   g en er atio n   d ep en d s   u p o n   f ac to r s   w h ic h   m ig h b v ar iab le  an d   i s   n o co n tr o lled   ca u s i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       Hyb r id   Gen era tio n   P o w er S ystem  fo r   Do mestic A p p lica tio n s   ( Qa z W a q a r   A li )   83   f l u ctu a tio n s   w it h in   th m a x i m u m   s tr e n g t h   t h e y   ca n   p r o v id e.   T h is   g e n er ates  s i tu at io n s   in   wh ich   en o u g h   p o w er   is   n o g e n er ated   to   h elp   s atis f y   th i s   d e m a n d .   Fo r   th is   k i n d   o f   r ea s o n   w ar g o i n g   t o   r estrict  o u r   o w n   alter n ati v s tr en g t h   h y b r id   s y s te m   to   g et  co m p o s ed   o f   o n in ter m itte n o p tio n   en er g y   e n g i n ee r in g ,   p h o to v o ltaic ,   th co n tr o llab le   n o n   in ter m it ten o p tio n   e n er g y   e n g in ee r i n g ,   f u el  ce lls ,   a n d   an   en er g y   s to r ag e   s y s te m ,   b atter ies.  T h is   p er f o r m   p r ese n t s   th s tr u ct u r e,   s i m u latio n   a s   w e ll  as  i m p le m e n ta tio n   o f   y o u r   co n tr o l   m et h o d ,   b ased   in   s lid in g   s e tti n g   co n tr o l,  f o r   th i s   i n ter co n n ec t io n   o f   m o r t h an   o n alter n ati v s tr e n g th   s y s te m ,   co n s tr u cted   f r o m   p h o to v o ltaic   ce lls ,   f u el  ce lls   a n d   p o w er   p ac k s   f o r   s tr en g th   s to r ag e,   p er tain i n g   to   r esid e n tia l   as  w ell  a s   lo w   s tr e n g th   ap p licatio n s   co n s id er in g   d i f f er e n el e m en ts   th a h as  e f f e c ts   o n   ea ch   en g in ee r i n g   w h il e   ac h iev in g   h i g h   s tr en g t h   e f f ici en cies   as   w ell   as   v o lta g le g i s latio n s .   Si m u latio n s   o f   u n iq u co n f i g u r atio n   o f   s y s te m s   co n s tr u cted   f r o m   m o r th an   o n e n er g y   m et h o d s   in ter co n n ec ted   w h ile  u s in g   t h co n tr o ller ,   u n d er   d if f er e n co n d it io n s   a n d   p er tain i n g   to   d if f er en ar r a n g e m e n ts   ar p r esen ted   to   i n d icate   t h e f f icac y   o n   t h e   m et h o d .       2.   P RO B L E M   ST AT E M E NT   So m s o r o f   co n tr o s tr ateg y   f o r   th e   i n ter co n n ec tio n   o f   o n e   o r   m o r tec h n o lo g ies   p la y s   a n   e s s e n tial   p ar in s id i m p le m e n tatio n   o f   h y b r id   m et h o d s .   Sta n d - a lo n ap p licatio n s   d e m a n d   co n t r o s y s te m   ab le  to   g en er ati n g   th d e m a n d ed   p o w er   co n s ta n tl y   to   s atis f y   t h e   lo ad   d em a n d .   T h ese  h an d le   s tr ateg ies  o u g h to   o p er ate  p r o p er ly   u n d er   d y n a m ic  o p er atin g   cir c u m s ta n ce s ,   h a v g o o d   r ea ctio n   to   lo ad   ch an g e s   a n d   h elp   t h e   p o w er   ad m in i s tr atio n .   Di f f er e n h a n d le  s tr ate g ies  co n ti n u to   b d esig n ed   an d   also   i m p l e m en ted   an d   also   s u cc e s s f u f in a r es u lt s   h av e   b ee n   o b tain ed .   E x a m p les   o f   c o n tr o s tr ate g ies  th at 's  b ee n   u s ed   in   th e   p ast  ar e:  f u zz y   lo g ic[ 8 ,   9 ] ,   s lid i n g   m o d co n tr o l[ 1 0 ,   1 1 ] ,   n eu r al  n e t w o r k [ 1 2 ,   1 3 ,   1 4 ] ,   p id   co n tr o l[ 1 5 ] ,   h ier ar ch ical  co n tr o l[ 1 6 ] ,   p r ed ictiv co n tr o l[ 1 6 ,   1 7 ] ,   h er ed itar y   alg o r it h m s   [ 1 8 ] ,   an d   s o   f o r t h .   E v e n   n e v er th ele s s   th e s e   h an d le  s tr ateg ie s   ex h ib ited   g o o d   p r o f icien c y ,   s tab ilit y   a n d   we r ab le  to   co n tr o th p o w er   g en er atio n ,   s o m o f   th e m   co n tai n ed   in n o v a tiv m ath e m atics,  t h eir   ad ap tab ilit y   to   b ab le  to   ch an g e s   th r o u g h o u th f u n c tio n i n g   p o in ts   ar g e n er all y   d eb atab le,   h ad   to o   m a n y   a s s u m p t io n s   th at  m o s lik el y   ar n o t v al id   o r   ev en   d o n ' t c o n s id er   i m p o r tan f ac to r s   th at   co u ld   a f f ec t h d e v ice.   I n   t h is   s p ec i f i d o cu m e n t,  w e   f o u n d   a   d y n a m ic  co n tr o s tr ate g y   ab le  to   co n tr o llin g   t h p o w er   a g g r o u p   o f   o n o r   m o r alter n ativ s tr e n g th   s y s te m ,   ab le  to   ad ap tin g   to   b ab le  to   en v ir o n m e n tal   v ar ia n ts   an d   o b v io u s   t h at  m a y   b ad ap ted   to   an y   p o w er   tec h n iq u e.   A   n u m b er   o f   s i m u lat io n s   o f   th co n tr o l a p p r o ac h   ar p r esen ted   to   ex h ib it t h ad ap tab ilit y   t h at  it c o n tr o l a p p r o ac h   ex h ib it.       3.   O B J E CT I V E S   T h k e y   o b j ec tiv j u s f o r   th is   r esear ch   i s   u s u all y   to   d esi g n   a s   w ell  a s   i m p le m e n n e w   co n tr o tactic,   u s i n g   a   n e w   s lid in g   m o d e - b ased   m an a g la w ,   f o r   an y   h y b r id   c h o ice  p o w er   s y s te m   co n s i s ti n g   o f   p h o to v o ltaic  tis s u e s ,   f u el  tis s u es  a n d   b atter y   p o w er .   T h co n tr o ller   m u s m a n a g to   m an ag i n g   th ac t u al   en er g y   cr ea tio n ,   e n er g y   q u ali t y   an d   d is tr ib u tio n   o f   t h en er g y   t h at  is   g e n er ated   b y   th s y s t e m   a n d   to   ch an g it   to   y o u r   s u itab le  co n d itio n   s o   it  ca n   b u s ed   p er tain i n g   to   r esid en tial  a s   w ell  a s   lo w   elec tr ical  p o w e r   ap p licatio n s .   T h co n tr o ller   m u s h a v t h ab ilit y   to   o p er ate  n icel y   u n d er   d iv er s lo ad s   cir cu m s tan ce s   a n d   u n d er   d if f er e n m an a g i n g   a n d   th e n v ir o n m e n tal  co n d itio n s .   T h s y s te m   m u s al w a y s   b s i m u lated   as  w ell  a s   th o u tco m es  m u s t i n d icate   th p r ed icted   b eh av io r   as  w ell  a s   i m p r o v e m en t d escr ib ed   w it h in   th t h eo r y .     3 . 1 .   So la P o w er   So lar   p an els  ar t h m ed i u m   to   co n v er s o lar   p o w er   in to   th e   elec tr ical  p o w er .   So lar   p an els  ca n   co n v er t h e n er g y   d ir ec tl y   o r   h ea t h w ater   w it h   t h i n d u c ed   en er g y .   P ( P h o to - v o ltaic)   ce lls   ar m ad u p   f r o m   s e m ico n d u cto r   s tr u ct u r e s   as  in   th e   co m p u ter   tech n o lo g ies.  Su n   b ea m   i s   ab s o r b ed   w ith   t h i s   m ater ial  a n d   elec tr o n s   ar e m itted   f r o m   t h e   ato m s   th at  t h e y   ar b o u n d ed .   T h is   r elea s ac tiv ates  cu r r e n t.  P h o to v o ltaic  is   k n o w n   a s   th p r o ce s s   b et w ee n   b ea m   ab s o r b ed   an d   th ele ctr icit y   in d u ce d .   W ith   a   co m m o n   p r in cip le  an d   in d iv id u al  co m p o n e n ts ,   s o lar   p o w er   is   co n v er ted   in to   th e   elec tr ic  p o w er .   So lar   b atter ies  ar p r o d u ce d   b y   w a f f li n g   p - n   s e m ico n d u cto r s .   cu r r en t - v o lt  c h ar ac ter is tic   o f   t h P i n   t h e   d ar k n e s s   i s   v er y   s i m ilar   to   t h at  o f   d iv o t.  Un d e r   b ea m ,   elec tr o n   f l o w   a n d   c u r r en o cc u r s .   I n   clo s ed - lo o p ,   P cu r r en p a s s es   t h r o u g h   th e   ex ter n al   lo ad .   W h ile  in   o p en - lo o p ,   th cu r r en co m p lete s   th cir cu i th r o u g h   t h p - n   d io s tr u ct u r [ 4 ] .   So lar   b atter ies   ca n   b r ep r esen ted   w i th   a n   e q u iv ale n cir c u it  o f   c u r r en t   s o u r ce ,   r esi s to r   an d   d io t   in   p ar allel,   a n d   a n   ex ter n al  lo ad - r e s is to r   [ 5 ] ,   as seen   in   F ig u r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8792   IJ A P E   Vo l.  3 ,   No .   2 A u g u s t   2 0 1 4 :    82     89   84     Fig u r 1 .   An   eq u i v alen t c ir cu i t o f   cu r r en t so u r ce       I is   p o s s ib le  to   in s er A C - D C   co n v er ter ,   ch ar g er ,   ac cu m u lat o r ,   ex tr p o w er   s o u r ce ,   an d   co n t r o ller   d ep en d in g   o n   th d esig n   d if f er e n ce s   in   o p er atio n al  an d   f u n ctio n al  s p ec if icatio n s   [ 6 ] .   So lar   s y s te m   co u ld   b ca teg o r ized   in to   t w o   t y p es:   Lin e - in d ep en d en s ystems :   T h ese  ar estab lis h ed   in   ab s en ce   o f   lin e   elec tr icit y   to   p r o v id elec tr icit y .   Si n ce   t h e   cu r r en i n   t h ese  s y s te m s   ar DC   an d   it  m u s b al s o   av ail ab le  o v er n ig h t,  e n er g y   is   s to r ed   in   ac cu m u lato r s ,   DC - B atter ies.  I n   ca s o f   AC - S u p p l y   r eq u ir e m e n t s   f o r   th ap p lian ce s ,   it is   p o s s ib le  to   u s DC - A C   i n v er to r   [ 6 ] .   Lin e - d ep en d e n s ystems :   T h ese  s y s te m s   d o   n o n ee d   DC B at ter ies,  s in ce   t h en er g y   is   s er v ed   to   th d em a n d   w it h   t h h elp   o f   a n   i n v er to r .   L in elec tr icit y   is   b ei n g   s w itc h e d   in   u s i n   ca s o f   i n s u f f icie n s u n   b ea m   [ 6 ] .     3 . 2 .   Wind   P o w er   W in d   tu r b in es  ar u s ed   to   co n v er th w i n d   p o w er   in to   elec tr ic  p o w er .   E lectr ic  g en er ato r   in s id th e   tu r b in co n v er ts   th m ec h an i ca p o w er   in to   t h elec tr ic  p o w er .   W in d   t u r b in s y s te m s   ar av ailab le  r an g i n g   f r o m   5 0 W   to   2 - 3   MW .   T h en er g y   p r o d u ctio n   b y   w i n d   tu r b in es  d ep en d s   o n   t h w i n d   v e lo cit y   ac ti n g   o n   t h e   tu r b in e.   W in d   p o w er   is   u s ed   to   f ee d   b o th   en er g y   p r o d u ctio n   an d   co n s u m p tio n   d e m a n d ,   an d   tr an s m i s s io n   lin e s   in   t h r u r al  ar ea s .   W in d   tu r b i n es  ca n   b class i f ied   w it h   r es p ec to   th p h y s ical  f ea tu r es  ( d im e n s io n s ,   a x es,   n u m b er   o f   b lad e) ,   g en er ated   p o w er   an d   s o   o n .   Fo r   ex a m p le,   w i n d   tu r b in e s   w it h   r esp ec to   ax is   s tr u ct u r e:   h o r izo n tal  r o to r   p lan lo ca ted   tu r b in es,   t u r b in es   w it h   v er tical   o r   h o r izo n tal  s p in n i n g   d ir ec ti o n s   w i th   r esp ec to   th w i n d .   T u r b in es  w it h   b lad n u m b er s 3 - b lad e,   2 - b lad an d   1 -   b lad tu r b in es.  On   t h e   o th er   h an d ,   p o w er   p r o d u ctio n   ca p ac it y   b ased   clas s if ica tio n   h as  f o u r   s u b class e s   [ 7 ] .     S m all  P o w er   S y s te m s     Mo d er ate  Po w er   S y s te m s     B ig   P o w er   S y s te m s     Me g a w att  T u r b in es     3 . 3 .   Desig n a nd   I m ple m ent a t io n o f   Do m estic   So la r - Wind   H y brid E nerg y   Sy s t e m   H y b r id   s y s te m s   ar th e   o n es   t h at  u s m o r t h an   o n e n er g y   r eso u r ce s .   I n teg r atio n   o f   s y s t e m s   ( w i n d   an d   s o lar )   h a s   m o r i n f lu e n c in   ter m s   o f   elec tr ic  p o w er   p r o d u ctio n .   Su c h   s y s te m s   ar ca lled   as  “h y b r id   s y s te m s ”.   H y b r id   s o lar - w i n d   ap p licatio n s   ar i m p le m e n t e d   in   th f ie ld ,   w h er all - y ea r   en er g y   i s   to   b e   co n s u m ed   w it h o u a n y   c h an ce   f o r   an   in ter r u p t.  I is   p o s s ib le  to   h av an y   co m b in atio n   o f   e n er g y   r e s o u r ce s   to   s u p p l y   th e n er g y   d e m an d   i n   t h h y b r id   s y s te m s ,   s u c h   a s   o il,  s o lar   an d   w i n d .   T h is   p r o j ec t i s   s i m ilar   w i th   s o lar   p o w er   p an el  a n d   w i n d   tu r b in e   p o w er .   Dif f er e n tl y ,   it  i s   o n l y   a n ad d - o n   i n   t h s y s te m .   P h o to v o ltaic  s o lar   p an els   an d   s m all  w i n d   t u r b in es  d ep e n d   o n   cli m ate  a n d   w ea th er   co n d itio n s .   T h er ef o r e,   n eith er   s o lar   n o r   w i n d   p o w er   is   s u f f icien t a lo n e.   A   n u m b e r   o f   r en e w ab le  e n er g y   ex p er t c l ai m s   to   h av e   s at is f ac to r y   h y b r id   en er g y   r eso u r ce   if   b o th   w in d   an d   s o lar   p o w er   ar in teg r ated   w ith i n   u n iq u e   b o d y .   I n   th s u m m er   ti m e,   wh en   s u n   b ea m s   ar e   s tr o n g   e n o u g h ,   w i n d   v elo cit y   is   r elativ el y   s m all.   I n   t h w in ter   ti m e,   w h e n   s u n n y   d a y s   ar r elativ el y   s h o r ter ,   w i n d   v elo cit y   i s   h i g h   o n   t h co n tr ast.   E f f icie n c y   o f   t h ese  r en e w ab le  s y s te m s   s h o w   a ls o   d if f er e n ce s   t h r o u g h   th y ea r .   I n   o th er   w o r d s ,   it  is   n ee d ed   to   s u p p o r th ese  t w o   s y s te m s   w it h   ea ch   o t h er   to   s u s t ain   t h co n ti n u it y   o f   th en er g y   p r o d u ctio n   i n   t h s y s te m .         F ig u re   2 .   T h en er g y   p r o d u ctio n   in   t h s y s te m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       Hyb r id   Gen era tio n   P o w er S ystem  fo r   Do mestic A p p lica tio n s   ( Qa z W a q a r   A li )   85   I n   th e   r ea lized   s y s te m ,   p o r ti o n   o f   t h r eq u ir ed   e n er g y   f o r   an   o r d in ar y   h o m h a s   b ee n   o b tain ed   f r o m   elec tr icit y   t h at  is   o b tain ed   f r o m   th w i n d   an d   s o lar   p o w er .   E x p er i m e n tal  s et u p   f o r   th d o m est ic  h y b r id   s y s te m   co n s is ts   o f   lo w   p o w er   w i n d   tu r b i n an d   t w o   P p an el.   Dep en d in g   o n   th e n v ir o n m e n tal   co n d itio n s ,   r eq u ir ed   en er g y   f o r   th s y s te m   ca n   b s u p p lied   eith er   s ep ar at el y   f r o m   th w i n d   o r   s o lar   s y s t e m s   o r   u s in g   t h e s e   t w o   r eso u r ce s   at  t h e   s a m t i m is   in   s h o w   Fig u r e.   C o n tr o u n it  d ec id es   w h ic h   s o u r ce   to   u s f o r   ch ar g in g   th e   b atter y   w i th   r esp ec t to   c o n d iti o n   o f   th i n co m in g   en er g y .   W in d   tu r b in f ir s co n v er t s   t h k i n etic  e n er g y   to   m ec h a n i ca en er g y   an d   t h en   co n v er t s   i to   th elec tr icit y .   T h w i n d   tu r b i n in   th s y s te m   co n s i s ts   o f   to w er ,   alter n ato r ,   s p ee d   c o n v er te r s   ( g ea r   b o x ) ,   an d   p r o p eller .   A n d   p ictu r o f   t h e   co n s tr u cted   h y b r id   S y s te m         Fig u r 3 .   T h co n s tr u cted   h y b r id   Sy s te m       3 . 4 .   Cha rg Co ntr o ller    T h ch ar g co n tr o ller   is   an   elec tr o n ic  cir cu itr y   w h ic h   m o n ito r s   t h s o lar   an d   w i n d   in p u a n d   g en er ate s   co n tr o f o r   t h c h a r g in g .   I is   d i s cu s s ed   i n   d eta il  i n   t h is   s ec tio n .   C h ar g co n tr o ller   w o r k s   o n   elec tr o n ic  cir cu its   an d   m a s ter s   t h s y s te m   f u n ctio n in g .   T h e   ch ar g e   c o n tr o ller   i s   co n n ec te d   to   b o th   s o lar   a n d   w i n d   i n p u t s .   I s e n s e s   t h v o ltag le v el  f r o m   s o lar   p an el  an d   w i n d   g e n er ato r .   T h en   as   p er   th al g o r ith m   d ef in ed   i t se lects  th e   s u itab le  r eso u r ce   t h at  i s   eit h er   s o lar   P o r   w i n d   t u r b in to   s to r t h c h ar g e.   T h b atte r ies   u s ed   i n   t h s y s te m   ar 1 2 b atter ies  s o   w n ee d   at  least  1 3 - 1 4   v o lts   s y s te m   i n p u to   ch ar g th e m   co n tin u o u s l y .   A   s o lar   p an el  is   n o r m all y   r ated   f o r   1 2   v o lt  o u tp u b u t h p ea k   o p en   cir cu ited   v o ltag f o r   th e   p an el  g o es  ar o u n d   2 0 - 2 1   v o lts .   T h o u tp u o f   t h s a m s o l ar   p an el  d r o p s   to   1 7 - 1 8   v o lts   w h e n   co n n ec ted   to   lo ad .   Si m ilar l y   t h o u tp u o f   t h w i n d   tu r b in al s o   ch an g e s   w it h   t h ch a n g in   t h w i n d   s p ee d   w h ic h   o cc u r s   f r eq u en tl y .   So   ch ar g co n tr o ller   h as  to   co n tr o th e s c h a n g e s   also .   T h alg o r it h m   f o ll o w ed   b y   t h ch ar g co n tr o ller   u s ed   in   t h is   s y s te m   i s   as f o llo w s :         Fig u r 4 .   T h alg o r ith m   f o llo w ed   b y   t h ch ar g co n tr o ller     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8792   IJ A P E   Vo l.  3 ,   No .   2 A u g u s t   2 0 1 4 :    82     89   86   4.   SYST E M   CO ST I N G     T h s y s te m   co s tin g   is   b ased   o n   th p r ice  o f   v ar io u s   item s   t h at  ar av ailab le  at  th ti m o f   t h e   in s ta llatio n .   Ho w e v er   th p r ic m a y   b d if f er en t f o r   d if f er en t lo ca tio n s   an d   w o r k i n g   co n d it io n s .       T ab le 1 .   So lar - w i n d   h y b r id   S y s te m   i n s tal latio n   co s ti n g         5.   RE SU L T S & D I SCU SS I O N S   Si m u latio n   t y p e s   o f   p h o to v o lt aic  s o lar   ce lls ,   f u el  s o lar   ce ll s ,   b atter ies  in   ad d itio n   to   d c/d co n v er ter s   w er h elp f u to   an al y ze   t h eir   b eh av io r s   a n y   ti m i n ter co n n e cted   lik h y b r id   al ter n ate  p o w er   s y s te m   also   to   f ac ilit ate   th e   p ar ticu lar   d ev e l o p in g   co n n ec ted   w it h   co n tr o w a y s   o f   m a n ag th ab il it y   g en er atio n   o f   th e s e   p o w er   o p tio n s   w h i le  r eg u lati n g   t h s tr ain   v o lta g e.   E ac h   p o wer   s o u r ce   i s   attac h ed   to   t h w e ig h t h r o u g h   d c/d co n v er ter s   t h at,   b y   m an a g i n g   t h eir   w o r k   c y cle,   co n tr o l t h ab ilit y   g en er ated .           Fig u r 5 .   P o w er   D y n a m ics  f o r   C o n tr o lled   an d   Un co n tr o lle d   S y s te m       T h s u n   ir r ad ian ce   ac co m p li s h in g   th e   p h o to   v o ltaic  ce ll  a n d   also   t h te m p er atu r o f   th e   ce ll  m a y   b m o d i f ied   s o   t h at  it  ca n   r ec r ea t d if f er e n en v ir o n m e n tal  co n d itio n s   i n clu d i n g   d ail y   p r ices  o f   s u n   ir r ad iatio n   i n   ad d itio n   to   tem p er atu r r an g es.  T h w ei g h w as  s o m s o r o f   v ar iab le   r esis tiv w ei g h ar r an g ed   in   th eir   n o r m al  w a y   t h at s   w o u ld   p o w er   o u r   b o d ies  to   o p er ate  at  j u s t   ab o u ev er y   p r o p o s ed   o p er ati o n   m o d e.   T h is   k i n d   o f   o p er atio n   m eth o d s   w er att ain ed   ap p ly in g   t h p ar ticu lar   d esig n ed   co m m an d   s tr ate g y   d et er m in ed   b y   s lid in g   m an n er   co n tr o l.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       Hyb r id   Gen era tio n   P o w er S ystem  fo r   Do mestic A p p lica tio n s   ( Qa z W a q a r   A li )   87     Fig u r 6 L o ad   Vo ltag es ( R M S)  D y n a m ic s   f o r   T h r ee   S y s te m s       T h p r in cip al  s y s te m   lo o k s   a f ter   r eg u lati n g   th p ar tic u lar   v o ltag e v e n   th o u g h   t h o th e r   s y s te m s   s u p p lies   e x tr p o w er   to   h elp   th lead in g   s y s te m   ac co m p li s h es  its   tar g et.   T h o p er atio n   m o d es  ar n o w   b ein g   co n tr o lled   b y   s i m p l y   m ea s u r in g   v o ltag e s   w it h i n   th e   s y s te m   a n d   al s o   th e   co n tr o ller   d e ter m i n es  th e   r ig h t   o p er atio n   m o d w it h   t h s y s te m .   Si m u latio n s   d e m o n s tr ated   v alid ated   th p o w er   o f   o u r   o wn   p r o p o s ed   s y s te m   to   f u n c tio n   w ell   u n d er   s ta tic   i n   ad d itio n   to   d y n a m ic s   e n v ir o n m e n tal   a n d   w ei g h co n d it io n s .   E n v ir o n m e n tall y   f r ien d l y   co n d itio n s   w er v ar ie d   in s id t y p ical  p r ices  to   r e p r o d u ce   r ea lis tic  cir cu m s ta n ce s .   L o ad   cir cu m s tan ce s   w er d if f er en t to   s i m u la te  ch a n g e s   w it h i n   th lo ad s   s tr e n g t h   d em a n d.         Fig u r 7 .   P o w er   ( R MS)   D y n a m ics  f o r   T h r ee   Sy s te m s       T h co m m a n d   la w   i m p le m en t ed   w it h   t h p h o to v o ltaic  t w ea k ed   its el f   to   f o llo w   t h o p ti m al  v o lta g e   b lack b er r y   cu r v an d   d r iv th P HO T OVOL T A I C   v o lta g t o   f o llo w   th p ar ticu lar   cu r v an y   ti m m a x i m u m   s tr en g th   m o d e n d ed   u p   b ei n g   r eq u ir ed .   Yo u r   co n tr o le g al  g u id elin e s   i m p le m en ted   w it h   th e   au x iliar ie s   s y s te m s   ad j u s ted   th e m s e lv e s   t o w ar d s   ch a n g es  w it h i n   th p r i m ar y   m et h o d .   A d v a n ta g es  w i t h in   th p o w er   ag g r o u p   an d   v o ltag leg is latio n s   w er s ee n   w h e n e v er   p h o to v o ltaic  ce ll  p h o n w as  co n n ec t ed   s tr aig h a w a y   to   th lo ad   an d   w h e n   it  e n d ed   u p   b ein g   co n n ec ted   v ia  o u r   co n tr o ller   to w ar d s   lo ad .   T h ab ilit y   g en er ated   t h r o u g h   th p r o p o s ed   m eth o d   w as   h i g h er   an d   s tead y   w h e n   o p er atin g   w it h i n   t h m ax i m u m   s tr en g t h   m o d a n d   also   t h e   lo ad   en d ed   u p   b ein g   v ar y in g   e v en   th o u g h   t h p o w er   co n n ec t ed   w it h   t h o u o f   co n tr o s y s t e m   e n d ed   u p   b ein g   lo w er   i n   ad d itio n   to   v ar y i n g   as  t h lo ad   v ar ies.  W h en   o p er atin g   in   v o lta g le g i s latio n s   m o d e,   t h lo ad s   v o ltag e   w it h   t h co n tr o lled   m e th o d   w as r e g u lated   w it h   f i x e d   lev els   w h ile  t h p ar tic u lar   lo ad s   v o ltag e   o f   th e   u n co n tr o lled   m et h o d   w as  f all i n g   at  j u s t a b o u t e v er y   v ar iatio n   o f   t h lo ad .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8792   IJ A P E   Vo l.  3 ,   No .   2 A u g u s t   2 0 1 4 :    82     89   88     Fig u r 8 .   Op ti m al  Vo lta g e,   P an d   FC   Vo lta g D y n a m ic s   f o r   Si m u la tio n   C o n d itio n s       6.   F UT UR E   WO RK       T h ese  ca n   b d o n f o r   f u tu r e   w o r k s :   T h is   i m p le m e n tatio n   o f   d y n a m ical  e n er g y   ce ll  m o d el  t h at   tak es  i n to   ac co u n f ac to r s   t h at   af f ec t s   th p o w er   o u tp u f r o m   th s y s te m   lik t h in ter n al   p r ess u r es  f r o m   t h e   r ea ctan ts   i n   ad d itio n   to   th ce l l’ s   h ea r an g e.   T h is   m o d el   e m p lo y ed   f o r   t h is   o p er ates  w as  s o m s o r o f   m o d el   th at  as s u m e s   co n ti n u al  p r ess u r es in   ad d itio n   to   co n s ta n t te m p er atu r e.   Usi n g   s o m s o r t o f   m o d e l th at  tak e s   i n to   ac co u n t h o s f ac to r s   w o u ld   o f f er   m o r s e n s ib le  b eh a v io r   f r o m   t h s y s te m .   Si m u la tio n s   e m p lo y i n g   d i f f er en t   t y p o f   lo ad s .   I n   t h i s   w o r k ,   weig h u s ed   f o r   s i m u latio n   w as   h i g h l y   r esi s ti v e.   L o ad s   f o r   ex a m p le  in d u cti v i n   ad d itio n   to   ca p ac itiv e   lo ad   o u g h to   b test ed   to   i n v esti g a te  th e   s y s te m s   co n d u ct.   Act u al  i m p le m en tatio n   f r o m   th e   s y s te m .     Si m p l y   s i m u latio n s   w er d r a w n   i n   co n s id er atio n   j u s t   f o r   th i s   w o r k .   f e w   e x p er i m e n tal  r esu lt s   o u g h t to   b o b tain ed   to   b ab le  to   ex p er im en ta ll y   v ali d ate  th m a n ag s tr ateg y .       RE F E R E NC E S     [1 ]   Ha y d e n ,   th e y   w o u ld .   C .   (2 0 0 4 ).   T h e   S o lar  S c a m s:  W h y   P o w e f ro m   th e   su n   w o n ’t   R u n   th e   e a rth   ( 2 n d   e d it io n ).   [2 ]   T ra in e r,   F .   E.   ( 1 9 9 5 ) .   Ca n   re n e w a b le  e n e rg y   so u rc e su sta in   a fflu e n s o c iety ?   En e rg y   P o li c y ,   V o 2 3   N o   1 2   p p .   1 0 0 9 1 0 2 6   [3 ]   P a k istan   W A P DA ,   h tt p :/ /w ww . wa p d a . g o v . p k   [4 ]   " Ba tt e ries ,   S u p e rc a p a c it o rs,  a n d   F u e Ce ll s:  S c o p e " .   S c ien c e   R e fe re n c e   S e rv ic e s.  2 0   A u g   2 0 0 8   E.   Be c q u e re l   (1 8 3 9 ).   " M é m o ire su les   8 .   P a g e (s).  6 6 1 6 6 7   [5 ]   . A n y .   M .   S h a ra f ,   L i a n g   Ya n g ,   A   p ro d u c ti v e   S o lar  DC  V il lag e   El e c tri c a e n e rg y   S tru c tu re   Util izin g   a   S li p p in g   M a n n e Co n tr o ll e r” ,   IEE E   Disc u s sio n   a b o u M a n a g e   A p p li c a ti o n s,   2 0 0 5 ,   P a g e (s) 1 3 2 5 - 1 3 3 0 .   [6 ]   A b d u Ha d i,   M .   A l - Ib ra h im ,   IEE E   T ra n sa c ti o n   o n   E n e rg y   Co n v e rsio n ,   S e p t.   2 0 0 4 Vo lu m e 1 9 ,   Iss u e 3   P a g e (s):  619 -   6 2 4   IS S N:  1 5 5 8 - 0 0 5 9     [7 ]   A h m e d ,   L .   M . S u laim a n .   " De sig n   a n d   a ls o   p r o p e size o s o l a p a n e tec h n o l o g y   sc h e me wit h   re g a rd   t o   e lec tricity p ro d u c ti o n   in   M a la y sia   P o w e Ex e c u ti v e   Co n f e re n c e ,   2 0 0 3 ,   P a g e (s).  2 6 8 - 2 7 1 ,   1 5 - 16  1 2 ,   2 0 0 4 .   [8 ]   A rc h e r,   Cristi n a .   Ja c o b so n ,   In d ica te.  " Ev a lu a ti o n   o f   G lo b a W in d   P o w e r”   L o g   o f   G e o p h y si c a Ju ly   2 0 0 5 ,   V o l .   1 1 0.   [9 ]   Ch a n g ,   L iu c h e n ;   Ng ,   Ce c il ia,  Ph o to v o lt a ic  Ba t ter y   Ch a rg e r   to g e th e wit h   Imp r o v e d   S tre n g t h   Util iz a ti o n .   1 9 9 4 .   S e m in a P r o c e e d in g s.  1 9 9 4   Ca n a d ian   S e m in a o n   P o w e a n d   C o m p u ter  En g i n e e rin g ,   2 5 - 2 8   S e p   1 9 9 4   P a g e (s):  1 0 5   -   1 0 8   v o l .   [1 0 ]   Bo b   Ra y m e n t,   S c o tt   S h e r w in ,   In tro d u c ti o n   f o y o u   to   F u e M o b il e   o p o rtab le  T e c h n o l o g y ,   De p a rtme n o f   A e ro sp a c e   a n d   a lso   M e c h a n ica A n a to m ist,   Un iv e rsit y   a ss o c iat e d   w it h   No tre  Da m e ,   No tre  Da m e ,   W I T 4 6 5 5 6 ,   y o u .   S .   T h e .   M a y   3 ,   2 0 0 3 .   [1 1 ]   Ho o k ,   G e rh a rd   A . Lau e r,   Ca ro M .   " Ox y g e n " .   T h e   En c y c lo p e d ia  o f   th e   Ch e m ic a El e m e n ts  (1 9 6 8 ) .   P a g e (s).  7 9 9 8 1 2 .   [1 2 ]   Co rre a ,   T .   M . F a rre t,   F a rre n e h e it .   A . Ca n h a ,   M .   N.;   S im o e s,  M e ters .   G . A n   e lec tro c h e m i c a l - b a se d   f u e lce ll   m o d e w e ll   su it e d   f o e lec tri c a e x e c u ti v e   a u to m a ti o n   a p p ro a c h ,   2 0 0 4 .   IE EE   T ra n sa c ti o n o n   I n d u stria l   El e c tro n ics ,   A m o u n 5 1 ,   Co n c e rn   5 ,   P a g e (s):  1 1 0 3     1 1 1 2   A   d ig it a Ob jec Id e n t if ier 1 0 .   1 1 0 9 /T IE.   2 0 0 4 .   8 3 4 9 7 2 .   [1 3 ]   D.  M .   Ca p tai n ,   C .   S .   F u ll e r,   a n d   G .   L .   P e a rso n J.  A p p li e d   P h y sic s”   ,   1 9 5 4 , . Nu m b e 2 5 ,   P a g e (s):  5 7 6   [1 4 ]   A D.  Ge o rg a k is,   S .   P a p a th a n a ss io u ,   M o d e li n g   o f   g rid - c o n n e c ted   fu e c e ll   p a ln ts” ,   Na ti o n a T e c h n ic a Un iv e rsit y   o f   G re e k .   [1 5 ]   Da c h u a n   Yu ,   j.   Yu v a ra jan ,   El e c tro n ic  c ircu it   m o d e f o p ro to n   e x c h a n g e   m e m b ra n e   f u e c e ll s” ,   S c ien c e   Dire c t   Jo u rn a o f   P o w e S o u rc e s.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       Hyb r id   Gen era tio n   P o w er S ystem  fo r   Do mestic A p p lica tio n s   ( Qa z W a q a r   A li )   89   [1 6 ]   De   Ba tt ista,  M a n tz,  R.   J.  Va r ia b le  stru c t u re   c o n tro o a   p h o to v o lt a ic  e n e rg y   c o n v e rte r”   IEE   P r o c e e d in g s   re sp o n si b le  T h e o ry   a n d   A p p li c a ti o n s.  V o lu m e   1 4 9 ,   issu e   4 ,   Ju l y   2 0 0 2   P a g e (s):  3 0 3   -   3 1 0 .   El e c tro n ic  Ob jec t   Id e n ti f ier 1 0 .   1 0 4 9 /i p - c ta:  2 0 0 2 0 5 5 6 .   [1 7 ]   De Re a l,   n e w .   J,  Arc e ,   n e w .   Bo rd o n s,  G .   H y b rid   m o d e p re d ictiv e   c o n tro o f   a   t w o - g e n e ra to e lec tri c   p o we r   p lan b rin g i n g   in   p h o to v o lt a ic  p a n e ls  p l u a   f u e c e ll .   4 6 t h   IE EE   S e m in a o n   De term in a ti o n   a n d   Ha n d le,  2 0 0 7 .   P a g e (s):  5 4 4 7 - 5 4 5 2 .   A   d ig it a Ob j e c Id e n ti f ier:  1 0 .   1 1 0 9 /CD C.   2 0 0 7 .   4 4 3 4 5 5 0 .   [1 8 ]   h tt p : // ww w . sc . d o e . g o v /b e s/h y d ro g e n . p d f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.