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. 7 ,   No . 2 A u g u s t   2 01 8 ,   p p .   1 2 9 ~1 3 8   I SS N:  2252 - 8792   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ap e. v 7 . i2 . p p   1 2 9 - 138          129       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA P E   So la r Energ y  Sys te m  Ba sed I m peda nce - so urce   Inv ert er f o G rid  Co nnec ted  S y ste m       S.   K a m a la kk a nn a n 1 D.   K iruba k a ra n 2   1   S a th y a b a m a   Un iv e r sit y ,   Ch e n n a i - 1 1 9 ,   I n d ia   2   S t.   Jo se p h ‟s I n stit u te o f   T e c h n o l o g y ,   Ch e n n a i - 1 1 9 ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   1 5 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Ma y   2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ma y   2 2 ,   2 0 1 8       In   t h is  w o rk ,   th e   f ick len e ss   o so lar  e n e rg y   c a n   b e   o v e rc o m e   b y   u sin g   M a x i m u m   P o w e P o i n T ra c k in g   A lg o rit h m   (M P P T ).   P e r tu rb   a n d   Ob se rv a ti o n   ( P & O)  M P P T   a lg o rit h m   a c c o m p li sh   f a st  th e   m a x i m u m   p o w e r   p o i n f o ra p id   c h a n g e   o f   e n v iro n m e n tal  c o n d it io n su c h   a irrad ian c e   in ten sity   a n d   tem p e ra tu re .   T h e   M P P T   a lg o rit h m   a p p li e d   to   s o lar  sy ste m   k e e p   th e   b o o st  c o n v e rter  o u tp u c o n sta n t.   Ou t p u f ro m   b o o st  c o n v e rter  is  tak e n   to   th re e   p h a se   i m p e d a n c e - so u rc e   in v e rter  w it h   RL  lo a d   a n d   g rid   s y ste m .   Im p e d a n c e - so u rc e   in v e rter  p e r fo rm th e   tran s f o rm a ti o n   o f   v a riab le  DC  o u t p u o f   th e   so lar  s y ste m   in   to   n e a sin u s o id a A o u t p u t.   T h is  n e a sin u so i d a A o u t p u c o n se c u ti v e ly   is  se r v e d   to   th e   RL   l o a d   f irst  a n d   t h e n   to   g rid   sy ste m .   T h e   si m u latio n   is  c a rried   o u in   m a tl a b /sim u li n k   p latf o r m   b o th   f o RL   lo a d   a n d   g rid   sy ste m   a n d   th e   sim u latio n   re su lt a re   e x p e rime n tall y   v a li d a ted   f o RL   lo a d   a rra n g e m e n o n ly .   K ey w o r d :   I m p ed an ce - s o u r ce   in v er ter   Ma x i m u m   P o w er   P o in T r a ck in g   ( MP PT )   So lar   en er g y   s y s te m   Co p y rig h ©   201 8   In s t it 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 :   S.   Ka m ala k k a n n an ,   Sath y ab a m U n i v er s it y ,     C h e n n ai - 1 1 9 ,   I n d ia.   E m ail:  m y p k g 1 9 4 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     Am o n g s b io m as s ,   g eo th er m al,   h y d r o   an d   s o lar   en er g y ,   s o lar   en er g y   i s   co n s id er ed   as  th m o s t   h o p ef u en er g y   s u b s ti tu te  a n d   ar p o ten tial  s o u r ce s   f o r   b u lk   p o w er   g e n er atio n .   Un f o r tu n atel y ,   s o lar   ch ar ac ter is tic s   r el y   o n   ec o lo g i ca co n d itio n s   li k e   ir r ad ian ce   in te n s it y   a n d   te m p er atu r e   [ 1 ] .   T h f ic k le n es s   o f   s o lar   en er g y   tr an s p ir es   u s   to   f in d   a n   ac ti v m et h o d   to   le v er ag it   w h en   th e y   ar ac ce s s ib l e.   T h f ic k len e s s   o f   s o lar   en er g y   ca n   b o v er co m u s in g   MP P T .   P er tu r b   an d   o b s er v atio n   ( P & O)   MP PT   alg o r ith m   ca n   e x ec u te   m ax i m u m   p o w er   p o in f o r   r ap id   ch an g i n   e n v ir o n m en t al  co n d itio n s   s u c h   a s   ir r ad ian ce i n ten s it y   a n d   te m p er atu r e.   T h er ef o r m a x i m u m   p o w er   p o in t r ac k i n g   b ased   in v er ter   [ 2 ]   is   r eq u is ite   i n   b et w ee n   th e   s o lar   en er g y   s y s te m   s o u r ce   an d   t h e   lo ad   ar r an g e m e n t.  Ma n y   m et h o d s   an d   al g o r ith m s   f o r   tr ac k in g   th m a x i m u m   p o w er   f r o m   t h e   s o lar   e n er g y   s y s te m   ar e   av ai lab le.   P & O   [ 3 ]   an d   in cr e m e n tal  co n d u cta n ce   al g o r ith m s   ar e   co m m o n l y   u s ed   f o r   th e   r ea s o n s   o f   t h eir   ap p r o p r iaten ess   an d   ea s to   r ea lize   f o r   s o lar   p h o to v o ltaic  p an el.   T o   r es o lv t h p r o b lem   o f   u n d u la tio n s   n ea r b y   t h m ax i m u m   p o w er   p o in u n d er   s tead y   s tate  c o n d itio n s   a n d   p o o r   tr ac k in g   co m p eten c y   d u r in g   c h an g ea b le  ir r ad ian ce   tr ad itio n al  P & al g o r ith m s ,   t h v ar ia b le  s tep   s ize   P & O   h as  b ee n   b r o u g h in   [4 - 5] .   T h v ar io u s   f a m ilie s   o f   p o w er   co n v er ter s   h a v b ee n   in te n d ed   to   in ter f ac th r en e w ab le  s o lar   r eso u r ce   f o r   d if f er en ap p licatio n s   [ 6 ] .   O w i n g   to   d ev elo p m e n o f   p o w er   elec tr o n ic s   an d   e m b ed d ed   s y s te m   tec h n iq u es,  co n tr o l a n d   i m p le m en ta tio n   o f   r en e w ab le  e n er g y   s y s te m s   ar e   m ad p r o m i s i n g .   T h o u tp u f r o m   s o lar   s y s te m   is   f ed   a s   i n p u to   b o o s co n v er ter .   T h MP PT   alg o r ith m   i s   ap p lied   to   s o lar   s y s te m   in   o r d er   to   k ee p   th e   b o o s co n v er ter   o u tp u c o n s ta n t   [ 7 ] .   T h o u tp u t   f r o m   b o o s co n v er ter   i s   tak en   to   t h r ee   p h a s i m p ed an c e - s o u r ce   in v er ter   w i th   lo ad   ar r an g e m e n t   f ir s t a n d   th e n   to   g r i d   s y s te m .   T h th r ee   p h ase  i m p ed a n ce   - s o u r ce   i n v er ter   i s   o p er ated   in   clo s ed   lo o p   co n tr o f o r   v o ltag an d   f r eq u e n c y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   2 A u g u s 2 0 1 8 :   1 2 9     1 3 8   130   s y n ch r o n izatio n .   E v e n t u all y   t h r ee   p h a s i m p ed an ce - s o u r c in v er ter   o u tp u w i th   L C   f ilter s   w il p r o d u c s in u s o id al  o u tp u w h ich   i s   f ed   to   th lo ad   f ir s an d   t h en   to   g r id   s y s te m .   T h u s ,   co n tr o al g o r ith m   w it h   b o o s co n v er ter   [ 8 ]   an d   t h r ee   p h a s i m p ed a n ce - s o u r ce   in v er ter   i s   p r o p o s ed   to   u tili ze   t h r e n e w ab le  en er g y   r eso u r ce   to   th eir   m a x i m u m   le v el.   T h p r o p o s ed   th r ee   p h ase  i m p ed a n ce - s o u r ce   i n v er ter   ca n   eith er   b u ck   o r   b o o s AC   o u tp u t,  s ce n ar io   th at  co u ld   n o b ac h iev ed   in   co n v en tio n al  C u r r en S o u r ce   an d   V o lta g S o u r ce   I n v er ter s   ( C SI  an d   V SI)   [ 9 ] .   Mo r eo v er ,   th i m p ed an ce - n et w o r k   o f   th r ee   p h ase  i m p ed an ce - s o u r c in v er ter   co m p r is i n g   a   p air   o f   ca p ac ito r s   a n d   i n d u ct o r s   f o r m s   t h e   s ec o n d   o r d er   f ilter   t h at  f ilter s   u n w an ted   v o ltag s a g s   th er eb y   r ed u cin g   th e   cu r r en to tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n   a n d   i m p r o v i n g   th q u alit y   o f   p o w er .   C o n s eq u en tl y   e n h an ce d   p o w er   q u alit y   w it h o u t   s a g   an d   less er   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   is   g iv e n   to   lo ad   [ 1 0 - 1 5 ] .   Am o n g s th d i f f er e n co n tr o ller s ,   P I c o n tr o ller   is   p r o p o s ed   f o r   g r id   co n n ec ted   s o lar   b ased   i m p ed an ce - s o u r ce   i n v er ter   s y s te m   [ 1 1 - 1 5 ] .   P an d   P I   co n tr o ller   i m p r o v es  tr an s ien an d   s tate  r es p o n s es   r esp ec tiv el y .   He n ce f o r th ,   co m b in atio n   o f   b o th   P a n d   P I   c o n tr o ller s   i m p r o v es   o v er all  ti m r esp o n s o f   t h s y s te m .   Ho w ev er   it  a f f ec ts   b o th   tr an s ie n as   w ell   as  s tead y   s tate  p er f o r m a n ce   o f   t h s y s te m .   Fo r   ef f ec ti v e   r esu lt  i m u s b t u n ed   p r o p er l y .   T h er is   n o   o f f s et  er r o r   in   th is   co n tr o ller .   I m a k es   th s y s te m   r esp o n s f ast   an d   r ed u ce s   th s ettli n g   ti m e.       2.   I M P E DANC E - SO URC E   I N VE R T E R     I m p e d an ce - s o u r ce   i n v er ter   s h o w n   in   F i g u r 1   h as  i m p ed an c e - n e t w o r k   o n   its   D C   s id e.   T h ex cl u s i v e   i m p ed an ce   n et w o r k   co n s i s ts   o f   p ass i v co m p o n e n ts   ( I n d u cto r s   a n d   C ap a cito r s )   th at  g i v   s in g le - s ta g co n v er s io n .           Fig u r 1 .   Sch e m atic  o f   i m p ed an ce - s o u r ce   i n v er ter         A   s ec o n d - o r d er   f ilter   w h ic h   h an d les  t h u n w an ted   v o lta g s ag s   i n   a   DC   v o lta g s o u r ce   i s   f o r m ed   b y   th i m p ed an c n et w o r k .   I t   r ed u ce s   t h h ar m o n ics  in   th e   cu r r en d u to   d u al   in d u cto r s   i n   i m p ed an ce - s o u r c e   n et w o r k   as  w ell  as  i n   r u s h   c u r r en t   [ 1 3 - 14] .   E x is ten ce   o f   t wo   in d u cto r s   an d   ca p ac ito r s   in   i m p ed an ce - s o u r c e   n et w o r k   p er m it s   b o th   th s w it ch es  i n   th s a m le g   in   ON  s t ate,   co n cu r r en tl y   n a m ed   as  s h o o th r o u g h   s ta te”.   T h is   s tate  p r o v id es  b o o s tin g   ab ilit y   to   th i n v er ter   w ith o u t   d estru cti n g   t h s w i tch in g   d ev ices.  I n   t h i s   s tate,   en er g y   is   tr an s m itted   f r o m   c ap ac ito r   to   in d u cto r   an d   h en ce   i m p ed an ce - s o u r ce   n e t w o r k   g ai n s   t h v o lta g e   b o o s tin g   ab ilit y .   A   d io d is   m an d ato r y   to   av o id   th d is c h ar g o f   ch ar g ed   ca p ac ito r   th r o u g h   th s o u r ce .   T h m aj o r   ad v an tag e s   o f   i m p e d an ce - s o u r ce   i n v er ter   ar e:   1.   C an   s tep   d o w n   ( b u ck )   o r   s tep   u p   ( b o o s t)   v o ltag o u tp u ts   w h ich   ar n o p o s s ib le  w it h   v o lta g s o u r ce   an d   cu r r en t so u r ce   in v er ter s .     2.   P r o d u ce   an y   an ticip ated   v o lta g o u tp u ts ,   m o r t h an   th lin v o lta g e,   ir r esp ec tiv o f   t h v o ltag e   in p u t,   th u s   les s en   t h r ati n g s   o f   m o to r .     3.   I t p r o v id es r id e - th r o u g h   at  t h in s ta n ce   o f   v o ltag s ag s   m in u s   an y   ad d itio n al   cir c u its     4.   L es s   af f ec ted   b y   elec tr o   m a g n etic  in f er en ce   ( E MI )   n o is an d   5.   I m p r o v p o w er   f ac to r   an d   r ed u ce s   h ar m o n ic  cu r r en t .     2 . 1 Ana ly s is   o f   i m peda nce  n et w o rk   T h th r ee   s tates  in   w h ic h   th e   i m p ed an ce - s o u r ce   i n v er ter   f u n ct io n s   ar s h o o t - t h r o u g h   s t ate,   ac tiv e   s tate  an d   ze r o   s tate.   On a m o n g   t h t w o   s w itc h es  o f   ea c h   l i m b   w ill  co n d u ct  i n   ac ti v s ta te  p r o d u cin g   f i x ed   o u tp u ac r o s s   th lo ad o n   t h o th er   h a n d ,   eith er   s w itc h es  i n   u p p er   ar m   o r   s w itc h es  i n   lo w e r   ar m   w ill  co n d u ct   in   ze r o   s tate  p r o d u cin g   n o   o u t p u ac r o s s   th lo ad .   B u th lo ad   ter m i n als  g et  s h o r t - cir cu ite d   b y   u p p er   as  w ell  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     S o la r   E n erg S ystem  B a s ed   I mp ed a n ce - s o u r ce   I n ve r ter fo r   Gri d   C o n n ec ted   S ystem  ( S .   K a ma la kk a n n a n )   131   as  lo w er   s w itc h e s   o f   eith er   o n o r   b o th   li m b s   at  th s h o o t - t h r o u g h   s tate  th u s   n o p r o d u cin g   an y   o u tp u ac r o s s     th lo ad   [ 1 6]             Fig u r 2 .   I m p ed an ce   n et w o r k         As  t h i m p ed a n ce   n et w o r k   s h o w n   i n   F ig u r 2   is   a s s u m ed   s y m m etr ic,   ca p ac ito r s   ( C 1 a n d   C 2 )   an d   in d u cto r s   ( L 1 an d   L 2 )   h a v t h s a m v al u es  o f   ca p ac itan ce   an d   in d u cta n ce   r esp ec tiv e l y   [ 1 7 - 19 ] .   Hen ce ,   ca p ac ito r   an d   in d u cto r   v o ltag e s   ar e                                                                    ( 1 )     I n   s h o o t - th r o u g h   s tate,   t h D C   lin k   v o lta g ( V i )   ac r o s s   th i n v er ter   b r id g is   ze r o .                                                              ( 2 )     I n d u cto r   v o ltag V L   in   s h o o t - t h r o u g h   s tate  is   V C                                            ( 3 )     I n d u cto r   v o ltag V L   in   n o n - s h o o t th r o u g h   s tate  i s                                                                     ( 4 )     w h er e   V O   is   D C   in p u t v o lta g e.         I n   s tead y   s tate,   av er ag v o lta g o f   in d u cto r s   o v er   o n s w itc h in g   p er io d   ( T )   is   ze r o .                   (     )           (           )                       ( 5 )     w h er T -   T o tal  S w itc h i n g   P er io d                T O -   Sh o o t th r o u g h   P er io d                T 1 -   No n - S h o o t th r o u g h   P er io d   Si m p li f y i n g   t h ( 5 ) ,   w g et                                                                                          ( 6 a)     E q u atio n   ( 6 a)   ca n   b r e w r itte n   as                     (           )                                                                         ( 6 b )     L i k e w is e,   a v er ag D C   li n k   v o l tag ac r o s s   i n v er ter   b r id g e   ca n   b ac q u ir ed   as b elo w                   (   )           (             )                                                                                    ( 7 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   2 A u g u s 2 0 1 8 :   1 2 9     1 3 8   132   Su b s ti tu t in g   ( 2 )   in   ( 7 )   an d   s i m p lify in g   ( 7 ) ,   w g et                                                          ( 8 )     P ea k   DC - l in k   v o ltag ac r o s s   i n v er ter   b r id g ca n   b estab li s h ed   as u n d er :                             (           )                                               ( 9 )     Su b s ti tu t in g   ( 6 b )   in   ( 9 )   an d   s im p li f y i n g   th ( 9 ) ,   w g et               [                     ]       [             ]   as                                                                                                 ( 1 0 )     Def i n i ng        (           )       as b o o s t f ac to r   o f   in v er ter ,   w g et                                                            ( 1 1 )     I f   is   t h m o d u lat io n   i n d ex ,   t h en   o u tp u t p ea k   p h a s v o lta g e   o f   th i n v er ter   is                                                                                                                      ( 1 2 )     Su b s ti tu t in g   ( 1 1 )   in   E   ( 1 2 ) ,   w e   g et                                                                                       ( 1 3 )     T h u s   it   is   o b v io u s   f r o m   ( 1 3 )   th at,   o u tp u v o ltag e   ca n   b v ar ied   b y   v ar y in g   M. B =B B =B u ck - B o o s f ac to r   th at  v ar ies  f r o m   0   to   ∞.   C ap ac ito r   v o ltag o f   i m p ed an ce   n et w o r k   ca n   b d er iv ed   b y   s u b s t itu t in g                   in   ( 6 b )           * (         ) (         )       +       [     (       )       (       ) ]                                      ( 1 4 )     I f   d u t y   c y cle            ,   th en   E q .   ( 1 5 )   b e co m e s           *               +                                                            ( 1 5 )       B o o s f ac to r   B B ,   w h ic h   is   co n tr o lled   b y   d u t y   c y cle  o f   s h o o th r o u g h   ze r o   s tate  is   id e n ti f ied   b y   th e   m o d u latio n   in d e x   m ‟  as  w ell  as th b o o s t f ac to r   B .           Fig u r 3 .   Mo d if ied   i m p ed an ce   n et w o r k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     S o la r   E n erg S ystem  B a s ed   I mp ed a n ce - s o u r ce   I n ve r ter fo r   Gri d   C o n n ec ted   S ystem  ( S .   K a ma la kk a n n a n )   133     T h im p ed an ce   n et w o r k   is   m o d if ied   in   t h f o r m   o f   b r id g n e t w o r k   co n s i s ti n g   o f   f o u r   p o in t s   s a y   1   to   4   as  s h o w n   in   F i g u r 3 .   A s s u m i n g   c u r r en I 1   en ter in g   th n et w o r k   at  p o in 1 ,   cu r r en I a p o in 2   as  0   an d   u s i n g   Kir ch o f f s   v o lta g la w,   th v al u es  o f   s er ies  ar m   i n d u cto r s   ( L 1   an d   L 2 )   an d   v a lu es  o f   p ar allel  ar m   ca p ac ito r s   ( C 1 an d   C 2 )   ca n   b d esig n ed   as b elo w .   Usi n g   Kir c h o f f s   v o ltag la w                                                                                    ( 1 6 )                                                          ( 1 7 )       Kn o w i n g   t h v al u es  o f   V a n d   I 1   an d   ass u m i n g   s u itab le  v alu o f   C ,   v a lu o f   L   ca n   b e   o b tain ed .   Si m u latio n   h a s   b ee n   ca r r ied   o u t a n d   p r o to ty p h ar d w ar m o d el  h as  b ee n   b u ilt       3.   SI M UL AT I O R E S UL T S     T h Si m u lin k   m o d el s 18   o f   t h f o llo w in g   ca s e s   ar ca r r ied   o u t b y   m ea n s   o f   M A T L A B   s o f t war e.     1.   So lar   s y s te m   w i th   clo s ed   lo o p   P I co n tr o ller   f o r   R L   lo ad   2.   So lar   s y s te m   w i th   clo s ed   lo o p   P I co n tr o ller   f o r   g r id   s y s te m .     T h s i m u la tio n   p ar a m eter s   o f   co n s tr u ct in g   b o o s co n v er ter ,   I m p ed an ce - s o u r ce   in v er ter   an d   co n t r o ller s   ar tab u lated   b elo w   i n   T ab le  1   an d   2 .   A l s o   t h tr an s ie n a n d   s tead y   s tate   r esp o n s p ar a m eter   f o r   P I co n tr o ller   is   tab u lated   in   3   an d   s i m u li n k   m o d el  co n s i s ts   o f   th f o llo w i n g   b lo ck s :   1.   MP PT   c o n tr o ller   b ased   s o lar   p an el   2.   B o o s t c o n v er ter   3.   I m p ed an ce - So u r ce   I n v er ter   4.   R L   L o ad   an d   g r id       T ab le 1 .   Sim u lat io n   P ar a m eter s   o f   C o n v er ter   an d   I n v er ter   B o o st   c o n v e r t e r   I mp e d a n c e - f i l t e r   I mp e d a n c e - so u r c e   i n v e r t e r   V i n= 40V   C 1   ,C 2=   3 0 0 0 µ F   L 1 ,L 2   ,   L 3=   8 0 0 mH   C 1= 1 0 0 0   µ F   L 1= 1 5   µ H   C 1 ,C 2 ,C 3=   1 0   µ F   C s= 0 . 6 mf   L 1 ,   L 2=   1 0 0 mH   C o ut = 3 0 0 0 µ F   R = 1 0   V o= 80V   L = 8 0 0 mH       T ab le  2 .   Sim u latio n   P ar am e ter s   o f   C o n tr o ller   Ty p e   o f   C o n t r o l l e r   K p   K i   K d   T s   P I D   0 . 0 0 9   0 . 8   0 . 0 0 7   5 0 µ s       T ab le  3 .   Sp ec if icatio n s   o f   C o n tr o ller s   Ty p e   o f   C o n t r o l l e r   T r a n si e n t   S p e c i f i c a t i o n s   S t e a d y   st a t e   e r r o r   R i se   t i me   ( S e c )   P e a k   t i me   ( S e c )   S e t t l i n g   t i me   ( S e c )   P I D   1 . 2   2 . 8   2 . 2   5       3 . 1   So l a s y s t em   w it h c lo s ed  lo o P I co ntr o ller   f o RL   lo a d w it ho ut  g rid sy s t e m   T h clo s e d   lo o p   s im u li n k   m o d el  s h o w n   i n   F ig u r 4   co m p r is es  o f   s o lar   m o d el,   b o o s co n v er ter ,   i m p ed an ce - s o u r ce   i n v er ter   ( im p ed a n ce - f i lter   an d   t h r ee - p h a s in v er ter ) ,   P I co n tr o ller ,   R L   lo ad   etc.   is   ai m ed   f o r   s w itch in g   f r eq u en c y   o f   5   k Hz  an d   t h o u tco m e s   o f   t h s a m ar p r esen ted   b elo w .   T h o u tp u v o ltag e   o f   4 0 f r o m   s o lar   p a n el  i s   g iv e n   to   b o o s co n v er ter   w h er it   is   b o o s ted   to   n ea r l y   8 0   as sh o w n   i n   F i g u r e s   5   an d   6 .     T h f ir in g   p u ls e s   f o r   th r ee   M OSFET   s w itc h e s   v iz.   M 1 ,   M 3   an d   M 5   o f   th r ee - p h a s in v er te r ,   p ar o f   i m p ed an ce - s o u r ce   i n v er ter   is   s h o w n   i n   F i g u r 7 .   T h th r ee   o u tp u v o lta g es  d is p lace d   b y   ce r tain   d eg r ee   o f   th r ee - ph ase  i n v er ter   is   s h o w n   in   F i g u r 8 .   T h o u tp u v o lta g ac r o s s   co n n ec ted   R L   lo ad   an d   o u tp u c u r r en t   th r o u g h   co n n ec ted   R L   lo ad   w i th o u g r id   s y s te m   ar s h o w n   i n   F i g u r e s   9   an d   1 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   2 A u g u s 2 0 1 8 :   1 2 9     1 3 8   134   T h FF T   an al y s is   i s   o b tain ed   as in   F i g u r 1 1   f o r   s o lar   s y s te m   w it h   clo s ed   lo o p   P I co n tr o ller   f o r   R L   L o ad   w it h o u g r id   s y s te m .   T h cu r r e n to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   f o r   P I co n tr o ller   is   4 . 6 w h ich   is   w e ll   b elo w   th s tan d ar d .             Fig u r 4 .   Si m u li n k   m o d el - s o la r   s y s te m   w it h   clo s ed   lo o p   P I D   co n tr o ller   f o r   R L   lo ad   w ith o u t g r id   s y s te m                 F ig u re   5 .   I n p u v o l tag e   o f   b o o st c o n v e rter   F ig u re   6 .   O u tp u v o l tag e   o f   b o o st  c o n v e rter                   Fig u r 7 .   Firin g   p u ls e s   f o r   th r e p h ase  in v er ter   (M 1 , M an d   M 5 )   Fig u r 8 .   Ou tp u v o ltag o f   th r ee   p h ase  in v er ter     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     S o la r   E n erg S ystem  B a s ed   I mp ed a n ce - s o u r ce   I n ve r ter fo r   Gri d   C o n n ec ted   S ystem  ( S .   K a ma la kk a n n a n )   135           Fig u r 9 .   Ou tp u v o lt ag ac r o s s   R L   lo ad   w it h o u g r id   s y s te m   Fig u r 1 0 .   Ou tp u cu r r e n t th r o u g h   R L   lo ad   w it h o u g r id   s y s te m           Fig u r 1 1 .   A n al y s is   o f   c u r r en T HD       3 . 2 .     So la s y s t e m   w it clo s ed  lo o P I co ntr o ller  f o g rid sy s t e m   T h clo s e d   lo o p   s im u li n k   m o d el  s h o w n   i n   F i g u r 1 2   co m p r i s es  o f   s o lar   m o d el,   b o o s co n v er ter ,   i m p ed an ce - s o u r ce   i n v er ter   ( im p ed a n ce - f i lter   an d   th r ee - p h a s in v er ter ) ,   P I co n tr o ller ,   R L   L o ad ,   g r id   s y s te m   etc.   is   ai m ed   f o r   s w itc h i n g   f r eq u en c y   o f   5   k Hz  a n d   th o u tc o m e s   o f   t h s a m ar p r esen te d   b elo w .         Fi g u r 1 2 .   Si m u lin k   m o d el  s o lar   s y s te m   w it h   clo s ed   lo o p   PID   co n tr o ller   f o r   g r id   s y s te m         T h o u tp u v o ltag e   o f   4 0 f r o m   s o lar   p a n el  i s   g iv e n   to   b o o s co n v er ter   w h er it   is   b o o s ted   to   n ea r l y   8 0   as sh o w n   i n   F i g u r e s   1 3   an d   1 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   2 A u g u s 2 0 1 8 :   1 2 9     1 3 8   136   T h f ir in g   p u ls e s   f o r   th r ee   M O SF E T   s w itc h e s   v iz.   M 1 ,   M 3   an d   M 5   o f   th r ee - p h a s in v er te r ,   p ar o f   i m p ed an ce - s o u r ce   i n v er ter   is   s h o w n   in   F ig u r 1 5 .   T h th r ee   o u tp u v o lta g e s   d is p lace d   b y   ce r tain   d e g r ee   o f   th r ee - p h ase  i n v er ter   is   s h o w n   in   F i g u r 1 6 .   T h o u tp u v o ltag ac r o s s   co n n ec ted   g r id   an d   o u tp u c u r r en t   th r o u g h   co n n ec ted   g r id   ar s h o w n   in   F ig u r es 1 7   an d   1 8 .     T h FF T   an al y s is   is   o b tain ed   as  in   F ig u r 1 9   f o r   s o lar   s y s te m   w it h   clo s ed   lo o p   P I c o n tr o ller   f o r   g r id   s y s te m .   T h cu r r en to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   w ith   P I co n tr o ller   is   3 . 0 5 w h ich   is   c o m p ar ati v el y   le s s .   Dif f er en t T HD  lev el s   w it h   R L   L o ad   an d   g r id   s y s te m   of   s o lar   s y s te m   ar tab u la ted   in   T ab le  4 .               Fig u r 1 3 .   I n p u v o ltag o f   b o o s t c o n v er ter   Fig u r 1 4 .   Ou tp u v o lta g o f   b o o s t c o n v er ter                   Fig u r 1 5 .   Firin g   pul s es  f o r   th r ee   p h ase  in v er ter   (M 1 , M 3   an d   M 5 )   Fig u r 1 6 .   Ou tp u v o lta g o f   t h r ee   p h ase  i n v er ter                     Fig u r 1 7 .   Ou tp u v o lta g ac r o s s   g r id   s y s te m   F ig u r 1 8 .   Ou tp u cu r r e n t th r o u g h   g r id   s y s te m           Fig u r 1 9 .   A n al y s is   o f   c u r r en t   T HD   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     S o la r   E n erg S ystem  B a s ed   I mp ed a n ce - s o u r ce   I n ve r ter fo r   Gri d   C o n n ec ted   S ystem  ( S .   K a ma la kk a n n a n )   137   T ab le  4 .   T HD  w it h   R L   L o ad   an d   G r id   Ty p e   o f   C o n t r o l l e r   T H D   f o r   R L - L o a d   w i t h o u t   G r i d   S y st e m   T H D   w i t h   G r i d   S y st e m   P I D   4 . 6 0 %   3 . 0 5 %       4.   E XP E R I M E NT   R E SU L T S:   T h P I C   co n tr o ller   P I C 1 6 F8 4 A   i s   p r ef er r ed   f o r   th i s   s o la r   en er g y   s y s te m   f o r   t h cr ea tio n   o f   al l   co n tr o s ig n al s   to   th b o o s c o n v er ter   an d   i m p ed an ce - s o u r ce   in v er ter .   T h ese  s ig n als  ar a m p li f ied   b y   d r iv er   I C s   I R   2 1 1 0   an d   I R F   8 4 0 .   T h in p u v o ltag e   r eq u ir ed   b o th   b y   d r iv er   a n d   m icr o co n tr o ller   c ir cu its   ar p r o v id ed   b y   L 7 8 1 2   v o ltag r eg u lato r .   T h F ig u r 2 0   is   p r o to t y p h ar d w ar m o d el  o f   i m p ed an ce - s o u r ce   i n v er ter   f o r   s o lar   e n er g y   s y s te m .   Fig u r 2 1   s h o w s   th o u tp u v o ltag o f   s o lar   p an el.   S w itc h i n g   p u ls es  an d   o u tp u v o l ta g o f   b o o s co n v er ter   ar in   F i g u r es 2 2 .   T h o u tp u t v o lt ag ac r o s s   R L   lo ad   is   s h o w n   i n   F i g u r 2 3 .               Fig u r 2 0 .   P r o to ty p h ar d w ar m o d el i m p ed an ce - s o u r ce   in v er ter   f o r   s o lar   en er g y   s y s te m   Fig u r 2 1 .   Ou tp u v o lta g o f   s o lar   p an el                   Fig u r 2 2 .   Ou tp u v o lta g o f   b o o s t c o n v er ter   Fig u r 2 3 .   Ou tp u v o lta g ac r o s s   R L   lo ad       5.   CO NCLU SI O N     A   s o lar   b ased   im p ed an ce - s o u r ce   in v er ter   w it h   P I co n tr o l ler s   f o r   b o th   R L   lo ad   w ith o u g r id   an d   w it h   g r id   s y s te m   ar an a l y s ed   an d   co m p ar ed .   T h ac co m p li s h m e n d e m o n s tr ate s   th a th p er f o r m a n ce   o f   th e   s y s te m   w it h   g r id   w a s   b etter   w it h   r e g ar d   to   th at  o f   R L   lo ad   w it h o u t   g r i d   s y s te m .   D ig i tal  s i m u latio n   a n d   p r o to ty p h ar d w ar m o d elli n g   o f   s o lar   b ased   im p ed an ce - s o u r ce   in v er ter   w it h   P I co n tr o ller s   is   estab lis h ed   an d   th o u tp u t   o b tain ed   u n d er   tr an s ie n t a n d   s tead y   s tate  co n d itio n s .   T h f u t u r e n h a n ce m e n t o f   t h is   w o r k   is   to   s i m u la te  f o r   w in d   en er g y   s y s te m   an d   to   r ea lize  h ar d w ar m o d el  o f   th s y s te m   p r o p o s ed .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   2 A u g u s 2 0 1 8 :   1 2 9     1 3 8   138   RE F E R E NC E S     [1 ]   M u k u n d   R.   P a tel:  W in d   a n d   so l a p o w e s y ste m d e sig n ,   a n a l y si a n d   o p e ra ti o n .   S e c o n d   e d n . ,   C RC  T a y lo a n d   F ra n c is  G ro u p ,   p p . 1 6 3 - 1 6 8 .   [2 ]   R. G u les ,   J.De   P e l leg r in   P a c h e c o ,   H.  L e a e He y ,   J.  I m h o ff A   m a x im u m   p o w e p o in trac k in g   sy ste m   w it h   p a ra ll e l   c o n n e c ti o n   f o P V   sta n d - a lo n e   a p p li c a ti o n s ,   IE EE   T r a n s .   ( 2 0 0 8 ) ,   5 5 ,   (7 ),   p p .   2 6 7 4 - 2 6 8 3 .   [3 ]   A a sh o o r,   F . A . O.;   Ro b i n so n ,   F . V. P :   " v a ri a b le  ste p   size   p e rt u rb   a n d   o b se rv e   a l g o rit h f o p h o to v o lt a ic  ma x im u m   p o we r p o in tra c k in g , "   IEE E   (2 0 1 2 )   [4 ]   Al - Dia b ,   A . S o u rk o u n is,   C:  " V a riab le ste p   siz e   P & O M P P T   a lg o rit h m   f o P V sy ste m s,"   IEE (2 0 1 0 )   [5 ]   H.  Bo u n e c h b a ,   A .   Bo u z id , K.Na b ti ,   H.  Be n a ll a Co m p a riso n   o f   P & a n d   f u z z y   lo g ic  in   M a x i m u m   p o w e P o in t   T ra c k e f o P V   sy ste m   T e c h n o lo g ies   a n d   M a ter ia ls  fo Re n e wa b le   En e rg y ,   E n v iro n me n a n d   S u st a i n a b il it y   ( 2 0 1 4 )   p p . 6 7 7 - 6 8 4   .   [6 ]   ww w . g re e n rh in o e n e rg y . c o m   [7 ]   ww w . b r y a n . b u c k ley . c o m   [8 ]   Jo h n   M a rsh a l:   S in g le  in p u DC - DC  c o n v e rter  f o h y b rid   d istri b u t e d   e n e rg y   g e n e ra to rs  w it h   m a x im u m   u ti li z a ti o n   u sin g   DS P   c o n tr o ll e r” ,   IJ ER A ,   2 0 1 2 ,   p p .   9 8 9 - 9 9 3 .   [9 ]   S h u o u i tao   Ya n g ,   F   F e n g ,   Qin   L e i,   R y o su k e   In o sh it a ,   Zh a o m in g   Qia n Cu rre n t - f e d   q u a si - Z - so u r c e   in v e rter   w it h   v o lt a g e   b u c k - b o o st a n d   re g e n e ra ti o n   c a p a b il it y   IEE E,   2 0 1 0 ,   p p .   8 8 2 - 8 9 2 .   [1 0 ]   F   P e n g ,   Yi   Hu a n g Z - so u rc e   in v e rter  f o p o w e c o n d it io n in g   a n d   u ti li ty   in terf a c e   o f   re n e wa b le en e rg y   so u rc e s”   [1 1 ]   M   Ch e n   a n d   S   Hu n g :“Mu lt i - in p u in v e rter  f o g rid   c o n n e c ted   h y b rid   P V/ w in d   p o w e s y ste m ,   IEE T ra n s 2 0 0 7 ,   p p .   8 5 0 - 8 5 6 .   [1 2 ]   Yi  Hu a n g ,   M iao se n   S h e n   a n d   F   Z   P e n g :   [1 3 ]   “Z - so u rc e   in v e rter f o re sid e n ti a P V   sy ste m s”   IEE E,   2 0 0 6 ,   p p .   1 7 7 6 - 1 7 8 2 .   [1 4 ]   Zh iq ia n g G a o ,   Ke S h e n ,   Jia n z e   W a n g   a n d   Qic h a o   Ch e n :“ An   imp r o v e d   c o n tro me th o d   f o in d u c ti v e   lo a d   o Z - s o u rc e   in v e rte r   IEE E,   2 0 1 0 .   [1 5 ]   F a rz a d   S e d a g h a ti ,   Eb ra h im   Ba b a e i:   Do u b le i n p u Z - so u rc e   DC - DC c o n v e rter”   IEE E,   2 0 1 1 .   [1 6 ]   Re z a   G h a ra k h a n y ,   M u sta f a   M o h a m a d ian   a n d   A li   Ya z d ian V a rjan i Rea c ti v e   p o we c o m p e n sa ti o n   u sin g   Z - so u rc e   b a se d   P sy ste m   IEE E,   2 0 0 9 .   [1 7 ]   F a n g   Zh e n g   P e n g „Z - S o u rc e   In v e rter‟,  IEE T r a n sa c ti o n o n   In d u stry   Ap p li c a ti o n s ,   2 0 0 3 ,   3 9 ,   ( 2 ),   p p .   5 0 4 - 5 1 0   [1 8 ]   B.   Ju stu Ra b i,   R.   A ru m u g a m „H a r m o n ics   S tu d y   a n d   Co m p a riso n   o f   Z - S o u rc e   In v e rter  w it h   T r a d it io n a In v e rters ‟,   Ame ric a n   J o u r n a l   o Ap p li e d   S c ie n c e s’ ,   2 0 0 5 ,   2 ,   (1 0 ),   p p .   1 4 1 8 - 1 4 2 6   [ 19 ]   S .   Ka m a la k k a n n a n ,   D.Kiru b a k a ra n „Co m p a ra ti v e   A n a l y sis   o G rid   Co n n e c ted   P h o to v o l taic   b a se d   Z - S o u rc e   In v e rter  w it h   P a n d   P ID  Co n tro ll e rs‟,  J o u rn a o C o mp u ta ti o n a a n d   T h e o re ti c a Na n o   sc ien c e ,   1 ,   (1 4 ) ,     p p .   5 7 7 - 5 8 4 .         B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        S.   Ka m a lak k a n n a n   o b tain e d   h is  M . E   d e g re e   f ro m   Bh a r a th id a sa n   Un iv e rsit y ,   T ri c h y   in   th e   y e a r   2 0 0 1 .   He   is  a   r e se a r c h   sc h o lar  a S a th y a b a m a   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a i.   He   h a s   m o re   th a n   1 5   y e a rs   o f   tea c h in g   e x p e rien c e   in   En g in e e rin g   Co ll e g e   a n d   a   li f e   m e m b e r   in   IS T E.   He   h a s   p u b li s h e d   se v e r a re se a rc h   p a p e rs  in   t h e   a re a   o f   P o w e El e c tro n ics .   He   is  c u r re n tl y   w o rk in g   a A ss istan P r o f e ss o in   S t .   Jo se p h ‟s In stit u te  o f   T e c h n o l o g y ,   Ch e n n a i,   In d ia           Dr.   D.   Kir u b a k a ra n   h a o b tai n e d   M . E.   d e g re e   f ro m   Bh a ra th id a sa n   Un iv e rsity ,   T rich y   in   th e   y e a 2 0 0 0   a n d   P h . D.  d e g re e   f ro m   A n n a   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a in   th e   y e a 2 0 1 0 .   His  a re a   o f   in tere st  is  In d u c ti o n   He a ti n g   a n d   Re n e w a b le  En e rg y   S y ste m s.   He   h a p u b li sh e d   se v e ra re se a rc h   p a p e rs  in   th e   a re a   o f   In d u c t io n   He a ti n g .   He   h a m o re   th a n   1 5   y e a rs  o f   tea c h in g   e x p e rien c e .   He   is   a   li f e   m e m b e o f   IS T E.   He   is  c u rre n tl y   w o rk in g   a a   P ro f e ss o a n d   He a d   in   th e   De p a rtm e n o El e c tri c a l   a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g ,   S t.   Jo se p h ‟s  In st it u te  o f   T e c h n o lo g y ,   Ch e n n a i,   In d ia.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.