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.   5 ,   No .   2 A u g u s t   201 6 ,   p p .   87 ~ 94   I SS N:  2252 - 8792           87       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   Z -   So urce  Inv erte r bas ed Dyna m ic  Vo ltag e Rest o rer   for the   M itiga tion o Vo lt a g e Sag /S w ell       K .   P ra m ee la ,   D. Vij a y   K u m a r,   B . T rina dh a                       De p a rtme n t .   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   A ITA M ,   T e k k a li ,   S rik a k u lam   Dist,   In d ia .       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Me i 1 7 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   J u n   2 3 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   J u l   1 6 ,   2 0 1 6       T h is  p a p e u se su p e c a p a c it o a th e   e n e rg y   sto ra g e   d e v ice   f o th e   DV to   c o m p e n sa te  v o lt a g e   sa g ,   v o lt a g e   s w e ll   a n d   h a r m o n ics   d u e   to   a d d it i o n   o n o n li n e a l o a d   i n   th e   d istri b u ti o n   li n e .   Ba se d   o n   t h is  to p o lo g y ,   D V c o n sist   o f   su p e c a p a c it o r,   z   so u rc e   i n v e rter  a n d   i n jec ti o n   tra n sf o rm e r.   S u p e c a p a c it o p r o d u c e th e   n e c e ss a ry   d c   v o lt a g e   w h ich   is  g iv e n   a th e   i n p u v o lt a g e   to   th e   z - so u rc e   in v e rter;  p r o v id e   th e   n e c e ss a r y   in jec ti n g   v o lt a g e ,   w h ich   h a to   b e   re st o re d .   A   n e w   to p o lo g y   b a se d   o n   Z - s o u rc e   in v e rter  is  p re se n ted   i n   o rd e t o   e n h a n c e   t h e   v o lt a g e   re sto ra ti o n   p r o p e rty   o f   d y n a m ic   v o lt a g e   re sto re r.   Z - so u rc e   in v e rter  w o u ld   e n su re   a   c o n sta n D v o lt a g e   a c ro ss   th e   DC - li n k   d u ri n g   th e   p ro c e ss   o f   v o lt a g e   c o m p e n sa ti o n .   T h e   m o d e li n g   o f   Z - so u rc e   b a se d   d y n a m ic  v o lt a g e   re sto re is  c a rried   o u t   c o m p o n e n w ise   a n d   th e ir  p e rf o rm a n c e s   a re   a n a l y z e d   u sin g   M AT LAB   so f t w a re .   K ey w o r d :   C u s to m   P o w er   De v ices   DVR    P o w er   Q u alit y   Vo ltag s a g     Vo ltag s o u r ce   i n v er ter   Vo ltag s w el l     Co p y rig h ©   2 0 1 6   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 :   K.   P r am ee la   Dep at m en t   E lectr ical  an d   E le ctr o n ic  E n g in ee r i n g ,   A I T A M,   T ek k ali,   Srik a k u la m   D is t,  A . P ,   5 3 2 2 0 1 ,   I n d ia .   E m ail:  p r a m ee la2 1 6 @ g m ail. c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   P o w er   q u alit y   p r o b le m s   ca n   o r ig i n ate  at   t h s u p p l y   s y s t e m ,   o r   t h c u s to m er s   p la n o r   ev en   a   n eig h b o r in g   i n s talla tio n   w h ic h   co u ld   p r o p ag ate  v ia  t h s u p p ly .   Di s t u r b an ce   E f f ec O v e r v o ltag e,   U n b alan ce   Mo to r   h ea tin g   Ne u tr al - g r o u n d   v o ltag Dig i tal  d ev ice  m a lf u n ct io n   I n ter r u p tio n   C o m p l ete  s h u td o w n   Sa g   Var iab le  s p ee d   d r iv e&   co m p u ter   tr ip - o u S w el O v er s t r es s   in s u latio n   Fl u ctu a tio n s   L ig h f lic k er .   Vo ltag e   s ag / s ell  i s   m o s i m p o r tan p o w er   q u a lit y   p r o b lem s   c h alle n g in g   t h u til it y   in d u s tr y   ca n   b co m p e n s ated   a n d   p o w er   is   i n j ec ted   in to   t h e   d is t r ib u tio n   s y s te m .   B y   i n j ec tin g   v o ltag e   w it h   a   p h a s ad v an ce   w it h   r es p ec to   th e   s u s tai n ed   s o u r ce - s id v o lta g e,   r ea ctiv p o w er   ca n   b u tili ze d   to   h elp   v o ltag r es to r atio n   [ 1 ] .   D y n a m ic  Vo lta g R esto r er ,   w h ich   co n s i s t s   o f   s et  o f   s er ies  a n d   s h u n t   c o n v er ter s   co n n ec ted   b ac k - to - b ac k ,   th r ee   s er ies   tr an s f o r m er s ,   an d   d ca p ac ito r   in s talled   o n   th co m m o n   d lin k   [ 3 ] .   T h P u ls e - w id t h   m o d u latio n   o f   Z - s o u r ce   in v er ter   h as  r ec en tl y   b ee n   p r o p o s ed   as  an   alter n ati v p o w er   co n v er s io n   co n ce p t   as  th e y   h a v b o th   v o ltag b u c k   a n d   b o o s t c ap ab i liti es.   T h Z - s o u r ce   co n v er ter   e m p lo y s   a   u n iq u e   X - sh ap ed   i m p ed a n ce   n et w o r k   o n   it s   d s id f o r   ac h ie v i n g   b o th   v o ltag b u c k   an d   b o o s ca p ab ilit ies  th is   u n iq u f ea t u r es  th at  ca n n o b o b tain ed   in   th tr ad itio n al  v o ltag e - s o u r ce   a n d   cu r r en s o u r ce   co n v er ter s .   T h p r o p o s ed   s y s te m   i s   ab le  to   co m p e n s ate  lo n g   an d   si g n i f ica n tl y   lar g v o ltag s a g s   [ 2 ] ,   [ 5 ]   an d   [ 9 ] .   P ass iv it y - b a s ed   d y n a m ical  f ee d b ac k   co n tr o ller s   ca n   b d er iv ed   f o r   th in d ir ec s tab il izatio n   o f   t h av er a g o u tp u t   v o ltag e.   T h d er iv ed   co n tr o ller s   ar b ased   o n   a   s u itab le  s tab ilizi n g   d a m p i n g   in j ec tio n ”  s c h e m [ 7 ] .   T r an s f o r m er   les s   s el f - ch ar g i n g   d y n a m ic  v o lta g r esto r er   s er ies co m p en s atio n   d ev ice  u s ed   to   m it ig ate  v o lta g s ag s .   A   d etailed   an al y s is   o n   t h co n tr o l o f   th r esto r er   f o r   v o ltag e   s a g   m iti g atio n   a n d   d lin k   v o lta g r eg u latio n   ar e   p r esen ted   [ 8 ] .   I n s ta l latio n   o f   t h w o r ld ' s   f ir s t   D y n a m ic  Vo lta g R e s to r er   ( DVR)  o n   m aj o r   US.  Utilit y   s y s te m   to   p r o tect  cr itical  c u s to m er   p lan 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.  5 ,   No .   2 A u g u s t   2 0 1 6   :   87     94   88   f r o m   p o w er   s y s te m   v o lta g d is tu r b an ce s .   T h in s tal led   s y s te m   at  a n   au to m ated   y ar n   m an u f ac t u r in g   a n d   w ea v i n g   f ac to r y   p r o v id es   p r o tectio n   f r o m   d i s tu r b an ce s   [ 1 0 ] .   I n   th i s   p ap er   th m o d eli n g   a n d   co n tr o o f   v o ltag s ag /s w ell   co m p e n s at io n   u s i n g   Z - So u r ce   in v er te r   b ased   d y n a m ic  v o lta g r esto r e r   ar s i m u lated   u s i n g   M A T L A B   s o f t w ar e.   T h s i m u lat io n   r e s u lt s   ar p r esen ted   to   s h o w   th e f f ec t i v en e s s   o f   t h p r o p o s ed   co n tr o l m et h o d .       2 .     DYNA M I VO L T A G E   RE ST O R E R   T h D y n a m ic   Vo lta g R e s to r er   ( DVR),   is   also   r e f er r ed   to   as  Ser ies   Vo lta g B o o s ter   ( S VB )   o r   th e   Static  Ser ie s   C o m p e n s ato r   ( SS C ) ,   is   a   d ev ice  u tili ze d   s o li d   s tate  p o w er   elec tr o n ic  co m p o n en ts ,   a n d   it  i s   co n n ec ted   i n   s er ie s   w it h   Di s tr ib u tio n   cir cu i t.  T h DVR   co n s i s o f   an   I n j ec tio n /B o o s ter   tr an s f o r m er ,   Har m o n ic  Fi lter ,   Vo ltag So u r ce   C o n v er ter   ( P o w er   co n v er ter ) ,   DC   ch ar g i n g   cir c u i an d   C o n tr o an d   P r o tectio n   cir cu it  as  s h o w n   i n   t h b lo c k   d ia g r a m   o f   DV R   in   f i g . 1 .   T h f ir s t   DVR   w as   in s talled   i n   No r t h   C ar o lin a,   f o r   th r u g   m an u f a ctu r in g   i n d u s tr y   [ 1 1 ] .   A n o t h e r   w as  i n s tal led   to   lar g d ai r y   f o o d   p r o ce s s in g   p lan i n   Au s tr alia  [ 1   3 ] .   I ts   p r im ar y   f u n c tio n   i s   to   r ap id l y   b o o s u p   t h v o lta g at   l o ad   s id in   ca s d i s t u r b an ce   to   th at  lo ad .   T h er ar v ar io u s   cir cu it  to p o lo g ies  an d   co n tr o s ch e m ar u s ed   to   i m p l e m en th DV R .   I t   b asicall y   co n s i s ts   o f ,   B atter y   en er g y   s to r ag e,   Vo lta g So u r ce   I n v er ter ,   P ass iv F ilter ,   I n j ec tio n B o o s ter   T r an s f o r m er   as s h o w n   i n   Fi g u r 1 .         Fig u r 1 .   Sch e m atic  d iag r a m   o f   DVR.       T h b asic  f u n ctio n   o f   th D VR   is   to   d etec an y   v o ltag e   s ag /s w e ll  o cc u r r ed   in   th p o wer   lin a n d   in j ec ts   th b alan ce   v o lta g f r o m   th D VR .   T h is   is   ac h ie v ed   eith er   b y   ab s o r b in g   o r   in j ec tin g   ac tiv o r   r ea ctiv e   p o w er   [ 9 ] .     2 . 1.   DC  ener g y   Sto ra g dev ice   I is   u s ed   to   s u p p l y   t h r ea p o w er   r eq u ir e m e n f o r   th co m p en s atio n   d u r in g   v o lta g s a g .   L ea d - ac id   b atter ies,  Su p er   C o n d u c tin g   Ma g n e tic  E n er g y   S to r ag ( S ME S),   Fl y w h ee l s   a n d   S u p er   c ap ac ito r s   ca n   b u s ed   as  t h s to r ag e   d ev ice s .   Fo r   DC   d r iv e s   s u c h   as   ca p ac ito r s ,   b atter ies  a n d   SME S,  DC   to   AC   co n v er s io n   ( in v er ter s )   ar n ee d ed   to   d eliv er   p o w er ,   w h er ea s   f o r   f l y w h ee l,  AC   to   AC   co n v er s io n   i s   r eq u ir ed   [ 4 ,   5 ,   an d   8 ] .   T h m a x i m u m   co m p en s atio n   ab ilit y   o f   DVR  p ar tic u l ar   f o r   v o ltag s a g   i s   d ep en d en o n   th ac tiv p o w er   s u p p lied   b y   th e n er g y   s to r ag e   d ev ices.     2 . 2.     Vo lt a g So urce   I nv er t er   ( VS I )     T h b asic  f u n c tio n   VSI   is   to   co n v er DC   v o lta g s u p p lied   b y   t h en er g y   s to r ag d ev ice  to   an   AC   v o ltag e.   T h is   is   co u p led   to   an   in j ec tio n   tr an s f o r m er   to   th m ain   s y s te m .   T h u s   VSI   w it h   l o w   v o lta g r atin g   is   s u f f icie n t [ 4 ,   8 ] .     2 . 3 .     P a s s iv F ilte r     I is   u s ed   to   co n v er P W p u ls w a v e f o r m   i n   to   s in u s o id al  w a v e f o r m .   I co n s i s ts   o f   a n   in d u cto r   an d   ca p ac ito r .   I ca n   b p lace d   eith er   h i g h   v o lta g s id o r   lo w   v o ltag s id o f   t h i n j ec tio n   tr an s f o r m er .   B y   p lacin g   it  i n v er ter   s id h i g h er   o r d er   h ar m o n ic s   a r p r ev e n te d   f r o m   p as s i n g   t h r o u g h   t h v o ltag tr a n s f o r m er .   An d   it  w i ll  r ed u ce   s tr ess   o n   t h i n j ec tio n   tr an s f o r m er .   W h e n   t h f ilter   is   p lace d   o n   th e   h i g h   v o lta g s id e,   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       Z -   S o u r ce   I n ve r ter b a s ed   Dyn a mic  V o lta g R esto r er fo r   th Mit ig a tio n   o   V o lta g e   ( K .   P r a mee la )   89   h ig h er   o r d er   h ar m o n ic  c u r r en d o   p en etr ate  to   t h s ec o n d ar y   s id o f   th e   tr an s f o r m er ,   a   h ig h er   r atin g   o f   t h e   tr an s f o r m er   is   r eq u ir ed   [ 4 , 8 ] .     2 . 4.     Vo lt a g I nje ct io n T ra ns f o r m er     T h b asic  f u n ctio n   is   to   i n cr ea s t h v o ltag e   s u p p lied   b y   t h e   f il ter ed   VSI   o u tp u to   th e   d es ir ed   lev el.   T h h ig h   v o lta g s id o f   th e   in j ec tio n   tr a n s f o r m er   is   co n n ec ted   i n   s er ie s   to   t h d i s tr ib u tio n   li n a n d   lo w   v o ltag e   s id i s   co n n ec ted   to   t h p o w er   cir cu it   o f   th e   DV R .   I n   t h is   s t u d y   s i n g le  p h a s i n j ec tio n   tr a n s f o r m er   i s   u s ed .   Fo r   th r ee   h a s   DVR,  t h r ee   s in g le  p h ase  tr a n s f o r m er   c an   b co n n ec ted   eit h er   in   d elt a/o p en   o r   s tar /o p en   co n f i g u r atio n .     2 . 5.     By - pa s s   Sw it ch       T h DVR  is   s er ies  co n n ec ted   d ev ice,   if   f a u lt  c u r r en t h at  o c cu r   d u to   f au l i n   th e   d o w n s t r ea m   w il l   f lo w   th r o u g h   t h in v er ter   cir cu it  [ 1 0 ] .   T h p o w er   elec tr o n ic   co m p o n e n ar r ated   to   th lo ad   cu r r en h e n ce   t p r o tect  th in v er ter   f r o m   h ig h e r   cu r r en t,  b y - p as s   s w i tch   i s   u s ed   an d   it is   lo ca ted   b et w ee n   t h in v er ter   an d   t h e   is o latin g   tr an s f o r m er .         3 .     DVR  O P E RA T I N G   S T A T E S     Du r in g   t h n o r m a l o p er atio n     Un d er   n o r m al   w o r k i n g   co n d i tio n   DV R   is   n o i n j ec tin g   a n y   v o lt a g to   t h s y s te m .   I f   t h en er g y   d ev ice  is   f u ll y   c h ar g ed   th e n   t h DVR o p er ates in   s ta n d b y   m o d o r   in   th s el f - ch ar g i n g   m o d e.     Du r in g   Vo lta g s a g /s w el l   B y   s u p p l y in g   t h r ea p o w er   f r o m   t h en er g y   s to r ag d ev i ce   to g eth er   w it h   t h r ea cti v p o w er ,   th DVR i n j ec ts   th d if f er e n ce   b etw ee n   th p r e - s a g   an d   s a g   v o lt ag [ 6 ] .     Fau lt i n   t h d o w n s tr ea m   o f   t h e   p o w er   li n   I n   th i s   ca s e,   b y - p as s   s w itc h   is   o p er ated   an d   p r o v id alter n ati v p ath   f o r   th h i g h   f a u lt c u r r e n ts .   I f   t h is   h ig h   f au l cu r r en f lo w s   t h r o u g h   th i n v er ter ,   it  m a y   d a m ag t h s e n s it iv p o w er   elec tr o n ic   co m p o n e n t.       4 .     E XI ST I N G   VO L T A G E   S A G /S WE L L   M I T I G A T I O T E CH NI Q U E     I n   m o s o f   t h p u b lis h ed   w o r k   o n   DV R   ,   R e f er en ce     v o l tag g e n er atio n   ar ac h ie v ed   u s i n g   p q r   p o w er   th eo r y ,   d q   tr an s f o r m ati o n   [ 1 2 ] ,   f u zz y   lo g ic  co n tr o ,   s lid in g     m o d co n tr o l,  A r tific ial  n e u r al  n e t w o r k   an d     s o f t w ar P L L .   Ge n er all y   o p en   lo o p   f ee d   f o r w ar d   co n tr o   is   p r ef er r ed   to   m ee t   th f as co m p e n s atio n   r eq u ir e m en . T h   p r esen ce   o f   p ass i v L C   f ilter ,   s at u r atio n   o f   s er ies  i n j ec tio n     tr an s f o r m er   an d   th v o lta g e   d r o p   ac r o s s   th i n d u cto r   a f f ec th e   p er f o r m a n ce   o f   DV R   i n   o p en   lo o p   co n tr o l.  T h L o ad   v o ltag e   m a y   n o b co m p e n s ated   to   t h d esire d   v alu i n   o p en   lo o p   f ee d   f o r w a r d   co n tr o l.  C lo s ed   lo o p   co n tr o ca n   r ed u ce   t h d am p i n g   o s cillatio n   ca u s ed   b y   th s w itc h i n g   h ar m o n ics  L C   f il ter   b u n o ca tc h in g   u p   w it h   f ast  d y n a m ic   r esp o n s e.   I n   t h d q o   tr an s f o r m atio n   m et h o d ,   th q u a n ti ties   ar ex p r ess ed   as  t h in s ta n ta n eo u s   s p ac v ec to r s .   First  t h r ee   p h a s v o ltag e s   ( Va ,   Vb ,   Vc)   ar e   co n v er ted   to   s ta tio n ar y   r e f er en ce   f r a m V α   a n d   Vβ  an d   th e n   it   is   co n v er ted   to   d - q - o   r ef er en ce .   Du r in g   f a u lt  t h ese  d v alu e s   w ill  d r o p   an d   th d if f er en ce   b et w ee n   th p r e - s a g   an d   s ag g ed   v al u w i ll  f o r m   a n   er r o r   s ig n al.   T h is   er r o r   s ig n al  is   th en   co n v er ted   b ac k   to     an d   Vβ  w h ich   i s   ag ain   m o d u lated   u s i n g   s p ac v ec to r   m o d u latio n   to   p r o d u ce   th e   r eq u ir ed   p u ls e   to   s w itc h   o n   t h i n v er ter   th u s   r esto r in g   t h lo ad   v o lta g . T h is   m et h o d   is   ap p licab le  o n l y   to   th r ee   p h ase  s y s te m .   T h co m p u tatio n s   ar e   in s ta n ta n eo u s   b u t i n cu r   ti m d ela y s   i n   f ilter i n g   d q u a n tit y .       5 .     P RO P O SE CO M P E NSAT I O T E CH NI Q U E     T h b asic  f u n ctio n s   o f   co n tr o ller   in   DV R   ar th ( i)   d et ec tio n   o f   v o ltag s a g /s w el ev en ts   i n   t h e   s y s te m   ( ii)  co m p u tatio n   o f   th e   co r r ec tin g   v o lta g a n d   ( iii)  g e n er atio n   o f   tr i g g er   p u ls e s   to   th s i n u s o id al  P W b ased   DC - AC   i n v er ter .   I n   o r d er   to   m iti g ate  t h s i m u lated   v o ltag s a g   s w ell  Di s cr ete  P W M - b ased   co n tr o l   s ch e m is   i m p le m en ted .     T h is   co n tr o l s y s te m   o n l y   m ea s u r es t h r m s   v o lta g at  lo ad   p o in t a n d   ex er ts   v o lta g e   an g l co n tr o as  f o llo w s a n   er r o r   s ig n al  is   o b tain ed   b y   co m p ar in g   th r e f er en ce   v o lta g w it h   t h r m s   v o lta g e   m ea s u r ed   at  t h lo ad   p o in t.  T h P I   co n tr o ller   p r o ce s s es  t h er r o r   s ig n al  a n d   g en er ate s   t h r eq u ir ed   an g le   δ  to   d r iv th er r o r   to   ze r o .   I n   th P W g en er ato r s ,   th s i n u s o id al  s ig n al,   Vco n tr o l,  is   p h ase  m o d u lated   b y   m ea n s   o f   t h a n g le   δ   o r   d elta  . T h m o d u lated   s ig n al,   Vco n tr o l,  i s   co m p ar ed   ag a in s a   tr ian g u l ar   s ig n al   ( ca r r ier )   in   o r d er   to   g en er ate  th s w i tch i n g   s i g n al s   o f   th V SC   v al v e s .   T h m ai n   p ar a m ete r s   o f   th s in u s o id al  P W s ch e m ar th e   a m p lit u d m o d u latio n   in d e x ,   m a,   o f   s i g n al  co n tr o l,  an d   th e   f r eq u en c y   m o d u latio n   i n d ex ,   m f ,   o f   t h tr ian g u lar   s ig n al.   T h am p lit u d in d ex   m i s   k ep f ix ed   at  1   p u ,   in   o r d er   t o   o b tain   th h ig h es t   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.  5 ,   No .   2 A u g u s t   2 0 1 6   :   87     94   90   f u n d a m en ta v o lta g co m p o n e n at  t h co n tr o ller   o u tp u t.  I s h o u ld   b n o ted   th at,   an   as s u m p tio n   o f   b ala n ce d   n et w o r k   a n d   o p er atin g   co n d iti o n s   ar m ad e.     T h m o d u lati n g   a n g le  δ o r   d el ta  is   ap p lied   to   th P W g e n e r ato r s   in   p h a s A ,   w h er ea s   t h e   an g les  f o r   p h ase  B   an d   C   ar s h i f ted   b y   2 4 0 ° o r   - 1 2 0 ° an d   1 2 0 ° r esp ec tiv el y .     Va  Sin   ( ω t + δ)                                                                                                    ( 1 )     Vb Sin   ( ω t+δ - 2 π/3 )                                                ( 2 )     Vc  Sin   ( ω t + δ+2 π/3 )                                             ( 3 )     I ca n   b s ee n   t h at  t h co n tr o i m p le m en tatio n   i s   k ep v er y   s i m p le  b y   u s in g   o n l y   v o lta g m ea s u r e m e n t s   as   f ee d b ac k   v ar iab le  in   t h co n t r o s ch e m e.   T h s p ee d   o f   r esp o n s an d   r o b u s tn e s s   o f   t h co n tr o s ch e m ar clea r l y   s h o w n   in   t h s i m u la ti o n   r esu l ts .   Si n ce   c u s to m   p o w er   is   r elativ e l y   lo w   p o w er   ap p licatio n ,   P W M   m et h o d s   o f f er   a   m o r f le x ib l o p tio n   t h an   t h f u n d a m en ta f r eq u e n c y   s w itc h i n g   ( FF S)  m et h o d s   f av o r ed   i n   F A C T ap p licatio n s .   B esid es ,   h ig h   s w itc h i n g   f r eq u e n cies   ca n   b u s ed   to   i m p r o v t h ef f icie n c y   o f   t h e   co n v er ter ,   w ith o u t i n c u r r i n g   s i g n i f ica n t s w itc h in g   lo s s es.       6 .       Z - SO URC E   I NV E R T E R     Z - s o u r ce   in v er ter   h as   X - s h ap ed   i m p ed an ce   n et w o r k   o n   it s   D C   s id e,   w h ich   in ter f ac e s   t h s o u r ce   an d   in v er ter   H - b r id g e.   I t   f ac ilit ate s   b o th   v o lta g e - b u ck   an d   b o o s t   ca p ab ilit ies.  T h I m p ed an ce   n et w o r k   co m p o s ed   o f   s p lit  in d u cto r s   a n d   t w o   ca p ac ito r s .   T h s u p p l y   ca n   b DC   v o lta g s o u r ce   o r   DC   cu r r en s o u r ce   o r   A C   s o u r ce .   Z - s o u r ce   in v er ter   ca n   b o f   cu r r en s o u r ce   t y p o r   v o ltag s o u r ce   t y p e.   Fi g .   2   s h o w s   th e   g e n er al  b lo c k   d iag r a m   o f   Z - So u r ce   i n v er ter .         Fig u r 2 .   B lo ck   d iag r a m   o f   Z - So u r ce   in v er ter .         Z - s o u r ce   i n v er ter   o p er atio n   is   co n tr o lled   b y   m u ltip le  p u l s e - w id t h   m o d u latio n .   T h o u tp u t   o f   th Z - So u r ce   in v er ter   is   co n tr o lled   b y   u s in g   p u l s w id t h   m o d u latio n ,   g e n er ated   b y   co m p ar in g   tr ian g u lar   w a v e   s ig n al  w i th   a n   ad j u s tab le  D C   r ef er en ce   a n d   h e n ce   t h d u t y   c y cle  o f   th s w itc h i n g   p u l s co u ld   b v ar ied   to   s y n t h esize  t h r eq u ir ed   co n v e r s io n .   A   s tr ea m   o f   p u ls w id t h   m o d u la tio n   is   p r o d u ce d   to   co n tr o th s w itc h   as   s h o w n   in   t h Fi g u r 3 .         Fig u r 3.   P u ls W i d th   Mo d u la tio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       Z -   S o u r ce   I n ve r ter b a s ed   Dyn a mic  V o lta g R esto r er fo r   th Mit ig a tio n   o   V o lta g e   ( K .   P r a mee la )   91   7 .     M AT L AB /S I M UL I NK   RE S UL T S     T o   v er if y   th ad o p ted   co n tr o s y s te m ,   t h to tal  s y s te m   o f   DVR  w as  d ev elo p ed   u s in g   th e   MA T L A B /SIM U L I NK.   A s   s h o w   i n   t h b elo w   f i g u r es   th e   s i m u lat io n   r es u lt s   d u r i n g   v o lt ag s a g s w ell   w it h   th p r o p o s ed   co n tr o s ch e m e.   Vo ltag s a g   an d   s w ell  ar s i m u lated   b y   te m p o r ar y   co n n ec tio n   o f   d i f f er e n t   i m p ed an ce s   at  t h s u p p l y   s id b u s .     7 . 1.      Vo lt a g S w ell     T h th r ee   p h ase  v o ltag s w ell   is   s i m u lated   f o r   0 . 5   m   s ec   f r o m   t=0 m s ec   to   t=0 . 5   m   s ec   a s   s h o w n   i n   Fig u r 5 . T h DVR  r eg u late   th lo ad   v o ltag to   th r ef er en ce   v o ltag b y   i n j ec tin g   ap p r o p r iate  v o ltag co m p o n e n t ( n eg at iv v o ltag m ag n it u d e) .         Fig u r 4 .   Si m u latio n   cir cu it o f   Vo ltag s w ell  co m p e n s a tio n   u s i n g   DVR.         Fig u r 5 .   Si m u latio n   r esu l ts   o f   Vo ltag s w ell  co m p e n s a tio n   u s i n g   DVR.       7 . 2.     Vo lt a g Sa g     T h th r ee   p h a s v o lta g s a g   i s   s i m u lated   f o r   0 . 5   m   s ec   f r o m   t=   1 . 5   m   s ec   to   t=2   m   s ec   as  s h o w n   i n   Fig u r 7 .   A s   i n   t h ca s o f   v o ltag s w ell,   t h DV R   i n j ec ts   a p p r o p r iate  v o ltag to   r eg u late   th lo ad   v o lta g to   r ef er en ce   v o lta g e.         Fig u r 6 . Si m u latio n   cir cu it o f   Vo ltag s a g   co m p en s atio n   u s i n g   D VR .       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.  5 ,   No .   2 A u g u s t   2 0 1 6   :   87     94   92       Fig u r 7 .   Si m u latio n   r esu l ts   o f   Vo ltag s a g   co m p en s atio n   u s i n g   D VR .       7 . 3 .      Vo lt a g S w ell     T h th r ee   p h ase    v o ltag s w el is   s i m u lated   f o r   0 . 5   m   s ec   f r o m   t=0 m s ec   to   t=0 . 5   m   s ec   as   s h o w n   i n   Fig u r 9 . T h       in j ec ted   v o ltag s w ell  an d   t h lo ad   v o lta g e. T h Z - So u r ce   in v er ter   r eg u late  th lo ad   v o ltag to   th r ef er e n ce   v o lta g b y   in j ec t in g   ap p r o p r iate  v o ltag co m p o n en t .       7 . 4 .   Vo l t a g Sa g     T h th r ee   p h a s v o lta g s a g   i s   s i m u lated   f o r   0 . 5   m   s ec   f r o m   t=   1 . 5   m   s ec   to   t=2   m   s ec   as  s h o w n   i n   Fig u r 1 0 .   A s   in   th ca s o f   v o ltag s w ell,   th Z - So u r ce   in v er ter     in j ec ts   ap p r o p r iate   v o ltag to   r eg u late  th e   lo ad   v o ltag to   r ef er en ce   v o lta g e.         Fig u r 8 .   MA T L A B /Si m u li n k   m o d el  o f   th r ee   f az Z - So u r ce   in v er ter .         Fig u r 9 .   Si m u latio n   r esu l ts   o f   v o ltag s w ell  co m p e n s atio n   t h r ee   p h ase  Z - So u r ce   i n v er ter .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ A P E     I SS N:  2252 - 8792       Z -   S o u r ce   I n ve r ter b a s ed   Dyn a mic  V o lta g R esto r er fo r   th Mit ig a tio n   o   V o lta g e   ( K .   P r a mee la )   93     Fig u r 10 .   Si m u latio n   r es u lt s   o f   v o lta g s ag   co m p e n s atio n   t h r ee   f az e   Z - So u r ce   i n v er ter .       T h s i m u latio n   r es u lt s   il lu s tr ates  t h at  t h p r o p o s ed   Z - So u r ce   i n v er ter   co n tr o s c h e m e   r esto r in g   DC v o lta g e   A cr o s s   th D C - li n k   d u r in g   t h v o ltag e   i s   v er y   ef f ec ti v el y .   T h v o lta g s w e ll  an d   s a g   m iti g atio n   i s   p er f o r m ed   w it h   s m o o th ,   s tab le   an d   r ap id   DVR r esp o n s e.       8   CO NCLU SI O N            T h is   p ap er   h as  p r esen ted   Z - So u r ce   in v er ter   co n tr o s ch e m f o r   co n s ta n DC   v o lt ag ac r o s s   th D C - lin k       d u r in g   t h p r o ce s s   o f   v o ltag co m p e n tatio n . Z - So u r ce   b ased   D y n a m ic  Vo lta g R e s t o r er   to   im p r o v t h e   s y s te m   r esp o n s an d   i n j ec tio n   ca p ab ilit y   f o r   th m it ig atio n   o f   v o ltag s a g / s w ell.   A s   o p p o s ed   to   f u n d a m en tal   f r eq u en c y   s w i tch i n g   s ch e m es   alr ea d y   a v ailab le  in   th e   M A T L A B /SIM U L I NK,   th is   P W co n tr o s c h e m e   r eq u ir es  o n l y   r m s   v al u o f   t h v o ltag e.   I n   t h i s   p ap er   v o ltag s a g /s w e ll  co m p en s atio n   u s in g   th r ee   p h a s Z - So u r ce   i n v er ter   b ased   D y n a m i Vo ltag e   R e s to r er   is   co n s id er ed .   I is   o b s er v ed   t h at   th r o u g h o u f au l co n d itio n   th p o w er   f ac to r   at  i n p u s id is   m ai n tai n ed   u n it y   a n d   th s y s te m   o u tp u v o ltag e   is   m ai n tai n ed   co n s ta n t   th r o u g h o u th f au l co n d itio n .   T h s i m u latio n   r esu lt s   s h o th at  th i s   co n tr o tech n iq u c o m p e n s ate s   f o r   th e   v o ltag s ag / s w ell  a n d   its   e x ce l len t p er f o r m a n ce s .       RE F E R E NC E   [1 ]   M . H.J  Bo ll e n   „U n d e rsta n d in g   P o w e Qu a li ty   P ro b lem V o lt a g e   sa g     a n d   In terru p ti o n s”     Ne w   Yo rk   IEE E   P re ss   , 1 9 9 9     [2 ]   J.C.   sm it h   J.L a m o re e   , P . V i n e tt , T . Du f fy   M . Kle in   T h e   im p a c o f   v o lt a g e   sa g   In d u stri a p l a n t   lo a d   In ter n a ti o n a l   Co n f e re n c e   P o w e q u a li ty   e n d   u se   a p p li c a ti o n   a n d   p e rsp e c ti v e   p p 1 7 1 - 1 7 8 .   [3 ]   Ak a g i   H,  Ne w t re n d s in   a c ti v e   f i lt e rs  f o p o w e r   c o n d it i o n i n g   IEE E   T ra n sa c ti o n   In d .   A p p li c a ti o n ,   v o 3 2   p p   1 3 1 2 - 1 3 2 2   N o v /De c   1 9 9 6     [4 ]   G h o sh   A   a n d   L e d w ich   G   (2 0 0 2 )   P o w e q u a li ty   En h a n c e m e n u sin g   Cu sto m   P o w e De v ic e s”   . Kl u w A c a d e m ics   p u b li sh e rs,  Un it e d   S tate   [5 ]   O.  A n a y a - L a ra ,   E.   Ac h a ,   M o d e li n g   a n d   A n a l y sis   o C u sto m   P o we S y ste m b y   P S CA D/EM T D C,   IEE E   T ra n s.,   P o w e De li v e r y ,   P W DR v o l - 1 7   (1 ),   p p .   2 6 6 - 2 7 2 ,   2 0 0 2 .     [6 ]   H.  Hin g o ra n I n tro d u c i n g   c u sto m   p o we r”   IEE E   sp e c tru m ,   v o l. 3 2   n o . 6   Ju n e   1 9 9 5   p   4 1 - 4 8 .     [7 ]   Jo h n   S to n e s an d   A lan   Co ll i n sio n   In tro d u c ti o n   t o   P o w e Qu a li ty   p o w e e n g in e e rin g   jo u r n a 2 0 0 1   p a g e s: 5 8   - 6 4 .     [8 ]   G re g o r y   F .   Re e d ,   M a sa to sh T a k e d a ,   " I m p ro v e d   p o w e q u a li ty   so l u ti o n u sin g   a d v a n c e d   so li d - sta te  sw it c h in g   a n d   sta ti c   c o m p e n sa ti o n   tec h n o lo g ies , "   P o w e En g in e e rin g   S o c iety   1 9 9 9   W in ter M e e ti n g ,   IE EE     [9 ]   N.G .   Hin g o ra n a n d   L .   Gy u g y i,   Un d e rsta n d i n g   F A C T S Co n c e p ts  a n d   T e c h n o l o g y   o F lex ib le  AC  T ra n s m i ss io n   S y st e m s” ,   1 st ed it io n ,   T h e   In stit u t e   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rs,  2 0 0 0 .     [1 0 ]   F .   Z.   P e n g ,   H.  A k a g i,   a n d   A .   Na b a e ,   Co m p e n sa ti o n   c h a ra c teristics   o f   th e   c o m b in e d   s y ste m   o f   sh u n p a ss iv e   a n d   se ries   a c ti v e   f il ters ,   IEE E   T ra n s.  In d .   A p p li c a t. ,   v o l.   2 9 ,   p p . 1 4 4 1 5 1 ,   Ja n . / F e b .   1 9 9 3 .     [1 1 ]   Ch ris  F it z e ,   M ik e   Ba rn e s,  P e ter  G re e n     Vo lt a g e   S a g   De tec ti o n   f o a   Dy n a m ic  V o lt a g e   Re sto re r” ,   IEE E   T ra n sa c ti o n s o n   P o w e De li v e r y ,   V o l .   4 0 , N o . 1 , p p . 2 0 3 - 2 1 2 ,   Ja n u a r y /F e b ru a r y   2 0 0 4     [1 2 ]   P . Bo o n c h iam   a n d   N.M it h u lan a n th a n ,   „„Un d e rsta n d in g   o f   Dy n a m ic  V o lt a g e   Re sto re th ro u g h   M ATLA B   sim u latio n ‟‟,   T h a m m a sa In t. J.S c . T e c h ,   V o l. 1 1 ,   No . 3 ,   J u ly - S e p 2 0 0 6 .                   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.  5 ,   No .   2 A u g u s t   2 0 1 6   :   87     94   94   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       K P ra m e e la i s cu re n tl y   p u rsu in g   M a ste rs d e g re e   f ro m   Ja w h a rlal  N e h ru   T e c h n o l o g ica   Un iv e rsit y ,   Ka k in a d a ,   A P ,   In d ia.    S h e   re c e iv e d   h e Ba c h e lo o f   T e c h n o lo g y   f ro m   J a w h a rlal  Ne h ru   T e c h n o l o g ica Un iv e rsit y ,   Ka k in a d a ,   A P ,   In d ia           D.  V i jay a   Ku m a is  a   p ro f e ss o a n d   h e a d   i n   t h e   d e p a rtm e n o f   e lec tri c a a n d   e lec tro n ics   e n g in e e rin g ,   A d it y a   In stit u te o f   T e c h n o l o g y   &   M a n a g e m e n t,   T e k k a li ,   A P ,   I n d ia.    He   re c e iv e d   h is  Ba c h e lo o f   T e c h n o lo g y   (1 9 9 7 ),   M a ste o f   T e c h n o lo g y   (2 0 0 0 ),   a n d   P h . D   (2 0 1 0 f ro m   A n d h ra   Un iv e rs it y ,   A P ,   a n d   In d ia.    He   h a 1 5   y e a rs  o f   tea c h in g   e x p e rien c e   a n d   h e   is  a n   a u th o f o m a n y   n a ti o n a a n d   in ter n a ti o n a jo u rn a l s.            B.   T rin a d h a   is  a n   A ss istan p ro f e s so in   th e   d e p a rtm e n o f   e lec tri c a l   a n d   e lec tro n ics   e n g in e e rin g ,   A d it y a   In stit u te o f   T e c h n o lo g y   &   M a n a g e m e n t,   T e k k a li ,   A P ,   In d ia.    He   re c e iv e d   h is  Ba c h e lo o f   T e c h n o lo g y   (2 0 0 6 f ro m   Ja w a rlal   Ne h ru   T e c h n o l o g ica Un iv e rsity ,   Hy d e ra b a d ,   In d ia an d       M a ste o f   T e c h n o lo g y   (2 0 0 8 f ro m   A n d h ra   Un iv e rsity ,   A P ,   a n d   In d ia.    He   h a 7   y e a r s o f   tea c h in g   e x p e rien c e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.