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 . 1 A p r il   201 8 ,   p p .   5 9 ~6 4   I SS N:  2252 - 8792   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ap e. v 7 . i1 . pp 59 - 64           59       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   Vect o Co ntrol o f  VSC  H V DC  Sy ste m  under  Singl Line to  G ro und  Fault  Co ndition       P ra bo dh a   K u m a Ra t h ,   K a nh u Cha ra n B hu y a n     F a c u lt y   in   El e c tri c a En g in e e ri n g   De p a rtm e n t,   CET ,   BBS R,   In d ia         Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   9 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Feb   2 7 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e p ro p o se a   m o d e o f   a   V S (v o lt a g e   so u rc e   c o n v e rter)  b a se d   b a c k   to   b a c k   HV DC  s y ste m   a n d   it c o n tro tec h n iq u e   u n d e f a u lt   c o n d it io n .   F ro m   th e   m a th e m a ti c a m o d e o f   th e   s y ste m   re l a ti o n sh i p   b e tw e e n   th e   c o n tro ll in g   a n d   th e   c o n tro l led   v a riab les   is  d e term in e d   to   c o n tro t h e   sy ste m   p a ra m e ters .   A n   a p p ro p riate   v e c to c o n tro tec h n i q u e   is  u se d   to   c o n tr o a c ti v e   a n d   re a c ti v e   p o w e a n d   to   m a in tain   DC  li n k   v o lt a g e .   T h e   p ro p o se d   c o n tr o ll in g   u n i t   c o n sists   o f   o u ter  c o n tro l   lo o p   a n d   in n e c o n tro l o o p   w h ich   e ffe c ti v e l y   d a m p e d   o u t h e   sy ste m   o sc il latio n   a n d   m a in tain th e   sy ste m   sta b il it y .   T h e   v a li d it y   o f   th e   m o d e a n d   th e   f e a sib il it y   o th e   c o n tro m e th o d   h a v e   b e e n   p ro v e d   b y   th e   sim u latio n   re su lt s .   In   th is  p a p e t h e   sy ste m   p e r f o rm a n c e   is   stu d ied   u n d e f a u lt   c o n d it io n   is  st u d ied .   K ey w o r d .   I n n er   lo o p s   co n t r o ller   Ou ter   lo o p s   co n tr o ller   Vec to r   co n tr o l   VSC   HV DC   Co p y rig h ©   2018   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 :   P r ab o d h Ku m ar   R a th   Facu lt y   i n   E lectr ical  E n g i n ee r i n g   Dep ar t m en t,    C o llag E n g i n ee r i n g   T r iv an d r u m ,     B B SR ,   I n d ia.   E m ail:  p r ab o d h ar ath 8 5 @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h g en er atio n   o f   elec tr ic  p o w er   i n cr ea s es   d a y   b y   d a y   t o   m ee th e   d e m a n d   o f   f a s d ev elo p in g   s o ciet y .   So   to   m ee t h in cr ea s in g   g lo b al  p o w er   d e m an d   w e   h av to   f o cu s   o n   th R   &   o f   n e w   tech n o lo g ie s   f o r   b u lk   p o w er   tr an s m i s s io n   w ith   i m p r o v ed   r eliab ilit y   a n d   co n tr o llab ilit y .   Fo r   last   m a n y   y e ar s   an d   s o   th h ig h   v o ltag d ir ec c u r r en ( HVD C )   tech n o lo g y   h as  b ee n   in   o p er atio n   an d   h as  b ee n   g ai n i n g   i n   i m p o r tan ce   w it h i n   th e x is ti n g   p o w e r   g r id s   as  HVDC  h as  m o r ad v a n ta g es   in   co m p ar is o n   t o   co n v en tio n al  AC   tr an s m is s io n     [ 1 - 3 ] .   T o   h av b etter   co n tr o ll ab ilit y   w u s v o lta g s o u r ce   co n v er ter   ( VSC )   b ased   HVD C T h VSC   b ased   HVDC  s y s te m   i s   r elativ el y   n e w   tech n o lo g y   in   E lectr ical  s cien ce .   VS C   b ased   HVDC  c an   b u s ed   f o r   lo w   an d   m ed i u m   p o w er   tr an s m i s s io n   w h ic h   ca n   b co n n ec te d   to   w ea k   o r   ev e n   p as s i v AC   n et w o r k s   an d   d ep en d in g   o n   t h s y s te m   o p er atin g   co n d itio n s   it   is   ca p ab le  o f   s u p p l y i n g   o r   ab s o r b in g   r ea ctiv p o w er   [ 4 - 7 ] VSC - HVD C   m a y   b u s ed   to   s u p p l y   p ass i v lo ad s   w it h o u lo ca g en er atio n   an d   ca n   co n n ec is lan d ed   lo ad s   o r   ev en   p ass i v AC   s y s te m s .   I n   t h is   p ap er   s in g le  l in to   g r o u n d   f a u lt   is   cr ea ted   o n   co n v er t er   I   s id an d   v ec to r   co n tr o m et h o d   is   u s to   co n tr o th ac tiv p o w e r ,   DC   li n k   v o lta g ef f icie n tl y   [ 3 ] [ 8 - 10 ] .   T h p a p er   is   o r g an ized   as f o llo w s :   Sect io I   p r o v id es   an   i n tr o d u ctio n   to   t h to p o lo g ies   o f   VSC   a n d   t h o p er atin g   p r i n cip le.   s i n g le  li n e   d iag r a m   o f   th V SC   HVD C   s y s te m   i s   p r o v id ed   w i th   d etai led   ex p lan atio n   o f   ea ch   ele m en ass o ciate d   w it h     th s y s te m .   Sect io n II   p r o v id es th o p er at in g   p r i n cip le  o f   V S C   HVD C .     Sect io n I II   p r ese n ts   t h v ec to r   co n tr o m eth o d   f o r   VS C   HV DC .     Sect io I V   p r esen t s   th m o d elin g   o f   VS C   HVD C   s y s te m .     Sect io V   p r o v id es  th s i m u la tio n   r es u lts   o f   t h p r o p o s ed   s y s te m .   A   s i n g le  li n to   g r o u n d   f au lt  is   e s tab lis h ed   an d   o p er atio n al  p er f o r m a n ce   a n d   s tab ilit y   o f   t h s y s te m   is   s t u d ied .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8 :   59     64   60   2.   CO M P O NE NT S O F   VSC  H VDC  SYS T E M   T h Fig u r 1   s h o w s   t h s in g l lin d iag r a m   o f   VS C   HV DC   s y s te m .   I n   th f i g u r it  is   s h o w n   th a t   t w o   A C   n et w o r k s   o f   s a m o p er atin g   f r eq u e n c y   ar in ter co n n ec ted   f o r   p o w er   tr an s m is s io n .   T h VSC   HVD C   s y s te m   co n s i s ts   o f   eq u ip m e n t   s u ch   a s   C   t y p h ig h   p ass   f il ter s ,   co n v er ter   tr an s f o r m er s ,   r ea cto r s ,   VSC s   an d   th eir   co n tr o s y s te m s ,   t h r ee   le v el  D C   ca p ac ito r s   an d   D C   li n es.  Descr ip tio n   o f   s o m i m p o r tan co m p o n en t s   o f   VSC   HV DC   s y s te m   a n d   th er f u n ctio n s   ar g i v e n   in   t h f o ll o w i n g   s u b s ec tio n .           Fig u r 1 .   Bl o ck   d iag r a m   o f   V SC   HVD C   s y s te m       2 . 1 .   Vo lt a g s o urce   co nv er t er   ( V SI )   T h k e y   b u ild in g   u n i ts   o f   HV DC   tr an s m is s io n   i s   t h co n v er ter s .   P o w er   elec tr o n ic  s w i tch e s   ar u s ed   to   m ad co n v er ter s .   Vo lta g So u r ce   C o n v er ter   ( VSC )   is   u s ed   in   th is   p ap er .   T h v o ltag s o u r ce   co n v er ter   is   co n s tr u cted   w i th   s el f - co m m u t ated   I n s u lated   Gate   B ip o lar   T r an s is to r   ( I GB T ) .   VSC   tech n o lo g y   ca n   co n tr o b o th   ac tiv an d   r ea cti v p o w e r   in d ep en d en tl y   a n d   ef f icie n tl y   a n d   th r ea cti v p o w er   ca n   b co n tr o lled   at  ea ch   ter m i n al  o f   t h co n v er ter s   i n d ep en d en o f   t h D C   tr a n s m i s s io n   v o lta g e   lev el.   A s   t h er is   n o   r est r ictio n   o n   m i n i m u m   n e t w o r k   s h o r cir cu it  ca p ac it y   t h er is   f r ee d o m   o f   p lacin g   th co n v er ter s   a n y w h er in   t h ac   n et w o r k .   T h tr an s ien s u p p o r o f   th e   A C   v o lta g at  t h co n v er ter s   ter m in al   i m p r o v t h v o ltag s tab ili t y   a n d   also   i m p r o v e   th e   tr an s f er   ca p ab ili t y   o f   t h s e n d i n g -   a n d   r e ce iv i n g - e n d   A C   s y s te m s ,   t h er eb y   i m p r o v e s   t h e   tr an s f er   ca p ab ilit y   o f   th e   DC   l in k .   U n lik e   co n v en tio n al   HV DC   tr a n s m i s s io n ,   th e   co n v er te r s   th e m s elv e s   h av e   n o   r ea ctiv p o w er   d e m a n d   an d   ca n   ac tu all y   co n tr o l t h eir   r ea ctiv p o w er   to   r eg u la te  AC   s y s t e m   v o lta g e.     2 . 2 .   DC - ca pa ci t o rs   As  s h o w n   i n   F ig u r 1 ,   t w o   s er ies  co n n ec ted   DC   ca p ac ito r s   o f   s a m s ize  ar e m p lo y ed   ac r o s s   t h D C   ter m i n als  o f   co n v er ter .   Dep en d in g   o n   t h r eq u ir ed   DC   v o lta g le v el  a n d   th ac ce p tab le  D C   r ip p le  th s ize  o f   th ca p ac ito r   d ec id ed .   Fo r   th g en er atio n   o f   s i n u s o id al  v o lt ag es  o n   AC   s id o f   t h co n v e r ter   th DC   v o lta g e   s h o u ld   b ad eq u ate.   T h P W s w itc h i n g   o f   h i g h - f r eq u e n c y   s w itc h es  g e n er ates  t h h a r m o n ics   i n   t h D C   cu r r en f lo w in g   in   t h tr an s m i s s io n   li n w h ich   g en er ate s   th e   h a r m o n ic s   in   t h DC   v o lta g e   w h ich   i s   s tr o n g l y   r elate d   to   th co n v er ter   AC   v o ltag e.   B y   ca lc u lati n g   th m a g n i tu d o f   r ip p le  an d   th s w it ch in g   f r eq u en c y   o f   th s e m ico n d u cto r   s w itc h es,  t h DC   s id ca p ac ito r   r atin g s   f i n alize d .     2 . 3 .   Sh un t   C - t y pe  hig h pa s s   f ilte rs   I n   p o w er   s y s te m   to   d ec r ea s th d is to r tio n   i n   v o lta g an d   to   co r r ec th p o w er   f ac to r   th r ee   p h ase  h ar m o n ic  f ilter s   h a v in g   s h u n ca p ac ito r   ar u s ed   b ec au s o f   at  f u n d a m e n tal  f r eq u e n c y   h ar m o n ic  f ilte r   p r o v id es  r ea ctiv p o w er   s u p p o r t.  Du to   f u n ctio n   o f   n o n li n ea r   h ig h   p o w er ,   h i g h   s w i tch in g   p o w er   elec tr o n ic   co n v er ter s   h ar m o n ic  cu r r en ts   o r   h ar m o n ic  v o ltag e s   ar g en e r ated ,   w h ic h   ar in j ec ted   in to   p o w er   s y s te m .   T h e   o r d er   o f   h ar m o n ics   g e n er ated   is   d ir ec tl y   r elate d   to   t h P W s w itc h i n g   f r eq u en c y   o f   th s e m i - co n d u cto r   s w itc h es.  Flo w   o f   d is to r ted   cu r r en t h r o u g h   s y s te m   i m p ed an ce   ca u s e s   p r o d u ctio n   o f   h ar m o n ic  v o lta g d is to r tio n .   Har m o n ic  f ilter   r ed u ce s   th d is to r tio n   b y   d iv er t i n g   h ar m o n ic  cu r r en t s   in   p ath s   w h ich   h av i n g   lo w   i m p ed an ce .   A f u n d a m en tal  f r eq u en c y   h ar m o n ic  f il te r s   ar d esig n ed   to   o p er ate  as  ca p ac ito r ,   s o   th at  th e y   ar also   u s ed   f o r   p r o d u cin g   r ea ctiv p o w er   r eq u ir ed   b y   co n v e r ter s   an d   f o r   p o w er   f ac to r   co r r ec tio n .   T o   av o id   p ar allel  r eso n an ce s   C - t y p h i g h - p as s   f i lter   is   u s ed ,   it  f il ter ed   lo w   o r d er   h ar m o n ics  a n d   k ee p   ze r o   lo s s es  at   f u n d a m en ta l f r eq u e n c y .     2 . 4 .   P WM   f o v o lt a g e   s o urce   co nv er t er   ( VSC)   T o   r e d u ce   th h ar m o n ics   i n   t h o u tp u v o lta g w a v ef o r m   P u ls e - w id th   m o d u la tio n   ( P W M)   is   t h e   m o s ac ce p ted   s w itc h in g   m et h o d .   I n   P W th co m p ar is o n   b et w ee n   f u n d a m e n tal   f r e q u en c y   m o d u lati n g   w a v e f o r m   an d   f ix ed   ca r r ier   f r eq u en c y   tr ia n g u lar   w a v ef o r m   g e n er ates  t h f ir in g   p u l s es  w h ic h   ar g i v en   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     V ec to r   C o n tr o l o f V S C   HV DC   S ystem  u n d er S in g le  Lin t o   Gro u n d   F a u lt C o n d itio n   ( P r a b o d h a   K u ma r   R a th )   61   VSC .   T h m a g n it u d an d   p h a s an g le  o f   t h g en er ated   f u n d am e n tal  f r eq u e n c y   co m p o n e n o f   t h co n v er ter   o u tp u AC   v o lta g ca n   b co n t r o lled   b y   v ar y in g   t h m a g n it u d an d   p h ase  an g le  o f   t h m o d u lati n g   w a v e f o r m .     I n   t h is   p ap er   u n i - p o lar   s i n u s o i d al  P W is   u s ed .   I n   ca s o f   u n i - p o lar   s in u s o id al  P W tech n iq u e,   t w o   s a m p h a s f u n d a m e n tal  f r eq u en c y   m o d u lati n g   w av e f o r m s   w it h   o p p o s ite  p o lar ity   ar co m p ar ed   w it h   t h h i g h   s w itc h in g   f r eq u e n c y   tr ian g u la r   w a v e f o r m s .   T h o u tp u v o lta g s w i tch e s   b et w ee n   +V d c/2   a n d   ze r o   o r   b et w ee n   ze r o   an d   Vd c/ 2 ,   f o r   th is   r ea s o n ,   th is   t y p o f   P W M   s ch e m is   ca lled   P W M   w it h   u n i - p o lar     v o ltag s w itc h i n g .       3.   O P E RAT I N G   P RINC I P L E   O F   V SC - H VDC   As  s h o w n   in   F ig u r e1 ,   th co n v er ter   tr an s f o r m er   w h ic h   is   co n n ec ti n g   to   AC   n et w o r k   a n d   v o ltag e   s o u r ce   co n v er ter   ca n   b m o d eled   as  an   eq u iv ale n s er ie s   r es is tan ce   a n d   r ea ctan ce ,   b u h er th r esis ta n ce   is   v er y   s m all  co m p ar ed   to   th r ea ctan ce   s o   in   p o w er   ca lcu latio n s   r esi s tan ce   ca n   b n eg lecte d .   T h ac tiv p o w er   f lo w   i n   t h tr a n s m is s io n   li n e   d ep en d s   o n   t h p h a s s h i f t   b et w ee n   v o ltag e s   o f   b o t h   s id es  w h ich   is   d u to   tr an s f o r m er   r ea ctan ce .   T h v o ltag at  s e n d in g   en d   at  AC   b u s   is   co n s id er ed   as  r ef er en ce   s o   th co n v er ter   o u tp u AC   v o ltag h as   p h as s h i f w it h   r esp ec to   th e   b u s   v o lta g e.   T h m a g n i tu d a n d   p h ase  a n g le  o f   co n v er ter   o u tp u AC   v o lta g is   co n tr o lled   b y   t h V SC   co n tr o s y s te m .   T h ac ti v a n d   r ea ctiv p o w er   f lo b et w ee n   th AC   s y s te m   an d   th co n v er ter   d ep en d s   o n   t h e   m ag n it u d o f   t h v o ltag e s   a b o th   s id es  o f   t h tr an s f o r m er ,   th e   tr an s f o r m er   r ea ctan ce   a n d   th p h a s a n g le   b et w ee n   t h e m .   T h ac ti v a n d   r ea ctiv p o w er   f lo b et w ee n   A C   b u s   an d   co n v er te r   A C   ter m i n als ca n   b ex p r ess ed   as f o llo w s :   T h ac tiv p o w er   at  s en d i n g   en d   an d   r ec eiv i n g   e n d   is   g iv e n   b y                           ( 1 )         ( 2 )         ( 3 )         ( 4 )     Her e,   P 1   VSC 1   s id ac ti v p o w er ,   P 2 -   VS C 2   s id e   ac tiv e   p o w er ,   Q1 -   VS C 1   s id r ea ct iv p o w er ,   Q2 -   VSC 2   s id r ea ctiv p o w e r ,   VS1 , VC 1 -   VSC 1   s id b u s   v o ltag e,   VS2 , V C 2 -   VS C 2   s id b u s   v o ltag e,   XT -   T r an s f o r m er   r ea ctan ce ,   δ1 -   L o ad   an g le  i n   VS C 1   s id e,   δ2 -   L o ad   an g le  i n   VS C 2   s id e.   T h a m p lit u d e,   p h ase   an g le   an d   f r eq u en c y   o f   f u n d a m e n t al  co m p o n e n o f   co n v er ter   o u tp u t   AC   v o ltag V C 1   an d   V C 2   ar co n tr o lled   u s i n g   th SP W tech n iq u e.   I f   t h v o ltag at  t h DC   s id o f   t h e   co n v er ter   is   VDC  w h ic h   is   as s u m ed   to   b co n s tan th e n   th e   f u n d a m e n tal  f r eq u en c y   co m p o n en o f   co n v er ter   o u tp u AC   v o lta g ca n   b d er iv ed   f r o m   t h f o llo w i n g   eq u ati o n .       ( 5 )     Her e,   VDC -   v o lta g o n   D C   s i d e,   ω   -   an g u lar   f r eq u e n c y ,   Mi   - m o d u latio n   in d e x   an d   δ  -   p h ase  an g l e   b et w ee n   th co n v er ter   o u tp u t A C   v o lta g an d   t h A C   b u s   v o ltag e.       4.   CO NT RO L   SCH E M E   O F   VSC  H VDC  SYS T E M   I n   th is   p ap er ,   v ec to r   co n tr o m eth o d   is   u s ed   to   co n tr o th ac tiv p o w er ,   r ea ctiv p o w er   an d   DC -   li n k   v o ltag e.   T h v ec to r   co n tr o c o n s is ts   o f   t h i n n er   co n tr o lo o p   an d   th o u ter   co n tr o lo o p .   T h o u ter   co n tr o lo o p   in clu d es  th D C   v o lta g co n tr o ller ,   th AC   v o lta g co n tr o ller ,   th ac tiv p o w er   co n tr o ller ,   th r ea ctiv p o w er   co n tr o ller .   Her e,   v ec to r   co n tr o m et h o d   is   u s ed   f o r   b e tter   co n tr o o f   th p ar am eter s .   A cti v p o w er   an d   r ea ctiv p o w er   co n tr o lled   q u an titi e s   o f   V SC - HV DC   ar c o u p led   to   ea ch   o th er   i n   s u ch   m a n n er   t h at  a n y   ch an g i n   o n o f   th q u an t it y   af f ec ts   t h o th er   a n d   b y   u s i n g   th v ec to r   co n t r o m et h o d   th e   co u p lin g   b et w ee n   th ese   q u a n titi e s   ca n   b r e m o v ed   s o   th a w e   h a v a n   in d ep en d en co n tr o o f   ea c h   q u an t it y .   T h v ec to r   co n tr o l   s tr ateg y   co n s is t s   o f   ca s ca d co n tr o s y s te m   w it h   f ast er   in n er   co n tr o ller s .   T h v e cto r   co n tr o ller   is   ac co m p li s h ed   b y   ad d itio n al  o u ter   cu r r e n co n tr o ller   w h ic h   p r o v id es  th r e f er en ce   v al u es  f o r   in n er   co n tr o ller .   T h o u ter   co n tr o ller s   in cl u d ac tiv p o w er   co n tr o ller ,   r ea cti v p o w er   co n tr o ller ,   AC   v o lt ag co n tr o ller ,   DC   v o ltag co n tr o ller .     1 1 1 1 1 s i n T C S X V V P   2 2 2 2 2 s i n T C S X V V P   1 1 1 1 1 2 1 1 c o s T C S T S X V V X V Q   2 2 2 2 2 2 2 2 c o s T S T C S X V X V V Q   ) s i n ( ) ( t M V t V i DC C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8 :   59     64   62   5.   M O DE L I N G   O F   VSC  H VD SYST E M   T h p o w er   s y s te m   co m p o n en t s   s u c h   as  tr an s f o r m er s ,   f ilter s ,   VSC ,   DC   ca p ac ito r s   an d   DC   o v er h ea d   ca b les ar in teg r ated   in   VSC   HVDC  m o d el.     5 . 1 .   M o delin g   o f   AC  net wo r ks   T w o ,   2 3 0   k ( R MS  p h ase - p h ase) ,   1 0 0   MV A   A C   n et w o r k s   ar co n n ec ted   t h r o u g h   V SC   HVD C   lin k .   T h w ea k   A C   s y s te m s   co n n ec ted   h er ar b alan ce d   3 - p h ase  s o u r ce s   at  f i x ed   f r eq u e n c y   o f   5 0   Hz.     5 . 2 .   Mo delin g   o f   co nv er t er   t ra ns f o r m er   T h co n v er ter   tr an s f o r m er   wo r k s   as  n ec ess ar y   ele m e n f o r   p o w er   tr an s f er   b et w ee n   AC   an d   DC   s y s te m s .   T h tr an s f o r m er   co n f ig u r at io n   u s ed   in   t h Si m u li n k   m o d el  is   Star   g r o u n d -   Delta   w h ic h   av o id s   t h p h ase  s h if tin g   b et w ee n   p r i m ar y   a n d   s ec o n d ar y   v o lta g e s .   T h r atin g   o f   t h co n v er ter   tr an s f o r m er   is   1 1 5   MV A ,   2 3 0   KV  p r im ar y   v o lta g an d   4 9   KV  s ec o n d ar y   v o lta g e,   5 0   Hz.       5 . 3 .   Co ntr o s y s t e m   m o delin g   T h co n tr o ller   co m p r is es   o f   m ea s u r e m en d ev ice s   b y   wh ich   v ar io u s   p ar a m eter s   ar e   m ea s u r ed   in cl u d in g   v o lta g e,   cu r r en t,  ac ti v p o w er ,   r ea ctiv p o w er ,   DC   v o lta g an d   DC   c u r r en at  b o th   en d s   o f   t h D C   s y s te m .   I n   VS C   HVD C   m o d el  f o u r   d i f f er en t   co n tr o ller s ,   t w o   at  ea c h   e n d   o f   VS C   HVD C   lin k   ar e   i m p le m en ted .   T h i n n er   c u r r en co n tr o b lo ck s   w h ic h   p r o v id es  th r e f er en ce   v o ltag to   t h o u ter     co n tr o l b lo ck s .       5 . 3 . 1 .   Act iv po w er   c o ntr o l   T h ac tiv p o w er   co n tr o b lo ck   co n s is t s   o f   o u ter   a n d   in n er   cu r r en co n tr o lo o p s .   A c t iv p o w er   r ef er en ce   is   co m p ar ed   w it h   t h m ea s u r ed   ac ti v p o w er   o f   th A C   s y s te m   a n d   th r es u l tan er r o r   is   p ass ed   th r o u g h   P I   co n tr o ller .   T h d - co m p o n e n o f   c u r r en co n tr o ls   th e   ac ti v p o w er   f lo w   i n   th e   s y s te m   s o   t h o u tp u o f   t h P I   co n tr o ller   is   r ef er en ce   cu r r en ( I d * _ R ) .   T h is   r ef er en ce   cu r r e n is   co m p ar ed   w it h   t h d - co m p o n e n o f   ac tu a A C   s y s te m   c u r r en ( I d _ R )   an d   th g en e r ated   er r o r   g iv e s   th v o ltag a f ter   p ass i n g   th r o u g h   P I - co n tr o ller .   A cc o r d in g   to   t h v ec to r   co n tr o s tr at eg y   th is   v o lta g i s   co m p ar ed   w it h   s y s te m   v o lta g ( Vd _ R )   an d   cr o s s   co u p lin g   ter m   to   g et   t h r eq u ir ed   co n tr o lle r   o u tp u t.  T h o u tp u t   o f   in n er   c u r r en t c o n tr o l lo o p   is   v o lta g co m p o n e n t V d * _ R   as s h o w n   i n   Fi g u r 2 .     5 . 3 . 2 .   Rea ct iv po w er   co ntr o l   T h r ea ctiv p o w er   co n tr o ller   co n s is ts   o f   o u ter   a n d   in n er   c u r r en co n tr o lo o p s .   T h q - co m p o n en o f   th cu r r en co n tr o ls   th r ea cti v p o w er   f lo w   i n   th s y s te m .   I n   th o u ter   cu r r e n co n tr o lo o p ,   r ea ctiv p o w er   r ef er en ce   i s   co m p ar ed   w ith   th m ea s u r ed   r ea ctiv p o w er .   T h er r o r   is   th a n   p ass ed   t h r o u g h   t h P I - co n tr o ller   w h ic h   g i v es  o u tp u i n   t h f o r m   o f   r e f er en ce   cu r r e n ( I q * _ R )   f o r   in n er   cu r r en co n tr o lo o p .   T h is   r ef er en ce   cu r r e n is   co m p ar ed   w i th   t h q - co m p o n e n o f   ac tu al  AC   s y s te m   c u r r en ( I q _ R )   an d   th g en er ated   er r o r   g iv es   th v o lta g a f ter   p ass in g   th r o u g h   P I - co n tr o ller .   A cc o r d in g   to   t h e   v ec to r   co n tr o s tr at eg y ,   th is   v o lta g i s   co m p ar ed   w it h   s y s te m   v o ltag ( Vq _ R )   an d   cr o s s   co u p lin g   ter m   to   g et   th e   r eq u ir ed   co n tr o ller   o u tp u t.  T h e   o u tp u t o f   i n n er   cu r r en t c o n tr o l   lo o p   is   v o ltag co m p o n en ts   Vq * _ R   as s h o w n   i n   F ig u r 2 .   No w   Vd * _ R   a n d   Vq * _ R   is   u s to   co n tr o l th s w itc h i n g   ac ti o n   o f   co n v er ter   i n   t h r ec ti f ier   s id o f   t h e   VSC   HV DC   s y s te m .   Si m i lar l y   Vd * _ I   an d   Vq * _ I   o b tain ed   to   co n tr o th s w itch in g   ac tio n   o f   t h co n v er ter   o n   i n v er ter   s id o f   th VS C   HVD C   s y s te m .               Fig u r 2 .   VSC   1   Sid I n n er   C u r r en t Co n tr o l B lo ck   Of   P r o p o s ed   VSC   HVDC M o d el   Fig u r 3 .   VSC   2   Sid I n n er   C u r r en C o n tr o l B lo ck   Of   P r o p o s ed   VSC   HVDC M o d el         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J A P E   I SS N:  2252 - 8792     V ec to r   C o n tr o l o f V S C   HV DC   S ystem  u n d er S in g le  Lin t o   Gro u n d   F a u lt C o n d itio n   ( P r a b o d h a   K u ma r   R a th )   63   6.   SI M UL AT I O R E S UL T S   I n   th Si m u li n k   m o d el  o f   VS C - HVDC  s y s te m ,   it s   co n tr o s y s te m   u s s i n u s o id al  P W m et h o d   o f   f r eq u en c y   1 . 3 5   KHz ,   th m o d el  is   s i m u la ted   w it h   ti m o f   7 . 4 0 6 μ s .   B y   u s i n g   s m a ll  ti m s tep   it  is   p o s s ib le   to   o b s er v th s y s te m   p er f o r m an ce   i n   d etail  d u r in g   s i n g l lin to   g r o u n d   f a u lt  co n d it io n .   T h f o llo w i n g     T ab le  1   p r esen ts   V SC   HVD C   p ar am eter s   s y s te m   an d   t h eir   r atin g s .       T ab le  1 .   Sim u latio n   P ar am e ter s   of   VS C - HVD C   Si m u latio n   Mo d el   P a r a me t e r s   R a t i n g   S y st e m Po w e r   L e v e l   1 0 0   M V A   F r e q u e n c y   5 0   H z   C o n v e r t e r   T r a n sf o r me r   P r i mar y   v o l t a g e   2 3 0   K v   C o n v e r t e r   T r a n sf o r me r   S e c o n d a r y   v o l t a g e   4 9   k V   D C   V o l t a g e   ±   4 0   k V   S w i t c h i n g   F r e q u e n c y   o f   P W M   1 3 5 0   H z   A C   F i l t e r   R a t i n g   6 0   M V A R       Sin g le  li n to   g r o u n d   f a u lt  cr e ated   at  h i g h   v o lta g s id o f   tr an s f o r m er   o n   t h co n v er ter - 1   s i d an d   th e   s y s te m   r esp o n s es  ar s t u d ied .   A   L - f a u lt  is   cr ea ted   in   p h a s A   at  0 . 3   s ec   f o r   0 . 1   s ec   i.e .   f o r   5   cy cle s   at  h i g h   v o ltag s id tr an s f o r m er   o n   co n v er ter - 1   s id e.   Du to   s i n g le  lin to   g r o u n d   f a u lt  t h p h ase  A   v o ltag i s   0   f r o m   0 . 3   s ec   to   0 . 4   s ec   an d   d u r in g   th is   f a u lt  ti m t h p h a s cu r r e n i n cr ea s es  b e y o n d   its   n o m i n al  v al u e.   W h av e   d is to r tio n   i n   t h e   DC   li n k   c u r r en a n d   D C   lin k   v o lta g e.   Fro m   t h e   Fi g u r e   4   it   is   clea r   t h at   af ter   t h r e m o v al   o f   th f a u lt  t h DC   li n k   cu r r en c o m b ac k   to   its   s tead y   s tate  v alu w it h i n   . 0 8   s ec   i.e .   w it h i n   4   cy cle s .   As  s h o w n   in   Fi g u r 5   th DC   li n k   v o lta g r ea ch es its   s tead y   s ta te  v al u e   w it h i n   0 . 0 8   s ec   ( 4   cy cles) .   T h DC   li n k   p o w er   f r o m   co n v er ter   I   s id to   co n v er ter   I I   s i d at  0 . 3   s ec   d u to   f a u lt  f l u c tu ates   an d   af ter   th f a u lt  clea r a n ce   th p o w er   r ea ch es  its   r e f er en ce   v al u o f   0 . 4 5   p u   an d   it  is   s h o w n   in   th Fi g u r 6 .   T h e   DC   lin k   p o w er   f r o m   co n v er ter   I I   s id to   co n v er ter   I   s id at   0 . 3   s ec   d u to   f au lt  f lu c tu ate s   an d   af ter   th f a u l t   clea r an ce   th p o w er   r ea ch es it s   r ef er en ce   v alu o f   - 0 . 4 5   p u   an d   it is   s h o w n   i n   t h Fi g u r 7 .               Fig u r 4 .   DC   lin k   c u r r en ( Am p )   Fig u r 5 .   DC   lin k   v o ltag ( p u )               Fig u r 6 .   DC   lin k   p o w er   ( p u )   Fig u r 7 .   DC   lin k   p o w er   ( p u )       7.   CO NCLU SI O NS   Du to   i m p r o v e m e n o f   V S C   tech n o lo g y   its   ap p licatio n   in   p o w er   s y s te m   i n cr ea s e s .   I n teg r ati n g   SP W in   VS C   to   co n tr o its   s w itc h in g   a n d   i n te g r atin g   v ec to r   co n tr o in   V SC   HVD C   s y s te m   to   co n tr o t h e   ac tiv p o w er ,   r ea ctiv p o w er   an d   DC   lin k   v o lta g p o w er   tr an s m i s s io n   i s   d o n ef f ec t iv el y   b et w ee n   t w o   A C   g r id   in   f a u lt c o n d itio n .   T h r esu lts   s h o w   th a t h s y s te m   r esp o n s i s   f ast,   h ig h   q u alit y   AC   v o lta g es   an d   cu r r e n ts   ca n   b e   o b tain ed ,   an d   th ac tiv an d   r ea ctiv p o w er   ca n   b co n tr o lled   ef f ec ti v el y   u n d e r   f a u lt  co n d itio n .   Du r in g   s i n g le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   IJ A P E    Vo l.   7 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8 :   59     64   64   lin to   g r o u n d   f a u lt  at  co n v er ter - 1   s id A C   f ilter   b u s e s ,   DC   v o ltag d r o p s   an d   s h o w s   s o m o s cil latio n   an d   r ea ch es st ea d y   s tate  v alu a f te r   clea r an ce   o f   f a u lt.       RE F E R E NC E   [1 ]   M o h a m m a d   S a rv i,   M a ji d   Ke sh m iri   A   F u z z y - P c o n tr o ll e t o   im p ro v e   th e   p e rf o rm a n c e   o f   HV DC  sy ste m ,   In ter n a t io n a J o u rn a o A p p li e d   Po we r E n g in e e rin g ,   v o l .   2 ,   n o .   2 ,   p p .   7 9 - 8 8 ,   2 0 1 3   [2 ]   W .   L o n g   a n d   S .   Nilsso n ,   " HV DC   tran sm issio n y e st e rd a y   a n d   to d a y , "   in   IEE P o we a n d   En e rg y   M a g a zi n e ,   v o l .   5 ,   n o .   2 ,   p p .   2 2 - 3 1 ,   M a rc h - A p ril   2 0 0 7 .   [3 ]   M r.   P ra b o d h a   Ku m a Ra th ,   Dr.  Ka n h u   c h a ra n   Bh u y a n   ,   " M o d e li n g ,   Co n tr o a n d   S tea d y   S tate   A n a ly sis  o f   B a c k   T o   Ba c k   V S HV DC  S y ste m , "   In ter n a ti o n a J o u rn a o E n g i n e e rin g   Res e a rc h   &   S c ien c e   ,   v o 2 ,   n o .   3 , p p .   1 0 - 1 5   M a rc h -   2 0 1 6 .   [4 ]   B.   R.   A n d e rse n ,   L .   X u   a n d   K.  T .   G .   W o n g ,   " T o p o lo g ies   f o V S C   tran sm issio n , "   S e v e n th   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   AC - DC  Po we r T ra n sm issio n ,   L o n d o n ,   UK ,   2 0 0 1 ,   p p .   2 9 8 - 3 0 4 .   [5 ]   Jih - S h e n g   L a a n d   F a n g   Zh e n g   P e n g ,   " M u lt il e v e c o n v e rters - a   n e w   b re e d   o f   p o w e c o n v e rters , "   in   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   In d u stry   A p p li c a ti o n s ,   v o l.   3 2 ,   n o .   3 ,   p p .   5 0 9 - 5 1 7 ,   M a y - Ju n e   1 9 9 6 .   [6 ]   J.  S e treu a n d   L .   Be rtl i n g ,   " In tro d u c ti o n   to   H V DC  T e c h n o lo g y   f o Re li a b le  El e c tri c a P o w e S y st e m s,"   Pro c e e d in g o th e   1 0 t h   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   P ro b a b li stic  M e th o d s   Ap p li e d   to   Po we S y ste ms Rin c o n ,   2 0 0 8 ,   p p .   1 - 8.   [7 ]   G u a n ju n   Din g ,   G u a n g f u   Tan g ,   Z h iy u a n   He   a n d   M in g   Din g ,   " Ne tec h n o lo g ies   o f   v o lt a g e   so u rc e   c o n v e rter  (V S C)   f o HV DC  tran s m issio n   s y st e m   b a se d   o n   V S C, "   2 0 0 8   IEE P o we a n d   En e rg y   S o c iety   Ge n e ra M e e ti n g   -   Co n v e rs io n   a n d   De li v e ry   o El e c t ric a En e rg y   i n   t h e   2 1 st Cen t u ry ,   P i tt sb u rg h ,   P A ,   2 0 0 8 ,   p p .   1 - 8.   [8 ]   B.   P a rk h id e h   a n d   S .   B h a tt a c h a ry a ,   " A   P ra c ti c a A p p ro a c h   t o   Co n tr o ll i n g   th e   Ba c k - to - Ba c k   V o l tag e   S o u rc e   Co n v e rter S y ste m , "   2 0 0 8   3 4 th   An n u a Co n fer e n c e   o I EE I n d u stri a El e c tro n ics ,   Orla n d o ,   F L ,   2 0 0 8 ,   p p .   5 1 4 - 5 1 9 .   [9 ]   Y.  W a n g ,   S .   Z h a o ,   C.   H u a n g f u   a n d   J.   Ru a n ,   " Dy n a m i c   M o d e l   a n d   C o n tro l   o f   Vo lt a g e   S o u rc e   C o n v e rter  Ba se d   HV DC,"   2 0 0 9   Asia - P a c if ic P o we r a n d   En e rg y   En g in e e rin g   Co n fer e n c e ,   W u h a n ,   2 0 0 9 ,   p p .   1 - 5.   [1 0 ]   G e n g y in   L i,   M in g   Yin ,   M in g   Z h o u   a n d   Ch e n y o n g   Zh a o ,   " M o d e li n g   o f   V S C - H V DC  a n d   c o n tro stra teg ies   f o su p p ly in g   b o th   a c ti v e   a n d   p a ss iv e   s y ste m s, "   2 0 0 6   IEE Po we En g i n e e rin g   S o c iety   Ge n e ra M e e t in g M o n trea l ,   Qu e . ,   2 0 0 6 ,   p p .   6   p p . - .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS      P ra b o d h a   Ku m a Ra th   re c e iv e d   th e   M . T e c h   d e g re e   f ro m   S   „O‟  A   u n iv e rsit y ,   Od ish a in   P o w e S y st e m   &   P o w e El e c tro n ics   in   2 0 1 4 .   He   is  w o rk in g   a c o n tr a c tu a f a c u lt y   a Co ll e g e   o En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y Bh u b a n e sw a r.   His  re se a r c h   in tere sts  in c lu d e   c o n v e rters   d e sig n   a n d   re n e wa b le en e rg y   s y ste m .             Dr.  Ka n h u   Ch a ra n   Bh u y a n   re c e i v e d   th e   M . T e c h   d e g re e   f ro m   II T ,   De lh i,   In d ia  a n d   th e   P h . D   d e g re e   f ro m   NI T ,   Ro u rk e la.  He   i w o rk in g   a a n   As sista n P ro f e ss o a Co ll e g e   o f   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y Bh u b a n e sw a . His  re se a rc h   in tere sts  a re   Co n tro S y ste m ,   F u e c e ll ,   S o lar  c e ll ,   w in d   e n e rg y ,   g rid   in terf a c in g   re n e w a b le  e n e r g y .   He   h a s   a lso   in te re st  in   c o n tro sc h e m e f o   DC - DC c o n v e rter an d   DC - A in v e rter.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.