T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   19 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 1 ,   p p .   968 ~ 9 7 6   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 9 i3 . 1 7 7 3 6     968       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Vo ltag e profile i mpro v ement of  w ea k grid wit h so la r P V   integra tion       Sa nd ee p Vu dd a nti 1 ,   Va run  N .   J o hn 2 Su re nd er   Red dy   S a lk uti 3   1 De p a rtme n o El e c tri c a E n g i n e e rin g ,   Na ti o n a I n stit u te o f   Tec h n o lo g y   A n d h ra   P ra d e sh ,   In d ia   2 De p a rtme n o El e c tri c a E n g i n e e rin g ,   Ce n tral  Un i v e rsity   o Ka rn a tak a ,   Ka lab u ra g i ,   In d ia   3 De p a rtme n o Ra il ro a d   a n d   El e c tri c a En g in e e rin g ,   W o o s o n g   Un i v e rsity ,   Da e jeo n ,   Re p u b li c   o K o r e a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 0 ,   2 0 2 0   R ev is ed   No v   1 8 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   Dec   5 ,   2 0 2 0       Th e   o b jec ti v e   o f   th is   p a p e r   is  t o   imp ro v e   t h e   v o lt a g e   p r o fil e   o t h e   g ri d   in   p e rti n e n c e   t o   g rid   d u e   to   p o we i n jec ti o n   fro m   d istri b u ted   so lar  p h o t o v o lt a ic  (P V)  a rra y s.  Wea k   g ri d a re   m o d e led   a wo rld wi d e   a d a p tati o n   o n e m e terin g ,   tran sa c ti v e   e n e rg y   sy ste m s,  a n d   th e   p o ss ib il it y   o f u rth e d e teri o ra ti o n   o f   p o we q u a li ty   wi th   h ig h e g ri d   p e n e tratio n .   In   t h is  p a p e r,   a   so lar  P V   in teg ra ted   we a k   d istri b u ti o n   g ri d   m o d e ll e d   a th e   P a rra y s   b e in g   fre q u e n t ly   c o n n e c ted   in   ru ra a re a s,  d u e   t o   v a ri o u r e a so n li k e   c h e a p   re a e sta te  a n d   lac k   o f   a c c e s sib il it y .   In   th is p a p e r,   th re e   c a se   stu d ies   o P g e n e ra ti o n   a re   sim u late d ,   i. e . ,   sc h e d u led   so lar  P V g e n e ra ti o n   les th a n   l o a d   re q u irem e n t,   P V g e n e ra ti o n   e q u a to   lo a d   re q u irem e n t,   a n d   P V g e n e ra ti o n   m o re   th a n   l o a d   re q u irem e n t,   b y   c o n sid e ri n g   th e   d a il y   so lar  irrad iat io n   a n d   l o a d   d e m a n d   p r o fil e o f   a   re sid e n ti a l   a re a   u n d e stu d y .   K ey w o r d s :   Dis tr ib u ted   g en er atio n   Dis tr ib u tio n   s y s tem   R en ewa b le  en er g y   So lar   PV p o wer   Vo ltag p r o f ile   W ea k   g r id       T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su r en d er   R ed d y   Salk u ti   Dep ar tm en t o f   R ailr o ad   an d   E lectr ical  E n g in ee r in g   W o o s o n g   Un iv er s ity   17 - 2 ,   J ay an g - D o n g ,   Do n g - Gu ,   Dae jeo n   3 4 6 0 6 ,   R ep u b lic  o f   Ko r ea   E m ail:   s u r en d er @ wsu . ac . k r       1.   I NT RO D UCT I O N   T h p h o to v o ltaic   ( PV)   i n d u s tr y   h as  s h o wn   g r ea p r o g r ess   in   p r o d u ct  d e v elo p m e n an d   im p lem en tin g   m ass   p r o d u ctio n   tec h n iq u es  ef f ec tiv ely   in   m ak i n g   PV  p o p u l ar   an d   af f o r d ab le  i n   th e   r e n ewa b le  en er g y   s ec to r .   T h p r ice  p e r   watt  o f   PV  p a n e ls   h as  d r o p p ed   f r o m   $ 7 6   in   1 9 7 7   to   $ 0 . 5 7 / in   2 0 1 5 .   W ith   t h g r ee n h o u s an d   g lo b al  war m in g   is s u es  o n   th r is e,   PV  en er g y   ap p ea r s   to   b p er f ec s o lu tio n .   I n   s p ite  o f   all  th ese  p r o s   th at  b ac k   th PV  p an els,  it  h as  n o b ee n   wid ely   ad o p ted   an d   im p lem en ted   in   I n d ia,   wh ic h   at  p r esen d ep en d s   p r ed o m i n an tly   o n   co al  to   m ee its   p o wer   d em an d .   T h ex p e n s es  o f   PV  r es id en tial  in s tallat io n   ar to o   h ig h   f o r   th I n d ia n   m id d le  class   an d   h e n ce   n o s ee n   as  p o ten tial  in v estme n t.  T h PV  p an els  ca n   b e   m ad an   af f o r d a b le   in v estme n u p o n   wid ely   ad a p tin g   to   th n et  m eter in g   s y s tem ,   en ab lin g   th cu s to m er s   to   u s th PV  f ac ili ty   with o u th ad d itio n al  ex p e n s es  o f   en er g y   s to r ag s y s tem s ,   y et  with   g o o d   r eliab ilit y .   T h co n ce p o f   n et  m eter in g   a n d   tr a n s ac tiv en er g y   h as  b ee n   wid el y   d is cu s s ed   r ec en tly   in   th in ter n atio n al  d o m ain   o f   p o wer   a n d   en er g y   r ec en tl y .   Gr i d   wis ar c h itectu r co u n cil  ( GW AC )   d ef in es  tr an s ac tiv e n er g y   as  a   s et  o f   ec o n o m ic  a n d   co n tr o l   m ec h an is m s   th at   allo th d y n am ic   b alan ce   o f   s u p p ly   an d   d e m an d   ac r o s s   th en tire   elec tr ical  in f r astru ctu r u s in g   v alu e   as a   k ey   o p er atio n al  p a r am eter   [ 1 ] .   I n   ad d itio n ,   t h d y n am ic   in ter ac tio n   o f   th d is tr ib u ted   g en er atio n   ( DG )   with   wea k   g r id   c an   d eg r ad e   th p o wer   q u ality   o f   th en tire   p o wer   n etwo r k   ev e n   if   th e   r e s o n an ce   is   n o an   is s u e.   T h g r id   is   co n s id er ed   as   wea k   if   th s h o r cir cu it  r atio   ( SC R )   in d icato r   o r   th in d u c tan ce   r esis tan ce   r atio   ( I R R )   i n d icato r   h as  v alu e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         V o lta g p r o file imp r o ve men t o f wea g r id   w ith   s o la r   P V   in teg r a tio n   ( S a n d ee p   V u d d a n ti )   969   b elo 1 0   an d   0 . 5   [ 2 ] .   At  th e   in s tan ts   o f   ex ce s s   g en er atio n   an d   m in im u m   lo a d   co n s u m p tio n   th er is   also   p o s s ib ilit y   o f   v o ltag e   s wells,  wh ich   ca n   lead   to   g r id   in s tab il ity .   Mo d elin g   o f   PV  ar r a y   wit h   th e   co m p ar is o n   o f   d if f er en m o d els  an d   d e g r ee s   o f   co m p le x ity   is   p r o p o s ed   in   [ 3 ] .   T h e   b o o s d esig n   was  b ased   o n   [ 4 ]   b u it  lack e d   PI  co n tr o ller   d esig n .   T h 4 - le g   in v e r ter   is   d esig n ed   b ased   o n   [ 5 ] ,   a n d   it  p r o v id es  a   g o o d   co m p ar is o n   am o n g   v ar io u s   c o n tr o l   tech n iq u es.  s tr u ctu r ed   m eth o d o lo g y   f o r   a n aly zin g   th e   g r id   c o n n ec tio n   s t u d ies  to   d eter m in e   th in teg r atio n   o f   s o lar   PV  u n its   in to   th wea k   d is tr ib u tio n   n etwo r k s   is   p r o p o s ed   i n   [ 6 ] .   co m p r eh en s iv e   ap p r o ac h   f o r   lar g e - s ca le  s o lar   PV  in jectio n   in to   wea k   g r i d s   an d   it in f lu en ce   on  th s y s tem s   v o ltag s tab ilit y   is   d escr ib ed   i n   [ 7 ] .   E .   R ak h s h a n et  a l .   [ 8 ]   p r esen ts   a   co m p r e h en s iv m eth o d o l o g y   o f   c u r r e n t r esear ch   tr en d   o n   th an aly s is   an d   c o n tr o l   o f   p o wer   g r id   with   g r id   c o n n ec ted   s o lar   PV   b ased   p o wer   g en er atio n s   Q.   Al s af asfe h   et  a l .   [ 9 ]   p r o p o s es  m ax im u m   in teg r atio n   ca p ac ity   o p tim izatio n   m o d el  o f   s o lar   PV  p o wer   ac co r d in g   to   d if f er en t   p o wer   f ac to r s   f o r   t h PV  p o wer .   A   h y b r id   p o wer   s y s tem   with   win d - s o lar   PV  g en er atio n s   alo n g   with   an   en h a n ce d   c o n t r o ap p r o ac h   f o r   t h g r i d   co n n ec ted   win d   e n er g y   co n v er s io n   s y s tem   ( W E C S)   co n s id er in g   u n ce r tain t ies h as  b ee n   p r o p o s ed   i n   [ 1 0 ] .   P.   M.   Ar iy ar atn et  a l.   [ 1 1 ]   d escr ib es  th p o s s ib ilit y   o f   en h an cin g   th p o wer   n etwo r k’ s   PQ  with   th e   h elp   o f   win d   a n d   s o lar   PV  b ased   DGs  in   wea k   p o wer   g r id s .   n ew  an aly tical  m eth o d o l o g y   to   m itig ate  th e   s lo w   an d   f ast  v o ltag e   f lu ctu atio n s   i n   L d is tr ib u tio n   f ee d e r   h as  b ee n   p r esen ted   in   [ 1 2 ] .   O.   B .   Ad ewu y et   a l   [ 1 3 ]   d escr ib es  th d esig n   g u id elin e s   o f   k ey   p ar am eter s   f o r   PVT  b ased   s o lar   s y s tem s   an d   a   s u it ab le  en er g y   s to r ag e   ap p r o ac h .   M.   Mo h an a n   et  a l [ 1 4 ]   p r o p o s es  v o ltag s tab ilit y - b ased   m eth o d o lo g y   f o r   lar g s ca le  PV  p o wer   p en etr atio n   in to   th s u s ce p tib le  p o wer   g r id .   T h q u ality   o f   p o wer   in   I n d ia  is   wid ely   cr itic ized   f o r   its   lar g e   to ler an ce   in   v o ltag e   an d   f r e q u en cy   r an g es  o f   o p er atio n .   T h lack   o f   g o o d   q u ality   a n d   c o n d itio n e d   p o wer   is   v is ib le  ev en   in   th m etr o   citie s   o f   th is   n atio n .   T h er is   g r e at  ch an ce   o f   f u r th e r   d eter i o r atio n   o f   p o wer   q u ality   with   h ig h   le v els   o f   g r id   p en etr atio n   th at  will  co m e   with   th i m p lem en tatio n   o f   n et  m eter in g   s y s tem .   Hen ce ,   it  is   r elev an t to   s tu d y   th e   im p ac t s   PV p en etr atio n   ca n   h a v o n   t h g r id s ,   ex ce p tio n ally   th e   wea k   g r id s .   T h m aj o r   o b jectiv es  o f   th is   p ap e r   ar t o   m o d el  PV  in teg r ated   wea k   d is tr ib u tio n   g r id ,   an d   to   s tu d y   t h v o ltag p r o f ile  o f   th g r id   in   p er tin e n ce   to   g r id   d u to   p o wer   in jectio n   f r o m   d is tr ib u ted   PV a r r ay s .       2.   M O DE L I NG   O F   T H E   SYS T E M   T h m ajo r   o b jectiv e   o f   th is   s ec tio n   is   t o   m o d el  s o lar   PV  in te g r ated   wea k   d is tr ib u tio n   g r i d .   T h is   wo r k   also   p r esen ts   th v o ltag e   p r o f i le  o f   t h g r id   i n   p e r tin en ce   to   g r id   d u t o   p o wer   i n jectio n   f r o m   d is tr ib u te d   PV  ar r ay s .   T h b lo c k   d iag r am   o f   o v er all  s y s tem   h as b ee n   d ep icted   in   Fig u r 1 .   Mo d elin g   o f   d i f f er en t c o m p o n e n ts   o f   th is   s y s tem   is   ex p lain ed   n e x t   [ 1 5 ] .       P C C P V   A r r a y B o o s t   C o n v e r t e r 4   L e g   I n v e r t e r L o c a l   l o a d G r i d     Fig u r 1 .   B lo ck   d iag r am   o f   o v er all  s y s tem     2 . 1 .     M o delin g   o f   P a rr a y   I was  n ec ess ar y   to   m o d el  PV  d ev ice  in s tead   o f   ju s u s in g   DC   s o u r ce ,   as  th v ar iatio n   o f   th PV  u n it’s  o u t p u ac c o r d in g   to   ir r a d iatio n   an d   tem p er atu r e   is   r el ev an to   th s tu d y .   T h m o d el in g   was  d o n u s in g   th m ath em atica m o d els  p r esen ted   in   [ 3 ] .   An   id ea PV  ce ll   is   m o d eled   as  cu r r en s o u r ce   th at  is   in   p ar allel   with   d io d e.   Her Sh o ck ley   d io d eq u atio n   is   u s ed   to   m o d el  th d io d e.   T h id ea PV  ce ll  o u tp u cu r r e n is   g iv en   b y   [ 1 6 ]     =  ( (   ) 1 )                   ( 1 )     I n   th p r ac tical  m o d el  o f   P ce ll,  th s er ies an d   p ar allel  r esi s tan ce s   ar also   co n s id er ed .   T h v alu o f   th s er ies  r esis tan ce   ( )   d ep en d s   o n   co n tact  r esis tan ce   o f   p - n   ju n ctio n s   an d   c o n tact  r esis tan ce   with   m etal  p late.   I ts   ef f ec is   d o m in an wh e n   t h PV  ar r ay   is   o p e r ated   in   t h v o ltag e   s o u r ce   d o m ain .   T h v alu e   o f   p ar allel   r esis tan ce   ( )   d e p en d s   o n   th leak ag cu r r en t   wh ich   is   p r i m ar ily   d e p en d e n o n   th e   f ab r icatio n   tech n iq u e     u s ed   [ 1 7 ] .   Acc o m m o d atin g   th ad d itio n al   cu r r en t   lo s s   d u e   t o   th e   s er ies  an d   p ar allel   elem en ts   to   th e   id ea PV  ce ll e q u atio n ,   we  g et  ( 2 )   an d   t h m o d el  is   as sh o wn   in   th Fig u r 2.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 1 :    9 6 8   -   9 7 6   970   =  [ ( ( + ) 1 ) ] ( + )               ( 2 )     wh er is   P ce ll  cu r r en o u tp u t    is   l ig h g en er ated   cu r r e n t   is   r ev er s s atu r atio n   c u r r en o r   leak a g cu r r en o f   d io d e ,   is   v o ltag at  P ce l ter m in als   is   r e s is t an ce   in   s er ies  w ith   PV   ce ll   is   r esi s tan ce   in   p ar allel  with   P ce ll   is   d io d e   id ea lity   co n s tan t,    is   n u m b e r   o f   s o lar   PV  ce lls   in   s er ies,    is   n u m b er   o f   PV  ce lls   in   p ar allel,   K   is   B o ltzm an n   c o n s tan t T   is   t em p er at u r e   is   c h ar g e   o f   an   elec tr o n   is   t h er m al  v o lta g o f   PV a r r ay   with     ce lls   in   s er ies   [ 1 8 ] .           Fig u r 2 Pra ctica l sin g le  d io d m o d el  o f   PV c ell       I n   ( 2 ) ,   th th e r m al  v o ltag o f   PV a r r ay   with     ce lls   in   s er ies i s   ca lcu lated   b y   u s in g ,     = (  )                     ( 3 )     T h lig h g en e r ated   cu r r en (  )   an d   d io d s atu r atio n   ( )   cu r r e n ar d ep e n d en o n   tem p e r atu r an d   s o lar   ir r ad ian ce ,   a n d   th e y   ar e x p r es s ed   as   [ 1 9 ]        =   (  ,   +  )                 ( 4 )       =   (  , +      ) ( (  ,       )  1 )             ( 5 )     T h v alu es  o f     an d     ar av ailab le  in   th d ata  s h ee o f   PV  m o d u le   [ 2 0 ] .   is   th ir r ad iatio n   c o n s tan an d     is   th n o m in al  ir r ad iatio n   co n s tan wh ich   is   1 0 0 0 2 .   T h d ata   s h ee ts   will  also   g iv th v al u es  o f   n o m in al   s h o r cir cu it  cu r r en a n d   o p en   c ir cu it  v o ltag e   v alu es.  T h cu r r e n g en er ate d   at  n o m in al  tem p er atu r is   co n s id er e d   to   b eq u al  to   n o m in al  s h o r ci r cu it  cu r r en t,   an d   it  is   f ea s ib le   ap p r o x im atio n .   So la r   PV  ar r a y   m o d el  is   d e p icted   in   Fig u r 3 .   Mo d elin g   an   a r r a y   o f   PV  ce lls   n ee d   to   tak in to   ac co u n th n u m b e r   o f   ce lls   in   p ar allel  an d   s er ies   [ 2 1 ,   2 2 ]   an d     af f ec ts   th o u tp u cu r r en b y   a   f ac to r   o f   .   T h s o lar   ir r ad iatio n   cu r r en ( )   is   g en er ated   b y   u s in g ,     =  ( +    1 ) ( +     )             ( 6 )       0 e x p 1 s pv t VR II Va   + −−     pv I 0 I V V s R p R I I m I + +     Fig u r 3 So lar   PV a r r ay   m o d e l       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         V o lta g p r o file imp r o ve men t o f wea g r id   w ith   s o la r   P V   in teg r a tio n   ( S a n d ee p   V u d d a n ti )   971   2 . 2   M o delin g   o f   bo o s t   co nv er t er   T h e   DC /D C   co n v er ter s   ar u s ed   to   co n v er t a n   u n r eg u lated   DC   v o ltag e,   o b tain ed   f r o m   s o l ar   PV a r r ay   d u to   th e   f lu ctu atin g   c h an g es   in   tem p er at u r e   a n d   s o lar   ir r ad i atio n   [2 3 ] .   I n   th e   b o o s co n v er ter ,   th e   av er a g DC   o u tp u t v o ltag is   co n tr o lled   to   b eq u ated   to   th d esire d   v alu th at  n ee d s   to   b f ed   in t o   th in v er ter .   T h b o o s t   h as  b ee n   d esig n ed   f o r   a   DC   v o ltag o f   6 0 0 [ 4 ] .   T h cir c u it  d iag r am   o f   th b o o s co n v er ter   is   d ep icted   i n   Fig u r 4 .     = =  = 1 ( 1 )             ( 7 )     W h er = (  +  )   is   tim p er io d   o f   s witch in g ,   a n d   =    is   d u ty   cy cle.   PI  c o n tr o ller   is   u s ed   to   co n tr o t h o u tp u v o ltag e   with   th v ar iatio n s   in   th b o o s i n p u t.  T h o u tp u t   v o l tag e   o f   th b o o s is   c o m p ar e d   with   th r e f er en ce   v o ltag e   an d   th e   er r o r   is   f e d   b ac k   to   th e   I GB T   g ate  t r o u g h   a   PI   c o n t r o ller   as  s h o w n   i n     Fig u r 5   [ 2 4 ,   2 5 ] .   T h PI  c o n tr o ller   was tu n ed   b y   tr ial  an d   er r o r   m eth o d .           Fig u r 4 B o o s t c o n v er ter       S O L A R   P V     Fig u r 5 PI  c o n tr o f o r   v ar y in g   th d u ty   cy cle  in   ac co r d an ce   with   th v ar y i n g   in p u t v o ltag e       2 . 3   M o delin g   o f   a   f o ur   leg   i nv er t er   3   p h ase  f o u r   leg   in v er ter   was  m o d eled   as  it  em p lo y s   an   ad d itio n al  in v er ter   leg   wh ich   p er m its   to   m o d if y   n e u tr al  p o in v o ltag a s   s h o wn   in   Fig u r 6   [ 2 6 ] .   T h p r o p o s ed   co n tr o s tr ateg y   b ase d   o n   s tatio n ar y   an d   s y n ch r o n o u s   f r am co n tr o ller s   ca n   r ed u ce   th p h ase  v o ltag e   u n b alan ce .   T h p u ls wid th   m o d u latio n   ( PW M)   s ch em is   u s ed   to   r em o v lo o r d er   h ar m o n ic  d is to r tio n   f r o m   th in v er te r   v o ltag e   [ 2 7 ].     2 . 4   I nv er t er   c o ntr o l:   s y nchro no us   re f er ence   f ra m pi co ntr o ller  ( SRF - P I C)   T h co n tr o s tr ateg y   is   b ased   o n   -   th eo r y   in   wh ich   lo ad   c u r r en an d   in v er ter   cu r r e n s en s in g   ar e   r eq u ir ed .   I n   th is   wo r k ,   t h ti m d o m ain   b ased   s y n c h r o n o u s   r ef er en ce   f r am th e o r y   is   u s ed .   T h s tr u ctu r o f   s y n ch r o n o u s   r ef e r en ce   f r a m ( SR F)  ap p r o ac h   in clu d es  PI  co n tr o ller   f o r   d c - lin k   ca p ac ito r   v o ltag r eg u lato r   an d   PLL   cir cu it  f o r   v ec to r   o r ie n tatio n   [2 8 ,   2 9 ] .   T h p h ase  lo a d   cu r r e n ts        in   s tatio n ar y   c o o r d in ates  ar e   co n v er ted   in to   p h ase  q u ad r a tic  ax is   ( q )   an d   d ir ec t   ax is   ( d )   r o tatin g   c o o r d in ates  cu r r e n ts     an d     us in g   ( 8 ) .   T h -   co n tr o was  im p lem en ted   as  s h o wn   in   Fig u r 7 ,   wh er th p h ase  an g le  was  o b tain ed   f r o m   p h ase   lo ck   lo o p   ( PLL )   b lo ck   f e d   f r o m   th e   g r id   s id v o ltag e.   T h e   h y s ter esis   cu r r en co n tr o m eth o d   was  u s ed   t o   c o n tr o l   th f ir in g   o f   th i n v er ter   [ 30 ,   3 1 ] .   o V L o a d i V () it i () Lt l b L () dt i () ct i b C () ot i + + on T off T Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 1 :    9 6 8   -   9 7 6   972   [ ] = 2 3 [   ( 2 3 )  ( + 2 3 )   ( 2 3 )  ( + 2 3 ) ] [    ]           (8 )       dc C c R c L       Fig u r 6 Fo u r   leg   3 p h ase  in v e r ter   cir cu it     Fig u r 7 -   co n tr o l       3.   SI M UL A T I O N   R E S UL T AND  DIS CUSS I O N   T h s o lar   ir r ad iatio n   an d   lo ad   p r o f iles   o f   a n   av er a g s u m m er   d ay   ar c o n s id er ed   in   th is   p ap er   f o r   co n d u ctin g   th s im u latio n   s tu d ies,  an d   th ey   ar d e p icted   in   Fig u r es  8   ( a)   an d   ( b ) ,   r esp ec ti v ely .   T h tim zo n e   o f   in ter est  f o r   t h is   s tu d y   is   th r eg io n   n ea r   1 2   n o o n ,   w h er e   th lo ad   d e m an d   is   m in im u m   an d   ir r a d iatio n   is   m ax im u m .   I n   th is   p a p er ,   3   ca s s tu d ies o f   PV g en er atio n   ar s im u lated ,   an d   th e y   ar d is cu s s ed   n ex t.           ( a)   ( b )     Fig u r 8 .   ( a )   Daily   s o lar   ir r a d i atio n   p r o f ile ,   an d   ( b )   Daily   lo a d   p r o f ile  o f   r esid en tial a r ea   u n d er   s tu d y       3 . 1 .     Ca s e   1 :   So la P g ener a t io n less   t ha n lo a d r equire m ent   I n   th is   ca s e,   th s o lar   PV g en e r atio n   is   co n s id er ed   less   th an   th lo ad   d em an d   o f   3 0   k W .   Fig u r es  9 ,   1 0   an d   1 1   d e p icts   th v o ltag a n d   cu r r en p r o f iles   o f   PV  s id e,   lo ad   s id an d   g r id   s id e,   r esp ec tiv ely .   Fro m     Fig u r es  9 ,   1 0   an d   1 1 ,   it  ca n   b e   o b s er v ed   th at  a ll  th e   th r ee   p r o f iles   o f   v o ltag an d   cu r r en t   a r in   p h ase,   an d   th e   s o lar   PV a n d   g r id   p ar tially   m e ets th lo ad   d em an d .           Fig u r 9 Vo ltag e   an d   c u r r e n p r o f iles   o f   PV sid f o r   ca s e   1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         V o lta g p r o file imp r o ve men t o f wea g r id   w ith   s o la r   P V   in teg r a tio n   ( S a n d ee p   V u d d a n ti )   973       Fig u r 1 0 Vo ltag an d   cu r r en t p r o f iles   o f   l o ad   s id f o r   ca s e   1           Fig u r 1 1 Vo ltag an d   cu r r en t p r o f iles   o f   g r id   s id f o r   ca s e   1       3 .2   Ca s e   2 So la P g ener a t io n e qu a l t o   lo a d r equirement   I n   th is   ca s e,   th s o lar   PV  g en e r atio n   is   co n s id er ed   eq u al  to   th lo ad   d em an d   o f   3 0   k W .   Fig u r es  12 13   an d   1 4   d e p icts   th v o ltag a n d   cu r r en p r o f iles   o f   PV  s id e,   lo ad   s id an d   g r id   s id e,   r esp ec tiv ely .   Fro   Fig u r es  1 2 ,   1 3   an d   1 4 ,   it c an   b o b s er v ed   th at  a l l th th r ee   p r o f iles   o f   v o ltag an d   cu r r en t a r in   p h ase,   an d   t h e   g r id   cu r r en is   alm o s ze r o .   I n   th is   ca s e,   th g r id   p o wer   is   v er y   clo s to   ze r o   as  PV  alo n e   ca n   m ee th e   lo a d   d em an d .           Fig u r 1 2 V o ltag e   an d   cu r r en t p r o f iles   o f   PV sid f o r   ca s e   2       3 . 3   Ca s e   3 So la P g ener a t io n g re a t er   t ha n lo a d r equirem ent   I n   th is   ca s e,   th s o lar   PV  g en er atio n   is   co n s id er ed   g r ea ter   th a n   th lo a d   d em a n d   o f   3 0   k W .   F ig u r es  1 5 16   an d   17   d e p icts   th v o ltag an d   cu r r e n p r o f iles   o f   PV  s id e,   lo ad   s id an d   g r id   s id e,   r esp ec tiv ely .   Fro m   th e   ab o v e   Fig u r es  1 5 ,   1 6   an d   1 7 ,   i ca n   b o b s er v ed   th at   th c u r r en an d   v o ltag ar co m p letely   o u t   o f   p h ase   o n   th e   g r id   s id p r o f ile.   I n   th is   ca s e,   t h s o lar   PV is in jectin g   th e x ce s s   p o wer   in to   th g r id   a f ter   h av in g   m et  th lo a d   d em an d .   T h r elatio n s h ip   b etwe en   s o lar   PV  in jectio n   an d   g r id   v o ltag e   is   d ep icted   in   Fig u r 18 .   Fro m   th is   f ig u r e,   it  ca n   b e   o b s er v ed   th at  th e   g r i d   v o ltag is   lin ea r ly   in cr ea s ed   with   t h PV  p o wer   in jectio n   a n d   cr o s s ed   th 2 0 %   s tead y   s tate  v o ltag e   lim it  clo s to   3 0 0   k W   o f   s o lar   PV  i n jectio n .   Her e,   th l o ad   d em an d   was  3 0   k W   a n d   i t   cr o s s ed   th s tead y   s tate  v o ltag lim it wh en   s o lar   PV g en er ati o n   was c lo s to   3   tim es th lo a d   r eq u i r em en t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 1 :    9 6 8   -   9 7 6   974       Fig u r 1 3 V o ltag an d   cu r r en t p r o f iles   o f   l o ad   s id f o r   ca s e   2           Fig u r 1 4 V o ltag an d   cu r r en t p r o f iles   o f   g r id   s id f o r   ca s e   2           Fig u r 1 5 V o ltag an d   cu r r en t p r o f iles   o f   PV sid f o r   ca s e   3           Fig u r 1 6 Vo ltag an d   cu r r en t p r o f iles   o f   l o ad   s id f o r   ca s e   3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l         V o lta g p r o file imp r o ve men t o f wea g r id   w ith   s o la r   P V   in teg r a tio n   ( S a n d ee p   V u d d a n ti )   975       Fig u r 1 7 Vo ltag an d   cu r r en t p r o f iles   o f   g r id   s id e   f o r   ca s e   3           Fig u r 1 8 Plo t o f   s o lar   PV in j ec tio n   an d   g r id   v o ltag e       4.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   th r elatio n   b et wee n   s o lar   PV  p o wer   in jectio n   an d   g r i d   v o ltag f o r   lo ad   o f   3 0   k W   is   s tu d ied .   Var io u s   s ce n a r io s   ar e   co n s id er ed   in   t h is   wo r k ,   s u ch   as  all  th lo a d s   ar r esid en tial,  ea ch   o n o f   t h em   h av an   in s talled   ca p ac ity   th at s   d o u b le  th at  o f   t h eir   p ea k   r e q u ir em en an d   th m in im u m   lo ad   d u r in g   th d ay   is   o n th ir d   o f   th e   p ea k   lo ad   an d   co in cid e   with   m ax im u m   PV  p o wer   in jectio n .   I t   ca n   b c o n clu d ed   th at   th g r id   will  r em ain   with in   th v o ltag lim its   p r escr ib ed   b y   I E E E   s tan d ar d s   if   p o wer   in jectio n   in to   th g r id   is   o n ly   f r o m   r esid en tial  s o u r ce s .   E v en   s o ,   if   th er is   an y   lar g e - s ca le   PV  in jectio n   wh ich   is   ab o v t h at  o f   th s ce n ar i o   p r o p o s ed ,   th er ar ch a n ce s   o f   th v o ltag s well  in   th g r id   b ey o n d   p er m is s ib le  lev els.  Hen ce ,   PV  in s talla tio n s   s h o u ld   b m o n ito r ed   a n d   r est r icted   to   n o cr o s s   th m ax im u m   lim it  o f   PV  in jectio n .   I f   t h er is   ex ce s s   PV   in jectio n   th er h as  to   b ad d itio n al  f ac ilit ies  l ik en er g y   s to r ag s y s tem s   to   ab s o r b   th ex ce s s   r ea p o wer ,   in   o r d er   t o   m ain tain   th e   g r id   v o lt ag with in   p er m is s ib le  lev els.       ACK NO WL E DG E M E NT S   T h is   r esear ch   wo r k   h as  b ee n   ca r r ied   o u b ased   o n   th s u p p o r of   W o o s o n g   Un iv er s ity s   Aca d em ic  R esear ch   Fu n d in g - ( 2 0 2 0 - 2 0 2 1 ) .       RE F E R E NC E S     [1 ]   K.  Ko k   e a l . ,   S o c iety   o De v i c e s:  In teg ra ti n g   In tell ig e n t   Distrib u ted   Re so u rc e with   Tran sa c ti v e   En e rg y ,   IEE E   Po we r a n d   E n e rg y   M a g a zin e ,   v o l .   1 4 ,   n o .   3 ,   p p .   3 4 - 4 5 ,   2 0 1 6 .   [2 ]   S .   G ru n a u   e t   a l .,  Eff e c o wi n d - e n e rg y   p o we i n jec ti o n   i n t o   we a k   g r id s” .   A v a il a b le.  [O n li n e ]:  h t t p s://www. tf . u n i - k iel. d e /etit /L EA /en /re se a rc h /P u b l ica ti o n s/p u b li c a ti o n s2 0 1 2 /g r u n a u _ e we a _ 2 0 1 2 . p d f   [3 ]   M.   G .   Vill a lv a   e a l .,  Co m p re h e n siv e   Ap p ro a c h   to   M o d e li n g   a n d   S im u latio n   o f   P h o t o v o lt a ic  Arra y s,”   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   Po we r E lec tro n i c s ,   v o l.   2 4 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 9 8 - 1 2 0 8 ,   2 0 0 9 .   [4 ]   C.   S .   S a c h i n   e t   a l .,  De sig n   a n d   sim u latio n   f o sli d in g   m o d e   c o n tr o in   DC - DC  b o o st  c o n v e rter,”   2 n d   I n ter n a t io n a l   Co n fer e n c e   o n   Co mm u n ica t io n   a n d   E lec tro n ics   S y ste ms ,   Co imb a t o re ,   2 0 1 7 ,   p p .   4 4 0 - 4 4 5 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  19 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 1 :    9 6 8   -   9 7 6   976   [5 ]   T.   S h a n t h e t   a l . ,   P o we e lec tro n i c   in terfa c e   fo r   g ri d - c o n n e c ted   P a rra y   u si n g   b o o st   c o n v e rter  a n d   li n e - c o m m u tate d   in v e rter  wi th   M P P T,   I n ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   In telli g e n a n d   A d v a n c e d   S y ste ms ,   Ku a la  Lu m p u r ,   2 0 0 7 ,     p p .   8 8 2 - 8 8 6 .   [6 ]   J.  S u sa n to   e a l . ,   A fram e wo rk   t o   tec h n ica ll y   e v a l u a te i n teg ra ti o n   o u ti li ty - sc a le p h o to v o lt a ic   p lan ts  to   we a k   p o we r   d istri b u ti o n   s y ste m s,”   Ap p l ied   E n e rg y ,   v o l .   2 3 1 ,   p p .   2 0 7 - 2 2 1 ,   De c .   2 0 1 8 .   [7 ]   O.   B.   Ad e wu y e a l .,  S e c u rit y - c o n stra in e d   o p ti m a u ti li ty - sc a le  so lar  P in v e stm e n p lan n in g   fo r   we a k   g rid s:  S h o r t   re v iew s a n d   tec h n o - e c o n o m ic an a ly sis , ”  Ap p li e d   En e rg y ,   v o l.   2 4 5 ,   p p .   1 6 - 3 0 ,   Ju l .   2 0 1 9 .   [8 ]   E.   Ra k h s h a n e t   a l .,  In teg ra ti o n   o Larg e - S c a le   PV - Ba se d   G e n e ra ti o n   in t o   P o we S y ste m s:  S u r v e y ,   En e rg ies v o l.   1 2 ,   p p .   1 - 1 9 ,   2 0 1 9 .   [9 ]   Q.  Alsa fa sfe h   e a l .,  S o lar P V G rid   P o we F lo w   An a ly sis,”   S u st a in a b il i ty ,   v o l.   1 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 - 2 5 ,   2 0 1 9 .   [1 0 ]   A.  P a rid a   e t   a l . ,   An   imp r o v e d   c o n tro sc h e m e   fo r   g ri d   c o n n e c ted   d o u b ly   fe d   in d u c ti o n   g e n e ra to c o n sid e ri n g     win d - so lar  h y b rid   sy ste m ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o E lec trica Po w e &   En e rg y   S y ste ms ,   v o l.   7 7 ,   p p .   1 1 2 - 1 2 2 ,   2 0 1 6 .   [1 1 ]   P.   M .   Ari y a ra tn a   e a l .,  Th e   sim u lt a n e o u m it ig a ti o n   o slo a n d   fa st  v o lt a g e   fl u c tu a ti o n c a u se d   b y   ro o fto p   so lar   P b y   c o n tro l li n g   t h e   c h a rg i n g / d isc h a rg i n g   o a n   i n teg ra ted   b a tt e ry   e n e rg y   sto ra g e   sy ste m ,   J o u rn a o En e rg y   S to ra g e ,   v o l .   2 6 ,   De c .   2 0 1 9 .   [1 2 ]   H.  Ch e n   e a l .,  As se ss m e n t   a n d   p a ra m e tri c   a n a ly sis  o s o lar  tri g e n e ra ti o n   sy ste m   in teg ra ti n g   p h o to v o lt a ic  t h e rm a l   c o ll e c to rs  with   t h e rm a e n e rg y   st o ra g e   u n d e ti m e - of - u se   e lec tri c it y   p ricin g ,   S o l a En e rg y ,   v o l.   2 0 6 ,   p p .   8 7 5 - 8 9 9 ,   Au g .   2 0 2 0 .   [1 3 ]   O.   B.   Ad e wu y i   e a l .,  M u lt i o b jec ti v e   m ix   g e n e ra ti o n   p lan n i n g   c o n s id e rin g   u ti li t y - sc a le  so lar  P s y st e m   a n d   v o lt a g e   sta b il it y :   Nig e rian   c a se   stu d y ,   El e c tric P o we r S y ste ms   Res e a rc h ,   v o l.   1 6 8 ,   p p .   2 6 9 - 2 8 2 ,   M a r.   2 0 1 9 .   [1 4 ]   M .   M o h a n a n   e a l . ,   Op ti m ize d   P o we S y ste m   M a n a g e m e n S c h e m e   fo LS S   P G rid   I n te g ra ti o n   in   M a lay sia   Us in g   Re a c ti v e   P o we Co m p e n sa ti o n   Tec h n iq u e ,   Glo b a l   Ch a ll e n g e s ,   v o l .   4 ,   n o .   4 ,   p p .   1 - 1 2 ,   A p r.   2 0 2 0 .   [1 5 ]   H.  Ra u e a l .,  Co m p lem e n ti n g   h y d ro e lec tri c   p o we with   fl o a ti n g   so lar  P fo d a y ti m e   p e a k   e lec tri c it y   d e m a n d ,   Ren e wa b le E n e rg y v o l.   1 6 2 ,   p p .   1 2 2 7 - 1 2 4 2 ,   A u g .   2 0 2 0 .   [1 6 ]   S.   R.   S a lk u ti ,   Co m p a ra ti v e   a n a ly sis  o e lec tro c h e m ica e n e rg y   st o r a g e   tec h n o l o g ies   fo sm a rt  g ri d ,   T EL KOM NIK A   T e lec o mm u n ica ti o n ,   Co m p u t in g ,   El e c tro n ics   a n d   C o n tro l ,   v o l.   1 8 ,   n o .   4 ,   p p .   2 1 1 8 - 2 1 2 4 ,   A u g 2 0 2 0 .   [1 7 ]   O G a rfi  e a l . ,   Im p a c ts  o p h o to v o lt a ic  p o we so u rc e   in term it ten c e o n   a   d istri b u ti o n   n e two r k ,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o El e c trica a n d   C o mp u ter   En g in e e ri ng , v o l.   9 ,   n o.   6 ,   p p .   5 1 3 4 - 5 1 4 2 ,   De c 2 0 1 9 .   [1 8 ]   R.   O.  Ba wa z ir  e a l .,  Co m p re h e n siv e   o v e rv iew   o o p t imiz in g   P V - DG   a ll o c a ti o n   i n   p o we sy ste m   a n d   so lar  e n e rg y   re so u rc e   p o te n ti a a ss e ss m e n ts,”  En e rg y   Rep o rts ,   v o l.   6 ,   p p .   1 7 3 - 2 0 8 ,   N o v .   2 0 2 0 .   [1 9 ]   T.   S a rk a e a l . ,   Op ti m a d e si g n   a n d   im p lem e n tatio n   o f   so lar  P V - wi n d - b io g a s - VRFB  sto ra g e   i n teg ra t e d   sm a rt  h y b rid   m icro g rid   f o e n su ri n g   z e ro   l o ss   o p o we su p p l y   p r o b a b il it y ,   En e rg y   Co n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   v o l.   1 9 1 ,     p p .   1 0 2 - 1 1 8 ,   Ju l .   2 0 1 9 .   [2 0 ]   E.   L.   d e   Ag u iar  e a l . ,   Distrib u te d   Re n e wa b le  P o we S o u rc e in   Wea k   G rid -   An a l y sis  a n d   C o n tr o l,   I n tec h Op e n M a y   2 0 1 6 .   [2 1 ]   M .   I.   Ab u a sh o u e a l . ,   Op e ra ti o n a p e rfo rm a n c e   o a   P g e n e ra to fe e d in g   DC  sh u n a n d   i n d u c ti o n   m o t o rs  with   MPPT , ”  I n ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   El e c trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g ,   v o l.   9 ,   n o.   2 ,   p p .   7 7 1 - 7 8 2 ,   Ap r 2 0 1 9   [2 2 ]   H.  b e rli n ,   P h o to v o lt a ics   sy ste m   d e sig n   a n d   p ra c ti c e ,   J o h n   W il e y   &   S o n s ,   2 0 1 2 .   [2 3 ]   H.  Li   e a l .,  Th re e - lay e v o lt a g e /v a c o n tro stra teg y   fo P c l u ste c o n sid e ri n g   ste a d y - sta te  v o lt a g e   sta b il it y ,   J o u rn a o Clea n e r P ro d u c ti o n ,   v o l.   2 1 7 ,   p p .   5 6 - 6 8 ,   Ap r .   2 0 1 9 .   [2 4 ]   A Be n a li   e a l . ,   Vo lt a g e   p r o fil e   a n d   p o we r   q u a li ty   imp r o v e m e n t   i n   p h o to v o l taic   fa rm in te g ra ted   m e d iu m   v o lt a g e   g rid   u sin g   d y n a m ic  v o l tag e   re sto r e r,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po w e El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m v o l.   1 1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 4 8 1 - 1 4 9 0 ,   S e p t 2 0 2 0 .   [2 5 ]   K.  P a d m a n a t h a n   e t   a l . ,   In te g ra ti n g   so lar   p h o t o v o lt a ic  e n e rg y   c o n v e rsio n   sy ste m i n to   i n d u strial   a n d   c o m m e rc ial  e lec tri c a e n e rg y   u ti li z a ti o n - A su r v e y ,   J o u rn a o f   In d u stri a I n fo r ma ti o n   In teg ra ti o n ,   v o l.   1 0 ,   p p .   3 9 - 5 4 ,   Ju n .   2 0 1 8 .   [2 6 ]   R.   M e e n a e a l. Re v iew   o n   m a th e m a ti c a m o d e ls  fo th e   p re d i c ti o n   o S o lar  ra d iati o n , ”  In d o n e sia n   J o u r n a o f   El e c trica En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e v o l.   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   5 4 - 5 9 ,   Ju l 2 0 1 9 .   [2 7 ]   S.   A.  Ale e m   e a l .,  Re v iew   o S trate g ies   to   In c re a se   P P e n e tratio n   Lev e i n   S m a rt  G rid s,”   En e rg ies ,   v o l.   1 3 ,     n o .   3 ,   2 0 2 0 .   [2 8 ]   S .   Ha sh e m e a l . ,   M e th o d s a n d   s trate g ies   fo o v e rv o lt a g e   p re v e n ti o n   i n   l o w v o lt a g e   d istri b u ti o n   s y st e m s with   P V,”  IET   Ren e wa b le P o we r Ge n e ra ti o n , v o l.   1 1 ,   n o .   2 ,   p p .   2 0 5 - 2 1 4 ,   2 0 1 7 .   [2 9 ]   D.  Alm e id a   e a l . ,   M it i g a ti o n   o f   o v e r v o lt a g e   d u e   to   h i g h   p e n e trat io n   o s o lar  p h o t o v o lt a ics   u si n g   sm a rt  in v e rters   v o lt / v a c o n tro l , ”  In d o n e si a n   J o u r n a o El e c trica E n g in e e rin g   a n d   Co mp u ter   S c ien c e ,   v o l.   1 9 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 5 9 - 1 2 6 6 ,   S e p t 2 0 2 0 .   [3 0 ]   S .   Na ra sim h a   e a l. ,   An   imp ro v e d   c lo se d   l o o p   h y b ri d   p h a se   sh ift   c o n tr o ll e f o d u a a c ti v e   b ri d g e   c o n v e rter ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g ,   v o l.   1 0 ,   n o .   2 ,   p p .   1 1 6 9 - 1 1 7 8 ,   A p r.   2 0 2 0 .   [3 1 ]   R.   M a h a e a l .,  Tec h n o - Ec o n o m ic  An a ly sis  o P In v e rter  Co n tro ll e rs  fo P re v e n ti n g   Ov e r v o lt a g e   in   LV  G rid s,”   In ter n a t io n a S y mp o si u o n   P o w e El e c tro n ics ,   El e c trica Dr ive s,   Au to m a ti o n   a n d   M o ti o n ,   S o rre n t o ,   Italy ,   2 0 2 0 ,     p p .   5 0 2 - 5 0 7 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.