I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   1 4 ,   No .   5 ,  Octo b er   20 2 4 ,   p p .   5 0 1 8 ~ 5 0 2 9   I SS N:  2088 - 8708 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ec e. v 1 4 i 5 . pp 5 0 1 8 - 5 0 2 9           5018       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Dy na m ic vo ltag e  restora tion usin g   neura l net w o rk s f o r grid - co nnected  w ind t urbine       K a o uta r  Da hm a ne,   B ra hi m   B o ua chrine,   B elk a s e m   I m o d a ne,   Abdella h E l  I dri s s i,  M o ha m e d B eny dir,  M o ha m ed  Aj a a m o u m ,   M ’ ha nd   O ub ella   L a b o r a t o r y   o f   En g i n e e r i n g   S c i e n c e   a n d   E n e r g y   M a n a g e me n t ,   H i g h e r   S c h o o l   o f   Te c h n o l o g y   ( EST ) ,  I b n o u   Z o h r   U n i v e r si t y ,  A g a d i r ,  M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   1 7 ,   2 0 2 4   R ev i s ed   J u n   2 3 ,   2 0 2 4   A cc ep ted   J u l  2 ,   2 0 2 4       W in d   e n e rg y   is  b e in g   in teg ra ted   in to   th e   g rid   a s  a   re n e w a b le  e n e rg y   so u rc e   to   m e e t  th e   w o rld ' s  e lec tri c it y   n e e d s.  G rid - c o n n e c ted   w in d   t u rb i n e s  a re   o f ten   d isru p ted   b y   g rid   f a u lt   p ro b le m s.  F a u lt   rid e - th r o u g h   (F RT )  a b il it y   h a s  b e c o m e   th e   m o st  i m p o rt a n t  g rid   c o n n e c ti o n   n e c e ss it y   f o r  w in d   e n e rg y   c o n v e rsio n   sy ste m s  (W ECS ).   In   th e   e v e n t  o f   a   v o lt a g e   d ip   f a u l t,   th e   l o w   v o lt a g e   rid e - th ro u g h   (L V RT )  c a p a c it y   is an   im p e ra ti v e   k e y   to   su c c e ss f u l  g rid   in teg ra ti o n .   T h is  p a p e r  p ro p o s e s  a   d y n a m ic  v o lt a g e   re sto re r  ( DV R)   c o n tro ll e d   th r o u g h   a n   a rti f icia l  n e u ra l  n e tw o rk   (A NN )  to   im p ro v e   t h e   L V RT   c a p a b il it y   o f   a   g rid - c o n n e c ted   w in d   tu r b in e   (W T )  b a se d   p e rm a n e n t  m a g n e t  s y n c h ro n o u s  g e n e ra to r   ( P M S G ).   T h e   DV R   in jec ts  se ries   v o lt a g e   in t o   t h e   s y ste m   th ro u g h   a   se ries - c o n n e c ted   t ra n sf o rm e r.   T h e   DV R  c a n   th e n   re sto re   th e   v o lt a g e   to   th e   p re - f a u lt   v a lu e .   T h e   in jec ti o n   tran sf o rm e r  is  c o n n e c ted   t o   th e   li n e   li n k in g   th e   P M S G - b a se d   w in d   tu r b in e   o u t p u t  t o   t h e   u t il it y   g rid .   De sig n   a n d   sim u latio n   o f   th e   lo w   v o lt a g e   rid e - th ro u g h   a p p li e d   to   s y m m e tri c a l  a n d   a sy m m e tri c a l  f a u lt   c o n d i ti o n s  w e re   p e rf o rm e d   in   M AT LAB /S im u li n k   so f t wa re .   S im u latio n   re su lt s  a p p ro v e   th a t  th e   p e rf o r m a n c e   o f   th e   tec h n iq u e   f u ll y   d e m o n stra tes   it s  e ffe c ti v e n e ss   a n d   p ra c ti c a li ty .   K ey w o r d s :   A r ti f icial  n e u r al  n et w o r k   D y n a m ic  v o lta g e  r esto r er   L o w   v o lta g e - r id e - t h r o u g h   P er m a n en t  m a g n e t s y n c h r o n o u s   g en er ato r   W in d   en er g y   co n v er s io n   s y s te m   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r 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 :   Kao u tar   Dah m a n e   L ab o r ato r y   o f   E n g in ee r i n g   Sci en ce   an d   E n er g y   Ma n a g e m e n t ,   Hig h er   Sc h o o l o f   T ec h n o lo g y   ( E ST ) ,  I b n o u   Z o h r   U n i v er s it y   Ag ad ir ,   Mo r o cc o   E m ail:  k ao u tar . d ah m a n e@ ed u . u iz. ac . m a       1.   I NT RO D UCT I O N   E lectr ical  en er g y   r e m ai n s   a  g l o b al  co m m o d it y   th a t  is   s ee n   a s   a  n ee d   o f   e v er y d a y   co n s u m e r s   [ 1 ] .   T h e   g r o w i n g   en er g y   d e m an d   co n f licts   w ith   f o s s il  f u el  s h o r tag e  is   b ec o m i n g   in cr ea s i n g l y   s er i o u s   [ 2 ] .   P r o m o ti n g   th e  in te g r atio n   o f   r en e w ab le   en er g y   in to   p o w er   s y s te m s   h as  b ee n   r ec o g n ized   as  a  cr itical  s o lu tio n   f o r   ac h iev in g   s u s tai n ab le  s o cio - e co n o m ic  d ev elo p m e n t.  Du e  to   th e  ad v er s e  ef f ec t s   o f   tr ad itio n al  en er g y   s o u r ce s   o n   th e  en v ir o n m en t,  w i n d   p o w er   h as  m ad e  in r o ad s   as  a  r en e w ab le  en er g y   o p tio n   [ 3 ] .   T h e  w id e s p r ea d   in te g r atio n   o f   w i n d   en er g y   in to   elec tr ical  g r id s   h a s   b ec o m e  a  n e w   tr en d   o b s er v ed   in   s e v er al  co u n tr ies  [ 4 ] .  Ho w e v er ,   p o w er   q u al it y   p r o b le m s   ar e  id e n ti f ied   as  a  m aj o r   c o n ce r n ,   th at   is   w h y   p o w er   q u ali t y   is   a   f u n d a m en ta l  asp ec t  o f   th e  s ta b ilit y   o f   elec tr ic  p o w er   s y s te m s .   T h er e f o r e,   p er f o r m a n ce   o f   th e  w i n d   tu r b in e   co n v er s io n   s y s te m   i s   s ig n i f ic an tl y   co n s tr ain ed   b y   t h e  lo w  v o ltag e  r id e  t h r o u g h   ( L V R T )   a b ilit y   w h ich   is   m an d ated   r esp ec t   th e   g r id   co d es  to   f u n ctio n   d u r in g   f a u lt s   [ 5] .   C u r r en tl y ,   a  s ig n i f ica n t  n u m b er   o f   co u n tr ies   h av e  co m e  u p   w i th   d i f f er en t  g r id   co d es  ( GC )   to   ef f ec ti v el y   ad d r ess   r en e w ab le  e n er g y   i n t eg r atio n   i s s u es  a n d   also   to   en s u r e  t h e  s tab ilit y   o f   p o w er   s y s te m s   [ 6 ] .   Fo r   ex a m p le,   t h e  Mo r o cc an   L VR T   g r id ,   as  p r esen ted   i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8708       Dyn a mic  vo lta g e  r esto r a tio n   u s in g   n eu r a l n etw o r ks fo r   g r id - co n n ec ted   w in d   t u r b in e   ( K a o u ta r   Da h ma n e )   5019   Fig u r e  1 ,   n ec ess itate s   th a t  th e   w i n d   tu r b in e s   ( W T s )   s ta y   co u p led   to   th e  elec tr ic  g r id   w h e n   th er e  ar e  v o ltag e   d ip s   o f   1 0 % to   8 0 % o f   th e  n o m i n al  v o lta g e  w it h i n   a  ti m e  f r a m e  f r o m   a  f e w   m ill is ec o n d s   t o   6 0 0   m s   [ 7 ] .            Fig u r e  1 .   L VR T   ac co r d in g   to   th e  Mo r o cc an   g r id   co d e  [ 8 ]       On   th e  s u b j ec t  o f   w a y s   o f   en h a n ci n g   f au lt  r id e - t h r o u g h   ( FR T )   in   w i n d   tu r b in es,  i n   th e  liter atu r e   v ar io u s   tec h n ics  h a v e  b ee n   p r o p o s ed   b y   r esear ch er s   [ 9 ] – [ 1 1 ] .   W e  ty p icall y   ca teg o r ize  c u r r en t  ap p r o ac h es  as   eith er   s o f t w ar e  o r   h ar d w ar e.   A   s o f t w ar e  s o lu tio n   co n s is t s   i n   i m p r o v i n g   th e  co n tr o l  s tr ate g y   w i th o u t  in c u r r in g   ad d itio n al  co s ts .   I m p r o v i n g   t h e  co n tr o l  s tr ate g y   o f   W T s   o f f er s   a  co s t - e f f ec ti v e  ap p r o ac h   [ 1 2 ] .   So f t w ar e   s o lu tio n s   in cl u d e:  th e  m o d i f i ed   p itch   an g le  co n tr o l  p r o p o s ed   in   [ 1 3 ]   an d   th e  m o d if ie d   co n v er ter   co n tr o l   p r o v id ed   in   [ 1 4 ] ,   b u t  th i s   s o l u t io n   is   o n l y   s u i tab le  f o r   h a n d li n g   m o d er ate  f a u lt c o n d itio n s   [ 1 5 ] .   T o   en h an ce   t h e  P MSG - W T   L VR T ,   a  g r ey   wo lf   o p ti m izer   w a s   s u g g es ted   f o r   m ac h i n e  s id e  co n v er ter   ( MSC )   an d   g r id   s id e  co n v er ter   ( GSC )   [ 1 6 ] .   Si m ilar l y ,   an   L V R T   s y s te m   u s in g   a  p r o p o r ti o n al  r eso n an t  ( P R )   co n tr o ller   is   p r esen ted   in   [ 1 7 ] .   I n   s i m u latio n ,   r esu lts   d em o n s tr ate  t h at  th e  r ec o m m en d ed   s o f t w ar e  p r o ce d u r es  ca n   i m p r o v e  th e  F R T   ca p ac it y   at  lo w er   co s t.  T h o u g h ,   th e y   ca n no t  co m p letel y   r id e  th r o u g h   s ig n i f ica n t  v o lta g e  d ip s .   A lter n ati v el y ,   an   ef f ec ti v e  s o lu tio n   is   to   m o d if y   t h e  co n v er ter   h ar d w ar e  o r   ad d   p r o tectiv e  d ev ices,  lik e   an   en er g y   s to r ag e   s y s te m   ( E SS )   [ 1 8 ] ,   cr o w b ar   [ 1 9 ] ,   s er ies  d y n a m ic   r esis to r   [ 2 0 ]   an d   DC   li n k   c h o p p er   [ 2 1 ] .   W ith in   ch o p p er   cir cu it,  g ate  b ip o lar   tr an s i s to r s   ( I GB T s )   ar e  f r eq u en tl y   u s ed   as  s w itc h es.  T h e y   o f f er   t h e  ad v a n ta g es  o f   a   s i m p le  co n tr o l  an d   m o d est  co s t  [ 2 2 ] .   Yet,   th is   tech n iq u e’ s   p er f o r m an ce   w as  i n s u f f ic ien t  a s   th e  DC   lin k   h ad   a  lo w er   L V R T   th an   a  n o r m a l  cr o w b ar .   Dep lo y m en t   o f   r ea ctiv e  p o w er   co m p en s atio n   d ev ice s   aid s   in   m ai n tai n in g   th e  v o ltag e  le v el   at  th e  w in d   f ar m 's  p o in t  o f   co m m o n   co u p lin g   ( P C C )   [ 2 3 ] ,   s u ch   as  w ith   t h e  s tatic - s y n c h r o n o u s   co m p e n s at o r   d ev ice  ( ST A T C OM )   [ 2 4 ] ,   an d   d y n a m ic  v o lta g e  r esto r e r   ( DVR)  [ 2 5 ] .   T h e  s tu d y   [ 2 6 ]   in v o lv ed   a  co n v er t er   an d   ca p ac ito r ,   f u n ctio n in g   as  a  ST A T C OM .   Si m i lar l y ,   i n   [ 2 7 ] ,   S T A T C OM   w a s   e m p lo y ed   b y   a u t h o r s   as  a  m ea n s   o f   co m p e n s ati n g   f o r   th e  lo s s   i n   r ea cti v e  c u r r en t  c ap ac it y   s u f f er ed   b y   w i n d   en er g y   co n v er s io n   s y s t e m s   ( W E C S)  d u r in g   g r id   f a u lts .   Ma h m o u d   et  a l.   [ 2 8 ]   m ad e  a  co m p ar is o n   b et w ee n   a n   ac ti v e  cr o w b ar   an d   a  t h y r i s to r - s w itc h ed   ca p ac ito r   ( T SC ) .   T h e  en h an ce d   f a u lt  r id e  t h r o u g h   ca p ab ilit y   f o r   g r id - co n n ec ted   P MSG  co u ld   b e  ac h iev ed   th r o u g h   th e  u tili za tio n   o f   ac tiv e  cr o w b ar   an d   T SC .   T h e  DVR  s y s te m   is   a  s er ies - co n n ec ted   d ev ice  ab le  to   s u p p ly   ab s o r b   r ea l  an d   r ea ctiv e  p o w er   [ 2 9 ] .   T h e  h ar d w ar e  s o lu tio n   ap p l y i n g   o n e  o r   m o r e  d ev ice s   w it h   a n   as s o ci ated   co s t,  b u t it  i s   w ell  ab le   to   d ea l  w it h   s ev er e   s h o r t - c ir cu it  f a u lts .   I n   ad d itio n ,   th e  s er ie s   DVR,  a s   o p p o s e d   to   th e  p ar allel - co n n ec ted   S T A T C OM   as  w ell  a s   SVC ,   is   co n s id er ed   ev en   m o s t  ef f icie n t,  as  it  ef f ec t iv el y   is o lates  th e  w in d   f ar m 's  P C C   f r o m   t h e  g r id   v o ltag e   p er tu r b atio n s   an d   h o ld   a  n ea r - co n s ta n t  v o lta g e  lev el  a t  th e  P C C   [ 3 0 ] .   Usi n g   a  h ig h - f r eq u e n c y   li n k   tr an s f o r m er ,   th e  p er f o r m an ce   o f   th e  DVR  is   ex a m i n ed   in   [ 3 1 ] .   Var io u s   to p o lo g ies  an d   co n tr o l  tech n iq u es  ar e   p r esen ted   f o r   DV R ,   s u c h   as  li n ea r   co n tr o l  t h at  co m p r is e s   t h e  f ee d - f o r w ar d   ap p r o ac h .   T h e   p r o ce d u r e  en tails   d etec tin g   t h e  v ar ia n ce   b et w ee n   p r e - s ag   a n d   s a g   v o lta g e,   f o llo w ed   b y   co m p u tin g   t h e  e x te n t  o f   v o lta g e  to   b e   in f u s ed   [ 3 2 ] .   A s   f o r   n o n - li n ea r   co n tr o ller s ,   n a m el y   t h e  f u zz y   lo g ic  co n tr o ller ,   g en etic  al g o r ith m ,   an d   ar tif ic ial  n eu r al  n et w o r k   ( A NN) ,   th e y   ar e  u tili ze d   to   r eg u late  th e  i n v er ter s   o f   DVR  i n   s it u atio n s   w h er e  lin ea r   co n tr o l   p r o v es  in f ea s ib le  [ 3 3 ] .   A r tif ic ial  n eu r al  n et w o r k   is   c h ar ac ter ized   b y   th e  ab ilit y   to   i m p le m en t  co n tr o l  w ith o u t   th e  n ee d   f o r   an   ex te n s i v e  m at h e m atica l  m o d el  o f   th e  s y s te m   [ 3 4 ] .   T h is   p ap er   is   d ed icate d   to   th e  DVR   e m p lo y m e n t   u s in g   th e  A NN  co n tr o l  s tr ate g y .   e m p lo y in g   t h e   DVR  b ased   o n   t h e  A N N  s tr ateg y   co n tr o l  v o ltag e   as  a   s o l u t io n   to   m iti g ate  a n d   co m p e n s a te  th e   v o lta g e  s ag s ,   s in ce   g r id   f au l ts ,   p ar ticu lar l y   v o ltag e  s a g   p r o b lem ,   ca n   d is r u p t  th e  f u n ctio n a lit y   o f   s en s iti v e  eq u ip m e n t.  T h e   co n tr ib u tio n   co n s is t s   in   i m p r o v in g   th e  L VR T   ca p ab ilit y   o f   th e  g r id - co n n ec ted   P MSG  m ac h in e - b ased   w in d   en er g y   co n v er s io n   ch a in   w i th   th e  A NN - co n tr o lled   DVR  s y s t e m .   T h e  L VR T   ab ilit y   i s   ev al u ated   f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  1 4 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 2 4 :   5 0 1 8 - 5029   5020   s y m m etr ical  an d   as y m m etr ica l  s ag   f a u lt  co n d itio n s   o n   t h e  g r id   s id e.   A   co m p ar is o n   w a s   m ad e  r eg ar d in g   t h e   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   r ate  b et w ee n   t h e  r es u lt s   o f   th e  p r esen t  m et h o d   an d   th o s e   o b tain ed   b y   o t h er   p r ev io u s   w o r k s .   T h e  DVR  w it h   t h e  cu r r en t  ap p r o ac h   s u cc ee d ed   in   r ed u ci n g   th e  T HD  r ate.   MA T L A B / S i m u li n k   s i m u lati o n s   h a v e  co n f ir m ed   th e  e f f i ca c y   an d   p er f o r m a n ce   o f   th is   w o r k ' s   m et h o d ,   s u g g e s ti n g   th at  it i m p r o v es  L VR T   ca p ab ilit y .   T h e  p r esen t  w o r k   i s   as s e m b l ed   as  f o llo w s .   Sectio n   2   is   d ev o ted   to   p r esen t  th e  DV R   o p er atio n   p r in cip le;   th e  ANN  co n tr o l  ap p r o ac h   is   also   p r o v id ed   in   t h is   s ec tio n .   W e  d is c u s s   t h e  s i m u latio n   r esu lts   i n   s ec tio n   3 .   Fin a ll y ,   t h e  co n cl u s i o n   is   co v er ed .       2.   M E T H O D  F O R  VO L T AG E   SAG   M I T I G A T I O N   2 . 1 .     Dy na m ic  v o lt a g e  re s t o re r  inte g ra t io n    T h e  W E C S  b asic  s tr u ctu r e,   as   ca n   b e  s ee n   in   Fi g u r e  2 ,   is   m ad e  u p   o f   a  W T ,   P MSG,   MS C ,   DC   li n k   an d   GSC .   Si m u la tio n   p ar a m et er s   o f   th e  P MSG  g e n er ato r   an d   tu r b in e  ar e  p r ese n ted   in   T ab le  1 .   T h e  DVR  i s   th e  p o w er   d ev ice  r elate d   to   th e  g r id   an d   to   th e  W E C S  lin k e d   to   a  lin ea r   lo ad   at  th e  P C C .   I t  is   em p lo y ed   to   i m p r o v e  its   L V R T   ca p ab ilit y   b y   i n j ec tin g   v o lta g e  to   co r r ec t  th e  v o ltag e  s a g   f au lt.  T h e  D VR   is   a  co m p ete n t   v o ltag e  co m p e n s atio n ,   it  co n tin u o u s l y   an d   q u ick l y   r eg u late s   th e  W T   s id e  v o ltag e  in   ca s e  o f   p o w er   q u alit y   is s u es:  v o lta g e  s a g   h ap p en ed   o n   th e  g r id   v o lta g e.   T h e  es s e n tial  co m p o n en ts   o f   DV R ,   as  s h o w n   i n   Fi g u r e  3 ,   ar e  th e  v o lta g e  s o u r ce   i n v er ter   ( VSI ) ,   en er g y   s to r a g e,   L C   f i lt er ,   an d   co n tr o ller .           Fig u r e  2 .   T o p o lo g y   o f   g r id - co n n ec ted   P MSG  w i n d   tu r b in e  w it h   i n te g r ated   DVR  [ 3 5 ]       T ab le  1 .   P MSG  g en er ato r   an d   tu r b in e  p ar a m eter s   Eq u i p me n t   P a r a me t e r   V a l u e   W i n d   t u r b i n e   O u t p u t   p o w e r   1   M W   R a d i u s o f   t h e   t u r b i n e   b l a d e :   R   55   m   D e n si t y   o f   a i r :   ρ   1 . 2 2   K g / m 3   T i p - sp e e d   r a t i o :   λ   7   G e n e r a t o r   Ty p e   P M S G   N u mb e r   o f   p h a se s   3   M e c h a n i c a l   i n p u t   T o r q u e   ( T m)   N . m   S t a t o r   p h a se   r e si st a n c e   0 . 0 0 6 2 5   Ω   F l u x   l i n k a g e   1 1 . 1 4   V . s   N u mb e r   o f   P o l e s p a i r   75           Fig u r e  3 .   B lo ck   d iag r a m   o f   D VR   co m p o n e n ts   [ 3 6 ]     Co n t r o l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8708       Dyn a mic  vo lta g e  r esto r a tio n   u s in g   n eu r a l n etw o r ks fo r   g r id - co n n ec ted   w in d   t u r b in e   ( K a o u ta r   Da h ma n e )   5021   T h e  in s u lated   g ate  b ip o lar   tr an s i s to r   ( I GB T ) - b ased   VSI   i n j ec ts   ad eq u ate  v o lta g e  r esto r in g   ac r o s s   th e   in j ec tio n   tr an s f o r m er   an d   f ilte r   s u p p lied   b y   an   ex ter n al  en er g y   s to r ag e  u n it.  T h is   t w o - le v el  in v er ter   f ea t u r es  I GB T s ,   ea ch   w i th   a  d io d e  in   p ar allel.   T h e   I GB T s   ar e  co n tr o lled   b y   p u l s e - w id th   m o d u latio n   ( P W M) .   Nev er th e less ,   t h e  VSI   p r o d u ce s   an   o u tp u t  w it h   a  w a v e f o r m   co n tain in g   h i g h - f r eq u e n c y   h ar m o n ic s .   T o   allev iate  th i s   p r o b le m   a n d   d eli v er   a  q u al it y   p o w er   s u p p l y ,   we  e m p lo y   a n   L C   f ilter .   T h is   f i l ter   is   p lace d   n e x t  to   th e  VSI ,   r ed u ci n g   h i g h   f r eq u e n c y   s w itc h i n g   h ar m o n ic s .   I n   t h is   w a y ,   t h e  h ar m o n ic - f r ee   s u p p ly   p as s es  t h r o u g h   th e  tr an s f o r m er .   T o   co n n ec t  th e  DVR  d ev ice  to   th e  d is tr ib u tio n   s y s te m ,   th e  in j ec tio n   tr an s f o r m er   is   u s ed .   I t  in tr o d u ce s   t h e  co m p en s ati n g   v o l tag e  p r o d u ce d   b y   VSI   w h en ev er   t h e  co n tr o l  s y s te m   d et ec ts   an y   a n o m a lies .   As  f o r   th e  p r i m ar y   s id e  o f   t h e  tr an s f o r m er ,   it  is   co n n ec t ed   in   s er ies  to   th e  d is tr ib u t io n   lin e,   w h er ea s   t h e   s ec o n d ar y   s id e  is   l in k ed   to   t h e  DVR  cir c u it.  T h e  DV R   s y s te m   u n d er   s tu d y   is   d esi g n ed   b y   ass e m b li n g   t h e  m ai n   co m p o n en t s   w ith in   t h e  MA T L A B /S i m u li n k   en v ir o n m en t.  T h e  m o d eled   DVR  s tr u ctu r e  is   illu s tr ated   in   Fig u r e  4 .   T h e  m ai n   p r in cip le   b eh in d   DVR  o p er atio n   is   th at  it  p r o v id es  a  v o ltag e  w a v ef o r m   t h r o u g h   a n   in j ec tio n   tr an s f o r m er   w h ich   i s   th e  d i f f er en ce   b et w ee n :  p r e - f au lt   an d   f au lt  v o lta g e.   I t  m ad e  p o s s ib le  b y   th e   s u p p l y   o f   r eq u ir ed   ac tiv e  p o wer   f r o m   a n   en er g y   s to r ag e  d ev ice.   T h e  r esp o n s e  ti m e  o f   DV R   is   r e m ar k ab l y   f ast  an d   is   li m ited   b y   th e  p o w er   el ec tr o n ics  d ev ice s   an d   t h e  f au lt   d etec tio n   ti m e.   A s   t h e  g r id   co d es  r eq u ir e  v o ltag e   f au lt  co m p en s atio n   t h r o u g h   f au lt  co n d itio n s ,   th e  D VR   i s   d esig n ed   to   r esto r e  th e  p o w er   o f   th e  w i n d   tu r b in e   s id e  [ 3 7 ] .   T h e  DVR p o w er   r ati n g   i s   as  ( 1 ) :     = ∑ , ∗   = , ,   ( 1 )     w h er e    is   t h e  th r ee - p h a s e  A C   v o ltag e  f r o m   t h e  VSI ,   a n d     is   th e  lo ad   cu r r en t.  T h e  ac tiv e  p o w er   ex c h an g ed   b et w ee n   th e  D VR   a n d   th e  g r id   is   as  ( 2 ) :       = −     ( 2 )     w h er e    is   t h e  ac tiv e  p o w er   in   t h e  lo ad   s id e,   an d     is   th e  p o w er   in   th e  g r id   s id e.     = ( 3 ∗ ∗ ∗  ( ) ) − ∑ ( , ∗ ∗  ( ) ) = , ,   ( 3 )     Fro m   ( 2 )   an d   ( 3 )   w e  ca n   o b s er v e  th at  t h e  ac ti v e   p o w er   s u p p lied   b y   th e  DVR  to   t h e  s y s te m   is   d eter m i n ed   th r o u g h   t h e  d i f f er e n ce   b et w ee n   th e  ac tiv e  p o w er   in   th e  g r id   an d   th e  lo ad ,   th u s   t h e  D VR   i s   co n tr o lled   b y   th e   in - p h ase  co m p e n s a tio n   p r o ce d u r e.           Fig u r e  4 .   DVR p o w er   cir cu i t m o d el       2 . 2 .     Art if icia l ne ura l net w o rk   co ntr o l a pp ro a ch    T h e  DVR  m e th o d   o f   v o ltag e  co m p e n s at io n   in v o lv e s   h o ld in g   a  co n s tan t  v o ltag e  o n   t h e  w i n d   tu r b in e   s id e  as  a  f u n ct io n   o f   v o lta g e  m ag n it u d e  an d   p h ase  an g le.   T h e  p r e - s ag   v o ltag e  is   t h en   u s e d   to   en s u r e  th at  t h e   v o ltag e  an d   p h a s e  an g le  ar e  m ain tai n ed   in   th e  s y s te m .   A t  th i s   p o in t,  PW M  s ig n als  ar e  s en t  f r o m   th e  co n tr o ller   an d   co n v er ted   in to   th e  n ec ess ar y   v o lta g e.   T h e  p r esen t  w o r k   s u g g e s ts   t h e  e m p lo y m e n t  o f   an   ar tif icial  n eu r a l   n et w o r k   as  a  DVR  co n tr o l  s y s te m   co m p e n s ati n g   f o r   th e  v o ltag e  s ag   f au lt.  Ne u r al  n et w o r k s   ar e  co m p o s ed   o f   ele m e n ts   f u n c tio n i n g   i n   p ar allel  lik e   b io lo g ical  n er v o u s   s y s te m .   T h i s   co m p u tatio n a l  m et h o d   co n s i s ts   o f   a n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  1 4 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 2 4 :   5 0 1 8 - 5029   5022   ass e m b l y   o f   m a n y   n o d es  tu r n s   as  n eu r o n s .   Neu r o n s   as  a  n o n lin ea r   ele m e n t  r ep r esen ts   g en er all y   a  s er ie s   o f   in ter co n n ec ted   n o n lin ea r   ele m en ts   t h at  h av e  t h e  ca p ab ilit y   to   ad ap t a n d   lear n .   Af ter   r ec eiv i n g   t h e  i n f o r m atio n ,   ea ch   n o d e  tr an s m it s   it  to   th e  n ex t  n o d e,   af ter   ca r r y in g   o u t  t h e  n ec ess ar y   o p er atio n s .   T h e  n eu r o n s   ar e  ar r an g ed   in to   la y er s .   Fo r   an y   g i v en   t as k   to   b e   ex ec u ted   b y   A N N  all  th e  n o d es  n ee d   to   b e   tr ain ed   w it h   r elev a n t  d ata.   I n   th is   w o r k ,   t h e  A N N  co m es  i n to   p lay   as  a  v o ltag e  co m p e n s atio n   alg o r ith m .   Firs t,  d ataset  n ee d s   to   b e  tr ain ed   o n   th e   n e t w o r k   a n d   t h en   d ep lo y ed   o n   a   DV R .   T h e  cu r r en t   n e t w o r k   h a s   t w o   in p u ts   an d   o n e  h id d en   la y er   m ad e  u p   o f   1 0   ce lls   an d   o n e  o u tp u t   la y er   m ad e  u p   o f   o n e  ce ll.  T h e  p r o p o s ed   A NN  f lo w   d iag r a m   ca n   b e  f o u n d   i n   Fig u r e  5 ,   s h o w i n g   t h e  d ataset  f o r   tr ain i n g   co llected   o n   t h e  b asis   o f   th e   co n v en t io n al  p r o p o r tio n al - i n te g r al  ( P I )   co n tr o ller   ap p lied   to   s a m e  m o d el  o n   t h e  DV R .   T h e  p r in cip a l  o f   t h e  P I   co n tr o l  i s   a  f ee d b ac k   co n tr o ller   t h at  is   d r iv en   b y   t h e  s u m   o f   th e   er r o r   an d   th e  i n te g r al  o f   t h ese  v alu es.  T h e  i n p u t   to   t h e  P I   co n tr o ller   is   t h e  er r o r   b et w ee n   th e  ac t u al  v o ltag e  ( w i n d   tu r b i n e   s id e)   an d   t h e  r ef er en ce   v o ltag e.   T h e  r ef er en c e  v o ltag e  f o r   th e  d - co o r d in ate  is   1   p er   u n it  ( p u )   an d   th e  q - co o r d in ate  is   0   p u .   A t  f ir s t,  d ata  f r o m   th e  P I   co n tr o ller   in   th e  w o r k s p ac e  w a s   s to r ed ,   an d   th e n ,   u s ed   f o r   th e  n e u r al  n et w o r k   co n tr o ller   o f f li n e  tr ain i n g .   Fo r   tr ain in g   t h e  A NN   co n tr o ller ,   1 2 . 0 0 0   d atasets   w er e  s elec ted .   T h e  d ata   u s ed   t o   tr ain   th e  A NN:   7 0 %,  to   te s t  th e  r esu lt s   o f   th e   tr ain i n g   d ata:   1 5 % a n d   to   v ali d ate  n et w o r k   s y s te m :   t h e  r e m a in i n g   1 5 %.   T o   s o lv e  a  g iv e n   p r o b le m ,   n eu r al  n et w o r k s   ar e  tr ain ed   u s i n g   lear n i n g   al g o r ith m s ,   k n o w n   a s   ex p er ien ce   lear n i n g .   I n   t h is   c o n tex t,  t h e  L ev e n b er g - Ma r q u ar d t  alg o r ith m   ( L M)   is   s ee n   a s   th e  f aster   lear n in g   alg o r ith m   f o r   ac h iev in g   co n v e r g en ce   i s   u s ed   as a   tr ain i n g   al g o r ith m   i n   t h e  A NN  co n tr o ller   [ 3 8 ] .   T h e  L M  b ac k   p r o p ag atio n   alg o r ith m   is   t h e  s ec o n d   o r d er   o p tim izatio n ,   m o r e  r o b u s t  an d   it  f in d s   a  s o lu tio n   ev e n   i f   it  d o es  b eg in   v er y   f ar   f r o m   t h e  f i n al  o p tim u m .   A t  it s   in p u t,  th e  AN N  co n tr o ller   tak es  t h e  er r o r   an d   th e  ch a n g e  i n   t h e  er r o r   s ig n al s   o f   th e   dq   co o r d in ate  s y s te m ,   T h e  o u tp u t  o f   th e   A N N  co n tr o ller   t h en   co n v er ts   th e  dq   co m p o n e n ts   in to   abc .   Dis cr ee t  P W M  g en er ates  f ir i n g   p u ls es  to   tr i g g er   t h e  I GB T   s w i tch e s .   A n   er r o r   f u n ct io n   o f   t h e  A NN   co n tr o ller   is   th e  m ea n - s q u ar e  er r o r   ( MSE ) ,   w h ic h   s h o w s   t h e   er r o r   b et w ee n   i n p u t  v al u es a n d   tar g et  v al u es.           Fig u r e  5 .   A NN  al g o r ith m   f lo wch ar t       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   Mo d ellin g   o f   th e  p r o p o s ed   ch ain   i n   w h ic h   th e  DVR  is   co n tr o lled   w it h   ANN  tech n iq u e  w as   s i m u lated   u s in g   M A T L A B /Si m u lin k   s o f t w ar e  in   ter m s   o f   e n h a n ci n g   s y m m etr ical  an d   as y m m etr ical  v o lta g es   s ag   t h at   o cc u r r ed   o n   t h e  g r id   s id e.   I n   t h is   s i m u latio n   m o d el ,   to   m ee t  FR T   ca p ab ilit y   r eq u ir e m en ts ,   w e  v er i f y   th e  e f f icac y   o f   th e  p r o p o s ed   co n tr o l  alg o r ith m   o n   DV R .   T h is   d ev ic e  i s   b ein g   d ep lo y ed   to   p r o tect  a  lin ea r   lo ad   lin k ed   in   p ar allel  to   th e  g r id   an d   th e  w i n d   tu r b in e  b ased   PMSG.  DVR - b ased   A NN  co n t r o ller   p e r f o r m a n ce   an al y s is   is   d escr ib ed   th r o u g h   s i m u lat io n   an d   tab u latio n .   T h e  s i m u latio n   r es u lts   o f   th e  m o d el  u s in g   th e  DV R   m ec h a n i s m   i n   th e   ev e n t  o f   a  3 5 %  s y m m etr ical  v o ltag e   s ag   f a u lt  co n d it io n s   is   il lu s t r ated   in   Fi g u r e  6 .       Ar e   r e s ult s     c onve r ging?      No   Ye s   S tar t   I n p u t   a n d   o u t p u t   d e fi n i t i o n   &  c o n f i g u r a t i o n   Tr a i n i n g   /   S t a r t   i t e r a t i o n   O u t p u t   c a l c u l a t i o n   M S E  e r r o r   c a l c u l a t i o n   S t o p   t r a i n i n g   a n d   g e n e r a t i o n   o f   b l o c k   d i a g r a m   E nd   D a t a   c o l l e c t i o n   ( f r o m PI   C o n t r o l )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8708       Dyn a mic  vo lta g e  r esto r a tio n   u s in g   n eu r a l n etw o r ks fo r   g r id - co n n ec ted   w in d   t u r b in e   ( K a o u ta r   Da h ma n e )   5023   Fig u r e  6 ( a)   s h o w s   th e  g r id   v o ltag e,   Fi g u r e  6 ( b )   r ep r esen ts   t h e  w i n d   tu r b i n e ' s   o u tp u t  v o lta g e,   an d   F ig u r e  6 ( c)   d is p la y s   t h e  DVR  i n j ec ted   v o ltag e.   On ce   a  s h o r t - cir cu i t  ap p ea r s ,   ea ch   p h ase  o f   th e  s o u r ce   v o ltag e  d ec r ea s es.  Fig u r e  6 ( a)   r ev ea ls   t h at  t h e  v o ltag e  s a g   cr ea ted   is   0 . 3 5   p u ,   a n d   th e  d u r atio n   o f   f a u lt  is   f r o m   0 . 3   to   0 . 4   s .   I n   th e   s ec o n d   w av e f o r m ,   Fig u r e  6 ( b )   g i v es  t h e  r es u lta n t  v o ltag e  wav ef o r m s   f r o m   w i n d   c o n v er s i o n   ch ai n   p r ese n tin g   also   th e   lo ad   v o lta g e  w h ich   is   th e  r es u lt s   o f   m iti g ati n g   v o lt ag e  p r o v id ed   b y   DV R   w h ic h   ad d s   a  v o lta g e  d r o p   at  W T   ter m i n al.   S o ,   W T   b ase d   P MSG  m ai n tai n s   n o r m al  o p er atin g   co n d it io n   w it h   co n s ta n t  ter m i n al  v o lta g e.   T h e  in j ec ted   v o ltag e  f r o m   th e   DVR  b ased   o n   th e  A NN  co n t r o l  is   s h o w n   in   Fi g u r e  6 ( c)   an d   d em o n s tr ates  th e   w a y   i n   w h ich   th e  A NN  co n tr o ller   h as  s u cc ee d ed   in   m ain ta in i n g   t h e  v o ltag e  at  th e  r eq u i r ed   lev el.   T h e  test   s y s te m   s h o w s   all  v o lta g e  v alu es   p er   u n it.          ( a)       ( b )       ( c)     Fig u r e  6 .   Vo ltag e  in   p u   f o r   ( a)      g r id   u n d er   3 5 % s y m m etr ical  s ag ,   ( b )   r esu lta n t v o lta g e  o f   W T ,   an d     ( c)   DVR in j ec ted   v o ltag e       S y s te m   p er f o r m an ce   w h en   e x p o s ed   to   an   as y m m e tr ical  v o ltag e  s ag   o f   0 . 3 5 p u   is   r ep r esen ted   in   Fig u r e  7 .   T h is   f i g u r e  clea r l y   r ev ea ls   t h e  ap p licatio n   o f   t h e  f au lt  to   p h a s e  A   a n d   p h ase  C .   Fig u r e  7 ( a)   s h o w s   th e  g r id   s id e  asy m m etr ical  v o ltag e  s ag   i n   v o lts .   T h e  f au lt  ti m e  is   b et w ee n   0 . 3 s   an d   0 . 4 s .   T h e  w a v e f o r m   i n   Fig u r e  7 ( b ) ,   p r esen ts   t h e  o u tp u t  v o lta g e  w a v ef o r m   o f   w i n d   co n v e r s io n   s y s te m   in   Vo lt  a f ter   co m p en s atio n ,   s o lv i n g   t h e  d o u b le - p h ase  f au l t  p r o b lem .   A s   ill u s tr ated   in   F ig u r e  7 ( c) ,   th e  DVR  p r o v id es  th e  co m p e n s ati n g   v o ltag e  f o r   m iti g ati n g   th e  lev el  o f   v o ltag e  u n d er   t w o   p h ase   A ,   C   to   g r o u n d   f au lt  ( L L G) .   Fo r   th e  d u r atio n   o f   th e  f a u lt,  t h e  A NN - b ased   DV R   s e n d s   o u t  t h e  s u itab le  v o lta g e,   af ter   t h e  en d   o f   t h e  f a u lt  d u r atio n ,   t h e  v o lta g e   is   s w itc h ed   o f f .     Va bc   ( pu)   T ime   ( s ) .                   Va                   Vb                 Vc     T im e   ( s )   Vw indS ys t  ( pu)               V a               V b               V c                 V a             V b               V c   T im e   ( s )   V d v r_in je c t  (pu )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  1 4 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 2 4 :   5 0 1 8 - 5029   5024     ( a)       ( b )       ( c)     Fig u r e  7 .   Vo ltag e  in   p u   f o r   ( a)   V a b c   g r id   u n d er   3 5 % a s y m m etr ical  s ag ,   ( b )   r esu lta n t  v o lta g e  o f   W T ,   an d     ( c)   DVR in j ec ted   v o ltag e       I n   th e  o t h er   ca s e,   7 0 %  v o ltag e   s ag g i n g   co n d itio n s   ar e  tak e n   t o   ev alu ate  th e  e f f ec ti v en e s s   o f   th e  A N N   co n tr o ller   p r o p o s ed   f o r   DVR  to   b o o s t  s y s te m   p er f o r m a n ce .   T h e  s i m u la tio n   r esu lt  is   ill u s tr ated   in   Fig u r e  8 ( a)   clea r l y   s h o w s   t h e  th r ee - p h a s e  f au lt  ap p lied   f r o m   0 . 3   to   0 . 4   s .   Fig u r e  8 ( b )   d is p lay s   t h e  ter m i n al  v o lta g e  w a v e f o r m s   o f   w i n d   t u r b in e.   T h e  t h r ee - p h ase  i n s tan ta n eo u s   v o ltag e s   r e m a in   s tab le,   a n d   n o   o b v io u s   w av e f o r m   d is to r tio n   ca n   b e  o b s er v ed   u n d er   th is   f au l t sit u atio n .   T h e  D VR   in j ec ts   t h e  r eq u ir ed   v o ltag e  o n   th e  t h r ee   p h ase s   an d   th e n   en h an ce s   t h e  s y s te m ' s   v o lta g e  p r o f ile  as e x p o s ed   in   Fig u r e  8 ( c) .   W e  f u r t h er   s i m u late  d o u b le - p h ase  f a u lt  ( p h a s e - A  a n d   p h as e - C )   at   =   0 . 3   s ,   an d   f au lt  d u r at io n   is     0 . 1   s .   Fig u r e  9 ( a)   s h o w s   t h e  d is to r ted   s o u r ce   v o lta g e  r es u lti n g   f r o m   an   ap p lied   7 0 %  as y m m etr ical  v o ltag e  s a g   w h ic h   o cc u r s   in   th e   u t ilit y   g r i d .   T h e  w in d   tu r b in e   ter m in al   v o ltag e   r e m ai n s   n ea r l y   u n c h a n g ed   a s   is   p r esen ted   in   Fi g u r e  9 ( b ) .   T w o   p h ases   to   g r o u n d   ( L L G)   f a u lt  co m p e n s atio n   w i th   a  d r o p   o f   7 0 %  u s i n g   a n   A NN   co n tr o ller - b ased   DVR i s   ill u s t r ated   in   Fig u r e  9 ( c) .     -             V a             V b               Vc   Va bc   ( pu )   T i m e  ( s )     T im e   ( s )   V windS ys t   ( pu )            Va               V b            V c              V a          V b            V c   V d v r_in je c t   ( pu )   T i m e  ( s )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8708       Dyn a mic  vo lta g e  r esto r a tio n   u s in g   n eu r a l n etw o r ks fo r   g r id - co n n ec ted   w in d   t u r b in e   ( K a o u ta r   Da h ma n e )   5025   T o   illu s tr ate  h ar m o n ic  p er f o r m an ce ,   T HD  r ate  is   ca lcu late d ,   an d   a  c o m p ar is o n   i s   p r o v id ed   in   T a b le   2 .   T HD  is   ca lcu lated   f o r   a  5 0 %  s y m m etr ical  v o lta g e  f a u lt,  w it h   a  d u r atio n   o f   0 . 0 4   s   f r o m   ti m e  0 . 0 8   s ,   w h ic h   o cc u r s   in   t h e  g r id .   Un d er   th e   s p ec if ied   f a u lt  co n d itio n s   an d   f o r   th e  DVR - b ased   p r o p o r t io n al - in te g r al  ( P I )   co n tr o l,  DVR - b a s ed   h y b r id   co n tr o l  ( P I   c o n tr o l  an d   f u zz y   l o g ic)   ad o p ted   in   [ 3 9 ] ,   an d   f o r   th e  ad o p ted   DVR - b ased   A NN  co n tr o l,  th e  T H D  is   d eter m i n ed .   T o   ca lcu late  an d   co m p ar e  T HD,   th e  v o ltag e  o f   p h ase  A ,   B ,   an d   C   at  th e  w i n d   tu r b i n e  ter m i n al  th at  is   r elate d   to   lin ea r   lo ad   is   tak en   i n to   ac co u n t.   T h e  r esu lts   s h o w ed   t h at  t h e  T HD  in   p h a s e  C ,   u s i n g   DV R   b ased   P I   w as  r ed u ce d   to   2 . 1 4 %,  an d   r ed u ce d   to   1 . 5 7   u s in g   h y b r id   co n tr o l  ( PI+ FL C ) ,   th o u g h   th e  a d o p ted   A NN  co n tr o ller   w as  s u cc ess f u l l y   r ed u ce d   to   1 . 4 7 %  f o r   5 0 %  th r ee - p h a s e   v o lta g e  s a g   r esto r atio n .   T h e  P I   m et h o d   g e n er ates  a   lar g e  n u m b er   o f   h ar m o n ic s   w it h   n o ticea b le  w a v e f o r m   d i s to r tio n .   T h e  o u t p u t  o f   th e   h y b r id   P I   an d   Fu zz y   co n tr o ller ,   w h ic h   h as  f e w e r   h ar m o n ics  t h a n   th e  P I   m et h o d ,   co n tain s   s li g h t  w av e f o r m   d is to r tio n   th r o u g h o u t.  B y   co n tr ast,  th e  p r o p o s ed   A N N  m et h o d   r esto r es  th e  v o ltag e  w it h o u t  n o ticea b le  d is to r tio n   o r   h ar m o n ics,  d e m o n s tr a tin g   its   s u p er io r it y   o v er   th e  o th er   t w o .   A cc o r d in g l y ,   t h e  m o d el  p r o v id ed ,   w it h   DVR - b ased   A NN  co n tr o l,  s u cc es s f u ll y   r ed u ce s   th e  T HD,   th u s ,   i m p r o v i n g   lo w - v o l tag e  r id e - t h r o u g h   ( L VR T )   ca p ab ilit y ,   b y   ef f ec ti v el y   h an d lin g   v o lta g e  d r o p   p r o b lem .   T h is   co m p ar is o n   p r o v es  th e   s u p er io r it y   o f   A N N,   w h ich   o u tp er f o r m s   P I   an d   th e  h y b r id   ( P I +FL C )   an d   d eliv er s   a  s i g n if ican t l y   lo w er   T HD  th an   t h e  t w o   p r ev io u s   m et h o d s .   Ho w e v er ,   th i s   s u p er io r   p er f o r m a n ce   is   ac co m p an ied   b y   a  h ig h er   co s t,  b u t th is   li m itat io n   is   ac ce p t ab le  in   v ie w   o f   th e  g r e ater   ac cu r ac y .         ( a)       ( b )       ( c)     Fig u r e  8 .   Vo ltag e  in   p u   f o r   ( a)   V a b c   g r id   u n d er   7 0 % sy m m et r ical  s ag ,   ( b )   r esu ltan t  v o lta g e  o f   W T ,   an d     ( c)   DVR in j ec ted   v o ltag e     Va bc   ( pu )   T im e   ( s )            Va             V b            V c     V windS ys t   ( pu )   T im e   ( s )                V a             V b             V c     V dvr _in jec t   ( pu )   T im e   ( s )   -             Va               Vb                 Vc   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  1 4 ,   No .   5 ,  Octo b e r   2 0 2 4 :   5 0 1 8 - 5029   5026     ( a)       ( b )       ( c)     Fig u r e  9 .   Vo ltag e  in   p u   f o r   ( a)   V a b c   g r id   u n d er   7 0 %  asy m m etr ical  s ag ,   ( b )   r esu lta n t  v o lta g e  o f   W T ,   an d     ( c)   DVR in j ec ted   v o ltag e       T ab le  2 .   T HD  f o r   ea ch   p h ase  f o r   d iv er s e  co m p e n s atio n   m et h o d s .   %  T H D   C a l c u l a t i o n   a t   s a g   c a se   F a u l t   c a se :   5 0 %  sy mm e t r i c a l   v o l t a g e   sag   D V R   w i t h   P I   [ 3 9 ]   D V R   w i t h   P I + F L C   [ 3 9 ]   D V R   w i t h   A N N   P h a se   A   P h a se   B   P h a se   C   0 . 0 8   2 . 1 2   2 . 1 4   0 . 0 6   1 . 5 5   1 . 5 7   1 . 3 8   1 . 4 5   1 . 4 7       4.   CO NCLU SI O N   D y n a m ic  v o lta g e  r esto r atio n   h as  p r o v ed   to   b e  a  p r o m i s i n g   s o lu tio n   f o r   i m p r o v i n g   p o w er   q u alit y   i n   p o w er   s y s te m s .   T h r o u g h   th e  p latf o r m   o f   M A T L A B /Si m u lin k ,   a  s i m u la tio n   m o d el  o f   DVR   f o r   a  w i n d   tu r b in e   s y s te m   b ased   o n   a  p er m a n e n t   m a g n et   s y n c h r o n o u s   g en er at o r   is   ca r r ied   o u t.  I n   th is   w o r k ,   th e  ap p licatio n   o f   th e  A NN  co n tr o l  to   o p er ate  DVR  f o r   p r o v id in g   b etter   p er f o r m an ce   to   m iti g ate  v o lta g e  s a g   in tr o d u ce d   at  th e   g r id   s id e  h as  b ee n   d em o n s tr at ed .   Sim u latio n   r esu lt s   f o r   th e  g r id ,   th e  r esu ltin g   w i n d   tu r b i n e  v o ltag e  an d   th e   v o ltag e s   in j ec ted   b y   th e  DVR   ar e   an al y ze d   f o r   s y m m etr ical   an d   asy m m etr ical  v o lta g e  s ag   co n d itio n s .   B ased   o n   th e  r es u lts ,   t h e  p r o p o s ed   D VR - b ased   ANN  co n tr o l  s tr ateg y   i s   s h o w n   to   b e  ef f ec ti v e  in   co m p e n s at in g     V a bc   ( pu )   T ime   ( s )               V a             V b               V c     V w in d Sys t   ( pu )   T i m e  ( s )                 Va               V b             V c     V d v r_in je c t   ( pu )   T i m e  ( s )            Va             V b            V c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8708       Dyn a mic  vo lta g e  r esto r a tio n   u s in g   n eu r a l n etw o r ks fo r   g r id - co n n ec ted   w in d   t u r b in e   ( K a o u ta r   Da h ma n e )   5027   f au lts .   A   co m p ar is o n   o f   th e  p r o p o s ed   tech n iq u e  w it h   th e  co n tr o l  P I ,   an d   th e  h y b r id   P I   a n d   f u zz y   co n tr o ller   h as  b ee n   ta k en ,   w h er e  t h e  p r o p o s ed   A NN  co n tr o ller   m ai n t ain s   a   m o r e  s tab le  a n d   s m o o t h er   v o lta g e  p r o f ile   w it h   lo w   h ar m o n ic  co n te n t.  T h e  co m p ar is o n   te s ts   w er e  h e l d   to   v er if y   th e   ef f ec ti v e n ess   a n d   p er f o r m a n ce   o f   th e  ad o p ted   co n tr o l  s tr ateg y ,   w h ich   ap p ea r s   to   b e  th e  b e s t  o p tio n   f o r   r esto r in g   s y s te m   v o lta g e.   W e  ca n   th er ef o r e  g u ar an tee  L VR T   ca p ac it y   en h a n ce m e n t  to   s at is f y   th e  F R T   ca p ac ity   d e m a n d s   o f   th e  P MSG - b ased   w i n d   tu r b in e,   th u s   m ee tin g   th e  g r id   co d e  r eq u ir em e n t s   f o r   in teg r at in g   w in d   tu r b in e s   in to   u tili t y   g r id s .   I n   th e   n ea r   f u t u r e,   th e  s tu d y   ca n   b e  e n r ich ed   b y   in cl u d in g   o p ti m iza tio n   ap p r o ac h es,  b esid es  test s   f o r   p r o t o ty p i n g   an d   v alid ati n g   t h e  A NN  co n tr o l a d o p ted   f o r   th e  DVR.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   G .   Ji g l a u   e t   a l . ,   “ En e r g y   a n d   t h e   so c i a l   c o n t r a c t :   F r o m  ‘ e n e r g y   c o n su me r s’   t o   ‘ p e o p l e   w i t h   a   r i g h t   t o   e n e r g y , ’ ”   S u st a i n a b l e   D e v e l o p m e n t ,   v o l .   3 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 3 2 1 – 1 3 3 6 ,   S e p .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / s d . 2 7 2 7 .   [ 2 ]   M .   F a r g h a l i   e t   a l . ,   “ S t r a t e g i e s  t o   sav e   e n e r g y   i n   t h e   c o n t e x t   o f   t h e   e n e r g y   c r i si s:   a   r e v i e w , ”   En v i ro n m e n t a l   C h e m i s t ry   L e t t e rs ,    v o l .   2 1 ,   n o .   4 ,   p p .   2 0 0 3 – 2 0 3 9 ,   A u g .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 3 1 1 - 0 2 3 - 0 1 5 9 1 - 5.   [ 3 ]   H .   I .   Jag e r ,   R .   A .   Ef r o y mso n ,   a n d   R .   A .   M c M a n a may ,   “ R e n e w a b l e   e n e r g y   a n d   b i o l o g i c a l   c o n se r v a t i o n   i n   a   c h a n g i n g   w o r l d , ”   Bi o l o g i c a l   C o n s e rv a t i o n ,   v o l .   2 6 3 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . b i o c o n . 2 0 2 1 . 1 0 9 3 5 4 .   [ 4 ]   S .   T .   M e r a j ,   S .   S .   Y u ,   M .   S .   R a h m a n ,   K .   H a san ,   M .   S .   H o ssa i n   L i p u ,   a n d   H .   T r i n h ,   “ En e r g y   man a g e me n t   sc h e me s,  c h a l l e n g e s  a n d   i mp a c t s  o f   e me r g i n g   i n v e r t e r   t e c h n o l o g y   f o r   r e n e w a b l e   e n e r g y   i n t e g r a t i o n   t o w a r d s  g r i d   d e c a r b o n i z a t i o n , ”   J o u rn a l   o f   C l e a n e r   Pro d u c t i o n ,   v o l .   4 0 5 ,   J u n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j c l e p r o . 2 0 2 3 . 1 3 7 0 0 2 .   [ 5 ]   E.   M .   B o u l a o u t a q ,   M .   K o u r c h i ,   a n d   A .   R a c h d y ,   “ N o n l i n e a r   a c t i v e   d i st u r b a n c e   r e j e c t i o n   c o n t r o l   f o r   i mp r o v i n g   l o w - v o l t a g e   r i d e   t h r o u g h   c a p a b i l i t y   o f   D F I G - b a se d   W EC S , ”   I n t e r n a t i o n a l   R e v i e w   o n   Mo d e l l i n g   a n d   S i m u l a t i o n s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   3 ,   p p .   1 4 1 – 1 4 7 ,   J u n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 5 8 6 6 / i r e mo s.v 1 3 i 3 . 1 8 5 2 7 .   [ 6 ]   S .   W .   A l i   e t   a l . ,   “ O f f sh o r e   w i n d   f a r m - g r i d   i n t e g r a t i o n :   a   r e v i e w   o n   i n f r a st r u c t u r e ,   c h a l l e n g e s,  a n d   g r i d   so l u t i o n s,”   I EE E  Ac c e ss ,  v o l .   9 ,   p p .   1 0 2 8 1 1 – 1 0 2 8 2 7 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 9 8 7 0 5 .   [ 7 ]   K .   L o u d i y i ,   A .   B e r r a d a ,   H .   G .   S v e n d se n ,   a n d   K .   M e n t e si d i ,   “ G r i d   c o d e   s t a t u s   f o r   w i n d   f a r ms   i n t e r c o n n e c t i o n   i n   N o r t h e r n   A f r i c a   a n d   S p a i n :   D e scri p t i o n s  a n d   r e c o mm e n d a t i o n s  f o r   N o r t h e r n   A f r i c a , ”   R e n e w a b l e   a n d   S u st a i n a b l e   E n e r g y   Re v i e w s ,   v o l .   8 1 ,     p p .   2 5 8 4 – 2 5 9 8 ,   Ja n .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r se r . 2 0 1 7 . 0 6 . 0 6 5 .   [ 8 ]   I .   D r h o r h i   a n d   A .   El   F a d i l i ,   “ I mp a c t   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s t e c h n o l o g i e s o n   p o w e r   s y st e m st a b i l i t y :   a   M o r o c c a n   c a se   st u d y , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   P o w e r   El e c t r o n i c s   a n d   D ri v e   S y st e m s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   4 ,   p p .   2 1 2 0 – 2 1 2 7 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p e d s . v 1 3 . i 4 . p p 2 1 2 0 - 2 1 2 7 .   [ 9 ]   M .   M .   M a h mo u d   e t   a l . ,   “ Ev a l u a t i o n   a n d   c o mp a r i so n   o f   d i f f e r e n t   me t h o d s   f o r   i mp r o v i n g   f a u l t   r i d e - t h r o u g h   c a p a b i l i t y   i n   g r i d - t i e d   p e r man e n t   mag n e t   sy n c h r o n o u s  w i n d   g e n e r a t o r s,”   I n t e r n a t i o n a l   T ra n s a c t i o n s   o n   E l e c t r i c a l   En e rg y   S y s t e m s ,   v o l .   2 0 2 3 ,   p p .   1 – 2 2 ,   Jan .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 2 3 / 7 7 1 7 0 7 0 .   [ 1 0 ]   Z .   Z h e n g ,   Q .   X i e ,   C .   H u a n g ,   X .   X i a o ,   a n d   C .   L i ,   “ S u p e r c o n d u c t i n g   t e c h n o l o g y   b a se d   f a u l t   r i d e   t h r o u g h   st r a t e g y   f o r   P M S G - b a se d   w i n d   t u r b i n e   g e n e r a t o r :   a   c o mp r e h e n s i v e   r e v i e w , ”   I EEE  T ra n s a c t i o n s   o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   3 1 ,   n o .   8 ,   p p .   1 – 6 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T A S C . 2 0 2 1 . 3 1 0 1 7 6 7 .   [ 1 1 ]   Y .   S h e n g ,   C .   L i ,   H .   J i a ,   B .   L i u ,   B .   L i ,   a n d   T .   A .   C o o m b s ,   “ I n v e s t i g a t i o n   o n   F R T   c a p a b i l i t y   o f   P M S G - b a s e d   o f f s h o r e   w i n d   f a r m   u s i n g   t h e   S F C L , ”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   A p p l i e d   S u p e r c o n d u c t i v i t y ,   v o l .   3 1 ,   n o .   8 ,   p p .   1 – 4 ,   N o v .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T A S C . 2 0 2 1 . 3 0 9 1 0 5 4 .   [ 1 2 ]   E.   F .   M o r g a n ,   O .   A b d e l - R a h i m ,   T .   F .   M e g a h e d ,   J .   S u e h i r o ,   a n d   S .   M .   A b d e l k a d e r ,   “ F a u l t   r i d e - t h r o u g h   t e c h n i q u e s  f o r   p e r man e n t   mag n e t   sy n c h r o n o u s   g e n e r a t o r   w i n d   t u r b i n e s  ( P M S G - W TG s) :   a   sy st e ma t i c   l i t e r a t u r e   r e v i e w , ”   En e r g i e s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 3 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 5 2 3 9 1 1 6 .   [ 1 3 ]   A .   K .   T h e t   a n d   H .   S a i t o h ,   “ P i t c h   c o n t r o l   f o r   i m p r o v i n g   t h e   l o w - v o l t a g e   r i d e - t h r o u g h   o f   w i n d   f a r m , ”   2 0 0 9   T r a n s m i s s i o n   &   D i s t r i b u t i o n   C o n f e r e n c e   &   E x p o s i t i o n :   A s i a   a n d   P a c i f i c ,   S e o u l ,   K o r e a   ( S o u t h ) ,   2 0 0 9 ,   p p .   1 - 4,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T D - A S I A . 2 0 0 9 . 5 3 5 6 9 9 3 .   [ 1 4 ]   S .   A l e p u z ,   A .   C a l l e ,   S .   B u s q u e t s - M o n g e ,   S .   K o u r o ,   a n d   B .   W u ,   “ U se   o f   st o r e d   e n e r g y   i n   P M S G   r o t o r   i n e r t i a   f o r   l o w - v o l t a g e   r i d e - t h r o u g h   i n   b a c k - to - b a c k   N P C   c o n v e r t e r - b a se d   w i n d   p o w e r   s y st e ms,”   I EEE  T ra n s a c t i o n s  o n   I n d u s t ri a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 0 ,   n o .   5 ,   p p .   1 7 8 7 – 1 7 9 6 ,   M a y   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 2 . 2 1 9 0 9 5 4 .   [ 1 5 ]   P .   K .   G a y e n ,   D .   C h a t t e r j e e ,   a n d   S .   K .   G o s w a mi ,   “ A n   i m p r o v e d   l o w - v o l t a g e   r i d e - t h r o u g h   p e r f o r man c e   o f   D F I G   b a se d   w i n d   p l a n t   u si n g   s t a t o r   d y n a mi c   c o mp o si t e   f a u l t   c u r r e n t   l i mi t e r , ”   I S A   T r a n s a c t i o n s ,   v o l .   6 2 ,   p p .   3 3 3 – 3 4 8 ,   M a y   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i s a t r a . 2 0 1 6 . 0 1 . 0 2 3 .   [ 1 6 ]   M .   H .   Q a i s ,   H .   M .   H a sa n i e n ,   a n d   S .   A l g h u w a i n e m,  “ A   g r e y   w o l f   o p t i mi z e r   f o r   o p t i m u m   p a r a me t e r s  o f   mu l t i p l e   P I   c o n t r o l l e r s  o f   a   g r i d - c o n n e c t e d   P M S G   d r i v e n   b y   v a r i a b l e   sp e e d   w i n d   t u r b i n e , ”   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   6 ,   p p .   4 4 1 2 0 – 4 4 1 2 8 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 8 . 2 8 6 4 3 0 3 .   [ 1 7 ]   S .   D .   K .   V a r ma,   Y .   P .   O b u l e sh ,   a n d   C .   S a i b a b u ,   “ A   c o - o r d i n a t e d   r i d e   t h r o u g h   c a p a b i l i t y   a n d   p o w e r   q u a l i t y   e n h a n c e me n t   s c h e me   f o r   g r i d   t i e d   P M S G   b a se d   w i n d   e n e r g y , ”   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Re n e w a b l e   E n e r g y   Re se a r c h ,   v o l .   1 1 ,   n o .   2 ,   p p .   5 3 5 – 5 4 5 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 2 0 5 0 8 / i j r e r . v 1 1 i 2 . 1 1 8 1 6 . g 8 1 7 5 .   [ 1 8 ]   F .   A .   B a h a r ,   A .   A j a mi ,   H .   M o k h t a r i ,   a n d   H .   H o j a b r i ,   “ A   g e n e r a l   a n a l y t i c a l   a p p r o a c h   t o   r e a c h   max i mu m   g r i d   s u p p o r t   b y   P M S G - b a se d   w i n d   t u r b i n e s  u n d e r   v a r i o u s  g r i d   f a u l t s , ”   J o u r n a l   o f   C e n t r a l   S o u t h   U n i v e rsi t y ,   v o l .   2 6 ,   n o .   1 0 ,   p p .   2 8 3 3 – 2 8 4 4 ,   O c t .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 7 7 1 - 019 - 4 2 1 7 - 1.   [ 1 9 ]   M .   K .   D ö şo ğ l u ,   “ C r o w b a r   h a r d w a r e   d e si g n   e n h a n c e me n t   f o r   f a u l t   r i d e   t h r o u g h   c a p a b i l i t y   i n   d o u b l y   f e d   i n d u c t i o n   g e n e r a t o r - b a se d   w i n d   t u r b i n e s,”   I S A  T r a n sa c t i o n s ,   v o l .   1 0 4 ,   p p .   3 2 1 – 3 2 8 ,   S e p .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i sa t r a . 2 0 2 0 . 0 5 . 0 2 4 .   [ 2 0 ]   A .   R .   A .   Je r i n ,   P .   K a l i a n n a n ,   U .   S u b r a ma n i a m,  a n d   M .   S .   El   M o u r s i ,   “ R e v i e w   o n   F R T   so l u t i o n s  f o r   i m p r o v i n g   t r a n si e n t   s t a b i l i t y   i n   D F I G - W T s,”   I ET Re n e w a b l e   Po w e r Gen e ra t i o n ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 5 ,   p p .   1 7 8 6 – 1 7 9 9 ,   O c t .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - r p g . 2 0 1 8 . 5 2 4 9 .   [ 2 1 ]   T .   H .   N g u y e n   a n d   D .   C .   L e e ,   “ A d v a n c e d   f a u l t   r i d e - t h r o u g h   t e c h n i q u e   f o r   P M S G   w i n d   t u r b i n e   s y s t e m s   u s i n g   l i n e - s i d e   c o n v e r t e r   a s   S T A T C O M , ”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   6 0 ,   n o .   7 ,   p p .   2 8 4 2 – 2 8 5 0 ,   J u l .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T I E . 2 0 1 2 . 2 2 2 9 6 7 3 .   [2 2]   L .   S .   B a r r o s  a n d   C .   M .   V .   B a r r o s,  “ A n   i n t e r n a l   mo d e l   c o n t r o l   f o r   e n h a n c e d   g r i d - c o n n e c t i o n   o f   d i r e c t - d r i v e n   P M S G - b a se d   w i n d   g e n e r a t o r s,”   El e c t ri c   P o w e r  S y s t e m s  Re se a rc h ,   v o l .   1 5 1 ,   p p .   4 4 0 – 4 5 0 ,   O c t .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e p sr . 2 0 1 7 . 0 6 . 0 1 4 .   [ 2 3 ]   J.  Q i ,   W .   Z h a o ,   a n d   X .   B i a n ,   “ C o m p a r a t i v e   s t u d y   o f   S V C   a n d   S T A T C O M   r e a c t i v e   p o w e r   c o mp e n sat i o n   f o r   p r o s u me r   mi c r o g r i d s   w i t h   D F I G - b a se d   w i n d   f a r m i n t e g r a t i o n , ”   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   2 0 9 8 7 8 – 2 0 9 8 8 5 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ES S . 2 0 2 0 . 3 0 3 3 0 5 8 .   [ 2 4 ]   A .   K u mar,  V .   M .   M i s h r a ,   a n d   R .   R a n j a n ,   “ F u z z y   d i st r i b u t i o n   s t a t i c   c o m p e n sat o r   b a se d   c o n t r o l   st r a t e g y   t o   e n h a n c e   l o w   v o l t a g e   r i d e   t h r o u g h   c a p a b i l i t y   o f   h y b r i d   r e n e w a b l e   e n e r g y   s y st e m,”   En e rg y   S o u r c e s,  P a r t   A:   Re c o v e r y ,   U t i l i za t i o n   a n d   E n v i r o n m e n t a l   Ef f e c t s ,   p p .   1 – 1 8 ,   Ju n .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 1 5 5 6 7 0 3 6 . 2 0 2 1 . 1 9 3 6 6 9 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.