Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.  6, N o . 2 ,  A p r il  201 6, p p 85 1 ~ 85 I S SN : 208 8-8 7 0 8 D O I :  10.115 91 /ij ece.v6 i 2.9 538          8 51     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Use of Photovoltaics in Micr ogrid as Energy Source and  Control Method using MATLAB/Simulink       Sumai ya Rah m an,  H a sim a h Abdul  Rah m an   Centre  of  Ele c tr i cal  Ene r g y  S y s t e m s (CEES), Insti t ute  of Futur e  En erg y , Faku lti  Kej u rutera an  Elek tri k , Universi ti   Teknologi Malay s ia (UTM), 813 10  Johor Bahru ,   Johor, Mala y s ia      Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Oct 13, 2015  R e vi sed Dec 9,   2 0 1 5   Accepte d Ja 3, 2016      Microgrid in po wer s y stem has  drawn wi de attention due  to its  significan t   benefi ts  in  term s  of s u s t ain a ble  e n erg y  s y s t em  in  recen ye ars .   Thi s  approac h   is the most economical altern ativ e to  conventional energ y   s y stem which uses  Renewable En er g y  (RE)  resources.RE  s ources  e n s u repollution fr ee  and cl ean  environm ent b y  em itting zero CO 2 . This paper proposes a d e sign of a  microgrid s y stem using solar photovoltaic s (PV) as the Distributed En er g y   Resources (DER s) and a  controlling  method for managing  the  components of   microgrid b y  us ing MATLAB/Simulink. Th e results show that microgrid   s y s t em  is  prom is ingas  alt e rnat iv e to rep l ac e th e  fos s il fuel bas e d ener g y   s y s t em . Int e grat i on of an effe cti v e contro ller  ca n help to m a nag e  the lo ads   and res our ces ,  re s u lting in  m o re s t abl e  and  re liab l e.   Keyword:  C ont r o l l e r   D i s t r i bu te d  en er g y   r e so ur c e s   Micr o g r i Pho t ov o ltaic   Copyright ©  201 6 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r H a sim a h  A bdul Rah m an   B l ock P1 9a - 0 1 - 1 1- 00 P u sat  Si st em   Tenaga   El ekt r i k   (C E E S),   Faku lti Kejuru t e raan Elek tri k Un i v ersiti Tekn o l o g i  Malaysia (UTM),  8 131 0 Joho r B a h r u ,  Joho r, M a laysia.  Pho n e : +60 7 -55 5  700 2 / 7 006  Fax :  +6 07- 555 70 05  Em a il: h a sh imah ar@u tm . m y       1.   INTRODUCTION  El ect ri ci t y  dem a nd i s  i n cr easi ng ra pi dl y  wi t h  th e in creasing  po pulatio n  g r owth rate. Th devel opm ent  i n  t ech nol o g i e s wo rl d w i d e i s   al so an ot he key factor  for  high inc r ease i n  electricity demand.    For t h ese rea s ons , fossil fuels suc h  as oil,  coal, ga are  depleting ac utely. Mean wh ile, u s e of  carbo n b a sed  fuels  cause ha rm ful effect t o   the e nvironm e n t by  releas i n g  t o n n es  o f  t oxi c G r een  H o use  Gases  c onsi s t i ng  o f   C a rb on  di o x i d e, M e t h ane, Ni t r o u s o x i d e,  O z one a nd C h l o r o fl ur o car bo n e v ery  y ear [1] ,  [ 2 ] .  These ha ve  m a de  i t  e x t r e m e l y  n e c e s s a r y  t o  s e ek  fo r f a v o u r a b l e  a l t e r n a t i v e  fo r t h e s e  fo s s i l  fu e l s ,   w h i c h  a r e  s u ff i c i e n t  t o   f u l f ill  t h e dem a nds and  do  not   dam a ge t h e en vi r o nm ent  [3] .  M i cro g ri d (M G )  s y st em   i s  pot ent i al  as alt e rnat i v e as i t   usesr e ne wa bl ener gy red u ce s car bo n em i ssi on a n dbei n g  e c on om i cal ly  fri endl y   [4] .   Howev e r, it is a great ch allen g e  to  con t ro Micro g rid s  to   main tain  b a lance in  th e who l e syste m  to  work as a coordinated  unit. T h is is consi d ered as a crucia l co nd itio n  i n  the syste m  [5 ]. First o f  all, th is syste m   basi cal l y  uses  R e newa bl e E n ergy  as  ene r gy  so urce . T h ere f o r e,  va ri at i on  i n  ge ne rat i o n   of  R E  s o u r ces  t a ke s   place due t o  the cha nge  in  we ather c o ndition which lea d t o  poor  power quality  [6],  [7]. Whe n   the syste m   is   in   g r id-co n n e cted  m o d e so m e  d i sturb a n ces in   u tility  m a y  cau se sev e re  d a m a g e  in  M G   syste m   req u irin g   cont rol l e r f o d i scon nect i o n fr om . As a conseque nce o f  di s c on nect i o n, v o l t a ge and f r eq u e ncy  im bal a nce  m a o ccur in MG an d  i n  th is case  for m a in tain in g  harm o n y   m i cros ource c o ntrollers a r nee d ed [8]. Moreover, in  stan d-alon e con d ition ,  co n t rollin g   DERs are essen tial to  estab lish  vo ltage an d   frequ en cy stab ility with in  the  m i crogri d  f o r t h e bal a nce i n   di ffe re nt  l o ads  and st ora g e m o d u l e s as  wel l  [9] .  I n  i s l a n d e d  an d l o gen e rat i o n   condition, it is  necessa ry  to feed the  m o st critical  lo ads and sha d e the non-critical  loads. Hence ,  an intelligent   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    85 1 – 8 5 8   85 2 co n t ro ller is  need ed   fo r th is task . Th us, co n t ro l re q u i r e m ent s  and t e c hni que s are si gni fi cant l y  di f f ere n t   com p ared t o  t h e co nve nt i o n a l  powe r  sy st em . The aim   of t h i s  p r o j ect  i s  t o  desi gn and  pr op ose a  hi gh   per f o r m a nce M i crog ri d  sy st em  by  i n t e g r a tin g DERs an d an  au to m a ted  con t ro ller.      1.1. Archi t ecture  Ofmi cro-Grid (MG) System   Microgrid is a  sm all scale powe r  system  in  whic R e ne wabl e Ene r gy  (R E) so urce s u ch   as Sol a r   Ph ot o vol t a i c s,  W i nd T u r b i n es, Fuel  cel l s , B i o m ass energy  and ot her s  [or k n o w n  a s  Di st ri but e d  Ener gy   resources  (DE R s)] are  use d  t o  se rve  a  sm all comm unity  [ 1 0 - 12 ]. MG can b e  op er ated   usin g non - R E so ur ces  (i .e. Fos s i l   Fue l   base d gene ra t o rs as wel l .  Ho we ver ,   E n e r gy  M a nagem e nt  Sy st em  i n  m i crogri d  i s   di ffe rent   than the t r adit ional power s y ste m  as  it  uses di f f ere n t  l o ad s, a ra n g e  of  Di st ri b u t e d Ge ne rat o r s   (D Gs) ,   Di st ri b u t e En ergy   St ora g es  ( D ESs )  a n d  c o n v ert e r s [1 3] .   Basically, in  MG syste m s, local use r s ha ve  m o re  co nt r o l  on  p o we r so u r ces and  uses Al so, i n  t h ese   syste m s, som e  low le vel power-produ cing sou r ces and  ele m en ts are join tly u s ed  to gen e rate, t r an smit an d   d i stribu te electricity to  a sm a ll co mm u n i t y , allo wing   rem a rk ab ly less tran sportatio n  cost. Tho s e co mp on en ts  u s ually re m a in  co nn ected  to   co m p u t er system s  fo r m o n ito ring , con t ro lling   an d   b a lan c i n g  en erg y  d e man d s,  supply a nd  storages  [14]. T h e s e com p o n ent s  can  p r o v i d e  fe edbac k  a n d al s o  ca n t a ke  act i ons  acc or di n g   t o  t h e   variation in e n ergy dem a nds To inc r ease fle x ibility, MG  system  should  have self -healing capa b ility. Figure 1  shows  a sce n ario of typical M G , i n   wh ich ,  main  co m p on en ts are  so lar PV, wi nd  t u rb in e,  in v e rters, con t ro ller,  critical loads, non-cr itical lo ads and   b a ttery .           Fi gu re  1.  A r chi t ect ure  of M i c r og ri d  wi t h  m u lt i p l e  DE Rs, bat t eries, critical load no nc ri t i cal  l o ad,  PC C  a n Utility g r id   [15]      Power  system  of a  m i crogri d  also c o nsists  of  e n e r gy st orage m odule,  powe forecasting m odule,   po we r c o n v ert e rs, c o nt r o l l e r  u n i t s an d c o m m uni cat i on ne t w or k [1 6-2 0 ] . In  th is stud y, so lar pho tovoltaics,   wi n d  ener gy  and f u el  cel l  have bee n selected as energy source for the mi crog rid. Ho wev e r, th is p a p e r will   onl y   di scuss  o n  t h use  o f  P V  as t h e M G   a n d  t h e c o nt rol l i ng m e t hod  t o   m a nage t h e  co m ponent s i n  t h e M G   syste m     1. 2.  Mi cro gri d  C o ntr o l i n g S y ste m   Co n s i d eri n g  t h e in teg r ation   of m u ltip le DERs, in co rporatio n  with  d i fferen t   lo ads  and  main   u tili t y   gri d   t h r o u g h  i nve rt ers  i n  M G   [2 1] , a m a n a gem e nt  sy st em   i s  cert a i n l y  neede d   f o r  m a int a i n i n g a  ha r m ony  i n   t h e sy st em . In  m i crogri d  sy st em  operat i o n,  m oni t o ri ng , co nt r o l l i ng a nd  o p t i m i zat i on are som e  of t h e t echni ca l   secto r wh ich   n eed to   b e  fu l f illed  to  en su re reliab l e and   m o re effectiv e syste m  [2 2 ] A co n t ro ller  fo r t h syste m  is n eed ed  fo b a lan c i n g  th e en erg y , as well as th e lo ads with i n  a v e ry sh ort ti me p e ri o d  an d   fo r co st   effective opera tion [23].  T h e cont rolle of  Micro g rid  uses lo cal informatio n  to con t rol th e co m p on en ts and  responds  withi n  m i lliseconds  [24]. The  function of a c ontroller in MG  consists  of im provem ents to MG  effi ci ency po wer  fl o w  co nt r o l ,  resy nch r oni zat i on bet w een  t h e M G  an d t h e m a i n  gri d , a d j u st m e nt s of  vol t a g e   and  f r eq ue ncy   i n  b o t h  m odes  [2 5,  2 6 ] .     M G  co nt r o l s  c a be cl assi fi e d  as  bel o w:   i.   Local  C o nt rol :  B a si c cat egor y  of M G  co nt r o l  i s  by  cont r o l l i ng t h e o p era t i ng p o i n t s  o f  t h e m i cros ou rc es  and power-ele ctronic adm i [27]. T h is c ontrol is  l o w  co st  d u e t o   no  r e qui rem e nt  of  com m uni cat ion   net w or k,  an no rm al ly em pl oy ed i n  i s l a nd ed m ode  by   m easuri n g l o c a l  vol t a ge  cu r r ent   dat a  [ 2 8] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Use  of  P hot ov ol t a i c s i n  Mi cr ogri d   as  Ener g y  S o u r ce  an d C ont r o l  Met h o d   usi n g …   (Hasi m ah A.R.)   85 3 Connection a n disconnecti o of M G  s o urc e s and c o m ponents from   distributio n network  a r e necess a ry  [2 9] .   ii.   Cen t ralized  C o n t ro l: Th op eratin g h y p o t h e sis is similar as Lo cal con t rol b u t  is sm arte r an d in tellig en cont rol  t e c hni q u [2 0] Sui t a b l e fo r l o ads  a n d m i cros ou r c es w ith co mm o n  go al  a n d sm all scale MG  [23,  30].  It can be assum e d as hierarc h ical cont rol with  L o cal cont rol, Microgri central c o ntroller (MGC C)  and  Di st ri but i o n M a nagem e nt  Sy st em  (DM S ) [ 3 0] , [ 3 1]   iii.   Decent r alized  Control: To maximize  self-gove rnm e nt of the microsour ces and l o ads  is the target of  decent r alized c ont rol  [27].  He lps to optimiz e  production and e x portation  of e n ergy [27].  St udi es c o nd uc t e d by   [3 0]  sh o w ed  t h e c o m p l i cat i on i n  c o nt r o l l i ng  vari o u com pone nt s o f  M G  d u e t o   their di ffe rent  characte r istics fo r ex am pl e di sco nnect i o be t w een t h e m a in g r i d  a n d M G  or  bet w ee n M G  an d   n on-critical load  th at  will  lead  to hug vo ltag e  and   freq u e n c y im b a lan ce  [32 ] As a resu lt, co n t ro l l er is   essent i a l  for  pr ope r o p erat i o n  of M G . T h i s  pape r p r ese n t s  a cent r al  cont r o l l e r sy st em  for m i crog ri d w h i c h i s   ado p t e d  an d i m prove d f r o m   [3 3]       2.   METHODS  Thi s  pa pe r p r e s ent e d a st a n d a l one M G   sy st em  wher e PV  is chose n  as the energy sourc e . The  PV  gene rat i n g sy st em  and  t h e c o n t rol l e ha bee n   desi g n e d   usi n g  M A T L AB / S im ul i nk,  w h o s e co nfi g urat i o n i s  a s   i n  Fi gu re 2. T h e l e ft  part  of F i gu re 2 sh o w s a gene ral  di agr a m  of t h e cent r al  cont r o l l e r t h at  was use d   m a i n l y   to  con t ro l th circu it break ers o f   no n-critical lo ad s an d   t h m a in  g r id   wh ich  is th e. The righ t p a rt sho w s th d e sign ed  m i cro g rid system   m o d e l an d sim u la tio n  m o del u s ed  in th i s  stud y. Th is con t ro ller  h a s two   fun c tion a lities, su ch  as, (i ) M easu r i n g and   (i i) Co m p ar ing .   Usu a lly for a si n g l DER  un it (PV on ly) it req u i res  onl y  a  si m p l e  cont rol l e r.   The si m u l a ti on s were pe rf or m e d t o  val i d at e t h e effect i v e n ess o f  t h e des i gne d co nt r o l l e r i n  [3 3] . In   th e sim u latio n ,  islan d e d  m o de op eration   was con s id ered   in  ord e r t o   u n d e rstan d  th ro le of th e contro ller.  M eanw h i l e , t h e m i crog ri d  w a s desi gne d  us i ng t h ree  D E R s  suc h  a s  S o l a r P V ,   W i nd  T u r b i n e  an Fu el  C e l l .   Howev e r,  o n l y  PV was used in  th is sim u lati o n   There  are  three  operating m o des in m i crog ri d ,  w h i c h  are  [ 1 7 ]  [2 4]  [ 34] :   i.   Gri d  c o n n ect ed  m ode ( N o r m a l m ode)   ii.   Isl a n d ed  m ode  or  aut o n o m ous  m ode ( W he f a ul t s  occ u r  at   M a i n  g r i d )   iii.   Tran si t i on  bet w een  g r i d s  co n n ect ed a n d i s l a nde d m ode.   Th e lo ad were th en  categ ori zed  in t o  two  sectio n s   in  accord an ce with  t h p r eferen ces. So m e  critica l   (i.e.  ho sp ital)  an d non -critical lo ad s (e lectrical vehicle, s o m e  residentia loads )  were  selected,  a n the first   t y pe of l o a d s  neede d  co nt i n u o u s ene r gy  sup p l y . O n  t h e ot her  ha nd ,  t h e no n - cri t i cal  l o ads w h i c h we re  con n ect ed t o  t h e m i crog ri d t h r o ug h ci rcui t  break ers (C B )  coul d be i g no re d du ri n g  t h e pea k  t i m e . Thi s   si t u at i on  wo ul d be a p pl i e d ( n o n - cri t i cal  l o ads  di sco nnect ) w h e n  t h ge nerat e d p o w er  by  sol a r  PV   was l e ss   t h an t h dem a nd i n  t h e m i cr og ri d .  The c o n t rol l e r f u nct i o ned t o  co nt r o l  t h e AC  v o l t a ge t h at  ha d t h e sam e   v o ltag e  lev e l at Po in o f  C o mmo n  Co up ling  (PCC). Th lo ad were fu lly su pp lied  b y  ren e wab l e Solar PV  energy s o urce.  Figure 2 also  indicates that it is a  three-phase  AC MG syste m  where three  voltage  measurem ent  bloc ks  were  us ed to m easure three  phase  voltage sign als. Al sothree RMS  blocks  we re c o nnected  res p ectively   with each  voltage m easurement bloc k to  generate RMS  value. As for  the  control  syste m , a threshol d level  was  set   i n   t h e con s t a nt  val u e bl oc k, w h i c h was  t h R M S val u e o f   t h ree pha se vol t a ge   ( a t   PC C ) . At   t h i s   st ag e ,   three c o m p arators  we re c o nnected to t h e three RMS  bl oc ks, res p ectivel y.  The com p arators of  the controller  co m p ared  th e v o ltag e  v a l u e with  th e t h resh o l d  lev e l and  th en  in telligen t d ecision were tak e n b y  th cont rol l e r s l o gi c gat e s acc o r di ngl y .  Fi nal l y , t h ese gat e were  directly connected to t h e circ uit brea kers  of  non-critical loads. T h e c r iti cal  l o ads s h oul h a ve co nt i n u ous  po we r su p p l y .  Hence ,  t h ose l o ad s are  nee d e d  t o   b e  co nn ected  co n s isten tly with  th e system . Th eref ore, CBs  were no t co nn ected  to  critical lo ad s.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    85 1 – 8 5 8   85 4     Fi gu re  2.  Left :   B l ock  di ag ram  o f  a m i crog ri d  wi t h  ce nt ral  c ont rol l e [ 33] ;    R i ght :  Desi gne d M i cr og ri d  sy st em   in  Sim u lin k  usin g PV so urce  with  co n t ro ller      Fig u r e   3   shows th pr opo sed Micr og r i d  sy ste m  w ith  thr e e d i str i b u t ed  en erg y  so ur ces  w ith  so m e   critical loads and  non-critical  lo ad s.  For simu latio n ,  t h e MG was con n ect ed  to  th e m a in  g r id  t h ro ugh  a p o i n t   o f  co mm o n  co u p ling ,   wh ile at th m a in  g r id  sid e , a co n t ro ller  was u s ed  to  con t ro l the lo ad o f  M G . Th whole system  was desi gned  using MA T L AB/Sim ulink and the controller wa s slightly m odified according t o   t h e pa ram e t e rs of  PV , si nce t h ey  [3 3]  u s ed   Wi nd  Tu rbi n es a n d  sy nc hr o n o u s  ge nerat o r .           Fi gu re  3.  Pr o p o se d M i cr og ri d  sy st em  wi t h  t h ree  DER s : So lar Pho t ov o ltaics,  W i nd  Tu rb ines and   Fu el Cell       3.   RESULTS  A N D  DI SC US S I ON     3. 1 S y s t em  Co mpone n ts   Tabl e 1 i ndi ca t e s t h e speci fi c a t i ons  of t h e  P V  m odul e w h i c h we re  used i n  t h e si m u l a t i on m odel  of   MATLAB/Simu lin k in  t h is st u d y       Tabl 1.  PV  da t a  t a ken  fr om  t h KC 2 0 0 GT  s o l a r a rray   dat a sheet   Na m e  Values  Short-circuit curre n t Open-circuit volta ge   Arra y cur r ent at   maxi m u m  power  point   Ar r a y  voltage at  m a xim u m  power point   M a x i mu m P o w e r   Irrad i an ce   M odule T e m p er atur e   Nu m b er  of Ser i es  M odules   Nu m b er  of Parallel M odules  I s c = 8. 21 A  Voc = 32. 9 V  Im pp=  7. 61 A  Vm pp = 26. 3 V  Pm ax= 200 W  1000 W / m 2   25ºC   50   500       Tabl e 2 l i s t s  t h e sam e  l o ad pa ram e t e rs used i n  sim u l a t i on as i n  [3 3] . Am ong t h ese 8 l o a d s,  5 we re   set as critical loads a n d 3 lo a d were  set as  non-critical.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Use  of  P hot ov ol t a i c s i n  Mi cr ogri d   as  Ener g y  S o u r ce  an d C ont r o l  Met h o d   usi n g …   (Hasi m ah A.R.)   85 5 Tab l e 2 .  Details  of  Lo ad  p a rameter  Na m e  of th e Co mponents   Detailes   No. of  identical loads Line to line voltage   Fr equency   Active power   I nductive power   Power f actor   415 V  50 Hz  500kW   2421 61 VAr   0.     3.2 Sim u lati on Res u lts  an Discussion     In t h e sim u lation, during the  peri od  when  gene ra ted  output powe by PV becam m o re than load  dem a nd, t h e l i ne v o l t a ge at  t h e P V  si de  an d l o a d  si d e  we re set at 415V  [11]. Figure 4  shows t h e criti cal and  non-critical load cond itions  when t h e total powe r produce d  by th e MG  (5M W becam higher t h an t h e  total  l o ad  dem a nd ( 4 M W). T h e fi gu re al so s h o w s t h vol t a ge   an d  cu rren t l e v e ls at PCC. In  th is case, th e lin v o ltag e  h a d  i n cr eased appr oxi m a tel y  u p  to 55 0V . Figu r e  5  to  Figu re 8 sh ow  th e cr itical an d non - c r itical  lo ad  co nd itio ns  wh en  th e to tal power pro d u c ed   b y  th e MG (3 M W)  was lesser  th an  t h e to tal l o ad d e m a n d   (4M W ),  with  th e vo ltage and  cu rren t l e v e ls at PCC.    In  th e case of with ou t con t roller, th e vo ltage lev e l at PCC, critical and no n-critical load side  ha been  re du ced  by  2 5 (f rom  t h e set  l i n vol t a ge val u e,  w h i c h was  4 1 5 V ) . Thi s  was  d u e  t o  l e ss  out put   po we r   t h an t h e l o ad  d e m a nds  (re fer   Fi gu res  5 a n 6) .         Fi gu re  4.  V o l t a ge  (t o p ) a n d c u rre nt  ( b ot t o m )  si gnal s  at   PC C   (Left )  cri t i cal  l o ad  si de  (Li n vol t a ge  ~ 5 5 0 V )   (R i ght )         Fi gu re  5.  V o l t a ge  (t o p ) a n d c u rre nt  ( b ot t o m )  si gnal s  at   PC C   (t he l e ft   si de  sh ows  d r op  o f  Li ne  vol t a ge  b e l o 4 00V,  wh ile the righ t sid e  sh ows increase of  Lin e   v o ltag e  to 40 0V after  u s i n g th e con t ro ller)    - 500 0 500 Vo lta g e 0 0. 0 5 0. 1 0. 15 0. 2 0. 25 0. 3 0. 3 5 -2 -1 0 1 2 x 1 0 4 Ti m e C u r r ent     -5 0 0 0 50 0 0 0. 05 0. 1 0 .15 0.2 0. 25 0. 3 0 .35 -4 0 0 0 -2 0 0 0 0 20 00 40 00 - 400 - 200 0 200 400 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 0. 2 0. 25 0. 3 0. 35 -1 . 5 -1 -0 . 5 0 0. 5 1 1. 5 x 1 0 4 -4 0 0 -2 0 0 0 20 0 40 0 Vo l t a g e 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 0. 2 0. 2 5 0. 3 0. 3 5 -1 . 5 -1 -0 . 5 0 0. 5 1 1. 5 x 1 0 4 Ti m e C u rren t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    85 1 – 8 5 8   85 6   Fi gu re  6.  V o l t a ge  (t o p ) a n d c u rre nt  ( b ot t o m )  si gnal s  at   critical lo ad   sid e   (left) an d at non -critical lo ad  si de  (right)  (Li n e voltage droppe below 400V  a n d becam e bec a m e  estim a tedly 320V)      Fo r th e case  wh en  t h e co n t ro ller is in   operatio n,  wh en   th e power level is less th an d e m a n d ,  t h co n t ro ller will in stru ct th e ci rcu it  b r eak e rs  o f  non -criti cal  lo ad t o  b e  d i scon n ected . Th is will  m a in tain   th v o ltag e  lev e l t h at su pp lies the critical lo ad s.  The c ont r o l l e fu nct i o ned t o   com p are t h e R M S val u of  v o l t a ge si g n al s,  as i n  Fi g u re  at  PV si de.   Figure  8 indicates the curre nt flow  for t h non-critical  load at zero, m eaning th at it was  disconne c t ed. In  ad d ition ,   wh en th e RMS v a lue d eclin ed  t o  belo 3 00V , the co n t ro ller  wo u l d  cu o f f the n o n - critical l o ads,  an d  all th e p o wer wou l d  b e   d e liv ered  to  cri tical  lo ad he nc e the voltage level increase d  again. T h is m e ans the   cont rol l e co ul d se nse t h at  t h e  R M S val u of   vol t a ge  wa be l o w t h res h ol d l e vel  (t he set   p o i nt  was  3 0 0 V ) .            Figure  7. Thre e phase  Voltage (RMS) val u e s  at MG si de         Fi gu re  8.  V o l t a ge  (t o p ) a n d c u rre nt  ( b ot tm ) si gnal s  at  cr itical load side  (left )  and  at  non-crit ical load si de  (righ t). Lin e   v o ltag e  in creased to   4 00V,  bu t lin e c u rrent  was   zero at non-c ritical load si de   - 400 - 200 0 200 400 0 0. 0 5 0. 1 0. 15 0. 2 0. 25 0. 3 0.35 - 3000 - 2000 - 1000 0 1000 2000 3000 - 400 - 200 0 200 400 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 0. 2 0. 2 5 0. 3 0. 3 5 - 1 000 - 500 0 500 1 000 - 200 0 200 Va - 200 0 200 Vb 0 0. 0 5 0.1 0. 1 5 0.2 0. 2 5 0.3 0. 3 5 - 200 0 200 Ti m e Vc -4 0 0 -2 0 0 0 20 0 40 0 Vo l t a g e 0 0. 0 5 0. 1 0. 1 5 0. 2 0. 25 0. 3 0. 35 -1 . 5 -1 -0 . 5 0 0. 5 1 1. 5 x 1 0 4 Ti m e Current - 400 - 200 0 200 400 Cur r en t Vo l t a g e 0 0. 05 0. 1 0.1 5 0. 2 0.2 5 0. 3 0.3 5 -1 0 1 2 Ti m e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Use  of  P hot ov ol t a i c s i n  Mi cr ogri d   as  Ener g y  S o u r ce  an d C ont r o l  Met h o d   usi n g …   (Hasi m ah A.R.)   85 7 From  t h e a b ov e si m u l a ti on  re sul t s , i t  i s   pre s ent e d  t h at , R E   base d m i crogri d s ca w o r k  a s  i ndi vi d u al   en erg y  g e n e rat i o n  un it for small co mm u n ity.  In  add itio n, the si m p le co n t ro l tech n i q u e   u s ed  in  th e sim u l a tio n s   is able to m a nage e n ergy s u pply to the lo ads  according  t o  generation  a n d urge ncy.[35]       4.   CO NCL USI O N     Micro g rid h a s v a lu ab le  po ten tial to   b eco m e  th g l ob al en erg y  so lu tion .  In  th is system , electrici ty  gene ration is m a inly done  by utilizing RE sources that  ens u re clean e nvi ronm ent as well. As the  system   b eco m e s co m p lex  b ecau s o f  d i fferen t m i o c ro sou r ces, su itab l e con t ro l syste m  is req u i red  fo r flex i b ility and  efficien cy of th e syste m . In  th is p a p e r, simu latio n  on  th m i cro g r id  syste m   th at u s es DER (PV)  with  and  with ou t con t roller e m p l o y in g critical an d  non -critical lo ad s   has  be en pre s ent e d. The  si m u l a t i ons res u l t s   sho w   th at con tinu ous power supp ly to  th e critical lo ad s an d d i sco n n ecting  t h e no n-critical load wh en th v o ltage  lev e l in  m i cro g r i d  sid e  is l o wer t h an th e t h resho l d  lev e l can   b e  m a in t a in ed  effectiv ely b y  th e con t ro ller.  Fu rt h e stud y will fo cu s on   co n t ro lling  M G  at grid   failure p e riod  (i n  grid  co nn ected   m o d e ) u s ing  all th ree  DERs su ch  as so lar PV, win d  turb i n e and fu el cell. A m o re ad v a n c ed  con t ro ller will b e  d e sig n e d in  th is   rega rd .       ACKNOWLE DGE M ENTS  The aut h ors wi sh to acknowle dge  th e su ppo rt f r o m  M i n i str y  o f  Scien ce, Tech no log y  and I n nov ation   (MOSTI) Malaysia an Un i v ersiti Tekn o l o g i  Malaysia UT M),  for t h e award of t h g r ant th at h a s en ab l e d  t h researc h , leadi n g to t h is articl e  unde r t h e E - Scien ce g r an t (v o t e No R.J1 30 000 .7 923 .4 S06 8 ) .       REFERE NC ES   [1]   Chen, Y . K.,  et  a l .,   Design and  implementation o f  en ergy management  system w i th fuzzy con t rol for DC microgrid   sy ste m s.  Power  Electronics, I E EE Tr ansactions o n , 2013 . 28(4): p .  1563-1570 [2]   Agency ,  U. S.E. P.   Overview  of Greenhouse Gases . 2015  [cited 201 5 22 May ] Availab l e from:  http://www.epa.gov/c limatech an ge/ghgemissi ons/gases.html.  [3]   Zhang, L., N.  Gari,  and L.V.  Hmurcik,  Energ y  management  in a microgrid  w ith distributed  energy resources.   Energ y  Conv ersion and Man a gement, 2014 . 78:  p. 297-305 [4]   Bagherian, A.  and  S. M. M.  Ta fre s hi,   A developed Energy Mana gement S y stem  f o r a Microgrid  i n  the  Competi tiv Ele c tric ity  Mark et.  2009 I e ee Bu charest Powertech, Vols 1-5 ,  200 9: p. 1756-1761.  [5]   Mahmoud, M., S.A. Hussa in, and M. Abido,  Modeling and  control of micro g rid: an overview.  Journal of th e   Franklin Institute, 2014 . 351 (5):  p. 2822-2859 [6]   Palizb a n, O. and  K. Kauhaniemi,  Hierarchical co ntrol structure in microgr ids with distributed generation: Island  and grid-connected mode.  R e newable  and Sustainable Ener g y  Reviews, 2015 . 44: p. 797-813.  [7]   Arul,  P. , V. K.  Ramachandara murth y and R. Rajkumar,  Control  strategies for a   hybrid  r e newabl e en er gy s y s t em:   A   r eview .  R e newable  and Sustain a ble  Ener g y   Reviews, 2015. 42: p .  597-608 [8]   Chowdhur y ,  S.  and P. Crossley Microgrids and active distribu tion networks . 20 09: The Institution of Engineerin g   and Technolo g y [9]   Mi nc ha la -Avi l a , L . I. , et   a l .,   A review  of op timal  control  techn i qu es  applied to  th e energy management and  contro l   of microgrids.  Pr ocedia Computer Scien c e, 2015 52: p. 780-787.  [10]   Herbert, G.J . , et  al.,  A review o f  wind energy technolog ies.  Renewable and su stainabl e energ y  Reviews, 2007.  11(6): p. 1117-1 145.  [11]   Li, H .   and Z .  C h en,  Over view o f  different wind  genera tor systems and their comparisons.  IET Renewable Power   Generation, 200 8. 2(2): p. 123-1 38.  [12]   Liu, X. and B. Su.  Microgrids—an integration of re newable ener gy techno logies . i n   Electricity Distribution, 2008.  CICED 2008. China Internation a l Conference o n . 2008 . IEEE.  [13]   Su, W. and J.  Wang,  Energy ma nagement systems  in microgrid operations.  The  Electricity  Journ a l, 2012. 25(8):  p.  45-60.  [14]   Energ y , C . f.S .   Microgrids . 2015 [cited 2015 2 3  may ] ; Available from: h ttps://en e rg y cen ter . or g/self-gen eration - incen tive-progr a m /business/tech nologies/m icrog r id.   [15]   I-SMART, D.o.E.a.C.E.,  Realtime Simulation Platform [16]   S i ow , L. , e t   al.   Wi-Fi based  server in microgr id energy manag ement system . i n   TENCON 2009-2009 IEEE Region  10 Conferen ce . 2009.  IEEE.  [17]   Hatzi a rg yriou ,  N . ,  et  a l . ,   Microgrids.  Power and  Energ y  Magazin e , IEEE, 2007. 5(4 ) : p. 78-94.  [18]   Chen, C., et al.,  Smart energy  management system for  optimal microgrid econ o mic operation .  IET ren e wabl power gen e ratio n , 2011 . 5(3): p.  258-267.  [19]   S a ns everino, E . R., et  al. ,   An execution, monitor i ng and replanning approac h for optimal energy management in  microgrids.  Ener g y , 2011 . 36(5):  p. 3429-3436 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    85 1 – 8 5 8   85 8 [20]   Kremers, E., J.  Gonzalez de  Du rana,  and O. B a rambones,  Multi-agent modeling  for the simulation of a simple  smart  microgridPlease ch eck an d approve  the edit made in the article t itl e.  En erg y  Conversion and Managemen t 2013. 75: p. 643 -650.  [21]   Pogaku, N., M. Prodanovi c, an d T.C .  Green,  Modeling ,  analysis and testing   of autonomous  operation of an  inver t e r - bas ed micr ogr id.  Power   Electronics, I E EE Tr ansactions o n , 2007 . 22(2): p .  613-625 [22]   Vaccaro ,  A., e t  al. ,   An integrated framework for sm art  microgrids modeling, monito ring, con t rol, communication ,   and verifica tion .  Proceed ings of  t h e IE EE , 2011 99(1): p. 119-13 2.  [23]   Tsikalakis,  A. G. and N. D.  Hatziargy r iou.   C e ntra lized control  for optimizing microgrids operation . in  Power and   Energy So ciety  General Meeting ,  2011  IEEE . 20 11. IEEE.  [24]   La sse te r,  R. H.   M i crogrids . in   Po wer Engin eering  Society  Win t er  Meeting, 2002. I EEE . 2002 . I E EE.  [25]   Bidram,  A. and A.  Davoudi,  Hierarchical structure of  mic r ogrids c ontrol sy ste m .  Sm art Grid,  IE EE T r ansac tion s   on, 2012 . 3(4): p .  1963-1976 [26]   Ahmed,  O.  and J.  Bleijs ,   Pow e r flow  control Methods  for a n  ultrac apa citor  bidirectiona l converter  in D C   microgrids—A comparative stud y.  R e newab l e an d Sustainab l En erg y  Rev i ews, 2 013. 26: p. 727- 738.  [27]   Zamora, R. and  A.K. Srivastava,  Controls for  microgrids with st orage:  Review,  challenges, and research needs.   Renewable and Sustainable  En er g y   Reviews, 201 0. 14(7): p. 2009 -2018.  [28]   Las s e ter ,  R . ,  et   al. ,   T h e  CERT S  micr ogr id con c ept,  whit e pap er  on in tegration  of  distributed energy  resources.   California Ener g y  Commission , Office of Power Tec hnolog ies-US Department of Energ y ,  LBNL-50829,  http://certs.lb l .g ov, 2002 [29]   Hiske n s,  I. A.  a n d E. M.  Fle m ing.   Control of in verter-connected  sources in autonomous microgrids . in  Ameri c a n   Control Confer ence, 2008 . 2008. IEEE.  [30]   Hatziargy r iou,  N. ,  A.  Di m eas , an d A. Ts ikalakis Centralized and decen tralized co ntrol of microgrids.  International  Journal of D i stributed  Energ y   Resources, 2005 . 1 ( 3): p. 197-212 [31]   P eas  Lopes ,  J . et a l Control s t rategies for microgrids emergency operation . i n   Future Pow e r Systems, 2005   International Co nference on . 200 5. IEEE.  [32]   H a tzi a rg yriou ,   N ., e t  al .,   Micro g rids–large scale integration of   microgeneration  to low vo ltag e   grids.  CIGRE C6- 309, 2006 [33]   Kaur,  A.,   Modelling and Simulation of Central Co ntro ller to Con t rol Power Sharin g In Microgrid . 2014,  THAPAR   UNIVERSITY P A TIALA.   [34]   Selvi, M. T. A Power Quality Improvement for Microgrid In verter Operated In Grid Connected and Grid  Disconnected M odes.  Bulletin of  Electr i cal  Engin eering   and  Infor m atics, 2014 . 3 ( 2): p. 113-118.  [35]   Suma iy a  Ra hma n ,  H. A. R.,   Design of PV in Microgrid a s  Energy Source and Control Method Using   MATLAB/SIMULINK . 2015, IIC IST.      BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS       Suma iy a Ra hmani s  c u rre nt ly  purs uing Master  in  Philosoph y  deg r ee  in th e C e ntr e  of  Electr ical  Energ y  S y stem s (CEES), I n stitute  of Futur e  Energ y ,  Fa cul t y  of  Ele c tr ica l  Engin eering ,   Universiti T e kn ologi Mala ysi a  (UTM). She r ece ived her B . Sc. degr ee in  Elec tric al and  Electronics Engineering from United Internationa l University , Dh aka, B a nglad esh, in 2014. Her   res earch in ter e s t s  include M i cro g rid Energ y   Management S y stem, Smar t Grid, and Renewable   Energ y  et c.   Email address:  s u maiy a_r@ y a ho o.com          Dr Has i m a h Abdul Rahm an is  an As s o ciate P r ofes s o r at F acul t y  of El ec tric al  Engineer ing,  Universiti Tekn ologi Mala ysia  (UTM). S h e ob tain ed her B.S c . in EEE from  Universit y  of   Aberdeen , UK in 1988, MSc in  Energ y  Studies f r om  University   of Wales, College of Card iff in  1995 and PhD i n  Electrical Eng i neer ing from UT M in 2012. She is the Deputy  Director of  Centre of E l e c tri cal En erg y  S y s t e m s  (CEES ), UTM .   S h e has  m o re than 20  years  of  experi ence  in  teaching electr ical  eng i neering  courses and supervision of more   than 60 und ergr aduates and 6  post graduates students  and has authored and  co-author ed fo r more than 3 0  journal  and  conferen ce pap e rs. She was  inv o lved  in th “Nation a Energ y   Conservation  Stud y  under  th e   M i nis t r y  of  Ene r g y  T e l ecom  an d P o s t , M a la y s i a  (M ETP ) in 19 93. S h e has  als o  s e rved as  an  energ y   audit con s ultant on  behalf  of ISI, UT M fo r the  industries  and commercial b u ildings. She  also involv e s Solar Decathlon C h ina 2013 comp etit ion in d e signing UTM-Solar House. She is a  m e m b er of Instit ute E l e c tri c a l  E l ectron i Engin e e r  (MIEEE) , R e gi stered Gradu a t e   Engine er with  the Board of  E ngineers Mal a y s ia (BEM) and  Graduate Mem b er of Institu tion  of Engine ers  Malay s ia (I EM). She holds a  Cert. Grid-PV ( I SPQ-SEDA, Malay s ia). He r r e s earch in teres t   includ es RE technolog y ,  energ y  efficiency d e mand side man a gement  and its  environmental  im pact.  Her s p ec iali ze  ar ea  of r e s earch  is  on  s o lar   P V .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.