I n t ern a t i o n a l  J o u rn a l  o f  E l ect ri ca l  a n d  C o m p u t er E n g i n eeri n g  ( I J E C E )   V o l.   8 ,  No .   5 O c t obe r   20 1 8 ,  p p.  26 71~ 2 681   I S S N :  2088 - 8708 D O I :  10. 11 591/ i j ece . v8 i 5 . pp 267 1 - 2681          2671       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c o r e . c o m/ j our nal s / i nde x . php/ I J E C E   H y s t eres is - b a s ed  Vo lt a g e a nd Curr ent   Co n t ro l T ec h niques  f o r   G rid  Co nnec t ed S o la P h ot ovol t ai c  S ys t e m s :  Co m pa r a t iv St udy       S .   R aj a M oh a m e d 1 P .  A r u n a Je yan t h y 2 D .  D e var aj 3   1 D ep ar t m en t   o f  E l ect r i cal  an d  C o m p u t er  E n g i n eer i n g ,   K in g  F a is a Un i v e r si t y ,  S a udi  A r a bi a     2, 3 D ep ar t m e nt  of   Ele c tr ic a l En g in e e r in g ,  K a la s h a lin g h a m  U n iv e r s ity ,  I ndi a         A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T   A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   Oc t   3 ,  201 7   Re v i se d   De c   31 ,  2 01 7   A ccep t ed   A ug  20 201 8       S o la r   P V  s y s te m  d e v e lo p m e n t a n d  in te g r a tio n  w ith  e x is tin g  g r id  is  v e r y   f a s t   i n  r ecen t  y ear s  al l  o v er  t h e w o r l d ,  as  t h ey  r eq u i r e l i m i t ed  m a i n t en an ce,   pol l ut i on  f r e e  a nd s i m pl e  s t r uc t ur e .  W he n o bs e r v i ng  t he  f a c t or s  a f f e c t i ng  t he   p er f o r m an ce o f  t h g r i d c onne c t e d s ol a r  phot ov ol t a i c  s y s t e m ,  t he  i nv e r t e r   out put  v ol t a g e  w i t h ha r m oni c s  a dd w i t h t he  ha r m oni c s  g e ne r a t e d due  t o t he   non - lin e a r  lo a d s ,  r e ta in  a  b ig g e r  c h a lle n g e  to  m a in ta in  p o w e r  q u a lity  in  th e   g r id .  T o   m a in ta in  g r id  p o w e r  q u a lity ,  b e tte r  in v e r te r   c ont r ol  t e c hni que  s ho ul d   be  de v e l ope d .  T hi s   pa pe r   pr e s e nt s  t he  t w o c o nt r ol  t e c h ni q ue s  f or  g r i d - tie d   in v e r te r s .  T h is  s tu d y  d e v e lo p e d  th e  h y s te r e s is  c o n tr o lle r  f o r  th e  in v e r te r .   H y s t e r e s i s  c ont r ol l e r  us e d i n t h i s  w or k  t w w a y  ( i )  V ol t a g e  c ont r ol  m ode  ( i i )   C ur r e nt  c o nt r o l  m ode .  M a t l a b/ S i m ul i nk   m ode l  i s  de v e l ope d f or  t h e  pr op os e s y s t e m .  F ur t he r  t he  s t u dy  pr e s e nt s  t he  c om pa r a t i v e  e v a l ua t i on  of  t he   pe r f or m a nc e  of  bot h c ont r ol   t e c hni que s   ba s e d o n t he  pe r c e nt a g e  of  t ot a l   h a r m o n ic  d is to r ti o n   ( T H D )   w ith  th e  lim its   s pe c i f i e d by  t he  s t a nda r ds  s uc h a s   I E E E  1 54 7 a n d I E C   61 72 7 a n d I E E E  S t d 5 19 - 2 01 4.   Ke y wo rd :   H y s te r e s is  c o n tr o lle r   P o w er  q u al i t y   So l a r   p h o to v o lta ic  s y s te m   T o ta l h a r m o n ic  d i s to r tio n     V o l t ag e s o u r ce i n v er t er     C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e E ngi ne e r i ng an d Sc i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   S .  R aj a M o h a m ed ,     D ep ar t m en t  o f  E l ect r i cal  an d   C o m p u t er  E n g i n eer i n g ,   K i n g F a i s a l  U ni ve r s i t y ,   P O  B o x:   38 0;  P C - 3198 2 - H o fu f,  A l - H as a,  S a u d i   A r ab i a.   E m a i l :  r s u m s ud e e n @ kf u. e d u. s a       1.   I NT RO D UCT I O N   D u e  to  th e  l i m ite d  f o s s il  f u e l r e s e r v e  a v a ila b ilit y ,  g lo b a w a r m i n g  a n d  in c r e a s in g  t h e  f u e l c o s t,  a ll th e   c o unt r i e s  t ur n  t o w a r d s  t o   us e  o f   gr e e n  e ne r g s o ur c e s ,   s u c h a s   w i nd  e ne r g y b i o - e n e r gy  a n d ph ot ov ol t a i c   en er g y ,   f u e l  cel l  et c.   A m o n g  t h e  v a r io u s   t y p e s  o f  D is tr ib u te d   g e n e r a tio n  ( D G )   s y s te m s ,  s o la r  P V   s y s te m   d ev el o p m en t  i s   v er y  f a s t  i n   r ecen t   y ear s ,  as  t h e y  r eq u i r e  l i m i t ed   m ai n t e n a n ce,  p o l l u t i o n  f r ee a n d  s i m p l e   s t r u ct u r e.  W h i l e  S o l ar  P V   h as   m a n y  ad v a n t a g es  at  t h s a m e  t i m e,  i t  al s o  p o s es  s e v e r al  c h al l en g es ,  l i k e   w h en   i n cr eas t h e  p en et r at i o n  o f  s o l ar  P V  s y s t e m  i n t o  t h e e x i s t i n g  g r i d ,   m a n y  p r o b l em s  c r eat ed  f o r  ex a m p l e   i n s t ab i l i t y ,  i n cr eas h ar m o n i cs  l ev el ,   v o l t ag v ar i at i o n  a n d  f l i c k er  et c.  H ar m o n i cs  i s  f o u n d  t o  b e m o s t   i m por t a n t  pr obl e m  ou t  a l l t h e  a b o v e  is s u e s  r e la te d  to  th e  q u a lit y  p o w e r  i n j e c t in to  th e   g r id .  C o n s id e r in g  t h e   a b o v e  r e a s o n s  th e r e  is  a n  e s s e n tia l to  d e v e lo p  n o v e l in v e r te r  to p o lo g y  a n d  c o n tr o lle r  to  im p r o v e  th e  q u a lit y  o f   s ol a r  e n e r gy  pr odu c e d [ 1] .   I n  [ 2]  a u t h or s  h a v e  pr e s e n t e t h e co m p ar i s o n  o f  s i n u s o i d al   P W M v o l t ag e an d   h ys t e r e s i s  c ur r e nt  c o nt r o l   m e t ho d s  o f  gr i d - t i ed  i n v er t er s  act   as  a r eact i v e p o w er  co m p e n s at o r .     T he  r e s ul t s  c o nc l ud e  t ha t ,   w h e n s w i t c h i n f r e q ue nc y o f  t h e  i n ve r te r  is  lo w ,  r e m o v e   th e  u n w a n te d   r i ppl e s  of  t h e  ou t pu t c u r r e n t i s   m o r e  d if f ic u lt ta s k .  F o r  th is   r e a s o n s  v o lta g e  c o n tr o l te c h n i q u e  is  p r e f e r r e d .  I n   [ 3 ]  pr e s e nt s  a  c ur r e nt  c o nt r o l  l o o p  m e c ha ni s m   i n 3 - p h as e i n v er t er   w h i ch  i s  u s ed  t o  co n t r o l  t h e r eact i v e an d   act i v e p o w er  as   w el l  as   m ai n t ai n  t h g o o d  p o w er  q u a l i t y .  B u t ,  t h e   s t u d y   f oun d t h a t  pr opos e d c u r r e n t  c on t r ol   p er f o r m a n ce i s  af f ect ed  o f t e n   b y  c h a n g e o f   m a g n i t u d e,  f r eq u en c y ,  v o l t a g e d i p s ,  t r an s i e n t   i s s u es  o ccu r  i n  a 3 - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18     267 1   -   2681   2672   p h as g r i d .  T h e s t u d y  r eco m m en d ed  t h at  f u r t h er  en h a n ce m e n t s  t o  t h e c u r r en t  l o o p  can  b m ad e b y  us i ng  s of t   c o m p u ti n g  a n d  in te lli g e n t c o n tr o l s c h e m e s .  I n  [ 4 ]  a  h y b r id   m o d e l p r e d ic tiv e  c o n tr o l ( H M P C )  s y s te m  i s   pr op os e d t o c on t r ol  a  2 - l e v el  v o l t a g e s o u r ce i n v er t er  ( V S I )  o f  t h e h i g h  p o w er  g r i d .   T h e i m p act s  o f  t h e   m o d e ll in g  e r r o r  o n  t h e  s y s te m   s ta b ilit y   a n d  av er a g s w i t c h i n g  f r eq u e n c y  ar e a n al y zed .  H M P C  can  k eep  t h e   av er ag e s w i t c h i n g  f r eq u en c y  m ai n t ai n   o p er at i o n al   l i m i t ,  w h er eas  i m p r o v i n g   t h e s t ab i l i t y .   M o d el l i n g   an d   an al y s i s  o f  a g r i d  co n n ect ed  s o l ar  P V  s y s t e m   i n t e g r at i n g  s h u n t  act i v e p o w er  f i l t er  ( A P F )   w it h  d if f e r e n t P W M   g en er at i o n  f eed i n g  t h e n o n l i n ear  l o ad  i s  p r es en t ed  i n  [ 5 ] .   I n  t h i s  s t u d y  t o  g en er at e r eq u i r ed  P W M  s i g n al  f o r   t h e i n v er t er   h y s t er es i s  cu r r en t  co n t r o l  an d   s p ace v ect o r   m o d u l at i o n  ( S V P W M)  co n t r o l  ar e m p l o y ed .  T h s i m ul a t i o n r e s ul t  s ho w s  t h at   S V P W M p r o v i d e t h e b et t er   r es u l t .  I n  [ 6 ]  p r es en t s  t h e p er f o r m an ce o f  g r i d   co n n ect ed   i n v er t er  w i t h  t h r ee d i g i t al  h y s t er es i s   co n t r o l l er s  s u ch   as   f i x ed   a n d   ad j u s t ab l e s w i t c h i n g  f r eq u e n c y   c on t r ol l e r s  a n d P I  c om pe n s a t i on  l oop.   T h e  s t u d y  f o u n d t h a t  P I  c on t r ol   l oo p i s  e f f i c e nt   m e t h od t o r e du c e  t he   ha r m o ni c s   S i nc e ,  f i xe d  s w i t c hi n f r e q ue nc c o nt r o l l e r ,  t h e  s a m p l i ng  f r e q ue nc y,  f i l t e r  i nd uc t a nc e  h ys t r e s i s   b a nd  p a r a m e t e r s  a r e  i nf l ue nc e  o n t he  o ut p u t  c ur r e nt   ha r m o ni c s  o f  t he  s ys t e m .  I n [ 7 ]  p r e s e nt s  t he   m e t ho d  t o   mi t i g a te  t h e  p o w e r  q u a lit y  p r o b le m s   v o lta g e  s a g ,  v o lta g e  s w e ll o f  t h e   g r id  b y  h y s te r e s is   v o lta g e  c o n tr o l   t ech n i q u e i s   u s ed  i n  i n v er t er  o f  d y n a m i v o l t ag e r es t o r er  ( D V R )   w i t h  P V  s y s t e m .  T h e s t u d y  [ 8 ]  p r o p o s e t h ad ap t i v e h y s t er es i s  b an d  cu r r en t  co n t r o l   m et h o d   fo r  t h e  5 - l ev el  ca s cad ed  m u l t i l ev e l  i n v er t er  co n n ect ed   p ho t o vo l t a i c  s ys t e m .  T he  s t ud y  c o nc l ud e d  t ha t  d ue  t o  i nc r e a s i n g t he   nu m b e r  o f  l e ve l s  o f  t he  i n ve r t e r  f ur t he r   r e d u c e s  to ta l h a r m o n ic  d is to r ti o n  ( T H D )   o f  th e  s y s te m .     T h e  s t u d y  [ 9]  pr opos e d t h e  f u z z y  a s   w e ll a s  a d a p tiv e  c o n t r o lle r  to  c o n tr o l th e  in v e r te r  u s e d  i n  th e   g r i d   co n n ect ed   s o l ar   P V   s y s t e m .   T h s t u d y   co n cl u d ed   t h a t   t h f u zz y   ad ap t i v h y s t er es i s   cu r r en t   co n t r o l l er   r e s u lt s  in  a c c e p ta b le  s w i tc h i n g   f r e q u e n c y  a n d  li m ite d  h a r m o n ic  c o n te n t a n d  is  s u ita b le   f or  ph ot ov ol t a i c   s y s t e m .  I n  [ 1 0 ]  p r es en t s  t h e  e f f ect  o f  s o l ar  i r r ad i an ce  f r eq u en t  c h an g es  o f   t h g r i d - co n n e ct ed  P V  S y s t e m  o n   T H D .   T h s t u d y   f o u n d   t h a t   T H D   v al u i n cr eas e s   w h en   i r r ad i an ce  l ev el s   ar d ecr eas i n g .   U n l i k t h ab o v m e nt i on e w or k s ,  t h i s  pa pe r   i nve s t i ga t e  t he  p e r f o r m a nc e  o f  t he   gr i d  c o nne c t e d  s o l a r  P V  s ys t e m  u s i ng   h y s t er es i s  b as ed  v o l t ag e a n d  cu r r en t  co n t r o l  t ech n i q u es   u n d er  t h v ar i ab l e i r r ad i an c e an d  t e m p er at u r c o n d itio n s .   T h is  p a p e r  is  o r g a n iz e d  a s   f o llo w s .   S e c tio n  I I  d e ta il e x p la n a tio n  o f   t he  o ve r v i e w  o f  t he   s ys t e m .   S ect i o n  I I I  p r es en t s   m o d el l i n g  o f   v ar i o u s  co m p o n en t s  i n  t h e s y s t e m .  T h e d et ai l s  o f  t h p r o p o s ed  co n t r o l l er   a r e  gi ve i s e c t i o n I V ,  S i m ul a t i o n  r e s ul t s  a nd  a na l ys i s   o f  t he  p r o p o s e d  s y s t e m  a r e   gi ve i s e c t i o n V .   C o nc l us i o ns  a r e  d r a w n i s e c t i o n V I .       2.   S TR U C TU R E O F  G R I D - T I E D P V S YS T E M   A g r i d - tie d   P V  s ys t e m  a s  s ho w n  i F ig ur e   1  ha ve   f o ur   m aj o r  co m p o n e n t s  b l o ck s  ar t h e r e ( i )  s o l ar   P V  a rra y ,  (i i pow e r   e le c tr o n i c s  in te r f a c e  ( iii)  C o n tr o lle r  ( iv ) g ri d .   T he   S o l ar   P V  ar r ay  d el i v er s   v ar i ab l e D C   p o w e r  to  th e   D C - D C  boos t   c on v e r t e r ,  boos t e d D C  po w e r   c o nve r t  i nt o  t he   A C  p o w e r  us i n g i nve r t e r  a nd   tr a n s f e r  to  th e  g r id T h e b o t h  t h e p o w er  co n v er t er s   h av e s ep ar at e co n t r o l  s y s t e m   f o r   m a x i m i ze t h e D C  p o w er   a nd  s ync hr o no us  t he   gr i d  a nd  i nve r t e r   v o l t ag e a n d  f r eq u e n ci es .         .     Fi g ur e   1 .   G r id - tie d   so l a r  P V  sy st e m         3.   S Y S T EM  M O D ELLI N G   3 .1 .    P A r r ay M od e l   T he   eq u i av al en t   c ir c u it o f  t h e   s o la r   P cel l  as   illu s tr a tio n   i F i g ur e   2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       H y st e re si s - bas e d V ol t age  an d   C ur r e nt  C ont r ol  T e c hni que s  f or . . .   ( S.  R aj a M oh am e d )   2673       F i g ur e   2 .   E q u iv a le n t c ir c u it o f  a  s o la r  P V  c e ll       P V  c e ll e q u a tio n  is   a s  s ho w i n e q u a tio n  1 ,     = 0 ( +  )  1 +               (1 )     w h er e I d - r ev er s s at u r at i o n   d i o d e cu r r en t ;  v - t h er m al   v o l t ag e;  N   di ode   q ua l it y  f a c to r ; I p h  p h o to  v o lta ic   c ur r e nt .  T he   pr op or t i on   o f  th e   p h o to v o lta ic  c u r r e n t a n d  lig h in te n s i t y a s   gi ve i n e q u a tio n  2 .     =   ( /    )                 (2 )     w h er e I ph0   i p h o to  v o lta ic  c u r r e n und e r   s t a nd a r d  l i gh t  i nt e n s i t y ( I r0 )   [1 1 ].   S o la r  P V  c e ll C h ar act er i s t i c  cu r v es   a r e  s ho w n i n F ig ur e   3 .           Fi g ur e  3 .   P V  cel l  ch ar act er i s t i cs  cu r v e       3 .2 .   B oos t   C o n v er t er M o d el   A s i m p l e   boos t  C onv e r t e r  i s  a s  s h o w n   i n  F i gu r e   4.  I t  i s  u s e d i n  s ol a r  P V  s y s t e m  t o boos t  t h e  ou t put   vo l t a ge ,   w h e n p a ne l   ge ne r a t e  t he  l e s s e r  t ha n a c t ua l  vo l t a ge  ( unr e gu l a t e d )  d ur i ng t he  i r r e gul a r   w e a t he r   c o n d itio n s  w i th  h e lp   o f  m a x i m u m p o w er  p o i n t  t r ack i n g  t ech n i q u es   [ 12] .   U nd e r   s t ead y  s t at e o p er at i o n ,        ×  ( 0  ) ×  = 0               (3 )      × × = ( 0  ) × ( 1 ) ×             (4 )     0  = 1 ( 1 )                   (5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18     267 1   -   2681   2674       Fi g ur e   4 DC - D bo os t   c o nve r t e r  [ 11]       3 .3 .   T h ree - P h a se   V o l t a g e S o u rce I n v ert er ( V SI )  M o de l   T h e s ch e m at i c d i a g r a m  f o r  a   b as i c 3 - p ha s e  V S I  a s  s ho w n i n F i g ur e   5 .  H er e i n v er t er  i s  t o  co n v er t  d v o l t ag e  g et   f r o m  t h s o l ar  P V  cel l   v i a b o o s t  co n v er t er  i n t o   t h e ac  v o l t a g e.  T h e i n v er t er   m at h e m a t i cal   m o d el   s ta te - s p ace e q ua t i o n s  a r e  gi ve n i E q u a tio n   6                                    (6 )        = ( + +   ) / 3               ( 7)       ,   a nd    a r e   c o nt r o l l e d w i t h s w i t c hi ng c o nd i t i o ns   ( S i )  a c c or d i ng  t o   eq u   ( 8 ) [ 12]              (8 )           Fi g ur e  5.   Sc h e m a t i c  di a gr a m  of  t he   3 - p ha s e   v o l ta g e  s o u r c e   in v e r t e r  w ith  h y s te r e s is  c o n t r o lle r   [1 3 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       H y st e re si s - bas e d V ol t age  an d   C ur r e nt  C ont r ol  T e c hni que s  f or . . .   ( S.  R aj a M oh am e d )   2675   4.   CO NT RO L L E RS  D E S I G N   4 .1    M P P T   C o nt r o l  T e c hni que   I nc r e m e nt a l  C o nd uc t a nc e   (IC )   t y p e M P P T  t ech n i q u e s  i s   d ev el o p ed   ba s e d on  P - V  c h a r a c te r is tic   c ur ve .   D ur i ng t he   va s t   i r r ad i at i o n  ch a n g es  e n v i r o n m en t  o t h e r  M P P T  t ech n i q u es  ar f ai l  t o   t r ack  t h m ax i m u m   po w e r .  T h i s  pr obl e m   s ol v e d   by  t h e   IC   m e t h od,  i t  pr odu c e s   m or e  e n e r gy  a n d e n ha nc e  t he  t r a c ki n g t i m e .   F i g ur e   6  i l l u s t r at e t h e I C   m e t h o d  MP P T   p r o ced u r e.   [ 14 - 15 ] .   E q u a tio n  9 ,   10   a n d 11   s h o w  t h m at h e m a t i cal   e qu a t i on  of  t h e  I C   m e t h od.   M a x i m um  po w e r  c on di t i on  i s  dp/ dv = 0     P o we r = v *i                     (9 )     d (v * i )/ dv = i+ v* di / dv = 0                 ( 10)       d i/d v = - i/ v                   ( 11)           Fi g ur e   6. I n cr e m e n t al  co n d u c t a n ce MP P T [ 14 - 15 ]       4 .2 .   H y st e r e s i C on t r ol   T e c h ni que s   H y s t e r e s i s  c o n t r ol l e r  de s i gn e d ba s e d on   t h e   pr ope r l y   s e l e c t e hy s t e r e s i s  ba n ( H B )  f i xe bot h   of   s i d e  o f  t he  s i gna l   r ep r es en t i n g  t h e p r ef er r ed   o ut p ut  w a ve f o r m .  A c t ua l l y   t h e co n tr o l c ir c u it g e n e r a te s  t h e   d e s i r e d  m a gni t ud e   a nd  f r e q ue nc r ef er e n ce  s i ne  w a ve   s i g na l ,   an d  i t  i s  co m p ar ed   w i t h  t h act u al   i n put  s i gn a l   b y   u s i n g  t h e co m p ar at o r .  S w i t c h s t a t us  a s  s ho w n i n T a b l e   1.       T ab l 1 .   3 - P h as e I n v er t er  S w i t ch i n g   L o g i c B as ed  o n  H y s t er e s i s  b an d  ( H B )   C om p a r a t or  o ut pu t  s i g n a l  s t a t u s   S w itc h  S ta t u s   E x c eed s  t h e   u p p e r  ba nd  o f  H B   U p p er  s w i t ch  o f  t h e l eg  i s  O N ;   L o w er  s w i t c h  o f  t h e l eg  O F F   C r o s s  th e  lo w e r   li m i t s  o f  H B   U p p er  s w i t ch  o f  t h e l eg  i s  O F F ;   L o w er  s w i t c h  o f  t h e l eg  i s  O N       T h i s  s t u d y  t w o  t y p es  o f  h y s t er es i s  b as ed  co n t r o l  t ech n i q u es   ar e ap p l i ed  ( I )   H y s t er es i s   v o l t ag e co n t r o l   (H V C ) (i i ) H y s t e re s i s  c u rre n t   c o n t ro l   ( H C C )  f o r  t he  p e r f o r m a nc e  e va l ua t i o n o f  t he   gr i d - t ie d  P V  s y s te m .   T hi s   s t u d y   t w o t y pe s  o f  hy s t e r e s i s   ba s e d c on t r ol  t e c h n i q u es  ar ap p l i ed  ( a )  H ys t e r e s i s  v o lta g e  c o n tr o l ( H V C )  ( b H y st e r e si s  c u r r en t  co n t r o l  ( H C C )   f o r  t h e p er f o r m an ce e v al u at i o n  o f  t h e g r i d - tie d  P V  s y s te m .     4. 2. 1.   H y st e r e si s   V ol t age  C o n t r ol   ( H VC)   H y s te r e s is   v o lta g e   c o nt r o l  s t r uc t ur e  a s  s ho w n i n F ig ur e   7 .   I n t hi s  t e c h ni q ue  gr i d - P CC p o i n t  p h a se   v o l t ag m eas u r e an d  co m p ar w i t h   r ef er en ce  v o l t ag v al u e,   h y s t er es i s   v o l t a g b an d   d es i r ed   b as ed   o n   t h ∆v - er r o r   v al u e.   I f   s u p p o s ∆er r o r   r each   u p p er   b an d   v a l u l o w er   I G B T s   ar O N ,   al t er n at e   t h e   ∆  er r o r   r each   l o w er   b an d  u p p er  l ev el  I G B T  ar e O N .   H y s t e r e s i s  b a nd  vo l t a ge  c o nt r o l  a s  s ho w n  i F i g ur e   7.   T he   r e la tio n   b et w ee n   t he  s w i t c hi n g f r e q ue nc y a nd  h ys t e r e s i s  b a nd   a s  s ho w i n e q u a tio n   12         1 + 2 = = 1 / ( 12)                 ( 12)     H er e,  H y s t er es i s  b an d = VH - V L  a s  s ho w i n F i g ur e   8 a n d t h T H D  cal cu l at i o n  as  s ho w n i E q u a tio n   13 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18     267 1   -   2681   2676    ( % ) = 1 0 0 × = 2   / 1             (1 3 )     W h er e:  K =o r d er  o f  t h e h ar m o n i cs .                    V 1 = f und a m e nt a l  c o m p o ne nt   vo l t a ge           Fi g ur e   7 .   H y s te r e s is  v o lta g e  c o n tr o l l er  co n n ect ed  t o  t h e n e t w o r k             Fi g ur e  8.   H ys t er es i s  b an d   v o l t ag e co n t r o l         4. 2. 2.   H y st e r e si s   C u rren t  C o n t ro l   ( H CC)   T he  H C C  s t r uc t ur e  a s  s ho w i n F ig ur e   9 .   I n t hi s  t e c hn i q ue  gr i d - P C C  p o i n t  p h as e c u r r en t   m eas u r an d   co m p ar w i t h   r ef er e n ce  cu r r en t   v a l u e,   h y s t er es i s   cu r r en t   b an d   d es i r ed   b as ed   o n   t h ∆I - e rro r v a l u e .  If  s u p p o s ∆I _ er r o r   r each   u p p er   b an d   v al u e   l o w er   I G B T s   ar O N ,   al t er n at e   t h e   ∆  I _ er r o r   r each   l o w er   b an d   u p p er  l ev el  I G B T  a r e O N .           Fi g ur e   9.   H y s t e r e s i s   c u r r e nt  c ont r ol l e r  c o nne c t e d  t o t he  ne t w o r k     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       H y st e re si s - bas e d V ol t age  an d   C ur r e nt  C ont r ol  T e c hni que s  f or . . .   ( S.  R aj a M oh am e d )   2677   5.   R ES U LT S   A ND D I S CU S S I O N   T he  s t ud y   m o d e l   wa s   de v e l ope d a n s i m ul a t e d   us i n g S i m u l i n k  t ool box .   T h e P V  ar r ay  i s   b u ilt   b as ed   o n  t h e T ab l 2  d at a’ s  a n d   i np ut   s i g na l   t e m p e r a t ur e  a nd  i r r a d i a t i o ns  r a nge s   ar e s et   25 0 C  t o 50 0 a nd   250 t 1, 000  W / m 2   r es p ect i v el y .   T h e  de v e l ope d s t u dy  c a s e  S i m ul i nk   m ode l  s i m u l a t e d a n d t e s t e d w i t h  pr opos e d t w o   h y s te r e s i s  c o n tr o l te c h n iq u e s  ( H C C  a n d  H V C )  d e ta ils  a r e  e x p la in  in  t h i s  s e c tio n .     Ca s e . 1 :   H C C  c o n tr o lle d   i nve r t e r   co n n ect ed  s o l ar   P V  s y s t e m   w as   s i m u l at ed .  T h e i n v er t er  o u t p u t   vo l t a ge ,  c ur r e nt  a nd  i np ut   vo l t a ge  i s  s ho w n i F ig ur e  1 0 I t s  cl ear l y  i n d i cat e t h at  t h e i n v er t er  o u t p u t  cu r r e n t   s ig n a l i s   m o r e   d is to r te d .  T H D  o f  t he   vo l t a ge  i n t hi s  c a s e  i s   0 . 2 8 %  a nd   c u r r e n t  i s  42. 42%  a s  s h o w n i n   Fi g ur e   1 1  an d  1 2 .  T h e o b t ai n ed  r es u l t s  cl ear l y  i n d i cat e t h at   v o l t ag e  T H D  i s   w i t h i n  t h IE E E - 519 - 2014,   IE E E - 154 a n d I E C 61727 s t a n da r ds  T H D   m a x i m um   l i m i t  5%  [ 16] ,  [ 1 7] ,  [ 1 8] .  H o w e ve r ,  t he  c ur r e nt  T H D  i s   ex ceed  t h e   s ta n d a r d s   T H D   li m it .   T he   b e ha vi o ur  o f  t he   H C C   c o nt r o l   t e c hni q u e  i s   f oun d t o be   w or s t .  S i n ce  h y s t er es i s   cu r r en t  co n t r o l ,  h ar m o n i c s  ar wi d e   s p r ead   f r o m  l o w  t o  hi g h  f r e q ue nc y r a n ge .       T ab l 2 .   T h e D es cr i p t i o n  o f  S t u d y  C a s e S o l ar  P V  S y s t e m   P a r a m et er s   S p e ci f i cat i o n s   P V A r r a y  Da t a   P a r a lle l s t r i n g = 7   S er i es  c o n n ec t ed   m o d u l es  p er  s t r i n g = 5   P V  M od u l e  D a t a   N a m e :  Su n  Po w e r  SPR - 3 0 5 - W H T - D   C el l s  p er  m o d u l e( N c el l )   9 6   M a x i mu m p o w e r  ( W )   3 0 5 . 2 2 6 w   O C C  vo l t a ge  ( V oc )  ( V )   6 4 . 2 V   S C C  c u rre n t   ( I SC ) ( A)   5 . 9 6 A           F i gu r e  10 .   I nve r t e r  o ut p ut  vo l t a ge ,  o ut p ut  c ur r e nt  a nd  i np ut   v o lta g e   ( H C C  c o n tr o l)           F i gu r e  11 .   Vo l t a g e  T HD ( V_ T HD) - Ca se  1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18     267 1   -   2681   2678       F i g ur e  1 2 .  C ur r e nt  T H D   (I_ T H D   Ca s e  1       C as 2 :   H V C   co n t r o l l ed   i n v e r t er   co n n ect ed   s o l ar   P V   s y s te m   w a s   s i m u la te d .   F ig u r e   1 3   s ho w s   t he   in v e r te r   o u tp u v o lta g e ,   c u r r e n a n d   in p u v o lta g e .   I t’ s   c le a r l y   s h o w   t h a t h e   c u r r e n s ig n a le s s  o s c illa tio n .   T H D  o f  t he  vo l t a ge  i s  t hi s  c a s e   i s  0. 17%  a n d c u r r e n t   i s  3 %   a s  s ho w n i F i g ur e   14   a nd   1 5 .  T hi s  T H D  va l ue s   a r e   w it h i n  th e  T H D  li m it o f  I E E E - 519 - 2014,  I E E E   1 547  a n d I E C - 61727 s t a n da r ds .  T h e  o pe r a t i on  of  t h e  H V C   c on t r ol  t e c h ni qu e  i s   f oun d t o be   m u c h  be t t e r  t h a n  H C C  c on t r ol .             F i gu r e  13.   I nve r t e r  vo l t a ge ,  c u r r e nt  a nd  D C - D C  c on v e r t e r  out pu t  v o lta g e   Ca s e  2       T he  vo l t a ge  a nd  c ur r e nt  T H D   w i t h c o n s t a nt   s w i t c hi ng  f r e q ue nc y o f  t w o   h ys t e r e s i s  c o nt r o l l e r s  a r e   g i v e n  i n  T ab l 3 .   T h e co m p ar i s o n  o f  t w o   h y s t er es i s  co n t r o l  t ech n i q u es   w i t h  d i f f er en t  o r d er  o f  h ar m o n i c s  an d   m ax i m u m  c u r r en t  T H D  ar e s u m m ar i zed  i n  T ab l e 4 .  T h e c ur r e nt  T H D   va l ue  o f  t he  3 r d   - 9t h h a r m on i c  or de r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       H y st e re si s - bas e d V ol t age  an d   C ur r e nt  C ont r ol  T e c hni que s  f or . . .   ( S.  R aj a M oh am e d )   2679   a n d 11t h   - 1 5 t h  o f  t h e H V C  c o n t r o l l er  i s  3 %  an d  0 . 2 5 %  r e s p ect i v el y  a n d  i t   m eet s  t h e s t an d ar d ,  at  t h e s am e   h a r m o n i c  or de r s  H C C  c o n t r ol l e r  i s   g e n e r a t e d 40%  a n d 5%   of  T H D ,  i t s   n ot  s a t i s f i e d t h e   s t a n da r ds .   A l s o t he   h a r m o n i c  or de r  17t h   - 21s t  a nd  23r - 3 3 r d  cu r r en t  h ar m o n i cs  o f  t h e H V C  co n t r o l l er  n o t  ap p ear  an d  H C C   c on t r ol l e r  i s  g e n e r a t e  t h e  3. 5%  a n d 2. 5%   T H D ,  i t  i s  n ot   w i t hi n  t h e   s t a n da r d v a l u e s  1. 5%  a nd 0. 6% .             F i g u re  1 4 .  C u rre n t  T H D  (I_ T H D ) - Ca se   2           Fi g u r e  15.   Vo l t a g e  T HD ( V_ T HD) -   Ca se  2         T ab l e 3 .   C om pa r i s on   o f T wo   H y s t e r e s i s   C o n tr o T e c hni q ue s   C o n t r o lle r   C u rre n t  (% T H D )   V ol t a g e  ( % T H D )   S w itc h i n g   f r e q u e n c y   ( k H z)   H y s t er es i s -   C u rre n t  C o n t ro l   (H C C )   4 2 . 22 %   0 . 2 8 %   1 0   H y s t er es i s - v o l t a ge   c o n t r ol  ( H V C )   3 . 0 0 %   0 . 1 7 %   1 0       T HD = 3. 00%   T HD = 0. 17%   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18     267 1   -   2681   2680   T ab l e 4 .   C om pa r i s on   o f T wo   H y s t e r e s i s   C o n tr o T e c hni q ue s   w ith   O r d er  o f  t h e H ar m o n i cs     IE C - 6 1 7 2 7  S t a n d a r d   S tu d y  s y s t e m  w ith  ( H V C )   S tu d y  s y s t e m  w ith   ( H CC)   N om i n a l  P ow e r   1 0 K W   1 0 K W   1 0 K W     * H   ( n th )   T HD ( % )   * H   ( n t h )   TH D   (% )   * H   ( n t h )   TH D   (% )   H a r m o n i c cu r r en t   l i m i ts   3 - 9   4   3 - 9   3 %   3 - 9   4 0     1 1 - 1 5   2   1 1 - 1 5   0 . 2 5 %   1 1 - 1 5   5     1 7 - 2 1   1 .5   N ot  a p p e a r   --   1 7 - 2 1   3 .5     2 3 - 3 3   0 .6   N ot  a p p e a r   --   2 3 - 3 3   2 .5   Ma x im u m  c u r r e n TH D   5 %   3 %     4 2 . 42 %       6.   CO NCL U S I O N   T h e  pe r f or m a n c e  o f  t h e  t w o pr op os e d c on t r ol l e r   te c h n i q u e s h y s te r e s is   v o lta g e  c o n tr o lle r  a n d   h y s te r e s i s  c u r r e n t c o n tr o lle r  h a s  b e e n   in v e s t ig a te d .  T h e  P V   a r r a y   m o d e lli n g ,  in v e r te r  c ir c u it to p o lo g y ,  c o n tr o al g o r i t h m  a n d  i m p l e m en t a t i o n  p r o ced u r es  ar e an al y zed  i n  d et ai l .  T h e co m p et en c y  o f  t h p r o p o s ed  h y s te r e s is   c on t r ol l e r s   h a s  be e n   de m o ns t r a t e t h r ou gh   t h e   r e s u l t s   of  t h e  s i m ul a t i on   a n v a l i da t e w i t h  t h e   I E E E   519 - 2014,  I E E E - 1547 a n d I E C - 61727 s t a n da r ds .  T h i s  s t u d y  c onc l u de s  ba s e d on   t h e  r e s u l t s  H V C  c on t r ol l e r   u s e d   in  in v e r te r  is  s u ita b le   f o r  g r id  c o n n e c t e d s ol a r  ph ot ov ol t a i c  s y s t e m  t o a v oi d t h e  po w e r  qu a l i t y  pr obl e m       R EF ER EN C ES   [ 1]   A .  R aj ap ak s e,  D .  M u t h u m u n i ,  an d  N .   P er er a. G r i d  i n t eg r at i o n  o f  r en ew ab l e en er g y  s y s t e m s . i n  R en ew ab l e E n er g y ,   I nT e c h. 200 9: 10 9 - 1 31.   [ 2]   P or a s a d Y ,  H os s e i nz a de h H .  C om pa r i s on of  v ol t a ge  c ont r ol  a nd c ur r e nt  c o nt r ol  m e t hods  i g r i d c onne c t e d   i nv e r t e r s .  J our na l  of  A ppl i e d S c i e nc e s .  20 08; 8( 4) : 6 48 - 53.     [ 3]   A  F  J a bba r ,  M  M a ns or . C ur r e nt  c ont r ol  l o op  of  3 pha s e  g r i d - co n n ect ed  i n v er t er .  I O P  C o n f er en ce S er i es :  E ar t h  an d   E nv i r onm e nt a l  S c i e nc e . 2 01 3.   [ 4]   A r u l  K u m ar  K ,  V i j ay a k u m ar  D ,  P al an i s am y  K .  R ecen t  ad v an ce s  an d  co n t r o l  t ech n i q u es  i n  g r i d  co n n ect ed   P V   s y s t e m .   A  r e v i e w .  I nt e r na t i o na l  J our na l  of  R e ne w a bl e  E ne r gy  R e s e a r c h ( I J R E R ) .  20 16  S e 6; 6( 3) : 1 037 - 49 .   [ 5]   Ib ra h im  Z,  e t a l. ,  P e r f o r m a n c e  i n v e s tig a tio n  o f  p h o t o v o lta ic  g r id  c o n n e c tio n  f o r  s h u n t a c tiv e  p o w e r   f ilte r   w ith   di f f e r e nt  pw m  ge ne r a t i on.  J our na l  of  T he or e t i c a l  &  A ppl i e d I nf or m a t i on T e c hno l og y .  201 3 N ov  2 0; 5 7( 2) .   [ 6]   E l sa h a r t y  M A ,  Ha m a d  M S ,  A sh o u r  HA .  Di g i t a l  h y st e re s i s  c u rre n t  c o n t ro l  f o r g ri d - co n n ect ed  c o n v er t er s  w i t h  L C L   f i l t e r.  IE CO N  2 0 1 1 - 3 7t h  A nnua l   C onf e r e nc e  on I E E E  I n dus t r i a l   E l e c t r oni c s  S oc i e t y  201 1 N ov   7 ( p p .  46 85 - 46 9 0) .     [ 7]   A l i  S Y ,  S une e t a  K .  S i m ul a t i on  of  t he  hy s t e r e s i s   v ol t a g e  c ont r ol  t e c hni que  i n t he   pv   b as ed  d y n a m i c v o l t ag e r es t o r er   f or  pow e r  qua l i t y  i m pr ov e m e nt  w i t h i nduc t i on m ot or  dr i v e .  I nt e r na t i o na l  J our na l  of  E l e c t r i c a l  a nd E l e c t r o ni c s   E n g i n e e ri n g  Re s e a rc h  (IJ E E E R). 2 0 1 5 ; 5 (1 : 9 5 - 1 06.   [ 8]   P u n i t h a K ,  D ev ar aj  D ,  S ak t h i v el  S .  A d ap t i v e h y s t er es i s  cu r r e n t  co n t r ol   of  i nv e r t e r  f or  s ol a r  ph ot ov ol t a i c   a ppl i c a t i o ns .  I nt e r na t i ona l  J o ur na l  of  I nn ov a t i v e  T e c hnol og y  &  C r e a t i v e  E ng i ne e r i ng .  20 11  M a r  3 ; 1( 3) : 2 5 - 33 .     [ 9]   D ev ar aj  D ,  S ak t h i v el  S ,  P u n i t h K .  F u zzy   ad ap t i v e h y s t er es i s  b an d  cu r r en t  co n t r o l l er  f o r  s o l ar  p h o t o v o l t ai c   i n v er t er .   I n A dv a nc e d M a t e r i a l s  R e s e a r c 201 2 ( V ol .   40 3,   pp.  4 99 1 - 4 99 9) .   T r a ns  T e c h P ubl i c a t i ons .   [ 1 0]   A y ub M ,   G a n C K ,  K a di r   A F .   T he  i m pa c t  o f   g r i d - c onne c t e P V  s y s t e m s  on H a r m oni c  D i s t or t i o n.  I n I n nov a t i v e   S m a r t   G r i d T e c hnol og i e s - Asi a  ( I S GT   A si a ) ,  I E E E  2 0 1 4  M a y  20:  6 69 - 67 4) .     [ 1 1]   L ouz a z ni  M ,  A r ouda m  E H ,  Y a t i m i   H .  M ode l i ng  a nd s i m ul a t i on o f   a  s ol a r  pow e r  s our c e   f or  a  c l e a n e ne r gy   w i t hou t   pol l ut i on.  I nt e r na t i o na l  J ou r na l   of  E l e c t r i c a l  a nd C om put e r  E ng i ne e r i ng .  2 01 3 A ug  1; 3( 4) : 5 68 .   [ 1 2]   E r i ck s o n  R W ,  M ak s i m o v i c D .  F u n d am en t al s  o f  p o w er  el ect r o n i cs .  S p r i n g er  S ci en ce &  B u s i n es s  M ed i a;  2 0 0 7 .   [ 1 3]   I s e n E ,  B a k a A F .  C o m pa r i s on o f  h y s t e r e s i s   c ont r ol l e d t hr e e - w ir e   a n d  s p lit - l i nk  f our - w i r g r i d  co n n ect ed  i n v er t er s .   I n  E l ect r i cal  E n g i n eer i n g / E l ect r o n i cs ,  C o m p u t er ,  T el eco m m u n i cat i o n s  an d   I nf or m a t i on T e c hnol og y  ( E C T I - C ON) ,   201 8t h  I nt e r na t i o na l  C o nf e r e nc e  on  20 11  M a y  17: 72 7 - 73 0.   [ 1 4]   S e lv a n  S ,  N a ir  P ,  U m a y a l U .   A  R e v ie w  o n  P h o to   V o lta ic  M P P T  A l g o r ith m s .  I n te r n a tio n a l J o u r n a l o f  Ele c tr ic a l a n d   C om put e r  E ng i ne e r i ng .   20 16 A pr  1; 6( 2) : 56 7.   [ 1 5]   N a ndur k a r   S R ,  R a j e e v  M .  D e s i g n a nd S i m ul a t i on of  T hr e e  P h a s e  I nv e r t e r   f or  G r i d C onne c t e P h ot ov ol t a i c   s y s t e m s .  I n 2 3r d a nn ua l  I E E E  A ppl i e P ow e r  E l e c t r oni c s  C o nf e r e nc e  a nd E x pos i t i o n, 2 01 2: 8 0 8 3.   [ 1 6]     L an g el l a R ,   T es t A .  I E E E  R e c o m m en d ed  P r act i ce an d  R eq u i r em en t s  f o r  H a r m oni c  C ont r ol  i E l e c t r i c  P ow e r   S y st e m s.   [ 1 7]   I E E E  S t a nda r ds  A s s oc i a t i on.  I E E E  15 47 s t a nda r d f or  i nt e r c onn e c t i ng  di s t r i but e d r e s our c e s  w i t h e l e c t r i c  pow e r   s y s t e m s .  I E E E  S t an d ar d s  A s s o ci at i o n ,   P i s cat aw a y .  2 0 0 3 .     [ 1 8]   P h o t o v o lta ic  I E .  S y s te m s .  C h a r a c te r is tic s  o f  th e   U tility  I n te r f a c e .  I EC  S td .  2 0 0 4  J a n :  6 1 :7 2 7 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.