I nte rna t io na l J o ur na l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   2 A p r il  201 7 ,   p p .   619 ~ 6 3 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 2 . p p 6 1 9 - 6 3 0     619       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Dev elo p m e nt  o f  L o a d Contro l Algo rith m   for P V Mic ro g rid       M o ha m a d   H a iree n B in F a t heli 1 ,   Nur   I zz a t i   Z o l k if ri 2 ,   Chi n K i m   G a n 3 ,   M us a   B in Yus u p   L a da 4   1 T ra n s m issio n   a n d   I n tern a ti o n a Ne tw o rk   M a n a g e m e n t,   T e le k o m   M a la y sia ,   M a la y sia   1, 2 , 3, 4 F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti T e k n ik a M a la y si a   M e lak a ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   1 8   ,   2 0 1 6   R ev i s ed   No v   2 4 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Dec   1 0 ,   2 0 1 6       T h e   v a riab il it y   o f   so lar  irrad ian c e   c a u se d   b y   w e a th e c o n d it i o n c o u l d   re su lt   in   th e   m is m a tch   b e t w e e n   th e   so lar  P V   g e n e ra ti o n   a n d   d e m a n d ,   p a rt icu larly   in   th e   m icro g rid   c o n tex t.   T h is  m a y   lea d   to   d e tri m e n tal  e ffe c ts  o f   o v e r/u n d e r   v o lt a g e   o o v e r/u n d e f re q u e n c y .   In   th is  re g a rd ,   th is  p a p e p r e se n ts  th e   lab o ra to ry   se tu p   o f   a   g rid - c o n n e c ted   P in v e rter  o p e ra ti n g   i n   islan d i n g   c o n d i ti o n .   T o   a c h iev e   th is,   a   lo a d   c o n tr o a lg o rit h m   is  p ro p o se d   to   p ro v i d e   a u to n o m o u re a ti m e   d e m a n d   c o n tro th a f o ll o w th e   P V   g e n e ra ti o n   t o   m a in tain   g e n e ra ti o n - d e m a n d   e q u il ib r iu m   re q u irem e n t.   Lab o ra to ry   re su lt s   sh o w   th a t h e   p ro p o se d   lo a d   c o n tro a lg o ri th m   is  c a p a b le  to   a d d re ss   th e   v o lt a g e   a n d   th e   f re q u e n c y   v io lati o n   i n   islan d i n g   c o n d it i o n ,   re g a rd l e ss   o f   th e   v a riatio n   o f   irrad ian c e   a n d   p o w e g e n e ra ted   b y   th e   P V   so u rc e s.   K ey w o r d :   De m a n d   r esp o n s e   Mic r o g r id   So lar   P s y s te m   Co p y rig h ©   2 0 1 In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   C h i n   Ki m   Ga n ,   Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,     Un i v er s iti   T ek n ik al  Ma la y s ia  Me lak a,     Han g   T u ah   J a y a,   7 6 1 0 0 Du r ian   T u n g g al,   Me la k a,   Ma la y s ia.   E m ail: c k g a n @ u te m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   T h d em an d s   f o r elec tr ical  p o w er   th e s f e w   y ea r s   ar in cr ea s in g ,   w h ic h   also   s ee   th in cr ea s o f   th e   u s o f   d is tr ib u ted   g e n er atio n   ( DG) .   E n er g y   s o u r ce s   o f   DG s   ar d iv id ed   i n to   t w o ,   w h ic h   ar r en e w ab le  a n d   f o s s i f u e l   e n er g y .   I n   o r d er   to   m i n i m ize  t h u ti lizatio n   o f   o il   an d   g as   as   th e   m ain   s o u r ce   o f   p o w er   g en er atio n ,   n u m er o u s   r esear ch e s   a n d   s t u d ies  h a v b ee n   p er f o r m ed   t h ese  r ec e n y ea r s ,   co n ce n tr at in g   o n   R en e w ab le  E n er g y   ( R E )   as  a n   alter n ate  g en er atio n . R e n e w ab le  E n er g y   So u r ce s   ( R E S),   i n ter f ac ed   w it h   p o w er   en er g y   co n v er s io n   an d   in teg r ated   w it h   th lo ad s   an d   e n er g y   s to r ag e   s y s te m ,   e n ab les  th R E to   s er v as  Mic r o g r id   th at  ca n   w o r k   i n   a   s ta n d - alo n o r   g r id - co n n ec ted   m o d o p er atio n   [ 1 ] ,   w h ic h   m a k es   th e   m icr o g r id   co n ce p t   b ec o m e   p r ac tical.   Mic r o g r id   is   d ef i n ed   as   s y s te m   t h at  co m p r is e s   o f   d is tr ib u ted   g en er atio n   t h at   is   in ter co n n ec ted   w it h   m ed i u m   an d   lo w   v o ltag d is tr ib u tio n   s y s te m   f o r   en er g y   tr an s f er   to   th g r id   in   g r id - co n n ec ted   m o d o p er atio n   [ 2 ] .   Mic r o g r id   o f f er s   m u tu al   a d v an ta g es   in   t h co n tex t   o f   t h u s er   a n d   u tili t y   s er v ice  p r o v id er ,   w h ile   h elp i n g   i n   p r eser v i n g   t h e n v ir o n m en t h r o u g h   clea n er   en er g y   p r o d u ce d   f r o m   th e   R E S,  w h ic h   is   p r o v en   f r ee   f r o m   a n y   e n v ir o n m en tal  co n ce r n .   Fro m   th u s er   p er s p ec tiv e,   th estab lis h m en o f   m icr o g r id   t h r o u g h   t h g r id   i n t er f ac co n n ec tio n   p r o m i s es  i m p r o v e m e n o n   th n et w o r k   q u alit y   b y   p r o v id in g   r ea ctiv an d   h ar m o n ic  co m p e n s atio n   [ 3 ] ,   as  w ell  as  r ed u cin g   t h i m p ac o f   p o llu t io n   to   t h en v ir o n m e n a n d   th co s t to   th u s er   t h r o u g h   an   in ce n t iv s ch e m i n tr o d u ce d   b y   t h lo ca l e n er g y   co m m is s io n s .   P h o to v o ltaic  ( P V)   g en er atio n   is   o n o f   th p o p u lar   r en e w ab l en er g ies.   So lar   en er g y   is   i n e x h a u s tib le   an d   ef f ec ti v to   g e n er ate  b u l k   s u p p lies   o f   elec tr icit y .   Ho w e v er ,   P g e n er atio n   t y p d ep en d s   o n   th e   w ea t h er   co n d itio n ,   w h ic h   i m p l ies  th e   o u tp u p o w er   is   n o co n s ta n all  th ti m e.   T h in tr o d u ctio n   o f   P g r id - ti e   in v er ter   h e lp s   to   o v er co m t h co n s tan o u tp u is s u b y   p r o v id in g   in te g r atio n   o f   t h P p o w er   o u tp u w it h   u tili t y   in   g r id   s y s te m ,   co m p e n s ati n g   ea c h   o t h er   [ 4 ] .   T h r o le  o f   g r id - t ie  i n v er ter   is   to   co n v er t h D C   s u p p l y   o r   n o n - a s y n c h r o n o u s   s u p p l y   in to   s y n ch r o n o u s   AC   s u p p l y   o f   v o lta g es  th at   co u ld   s m o o t h l y   o r   ea s il y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     Dev elo p men t o f Lo a d   C o n tr o l A lg o r ith fo r   P V   Micr o g r id   ( Mo h a ma d   Ha ir ee n   B i n   F a th el i )   620   in ter co n n ec w it h   t h u tili t y   s u p p l y   [ 5 ] .   Mo r eo v er ,   in   g r i d   in ter co n n ec ted   m o d e,   th i n v er ter   s er v es  a s   a   cu r r en t so u r ce   to   p r o v id p r es et  p o w er   to   th g r id   [ 6 ] .   P g r id - tie  i n v er ter   is   d es ig n ed   w it h   a n   a n ti - is lan d i n g   m o d th at  p r ev e n ts   p o w er   f r o m   t h i n v er te r   b ein g   tr an s m itted   to   th g r id   w h e n   th g r id   is   d is co n n ec ted .   A s   co n s e q u e n ce ,   lo ca lo ad   w ill  b in ter r u p ted   in d is cr i m i n atel y ,   w h ic h   i n cu r s   u n n ec es s ar y   o u ta g f o llo w in g   th g r id   o u ta g e   [ 7 ] .   Hen ce ,   th o p ti m izat io n   o f   en er g y   i s   n o f u ll y   u tili ze d   th o u g h   t h s o u r ce   is   r ea d y   a n d   av ai lab le.   T h i s lan d i n g   o f f er s   s o lu t io n   to   th is   p r o b lem   th r o u g h   i n ten tio n al  i s lan d in g   t h at  allo w s   t h i n v er te r   to   b w o r k i n g ,   s u p p l y in g   t h e   p o w er   to   t h lo ca lo ad s   in   t h i s   m o d e.     Ho w e v er ,   th i n te n tio n al  i s lan d i n g   h a s   d r a w b ac k ,   i n   w h ic h   t h s o lar   en er g y   f l u ctu ate s   o v er   ti m e,   d ep en d in g   o n   t h wea th er   co n d itio n .   Vo lta g an d   f r eq u en c y   i n   i n ten tio n al  i s lan d in g   ar r is k y   in   t h e   w a k o f   t h u n ce r tain t y   o f   t h e   P s u p p ly .   W it h   r eg ar d   to   th is ,   in   t h is   p ap er ,   lo ad   c o n tr o alg o r ith m   s y s te m   is   p r esen ted   in   th is   p ap er ,   d esig n ed   to   ad d r ess   v o ltag an d   f r eq u en c y   s tab iliza tio n   is s u e,   an d   f u r t h er   to   co m p e n s ate   t h u n ce r tai n   e n er g y   p r o d u ce d   b y   t h P s u p p ly .   T h lo ad   co n tr o al g o r ith m   w il s er v a s   lo ad   m an a g e m e n t h at  f o llo w s   g e n er atio n ,   to   p r o v id p r o tectio n   to   th e   lo ca lo ad s   a n d   P s y s te m ,   r esp ec tiv el y .   L A B VI E W   s o f t w ar h a s   b ee n   i n co r p o r ated   w i th   th Data   A cq u is it io n   ( D A Q)   d e v ices  i n   t h is   e x p er i m e n to   m ea s u r th c u r r en t a n d   v o lta g es o f   t h P an d   lo ad   s y s te m .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 Su nn y   B o y   2 0 0 0   H F - US  G rid - T ie  P I nv er t er   T h Su n n y   B o y   2 0 0 0   HFS - U is   P i n v er ter   s y s te m   wh ich   f u n ctio n s   to   co n v er d ir ec cu r r en t   ( DC )   o f   a   P ar r a y   i n to   alter n ati n g   cu r r en ( A C ) ,   to   f ee d   i n to   t h p o w er   d is tr ib u t io n   g r i d .   T h P in v er ter   s y s te m   o p er ates  o n   lo ad   th at  r eso n ates   at  5 0 H f r eq u en c y ,   w h ich   m a tch e s   t h o u tp u t   o f   t h P i n v er ter   p er f ec tl y .   D u to   th s a f et y   d esig n ,   th Su n n y   B o y   P in v er ter   is   i n co r p o r ates  w it h a n   an ti - is la n d in g   p r o tectio n   alg o r ith m   s y s te m   to   p r ev en th P in v er ter   f r o m   tr a n s p o r tin g   th s u p p l y   w h en   t h g r id   i s   d is co n n ec ted .   T h S u n n y   B o y   P in v er ter   w i ll i n j ec t p er io d i ca ll y   b o th   lead in g   a n d   lag g i n g   r ea ctiv c u r r en t i n   th is   a n ti - i s lan d i n g   alg o r it h m   t o   d estab ilize  an d   d e - en er g ize  f r o m   b alan ce   i s la n d in g   co n d it io n .   A lt h o u g h   r ec o n f i g u r atio n   o f   th Su n n y   B o y   P i n v e r ter   in to   t h i s lan d i n g   is   p r ev en ted   au to m at icall y   i n - s y s te m ,   it   s t il ca n   b co n f ig u r ed   to   t h i s la n d in g   e x ter n a ll y .   T h f u n d a m en tal  o f   t h Su n n y   B o y   P in v er ter   o p er atio n   i s   b y   h a v in g   th e   lo ad   to   r eso n a te  at  5 0   Hz   f r eq u en c y   to   m at ch   t h P in v er ter   ou tp u t   [ 8 ] .   I n j ec tin g   an   ex te r n al  AC   s o u r ce   w it h   5 0 Hz  f r eq u en c y   to   th lo ad   u n ti th s o u r ce   s i g n al  i s   m atc h ed   to   th P o u tp u w il allo w   t h S u n n y   B o y   P in v er ter   to   w o r k   i n   is la n d in g   m o d e.   I n   th i s   ex p er i m e n t,  r ec o n f i g u r atio n   in to   th is lan d i n g   m o d w as  co n d u cted   b y   is o lati n g   th g r id   s u p p ly   m an u all y .     r ef er en ce   s i g n al  f r o m   t h ex te r n al  s o u r ce   w as  i n j ec ted   to   th P C C   u n til  th s ig n al  m atc h e d   th o u tp u o f   t h Su n n y   B o y   P i n v er ter .   T h en ,   th e   S u n n y   B o y   P in v er t e r   co u ld   b co n f i g u r ed   to   a n   i n ten tio n al  is la n d in g   m o d e   [ 9 ] .     2 . 2 .   P o int  o f   Co m m o Co up l ing   ( P CC)   P C C   in   th is   e x p er i m e n p r o v id ed   co m m o n   p o in t   f o r   th P in v er ter   a n d   u til it y   s u p p l y   to   s y n ch r o n ize.   T h P C C   f u n cti o n ed   as  b ase  o f   t h ac ce s s   p o in f o r   d ir ec m ea s u r e m en t   b et w ee n   th e s t w o   s u p p lies .   T h P C C   w a s   d esi g n ed   w it h   th cir c u it  b r ea k e r   p r o tectio n ,   to   p r ev en o v er - cu r r e n f a u lt  f r o m   d am a g i n g   t h s y s te m   [ 1 0 ] .   T er m in a B lo ck s   w er attac h e d   to   th DI N - R ai an d   m o u n t ed   o n   th b o ar d   to   p r o v id ac ce s s ib ilit y   to   t h s o u r ce   w h ich   w as   in ter f ac ed   i n   t h P C C .   T h P C C   e lectr ical  d iag r a m   is   s h o w n   in   Fig u r 1 ( a) .   T h h ar d w ar i m p le m en ta tio n   i s   s h o w n   i n   Fi g u r 1 ( b ) .             ( a)     ( b )     Fig u r 1 .   ( a)   P C C   elec tr ical  d iag r a m ,   ( b )   P C C   h ar d w ar i m p le m e n tatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2088 - 8708   I J E C E   Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   6 1 9 630   621   2 . 3 I s o la t io n T ra ns f o r m er   I s o latio n   tr an s f o r m er   w a s   em p lo y ed   in   t h is   e x p er i m e n to   is o late  th o u tp u n e u tr al   o f   th P in v er ter   s y s te m   f r o m   th v o lta g s o u r ce   s u p p l y ,   w h er th v o ltag s o u r ce   s u p p l y   s er v ed   as  r ef er en ce   s ig n al   in   i n te n tio n a is lan d i n g   m o d e .   T h P in v er ter   a n d   r ef er e n ce   v o ltag e   s u p p l y   w er m er g ed   to g et h er   i n   t h e   P C C   b o ar d   in   an   in te n tio n al  i s lan d i n g   en v ir o n m e n t.  W h e n e v er   t w o   s o u r ce s   m er g ed   to g e t h er ,   th er w o u ld   b t w o n eu tr al   i n p u t s   a n d   s i n g le   o u tp u t   n e u tr al  co n n ec tio n ,   a s   illu s tr ated   in   Fi g u r 2 ( a) .   T h is   led   to   t h p r o b le m   o f   h o w   to   co n n ec t a   s in g le  o u t p u t n e u tr al,   g i v e n   w it h   t w o   i n p u ts   n e u tr al  at  t h s a m ti m e.   C o m b i n in g   th e s t w o   s o u r ce s   d o es  n o t   r eq u ir t h eir   n eu tr als  to   b co n n ec ted   to g et h er .   C o n n ec ti n g   th in p u ts   n e u tr al  to g et h er   to   th o u tp u n e u tr al  ca n   cr ea te  cir cu lati n g   c u r r en b et w ee n   th in p u n eu tr al s ,   as   s h o w n   i n   Fi g u r 2 ( b ) ,   w h ich   ca n   b h az ar d o u s   i f   t w o   i n p u ts   n e u tr al   co m f r o m   t h d i f f er en t   s o u r ce s .   An   is o latio n   tr an s f o r m er   p lace d   i n   s er ies  at  o n o f   th s o u r ce s   s h o u ld   p r o v id th s o lu tio n   to   th is   p r o b lem .   T h e   is o latio n   tr a n s f o r m er   s er v e s   a s   m ed iu m   to   elec tr icall y   s ep ar ate  o n o f   t h n e u tr al  i n p u t   w ir e s   co m i n g   f r o m   th t w o   d i f f er en s o u r ce s .   As   r esu lt,  o n l y   o n i n p u n eu t r al  w ir is   co n n ec ted   to   th o u tp u n e u tr al  w ir e   d ir ec tl y .   I n   t h is   e x p er i m e n t,   n eu tr al  in p u f r o m   t h v o ltag s o u r c w a s   elec tr icall y   s ep ar ated   u s i n g   th e   is o latio n   tr a n s f o r m er ,   w h ich   e n ab led   th n eu tr al  in p u f r o m   t h P in v er ter   s y s te m   to   b co n n ec ted   d ir ec tl y   to   th o u tp u t n e u tr al  to   th lo ad .         ( a)     ( b )     Fig u r 2 ( a)   T w o   i n p u ts   n e u tr al  an d   s in g le  o u tp u t n e u tr al ,   ( b )   C ir cu late  cu r r en t b et w ee n   i n p u t s   n e u tr al       2 . 4 L o a d B a nk   C o n s tan lo ad   at  1 0 0 0 W   s in g le  p h ase  w a s   s et  in   t h is   e x p er i m e n w it h   th in ten tio n   to   o b s er v th ef f ec ts   o f   th f l u ct u ati n g   P s u p p l y   to   th co n s ta n lo ad s .   T h r ee - ph ase  lo ad   b an k   w a s   u t ilized   in   t h i s   ex p er i m e n an d   th lo ad   w a s   r ec alcu lated   to   b s et  in   th is   l o ad   b an k   ac co r d in g l y .   T h is   w as  b ec au s th lo ad   r eq u ir ed   in   th is   ex p er i m en s h o u ld   b in   s in g le  p h ase  w h i le  th lo ad   b an k   u tili ze d   w a s   th r ee   p h ase  lo ad   s y s te m.   T h lo ad   b an k   u til ized   in   t h is   ex p er i m e n h ad   b ala n ce   lo ad   w h o s e   p h ase   i m p ed an ce s   w er eq u al  i n   m ag n it u d an d   p h ase.   T h r esis ta n ce   v al u o f   th lo ad   b an k   is   g iv e n   in   w atta g ( W ) .   A s   th lo ad   w a s   b alan ce d   in   th r ee - p h a s lo ad   b an k ,   co n v er s io n   o f   th r e e - p h ase  lo ad in to   th s in g le  p h a s lo ad   w a s   d o n as  in   E q u atio n   1 :     P l oa                                  ( 1 )     2 . 5 Dev elo pm e nt  o f   L o a d Co ntr o l A lg o rit h m   So f t w a re   Dev elo p m e n o f   lo ad   co n tr o alg o r ith m   s y s te m   is   d iv id ed   i n to   t w o ,   w h ich   ar s o f t w ar d esig n ,   th a t   act s   as  b r ain   to   th lo a d   co n tr o alg o r ith m ,   an d   h ar d w ar i m p le m en ta tio n ,   th a d em o n s tr ate s   th e   ef f ec tiv e n e s s   o f   t h lo ad   alg o r ith m .   T h al g o r ith m   f lo w   ch ar is   d e v elo p ed   as  g u id a n ce   to   th s o f t w ar e   d ev elo p m en t.  F ig u r 3   b elo w   s h o w s   t h al g o r ith m   f lo w   c h ar t   d ev elo p ed   f o r   th is   lo ad   co n tr o l s y s te m .   T h alg o r ith m   f lo w c h ar in   Fi g u r 3   s tar ts   w it h   t h m ea s u r e m en o f   th e   cu r r en f r o m   P i n v eter   a n d   th lo ad   s y s te m .   T h alg o r ith m   p r o g r a m   is   d ev elo p ed   to   ac tiv ate  s u b j ec to   th P en er g y   a v ailab ilit y   an d   w il b p l ac ed   to   o f f   i m m ed ia tel y   o n ce   th P en er g y   h as  d i m in is h ed .   T h en ,   th P cu r r en is   co m p ar ed   to   th lo ad   cu r r en t.  I f   th P cu r r en is   h i g h er   th a n   th lo ad   cu r r en an d   m ee t s   th ti m d ela y   s et  at  r esp ec tiv e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     Dev elo p men t o f Lo a d   C o n tr o l A lg o r ith fo r   P V   Micr o g r id   ( Mo h a ma d   Ha ir ee n   B i n   F a th el i )   622   in d iv id u al  lo ad ,   t h lo ad   w il b co n n ec ted   s eq u e n tiall y .   Ho w e v er ,   i f   t h P c u r r en i s   lo w er   t h a n   t h c u r r en t   lo ad   in   t u r n ,   th e   al g o r ith m   f l o w   c h ar w i ll  m ea s u r t h e   d if f er en ce   b et w ee n   th e   lo ad   c u r r en a n d   t h P V   cu r r en t,  r esp ec tiv el y .   T h d if f er en ce   o f   th v al u is   t h en   co m p ar ed   w it h   th t h r es h o ld   v alu e .   I f   th d if f er e n ce   cu r r en is   g r ea ter   th a n   th t h r esh o ld   v al u g i v e n ,   lo ad   w ill  b s h ed   ac co r d in g l y ,   o r   else  th e   a m o u n o f   th lo ad   w il b r etain ed   as  it  h a s   b ee n   co n n ec ted .   T h alg o r ith m   i s   co n tin u o u s   p r o ce s s   as  lo n g   as  P en er g y   i s   p r esen t.  L A B VI E W   s o f t w ar e   is   in co r p o r ated   w i th   t h D ata  A cq u i s itio n   ( D A Q)   d ev i ce s   to   m ea s u r t h e   cu r r en t a n d   v o ltag e s   o f   t h P an d   lo ad   s y s te m .           Fig u r 3 .   A l g o r ith m   f lo w   c h ar t f o r   lo ad   co n tr o l sy s te m   A   s i n g le  c h a n n e co n f i g u r atio n   w it h   co m p le te  lo ad   co n tr o alg o r ith m   s y s te m   f o r   th e x p er im e n ta l   s etu p   i s   s h o w n   i n   Fi g u r 4 .   D A Ass i s ta n i s   u tili ze d   as  s in g le   s i m u lated   d ev ice   to   m ea s u r e   th r ee   p ar am eter s   in   th li v s y s te m ,   n a m el y ,   P C C   Vo lta g e,   P cu r r en an d   lo ad   cu r r en t,  r esp ec tiv el y .   Se lect  Sig n als   VI   is   e m p lo y ed   in   t h is   s o f t w ar co n f ig u r atio n   to   s p li t u p   t h t h r ee   p ar a m eter s   m ea s u r ed   u s in g   s i n g le   DAQ  A s s is ta n t.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2088 - 8708   I J E C E   Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   6 1 9 630   623       Fig u r 4 .   Sin g le  ch a n n el  o f   lo ad   co n tr o l a lg o r ith m   s y s te m       T h h ar d w ar d ev ices  f o r   lo ad   co n tr o al g o r ith m   s y s te m   a r lis ted   in   T ab le  1 ,   w h ic h   i n clu d t h e   P o in o f   C o m m o n   C o u p lin g   ( P C C )   w it h   t h cir cu it  b r ea k e r s   p r o tectio n ,   is o latio n   tr an s f o r m er ,   lo w   v o lta g ( L V)   s tep - d o w n   tr a n s f o r m er ,   t r an s d u ce r ,   r ela y   s w i tch in g   m o d u les,  Natio n al  I n s tr u m e n t   Da ta  A cq u i s itio n   ( NI   DAQ) ,   DC - D C   co n v er ter ,   B u f f er   cir c u it,  a n d   L A B VI E W   p r o g r a m m in g , w h ic h   all   f o r m   a   co m p lete  lo ad   co n tr o l a lg o r ith m   s y s te m .     Fig u r 5   s h o w s   t h lo ad   co n tr o l a lg o r ith m   b lo ck   d iag r a m   e s t ab lis h ed   f o r   th is   p r o j ec t.       T ab le  1 Har d w ar co m p o n en t s   f o r   lo ad   co n tr o l a lg o r ith m   s y s te m   N o .   H a r d w a r e   c o mp o n e n t s   R a t i n g / M o d e l   Q u a n t i t y   1   I so l a t i o n   T r a n sf o r me r   2 4 0 / 2 4 0   V   1   2   L V   st e p   d o w n   t r a n sf o r me r   2 4 0 / 6   V   1   3   C u r r e n t   T r a n s d u c e r   1 5   V ,   2 0   A ,   L EM   H Y   2 0 - P   2   4   R e l a y   S w i t c h i n g   M o d u l e   5 V ,   8 - c h a n n e l   R e l a y   I n t e r f a c e   B o a r d ,   1 5 - 2 0 mA   D r i v e r   C u r r e n t   2   5   R e l a y   S w i t c h i n g   M o d u l e   5 V ,   4 - c h a n n e l   R e l a y   I n t e r f a c e   B o a r d ,   1 5 - 2 0 mA   D r i v e r   C u r r e n t   1   6   N I   c o mp a c t   D A Q   Et h e r n e t   c h a ss i s   N I   9 1 8 1   4   7   D i g i t a l   O u t p u t   M o d u l e   N I   9 4 7 2   3   8   A n a l o g   V o l t a g e   I n p u t   M o d u l e   N I   9 2 0 5   1   9   N I   M a n a g e d   Et h e r n e t   S w i t c h   N I     M ES  3 9 8 0   1   10   B u f f e r   C i r c u i t   2 0   x 1 k   r e si st a n c e   c i r c u i t   1   11   DC - D C   C o n v e r t e r   1 A ,   1 2 / 5   V   1   12   A C / D C   E n c l o se d   S w i t c h i n g   D u a l   P o w e r   S u p p l y   1 0 A ,   2 4 0 V a c / 1 2 V d c   1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     Dev elo p men t o f Lo a d   C o n tr o l A lg o r ith fo r   P V   Micr o g r id   ( Mo h a ma d   Ha ir ee n   B i n   F a th el i )   624       Fig u r 5 .   L o ad   co n tr o l a lg o r ith m   b lo ck   d i a g r a m       2 . 5 . 1 L AB VIE So f t w a re   L o a d Co ntr o l A lg o rit h m   I n   th i s   e x p er i m e n t,  L A B VI E W   s o f t w ar w as  in co r p o r ated   w it h   t h Data   A cq u i s itio n   ( DA Q)   d e v ice s   to   m ea s u r t h c u r r en t s   a n d   v o ltag es  o f   t h P a n d   lo ad   s y s te m .   T h m ea s u r ed   p ar a m e ter s   d ata  w er t h e n   tr an s f er r ed   to   th co n tr o ap p licatio n   d esig n   in   t h L A B VI E W   co d e ,   to   p r o ce s s   th in p u t s   f o llo w i n g   t h e   d esig n ated   alg o r ith m   s o f t w ar an d   g en er ate  d ig ital  o u tp u t   s ig n als  to   tr ig g er   th r ela y   f u n ctio n   o f   lo ad   co n tr o s y s te m .   L A B VI E W   s o f t w ar h as  t w o   p an el  ar ch it ec tu r es,  n a m el y   th f r o n p a n el  an d   th b lo ck   d iag r a m   p an e l.  T h f r o n p a n el  s er v es   to   d ef i n t h alg o r it h m   in ter f ac e,   w h ic h   in   th i s   e x p er im e n f u n c tio n ed   to   m o n ito r   th s o f t w ar i n ter f a ce   an d   m ea s u r ed   p ar am e ter s .     Fig u r 6   s h o w s   t h f r o n t p an el   o f   th L A B VI E W   s o f t w ar e.           Fig u r 6 .   Fro n p an el  o f   L A B VI E W   s o f t w ar e       2 . 6 .   E x peri m ent a l Set u p   T h ac tu al  ex p er i m en ta w a s   ca r r ied   o u b y   co n f i g u r in g   t h P in v er te r   s y s te m   o p er atin g   i n   th e   is lan d i n g   m o d e.   T o   en s u r th tr an s itio n   o f   th e   g r id   co n n ec ted   to   th e   is lan d i n g   m o d b e   s u cc ess f u l,  a   lo ad   b an k   w as   u t ilized   to   m atc h   th o u tp u t   g en er ated   b y   t h P s y s te m ,   w h ile  w aiti n g   t h lo a d   alg o r ith m   s y s te m   to   in it iate.   Ot h e r w is e,   t h tr an s itio n   w o u ld   n o b s u cc ess f u l   w h i le  co n d u cti n g   ex p er i m en t   at  t h p ea k   o u tp u t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2088 - 8708   I J E C E   Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   6 1 9 630   625   o f   th P s y s te m .   Fi g u r 7   s h o w s   t h h ar d w ar ex p er i m e n t al  s etu p .   T h n o v elt y   o f   t h is   e x p er i m e n tal  s et u p   is   th at  t h co n f i g u r atio n   allo w s   th g r id - tie  in v er ter   to   o p er ate  in   i s lan d i n g   m o d w i th   t h s o u r ce   o f   r e f er en ce   v o ltag e.   Fo r   s i m p licit y ,   w c o n s id er ed   th u ti lit y   as   th e   r ef er en ce   v o lta g e,   w h ic h   ca n   b r ep lace d   b y   o t h e r   tu p es o f   AC   p o w er   s o u r ce .           Fig u r 7 .   Har d w ar e x p er i m e n tal  s etu p       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   3 . 1 .   I nte ntio na -   I s la nd ing   Wit h t he  L o a d Co ntr o l A lg o rit h m   Sy s t e m   T h lo ad   co n tr o alg o r ith m   i s   d esi g n ated   s y s te m   th at   c o n tr o ls   t h a m o u n o f   t h lo ad   to   b e   co n n ec ted   co r r esp o n d in g   to   th P g en er atio n   le v el.   T h lo ad   co n tr o alg o r it h m   s y s te m   m o n ito r s   th e   m ag n it u d o f   c u r r en t   d eliv er e d   to   th lo ad ,   an d   co n tr o ls   t h en er g y   b alan ce   b et w ee n   t h e   P g en er atio n   an d   lo ad   d em an d   r esp ec ti v el y .     3 . 1 .1 L o a d De m a nd   F o llo w   t he  P G ener a t io n   P in v er ter   c u r r en t a n d   lo ad   cu r r en t a r t w o   p ar a m eter s   w h i ch   w er m o n ito r ed   an d   co n tr o lled   in   t h is   alg o r ith m   d esi g n .   T h lo ad   cu r r en w a s   d esi g n ed   to   f o llo w   t h P c u r r en t,  as  s h o w n   in   F ig u r 8 .   L o ad   de m a n d   p ar allel  w it h   g e n er ati o n   w as  s u cc es s f u l l y   estab li s h e d   in   th ac tu al  s y s te m   te s o p er atin g   i n   is la n d in g   m o d e,   p r o d u cin g   lo ad   cu r r en co r r esp o n d in g   to   P cu r r en t c h an g e.     T h alg o r ith m   d es ig n   m a n ag e d   to   co n tr o th e   lo ad   a m o u n ac co r d in g   to   t h P g en er a tio n   le v el  b y   co n tr o llin g   th lo ad   cu r r en w h ic h   co n ti n u o u s l y   f o llo w ed   th P cu r r en all  th ti m e.   Ho w e v er ,   at  ce r tain   o p er atio n   c y cle,   i w a s   f o u n d   t h at  t h e   lo ad   cu r r en e n co u n ter ed   f l u ct u atio n   f o r   a   f e w   s ec o n d s   b ef o r r es u m in g   n o r m al  o p er atio n .   Flu ct u at io n s   o cc u r r ed   d u to   th h ar d w ar ti m i n g   o f   d ata  ac q u is itio n   ( DAQ)   th at  w as  n o s y n ch r o n ized   w it h   th e   s o f t w a r ti m i n g .   Ne v er   t h e   less ,   t h e   f l u ct u atio n   co u ld   b m in i m i ze d   b y   i n tr o d u cin g   ti m d ela y   to   t h s o f t w ar p r o g r a m .   As  r es u lt   o f   th m i s m atch   o f   t h s o f t w ar a n d   h ar d w ar e   ti m in g ,   f l u ctu a tio n   o cc u r r ed   s i n ce   t h r ela y   s w itc h i n g   m o d u le  w a s   s u p p lied   w it h   i n ter m itte n s i g n al  f r o m   t h D A m o d u les.  F u r th er m o r e,   th D AQ   m o d u les  p er m itted   th r ela y   o p er atio n   to   in ter m it ten t l y   o p er ate  u n t il  th m i s m atch   b et w ee n   th s o f t w ar a n d   h ar d w ar t i m in g   w a s   r ec ti f ie d   th r o u g h   s el f   s y n c h r o n izati o n   o n   t h e s t w o   t i m in g s   ac c o r d in g l y .   T h lo ad   cu r r en w as  h i g h er   i n   t h g r a p h   p r esen ted ,   as  s i g n   to   p r ev en r e v er s cu r r e n f r o m   p r o p ag atin g   in to   t h e   ex ter n al  v o lta g s o u r ce .   T h lo ad   w as  s li g h t l y   h i g h er   f r o m   t h P cu r r en d es ig n ed   i n   t h alg o r it h m   as  a   s ec u r it y   as s u r a n ce   to   p r ev e n r ev er s p o w er   f lo w   f r o m   o cc u r r in g .   R e g ar d less   o f   t h i n te r m itte n o f   th e   P s u p p l y ,   t h lo ad   co u ld   b co n tr o lled   f o r   th a m o u n t   o f   t h P s u p p l y   g en er at ed .   Un li k m icr o g r id   P V   p a n e l   G r i d - t i e   I n v e r t e r   D i st r i b u t i o n   B o a r d   P o i n t   o f   C o mm o   n   C o u p l i n g   ( P C C )   I so l a t i o n   T r a n sf o r me r   T N B   si n g l e   p h a se   su p p l y   L A B V I E W   mo n i t o r i n g   a n d   c o n t r o l l i n g   L o a d   c o n t r o l   A l g o r i t h m   B u l b s   L o a d   L o a d   B a n k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     Dev elo p men t o f Lo a d   C o n tr o l A lg o r ith fo r   P V   Micr o g r id   ( Mo h a ma d   Ha ir ee n   B i n   F a th el i )   626   ex p er i m e n tal  s et u p   u s i n g   s o lar   p o w er   e m u lato r   [ 1 1 ] ,   ac tu al  w o r k i n g   P s y s te m   w it h   r ea l c o n n ec ted   lo ad s   w a s   co n s id er ed   in   th i s   w o r k .                   Fig u r 8 .   L o ad   cu r r en t f o llo w   P cu r r en t g e n er atio n       3. 1 . 2 Vo lt a g Sta bil it y   O f f er ed  by   L o a d Co ntr o l Sy s t e m     Fig u r 9   s h o w s   t h lo ad   v o lta g m ea s u r ed   in   i s la n d in g   m o d w it h   t h lo ad   co n tr o alg o r ith m   s y s te m .   T h v o ltag e   ca n   b b r ie f l y   d e s cr ib ed   as  w it h   t h lo ad   co n tr o l s y s te m ,   t h lo ad   v o lta g w a s   o b s er v ed   o p er atin g   in   +1 0 %,  - 6 % v o lta g li m it  [ 1 2 ]   an d   f r ee   f r o m   an y   v o lta g v io latio n   in   i s la n d in g .           Fig u r 9 .   Lo ad   v o ltag o p er atin g   i n   is lan d i n g   w i th   lo ad   co n tr o l s y s te m       Fig u r 10   s h o w s   ir r ad ian ce   as   v ar iab le  p ar a m eter .   T h f l u ctu atio n   o f   ir r ad ian ce   e n er g y   w a s   d u to   th w ea th er   an d   g lo b al  s u n   p o s itio n ,   w h ich   i m p lies   t h at  th P s o u r ce   is   n o co n s tan t y p o f   en er g y ,   th u s   p o s in g   r eliab ilit y   i s s u es i n   p o w er   g e n er atio n   [ 1 3 ] .   T h ir r ad ian ce   en er g y   w as  t h en   tr an s f o r m ed   in to   D C   in p u o f   th P i n v er ter ,   w h er t h en er g y   co n v er s io n   o u tp u w a s   i n   A C   w a v e f o r m ,   as  s h o w n   i n   Fi g u r 11 .   T h A C   v o lta g d ec lin e d   ex ce s s i v el y   a th e   b eg in n i n g   o f   th o p er atio n al  c y cle  b ec au s t h tr an s itio n   f r o m   g r id   w as  d is co n n ec ted   to   th is lan d i n g   m o d e.   Nev er th e les s ,   t h D C   v o ltag e   co u ld   b k ep co n s ta n t,  m ai n l y   d u e   to   t h Ma x i m u m   P o w er   P o in t   T r ac k in g   ( MP PT)   th at  m ax i m ized   t h p o w er   o u tp u t i n   e v en t o f   ir r ad ian ce   f l u ct u atio n .   T h AC   v o ltag s u cc e s s f u ll y   co n tr o lled   w o r k in g   at   v o lta g li m it,   f r ee   f r o m   an y   v o ltag e   v i o le n ce .   I n   s p ite  o f   f l u ct u atio n   d u to   w ea th er   v ar ia n ce s   af f ec ti n g   t h i n p u P in v er ter ,   w h ich   w as  u n m an a g ea b le  b y   th e   MP PT ,   th v o ltag co u ld   s till   b r etain ed   as  co n s tan d u t o   th aid s   o f   th lo ad   co n tr o alg o r ith m   s y s te m .   Hen ce ,   th P in v er ter   cu r r en t   s o u r ce   p r o v es f it to   w o r k i n   is l an d in g   en v ir o n m e n t.   F lu c tu a ti o n   d u e   to   m ism a tch   o f   h a rd w a re   a n d   so f tw a re   ti m in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2088 - 8708   I J E C E   Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   6 1 9 630   627     Fig u r 10 .   I r r a d ian ce   d ata         Fig u r 11 .   DC   an d   AC   v o lta g e   P i n v er ter   s y s te m         3 . 1 . 3 .   F re qu ency   Sta bil it y   O f f er ed  by   L o a d Co ntr o l Sy s t em   Fig u r 12   s h o w s   t h l o ad   f r eq u en c y   s h o w in g   w it h   t h lo ad   co n tr o alg o r ith m   s y s te m ,   in   w h ich   f r eq u en c y   w a s   o p er ated   in   li m it  f r o m   4 9 . 5 Hz  to   5 0 . 5 Hz  [ 1 4 ]   an d   i m m u n f r o m   a n y   g r ad u al  ch a n g es  i n   t h e   co u r s o f   u n r eliab le  s o u r ce   p r o v id ed   b y   t h P s y s te m   i n   is l an d in g .         Fig u r 12 .   L o ad   f r eq u en c y   m e asu r ed     T r a n si t i o n   f r o m   g r i d   d i sc o n n e c t e d   t o   i sl a n d   m o d e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E   I SS N:  2 0 8 8 - 8708     Dev elo p men t o f Lo a d   C o n tr o l A lg o r ith fo r   P V   Micr o g r id   ( Mo h a ma d   Ha ir ee n   B i n   F a th el i )   628   3 . 2 .   P I nv er t er   Curre nt  Dis t o rt io n   T h m ea s u r ed   P in v er ter   cu r r en an d   th lo ad   cu r r en ar s h o w n   i n   Fig u r 13 .   I w a s   o b s er v ed   th at   th i n v er ter   cu r r e n w av e f o r m   w as  in   f o r m   o f   d is to r ted   s ig n al,   w h ile  th lo ad   cu r r en w a v ef o r m   w as  p u r el y   in   s i n u s o id al  f r o m .   T h d eg r ee   o f   d is to r tio n   w as  d u to   th h ar m o n ic  p r ese n ce ,   s h o w ed   w h en   s ig n i f ica n d is to r ted   s ig n al  w a s   e n co u n ter ed   an d   w h e n   lo w   P V   s u p p l y   w as   g e n er ated   t o   th lo ad .   At  t h i s   ti m e,   th e   P i n v er ter   o p er ated   w it h   lo w   p o w er   co n v er s io n   wh er th d is to r tio n   w as  v er y   h i g h   [ 1 5 ]   [ 1 6 ] .   T h ex ter n al  v o lt ag s o u r ce   in   t u r n ,   p r o v id ed   th n ec e s s ar y   c u r r en th at   m ix ed   u p   w i th   th e   d is to r ted   cu r r en f r o m   t h P i n v er t er ,   p r o d u cin g   p u r s in u s o id al  w a v ef o r m   to   th lo ad .   T h u s ,   p o w er   q u ali t y   w a s   p r eser v ed   in   g o o d   q u alit y   to   th e   lo ad .       Fig u r 13 .   P in v er ter   cu r r en t   an d   lo ad   cu r r en t       Fig u r 14   s h o w s   th e   ir r ad ian c d ata  ag ai n s te m p er atu r e,   s h o w i n g   t h at  d is to r ted   s i g n al   ap p ea r ed   at   lo w   ir r ad ian ce ,   p r o p o r tio n al  to   th lo w   p a n el  te m p er atu r e.   T h r elatio n   s h o w s   th at   w h en   te m p er at u r r is es ,   th ir r ad ian ce   w il l r is as  w ell   [ 1 7 ] .   A s   s u c h ,   t h i n v er ter   w o u ld   h a v p r o b le m s   p r o d u cin g   g o o d   p o w er   q u al it y   if   it  h ad   w o r k ed   as  s tan d al o n s y s te m .   T h f u n c tio n   o f   ex ter n al  v o ltag i n   th is   ex p er i m en t   w as  to   en s u r e   g o o d   p o w er   q u alit y   b d eliv er ed   to   th lo ad ,   p r o v id in g   co m p en s atio n   to   t h d is to r ted   s ig n al  at  th ti m o f   th e   ir r ad ian ce   en er g y   b ein g   lo w .         Fig u r 14 I r r a d ian ce   v er s u s   t e m p er at u r e       T h r esu lts   s h o w ed   th at   th e   lo ad   cu r r en   f o llo w ed   t h P c u r r en co n ti n u o u s l y   all   th e   ti m u n til  t h P s u p p l y   w as  d i s m is s ed .   T h v o ltag w a s   co n s tan tl y   s tab l at  th p o in o f   P C C ,   as  t h l o ad   w a s   co n n ec ted   b ased   o n   th P g en er atio n   lev el,   w h ich   p r ev e n ted     an y   o v er - v o lta g or   u n d er - v o lt ag s ce n ar io   f r o m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.