I nte rna t io na l J o urna 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 .   3 J u n e   201 7 ,   p p .   1103 ~ 1 1 1 1   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 7 i 3 . p p 1 1 0 3 - 1111           1103       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   Applica tion o f  P S T So urce   b a sed  D C Lin k   Restora ti o n f o IDVR       Ra m c ha nd ra   Nit t a la 1 Aliv elu M .   P a ri m i 2 K .   U m a   Ra o 3   1, 2 De p a rtem e n o f   El e c tri c a En g i n e e rin g ,   BIT S   P il a n i   Hy d e ra b a d   Ca m p u s,  In d ia   3 De p a rte m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g ,   R V Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 5 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Mar   1 3 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Ma r   2 7 ,   2 0 1 7       In terlin e   Dy n a m ic  V o lt a g e   Re sto re (IDV R)  c o m p rise o f   s e v e r a l   D y n a m ic   V o l tag e   Re sto re rs  (DV Rs)  c o n n e c ted   to   d if f e r e n d istri b u ti o n   f e e d e rs  in   th e   p o w e s y ste m   sh a rin g   c o m m o n   e n e rg y   sto ra g e .   On e   o f   th e   DV p ro v id e f o v o lt a g e   sa g   c o m p e n sa ti o n   a p p e a rin g   in   th a f e e d e r,   w h il e   th e   o th e DV Rs   re sto re   th e   e n e rg y   in   th e   c o m m o n   d c - li n k   th u d y n a m ica ll y   m a in tain in g   th e   v o lt a g e   o f   DC  li n k   c a p a c it o c o n sta n b y   i m p o rti n g   p o w e f ro m   th e   o th e r   f e e d e rs.  Re sto ra ti o n   o f   th e   DC  l in k   e n e rg y   p la y a n   im p o rtan ro le  in   t h e   c a p a b il it y   o f   th e   in d iv id u a DV R   in   t h e   IDV t o   m it ig a te d e e p   sa g s   w it h   lo n g   d u ra ti o n s.  I n   t h is  p a p e t h e   re sto r a ti o n   o f   th e   DC  li n k   e n e rg y   o f   th e   IDV is   a c h iev e d   b y   th e   u ti li z in g   th e   p h a se   sh if ti n g   tran s f o r m e rs   (P S T wh ich   a ss ist  th e   re sp e c ti v e   DV d u ri n g   it p o w e c o n tro m o d e .   A   c o n tro ll e d   sw it c h in g   a c ti o n   is  p ro v id e d   t o   c h o o se   th e   a p p r o p riate   c o n n e c ti o n   o f   P S T   to   th e   f e e d e rs   d e p e n d in g   u p o n   t h e   v o lt a g e   s a g   c o n d it i o n .   T h e   p ro p o se d   n o v e c o n c e p is  e x a m in e d   in   a   tes p o w e s y st e m   w it h   IDV R.   K ey w o r d :   I n ter lin d y n a m ic  v o ltag r eso r ter   ( I DVR)   P h ase  s h if t in g   tr an s f o r m er s     P o w er   q u ali t y     Vo ltag s a g       Co p y rig h ©   2 0 1 7   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 :   R a m c h a n d r Nittala,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   B I T S P ilan i H y d er ab ad   C a m p u s ,   J a w ah ar   Na g ar ,   Sh a m m er p et,   H y d er ab ad ,   T elan g an a,   I n d ia.   E m ail  n ittala1 9 8 8 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h ef f ec ti v f u n ctio n   o f   s en s iti v lo ad s   is   d ep en d en o n   t h q u alit y   o f   p o w er   d eli v er ed   to   it  an d   q u an ti f ied   in   ter m s   o f   its   e f f ic ien c y ,   s ec u r it y   an d   r eliab ilit y   o f   lo ad s   co n n ec ted   to   th s a m d is tr ib u tio n   li n e.   T h lo ad s   co n n ec ted   o n   th e   s a m e n d   ar d iv er s i f ied   f r o m   el ec tr o n icall y   co n tr o lled   lo ad s   t o   h ea v y   m ac h in er y .   T h ese  ca u s m i n o r   to   m aj o r   p o w er   q u alit y   i s s u es  o n   t h d is tr ib u tio n   s y s t e m .   Ho w e v er   th elec tr o n ic   eq u ip m e n lo ad s   ar m o r af f ec ted   w it h   t h p o w er   q u al it y   p r o b lem s [ 1 ] .   T h m aj o r   p o w er   q u alit y   p r o b le m   co n s id er ed   is   v o ltag s a g   wh ich   e v en tu al l y   ca u s d is r u p tio n   in   t h p er f o r m an ce   o f   th lo ad ,   r aise  in   te m p er atu r e,   a n d   d a m a g to   e q u ip m e n etc.   T h e y   ar m a n y   m et h o d s   ex i s to   m iti g ate  t h v o ltag s a g   [ 2 ] ,   b u b ec au s o f   t h eir   li m it s   li k li m ited   v o ltag ca p ab ilit y   an d   c r ea tin g   ad d itio n al  lo s s e s   t h e y   ar s u b s tit u ted   w it h   cu s to m   p o w er   d ev ices.    T h c u s to m er   p o w er   d ev ice s   ca n   a l s o   b ca lled   as  Flex ib le  A C   T r an s m is s io n   S y s te m   ( FAC T S)  [ 3 ] .   FA C T d ev ices  ar co n n ec ted   to   th tr an s m is s io n   as  w ell  as  d is tr ib u tio n   s id e.   Am o n g   th e   F A C T d ev ices  co n n ec ted   at  th d is tr ib u t io n   s id e,   th d y n a m ic  v o lta g r esto r er   ( DVR)  d ev ice  [4 - 6]   is   u s ed   f o r   v o lta g e - s a g   a n d   h ar m o n i cs  m iti g atio n .   DV R   i n j ec ts   s er ies  v o ltag e   i n to   t h i n co m i n g   n e t w o r k .   T h in j ec tio n   o f   v o ltag i m p lie s   s u p p ly i n g   r ea l p o w er   i n to   th s y s te m .   An   e x ter n a l e n er g y   s o u r ce   p r o v id es th r ea l   p o w er   v ia  DC   li n k .   T h ex ter n al  s o u r ce   m a y   b ca p ac ito r   b an k ,   b atter y ,   an y   DC   s o u r ce .   T h u s ,   w i th   d ee p er   o r   lo n g er   v o lta g s a g s ,   m o r a m o u n o f   en er g y   i s   r eq u ir ed .   T h er ef o r w h e n   th er is   lo n g   o r   d ee p   v o ltag s ag s ,   DVR  r eq u ir es  lar g e x ter n al   e n er g y .   T h is   is   a   m ain   p r o b lem   f o r   DV R   b ec au s h u g e   ex ter n al  e n er g y   i n v o lv e s   m o r e   i n v e s t m en t   co s t.    T h is   l i m itat io n   ca n   b o v er co m e   with   I n ter li n D y n a m ic  Vo lta g R es to r er   ( I DVR).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708     I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 1 0 3     1 1 1 1   1104   T h I DVR  s y s te m   co m p r is e s   o f   s e v er al  DVR s   co n n ec ted   to   d if f er e n f ee d er s   w it h   co m m o n   D C   li n k .   I DVR   ca n   b u s ed   f o r   m u lt ip le  f ee d e r   v o ltag s a g   m iti g atio n   w h ile  r esto r in g   t h en er g y   at  t h D C   lin k   [ 7 ] .     L iter at u r o n   I DV R   p r ese n ts   d if f er e n m et h o d s   f o r   r esto r in g   t h D C   e n er g y .   Ma h in d et. al  [ 7 ]   h av e   in tr o d u ce d   co n tr o s tr ateg y   w h ich   s h i f ts   t h an g le  o f   th co n s id er ed   DVR  v o ltag es  s o   th at  th DC   lin k   en er g y   i s   r esto r ed   w it h   i n cr ea s o f   r ea p o w er   i n   t h f ee d e r .   T h ey   h a v al s o   p r o p o s ed   m u lti  lo o p   co n tr o l   s y s te m s   f o r   s h i f ti n g   p h ase  a n g le  o f   n ec es s ar y   r e f er en ce   s ig n a l v o ltag e s   [ 8 ] .   A h m ed   et. al  [ 9 ]   p r o p o s ed   v ir tu al   i m p ed an ce   to   co m p e n s ate   th e   en er g y   o f   DC   li n k .   T h a u t h o r s   also   p r o p o s ed   an   I DVR   m o d el  to   i m p r o v e   d is p lace m e n f ac to r   b y   t h ex ch an g o f   r ea a n d   r ea ctiv p o w er   b et w ee n   t h f ee d er s   a n d   I DVR  [ 1 0 ] .   C ar et. al  [1 1]   d esig n ed   co n tr o s tr ateg y   to   in cr ea s t h p h a s s h i f o f   D VR   v o ltag e s .   T h er eb y   th r ea p o w er   in   th f ee d er   in cr ea s e s .   T h is   i n cr e m en i n   r ea p o w er   i s   f ed   to   th D C   li n k .   P .   Ush R a n h a s   p r o p o s ed   Sp ac e   v ec to r   m o d u latio n   tech n iq u e   f o r   I DVR  to   m it ig a te  v o lta g s ag   [ 1 2 ] .   P   Vasu d ev an ai d u   et. al  [ 1 3 ]   h av e   p r o p o s ed   m eth o d   o f   o p ti m al   p h ase  a n g le   j u m p   co m p u ted   b y   p ar ticle  s w ar m   o p ti m izat io n   m eth o d   to   r ed u ce   th V r ati n g   o f   t h I DV R .   Ma s o u d   Sh a h ab ad in i   et. al  h av d esi g n ed   ca s ca d ed   H - b r id g i n v er ter   w h ic h   r ed u ce s   lo ad   p o w er   f ac to r   u n d er   s ag   co n d itio n   s o   t h at  co m p en s atio n   ca p ac it y   is   r ed u ce d   [ 1 4 ] .   A cc o r d in g   to   th li ter atu r e,   t h m ai n   r esear ch   o n   I DVR   is   f o c u s ed   o n   t h e   r esto r atio n   o f   it s   D C   li n k   e n e r g y .   I n   t h is   p ap er   it  is   p r o p o s ed   to   u tili ze   P h ase  Sh i f ti n g   T r an s f o r m er s   ( P ST )   to   r ep len is h   t h en er g y   a th DC   li n k   i n   b et w ee n   th t w o   DVR s   o f   I DVR.      A s ,   th P ST   ca n   b co n n ec t ed   to   o n l y   h ea lt h y   f ee d er ,   b ased   o n   th s a g   co n d itio n   t h s u itab le   f ee d er   to   w h ic h   t h P ST   is   to   b co n n ec ted   f o r   t h r esto r atio n   o f   D C   li n k   en er g y   is   s elec ted   th r o u g h   a   p r o p o s ed   co n tr o llin g   a lg o r it h m .   I f   t h D C   li n k   en er g y   ca n n o b r esto r ed   f r o m   P ST ,   th en er g y   to   I DVR   f o r   v o ltag s a g   m iti g atio n   s h o u ld   b s u p p lied   f r o m   th D C   lin k   its el f .   Fo r   th is   p u r p o s th DC   lin k   h a s   to   b in itial l y   ch ar g ed   to   s o m v o lta g e.   Hen ce ,   if   th e n er g y   f o r   v o ltag s ag   m iti g atio n   i s   p r o v id ed   b y   P ST ,   th DC   lin k   v o ltag e   w ill   r e m ai n   co n s tan t.  T h f o llo w in g   s ec tio n s   i n   t h is   p ap er   ar r elate d   to   th th eo r y   o f   I D VR ,   co n tr o l s y s te m   o f   I DVR,  P h as Sh i f ti n g   T r an s f o r m er s ,   an d   t h s i m u latio n   r es u lt s .       2.   I NT E R L I N E   DYNA M I V O L T A G E   RE ST O R E R   A   t w o   f ee d er   I DVR i s   ill u s tr at ed   in   Fi g u r e   1   w h er t w o   DV R s   ar co n n ec ted   to   t w o   d if f er en f ee d er s   s h ar i n g   co m m o n   D C   li n k .   T w o   d i f f er e n v o lta g s o u r ce s   V s1   an d   V s2   ar f ed   to   t w o   f ee d er s .   Z L1   a n d   Z L2   ar e   th i m p ed an ce s   co n n ec ted   in   s er ies  to   V s1   an d   V s2   r esp ec tiv el y .   V b1   a n d   V b2   ar th b u s   v o ltag e s   o f   th t wo   b u s es.    T h s e n s it iv lo ad s   co n n ec ted   to   f ee d er   1   an d   f ee d er   2   ar r ep r esen ted   as L o ad   1   an d   L o ad   2 .   T h lo ad   v o ltag e s   o f   t h t w o   f ee d er s   ar ass u m ed   to   b V l1   a n d   V l2   r esp ec tiv el y .   I DVR  is   co n n ec te d   to   th t w o   f ee d er s   n ea r   th lo ad s   w it h   th aid   o f   s er ies  in j ec tio n   tr an s f o r m er s   as  s h o w n   i n   Fi g u r e   1 .   T h b u ild in g   b lo ck s   o f   t w o   DVRs   o f   I DVR  ar v o lta g s o u r ce   in v er ter s   ( VSI ) .   T h d iag r a m   o f   t h t w o   f ee d er s   co n s id er ed   h er is   3   p h ase  n et w o r k   w h ic h   is   co n n ec ted   to   3   s in g le  p h a s lo ad s   o n   ea ch   f ee d er .   Vo ltag s a g   m iti g ati n g   i n   o n f ee d er   in v o l v es  tr a n s f er   o f   r ea p o w er   in to   th s y s te m   b y   I D VR .   T h is   r ea p o w er   is   o b tain ed   f r o m   t h s ec o n d   f ee d er   ( h ea lt h y   f ee d er )   th r o u g h   t h D C   li n k .   He n ce   it   is   v er y   es s en tial  to   e x a m i n t h r ea l   p o w er   w h en   I DVR   is   m iti g ati n g   v o ltag e   s a g .   T h is   is   o b s er v ed   f r o m   t h e n er g y   o f   D C   li n k   w h o s v o lta g i s   m ai n tai n ed   co n s tan t   th r o u g h o u t h m iti g atio n   o f   s ag   to   in d icate   th e x c h an g o f   p o w er   b et w ee n   t h t w o   f e ed er s .   I n   th e   ev e n t   w h e n   h ea lt h y   f ee d er   is   u n ab le  to   s u p p ly   t h r eq u ir ed   p o w er ,   to   co m p en s a te  th s a g ,   en er g y   is   d r a w n   f r o m   t h e   DC   li n k .   He n ce   th DC   li n k   i s   ch ar g ed   i n itiall y   b ef o r t h I DVR  is   p lace d   in   t h s y s te m .   I n   th ec o n o m ical   p o in o f   v ie w   t h i n it ial  c h ar g o f   D C   li n k   s h o u ld   b ca lc u l ated .   B y   a n al y zi n g   th r ea p o w er   u s i n g   E n er g y   Sav i n g   I n j ec tio n   m e th o d   [ 6 ] ,   th e   en er g y   to   w h ic h   D C   li n k   en er g y   s h o u ld   b ch ar g e d   in itia ll y   ca n   b ca lcu lated .   U s in g   en er g y   s a v i n g   i n j ec tio n   m eth o d   t h s a g   f a cto r   ca n   b co m p u ted   i n   ter m s   o f   t h e   p o w er   f ac to r   o f   th lo ad   an d   i n d ep en d en o f   t h p o w er   an g le.   T h is   s ag   f ac to r   is   u tili ze d   to   co m p u te  t h v o lta g to   w h ich   th DC   l in k   ca p ac ito r   h as to   b ch ar g ed .     T h r ea l o r   ac t iv p o w er   ess e n tial f o r   th DV R   v o lta g s a g   m iti g atio n   is   [ 7 ] :.      ] 3 1 [ 1 Z Pf l S D V R P               ( 1 )     w h er e, 2 2 Y X Z , 3 1 c o s j j j a X    3 1 s i n j j j a Y X Y 1 t a n .   T h f ac to r   o f   v o ltag e   s a g   i s lj bj j V V a .   δ     is   th e   a n g u lar   p h ase  d i f f er en ce   b etw ee n   lo ad   v o ltag e   an d   s o u r ce   v o lta g e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       A p p lica tio n   o f P S T S o u r ce   b a s ed   DC   Lin R esto r a tio n   fo r   I DV R   ( R a mch a n d r a   N itta l )   1105   a Z 3 is   co n s id er ed   f o r   th r ee   p h a s e   n et w o r k ,   a   is   ter m ed   as  s a g   f ac to r .   T h p o w er   f ac to r   an g le     f o r   g iv e n   is       ] ] ] [ [ [ 2 2 1 1 2 Pf S P a Pf S l lo s s e s l           ( 2 )     T h s ag   f ac to r   ca n   b w r itte n   as:     ] ) 1 ( [ 1 2 2 1 1 l l l o s s e s l S Pf S P Pf S a             ( 3 )     Fo r   eq u al  lo ad in g   co n d itio n   th lo s s es a r tak e n   as 3 %.  T h en   a‟   i s   g i v e n   as      ] 97 . 0 2 [ 1 Pf a                 ( 4 )     Fro m   ( 4 ) ,   th s ag   f ac to r   a   is   in f lu e n ce d   b y   t h lo ad   1   p o w er   f ac to r     co n n ec ted   to   f ee d er   1 .   I f   th lo ad   p o w er   f ac to r   is   g i v en   th en   t h s a g   f ac to r   ca n   b e s ti m ated .   T h s a g   f ac to r   i n d icate s   t h m ax i m u m   s ag   th at  ca n   o cc u r   i n   t h e   f ee d er ,   f r o m   w h ich   t h co m p e n s at ed   v o ltag e   ca n   b d eter m in e d .   co n tr o ller   i s   n ec es s ar y   f o r   m ain t ain   t h lo a d   v o ltag e.   I n   t h f o llo w i n g   s ec tio n   co n tr o l s y s te m   o f   I DV R   s y s te m   is   d i s cu s s ed           Fig u r e   1.   Sch e m atic  la y o u t o f   I n ter lin D y n a m ic  Vo ltag R e s to r er       3.   CO NT RO L   SYS T E M   O F   I DVR  F O VO L T AG E   SA G   M I T I G A T I O   T h f u n ctio n alit y   o f   I DV R   is   to   eli m i n ate   v o lta g s ag   in   s y s te m .   W h en e v er   t h er is   v o ltag s a g ,   th I DVR  d etec ts   t h d ev iati o n   in   th v o lta g an d   in j ec ts   th n ec es s ar y   v o lta g in to   t h n et w o r k   t h er eb y   m ai n tai n in g   t h s y s te m   v o ltag co n s ta n at  all  co n d it io n s .   T h co n tr o s y s te m   o f   I DVR  p lay s   an   i m p o r tan t   r o le  in   co n tr o llin g   t h e   in j ec te d   v o ltag e   f r o m   I DV R .   T h s c h e m a tic  la y o u t   o f   t h co n tr o s y s te m   o f   I DVR   is   g iv e n   Fi g u r e   2 .     A cc o r d in g   to   th e   s c h e m atic  la y o u t   r ep r esen ted   i n   Fi g u r e   2 ,   t h r e f er en ce   v o lta g V re f(abc)   i s   co n v er ted   to   V ref(dq)  ax is   u s i n g   p ar k s   tr an s f o r m a tio n   g iv e n   b y .         r e f c r e f b r e f a r e f O r e f q r e f d V V V V V V 2 1 2 1 2 1 ) 3 2 s i n ( ) 3 2 s i n ( s i n ) 3 2 c o s ( ) 3 2 c o s ( c o s 3 2         ( 5 )   1 Pf Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708     I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 1 0 3     1 1 1 1   1106     Fig u r e   2 .   Sch e m atic  la y o u t o f   co n tr o l s y s te m   o f   I DVR       Si m i lar l y   V L (ab c)  is   also   co n v er ted   to   V L (dq) .   T h er r o r   b et w ee n   th r e f er en ce   v o ltag a n d   lo ad   o r   ac tu al  v o lta g is   g i v e n   is   g i v en   as  in p u to   th P r o p o r tio n al  I n teg r al  co n tr o ller .   T h P r o p o r tio n al  I n teg r al  co n tr o ller   r eg u lates  er r o r   an d   th o u tp u t   o f   th e   P r o p o r tio n al  I n te g r al  co n tr o ller   i s   g i v en   b y   E q u atio n s   ( 6 )     an d   ( 7 )         ) )( ( Ld r e fd i p e r r d V V S K K V               ( 6 )         ) )( ( S K K V V V i p Lq r e fq e r r q               ( 7 )     w h er K p   an d   Ki  ar p r o p o r tio n al  in teg r al  g ai n s   o f   P I   co n tr o ller .   T h V err(dq)   is   co n v er ted   to   V err (abc)   b y   t h d q o   to   ab tr an s f o r m atio n   an d   V err(abc)   i s   g i v en   to   th P W g en er ato r .     T h P W g e n er at o r   g en er ates   t h r eq u ir ed   g ate   p u ls e s   to   t h in v er ter .     T h v alu es   o f   K p   a n d   K i   ar d eter m i n ed   b y   zig ler -   Nic h o las  m et h o d   [ 1 5 ] .       4.   P H ASE   SH I F T I N G   T RAN S F O RM E RS   P h ase  s h if t in g   T r an s f o r m er   ( P ST)   co n tr o ls   th e   ac ti v p o w er   f lo w   in   n et w o r k   b y   i n s er tin g   t h e   v o ltag w it h   co n tr o lled   p h ase  an g le  [ 1 6 ] Fig u r e   3   r ep r esen ts [ 1 6 ]   th P ST  co m p r is i n g   o f   m ag n etiz in g   tr an s f o r m er   co n n ec ted   in   p ar allel  to   th f ee d er   an d   tr an s f o r m er   w h ic h   is   co n n ec ted   in   s er ies  to   th f ee d er   is   b o o s tin g   tr an s f o r m er .   T h p h ase  s h i f is   cr ea ted   b y   co n n e ctin g   th ese  t w o   tr an s f o r m er s   to g eth er   th er b y   co n tr o llin g   r ea p o w er   f lo w   i n   th li n e.   T h s ec o n d ar y   s i d o f   m a g n e tizi n g   tr an s f o r m er   co n s is ts   o f   tap   ch an g er .   B y   r eg u lati n g   t h tap   ch an g er   th r ea l p o w er   w il l b r eg u l ated .     T h p o w er   a n g le  E q u atio n   is :     s i n 2 1 x V V P                 (8 )               Fig u r e   3 .   Sch e m atic  L a y o u t o f   P h ase  Sh i f ti n g   T r an s f o r m er s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       A p p lica tio n   o f P S T S o u r ce   b a s ed   DC   Lin R esto r a tio n   fo r   I DV R   ( R a mch a n d r a   N itta l )   1107       T h o p er atio n   o f   P ST   is   i llu s t r ated   b y   t h p h a s d ia g r a m   i n   th e   Fi g u r e s   4 ( a)   a n d   4 ( b ) .   T o   s h if t h e   p h ase  a n g le   in   o n p h ase  ( s a y   R   p h ase) ,   t h i n p u o f   th m ag n etiz in g   tr a n s f o r m er   i s   co n n ec ted   to   th o t h er   t w o   p h a s es  ( an d   B   p h ases ) .   VYB   is   th r es u lta n v o lta g i n   th p h a s o r   d iag r a m   w h ic h   is   f ed   to   th p r i m ar y   w i n d i n g   o f   t h b o o s ti n g   tr an s f o r m er .   Ob s er v in g   th e   p h aso r   d iag r a m   i n   Fi g u r e   4 ( a) ,   th at   v o ltag e s   VYB   a n d   VR h a v p h ase  d i f f er e n ce   o f   9 0 0 .   T h r esu ltan v o lta g b et w ee n   VYB   an d   VR w il b th o u tp u o f   t h e   b o o s tin g   tr an s f o r m er .   Dep en d in g   o n   t h m a g n i tu d o f   v o lta g v ec to r   VYB ,   t h r e s u l tan t   v o ltag e   p h a s a n d   m ag n it u d ca n   b d eter m i n ed .   A cc o r d in g   to   t h p o w er   E q u atio n   i n   ( 8 ) ,   th ac tiv p o w e r   w ill  b in cr ea s ed   w it h   th e   i n cr e m e n in   t h p h ase   d if f er en ce   b et w ee n   t h e   r esu l tan t   v o lta g e   an d   lo ad   v o ltag e   s h o w n   i n     Fig u r e   4( b ) .             δ  δ n e w   V l V R R esu l t a n t   o f   V BY   a n d   V R     ( a)     ( b )     Fig u r e   4 .   ( a)   P h aso r   Diag r a m   o f   Vo ltag e s   in   h ea lt h y   f ee d er   w it h   P ST   ( b )   r esu ltan t p h aso r   d iag r a m   o f   h ea lt h y   f ee d er       5.   SI M UL AT I O R E S UL T A ND  DIS CUSS I O N       T h test   p o w er   s y s te m   is   c o n s tr u cted   u s in g   M A T L A B   SIM UL I NK   s o f t w ar is   r ep r esen ted   i n     Fig u r e   5 ( a) .   T h tw o   f ee d er s   e ac h   ar h av i n g   t h r ee   p h ases   c o n n ec ted   to   th r ee   d if f er e n s i n g le  p h ase  lo ad s   i.e .   th to tal  lo ad   o n   o n f ee d er   is   u n b ala n ce d   lo ad .   C o n s id er   t h e   ca s w h er o n o f   t h lo ad s   ( L o ad   1   in   t h is   ca s e)   co n n ec ted   to   t h e   th r ee   p h ase s   o f   f ee d er   is   s e n s it iv e,   th e n   t h is   lo ad   clea r l y   r eq u ir es  a   p r o tectio n   f r o m   p o w er   q u alit y   i s s u es  m ai n l y   v o lta g e   s ag .   Hen ce   I DV R   is   co n n e cted   to   th at  p ar ticu lar   p h ase   to   en s u r t h at  th e   s en s iti v lo ad   is   p r o tecte d   f r o m   th v o lta g s a g .   L o ad s   1   an d   4   w h ic h   ar co n n ec ted   to   f ee d er   1   an d   2   ar e   ass u m ed   as  s en s iti v lo ad s .   T h co n s id er ed   test   p o w er   s y s t e m   p ar a m eter s   i s   r ep r esen ted   in   Fi g u r e   5 ( a)   ar e   s h o w n   in   T ab le  1 .           T ab le  1 .   P ar am eter s   o f   t w o   li n I DVR                                     P a r a me t e r   F e e d e r   1   F e e d e r   2   S u p p l y   V o l t a g e   2 3 0 V   2 3 0 V   L o a d   V o l t a g e     2 3 0 V   2 3 0 V   L o a d   R e si st a n c e   40Ω   40Ω   L o a d   I n d u c t a n c e   9 5 . 5 mH   9 5 . 5 mH   T r a n sf o r me r   R e si st a n c e   3Ω   3Ω   T r a n sf o r me r   I n d u c t a n c e   1 0 mH   1 0 mH   D C   C a p a c i t a n c e   3 2 0 0 μF   D C   C a p a c i t a n c e   V o l t a g e     2 1 0 V   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708     I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 1 0 3     1 1 1 1   1108       T h P S T ( r atin g   o f   b o th   tr a n s f o r m er s   is   6 0 0 VA ,   5 0   Hz  an d   t u r n s   r atio   o f   m ag n etizi n g   tr an s f o r m er   i s   2 :1   an d   th at  o f   b o o s tin g   tr a n s f o r m er   is   1 :1 )   is   p r o v id ed   to   r esto r th DC   lin k   e n er g y .   T h co n tr o ller   o f   th e   DC   L in k   is   r ep r esen ted   in   Fi g u r e   5 ( a)   is   co n tr o ller   w h ic h   co m p ar es  th r e f er en ce   D C   lin k   a n d   ac tu al  D C   lin k   v o ltag d u r i n g   th v o lta g s ag   co n d itio n   an d   b ased   o n   v o ltag s a g   co n d itio n   t h co n tr o ller   ch o o s es  th e   s u itab le  f ee d er   to   w h ic h   t h P ST   h as  to   b co n n ec ted   f o r   r esto r atio n   o f   D C   li n k   e n er g y .   Hen ce   t h DC   l in k   v o ltag i s   m a in tai n ed   co n s tan t .   T h co n tr o l a lo g ir th m   o f   D C   lin k   co n tr o ller   is   s h o w n   i n   Fi g u r e   5 ( b ) .               ( a)   ( b )     Fig u r e   5 .   ( a)   Sim u li n k   m o d el  o f   I DVR ( b )   C o n tr o l a lg o r it h m   o f   D C   li n k   co n tr o ller       5 .   1 .   Vo l t a g S a g   Appl ied in  F irst  F ee der  a nd   R esto ring   t he  DC  lin k   E nerg y   w it h P ST   Feed er   1   s h o w n   i n   Fi g u r e   5 ( a)   is   a s s u m ed   to   b e f f ec ted   w it h   v o ltag e   s a g   f o r   p er i o d   o f   ti m e.   Feed er   2   is   co n s id er ed   to   b u n a f f ec ted .   T h co n tr o u n it  t h en   a s s o ciate s   t h P ST   to   th s ec o n d   f ee d er .   T h an g u lar   p h ase   o f   th e   f ee d er   2   is   s h i f ted   b y   P h a s S h i f ti n g   T r an s f o r m er .   T h r ea p o w er   f l o w   i n   th e   f ee d er   2   in cr ea s es  d u to   th p h ase  s h if t.    T h in cr e m e n tal  ac ti v p o w er   w ill  b u tili ze d   f o r   DC   lin k   r esto r atio n   b y   s ec o n d   DV R   p r esen o n   th e   s ec o n d   f ee d er .   T h P r o p o r tio n al  I n te g r al  co n tr o ller   p r ese n i n   t h s ec o n d   DV R   k ee p s   th v o lta g o f   t h lo ad   o n   s ec o n d   f ee d er   to   th r ated   v alu e.   L o ad   v o ltag o f   f ee d er   1   d u r in g   th v o ltag e   s ag   co n d itio n   w ith   t h ab s en c an d   p r esen ce   o f   I DV R   a n d   v o ltag at  t h D C   l in k   w i th   P S T   ar r e p r esen ted   i n   Fig u r e   6 ( a)   an d   Fi g u r e s   6 ( b ) ,   ( c)   r esp ec tiv el y .   r ed u ctio n   i n   lo ad   v o lta g d u e   to   t h v o lt ag s a g   i s   o b s er v ed   in   Fi g u r e   6 ( a) .   I n   th p r esen ce   o f   I DVR  t h v o lta g s a g   is   eli m i n ated   w h ich   i s   o b s er v ed   in   Fi g u r e   6 ( b ) .   T h lo ad   v o ltag e   o f   f ee d er   2   to   wh ich   P ST   ar co n n ec ted   is   r ep r esen ted   i n   Fi g u r e   6 ( d ) .   I i s   o b s er v ed   th at   w h ile   r esto r in g   t h D C   li n k   en er g y ,   th f ee d er   2   lo ad   v o ltag is   a l s o   m ai n tai n ed   co n s ta n b y   t h P I   co n tr o ller   o f   th co n tr o l s y s te m   i n   s ec o n d   DVR .     I n   t h l iter atu r e   [ 1 7 ] ,   P ST   is   u n co n tr o lled   w h ic h   m ea n s   t h at  t h e   p h ase   s h i f t   p r o d u ce d   b y   P ST   is   d ef au lt   o n e   v al u e   ( d ep en d s   o n   t h tu r n s   r atio   o f   th e   m ag n etizin g   a n d   b o o s tin g   tr an s f o r m er s )   ir r esp ec ti v o f   th p o w er   th a s h o u ld   b co m p en s ated .   Hen ce   i n   t h is   p ap er   co n tr o ac tio n   is   d e v elo p ed   w h ic h   ca lc u late s   t h r eq u ir ed   p o w er   n ee d ed   f o r   th co m p e n s at io n .   Fro m   t h at  p h ase  s h if is   ca lc u lated   u s i n g   t h E q u atio n s   g iv e n     in   [ 1 6 ] .   W h en   t h a n g le  i s   k n o w n   ac co r d in g ,   th e   tu r n s   r at io   o f   b o o s tin g   tr a n s f o r m er   i s   ad j u s ted   th er b y   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       A p p lica tio n   o f P S T S o u r ce   b a s ed   DC   Lin R esto r a tio n   fo r   I DV R   ( R a mch a n d r a   N itta l )   1109   o u tp u o f   P ST   w ill  g i v ca lc u lated   p h ase   s h i f t.  T h d r a w b ac k   o f   u s i n g   P ST   f o r   r ep len is h i n g   t h D C   li n k   en er g y   is t h m a x i m u m   p h a s an g le  s h i f b et w ee n   s o u r ce   an d   lo ad   v o ltag ca n   b 9 0 0 .   At  th i s   i n s ta n p o w er   is   m ax i m u m   an d   b e y o n d   w h i ch   t h p o w er   ca n n o b i n cr e ased .   Hen ce   P ST   is   u s ed   f o r   li m i ted   to   ce r tain   li m it s   o f   t h co m p en s atio n .               ( a)       ( b )         ( c)       ( d )     Fig u r e   6.   ( a)   L o ad   v o ltag at  f ee d er   1   ( in   Vo lts )   w ith o u t I D VR ,   ( b )   L o ad   v o ltag in   f ee d e r   1   ( in   Vo lts ) ,     ( c)   DC   lin k   v o lta g ( in   v o lts )   w it h   I DV R   an d   P h ase  S h i f ti n g   T r an s f o r m er ,   ( d )   L o ad   v o ltag at  f ee d er   2     ( in   Vo lts )       5 . 2 .   Vo lt a g s a g   Appl ied in  T w o   F ee ders in t he  A bs ence   o f   P ST   f o R esto ra t i o n       I f   b o th   f ee d er s   ar s i m u l tan eo u s l y   e f f ec ted   w it h   v o lta g s a g ,   th e n   P ST   ca n n o b u til ized   i n   t h is   as  it  ca n   o n l y   b a s s o ciate d   w it h   a   h ea lt h y   f ee d er .   Hen ce ,   t h i n itial   ch ar g ed   en er g y   o f   t h DC   li n k   i s   u s ed   f o r   m iti g ati n g   t h v o ltag s ag   in   b o th   f ee d er s .   F ig u r e   7 ( a)   s h o w s   t h v o ltag s ag   i n   f ee d er s   1   an d   2   r esp ec tiv el y .     W h en   I D VR   is   p lace d   th e   v o lt ag s a g   is   co m p en s ated   as   s h o w n   Fig u r e   7 ( b ) .   Si n ce   t h I DV R   i s   co m p e n s at in g   th v o ltag s ag s   t h r o u g h   th e   ch ar g ed   e n er g y   o f   DC   l in k   th er is   d ec li n i n   t h D C   li n k   v o lta g as  s ee n     Fig u r e   7 ( c) .   W h en   th m iti g at io n   p r o ce s s   is   co m p leted   th co n tr o ller   at  th DC   lin k   w ill  c o m p e n s ate  t h D C   lin k   w it h   P ST   d e p en d in g   o n   t h co n d itio n   p r ev ailed .   Hen ce   i n   b o th   co n d itio n s   t h e   I DVR  co u ld   ef f ec ti v el y   m iti g ate  t h v o ltag s a g   an d   p r o tecte d   th e   s en s iti v lo ad s   f r o m   g etti n g   d a m ag ed   b y   t h af f ec t h v o ltag s a g .   Fro m   th o b tai n ed   s i m u latio n   r es u lt s   it   ca n   b co n cl u d ed   t h at      P ST   r esto r atio n   o f   DC   li n k   f o r   I D VR   i s   co m p ar it v el y   ap p r o p r ia tiv t h a n   t h o t h er   m et h o d s   o f   DC   l in k   r esto r at io n   f o r   I DVR    [ 7 ] ,   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   I n   p r ev io u s   co m p lex   m e th o d s   o f   D C   lin k   r esto r atio n ,   o n o f   f ee d er s   to   w h ic h   t h I DV R   is   co n n ec ted   is   al w a y s   to   b ass u m ed   as  h e alth y   f ee d er .   On   t h e   o th er   h a n d ,   u tili zi n g   P ST   i s   s i m p ler   w a y   to   r esto r th D C   li n k   e n er g y   f o r   I DVR  an d   also   P ST   ca n   b e   co n n ec ted   to   an y   o f   t h f ee d er s   to   w h ic h   th I DV R   is   co n n ec ted .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708     I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   3 J u n e   2 0 1 7   :   1 1 0 3     1 1 1 1   1110             ( a)     ( b )         ( c)     Fig u r e   7.   ( a)   L o ad   v o ltag in   f ee d er   1   an d   in   f ee d er   2 ( in   Vo lts )   w i th o u t I DVR ,   ( b )   L o ad   v o ltag in   f ee d er   1   an d   f ee d er   2 ( in   Vo lts )   w it h   I DVR,  ( c)   DC   lin k   v o ltag ( i n   v o lts )   w ith o u t P s y s te m   an d   P ST       6.   CO NCLU SI O N   T h p r esen t r esear ch   f o cu s es  o n   th i s s u es   r elate d   to   p o w er   q u alit y   f ac ed   at  t h d is tr ib u tio n   s id e.   T h m o s i m p o r ta n p o w er   q u alit y   p r o b le m   co n s id er ed   in   th i s   p ap er   is   v o ltag s ag .   I DVR  w il b th s u itab le   d ev ice  f o r   co m p en s atio n   o f   v o ltag s a g   in   m u ltip le  f ee d er   lin es.  T h co n tr o s y s te m   o f   I DVR  id en tifie s   t h e   v o ltag er r o r   b et w ee n   t h ac t u al  a n d   r ef er en ce   v o lta g es  a n d   ac c o r d in g l y   s ets  th P u ls W id th   Mo d u latio n   g en er ato r   to   g en er ate  t h i n v e r ter   g ate  p u l s es  f o r   t h v o lta g e   in j ec tio n   a n d   th u s   co m p en s ati n g   th e   v o lta g s a g .   n o v el  w a y   o f   r ep le n is h i n g   th D C   lin k   en er g y   o f   I DVR   is   p r o p o s ed   in   t h i s   p ap er .   P ST   is   u ti lized   f o r   t h e   DC   lin k   r esto r atio n .   B ased   o n   th s ag   co n d itio n   th s u itab le   f ee d er   to   w h ic h   th P ST   is   to   b c o n n ec ted   f o r   th r esto r atio n   o f   D C   li n k   e n e r g y   i s   s e lecte d   th r o u g h   p r o p o s ed   co n tr o llin g   al g o r ith m .   Ad d itio n all y   p h ase   s h i f t p r o d u ce d   b y   P ST   is   co n tr o lled   ac co r d in g   to   th r eq u ir ed   p o w er   f o r   th co m p en s atio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       A p p lica tio n   o f P S T S o u r ce   b a s ed   DC   Lin R esto r a tio n   fo r   I DV R   ( R a mch a n d r a   N itta l )   1111   RE F E R E NC E S   [1 ]   G .   J.  S .   Dh a a n d   T .   R .   D.   P ra k a sh ,   A   No v e A p p ro a c h   f o V o lt a g e   sa g   M it ig a ti o n   u si n g   F A CT S   d e v ice   in terlin e   d y n a m ic  v o lt a g e   re sto re r,   ICECT   2 0 1 1   -   2 0 1 1   3 rd   I n t.   Co n f .   El e c tro n .   Co m p u t.   T e c h n o l. ,   v o l.   4 ,   p p .   3 7 4 1 ,   2 0 1 1 .   [2 ]   V .   K.  M e h ta  a n d   R.   M e h ta,   P rin c ip les   o f   P o w e S y ste m In c lu d i n g   G e n e ra ti o n ,   T ra n s m issio n ,   Distrib u ti o n ,   S w it c h g e a a n d   P r o tec ti o n f o B. E/ B. T e c h . ,   A M IE  a n d   Oth e En g i n e e rin g   Ex a m in a ti o n s .   S .   C h a n d ,   2 0 0 5 .   [3 ]   S .   M .   M a h a e i,   M .   T .   Ha g h ,   a n d   K.  Zare ,   M o d e li n g   F A C T S   De v ic e in   P o w e S y ste m   S ta te  Esti m a ti o n ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g ,   v o l.   2 ,   n o .   1 ,   p p .   5 7 6 7 ,   2 0 1 2 .   [4 ]   A .   G h o sh   a n d   G .   Led w i c h ,   Co m p e n sa ti o n   o f   Distrib u ti o n   S y st e m   V o lt a g e   u sin g   DV R,   IEE E   T ra n s.  P o we r   De li v . ,   v o l.   1 7 ,   n o .   4 ,   p p .   1 0 3 0 1 0 3 6 ,   Oc t.   2 0 0 2 .   [5 ]   H.  M a re fa tj o u ,   M .   S a rv i,   Co m p e n sa ti o n   o f   S in g le - P h a se   a n d   T h r e e - P h a se   Vo lt a g e   S a g   a n d   S we ll   Us in g   D y n a m ic   V o l tag e   Re s to re r,   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o El e c trica a n d   C o m p u ter   En g in e e rin g , . ,   v o l .   1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 9 1 4 4 ,   2 0 1 2 .   [6 ]   S .   S .   Ch o i,   B .   H.  L i,   D.   M .   V il a t h g a m u wa ,   D y n a m ic  V o lt a g e   Re sto ra ti o n   w it h   M i n im u m   En e rg y   I n jec ti o n ,   IEE E   T ra n s.  Po we r S y st. ,   v o l.   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   5 1 5 7 ,   2 0 0 0 .   [7 ]   D.  M .   Vi lath g a m u w a ,   H.  M .   W ij e k o o n ,   S .   S .   C h o i,   In terlin e   Dy n a m ic  V o lt a g e   Re sto re r:  A   No v e a n d   Ec o n o m ica l   A p p ro a c h   f o M u lt il in e   P o w e Qu a li ty   C o m p e n sa ti o n ,   IEE T ra n s.  In d .   Ap p l . ,   v o l.   4 0 ,   n o .   6 ,   p p .   1 6 7 8 1 6 8 5 ,   2 0 0 4 .   [8 ]   H.  M .   W ij e k o o n ,   D.  M .   Vilath g a m u w a ,   a n d   S .   S .   C h o i ,   In terli n e   D y n a m ic  V o lt a g e   Re sto re r:  A n   E c o n o m ica w a y   to   Im p ro v e   In terlin e   P o w e Q u a li ty ,   IEE   Pro c .   -   Ge n e r.  T ra n sm .   Distrib . ,   v o l.   1 5 0 ,   n o .   5 ,   p .   5 1 3 ,   2 0 0 3 .   [9 ]   A .   El se ro u g i,   A .   Ho ss a m - El d in ,   A .   M a ss o u d ,   S .   A h m e d ,   In v e stig a ti o n   o I n ter - L in e   Dy n a mic   V o lt a g e   Res to re r   wit h   Vi rt u a Imp e d a n c e   I n jec ti o n ,   IECON  P ro c .   (In d u strial  El e c tro n .   C o n f . p p .   1 9 7 5 1 9 8 0 ,   2 0 1 0 .   [1 0 ]   A .   El se ro u g i,   A .   M .   M a ss o u d ,   A .   S .   A b d e l - Kh a li k ,   S .   A h m e d ,   A .   A.  Ho ss a m - El d in ,   A n   In terlin e   Dy n a m ic V o lt a g e   Re sto rin g   a n d   Dis p lac e m e n F a c to Co n tr o ll i n g   De v ice   (IV DFC),   Po we El e c tro n .   IEE T ra n s. ,   v o l.   2 9 ,   n o .   6 ,     p p .   2 7 3 7 2 7 4 9 ,   2 0 1 4 .   [1 1 ]   C.   N.  Ho ,   H.  S .   H.  Ch u n g ,   K.  T .   K.  A u ,   De sig n   a n d   Im p le m e n tatio n   o f   a   F a st   D y n a m i c   Co n tro S c h e m e   f o r   Ca p a c it o r - S u p p o rted   Dy n a m ic  V o lt a g e   Re sto re rs,”  IEE T ra n s.  Po we El e c tro n . ,   v o l.   2 3 ,   n o .   1 ,   p p .   2 3 7 2 5 1 ,   Ja n .   2 0 0 8 .   [1 2 ]   P .   U.  Ra n i,   M o d e li n g   a n d   S im u latio n   o f   In te rli n e   Dy n a m i c   V o lt a g e   Re sto re u sin g   S VP W M   T e c h n iq u e ,   v o l .   6 0 ,   n o .   1 ,   2 0 1 4 .   [1 3 ]   P .   V .   Na id u ,   De sig n   o f   a   Hy ste r e sis V o lt a g e   Co n tro Ba se d   In terli n e   DV (   IDV R   w it h   V A   Op ti m iz a ti o n ,   2 0 1 4 .   [1 4 ]   M .   S h a h a b a d in a n d   H.  Im a n - Ei n i,   Im p ro v in g   th e   P e rf o rm a n c e   o f   Ca s c a d e d   H - Brid g e   Ba s e d   In terlin e   D y n a m ic  V o l tag e   Re sto re r,   IEE T ra n s.  P o we r De li v . ,   v o l.   8 9 7 7 ,   n o .   c ,   p p .   1 1 ,   2 0 1 5 .   [1 5 ]   B.   W .   Be q u e tt e ,   P r o c e ss   Co n tr o l:   M o d e li n g ,   De sig n ,   a n d   S im u latio n ,   P re n ti c e   Ha ll   P ro f e ss io n a l,   2 0 0 3 .   [1 6 ]   J.  W in d e rs,  P o w e T ra n sf o r m e rs:  P ri n c ip les   a n d   A p p li c a ti o n s ,   CRC   P re ss ,   2 0 0 2 .   [1 7 ]   R.   Nitt a la,  A .   M .   P a rim i,   a n d   K.  U.  Ra o ,   P h a se   S h if ti n g   T ra n s f o rm e b a se d   In terlin e   D y n a m i c   V o lt a g e   R e sto re to   M it ig a te V o lt a g e   sa g ,   in   2 0 1 3   A n n u a l   IEE I n d ia Co n f e re n c e ,   IN DICO N ,   2 0 1 3 .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.