I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e s   i n   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( I J A A S )   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 ,   p p .   6 4 ~ 7 2   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a a s . v 8 . i 1 . p p 6 4 - 7 2             6 4       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J A A S   F r e q u e n c y   c o n t r o l   o f   i s l a n d e d   m i c r o g r i d   u s i n g   f u z z y - P I   a n d   a u t o t u n e d   c o n t r o l l e r s       J i t e n d e r   K a u s h a l ,   P r a s e n j i t   B a s a k   E l e c t r i c a l   a n d   I n s t r u m e n t a t i o n   E n g i n e e r i n g   D e p a r t m e n t ,   T h a p a r   I n s t i t u t e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   I n d i a       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T     A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   D e c   1 ,   2 0 1 8   R e v i s e d   J a n   2 5 ,   2 0 1 9   A c c e p t e d   F e b   7 ,   2 0 1 9       A n y   m i s m a t c h   b e t w e e n   g e n e r a t i o n   a n d   d e m a n d   c a u s e s   f r e q u e n c y   t o   d e v i a t e   f r o m   n o m i n a l   v a l u e   w h i c h   a f f e c t s   t h e   m i c r o g r i d   o p e r a t i o n   a n d   r e l i a b i l i t y   o f   p o w e r   f l o w .   T h e   l o a d   f r e q u e n c y   c h a n g e s   a b n o r m a l l y ,   w h i c h   i s   f u z z y   i n   n a t u r e ,   d u e   t o   l o w   s y s t e m   i n e r t i a   a n d   u n p r e d i c t a b l e   v a r i a t i o n   i n   w i n d   a n d   s o l a r   i r r a d i a n c e   l e v e l .   S o   a   f r e q u e n c y   c o n t r o l l e r   i s   n e e d e d   t o   s o l v e   t h i s   p r o b l e m   m e e t i n g   g e n e r a t i o n   a n d   d e m a n d   o f   a n   i s l a n d e d   m i c r o g r i d   s y s t e m   c o n s i d e r i n g   t h e   f u z z i n e s s   i n   f r e q u e n c y   f l u c t u a t i o n .   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a   c a s e   s t u d y   o f   a   h y b r i d   m i c r o g r i d   s y s t e m   c o n s i s t i n g   o f   P V   s y s t e m ,   w i n d   t u r b i n e   g e n e r a t o r   s e t ,   d i e s e l   g e n e r a t o r   s e t   a l o n g   w i t h   s t o r a g e   f a c i l i t y   a n d   e q u i p p e d   w i t h   a   p r o p o s e d   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r   f o r   f r e q u e n c y   c o n t r o l   u n d e r   i s l a n d e d   c o n d i t i o n .   T h i s   c o n t r o l l e r   s h o w s   s a t i s f a c t o r y   s t e a d y - s t a t e   r e s p o n s e .   F u r t h e r ,   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o p o s e d   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r   i s   v e r i f i e d   w i t h   t h a t   o f   a n   a u t o t u n e d   P I   c o n t r o l l e r   t o   g e t   f a s t e r   r e s p o n s e .   T h e   c h a n g e   i n   f r e q u e n c y   i s   f o u n d   m i n i m u m   i n   c a s e   o f   a u t o t u n e d   P I   c o n t r o l l e r   a s   c o m p a r e d   t o   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r .   T h e   p r o p o s e d   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r   i s   v a l i d a t e d   b a s e d   o n   I T A E     ( 4 - 7 % )   w h i c h   i s   h i g h e r   t h a n   t h a t   a t t a i n e d   f o r m   a u t o t u n e d - P I   c o n t r o l l e r .     T h e   d e v e l o p e d   m o d e l   i s   s i m u l a t e d   i n   M a t l a b / S i m u l i n k   e n v i r o n m e n t   i n   t h i s   c a s e   s t u d y .   K e y w o r d s :   A u t o t u n e d   P I   c o n t r o l l e r   F u z z y - P I   c o n t r o l l e r   M i c r o g r i d   f r e q u e n c y   c o n t r o l   C o p y r i g h t   ©   2 0 1 9   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   P r a s e n j i t   B a s a k ,   E l e c t r i c a l   a n d   I n s t r u m e n t a t i o n   E n g i n e e r i n g   D e p a r t m e n t ,   T h a p a r   I n s t i t u t e   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   P a t i a l a ,   P u n j a b ,   I n d i a .   E m a i l :   p r a s e n j i t @ t h a p a r . e d u       1 .   I N T R O D U C T I O N     A s   t h e   p o w e r   d e m a n d   i s   i n c r e a s i n g   a t   a n   a l a r m i n g   r a t e ,   p r e s s u r e   o n   c o n v e n t i o n a l   e n e r g y   r e s o u r c e s   h a s   i n c r e a s e d   l e a d i n g   t o   d e p l e t i o n   o f   f o s s i l   f u e l s .   S o ,   n o n -   c o n v e n t i o n a l   s o u r c e s   s u c h   a s   w i n d ,   P V ,   f u e l   c e l l s ,   m i c r o t u r b i n e s   a r e   b e i n g   u s e d   t o   g e n e r a t e   e l e c t r i c a l   p o w e r   [ 1 ] .   M i c r o g r i d   ( M G )   i s   a   c o n c e p t   t h a t   u t i l i z e s   t h e   e n e r g y   g e n e r a t e d   b y   t h e s e   d i s t r i b u t e d   e n e r g y   r e s o u r c e s .   M i c r o g r i d s   n o t   o n l y   h e l p   i n   e x t r a c t i n g   p o w e r   f r o m   n o n - c o n v e n t i o n a l   r e s o u r c e s   b u t   a l s o   i m p r o v e s   t h e   p o w e r   r e l i a b i l i t y   a n d   h e l p s   t h e   c o n c e p t   o f   s m a r t   g r i d   t o   e m e r g e   [ 2 ] .   T h e   c o n c e p t   o f   m i c r o g r i d   w a s   f i r s t   i n t r o d u c e d   b y   a n   o r g a n i z a t i o n   n a m e l y ,   t h e   c o n s o r t i u m   f o r   E l e c t r i c   R e l i a b i l i t y   T e c h n o l o g y   S o l u t i o n s   ( C E R T S )   i n   1 9 9 8   [ 3 ] .   T h e r e   a r e   v a r i o u s   a d v a n t a g e s   a n d   d i s a d v a n t a g e s   a s s o c i a t e d   w i t h   a   m i c r o g r i d .   O n e   m a j o r   a d v a n t a g e   o f   m i c r o g r i d   i s   t h a t   i t   p r o v i d e s   c l e a n   p o w e r   a s   t h e r e   i s   l i t t l e   o r   n e g l i g i b l e   p o l l u t i o n   a s s o c i a t e d   w i t h   m i c r o s o u r c e s   u n l i k e   b u r n i n g   o f   f o s s i l   f u e l s   w h i c h   a c t   a s   a   m a j o r   s o u r c e   o f   p o l l u t i o n   a n d   g l o b a l   w a r m i n g .   S e c o n d l y ,   t h e s e   s y s t e m s   c a n   b e   u s e d   i n   g e o g r a p h i c a l l y   i s o l a t e d   c o n d i t i o n s   w h e r e   i t   i s   n o t   p o s s i b l e   t o   e x t r a c t   p o w e r   f r o m   c o n v e n t i o n a l   s o u r c e s   a n d   s e t   u p   l a r g e   p l a n t s .   H e n c e ,   p o w e r   c a n   b e   e x t r a c t e d   f r o m   l o c a l l y   a v a i l a b l e   m i c r o s o u r c e s   l i k e   w i n d ,   b i o m a s s ,   s o l a r ,   g e o t h e r m a l ,   e t c .   [ 4 ] .   O u t p u t   p o w e r   f l u c t u a t i o n   i s   o n e   m a j o r   p r o b l e m   a s s o c i a t e d   w i t h   m i c r o g r i d   w h i c h   f u r t h e r   l e a d s   t o   f r e q u e n c y   a n d   v o l t a g e   f l u c t u a t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       F r e q u e n c y   c o n t r o l   o f   i s l a n d e d   m i c r o g r i d   u s i n g   f u z z y - p i   a n d   a u t o t u n e d   c o n t r o l l e r s   ( J i t e n d e r   K a u s h a l )   6 5 A   m i c r o g r i d   c a n   o p e r a t e   i n   t w o   m o d e s ,   n a m e l y   g r i d   c o n n e c t e d   a n d   i s l a n d e d   m o d e   [ 5 ] .   I n   g r i d   c o n n e c t e d   m o d e   t h e   M G   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   u t i l i t y   g r i d ,   w h e r e a s   i n   i s l a n d e d   m o d e   i t   b e h a v e s   a s   a n   i n d e p e n d e n t   e n t i t y   h a v i n g   n o   i n t e r a c t i o n   w i t h   u t i l i t y   g r i d .   W h e n   o p e r a t i n g   i n   g r i d   c o n n e c t e d   m o d e ,   t h e   c o n t r o l   o f   t h e   s y s t e m   i s   m a j o r l y   t a k e n   c a r e   o f   b y   u t i l i t y   g r i d .   B u t   u n d e r   i s l a n d e d   c o n d i t i o n   t h e   c o n t r o l   o f   s y s t e m   i s   p u r e l y   r e g u l a t e d   b y   m i c r o g r i d   c e n t r a l   c o n t r o l l e r .   S o ,   i n   o r d e r   t o   e n s u r e   a   c o n t i n u o u s   a n d   r e l i a b l e   s u p p l y   o f   p o w e r   f r o m   m i c r o g r i d ,   a   p r o p e r   c o n t r o l   s y s t e m   f o r   m i c r o g r i d   n e e d s   t o   b e   d e s i g n e d .   T h e r e   a r e   v a r i o u s   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   a v a i l a b l e   f o r   f r e q u e n c y   c o n t r o l   o f   m i c r o g r i d ;   d r o o p   c o n t r o l   i s   o n e   o f   t h e   c o n v e n t i o n a l   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   u s e d   f o r   f r e q u e n c y   r e s t o r a t i o n   [ 6 ] .     N o w a d a y s   i n t e l l i g e n c e - b a s e d   c o n t r o l l e r s   a r e   u s e d   a s   t h e   c o n t r o l   s c h e m e   w h i c h   n e e d s   t o   b e   f a s t   a n d   e f f i c i e n t .   I n   t h i s   p a p e r   f u z z y   P I   b a s e d   c o n t r o l l e r   i s   u s e d   w h e r e   o u t p u t   o f   f u z z y   i s   f e d   a s   a n   i n p u t   t o   P I   i n   o r d e r   t o   a d j u s t   t h e   c o n t r o l   p a r a m e t e r s   P   a n d   I   [ 7 ] .   I n   t h i s   c a s e   s t u d y ,   P V   a n d   w i n d   g e n e r a t o r s   h a v e   b e e n   u s e d   f o r   t h e   c o n s i d e r a t i o n   o f   a   M G .   T h e   p o w e r   o u t p u t   f r o m   t h e s e   t w o   s o u r c e s   c o m p l e t e l y   d e p e n d s   o n   c l i m a t i c   c o n d i t i o n   s u c h   a s   s o l a r   i n s o l a t i o n   a n d   w i n d   s p e e d .   S o ,   a   b a c k u p   s y s t e m   i s   r e q u i r e d   t o   c o n t i n u e   p o w e r   s u p p l y   a t   t i m e s   w h e n   i t   i s   n o t   p o s s i b l e   t o   e x t r a c t   r e q u i r e d   p o w e r   f r o m   r e n e w a b l e   s o u r c e s   d u e   t o   c l i m a t i c   v a r i a t i o n .   A   d i e s e l   g e n e r a t o r   s e t   a n d   s t o r a g e   s y s t e m   f o r   b a c k u p   p u r p o s e   h a s   b e e n   i n c o r p o r a t e d .   F o r   s t o r a g e   a   f l y w h e e l   a n d   b a t t e r y   s y s t e m s   a r e   u s e d .       2 .   P R O P O S E D   H Y B R I D   M I C R O G R I D   S Y S T E M     A   h y b r i d   M G   s y s t e m   h a s   b e e n   c o n s i d e r e d   a s   p r e s e n t e d   i n   [ 8 ] . T h e   p r o p o s e d   l o a d   f r e q u e n c y   c o n t r o l   m o d e l   o f   M G   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   1 .   T h e   M a t h e m a t i c a l   m o d e l   o f   t h i s   s y s t e m   i s   c o n s i d e r e d   a n d   i s   r e p r e s e n t e d   i n   t h e   f o r m   o f   t r a n s f e r   f u n c t i o n   [ 9 ] .   A l l   t h e   v a l u e s   a r e   c o n s i d e r e d   i n   p e r   u n i t .   T h e   p . u .   v a l u e s   r e q u i r e d   f o r   l o a d   f r e q u e n c y   c o n t r o l   ( L F C )   m o d e l   a r e   g i v e n   i n   T a b l e   1 .   M i c r o g r i d   c o n s i s t s   o f   p h o t o v o l t a i c   s y s t e m ,   w i n d   t u r b i n e   g e n e r a t o r   s e t   a n d   a   d i e s e l   g e n e r a t o r   s e t   f o r   g e n e r a t i n g   t h e   r e q u i r e d   p o w e r .   T h e   e n e r g y   s t o r a g e   s y s t e m s   u s e d   a r e   f l y w h e e l   a n d   a   b a t t e r y .   T h e s e   s t o r a g e   s y s t e m s   s t o r e   t h e   s u r p l u s   p o w e r   w h e n   d e m a n d   i s   l e s s   t h a n   t h e   g e n e r a t i o n   a n d   p r o v i d e   t h e   r e q u i r e d   p o w e r   w h e n   t h e   r e n e w a b l e   s o u r c e s   a r e   n o t   a b l e   t o   c o p e   u p   w i t h   t h e   l o a d   d e m a n d s .   T h e   d i e s e l   g e n e r a t o r   s e t   c a n   a l s o   b e   u s e d   t o   m e e t   l o a d   d e m a n d s   w h e n   p o w e r   g e n e r a t e d   b y   P V   a n d   w i n d   s y s t e m   i s   i n s u f f i c i e n t .   T h e   f l y w h e e l   s y s t e m ,   b a t t e r y   s t o r a g e   s y s t e m   a n d   d i e s e l   g e n e r a t o r   s y s t e m   c a n   a l s o   b e   t e r m e d   a s   b a c k u p   s y s t e m s .           F i g u r e   1 .   A   P r o p o s e d   h y b r i d   m i c r o g r i d   m o d e l       T h e   n e t   p o w e r   g e n e r a t e d   ( n e t P )   c a n   b e   e x p r e s s e d   b y   ( 1 )     n e t P V W T G D E G B E S F E S P P P P P P     ( 1 )     w h e r e ,   P V P   i s   p o w e r   g e n e r a t e d   b y   P V   s y s t e m ,   W T G P   i s   p o w e r   g e n e r a t e d   b y   W T G ,   D E G P   i s   p o w e r   o f   D E G ,   B E S P   i s   p o w e r   o f   b a t t e r y   s t o r a g e   s y s t e m ,   F E S P   i s   p o w e r   o f   f l y w h e e l   s y s t e m .   F o r   s i m u l a t i o n   p u r p o s e   a   l o a d   o f   3 5 0   k W   i s   c o n s i d e r e d   a n d   r a t e d   p o w e r   o f   a l l   g e n e r a t i n g   u n i t s   u s e d   i n   m i c r o g r i d   s y s t e m   i s   p r e s e n t e d   i n   T a b l e   2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 :     6 4   –   7 2   6 6 T a b l e   1 .   P a r a m e t e r s   f o r   p r o p o s e d   m o d e l   T a b l e   2 .   P o w e r   r a t i n g s   o f   g e n e r a t i n g   u n i t s   P a r a m e t e r s   V a l u e   ( p u )   T m   0 . 4 2   T d   0 . 0 8 1   T i c ( s )   0 . 0 0 4   T f w ( s )   0 . 1   T b s ( s )   0 . 1 2   R ( H z / p u )   3   D ( p u / H z )   0 . 0 1 5 6   T i ( s )   0 . 0 4 1   2 H ( p u / s )   0 . 1 6 6     G e n e r a t i n g   u n i t   R a t e d   p o w e r   ( k W )   P V   p a n e l   3 0   W T G   1 0 0   D i e s e l   g e n   s e t   1 6 0   B a t t e r y   s t o r a g e   4 5   F l y w h e e l   s t o r a g e   4 5   A p p l i e d   l o a d   3 5 0         2 . 1 .     P h o t o v o l t a i c   s y s t e m   P h o t o v o l t a i c   i s   a   s p e c i a l i z e d   t e r m   f o r   s u n - o r i e n t e d   v i t a l i t y .   P V   c e l l s   a r e   g e n e r a l l y   m a d e   o f   s i l i c o n   m a t e r i a l   t h a t   d i s c h a r g e s   e l e c t r o n s   w h e n   p r e s e n t e d   t o   l i g h t .   T h e   m e a s u r e   o f   e l e c t r o n   d i s c h a r g e   d e p e n d s   u p o n   t h e   p o w e r   o f   l i g h t   o c c u r r e n c e   o n   i t .   T h i s   S i l i c o n   i s   s e c u r e d   w i t h   m a t r i x   t h a t   a i d s   e l e c t r o n s   s p e c i f i c a l l y   b e a r i n g   t o   d e l i v e r   e l e c t r i c   c u r r e n t .   T h e s e   c u r r e n t s   a r e   g u i d e d   i n t o   w i r e   w h i c h   i s   a s s o c i a t e d   w i t h   b a t t e r y   o r   D C   a p p a r a t u s   t o   c o n v e r t   t h e   D C   i n t o   A C   [ 1 0 ] .   B l o c k   d i a g r a m   o f   a   P V   s y s t e m   i s   r e p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   2 .   F o r   a n a l y s i s   p u r p o s e   t h e   r a t i n g   o f   P V   m o d u l e   u s e d   i s   1 5 0 W .   M a x i m u m   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   a r e   4 . 3 5 A   a n d   3 4 . 5 V   r e s p e c t i v e l y ,   w h i c h   p r o d u c e   a   m a x i m u m   p o w e r   o f   1 5 0 . 0 7 W .           F i g u r e   2 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   P V   s y s t e m       T h e   t r a n s f e r   f u n c t i o n   f o r   P V   s y s t e m   i s   g i v e n   a s   i n   ( 2 )         =   = ∆ ∆     ( 2 )     w h e r e ,   ∆ =   C h a n g e   i n   o u t p u t   p o w e r   o f   P V   s y s t e m ,   ∆ Φ   =   C h a n g e   i n   s o l a r   i r r a d i a t i o n .   F o r   a n a l y s i s   p u r p o s e   c h a n g e   i n   s o l a r   i r r a d i a t i o n   i s   c o n s i d e r e d   u s i n g   a   s t e p   f u n c t i o n .       2 . 2 .     W i n d   g e n e r a t o r   s y s t e m   T h e   w i n d   g e n e r a t o r   s y s t e m   p r o d u c e s   p o w e r   b y   t h e   v i r t u e   o f   b l o w i n g   w i n d s .   T h e   e n e r g y   e n c a p s u l a t e d   b y   t h e   b l o w i n g   w i n d s   i s   u s e d   t o   r u n   t h e   w i n d   g e n e r a t o r   s e t   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .   T h e   o u t p u t   p o w e r   p r o d u c e d   b y   w i n d   t u r b i n e   g e n e r a t o r   s e t   t o t a l l y   d e p e n d s   u p o n   v e l o c i t y   o f   w i n d .   F o r   t h e   p u r p o s e   o f   s i m u l a t i o n ,   t h e   w i n d   s p e e d   i s   a s s u m e d   t o   b e   c o n s t a n t   1 0   m / s ;   a n d   i t   d e l i v e r s   a   c o n s t a n t   p o w e r   o f   1 0 0   k W   t o   t h e   m i c r o g r i d   [ 1 1 ] .             F i g u r e   3 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   W T G   s e t       T h e   ( 3 )   r e p r e s e n t s   t h e   t r a n s f e r   f u n c t i o n   f o r   w i n d   g e n e r a t o r   s y s t e m         =     = ∆ ∆     ( 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       F r e q u e n c y   c o n t r o l   o f   i s l a n d e d   m i c r o g r i d   u s i n g   f u z z y - p i   a n d   a u t o t u n e d   c o n t r o l l e r s   ( J i t e n d e r   K a u s h a l )   6 7 w h e r e ,   ∆ = C h a n g e   i n   o u t p u t   p o w e r   o f   w i n d   g e n e r a t o r   s y s t e m .   ∆ = C h a n g e   i n   m e c h a n i c a l   p o w e r   o f   w i n d   t u r b i n e .     2 . 3 .     D i e s e l   g e n e r a t o r   s e t   D i e s e l   g e n e r a t o r   s e t   i s   u s e d   t o   e n s u r e   t h e   c o n t i n u o u s   s u p p l y   o f   p o w e r ,   w h e n   t h e   P V   a n d   w i n d   s y s t e m s   a r e   n o t   a b l e   t o   c o p e   u p   w i t h   t h e   p o w e r   d e m a n d ;   t h e   e x t r a   p o w e r   d e m a n d   i s   m e t   b y   D i e s e l   e n g i n e   g e n e r a t o r .   F u e l   c o n s u m p t i o n   i n   d i e s e l   e n g i n e   m o d e l   d e p e n d s   u p o n   m e c h a n i c a l   p o w e r   i n p u t   a n d   s p e e d   [ 1 2 ] .   T h e   g o v e r n o r   a d j u s t s   t h e   f u e l   i n r u s h   a n d   t h u s   r e g u l a t e s   t h e   p o w e r   o u t p u t   o f   e n g i n e   a n d   g e n e r a t o r .   T h i s   h e l p s   i n   f r e q u e n c y   r e s t o r a t i o n   a n d   t h e   c o n t r o l l e r   u n i t   i s   u s e d   i n   c o n j u g a t i o n   w i t h   d i e s e l   m o d e l .   T h e   t r a n s f e r   f u n c t i o n   f o r   D E G   i s   p r e s e n t e d   i n   ( 4 ) .     =         =   ∆ ∆     ( 4 )     w h e r e ,   ∆ = C h a n g e   i n   o u t p u t   p o w e r   o f   D E G ,   ∆   =   D e v i a t i o n   i n   s y s t e m   f r e q u e n c y .     2 . 4 .     S t o r a g e   s y s t e m   B a t t e r y   a n d   f l y w h e e l   s y s t e m s   a r e   u s e d   f o r   s t o r a g e   p u r p o s e ;   t h e y   p l a y   a   v i t a l   r o l e   i n   m a i n t a i n i n g   s y s t e m   s t a b i l i t y   [ 1 3 ] . W h e n   t h e   p o w e r   g e n e r a t e d   b y   r e n e w a b l e   s o u r c e s   i s   i n   s u r p l u s ;   i t   i s   c a p t u r e d   a n d   s t o r e d   b y   s t o r a g e   s y s t e m s .   T h e   s t o r e d   e n e r g y   i s   d e l i v e r e d   b a c k   t o   t h e   s y s t e m   w h e n   p o w e r   g e n e r a t e d   b y   r e n e w a b l e   s o u r c e s   i s   i n s u f f i c i e n t   t o   m e e t   l o a d   d e m a n d .   T h e   ( 5 )   a n d   ( 6 )   r e p r e s e n t   t r a n s f e r   f u n c t i o n   f o r   f l y w h e e l   a n d   b a t t e r y   s t o r a g e   s y s t e m   r e s p e c t i v e l y .       =     =   ∆ ∆     ( 5 )     w h e r e ,   ∆ = C h a n g e   i n   e x c h a n g e d   p o w e r   o f   f l y w h e e l   s y s t e m .   ∆   = S y s t e m   f r e q u e n c y   d e v i a t i o n         =         =   ∆ ∆     ( 6 )     ∆   =   C h a n g e   i n   e x c h a n g e d   p o w e r   o f   b a t t e r   s t o r a g e   s y s t e m ,   ∆   =   D e v i a t i o n   i n   s y s t e m   f r e q u e n c y .     2 . 5 .     P o w e r   s y s t e m :   u t i l i t y   s i d e   T h e r e   a r e   t w o   i m p o r t a n t   t e r m s   a s s o c i a t e d   w i t h   p o w e r   s y s t e m   s u c h   a s   i n e r t i a   a n d   p o w e r   o s c i l l a t i o n   d a m p i n g .   R e l i a b i l i t y   o f   a n y   p o w e r   p l a n t   d e p e n d s   u p o n   t h e   i n e r t i a   a s s o c i a t e d   w i t h   l a r g e   r o t a t i n g   m a s s e s .     T h e   i m b a l a n c e   b e t w e e n   s u p p l y   a n d   d e m a n d   o f   p o w e r   s y s t e m   i s   o v e r c o m e   b y   m a n a g i n g   i n e r t i a .   D a m p i n g   i n   s y s t e m   c o u l d   o c c u r   o n   a c c o u n t   o f   a n y   a b n o r m a l   c o n d i t i o n   i n   t h e   s y s t e m .   T r a n s f e r   f u n c t i o n   f o r   m i c r o g r i d   s y s t e m   i s   r e p r e s e n t e d   b y   ( 7 )     ∆ =     ( 7 )     w h e r e ,     =   L o a d   d a m p i n g   c o n s t a n t ,   2   =   i n e r t i a   c o n s t a n t     3 .   R E S E A R C H   M E T H O D :   M I C R O G R I D   F R E Q U E N C Y   C O N T R O L   M E T H O D O L O G I E S     A   l o t   o f   f r e q u e n c y   c o n t r o l   t e c h n i q u e s   f o r   m i c r o g r i d   a r e   a v a i l a b l e .   E a r l i e r   t e c h n i q u e s ,   l i k e   f r e q u e n c y   d r o o p   c o n t r o l ,   t i e   l i n e   f r e q u e n c y   c o n t r o l   i s   p r e s e n t e d   i n   m a n y   l i t e r a t u r e s .   T h e s e   s y s t e m s   a r e   s l o w ,   c o m p l e x   a n d   n o t   v e r y   e f f i c i e n t .   W i t h   a d v a n c e m e n t s   i n   p o w e r   s y s t e m ,   t h e   n e e d   f o r   i n t e l l i g e n t   c o n t r o l l e r s   h a s   e m e r g e d .   I n   t h i s   c a s e   s t u d y   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r   i s   u s e d .   T h e   f r e q u e n c y   e r r o r   a n d   r a t e   o f   c h a n g e   o f   e r r o r   a r e   p r o v i d e d   a s   i n p u t   t o   t h e   f u z z y   c o n t r o l l e r   a n d   t h e   o u t p u t   o f   f u z z y   i s   p r o v i d e d   a s   i n p u t   t o   P I   c o n t r o l l e r .   T h e   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r   i s   v a l i d a t e d   u s i n g   a u t o t u n e d -   P I   c o n t r o l l e r   i n   t h e   M a t l a b - S i m u l i n k   e n v i r o n m e n t .       3 . 1 .     F u z z y   b a s e d   P I   c o n t r o l   F o r   a   P I   c o n t r o l l e r   t h e   v a l u e s   o f   P   a n d   I   a r e   g e n e r a l l y   p r e - a s s i g n e d .   I f   a n y   f l u c t u a t i o n   o c c u r s   i n   t h e   s y s t e m ,   m o d e l   o f   t h e   P I   c o n t r o l l e r   i s   n o t   a b l e   t o   t a k e   a c c o u n t   o f   t h e m   a n d   h e n c e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   c o n t r o l l e r   d e g r a d e s .   T h e r e f o r e ,   w e   u s e   f u z z y   b a s e d   P I   c o n t r o l l e r   w h i c h   p r o v i d e s   a n   i n t e l l i g e n t   c o n t r o l   b y   u p d a t i n g   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 :     6 4   –   7 2   6 8 P I   c o n t r o l l e r   p a r a m e t e r s   i f   t h e r e   i s   a n y   v a r i a t i o n   i n   s y s t e m   o p e r a t i o n   c o n d i t i o n .   A s   r e p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   4   f u z z y   s y s t e m   o u t p u t   i s   p r o v i d e d   a s   a n   i n p u t   t o   P I   c o n t r o l l e r   w h i c h   f u r t h e r   c o n t r o l s   t h e   p l a n t   w i t h   u p d a t e d   v a l u e s   o f   P   a n d   I .     T h e   f u z z y   i n p u t s   i . e .   t h e   e r r o r   a n d   c h a n g e   i n   e r r o r   a r e   p r o v i d e d   t o   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r .   T h e y   a r e   f u z z i f i e d   u s i n g   s e v e n   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s   P o s i t i v e   b i g   ( P B ) ,   P o s i t i v e   m e d i u m   ( P M ) ,   P o s i t i v e   s m a l l   ( P S ) ,   Z e r o   ( Z E ) ,   N e g a t i v e   b i g   ( N B ) ,   N e g a t i v e   m e d i u m   ( N M ) ,   N e g a t i v e   s m a l l   ( N S ) .   T h e   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s   f o r   i n p u t   a n d   o u t p u t   a r e   d e p i c t e d   i n   F i g u r e   5 .   A   f u z z y   c o n t r o l l e r   c o n s i s t s   o f   f o l l o w i n g   f o u r   m a i n   e l e m e n t s   [ 1 4 ] .     3 . 1 . 1 .   F u z z i f i c a t i o n   I t   i s   t h e   p r o c e s s   o f   c o n v e r t i n g   t h e   u s e r   i n p u t s   p r o v i d e d   t o   c o n t r o l l e r   i n t o   a   f o r m   t h a t   i n f e r e n c e   s y s t e m   c a n   i m p l e m e n t   t h e   p r o v i d e d   r u l e s .           F i g u r e   4 .   C o n t r o l   s t r u c t u r e   o f   f u z z y - P I   s y s t e m       3 . 1 . 2 .   R u l e   b a s e   I t   i s   a   s e t   o f   ‘ i f ’   a n d   ‘ t h e n ’   r u l e s ,   w h i c h   c o n s i s t s   t h e   f u z z y   l o g i c   r e p r e s e n t a t i o n   o f   u s e r ’ s   d e s c r i p t i o n   o n   a t t a i n i n g   t h e   b e s t   p o s s i b l e   c o n t r o l .   R u l e   b a s e   f o r   p r o p o s e d   c o n t r o l   s c h e m e   i s   r e p r e s e n t e d   i n   T a b l e   3 .       3 . 1 . 3 .   I n f e r e n c e   m e c h a n i s m   I t   i m i t a t e s   t h e   u s e r ’ s   i d e a   o f   a t t a i n i n g   a   b e s t   p o s s i b l e   c o n t r o l ,   i n   o r d e r   t o   u n d e r s t a n d   a n d   a p p l y   t h e   r u l e s   f o r   a c h i e v i n g   a   g o o d   c o n t r o l .       T a b l e   3 .   R u l e s   f o r   p r o p o s e d   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r   K p   e   N B   N M   N S   Z E   P S   P M   P B   K i   c e   N B   N   Z   N   N   N   Z   P   P   Z   N   N   N   Z   P   N M   P   P   Z   N   Z   P   P   P   Z   Z   N   Z   Z   P   N S   P   P   Z   N   Z   P   P   P   P   Z   N   Z   P   P   Z E   P   P   P   Z   P   P   P   P   P   P   Z   P   P   P   P S   P   P   Z   N   Z   P   P   P   P   Z   N   Z   P   P   P M   P   P   Z   N   Z   P   P   P   Z   Z   N   Z   Z   P   P B   P   Z   N   N   P   Z   P   P   Z   N   N   P   Z   P       3 . 1 . 4 .   D e f u z z i f i c a t i o n   I t   i s   t h e   p r o c e s s   w h i c h   f i n a l l y   p r o v i d e s   t h e   i n p u t   t o   t h e   s y s t e m ,   b y   c o n v e r t i n g   t h e   d e c i s i o n   o f   i n f e r e n c e   s y s t e m .             ( a )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       F r e q u e n c y   c o n t r o l   o f   i s l a n d e d   m i c r o g r i d   u s i n g   f u z z y - p i   a n d   a u t o t u n e d   c o n t r o l l e r s   ( J i t e n d e r   K a u s h a l )   6 9         ( b )   ( c )     F i g u r e   5 .   M e m b e r s h i p   f u n c t i o n   o f   ( a )   e r r o r   o r   c h a n g e   i n   e r r o r   ( b )   K p   ( c )   K i         3 . 2 .     A u t o t u n e d   P I   A u t o t u n i n g   i s   a   p r o c e s s   t h a t   a u t o m a t i c a l l y   c o m p u t e s   t h e   v a l u e   o f   c o n t r o l   p a r a m e t e r s   f o r   a n y   g i v e n   s y s t e m   t o   b r i n g   o u t   t h e   b e s t   p o s s i b l e   c o n t r o l   w i t h o u t   u s e r   i n t e r a c t i o n .   I t   i s   m u c h   m o r e   e f f i c i e n t   a n d   r e l i a b l e   a s   c o m p a r e d   t o   m a n u a l   c o m p u t a t i o n   o f   p a r a m e t e r s .   A u t o t u n i n g   p r o c e s s   b a s i c a l l y   i n c l u d e s   t h r e e   m a i n   s t e p s :   a .   C h o o s i n g   t h e   m o d e l   t o   b e   p r o c e s s e d .   b .   C o l l e c t i n g   t h e   d a t a   a s s o c i a t e d   w i t h   t h e   p r o c e s s   a n d   f i t t i n g   i t   i n t o   t h e   m o d e l .   c .   C o m p u t i n g   t h e   c o n t r o l   p a r a m e t e r s .   T h e   p r o c e s s   i d e n t i f i c a t i o n   i s   d o n e   b a s i c a l l y   b y   t w o   m e t h o d s ;   s u c h   a s   s t e p   r e s p o n s e   m e t h o d   a n d   r e l a y   f e e d b a c k   m e t h o d .   T h e   d a t a   a b o u t   t h e   p r o c e s s   c a n   b e   p r o v i d e d   e i t h e r   b y   t r i g g e r i n g   t h e   p r o c e s s   i n t e n t i o n a l l y   o r   b y   o b s e r v i n g   t h e   p r o c e s s   b e h a v i o u r   u n d e r   n o r m a l   c o n d i t i o n s .   A f t e r   t h e   a t t a i n m e n t   o f   d a t a ,   i t   i s   c o n v e r t e d   i n t o   p r o c e s s   d e s c r i p t i o n .   T h e   t u n i n g   r u l e s   c a n   b e   f o r m u l a t e d   i n   t h r e e   w a y s :   a .   T u n i n g   t h e   p a r a m e t e r s   i n   s u c h   a   w a y   t h a t   t h e   p r o c e s s   o u t p u t   m a t c h e s   w i t h   t h e   r e f e r e n c e   m o d e l   u s e d .   b .   C o m p u t i n g   p a r a m e t e r s   b a s e d   o n   s o m e   c l o s e d   l o o p   s y s t e m   d e s c r i p t i o n .   c .   T u n i n g   b a s e d   o n   h u m a n   d e s c r i p t i o n .     A l l   t h e s e   m e t h o d s   a r e   b a s e d   o n   s o l v i n g   a   c e r t a i n   s e t   o f   e q u a t i o n s .   T h e   d e t a i l e d   p r o c e s s   o f   A u t o t u n i n g   i s   p r e s e n t e d   i n   [ 1 5 ] .   T h e   t u n i n g   o f   P I   c o n t r o l l e r   i s   d o n e   a u t o m a t i c a l l y   u s i n g   t h e   P I   c o n t r o l l e r   b l o c k   r e a d i l y   a v a i l a b l e   i n   M A T L A B / S i m u l i n k   l i b r a r y .   T h e   t u n e d   v a l u e s   o f   P   a n d   I   a t t a i n e d   a r e   1 . 4 9 9 9   a n d   8 . 7 1 8 6   r e s p e c t i v e l y .     3 . 2 . 1 .   C o n t r o l l e r   m o d e s   P I   c o n t r o l l e r   u s e s   p r o p o r t i o n a l   ( P )   m o d e   a n d   i n t e g r a l   m o d e   ( I )   f o r   c o m p u t i n g   a   c o n t r o l   s i g n a l .   T h e   P I   c o n t r o l   s i g n a l   i s   c o m p u t e d   a s   g i v e n   i n   ( 8 ) .     ( ) = ( ) + ∫ ( )     ( 8 )     T h e   a b o v e   e q u a t i o n   c a n   b e   w r i t t e n   i n   e q u i v a l e n t   f o r m   a s     ( ) = ( ) + ∫ ( )     ( 9 )     a .     P r o p o r t i o n a l   m o d e     T h e   c o n t r o l   l a w   f o r   p r o p o r t i o n a l   m o d e   i s   g i v e n   b y                     ( ) = ( ) +     ( 1 0 )       h e r e ,     ( )   i s   t h e   o u t p u t   o f   p r o p o r t i o n a l   c o n t r o l l e r ,   K   r e p r e s e n t s   t h e   g a i n   o f   t h e   s y s t e m   a n d     i s   t h e   b i a s   o r   r e s e t   v a l u e .     T h e   P   m a k e s   t h e   a c t i o n   o f   c o n t r o l l e r   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   e r r o r .   T h e   P   a c t i o n   d e p e n d s   o n   i n s t a n t a n e o u s   v a l u e s   o f   e r r o r .   O n l y   f o r   n o n - z e r o   v a l u e s   o f   e r r o r   t h e   o u t p u t   v a l u e   o f   c o n t r o l l e r   w i l l   b e   n o n - z e r o .   T h i s   m e a n s   t h a t   t h e   v a l u e   o f   P   a t   s t e a d y   s t a t e   w i l l   b e   z e r o ,   b u t   t h i s   i s   n o t   f e a s i b l e .   S o ,   i n   o r d e r   t o   m a i n t a i n   v a l u e   o f   P   c o n t r o l l e r   a t   a   c o n s t a n t   l e v e l   a   b i a s   i s   a d d e d   t o   t h e   s y s t e m .   W h i c h   m e a n s   t h a t   e v e n   i f   v a l u e   o f   e r r o r   i s   z e r o   t h e   v a l u e   o f   c o n t r o l l e r   o u t p u t   w i l l   b e   s o m e   c o n s t a n t   a n d   h e n c e   m a i n t a i n   t h e   c o n t r o l l e r   a c t i o n .   B u t   i f   a n   i n t e g r a l   c o n t r o l l e r   i s   u s e d   i n   c o n j u g a t i o n   w i t h   P   c o n t r o l l e r ,   t h e n   t h e r e   i s   n o   n e e d   t o   a d d   a n   e x t e r n a l   b i a s .   T h e   r e s e t   i s   a t t a i n e d   b y   a c t i o n   o f   I   c o n t r o l l e r .   S o m e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   p r o p o r t i o n a l   c o n t r o l   a r e   s t a t e d   b e l o w .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 :     6 4   –   7 2   7 0 -   I n c r e a s i n g   t h e   v a l u e   o f   P   c o n t r o l   w i l l   r e d u c e   t h e   s t e a d y   s t a t e   e r r o r .   -   I n c r e a s i n g   t h e   v a l u e   o f   P   b e y o n d   c e r t a i n   p o i n t   w i l l   o n l y   r e s u l t   i n   i n c r e a s e d   o v e r s h o o t .   -   I t   h e l p s   i n   r e d u c i n g   t h e   r i s e   t i m e     b .     I n t e g r a l   m o d e   T h e   o u t p u t   g e n e r a t e d   b y   i n t e g r a l   a c t i o n   i s   p r o p o r t i o n a l   t o   a c c u m u l a t e d   e r r o r .   T h e   I - c o n t r o l   s i g n a l   i s   g i v e n   a s :     ( ) = ∫ ( ) + ( 0 )     ( 1 1 )     h e r e ;   i T   i s   t h e   r e s e t   t i m e   o r   i n t e g r a l   t i m e   c o n s t a n t   a n d   ( 0 ) u   i s   t h e   o u t p u t   o f   c o n t r o l l e r   a t   t = 0 .   T h e   i n t e g r a l   c o n t r o l l e r   c o n s i d e r s   t h e   s u m   o f   a l l   t h e   e r r o r s .   W h e n   i n p u t   o f   i n t e g r a t o r   i s   e ,   s t e a d y   s t a t e   c a n n o t   b e   a c h i e v e d   u n l e s s   e   i s   n o n - z e r o .   S o ,   i t   e n s u r e s   a   z e r o   e r r o r   a t   s t e a d y   s t a t e .   T h e   I - c o n t r o l   n o t   o n l y   c o n s i d e r s   t h e   p r e s e n t   v a l u e   o f   e r r o r   b u t   a l s o   a c c o u n t s   f o r   t h e   p r e v i o u s   v a l u e   o f   e r r o r .   T h e   a c t i o n   o f   I   c o n t r o l l e r   i s   s l o w ,   a n d   i t   d o e s   n o t   r e s p o n d   t o   s u d d e n   c h a n g e s   q u i c k l y .     S o m e   k e y   f e a t u r e s   o f   t h e   I - c o n t r o l l e r   a r e :   -   I t   h e l p s   i n   e l i m i n a t i n g   t h e   s t e a d y   s t a t e   e r r o r .   -   I n c r e a s i n g   t h e   v a l u e   o f   I   b e y o n d   c e r t a i n   l i m i t   l e a d s   t o   i n c r e a s e   i n   o v e r s h o o t .   -   I t   r e d u c e s   t h e   r i s e   t i m e .       4 .   R E S U L T S   A N D   D I S C U S S I O N   F o r   p e r f o r m i n g   s i m u l a t i o n s   t h r e e   d i f f e r e n t   c a s e s   h a v e   b e e n   c o n s i d e r e d   b y   v a r y i n g   i n p u t   s i g n a l s   o f   P V ,   w i n d   a n d   c h a n g e   i n   l o a d .   I n   t h e   c a s e   s t u d i e s ,   t o   c a r r y   o u t   c o m p a r a t i v e   a n a l y s i s   o f   F u z z y   P I   c o n t r o l l e r   a n d   a u t o t u n e d   P I   c o n t r o l l e r ,   t h e   r e s u l t s   f o r   b o t h   t h e   s c h e m e s   h a v e   b e e n   d e p i c t e d .   T h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   p r o p o s e d   c o n t r o l   s c h e m e   i s   i l l u s t r a t e d   b y   s i m u l a t i n g   t h e   m o d e l   i n   M A T L A B / S i m u l i n k   e n v i r o n m e n t   u s i n g     S i m - P o w e r   b l o c k s .   C a s e   S t u d y   1   T h e   m o d e l   i s   s i m u l a t e d   b y   c o n s i d e r i n g   a   d i s t u r b a n c e   o f   0 . 2   p u   i n   l o a d   a n d   k e e p i n g   o t h e r   t w o   s i g n a l s   i . e .   s o l a r   i n s o l a t i o n   a n d   w i n d   s p e e d   c o n s t a n t   t o   v a l u e   o f   1 0 0 0   W / m 2   a n d   1 0   m / s   r e s p e c t i v e l y .   B o t h   t h e   s y s t e m s   a r e   s t u d i e d   a n d   t h e   v a l u e s   o f   I T A E   ( I n t e g r a l   o f   t i m e   a b s o l u t e   e r r o r )   a r e   o b s e r v e d .   T h e   o u t p u t s   f o r   b o t h   t h e   s c h e m e s   a r e   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   6   ( a )   a n d   ( b ) .   I t   i s   n o t e d   t h a t   t h e   v a l u e s   o f   I T A E   i n   b o t h   c a s e s   i s   r e l a t i v e l y   s a m e .   T h e   a u t o t u n e d   s c h e m e   h a s   s h o w n   f a s t   r e s p o n s e   t i m e   a n d   s t e a d y - s t a t e   l e v e l   c o m p a r e d     t o   f u z z y - P I .               ( a )     ( b )     F i g u r e   6 .   C h a n g e   i n   f r e q u e n c y   v s .   t i m e   g r a p h   f o r   ( a )   a u t o t u n e d - P I   c o n t r o l l e r   ( b )   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r       C a s e   S t u d y   2   U n d e r   s e c o n d   c a s e   t h e   w i n d   s p e e d   i s   a s s u m e d   t o   b e   c o n s t a n t   1 0   m / s   a n d   a   c h a n g e   o f   0 . 2   p u   i n   b o t h   l o a d   a n d   P V   s y s t e m   i s   c o n s i d e r e d .   T h e   r e s p o n s e   f o r   a u t o t u n e d   a n d   F u z z y - P I   s c h e m e   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   7   ( a )   a n d   ( b )   r e s p e c t i v e l y .   T h e   v a l u e s   f o r   c o n t r o l   p a r a m e t e r s   a n d   I T A E   a r e   p r e s e n t e d   i n   T a b l e   4 .   I t   c a n   b e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       F r e q u e n c y   c o n t r o l   o f   i s l a n d e d   m i c r o g r i d   u s i n g   f u z z y - p i   a n d   a u t o t u n e d   c o n t r o l l e r s   ( J i t e n d e r   K a u s h a l )   7 1 i n f e r r e d   f r o m   t h e   v a l u e s   t h a t   e r r o r   i n   c a s e   o f   a u t o t u n e d   P I   i s   l e s s   t h a n   t h a t   i n   f u z z y - P I   c o n t r o l   s c h e m e .   B u t   t h e   f u z z y - P I   s c h e m e   a l s o   g e n e r a t e s   a   g o o d   r e s p o n s e   b a s e d   o n   t h e   r e f e r r e d   s y s t e m   p r o b l e m .               ( a )   ( b )     F i g u r e   7 .   C h a n g e   i n   f r e q u e n c y   v s .   t i m e   g r a p h   f o r   ( a )   a u t o t u n e d   P I   ( b )   f u z z y - P I   c o n t r o l   s c h e m e       C a s e   S t u d y   3     T h e   s i m u l a t i o n   i n   t h i s   c a s e   i s   d o n e   w h e r e   c h a n g e   i n   a l l   t h r e e   s i g n a l s   i . e .   l o a d ,   s o l a r   i n s o l a t i o n   a n d   w i n d   s p e e d   o f   0 . 2   p u   a r e   c o n s i d e r e d .   B a s e d   o n   t h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   8   ( a )   a n d   8   ( b )   i t   c a n   b e   i n f e r r e d   t h a t   t h e   p e a k   v a l u e s   i n   b o t h   t h e   c a s e s   a r e   a l m o s t   s a m e .   T h e   a u t o t u n e d   c o n t r o l l e r   i m p r o v e s   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   s y s t e m   w i t h   m i n i m u m   v a l u e   o f   I T A E .   B u t   t h e   v a l u e   o f   I T A E   f o r   F u z z y - P I   i s   a l s o   c l o s e   t o   t h a t   o b t a i n e d   w h i l e   u s i n g   a u t o t u n e d   c o n t r o l l e r .   T h e   m a p p i n g   b e t w e e n   a u t o t u n e d   a n d   f u z z y   b a s e d   P I   c o n t r o l l e r   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   9   c o r r e s p o n d i n g   t o   I T A E .   I t   i s   o b s e r v e d   t h a t   v a l u e   o f   I T A E   i n   a u t o t u n e d - P I   c o n t r o l l e r   i s   l e s s   a s   c o m p a r e d   t o   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r   f o r   a l l   t h r e e   c a s e s .               ( a )   ( b )     F i g u r e   8 .   C h a n g e   i n   f r e q u e n c y   v s .   t i m e   g r a p h   f o r   ( a )   a u t o t u n e d   P I   ( b )   F u z z y - P I   c o n t r o l l e r       T a b l e   4 .   P I   c o n t r o l l e r   p a r a m e t e r s   A u t o t u n e d   P I   F u z z y - P I     P   I   I T A E ( % a g e )   P   I   I T A E   ( % a g e )   1   1 . 4 9 9 9   8 . 7 1 8 6   0 . 1 8 0 8   1 . 0 0 0 0 1 1   7 . 0 0 0 0 4 5   0 . 1 9 4 4   2   1 . 4 9 9 9   8 . 7 1 8 6   0 . 1 7 6   1 . 0 0 0 0 4 8   7 . 0 0 0 1 9 2   0 . 1 8 8 6   3   1 . 4 9 9 9   8 . 7 1 8 6   0 . 2 0 4 5   1 . 0 0 0 0 2 8   7 . 0 0 0 8 1 0   0 . 2 1 3 7           F i g u r e   9 .   M a p p i n g   o f   a u t o t u n e d   a n d   f u z z y - P I   b a s e d   o n   I T A E   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   1 ,   M a r c h   2 0 1 9 :     6 4   –   7 2   7 2 5 .   C O N C L U S I O N   T h e   i n t e g r a t i o n   o f   D E R ’ s   i n t o   a   m i c r o g r i d   s y s t e m   c o n s i s t i n g   o f   v a r y i n g   l o a d   c a n   c a u s e   a   f r e q u e n c y   f l u c t u a t i o n   i s s u e .   S o ,   t o   r e s o l v e   t h i s ,   f u z z y - P I   b a s e d   c o n t r o l l e r   i s   d e s i g n e d   t o   m i n i m i z e   t h e   f r e q u e n c y   d e v i a t i o n   i n   t h e   s y s t e m .   I n   t h i s   c a s e   s t u d y ,   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   c o n t r o l l e r   i s   e v a l u a t e d   b y   c o n s i d e r i n g   t h r e e   d i f f e r e n t   c a s e s   o f   d i s t u r b a n c e ,   b y   c a u s i n g   v a r i a t i o n   i n   i n p u t   s i g n a l   t o   P V   p a n e l ,   w i n d   s p e e d   a n d   c h a n g e   i n   l o a d .   F u r t h e r   t h e   p r o p o s e d   s c h e m e   i s   c o m p a r e d   w i t h   a u t o t u n e d - P I   c o n t r o l   w h e r e   P I   p a r a m e t e r s   a r e   a u t o m a t i c a l l y   t u n e d   f o r   t h e   r e a d i l y   a v a i l a b l e   c o n t r o l l e r .   I n   t h i s   c a s e   s t u d y ,   i t   i s   e v i d e n t   f r o m   t h e   r e s u l t s   t h a t   b o t h   t h e   s c h e m e s   g e n e r a t e   s a t i s f a c t o r y   r e s u l t s .   T h e   o v e r s h o o t s   i n   b o t h   c a s e s   a r e   b e i n g   r e l a t i v e l y   s a m e .   T h e   c a s e   s t u d y   r e s u l t s   s h o w   t h a t   t h e   a u t o t u n e d   P I   c o n t r o l l e r   p e r f o r m s   b e t t e r   t h a n   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r   b y   g e n e r a t i n g   a   f a s t e r   s t e a d y   s t a t e   r e s p o n s e .   T h e   v a l u e   o f   I T A E   i n   c a s e   o f   a u t o t u n e d   P I   c o n t r o l l e r   i s   o b s e r v e d   l e s s   a s   c o m p a r e d   t o   f u z z y - P I   c o n t r o l l e r .   I n   f u t u r e   p r o p o s i t i o n   t h e   a u t o t u n e d   a n d   f u z z y - P I   c o n t r o l   t e c h n i q u e   w o u l d   b e   u s e d   i n   c a s e   o f   t w o - a r e a   h y b r i d   m i c r o g r i d   s y s t e m .       R E F E R E N C E S     [ 1 ]   R .   H .   L a s s e t e r ,   “ D y n a m i c   D i s t i b u t i o n   u s i n g   ( D E R )   d i s t r i b u t e d   e n e r g y   r e s o u r c e s , ”   P r o c .   I E E E   P o w e r   E n g .   S o c .   T r a n s m .   D i s t r i b .   C o n f . ,   p p .   9 3 2 – 9 3 4 ,   2 0 0 6 .   [ 2 ]   T .   S e n j y u ,   T .   N a k a j i ,   K .   U e z a t o ,   a n d   T .   F u n a b a s h i ,   “ A   H y b r i d   P o w e r   S y s t e m   U s i n g   A l t e r n a t i v e   E n e r g y   F a c i l i t i e s   i n   I s o l a t e d   I s l a n d , ”   I E E E   T r a n s .   E n e r g y   C o n v e r s . ,   v o l .   2 0 ,   n o .   2 ,   p p .   4 0 6 – 4 1 4 ,   2 0 0 5 .   [ 3 ]   H .   N i k k h a j o e i   a n d   R .   H .   L a s s e t e r ,   “ D i s t r i b u t e d   g e n e r a t i o n   i n t e r f a c e   t o   t h e   C E R T S   m i c r o g r i d , ”   I E E E   T r a n s .   P o w e r   D e l i v . ,   v o l .   2 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 5 9 8 – 1 6 0 8 ,   2 0 0 9 .   [ 4 ]   S .   B a u d o i n ,   I .   V e c h i u ,   a n d   H .   C a m b l o n g ,   “ A   r e v i e w   o f   v o l t a g e   a n d   f r e q u e n c y   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   f o r   i s l a n d e d   m i c r o g r i d , ”   S y s t .   T h e o r y ,   C o n t r o l   C o m p u t .   ( I C S T C C ) ,   2 0 1 2   1 6 t h   I n t .   C o n f . ,   v o l .   3 3 ,   n o .   0 ,   p p .   1 – 5 ,   2 0 1 2 .   [ 5 ]   J .   A .   P .   L o p e s ,   C .   L .   M o r e i r a ,   a n d   A .   G .   M a d u r e i r a ,   “ D e f i n i n g   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   f o r   m i c r o g r i d s   i s l a n d e d   o p e r a t i o n , ”   I E E E   T r a n s .   P o w e r   S y s t . ,   v o l .   2 1 ,   n o .   2 ,   p p .   9 1 6 – 9 2 4 ,   2 0 0 6 .   [ 6 ]   A .   K l e m ,   M .   H .   N e h r i r ,   a n d   K .   D e h g h a n p o u r ,   " F r e q u e n c y   s t a b i l i z a t i o n   o f   a n   i s l a n d e d   m i c r o g r i d   u s i n g   d r o o p   c o n t r o l   a n d   d e m a n d   r e s p o n s e , "   2 0 1 6   N o r t h   A m e r i c a n   P o w e r   S y m p o s i u m   ( N A P S ) ,   D e n v e r ,   C O ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 6 .   [ 7 ]   M .   S .   B i s h t   a n d   S a t h a n s ,   " F u z z y   b a s e d   i n t e l l i g e n t   f r e q u e n c y   c o n t r o l   s t r a t e g y   i n   s t a n d a l o n e   h y b r i d   A C   m i c r o g r i d , "   2 0 1 4   I E E E   C o n f e r e n c e   o n   C o n t r o l   A p p l i c a t i o n s   ( C C A ) ,   J u a n   L e s   A n t i b e s ,   p p .   8 7 3 - 8 7 8 ,   2 0 1 4 .   [ 8 ]   M a n e e s h ,   “ F r e q u e n c y   c o n t r o l   o f   a   m i c r o g r i d   b y   u s i n g   P I   c o n t r o l l e r , ”   2 0 1 5   I n t .   C o n f .   E n e r g y ,   P o w e r   E n v i r o n .   T o w a r .   S u s t a i n .   G r o w t h ,   I C E P E   2 0 1 5 ,   2 0 1 6 .   [ 9 ]   D .   J .   L e e   a n d   L .   W a n g ,   “ S m a l l - s i g n a l   s t a b i l i t y   a n a l y s i s   o f   a n   a u t o n o m o u s   h y b r i d   r e n e w a b l e   e n e r g y   p o w e r   g e n e r a t i o n / e n e r g y   s t o r a g e   s y s t e m   p a r t   I :   T i m e - d o m a i n   s i m u l a t i o n s , ”   I E E E   T r a n s .   E n e r g y   C o n v e r s . ,   v o l .   2 3 ,   n o .   1 ,   p p .   3 1 1 – 3 2 0 ,   2 0 0 8 .   [ 1 0 ]   S .   S a t a p a t h y ,   K .   M .   D a s h ,   a n d   B .   C .   B a b u ,   “ V a r i a b l e   s t e p   s i z e   M P P T   a l g o r i t h m   f o r   p h o t o   v o l t a i c   a r r a y   u s i n g   z e t a   c o n v e r t e r   -   A   c o m p a r a t i v e   a n a l y s i s , ”   2 0 1 3   S t u d e n t s   C o n f .   E n g .   S y s t .   S C E S   2 0 1 3 ,   2 0 1 3 .   [ 1 1 ]   P .   W a n g   a n d   R .   B i l l i n t o n ,   “ R e l i a b i l i t y   b e n e f i t   a n a l y s i s   o f   a d d i n g   W T G   t o   a   d i s t r i b u t i o n   s y s t e m , ”   I E E E   T r a n s .   E n e r g y   C o n v e r s . ,   v o l .   1 6 ,   n o .   2 ,   p p .   1 3 4 – 1 3 9 ,   2 0 0 1 .   [ 1 2 ]   G .   S .   S t a v r a k a k i s   a n d   G .   N .   K a r i n i o t a k i s ,   " A   g e n e r a l   s i m u l a t i o n   a l g o r i t h m   f o r   t h e   a c c u r a t e   a s s e s s m e n t   o f   i s o l a t e d   d i e s e l - w i n d   t u r b i n e s   s y s t e m s   i n t e r a c t i o n .   I .   A   g e n e r a l   m u l t i m a c h i n e   p o w e r   s y s t e m   m o d e l , "   i n   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   E n e r g y   C o n v e r s i o n ,   v o l .   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   5 7 7 - 5 8 3 ,   1 9 9 5 .   [ 1 3 ]   S .   S i n g h ,   M .   S i n g h ,   a n d   S .   C .   K a u s h i k ,   “ O p t i m a l   p o w e r   s c h e d u l i n g   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   s y s t e m s   i n   m i c r o g r i d s   u s i n g   d i s t r i b u t e d   e n e r g y   s t o r a g e   s y s t e m , ”   I E T   R e n e w .   P o w e r   G e n e r ,   2 0 1 6 .   [ 1 4 ]   M .   S .   B i s h t   a n d   S a t h a n s ,   “ F u z z y   b a s e d   i n t e l l i g e n t   f r e q u e n c y   c o n t r o l   s t r a t e g y   i n   s t a n d a l o n e   h y b r i d   A C   m i c r o g r i d , ”   2 0 1 4   I E E E   C o n f .   C o n t r o l   A p p l .   C C A   2 0 1 4 ,   p p .   8 7 3 – 8 7 8 ,   2 0 1 4 .   [ 1 5 ]   C .   A n d e r s s o n   a n d   M .   L i n d b e r g ,   “ A u t o t u n i n g   o f   a   P I D - c o n t r o l l e r , ”   O c t o b e r ,   p .   3 8 ,   2 0 0 4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.