I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv e  S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,   Dec em b er   2 0 2 4 ,   p p .   2 1 1 5 ~ 2 1 2 7   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 5 . i4 . p p 2 1 1 5 - 2 1 2 7       2115     J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   The LL CL f ilter - ba sed sy nchro nv erte r  with  ada ptive fuzzy    lo g ic control ler       T a n T h ien Tra n 1, 2 ,3 ,   Q uo c  Dung   P ha n 1, 2 ,   B a o   Anh Ng uy en 1, 2 ,   Weng   K ea n Ye w 4   1 F a c u l t y   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s   En g i n e e r i n g ,   H o   C h i   M i n h   C i t y   U n i v e r si t y   o f   T e c h n o l o g y   ( H C M U T) ,   H o   C h i   M i n h   C i t y ,   V i e t n a m   2 V i e t n a m N a t i o n a l   U n i v e r si t y   H o   C h i   M i n h   C i t y   ( V N U - H C M ) ,  H o   C h i   M i n h   C i t y ,   V i e t n a m   3 S y st e m O p e r a t o r   D e p ar t m e n t ,   S o u t h e r n   R e g i o n a l   N a t i o n a l   L o a d   D i s p a t c h   C e n t r e ,   H o   C h i   M i n h   C i t y ,   V i e t n a m   4 S c h o o l   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   P h y si c a l   S c i e n c e s,  H e r i o t - W a t t   U n i v e r si t y   M a l a y s i a ,   P u t r a j a y a ,   M a l a y s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 8 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u l 6 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   J u l 2 4 ,   2 0 2 4       G lo b a l  wa rm in g   h a s  e m e rg e d   a s  a   sig n if ica n t  iss u e ,   p rima ril y   d u e   to   t h e   u se   o f  fo ss il   fu e ls  f o r  p o we r  g e n e ra ti o n .   Re n e wa b le  e n e rg y   a d o p t io n   h a s  su rg e d .   Ho we v e r,   sta b il it y   iss u e s  a rise   wh e n   in teg ra ti n g   t h e   p r ima ry   s o u rc e   a n d   in e rti a - les s  n a tu re   o f  c o n v e rter - in terfa c e d   re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e s  (RES s)  in to   th e   trad it i o n a l   p o we r  sy ste m ,   d u e   to   it s i n term it ten t   a n d   u n c e rt a in   n a t u re .   Th e   p ro p o se d   so l u ti o n   i n v o lv e s   c o n tro ll in g   c o n v e rter - in terfa c e d   RES   to   e m u late   t h e   c h a ra c teristics   o f  a   c o n v e n ti o n a l  sy n c h ro n o u s  g e n e r a to r  (S G ),   c o m m o n ly   k n o wn   a s  a   v irt u a l  sy n c h ro n o u s  g e n e ra to r  o r  sy n c h r o n v e rter .   As   it   fu n d a m e n tally   fu n c ti o n s  a s  a   p o we r  c o n v e rter,  it   is  c ru c ial  t o   c o n sid e r  th e   a p p ro p riate   fil ter   d e sig n   f o r  t h e   sy n c h r o n v e rter .   Ad d it i o n a ll y ,   b y   e m u latin g   th e   c h a ra c teristics   o f  S G ,   th e   v a lu e s  o f  “ v irt u a l”  i n e rti a   a n d   d ro o p   c o e fficie n ts   m u st  b e   c h o se n   a c c u ra tely   to   p ro v i d e   a   r o b u st   re sp o n se   u n d e r   d iffere n t   o p e ra ti n g   sc e n a rio s  o f  th e   sy n c h r o n v e rter .   He n c e ,   t h is  p a p e r  p ro p o se s  a   n o v e l   LL CL  fil ter - b a se d   sy n c h r o n v e rt e r  sy ste m   a lo n g   wi th   a n   a d a p ti v e   c o n tro l   stra teg y   u si n g   a   fu z z y   l o g ic  c o n tr o ll e r  (F LC).   T h e   sy ste m   is  sim u l a ted   u n d e r  d iffere n t  o p e ra ti n g   sc e n a rio s  i n   M ATLAB/S imu li n k .   T h e   p ro p o s e d   sy ste m   d e m o n stra ted   imp r o v e d   fre q u e n c y   re sp o n se   a n d   re d u c e d   to tal  h a rm o n ic   d isto rti o n   c o m p a re d   t o   t h e   c o n v e n ti o n a l  sy n c h ro n v e rter  m o d e l  f o r  a ll   t h e   d iffere n t  o p e ra ti n g   sc e n a ri o s,   t h u s   e n h a n c i n g   g ri d   sta b il it y   a n d   p o w e r  q u a li t y .   K ey w o r d s :   Fu zz y   lo g ic  co n tr o ller   L L C L   f ilter   R en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   Sy n ch r o n v er ter   Vir tu al  in er tia   Vir tu al  s y n ch r o n o u s   g e n er ato r   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Qu o c  Du n g   Ph an   Facu lty   o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r in g ,   Ho   C h i M in h   C ity   Un iv er s ity   o f   T ec h n o lo g y   ( HC MU T )   Vietn am   Natio n al  Un iv er s ity   Ho   C h i M in h   C ity   ( VNU - HC M)   2 6 8   L y   T h u o n g   Kiet  Stre et,   Dis tr ict  1 0 ,   7 2 5 0 6 ,   Vietn a m   E m ail:  p q d u n g @ h cm u t.e d u . v n       1.   I NT RO D UCT I O N   T r an s itio n in g   to   r en ewa b le  en er g y   is   an   ef f ec tiv e  wa y   o f   r e d u cin g   th e  ca r b o n   f o o tp r in t  in   elec tr ical  g en er atio n .   Ho we v er ,   s tab ilit y   is s u es  ar i s e  wh en   in teg r atin g   p r im ar y   s o u r ce   an d   in er tia - less   n atu r e  o f   co n v er te r - in ter f ac ed   r e n ewa b le  en er g y   s o u r ce s   ( R E Ss )   in to   th e  tr ad itio n al  p o wer   s y s tem ,   d u e  t o   i ts   in ter m itten t  an d   u n ce r tain   n atu r e.   T h u s ,   th is   h a s   p o s ed   a   s ig n if ican t   ch allen g e   f o r   th e   p o wer   g r id .   W h en   f ac ed   with   a n   e x tr em e   co n d itio n   o f   lo w   in er tia  a n d   i n s u f f icien t  p o wer   r eser v e ,   lo a d   s h ed d i n g   h as  to   b e   ac tiv ated   in   o r d er   to   p r e v en t   lo s s   o f   s y n ch r o n is m   o r   b lac k o u ts   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   As  a  r esu lt,  s ig n i f ican t  ef f o r ts   h a v e  b ee n   d ev o ted   to   s tu d y in g   an d   im p lem en tin g   co n tr o l  s tr ateg i es  f o r   c o n v e r ter - in ter f ac ed   R E S  to   s u p p o r t  t h e  g r id   u n d e r   n o r m al  a n d   ex tr em e   co n d itio n s .   O n e  o f   th e   em er g i n g   f ield s   is   th e  g r id - f o r m in g   co n tr o l  s tr ateg y ,   n o tab ly   th e   v ir tu al  s y n c h r o n o u s   g en er a to r ,   also   k n o wn   as  th e   s y n ch r o n v e r ter   m o d el,   o f f e r s   a  p r o m is in g   s o lu tio n   f o r   co n tr o llin g   c o n v er te r - in ter f ac ed   R E Ss   b y   em u latin g   th e  ch ar ac ter is tics   o f   s y n ch r o n o u s   g en er at o r   ( SG)   in   t h e  p o w er   g r id   [ 2 ] – [ 7 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J  Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  2115 - 2 1 2 7   2116   T h er e  h av e  b ee n   d i f f er en t   s tu d ies  co n d u cted   u n d er   t h e  g en er al  ter m   “ v ir tu al  s y n ch r o n o u s   g en er ato r /m ac h in e ”.   T h e  f ir s t   ap p r o ac h ,   p r o p o s ed   in   a  s tu d y   b y   B ec k   an d   Hess e   [ 8 ]   an d   ca lled   v i r tu al  s y n ch r o n o u s   m ac h in e   ( VI SM A ) ,   d er i v es  th e   s ev en th - o r d er   m o d el  o f   th e  s y n ch r o n o u s   g en er ato r   ( SG)   in to   th e   co n tr o l   s y s tem .   T h is   ap p r o ac h   in h er its   all  t h e  c h ar ac ter is tics   o f   th e  SG   b u t   ex h ib its   p o o r   d y n am ics  b eh av io r   u n d er   is lan d in g   o p er atio n   a n d   co m p lex ity   in   im p lem en tatio n   [ 4 ] .   I n   co n tr ast,  m a n y   s tu d ies  h av e  b ee n   c o n d u cted   u n d er   th e  n am es  s y n ch r o n v er t er   an d   v ir tu al  s y n ch r o n o u s   g en er ato r   ( VSG )   u s in g   lo w - o r d e r   eq u atio n s   o f   th e  SG  d u e  to   th eir   s im p licity   an d   g o o d   p er f o r m an ce .   T h e  VSG  is   b ased   o n   th e  ap p licatio n   o f   th e  SG  s win g   eq u atio n   in   th e   co n tr o l  s tr ateg y   [ 2 ] – [ 4 ] ,   [ 6 ] ,   [ 7 ] ,   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   T h e  sy n c h r o n v er ter   m o d el,   o n   th e  o th er   h an d ,   d escr ib es  th e   m ath em atica l  eq u atio n s   o f   t h e  s tato r   an d   r o to r   o f   th e  SG.  Mo r eo v er ,   th e  a p p licatio n   o f   th e  sy n ch r o n v er ter   m o d el  f o r   c o n v e r ter   in ter f ac ed   R E Ss   is   ea s ier   wh en   co m p ar ed   with   t h e  VSG  m o d el   s in ce   th e  p er f o r m an ce   o f   th e   VSG   d ep en d s   o n   m an y   p ar am eter s   a n d   co m p o n e n ts   o f   co n tr o ller .   T h er ef o r e ,   th e  s y n ch r o n v er ter   m o d el  will  b e  f u r th e r   s tu d ied   an d   a p p lied   in   t h is   p ap er .   T h e  co n ce p t  “ s y n ch r o n v er te r ”   allo ws  co n v e r ter   in te r f ac ed   R E Ss   to   m im ic  th e  p r in cip les   o f   SG  an d   h as  b ee n   well - d ev elo p ed   f u r th er   in   p r ev io u s   s tu d ies   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   R esear ch   o n   th e  s y n ch r o n v er ter   m o d el  v a r ies  ac r o s s   v ar io u s   asp ec ts .   Pre v ie w  s tu d y   by  Z h o n g   an d   W eiss   [ 1 3 ] ,   an   in t r o d u ctio n   to   th e  s y n ch r o n v er ter - b ased   co n tr o l  s tr ateg y   f o r   p o wer   s y s t em s   an d   m icr o g r i d   ap p licatio n s   is   p r o p o s ed .   Ad d itio n ally ,   r es ea r ch   o n   im p r o v i n g   th e  d y n am ic  r esp o n s e  u n d er   f a u lt c o n d itio n s   o f   th e   s y n ch r o n v er ter   is   p r esen ted   i n   s tu d y   b y   Sch u lze   et  a l .   [ 1 4 ] .   C o n tr o l  p ar am eter   d esig n   an d   tu n in g   m eth o d s   f o r   th e  sy n c h r o n v er ter   ar e  p r o p o s ed   in   D o n g   an d   C h en   [ 1 5 ]   b ased   o n   m ath em atica l  an aly s is .   Mo r eo v er ,   R o d r íg u ez - C ab er o   et  a l.   [ 1 6 ]   ex ten s iv ely   p r es en t  th e  r elatio n s h ip   o f   p ar a m eter s   in   th e  s tab ilit y   p er f o r m an ce   o f   th e   en tire   s y s tem   u s in g   s m all  s ig n al  an a ly s is .   T h is   h elp s   in   d eter m in in g   p ar a m eter s   f o r   th e  s y n ch r o n v e r ter   f o r   s tab le   o p er atio n .   Par allel  o p er atio n   o f   m u lti - s y n ch r o n v er ter   s y s tem s   i s   also   a  tr en d in g   r esear ch   to p ic.   Yap   et  a l.   [ 1 7 ]   p r o p o s e  ad ap tiv e  co n tr o l  s tr ateg ies  u s in g   f u zz y   c o n tr o l   s y s tem .   L astl y ,   th e  s tu d y   o f   f ilter   d esig n   a n d   its   co n tr ib u tio n   to   th e  s tab le  o p er atio n   o f   th e   sy n ch r o n v er ter   h as  b ee n   ex am in ed ,   alb eit  o n ly   wi th   th e  L C L   f ilter   [ 1 8 ] – [ 2 0 ] .   I n   th e  asp ec t  o f   a d ap tiv e   co n tr o l ,   r esear ch   h as  b ee n   co n d u cte d   o n   ad ap tiv e  d a m p i n g ,   co n tr o l,  o r   s elf - ad ap tiv e  s y n ch r o n v er te r s ,   as  m en tio n ed   in   p r ev io u s   s tu d ies   [ 1 7 ] ,   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   H o wev er ,   W a n g   et  a l.   [ 2 2 ]   o n ly   f o c u s   o n   th e  s witch in g   m eth o d   with   f ix e d   v alu es  o f   c o n tr o l  p ar am eter s .   On   th e  o th er   h a n d ,   L i  et  a l.   [ 2 1 ]   p r o v id e   o n lin e  ca lcu latio n   o f   b o th   d r o o p   an d   in er tia  v alu es  b u t  f o llo win g   a   f ix e d   c o n tr o l   r u l e.   I n   co n t r ast,  Yap   et   a l.   [ 1 7 ]   em p lo y   f u zz y   lo g ic   co n tr o l   ( FLC)  alo n g   with   o p tim izatio n   m eth o d s   to   ca lcu late  m o r e  ad ap tiv e  co n tr o l  p ar am eter s ,   b u t  it  is   a  tim e - co n s u m in g   task .   T h e   ap p licatio n s   o f   FLC  f o r   d eter m in in g   “a d a p tiv e”   co n tr o l  v al u es  o f   b o th   i n er tia  an d   d r o o p   co ef f icien ts   to   wh ich   f o llo w   d if f er en t   o p er atin g   s ce n ar io s   in   sy n ch r o n v er ter   s y s tem s   h av e   n o t   b ee n   e x p lo r e d   y e t.  Fu r th er m o r e,   th e   u tili za tio n   o f   th e   L L C L   f ilter ,   wh ich   o f f e r s   b etter   p er f o r m a n ce   in   h ar m o n ic  lim itatio n   co m p ar ed   to   t h e  L C L   f ilter ,   h as n o t b ee n   s tu d ied   o r   i m p lem en ted   in   s y n ch r o n v e r ter   s y s tem s .   T h er ef o r e,   th is   p ap er   p r o p o s es  a  n o v el  L L C L   f ilter   b ased   s y n ch r o n v er ter   s y s tem ,   alo n g   with   an   FLC - b ased   ad ap tiv e   co n t r o l sy s tem   to   d eter m in e   b o t h   in e r tia  an d   d r o o p   co e f f icien t v al u es u n d er   d if f er e n t o p er atin g   co n d itio n s .   T h e  p a p er   is   d iv id ed   in to   f o u r   p ar ts :  i )   Stu d ies   on  VSG  an d   Sy n ch r o n v e r ter   s y s tem   to g eth er   with   r esear ch   g a p   ar e   in tr o d u ce d   in   Sectio n   1 ,  ii)   S ec tio n   2   p r o v id es  th e  b ac k g r o u n d   o f   th e   s y s tem   an d   th e   p r o p o s ed   ad ap tiv e  c o n tr o l   s tr ateg y   b ased   o n   FLC ,   i i i)   S ec tio n   3   o u tli n es  th e  ca s e  s tu d ies  a n d   t h e  r e s p ec tiv e  s im u latio n   r esu lts ,   an d   i v )  S ec tio n   4   s u m m ar izes th e  f in d in g s   o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem .       2.   M AT H E M AT I CA L   M O D E L   O F   T H E   L L C L   F I L T E R - B AS E D  SYN CH RO NVE RT E R  SYS T E M   T h e  f o llo win g   s u b s ec tio n s   p r o v id e   a   b r ief   d escr ip tio n   o f   th e  t h eo r etica l  b ac k g r o u n d   o f   th e   co n v en tio n al  sy n c h r o n v er ter   m o d el.   Firstl y ,   a  m ath em atic al  m o d el   o f   th e  c o n v e n tio n al   s y n ch r o n v e r ter   is   p r esen ted .   T h e n ,   th e  well - k n o wn   L L C L   f ilter   is   s h o wn   with   a  b r ief   co m p ar is o n   to   th e  L C L   f ilter .   Fin ally ,   th e   co n tr o l  m eth o d   d er i v in g   f u zz y   f o r   th e   p r o p o s ed   c o n tr o l   s tr ateg y   o f   th e   L L C L   f ilter - b a s ed   s y n ch r o n v er ter   s y s tem   is   p r o v id ed .     2 . 1 .   Sy nchro nv er t er   m o del   T h e  f ir s t  m o d el  o f   s y n c h r o n v er ter ,   d escr ib e d   in   s tu d y   [ 1 3 ] ,   d er iv ed   th e  s win g   e q u atio n   o f   a   s y n ch r o n o u s   g en e r ato r   as  th e   ac tiv e  p o wer   lo o p   ( APL)   to   co n tr o l  th e  v i r tu al  r o to r   an g le   an d   ac tiv e  p o wer   o u tp u t.   Ad d itio n ally ,   th e   r ea ct iv e  p o wer   lo o p   ( R PL)   was  im p lem en ted   t o   ad ju s t  t h e  r ea cti v e  p o we r   g e n er atio n   an d   v o ltag e  m ag n itu d e  at  th e   ter m in al  o f   t h e  sy n ch r o n v er ter .   T h e  m ath em atica l  eq u atio n   d escr ib es  th e  R PL  is   ex p r ess ed   as   ( 1 ) .       = ( ∗ −  ) + √ 2 3 ( ∗ −  )   ( 1 )     W h er e  Q g   an d   U t   ar e  r ea ctiv e  p o wer   g en e r atio n   an d   ter m in al   v o ltag e  o f   s y n ch r o n v er te r ,   r es p ec tiv ely ;  th e  u p p e r   s cr ip t  “* ”  s tan d s   f o r   th e  s ettin g /r ef er e n ce   v al u e.      is   th e  v ir tu al  f ield   f lu x .   T h e  r ea ctiv e  d r o o p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Th e  LL C L f ilter - b a s ed   s yn ch r o n ve r ter w ith   a d a p tive  fu z z y  lo g ic  co n tr o ller   ( Ta n   Th ien   Tr a n )   2117   co ef f icien ts   D q   an d   R PL  r esp o n s e  s p ee d   p ar a m eter   K g   ca n   b e  ch o s en   as  in   r esear ch   [ 2 3 ] .   T h e  u n d er   s cr ip t   “f ”   d ef in es  th e   f ilter ed   s ig n als  th r o u g h   th e   lo w - p ass   f ilter   with   t h e  tim e   co n s tan t  T f   also   d ef in ed   in   r esear ch   [ 2 3 ] .   T h en ,   D o n g   an d   C h en   [ 2 4 ]   p r o p o s ed   an   ac tiv e  d am p in g   co r r e ctio n   lo o p   to   en h a n ce   th e   d y n a m ic  r esp o n s e  s p ee d   o f   th e  APL.   T h e  g en er al  m ath e m atica l  eq u atio n s   d escr ib in g   t h e  s y n ch r o n v er te r   ar e  p r o v id e d   in   r esear ch es   [ 1 5 ] ,   [ 2 3 ] – [ 2 5 ] ,   an d   ex p r ess ed   as  in   ( 2 ) .       = −  + ( ∗ − ) −  (   )   ( 2 )     W h er e  J g   is   v ir tu al  in e r tia  co ef f icien t,   T m   a n d   T ef   ar e  m ec h an ical  a n d   elec tr ical  to r q u e  o f   s y n ch r o n v er ter ,   D p   a n d   D f   a r e  d r o o p   an d   d am p in g   p ar a m eter s   o f   th e  APL  an d   ac ti v e  d am p in g   lo o p ,   r esp ec tiv ely ,     an d   ∗   ar e  th e  o u t p u t  an d   r ef er en ce   an g u lar   v el o city   o f   th e  s y n ch r o n v e r ter .   O u tp u t  v o ltag es   o f   th e   s y n ch r o n v er ter   a r e  th e n   d escr ib ed   b y   ( 3 ) .   Fu r th e r m o r e,   th e  s elf - s y n c h r o n is m   p r o p er ty   o f   SG  is   em u late d   b y   em p lo y in g   t h e  c o n tr o l   s tr ateg y   o u tlin ed   in   s tu d y   [ 2 3 ] .   T h e s e  co n tr o l   p h ases   f u lf ill  th e   ca p ab ilit y   o f   em u latin g   th e  ch ar ac ter is tics   o f   SG  in   th e  s y n ch r o n v er ter .   I n   th is   p ap e r ,   th e  co n v en tio n al  m o d el  d es cr ib ed   in   s tu d y   [ 1 5 ]   an d   ap p lied   with   ce r tain   m o d if icatio n s   f o r   th e  L L C L - b ased   s y n ch r o n v er te r   s y s tem .     = ̇ [  ⁡ ( )  ( + 2 3 ⁄ )  ⁡ ( − 2 3 ⁄ ) ]   ( 3 )     2 . 2 .   L L C L   f ilte r   T h e  r ec en t p ass iv e  L L C L   f ilter ,   with   an   ad d itio n al  in d u ct o r   i n   th e  ca p ac ito r   tr a p   cir cu it,  h a v e  m ad e  it   s u p er io r   t o   th e   tr ad itio n al  L C L ,   esp ec ially   in   s witch in g   h ar m o n ics  lim itatio n   [ 2 6 ] .   W ith   o u tp u t  tr a n s f er   f u n ctio n s ,   th e  r esp o n s es  o f   th e   L L C L -   an d   L C L - b ased   co n v e r ter   s y s tem   d o   n o t  s h o w  m an y   d if f er en ce s   in   th e  lo w  f r eq u en cy   r a n g e.   T h en ,   t h e  L L C L - b ased   sy n ch r o n v e r t er   s y s tem   will  b e   d ep lo y ed   f o r   th e   f ir s t  tim e   to   an aly ze   p er f o r m an ce s   o f   th e  p r o p o s ed   ad ap tiv e  co n tr o l  s tr ateg y   u s in g   FLC.  Hu an g   et  a l.   [ 2 6 ]   also   p r o p o s ed   d etails  ab o u t  th e  L L C L   f ilter   d esig n   p r o ce d u r e  an d   co n s tr ain ts   wh ich   will  b e  ap p lied   as  d esig n   g u id elin es  in   th is   p ap er .     2 . 3 .   Ada ptiv e  co ntr o l st ra t eg y   wi t h f uzzy   lo g ic  co ntr o ller   T h is   p ap er   p r o p o s es  an   ad a p tiv e  FLC - b ased   co n tr o l   s tr ateg y   f o r   th e   s y n c h r o n v er ter   s y s tem   with   an   L L C L   f ilter .   T h e  f u zz y   lo g ic   co n tr o ller   co n s is ts   o f   th r ee   m ain   p ar ts   [ 2 7 ] .   T h e   f u zz if ic atio n   p h ase  ai d s   in   tr an s f o r m in g   cr is p   s ets  o f   in p u t  v alu es  in to   f u zz y   m em b e r s h ip   f u n ctio n s .   T h e  s ec o n d   p ar t  is   th e  f u zz y   in f er e n ce   en g in e,   wh ich   in clu d es   th e  r u le  b ase  wh er e  th e  r elatio n s h ip s   b etwe en   in p u ts   an d   o u tp u ts   s tates  ar e  d ef in ed .   Fin ally ,   th e  d ef u zz i f icatio n   p r o ce s s   tr an s lates th e  f u zz y   o u tp u t v alu es in to   th e  c r is p   v alu es.       3.   T H E   P RO P O S E D  M E T H O D  O F   CO NT RO L   S T RA T E G Y  F O R  T H E   L L CL   F I L T E R   B A SE D   SYNCH RO NV E RT E R  S YS T E M   T h e  d esig n   p r o ce d u r e  an d   s im u latio n   o f   th e  p r o p o s ed   m eth o d   o f   co n tr o l  s tr ateg y   f o r   th e  L L C L   f ilter   b ased   s y n ch r o n v er ter   s y s tem   ar e  in h er en t  in   p r ev io u s   r esea r ch es   [ 1 5 ] ,   [ 2 5 ] .   Sin ce   th e  sy n ch r o n v er ter   m o d el   its elf   is   b ased   o n   th e  s tu d y   by  Do n g   an d   C h e n   [ 1 5 ]   an d   with   th e  p u r p o s e  o f   co m p ar is o n   to   p r ev io u s   s tu d ies  in   o r d er   to   clar if y   th e  a d v an ta g es  o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem .   T ab le  1   p r esen ts   th e  p ar a m eter s   u tili ze d   f o r   f ilter   d esig n   an d   s im u latio n .   T h ese  p ar am et er s   ar e  r ef er e n ce d   f r o m   [ 1 5 ] ,   [ 2 5 ]   f o r   th e  p u r p o s e  o f   c o m p a r is o n .       T ab le  1.   Sy s tem   p ar a m eter s   N o t a t i o n   P a r a me t e r s   V a l u e s   N o t a t i o n   P a r a me t e r s   V a l u e s   Sb   R a t e d / b a se   p o w e r   1 . 6   M V A   VDC   D C   l i n k   v o l t a g e   1 3   k V   Vb   R a t e d / b a se   l i n e - l i n e   v o l t a g e   6 . 6   k V   Df   A c t i v e   d a mp i n g   c o e f f i c i e n t   1 . 1 3   V s2 / r a d   fb   R a t e d / b a se   f r e q u e n c y   6 0   H z   Dq   R P L  d r o o p   c o e f f i c i e n t   3 7 1 1   v a r / V   ωb   R a t e d / b a se   a n g u l a r   f r e q u e n c y   3 7 7   r a d / s   Kg   I n t e g r a t o r   p a r a me t e r   i n   t h e   R P L   2 7 9 8 0   v a r . r a d / V   f sw   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   1 2   k H z   Tf   Lo w - p a ss fi l t e r   t i me   c o n s t a n t   0 . 0 1   s   Ts   S a mp l i n g   t i me   8 3 3 . 3 3   n s             3 . 1 .   L L C L   f ilte r  p a ra m et er s   Fo llo win g   th e  d esig n   co n s tr ain ts   an d   p r o ce d u r e  o u tlin ed   in   s tu d y   b y   Hu a n g   et  a l .   [ 2 6 ] ,   th e  p ar am eter s   o f   th e  L L C L   f ilter   em p lo y ed   in   th is   p ap er   ar e  th en   d eter m in ed .   I n   ad d itio n ,   th e  d esig n   p r o ce s s   f o r   th e  L C L   f ilter   is   s im ilar   to   th at   o f   th e  L L C L   f ilter .   T h e   p ar am ete r s   f o r   th e  L L C L   a n d   L C L   f ilter s   ar e   p r esen ted   in   T a b le   2   alo n g   with   s o m e  co m m en ts   as  f o llo ws.  Firstl y ,   th e  g r id - s id e  in d u ctan ce   o f   th e  L L C L   f ilter   is   s ig n if ican tly   r ed u ce d   c o m p ar e d   to   th e  L C L   f ilter   wh ich   th en   h elp s   in   lo w er in g   to tal  m ass   an d   ca p ital  r e q u ir em en ts   f o r   th e  L L C L   f ilter   wh ile  s till   m ain t ain in g   th e  ab ilit y   to   li m it  h ar m o n ics.  T h en ,   th e  d am p in g   r esis tan ce   in   th e  tr ap   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J  Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  2115 - 2 1 2 7   2118   cir cu it  o f   t h e  L L C L   f ilter   is   m u ch   s m aller ,   wh ic h   h elp s   to   r e d u ce   th e   p o wer   lo s s   o f   th e   f ilter .   Fin ally ,   with   th e   ad d itio n al  in d u ctan ce   i n   th e   tr ap   cir cu it,   th e  L L C L   f ilter   e x h ib its   b etter   p e r f o r m an ce   i n   lim itin g   h ar m o n ics  ar o u n d   th e  s witch in g   f r eq u e n c y .   F ig u r e  1   illu s tr ates  th e  B o d e  p lo t  o f   t h e  tr an s f er   f u n ctio n s   f o r   th e  L C L   f ilter   ( d ash ed   b lu e  lin e)   an d   L L C L   f ilter   ( s o lid   r ed   lin e)   with   t h e  d esig n   p ar am eter s   p r esen te d   in   T ab le  2 .       T ab le   2 .   Fil ter   d esig n   p ar am et er s   P a r a me t e r s   LLC L   f i l t e r   LC L  f i l t e r   C o n v e r t e r   si d e   i n d u c t a n c e   ( L 1 ,   [ mH ] )   3 . 6   3 . 6   G r i d   s i d e   i n d u c t a n c e   ( L2   i n   [ mH ] )   0 . 3 2   0 . 6 4   C a p a c i t a n c e   o f   r e so n a n c e   b r a n c h   ( C f   ,   [ µ F ] )   2 . 1 4   2 . 1 4   D a mp i n g   r e s i st a n c e   ( R d ,   [ m Ω ] )   0 . 3   8 . 3   I n d u c t a n c e   o f   r e s o n a n c e   b r a n c h   ( Lf   ,   [ µ H ] )   82   -           Fig u r e  1 .   B o d e  p lo t o f   th e  d esi g n ed   L L C L   an d   L C L   f ilter       3 . 2 .   T he  a da ptiv e  co ntr o l st ra t eg y   ba s ed  o n f uzzy   lo g ic  co ntr o ller   T h e  F L C   s y s te m   i n   t h e  p r o p o s ed   c o n tr o l   s t r at e g y   a r e   ill u s t r a t ed   i n   Fi g u r e  2 .   T h e  n o r m al iz ed   f r e q u e n c y   d e v i ati o n   a n d   th e  r at e  o f   c h an g e   o f   f r e q u e n c y   d e v i ati o n   ar e  u ti liz ed   as   i n p u ts   f o r   t h e  f u zz y   s y s t em   wh ile   t h e   o u t p u ts   c o r r es p o n d   to   t h e   v al u es  o f   t h e   v ir t u al  in er tia   ( J g )   a n d   ac t iv e  p o we r   d r o o p   ( D p )   c o e f f ici en ts .   T o   e n s u r e   co n s is t e n c y ,   t h e  in p u t  v ar ia b le s   ar e  n o r m a liz ed   wit h i n   th e  r a n g e  o f   [ - 1 ,   1 ] .   A d d it io n all y ,   t h e  r ate   o f   c h a n g e  o f   f r e q u en c y   d e v i ati o n   in p u t   is   s a m p le d   at   a   ti m e   f r a m e   o f   a p p r o x im ate ly   8 3 . 3   m s   t o   m it ig ate   s u b - t r a n s i e n t n o is es  wh i le   s til l  ca p t u r i n g   t h e   e v o l u ti o n   o f   t h e  s y s t em ' s   f r e q u e n c y   v a r ia ti o n   [ 2 8 ] .   D r a wi n g   u p o n   t h e   p r in ci p l es  o u tli n ed   in   [ 2 1 ] ,   t h e  att r i b u tes   a n d   n u m b e r s   o f   m e m b er s h i p   f u n ct i o n s   to g et h er   wit h   t h e  r u l e  b as e  c a n   b e  v a r i ed   b ase d   o n   s y s te m   d esi g n   e x p e r t.   T h e n ,   l e v e r a g i n g   ac c u m u l ate d   e x p e r i e n c e  f r o m   s i m u lat io n   p r ac t ic es,   t h e   p r o p o s e d   FLC - b as ed   co n t r o l   s t r a te g y   i n   th is   p ap er   ad o p ts   t r a p ez o i d al   m e m b er s h i p   f u n c ti o n s   to g e th e r   wit h   th e   r u le   b ase   as ;   t h e   f i v e  in p u t  att r i b u t es a r e   cl ass i f i ed   as:  n eg ati v e  b i g   ( NB ) ,   n e g a tiv e  s m al l  ( NS) ,   ze r o   ( Z ) ,   p o s i t iv e   s m all   ( PS ) ,   a n d   p o s iti v e   b i g   ( PB ) .   S im i la r l y ,   t h e  o u t p u ts   em p l o y   t y p e   I I   Ga u s s ian   m e m b e r s h ip   f u n cti o n s   a n d   ar e  d e f i n ed   as :  lo w   ( l ) ,   m e d i u m   ( m ) ,   a n d   h i g h   ( h ) ,   as  s h o wn   i n   Fi g u r e  2 ( a )   a n d   Fig u r e  2 ( b ) .   T h e  5 x 5   r u l e  b ase   ta b le   f o r   t h e  f u zz y   in f e r e n c e  e n g in e  wh ic h   v is u all y   r ep r es e n ts   th e   m em b e r s h i p   f u n cti o n s   o f   t h e   i n p u ts ,   o u tp u ts ,   a n d   th e  r u le   b as e  o f   th e   f u zz y   i n f er e n ce   e n g i n e   u til i ze d   i n   t h e   p r o p o s e d   co n t r o l   s t r ate g y ,   r es p ec ti v el y ,   is   g i v e n   i n   Fig u r e  2 ( c ) .     3 . 3 .   T he  L L C L   f ilte r - ba s ed   s y nc hro nv er t er   s y s t em   wit h t he  pro po s ed  a da ptiv e  co ntr o l st ra t eg y   Fig u r e  3   u n til  Fig u r e  5   d e p ict  th e  s im u latio n   m o d els  i m p lem en ted   in   th e   MA T L A B /Si m u lin k   en v ir o n m en t  f o r   th e  L L C L   b a s ed   s y n ch r o n v er ter   s y s tem   with   th e  p r o p o s ed   c o n tr o l  s tr ateg y .   T h ese  s im u latio n   m o d els  in clu d e  th e  co n tr o l  b l o ck   d iag r am   a n d   r ep r esen t  th e  in teg r atio n   o f   th e  FLC  an d   L L C L   f ilter   in to   th e  s y n ch r o n v er ter   s y s tem .   Fig u r e   3   s h o ws  th e   co n tr o l  b l o ck   d ia g r am s   o f   th e   APL  with   ac tiv e   d am p i n g   as  in   ( 2 )   an d   R PL  as  in   ( 1 )   [ 2 3 ] - [ 2 5 ]   wh er e  th e  ad ap tiv e  co ef f ici en ts   o f   v ir tu al  in er tia  ( “Jg _ f u zz y ”)   an d   d r o o p   ( “D p _ f u zz y ”)   ar e  ca lcu lated   b y   th e  FLC.  A s   o b s er v ed   f r o m   th e  co n tr o l  m o d el,   ch a n g es  in   th e  v alu es  o f   th e  v ir tu al  in er tia  an d   d r o o p   co ef f icien ts   d ir ec tly   af f ec t  th e  v ir tu al  r o to r   an g le  ( “th eta” ) ,   th e r eb y   ad ju s tin g   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Th e  LL C L f ilter - b a s ed   s yn ch r o n ve r ter w ith   a d a p tive  fu z z y  lo g ic  co n tr o ller   ( Ta n   Th ien   Tr a n )   2119   f r eq u e n cy   r esp o n s e  o f   th e  s y n ch r o n v er ter .   T h e n   f r o m   th e  v o ltag e  m ag n itu d e  with   v ir t u al  r o to r   an g le  as  in   ( 3 ) ,   r ef er en ce   v o ltag e   co n tr o l  s ig n als  f o r   th e   s y n c h r o n v er ter   ar e  cr ea ted   [ 1 5 ] ,   as  s h o wn   in   Fig u r e  4 .   L astl y ,   Fig u r e   5   s h o wca s es  th e  co m p lete  L L C L   b ased   s y n ch r o n v er te r   s y s tem   with   th e  p r o p o s ed   co n tr o l  s tr ateg y   o u tlin ed   in   th is   p ap er .   A  two - lev el  th r e e - p h ase  in v e r ter   th at  f u n ctio n s   as  th e  s y n ch r o n v e r ter   an d   en ca p s u lates  th e   in teg r atio n   o f   th e  L L C L   f ilter ,   FLC,  an d   th e  s y n ch r o n v er ter   s y s tem .       ( a)       ( b )       ( c)       Fig u r e  2 .   T h e  p r o p o s ed   FLC  with   m em b er s h ip   f u n ctio n s   o f   ( a)   in p u ts ,   ( b )   o u tp u ts ,   an d   ( c)   r u le  b ase  f o r   th e  p r o p o s ed   f u zz y   in f er e n ce   en g in e           Fig u r e  3 .   C o n tr o l b lo c k   d iag r a m   o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J  Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  2115 - 2 1 2 7   2120       Fig u r e  4 .   C o n tr o l sig n als b lo c k   d iag r am   f o r   th e  p r o p o s ed   L L C L   b ased   s y n ch r o n v er ter   s y s tem           Fig u r e  5 .   Gen e r al  s im u latio n   m o d el  o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem       B ased   o n   th e   p r o v id e d   m o d el   f ig u r es,  th e   p r o p o s ed   s y s tem   d i f f er s   f r o m   th e  c o n v e n tio n al   m o d el  in   th e   f o llo win g .   Firstl y ,   th e  o n lin e  v alu es  o f   v ir tu al  in er tia  an d   d r o o p   co e f f icien ts   ar e  o b tain ed   f r o m   th e  p r o p o s ed   ad ap tiv e  FLC - b ased   co n tr o l  s tr ateg y .   T h en ,   th e  L L C L   f ilter - b ased   s y n ch r o n v er ter   s y s tem   in   th is   p ap er   o m its   a  p r o p o r tio n al  in teg r al  ( PI )   co n tr o ller   in   th e  APL,   wh ich   is   o th er wis e  r eq u ir ed   f o r   th e  s elf - s y n ch r o n izatio n   ca p ab ilit y   o f   t h e  co n v en tio n al   m o d el  [ 2 4 ] ,   [ 2 7 ] .   T h is   in tr o d u ce s   th e  n o v el   im p lem en ta tio n   o f   th e   L L C L   f ilter   in   th e  s y n ch r o n v er ter   s y s tem .         4.   SI M UL A T I O N  R E S UL T S  & DIS C USS I O N   I n   th is   s ec tio n ,   s im u l ati o n   r es u lts   o f   t h e   L L C L   f ilt er   b ase d   s y n c h r o n v e r te r   s y s te m   w it h   t h e  p r o p o s e d   co n t r o l   s t r at eg y   a r e  p r es en te d   u n d er   v a r i o u s   o p e r ati n g   s ce n a r io s .   T h e   f r eq u en cy   r es p o n s e   o f   t h e   s y n c h r o n v e r te r   s y s te m   i n   t h is   p a p e r   is   co m p a r e d   t o   t h e   co n v e n t io n a l   m o d el   d es cr i b ed   in   s tu d i es   [ 1 5 ] ,   [ 2 5 ] ,   h i g h li g h ti n g   t h e   ad v a n t a g es   i n   te r m s   o f   is l an d i n g   a n d   g r i d - c o n n ec t ed   o p e r a ti o n .   Ad d i ti o n all y ,   t h e   L L C L   f ilt e r ' s   c ap a b ili ty   t o   l im i t   h a r m o n i cs is   e v al u at ed   b y   co m p a r i n g   i t  wit h   th e  L C L   f ilt er   b a s ed   s y n ch r o n v er te r   m o d el .     4 . 1 .   Ca s e  s t ud ie s   Fig u r e  5   s h o ws  th e  g e n er al  s im u latio n   m o d el  in   MA T L AB /Si m u lin k   wh ich   p ar am eter s   ar e  g iv en   in   T ab le  1   a n d   T ab le  2 .   T h e   s im u latio n   in clu d es  th r ee   m ain   ca s es  th at  r ep r esen t  d if f er en t o p er atin g   co n d itio n s   to   h ig h lig h t   th e  ca p ab ilit ies  o f   th e  p r o p o s ed   L L C L   f ilt er   b ased   s y n c h r o n v e r ter   s y s tem   an d   c o m p ar e   it  t o   co n v en tio n al  m o d els f r o m   p r e v io u s   s tu d ies.  T h e  d etails o f   t h ese  ca s es a r e:   -   I s lan d in g   m o d e:  T h is   ca s e  s im u lates  th e  s y s tem   o p er atin g   in   is lan d ed   m o d e,   wh er e   th e  s y n ch r o n v er te r   is   d is co n n ec ted   f r o m   th e  g r id   an d   s u p p lies   p o wer   to   lo ca l  lo ad s .   T h e  is lan d in g   m o d e  s im u lati o n   r u n s   f r o m   0 . 8   to   3 . 2   s   an d   in clu d es  th e  f o llo win g   ev en ts :  At  1 . 8 s ,   a  th r ee - p h ase  f au lt  s ce n ar io   o cc u r s   an d   last s   f o r   2 0 0   m s ,   r ep r esen tin g   a   f au lt  i n   th e  l o ca l  d is tr ib u tio n   s y s tem .   At  2 . 4   s   an d   2 . 8   s ,   th e r e  ar e   in cr ea s es  in   th e  lo ca l   lo ad   b y   3 0 %  o f   th e  r ated   p o wer ,   r e p r esen tin g   ch an g es  in   th e  lo ad   d em an d .   T h en ,   at  3 . 2 s ,   th e  s y s tem   tr an s itio n s   b ac k   to   g r id - tied   o p er atio n .   -   Gr id - tied   o p er atio n :  T h is   ca s e  r ep r esen ts   th e  s y n ch r o n v er ter   b ein g   co n n ec ted   to   th e  g r id   a n d   o p er atin g   in   s y n ch r o n izatio n   with   th e  g r id .   T h e   s im u latio n   r u n s   f r o m   3 . 2   to   5   s   a n d   i n clu d es  th e   f o llo win g   ev e n ts :  At   3 . 6   s ,   th er e  is   an   in cr ea s e  in   t h e  r ef er en ce   ac tiv e  p o wer   g e n er atio n ,   r ep r esen tin g   a  ch an g e  in   th e  d esire d   p o wer   o u tp u t   o f   th e   s y n ch r o n v er ter .   T h en ,   f r o m   4   t o   4 . 5   s ,   a   g r id   f r e q u en c y   c o n tin g e n cy   o f   d ec r ea s in g   1 %   r ated   v alu e  o cc u r s ,   r e p r esen tin g   a  d is tu r b a n ce   in   th e  g r id   f r eq u en cy .   -   C o m p ar is o n s   b etwe en   th e  p r o p o s ed   s y s tem   with   th e  co n v en t io n al  m o d el  u n d er   co n tr o l  s tr ateg y   p er s p ec tiv e:  I n   th is   ca s e,   th e  s y s tem   p er f o r m an ce s   o f   cu r r en ts   an d   v o ltag es  ar e  th en   ev alu ated   b etwe en   p r o p o s ed   co n tr o l  s tr ateg y   o f   th e  L L C L - b ased   s y n ch r o n v er te r   s y s tem   with   th e  co n v en tio n al  m o d el  in   s tu d i es   [ 2 3 ] – [ 2 5 ]   an d   in clu d es  th e  f o llo win g   ev en ts :  At  1 s   th e  s y s tem   is   in   is lan d   m o d e  o p er atio n   th en   at  2   s ,   th e  s y s tem   is   r ec o n n ec ted   to   u tili ty .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Th e  LL C L f ilter - b a s ed   s yn ch r o n ve r ter w ith   a d a p tive  fu z z y  lo g ic  co n tr o ller   ( Ta n   Th ien   Tr a n )   2121   T h ese  s im u l ati o n   ca s es   a r e   d e s ig n e d   to   ass ess   t h e   p er f o r m a n c e  o f   t h e   p r o p o s ed   L L C L   f i l ter   b ase d   s y n c h r o n v e r te r   s y s te m   a n d   i ts   c o n t r o l  s tr ate g y   u n d e r   d if f e r e n t   o p er ati n g   c o n d i ti o n s ,   i n cl u d in g   f au lt   s ce n ar io s ,   lo a d   ch a n g es,   a n d   g r i d   d is t u r b a n c es.  B y   co m p a r i n g   t h e  r es u lts   to   c o n v en ti o n al  m o d els ,   t h e  ad v an ta g es ,   a n d   im p r o v e m e n ts   o f   t h e   p r o p o s e d   s y s te m   ca n   b e  ev al u at e d .     4 . 2 .     Sim ula t io n  re s ults & di s c u s s io n   4 . 2 . 1 .   Under  is la nd i ng   m o de  o pera t io n   I n   Fig u r es  6 ( a)   an d   6 ( b ) ,   th e  f r eq u en c y   r esp o n s e  an d   ac tiv e  p o wer   g en e r atio n   o f   th e  s y n c h r o n v er ter   m o d els  u n d e r   is lan d in g   o p er at io n   ( f r o m   0 . 8   to   3 . 2   s )   ar e  s h o wn ,   wh ile  Fig u r e  6 ( c )   d is p lay s   th e  v alu es  o f   in e r tia  an d   d r o o p   c o ef f icien ts   o b tai n ed   v ia  th e  FLC  in   th e  p r o p o s ed   co n tr o l  s tr ateg y   o f   th e   L L C L   f ilter - b ased   sy n ch r o n v er ter   s y s tem .   Fig u r e  6 ( b )   d em o n s tr ates  th at  th e  p r o p o s ed   s y s tem   s u cc ess f u lly   p r o v i d es  in er tia   r esp o n s e,   s elf - s y n ch r o n is m ,   an d   g o v e r n o r   r esp o n s e,   e n ab lin g   s tab le  is lan d in g   o p er atio n   with   co n tin u o u s   p o we r   g en er a tio n .   T h e  r esp o n s e  o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem ,   eq u i p p ed   with   eith er   th e  L L C L   o r   L C L   f ilter ,   s h o ws  s im ilar ity   to   co n v en tio n al  m o d els.   T h is   s u g g ests   th at   th e  ty p e  o f   f ilter   d o es  n o t  s ig n if ican tly   im p ac t  th e  ac tiv e  p o wer   g en er atio n   r esp o n s e  o f   th e  s y n c h r o n v er ter ,   ass u m in g   th at  ac tiv e  p o wer   l o s s es  in   th e  f ilter   ar e  n eg lig ib le.   I n   c o n tr ast ,   Fi g u r e   6 ( a )   r e v e als   s i g n if i ca n t   d i f f er e n ce s   i n   t h e  f r e q u e n c y   r es p o n s e   b e twee n   t h e   p r o p o s e d   s y s t em   a n d   t h e  co n v e n ti o n a l   s y n c h r o n v e r te r   m o d el .   T h e   p r o p o s e d   s y s te m   r e ac h es  a  s t ea d y   s tate   a p p r o x i m at el y   0 . 2 5   s   af t e r   t h e   is la n d i n g   s t ate   wit h   a  s m a ll  a m p lit u d e   a n d   h i g h l y   d am p ed   o s cill ati o n ,  r ep r e s en t e d   b y   th e  b la c k   li n e   i n   Fi g u r e  6 ( a ) .   I n   c o n t r ast ,   th e   c o n v e n ti o n al   m o d e l  t a k es   n e ar ly   t h r ee   ti m es   l o n g er   t o   r ea c h   a  s te ad y   s tat e  a n d   e x h i b i ts   s u b s t a n ti al  h i g h - am p li tu d e   o s c ill ati o n ,  r e p r ese n te d   b y   t h e   r e d   a n d   b l u e   d a s h e d   li n es   i n   Fi g u r e   6 ( a ) .   T h e  am p li tu d e  o f   th e   o s ci lla ti o n s   i n   t h e   c o n v en ti o n a l m o d e l is   a p p r o x i m a tel y   5 %   o f   th e  r a te d   v al u e   a n d   d e ca y s   s l o wl y   a f te r   0 . 7 5   s.       (a )     (b )       ( c)       Fig u r e  6 .   R esp o n s es o f   s y n ch r o n v er ter   m o d els :   ( a)   f r eq u en c y ,   ( b )   ac tiv e  p o wer   g en e r atio n   o f   s y n ch r o n v er ter   m o d els at  th e  p o i n t o f   c o m m o n   co u p li n g   ( PC C ) ,   an d   ( c )   o u t p u t v alu es o f   d r o o p   a n d   in e r tia  p ar am eter s   u s in g   FLC in   th e  L L C L   f ilter   b ased   s y n ch r o n v er ter   s y s tem   with   th e  p r o p o s ed   co n t r o l stra teg y       T h is   n o ta b l e  d i f f e r e n c e   in   p e r f o r m a n ce   ca n   b e  att r i b u t ed   t o   t h e   p r o p o s e d   co n t r o l   s tr at eg y ,   p a r ti c u la r l y   th e   a d ap ti v e  d ete r m i n at io n   o f   i n e r ti a  an d   d r o o p   c o e f f ic ie n ts   u n d e r   d i f f e r e n t  s ce n a r i o s ,   as  s h o w n   i n   Fi g u r e  6 ( c ) .   T h e  p r o p o s e d   s y s te m   o u t p e r f o r m s   t h e   c o n v en ti o n al  m o d el ,   w h ich   e m p lo y s   a  v i r t u a l  i m p e d a n c e  o b t ai n e d   th r o u g h   tr i al - a n d - er r o r   an d   a n   ad d i ti o n al   PI   co n t r o ll er   in   th e   a cti v e   p o we r   l o o p   ( AP L )   to   ac h i ev e   s elf - s y n c h r o n i za ti o n   ca p a b il it y .   T h e  p r o p o s e d   s y s te m ,   i n   c o n tr ast ,   o m its   t h e   P I   c o n t r o lle r   a n d   em p l o y s   r an d o m ly   f ix e d   v a lu es   f o r   th e   v i r t u al   i m p e d a n c e,   y et   s ti ll   p r o v i d es   a   b ett e r   f r e q u e n c y   r es p o n s e   as   m e n ti o n e d   b e f o r e .   Fig u r es   7 ( a ) - 7 ( d )   d is p l ay   t h e   t o tal   h ar m o n ic   d is t o r ti o n   o f   th e  c u r r en t  ( T HD i )   v al u es   f o r   t h e   L L C L .   L C L   f ilt e r - b as e d   s y n c h r o n v e r t er   m o d els   u n d e r   a   3 - p h as e   f au lt   a r e   s h o wn   in   F ig u r es   7 ( a ) - 7 ( b )   a n d   h ig h   l o ad   d e m a n d   ar e  s h o wn   i n   F ig u r es   7 ( c) - 7 ( d ) .   Fi g u r es  7 ( e ) - 7 ( f )   p r es en t  t h e  t o t al  h a r m o n i c  d is to r t io n   o f   th e   v o lta g e  ( T H D v )  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J  Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  2115 - 2 1 2 7   2122   v al u es f o r   t h e   L L C L   a n d   L C L   f ilt e r - b as e d   s y n c h r o n v e r te r   m o d els   u n d er   h ig h   l o a d   d em an d .   Fro m   Fi g u r es   7 ( a) - 7 ( d ) ,   it   c an   b e  o b s e r v e d   t h at  th e  T HD i   v al u es   o f   th e  L L C L   f ilt er - b ase d   s y n c h r o n v e r t e r   a r e   a p p r o x i m at el y   h a lf   o f   th o s e   o f   t h e   L C L - b ase d   m o d e l.  T h e   s a m e   t r e n d   is   o b s e r v e d   f o r   th e  T HD v   v a lu es   i n   Fi g u r es   7 ( e) - 7 ( f )   u n d e r   is la n d in g   o p e r ati o n .   T h is   d em o n s t r at es   t h e   s u p er io r   h a r m o n ic   l im it ati o n   ca p ab ilit ies   o f   t h e   L L C L   f il te r   c o m p a r e d   to   t h e   L C L   f i lte r .   Fu r t h e r m o r e ,   as  s h o w n   i n   Fi g u r es   7 ( a ) - 7 ( f ) ,   t h e   m a g n it u d es   o f   h ar m o n ics   ar o u n d   t h e   s wit ch in g   f r e q u en c y   o f   t h e   L C L   f il te r - b a s ed   s y n ch r o n v er te r   m o d el  ar e  o v e r   t we n t y   t im es  t h at  o f   t h e  L L C L   u n d e r   d i f f er e n t   s ce n a r i o s .   T h ese   r es u lts   p r o v i d e   s t r o n g   e v i d en ce   o f   t h e  s u p e r i o r   h a r m o n i c   li m it ati o n   ca p a b ilit i es   o f   t h e   L L C L   f ilt e r   o v e r   th e  L C L   f ilt er ,   p ar ti cu l a r l y   u n d er   t h e   is la n d in g   o p e r at io n   o f   t h e   s y n ch r o n v er te r   m o d el .       ( a)     ( b )     ( c)     ( d )     ( e)     (f)       F i g u r e   7 .   T H D   v al u e s   o f   o u t p u t   c u r r e n t s   a n d   v o l t a g e   o f   p r o p o s e d   m o d e l   u n d e r   i s l a n d i n g   o p e r a t i o n - b a s e d   s y n c h r o n v e r t e r   m o d e l :   ( a )   T HD i   u n d e r   3 P   f a u l t   s c e n a r i o   o f   L L C L   f i lt e r ,   ( b )   T H D i  u n d e r   3 P   f a u l t   s ce n a r i o   o f   L C L   f i lt e r ,   ( c )   T HD i   u n d e r   h i g h   l o a d   s c e n a r i o   o f   L L C L   f i lt e r ,   ( d )   T H D i   u n d e r   h i g h   l o a d   s c e n a r i o   o f   L C L   f i lt e r ,   ( e )   T H D v   u n d e r   h i g h   l o a d   s c e n a r i o   o f   L L C L   f il t e r ,   a n d   ( f )   T HD v   u n d e r   h i g h   l o a d   s c e n a r i o   o f   L C L   f i lt e r       4 . 2 . 2 .   Under  t he  g rid - t ied o pera t io n   T h e  s c e n a r i o s   u n d er   g r i d - ti e d   o p e r a ti o n   a r e   d esi g n e d   t o   e x am i n e   t h e   p o w er   g e n e r at io n   c ap ab ilit ies  u n d er   n o r m al   c o n d iti o n s   a n d   g r i d   s u p p o r t   ca p a b il iti es   d u r i n g   c o n ti n g e n c ies   o f   t h e   p r o p o s e d   s y s te m .     Fig u r es  8 ( a)   an d   8 ( b )   s h o w  th e   f r eq u en cy   an d   ac tiv e  p o wer   r e s p o n s es  o f   th e   p r o p o s ed   s y s tem   an d   co n v en tio n al   m o d els  u n d er   d if f er en t  o p e r atin g   s ce n ar io s .   As  s h o wn   in   Fig u r e  8 ( b ) ,   th e  ac tiv e  p o wer   g en er atio n   o f   all  m o d els   f o llo ws  th e  r ef er en ce   v al u e  wi th in   0 . 4   s   a n d   with o u t   an y   o v e r s h o o t.  D u e  to   th e   r u le   b ase  a p p lie d   in   th e   f u zz y   in f er en ce   e n g in e   o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem ,   th er e   ar e  s lig h t   ch a n g es  in   th e   v alu es  o f   i n er tia  an d   d r o o p   p ar a m eter s ,   r esu ltin g   in   s im ilar   f r eq u en cy   an d   ac tiv e   p o wer   r esp o n s es  b e twee n   th e  m o d els  u n d er   a  f r e q u en cy   c o n tin g e n cy   p er io d ,   as  d ep icted   in   Fig u r e s   8 ( b )   a n d   8 ( c) .   Fu r th er m o r e,   in   Fig u r e  8 ( a) ,   t h e   s y n c h r o n v e r t er   d e m o n s tr ates     its   ca p a b il it y   to   em u l ate   i n e r t i a  r es p o n s e   o f   a   s y n ch r o n o u s   g en er at o r   ( SG ) ,   p a r ti cu la r l y   i n   s u p p o r ti n g   th e  g r i d   d u r i n g   c o n ti n g en ci es.   Fig u r es   9 ( a) - 9 ( d )   p r esen t  T HD i   v alu es  o f   L L C L   an d   L C L   f ilter - b ased   s y n ch r o n v er ter   m o d els  u n d er   ch a n g es  in   t h e  r ef er en ce   ac tiv e   p o wer   ( Fig u r e s   9 ( a)   an d   9 ( b ) )   an d   g r id   f r e q u en cy   c o n tin g e n cy     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Th e  LL C L f ilter - b a s ed   s yn ch r o n ve r ter w ith   a d a p tive  fu z z y  lo g ic  co n tr o ller   ( Ta n   Th ien   Tr a n )   2123   ( Fig u r es  9 ( c)   an d   9 ( d ) ) .   Similar ly ,   f r o m   Fig u r es  9 ( a) - 9 ( d ) ,   th e   T HD i   v alu es   o f   L L C L   f ilter - b ased   s y n ch r o n v er ter   ar e  lo wer   th an   th o s e  o f   th e  L C L - b ased   m o d el .   I n   a d d it io n ,   t h e   m a g n it u d es  o f   h ar m o n i cs  a r o u n d   s wit c h i n g   f r e q u en c y   o f   t h e   L L C L - b ase d   s y n c h r o n v e r te r   s y s te m   a r e   s i g n if ic an tl y   l o we r   t h a n   t h a t   o f   th e   L C L   b as e d ,   t h e  s am e   as   o p er ati n g   u n d e r   is la n d i n g   m o d e   i n   F ig u r e   7 .   T h e r e f o r e,   t h ese   r es u lts   f u r t h e r   em p h asi ze   t h e   s u p er i o r   h a r m o n i c  l im ita ti o n   c ap a b ili tie s   o f   t h e   L L C L   f i lte r - b ase d   s y n ch r o n v er t e r   s y s te m   o v e r   t h e   L C L   f ilt er   u n d er   b o th   is la n d in g   a n d   g r i d - tie d   o p er ati o n s   a c r o s s   d i f f er en t s ce n a r i o s .       (a )     (b )       ( c)       Fig u r e  8 .   R esp o n s es o f   ( a)   f r e q u en cy   r esp o n s e  o f   s y n ch r o n v er ter   m o d els,  ( b )   ac tiv e  p o wer   g en er atio n   o f   s y n ch r o n v er ter   m o d els at  PC C ,   an d   ( c )   o u t p u t v al u es o f   d r o o p   an d   i n er tia  p ar am ete r s   u s in g   FLC in   th e  L L C L   f ilter   b ased   s y n ch r o n v e r ter   s y s tem   with   th e  p r o p o s ed   c o n tr o l  s tr ateg y       ( a)     ( b )     ( c)     ( d )       Fig u r e  9 .   T HD  v al u es o f   o u tp u t c u r r e n ts   an d   v o ltag e  o f   p r o p o s ed   m o d el  u n d er   g r id - tied   o p er atio n :   ( a)   T HD i   u n d er   ch a n g es in   th e   r ef er en ce   ac tiv e  p o wer   o f   L L C L   f ilter   b ased   s y n ch r o n v er ter   m o d el,     ( b )   T HD i  u n d er   ch an g es in   th e   r ef er en ce   ac tiv e  p o wer   o f   L C L   f ilter   b ased   s y n ch r o n v er ter   m o d el,     ( c)   T HD i  u n d er   g r id   f r eq u e n cy   co n tin g e n cy   o f   L L C L   f ilter   b ased   s y n ch r o n v er ter   m o d el,   a n d     ( d )   T HD i   u n d er   g r id   f r eq u e n c y   co n tin g en cy   o f   L C L   f ilter   b a s ed   s y n ch r o n v er ter   m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J  Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 24 :  2115 - 2 1 2 7   2124   4 . 2 . 3 .   Co m pa riso n bet wee n t he  pro po s ed  co ntr o l st ra t eg y   a nd   co nv ent io na l sy nchro nv er t er   s y s t em s   T h e  co n v en tio n al  m o d el  in   [ 2 3 ] - [ 2 5 ]   r e q u ir es  a  v ir t u al  im p ed an ce   to g et h er   with   a  PI  co n tr o ller   to   o b tain   th e  s elf - s y n c h r o n is m   ch ar ac ter is tic  o f   th e  s y n c h r o n o u s   g en er ato r .   Par am eter s   o f   th e  v ir tu al  im p e d an ce   an d   PI  co n tr o ller   n ee d   ch o o s in g   ca r ef u lly   in   o r d e r   to   o b tain   s m o o th   d y n am ic  r esp o n s e .   T ab le  3   s h o ws  th e  s u b - s tu d y   ca s es  with   d if f er en t  s ets   o f   co n tr o l  p ar am eter s   o f   th e  co n v en tio n al  m o d el  th at  h a v e   b ee n   co n d u cted   in   s im u latio n   to   ev alu ate  p er f o r m an ce s   to   th e  p r o p o s ed   s y s tem .   Fig u r es  1 0 ( a) - 1 0 ( b )   s h o w  s im u latio n   r esu lts   o f   o u tp u t  cu r r en t  at  PC C   an d   f r e q u en cy   r esp o n s e  b etwe en   th e  p r o p o s ed   s y s tem   an d   c o n v e n tio n al  m o d el  with   s u b - s tu d y   ca s es u n d er   is lan d   m o d e   o p er atio n .   T h en ,   Fig u r e s   1 0 ( c)   a n d   1 0 ( d )   s h o w  s im u latio n   r esu lts   o f   o u tp u t  cu r r en t  at  PC C   an d   f r eq u en c y   r esp o n s e  b etwe en   th e  p r o p o s e d   s y s tem   an d   co n v e n tio n al  m o d el  with   s u b - s tu d y   ca s es  u n d er   g r id - tied   o p er atio n .   Fro m   th e  s im u latio n   r esu lts ,   s o m e  co m m e n ts   ar e  d er iv ed   as   f o llo ws .   Firstl y ,   th e  tr an s ien t  r esp o n s es  b etwe en   th e  p r o p o s ed   s y s tem   an d   co n v en tio n al  m o d el  with   s u b - s tu d y   ca s es  s h o w   s im ilar ity   in   o u tp u t c u r r e n t d y n am ics   u n d er   g r i d - co n n ec ted   co n tin g en cy ,   as   s h o wn   in   Fig u r es  1 0 ( a) ,   1 0 ( c) ,   a n d   1 0 ( d ) .   Ho wev e r ,   th e   co n v en tio n al  m o d el  o f   s u b - st u d y   ca s e  No . 4   s h o ws  p o o r   d y n am ic  p er f o r m an ce   as  i n   Fig u r e  1 0 ( c) .   Ho wev er ,   a   m ajo r   im p r o v em e n t  o f   f r e q u en c y   r esp o n s e  u n d e r   is lan d in g   co n tin g en cy   is   o b tain ed   v ia  th e  p r o p o s ed   s y s tem   with   a  f ast r esp o n s e  to   s tead y   s tate  an d   lo w  o v er s h o o t,   as sh o wn   in   Fig u r e  1 0 ( b )   with   t h e  b lack   li n e.       T ab le   3 .   C o n tr o l p ar am ete r s   o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem   an d   co n v en tio n al  m o d el  with   s u b - s tu d y   ca s es   M o d e l   V i r t u a l   i m p e d a n c e   P I   c o n t r o l l e r   p a r a me t e r s   V i r t u a l   d a mp i n g   ( d r o o p )   a n d   i n e r t i a   c o e f f i c i e n t   Th e   LL C L  b a s e d   s y n c h r o n v e r t e r   sy st e m w i t h   p r o p o s e d   c o n t r o l   s t r a t e g y   F i x e d   ( Lv   =   2   mH ,   R v   =   0 . 0 3 6 9   Ω)   El i m i n a t e d   A d a p t i v e   b a se d   o n   F L C   C o n v e n t i o n a l   m o d e l   C a se   1   Lv   =   2 . 1   mH ,   R v   =   0 . 0 4 6 4   Ω   K p   =   5;   ki   =   5 0 ;   F i x e d   C a se   2   Lv   =   0 . 8 4 8   mH ,   R v   =   0 . 0 2 2 4   Ω   K p   =   4 0 ;   ki   =   1 0 ;   F i x e d   C a se   3   Lv   =   2 . 1   mH ,   R v   =   0 . 0 6 7 9   Ω   K p   =   2;   ki   =   8 0 ;   F i x e d   C a se   4   Lv   =   1 . 4   mH ,   R v   =   0 . 0 2 2 4   Ω   K p   =   4 0 ;   ki   =   1 0 ;   F i x e d       ( a)     ( b )     ( c)     ( d )       F i g u r e   1 0 .   T r a n s i e n t   r e s p o n s es   b e t w e e n   t h e   p r o p o s e d   s y s t e m   an d   c o n v e n t i o n a l   m o d e l   u n d e r   d i f f e r e n t   s u b - s t u d y   c a s es   w it h :   ( a )   o u t p u t   c u r r e n t ,   ( b )   f r e q u e n c y   v a r i a t i o n   o f   t h e   s y n c h r o n v e r t e r   s y s t e m   u n d e r   d is co n n e c t i n g   t o   u t i l i t y ,   ( c )   o u t p u t   c u r r e n t ,   a n d   ( d )   f r e q u e n c y   v a r i a t i o n   o f   t h e   s y n c h r o n v e r t e r   s y s t e m   u n d e r   g r i d   t i e d   o p e r a t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.