I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  14 ,   No .   1 Ma r ch   20 25 ,   p p .   1 88 ~ 2 0 1   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 1 4 . i 1 . p p 1 88 - 201          188       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a p e . ia esco r e. co m   Desig n and  cont r o l of a g rid - co nne cted  so la r - wi nd h y brid  sus taina ble energ y  genera tion sy ste ms  using  DF I G       G .   B .   Arj un   K um a r 1 ,   M .   B a la m urug a n 1 K .   N.   Su nil   K um a r 2 ,   Ra v i G a t t i 3   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c E n g i n e e r i n g ,   D a y a n a n d a   S a g a r   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i o n   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   S r i   V e n k a t e s h w a r a   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   D a y a n a n d a   S a g a r   A c a d e m y   o f   T e c h n o l o g y   a n d   M a n a g e me n t ,     B e n g a l u r u ,   I n d 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   Sep   2 3 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct  2 3 ,   2 0 2 4       An   o p ti m a c o n tro l   o a   g ri d - c o n n e c ted   so lar - win d   h y b ri d   sc h e m e   fo th e   e lec tri c it y   g e n e ra ti o n   s y ste m   b y   u ti li z i n g   b o th   win d   a n d   so lar  re n e wa b le   e n e rg y   in   a   re m o te  re g i o n   t h a is  in a c c e ss ib le  to   th e   e lec tri c it y   g ri d .   Th e   c o n tro a n d   a ss e ss m e n o a   h y b rid   su sta i n a b le  e n e rg y   g e n e ra ti o n   sy ste m   p o we sy ste m   t h a su p p l ies   th re e - p h a se ,   fo u r - li n e   l o a d a we ll   a s   a   b a tt e ry   a rra y   a re   p re se n ted   i n   t h is  re se a rc h   wo rk .   W in d   e n e rg y   c o n v e rsi o n   sy ste m   ( WE CS )   is  c o m p r ise d   o a   d o u b l y - fe d   i n d u c ti o n   g e n e ra t o ( DFIG )   a n d   tw p u lse   wid t h   m o d u latio n   ( P WM )   v o lt a g e   so u rc e   c o n v e rters ,   n a m e l y   th e   g ri d   sid e   c o n v e rter  ( G S C )   a n d   t h e   ro t o sid e   c o n v e rter  ( R S C ) ,   wh ich   a re   li n k e d   to g e t h e v ia  a   DC - li n k   a n d   a re   e q u ip p e d   wit h   a   tec h n iq u e   fo m a x imu m   p o we p o in trac k i n g   ( M P P T ) .   T h e   g rid   v o lt a g e - o rien te d   c o n tr o stra teg y   is   e m p lo y e d   t o   p ro v id e   a   c o n siste n DC - b u s   v o lt a g e   fo r   t h e   G S a n d   t o   re g u late   th e   re a c ti v e   p o we o n   th e   p o we g rid .   E v e n   t h e   d iffere n c e   in   v o lt a g e   a n d   fre q u e n c y   c a n   b e   c o n tr o ll e d   with   t h is  n o v e stra teg y .   Th e   sta t o v o lt a g e - o r ie n te d   v e c t o r   tec h n iq u e   is   d e s i g n e d   i n   t h e   R S C   c o n t r o l   s tra te g y ,   r e su lt i n g   i n   e ffe c ti v e   re g u la t i o n   o f   re a c t i v e   a n d   a c ti v e   p o we r   a t   t h e   s tat o r   a s   we l a s   a n   M P P T   o b ta i n e d   b y   c o n tr o ll i n g   t h e   o p t ima l   t o rq u e .   T h e   h y b ri d   s u s tai n a b le   e n e r g y   g e n e ra ti n g   s y s tem   ( HS EG S )   s im u l a t i o n   m o d e l   i s   d e si g n e d   to   h a v e   a   c a p a c i ty   o f   5   k W ,   a n d   it e ff i c ie n c y   is   e v a l u a te d   u s i n g   t h e   M A TL A B/   S im u li n k   p l a t fo rm   a n d   d e m o n s tr a t e d   i n   a   v a r iet y   o f   c irc u m sta n c e s.   K ey w o r d s :   DFI G   Gr id   s id co n v e r ter   Ma x im u m   p o wer   p o i n t tr ac k in g   Op tim al  to r q u e   Per tu r b   an d   o b s er v e   Ph o to v o ltaic   R o to r   s id co n v e r ter   T h is i 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 :   G.   B .   Ar ju n   Ku m ar   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   Day a n an d Sag ar   C o lleg o f   E n g in ee r in g   B en g alu r u ,   Kar n atak 5 6 0 0 7 8 ,   I n d ia   E m ail:  ar ju n - ee e@ d ay an a n d as ag ar . ed u       1.   I NT RO D UCT I O N   Sin ce   e lectr ical  en er g y   h as  b e co m n ec ess ity   in   to d ay s   w o r ld ,   wh er n ea r ly   ev er y   ar ea   o f   h u m a n   ac tiv ity   is   g o v er n ed   b y   s o m e   ty p o f   ad v an ce d   tech n o lo g y .   Acc o r d in g   t o   r ec en t   r esear ch   o n   I n d ia' s   1 9 th   E lectr ic  Po wer   Su r v ey ,   th m ax im u m   elec tr icity   d em an d   in   2 0 3 0 2 0 3 1   wo u l d   b 6 0 0   GW ,   an d   in   2 0 4 8 2 0 5 0 ,   it wo u l d   b 1 2 0 0   GW   [ 1 ] .   T o   f u lf il th is   ev er - d em an d i n g   elec tr ical  en er g y ,   it is   ess en t ial  to   u tili s all   th e   av ailab le  r en ewa b le  s o u r ce s   o f   en er g y ,   wh eth e r   to   en h an ce   g r id   p o wer   o r   to   p r o v id e   is o la ted   lo ad s .   B y   2 0 2 1 ,   g lo b al  r e n ewa b le  en er g y   ca p a city   will  r ea ch   2 7 9 9   GW ,   with   h y d r o p o wer   co n tin u in g   to   c o n tr ib u te  th e   b ig g est  p o r tio n   ( 1 2 1 1   GW ) ,   wh ile  r en ewa b le  en er g y   is   co m in g   u p   q u ick ly .   R en ewa b le  en e r g y   s o u r ce s   ar b ein g   im p lem en ted   n o t o n l y   to   r e p lace   d win d lin g   f o s s il f u els b u t a ls o   to   m in im is en v ir o n m en tal   co n tam in atio n   an d   co n tr ib u te  to   th cr ea tio n   o f   a n   ec o - f r ien d ly   s y s tem   [ 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Desig n   a n d   c o n tr o l o f a   g r id - c o n n ec ted   s o la r - w in d   h yb r id   s u s ta in a b le  en erg … ( G.   B .   A r ju n   K u ma r )   189   T h wo r ld wid e   win d   en er g y   an d   s o lar   en er g y   s ce n a r io   in   o u r   c o u n tr y   ( I n d ia )   p la y s   p ar in   o u r   o u ts tan d in g   p e r f o r m an ce   as  w ell.   B y   th en d   o f   Feb r u ar y   2 9 ,   2 0 2 0 ,   I n d ia  will  h av r ea c h ed   f o u r th   p lace   in   th wo r ld ,   h av in g   in s talled   8 6 . 7 6   GW   o f   g r id - co n n ec ted   r e n ewa b le  en er g y ,   o f   wh ich   3 7 . 6   GW   co m es  f r o m   win d   en er g y .   I n d ia,   wh ich   was  r an k ed   ten th   o n   t h ch ar t   f iv y ea r s   ag o ,   in cr ea s ed   its   ca p ac ity   to   ab o u t     4 0   GW   in   2 0 2 0 ,   ju m p i n g   to   f if th   p lace .   Acc o r d in g   to   I n d ia ' s   Natio n al  I n s titu te  o f   W in d   E n er g y ,   th e   n atio n   h as  win d   ca p ac ity   o f   ar o u n d   6 5 1   GW   at   h u b   h eig h o f   1 0 0 m   an d   s o lar   p o ten tial  o f   o v e r   7 5 0   GW ,   p r o v id e d   th at  u n u s ed   lan d   is   r ea d ily   ac ce s s ib le  [ 3 ] .   T h I n d i an   g o v er n m e n r ec en tly   estab lis h ed   p r o g r am m e   ca lled   th "De e n   Day al   Up ad h y ay a   Gr am   J y o ti  Yo jan a"   wi th   th e   v is io n   o f   attain in g   1 0 0 r u r al  elec tr icity .   T h u s ,   it  is   ex p ec ted   th at  p o wer   g en er atio n   u s in g   s u s tain ab le  en er g y   s o u r ce s   lik s o lar   an d   win d   en er g y   will   r esu lt  in   n o o n ly   ec o lo g icall y   f r ie n d ly   elec tr icity   g e n er ati o n   b u also   in   m e etin g   t h el ec tr icity   d em an d s   o f   th o s liv in g   in   r em o te  ar ea s   [ 4 ] .   C o n tin u o u s   in v esti g atio n s   in t o   th e   ev o lu tio n   o f   win d   tu r b i n es  ( W T s )   h av e   r esu lted   in   co n tin u o u s   r is in   win d   tu r b in ca p ac ities ,   f r o m   5 0   k W   in   th m id - 1 9 8 0 s   to   th cu r r en 9 . 5   MW  ca p ac ity   o f   W T s .   T h u s ,   with   s u ch   ad v an ce m en ts   in   tec h n o lo g y ,   win d   en e r g y   g en e r atio n   is   alm o s co m p ar a b le  with   tr ad itio n al  s o u r ce s   o f   elec tr icity .   E lectr icity   g e n e r ated   b y   t h e   h u g ca p ac ity   o f   W T s   is   u s ed   to   d eliv e r   p o wer   d ir ec tly   to   th g r id .   Fo r   s tan d - alo n p o wer   d eliv e r ies,  s m aller   tu r b in es  in   th 1 0 0 - k W   r an g with   ap p r o p r iat p o wer   elec tr o n ic  co n tr o ller s   ar e x p lo r e d .   Ad d i tio n ally ,   ap ar f r o m   lar g e - s ca l g r id - c o n n ec ted   s o lar   f ar m s ,   th d ev elo p m en o f   s m all  s o lar - d r iv en   o f f - g r id   in s tallatio n s   s ee m s   to   h av b ee n   s p ec tacu lar   g lo b ally ,   with   I n d ia  lead in g   th e   way   with   an   esti m ated   5 , 5 4 4   s u ch   o f f - g r id   s y s tem s   d ep lo y ed   in   2 0 2 0 .   I n   lig h o f   th a b o v d is cu s s io n ,   n o v el   h y b r id   m et h o d   f o r   p o wer i n g   is o lated   lo ad s   u s in g   s o lar   an d   w in d   en er g y   h as b ee n   s u g g ested   [ 5 ] [ 6 ] .   T o   g e n er ate   el ec t r i cit y   f r o m   win d ,   a d e q u at e   e lec tr ica l   g e n er at o r s   ar e   n ec ess a r y   d u r i n g   t h e   en er g y   co n v e r s i o n   a t h i n i tia s t a g e .   I n   c o m p a r is o n   t o   an y   o th e r   t y p o f   e lec tr ica l g e n er at o r ,   th d o u b ly   f e d   i n d u ct io n   g e n e r a to r   ( DF I G )   m a y   b e   c o n f ig u r e d   t o   p r o d u c c o n s ta n f r e q u e n c y   an d   v o lt a g at  t h s t ato r ,   i r r es p e cti v o f   th e   r o t o r   s p e ed   o r   lo a d   [ 7 ] .   A d d it io n a ll y ,   DF I Gs   w o r k   ac r o s s   a   wi d r an g e   o f   s p ee d s   a n d   r e q u ir e   l o we r   p o w e r   co n v e r te r   r at in g s .   T r a d iti o n a l ly ,   it   h as   b ee n   s u g g es te d   t h at  it   o p er ates   v i a   b ac k - to - b a ck   ( B T B ) - li n k ed   co n v e r te r   ar r an g e m e n t .   DC   li n k s   a r e   wi d e ly   u tili ze d   in   B T B   to p o l o g ies;   th e r e f o r e ,   th r e g u l ati o n   o f   c o n v e r t er s   is   i n te r li n k e d .   T h s e c o n d   p o w er   c o n v er t e r   is   n ee d e d   at  th D C   lin k   t o   a cc o m m o d at t h e   e n er g y   s t o r a g e   s y s t e m   ( E SS )   u s ed   t o   c o n tr o l   t h e   c h a n g i n g   w in d   s p ee d .   T o   m in im i z e   t h n u m b er   o f   p o we r   co n v e r t e r s   w h i le   i n te g r at in g   an   E SS ,   a   c o m b i n ed   i n v e r t er - b atte r y   c o n f i g u r ati o n   is   s u g g est ed   f o r   g r i d - c o n n ec t e d   an d   s ta n d - al o n e   f u n ct i o n in g   o f   DF I [ 8 ] .   T h is   a r r an g em e n is   ca p a b l o f   s u p p l y i n g   is o la te d   lo ad s   wi th   a   f ix e d   f r e q u e n c y   an d   v o l ta g m a g n it u d e ,   r eg ar d l ess   o f   th e   r o tat io n al   v el o c it y   o r   l o ad .   T h u s ,   t o   m ax im i ze   th e   s i m p l icit y   o f   th e   p o we r   co n v e r te r   s et u p   a n d   c o n t r o l,   t h is   p r o p o s e d   s u s tai n ab le   e n e r g y   g e n e r a ti o n   s y s te m   al g o r it h m   s u g g es ts   a   co m b i n e d   in v e r t er - b a tte r y - b as ed   DF I G   d esi g n   f o r   wi n d   en e r g y   g e n e r ati o n   [ 9 ] .   B esid es  th p r ed ictio n   o f   u n ce r tain ty   ass o ciate d   with   wi n d   en er g y ,   its   cy clica f lu ctu at io n   an d   ir r eg u lar   n at u r will  m ak it  d if f icu lt  attem p t,  esp ec ially   f o r   s u p p ly in g   is o lated   lo ad s .   T h u s ,   th e   in v esti g ato r s   s u g g ested   c o m b i n in g   s o lar   an d   win d   en er g y   to   in cr ea s ef f icien cy   a n d   also   t o   m ain tain   s u p p ly   co n tin u ity   f o r   u s er s   r esid in g   i n   is o lat ed   ar ea s .   As  f ar   as  w ar awa r e,   th m ajo r ity   o f   t h wo r k   o n   h y b r id   win d - s o lar   p h o to v o ltaic  ( SP V)   s y s tem s   h as  u tili ze d   p er m an en m ag n et  g e n er ato r s   an d   s q u ir r el - ca g in d u ctio n   g en er ato r s   f o r   win d   e n er g y   [ 1 0 ] [ 1 1 ] .   T h u s ,   th is   r esear ch   w o r k   aim s   to   in v esti g ate  th e   p er f o r m an ce   o f   win d - d r iv en   DFI i n   co m b in atio n   with   an   SP s y s tem   f o r   s tan d - alo n p u r p o s es.  m o d el  o f   t h s u g g ested   d esig n   f o r   s tan d - alo n e   o p e r atio n s   h a s   b ee n   c o n s tr u cted ,   an d   its   f u n ctio n ality   h as  b ee n   test ed   ex ten s iv ely .   T h e   n ex t   s ec tio n s   d escr i b th e   d etails  r eg ar d in g   th e   p r o p o s ed   s y s tem   s tr u ctu r e,   th c r ea tio n   o f   clo s ed - lo o p   co n tr o ap p r o ac h es,  an d   c o n clu s io n s   d r awn   f r o m   th ex p er im en tal  in v esti g atio n s   [ 1 2 ] [ 1 3 ] .   Ad d itio n ally ,   DFI in   th s u g g ested   s y s tem   co n tain s   two   v o ltag s o u r ce   co n v er ter s   ( VSC ) .   Alo n g   with   th g r id   s id co n v er ter   ( GSC ) ,   DFI G   in co r p o r ates  an o th er   VSC   in to   th r o to r   cir cu it,  r ef er r ed   to   as  th e   r o to r   s id e   co n v er ter   ( R SC ) .   T h p u r p o s o f   R SC   is   to   attain   win d   m ax im u m   p o wer   p o in tr ac k in g   ( MPPT ) T h SP s y s tem   i s   attac h ed   to   t h DC   b u s   v ia  s o lar   co n v er ter ,   wh ich   e n h an ce s   th v o ltag o f   th s o lar   p h o to v o ltaic  ar r ay .   So lar   e n e r g y   ca n   b e v ac u ated   ef f icie n tly   an d   ec o n o m ically   u s in g   th is   co n f ig u r atio n .   Ad d itio n ally ,   th is   co n v er ter   in co r p o r ates  s o lar   MPPT   co n tr o ap p r o ac h   to   opt im ize   s o lar   en er g y   h ar v esti n g .   I n   th e   ab s en ce   o f   win d   en e r g y   s o u r ce   an d   a   b atter y   with   lo lev el   o f   ch ar g e,   th e   b at ter y   b a n k   c o u ld   b e   r ec h ar g e d   u s in g   g r id   elec tr ic ity   o r   d iesel  g en e r ato r   co n n ec ted   t o   th e   s am R SC .   T h GSC   ass is t s   in   m ain tain in g   th s p ec if ied   v o l tag an d   f r e q u en c y   at  th o u tp u ter m in al  in   ce r tain   cir c u m s tan ce s ,   s u ch   as   in ad eq u ate  s o lar   o r   win d   en e r g y   an d   v ar iatio n   in   th q u an tity   o f   s o lar   an d   win d   en er g y .   Dis r u p tio n   o f   t h d is tr ib u tio n   n etwo r k   d u e   to   lo ad   lo s s   o r   f ailu r e   an d   l o ad s   o f   v ar i o u s   f o r m s ,   s u c h   as  n o n lin ea r   a n d   u n b alan ce d   lo ad s .   T h k ey   co n tr ib u tio n s   o f   th is   r esear ch   ar e   as f o llo ws:   -   T o   co m b in e   DFI a n d   SP s y s tem ,   an   e x ten s iv a d ap t iv p er f o r m a n ce   e v alu atio n   o f   s tan d - alo n o g r id - tied   HSEG S is   co n d u cted .   -   T o   u s e   th o p tim a l   to r q u wi n d   MPPT  m et h o d   to   im p r o v e   win d   en er g y   h ar v esti n g   with   r esp e ct  t o   win d   tu r b in ( WT )   s p ee d   ch ar ac ter i s tics .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  14 ,   No .   1 Ma r ch   20 25 1 88 - 2 0 1   190   -   T h h y b r id   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n - p er tu r b   an d   o b s er v ( PSO - P& O )   MPPT  m eth o d   is   em p lo y ed   to   m ax im ize   th p o wer   o u t p u t f r o m   s o lar   PV sy s tem .   -   T h b id ir ec tio n al  co n v er ter   c o n tr o aim s   at   ex tr ac tin g   th m ax im u m   p o wer   f r o m   th e   SP ar r ay   wh ile   co n tr o llin g   t h cu r r en t v ia  E S S.   -   T h p r esen ted   tech n iq u e   is   ex am in ed   f o r   v ar io u s   ty p es o f   n o n lin ea r ,   lin ea r ,   an d   d y n am ic  l o ad s   in   d if f er e n clim atic  co n d itio n s   an d   th co m p lete  co n tr o s ch em en s u r es  th at  cu s to m er s   g et  r eliab l p o wer   in   all  co n d itio n s .       2.   P RO P O SE WI ND  SO L AR   H YB RID  M O DE L   T h s u g g ested   h y b r i d   s u s tain ab le  en er g y   g e n er atin g   s y s tem   ( HSEG S) - lin k ed   m ic r o - gr i d   is   r ep r esen ted   i n   Fig u r 1 .   s i m ilar   s y s tem   is   d ev elo p ed   f o r   lo ca tio n s   with   p ea k   p o wer   r e q u ir em en ts   o f   5   k W   an d   av e r ag p o wer   r e q u ir em e n ts   o f   2 . 5   k W ,   r esp ec tiv ely .   I n   HSEG S,  th esti m ated   ca p ac ity   o f   b o th   s o lar   an d   win d   en er g y   u n its   is   co n s id er ed   to   b e   5   k W .   ca p ac ity   u ti lizatio n   r ate  o f   1 5 to   2 0 i s   ass u m ed   f o r   b o th   en er g y   u n its ,   wh ich   is   s u f f icien to   m ee th f u ll - d ay   e n er g y   d em an d s   o f   is o lated   v illag es.  T h b atter y   b a n k   is   attac h ed   to   th DC   s id o f   t h R SC   an d   GSC .   R SC   s u p p o r ts   th win d   en e r g y   s y s tem   is   o p er atin g   at  th e   o p tim al  r o tatio n al  s p ee d   s p ec i f ied   b y   th w in d   MPPT  ( W MP PT )   tech n iq u e.   T h GSC   r eg u l ates  th f r eq u en cy   an d   v o lta g o f   t h n etwo r k .             Fig u r 1 .   Ov e r v iew  o f   s o lar - w in d   h y b r id   s u s tain ab le  en e r g y   g en er atin g   s y s tem       2 . 1 .     M o dellin g   o f   wind   t urbin e   T h win d   tu r b i n ( W T )   c o llects  th k in etic  en e r g y   f r o m   th win d   an d   is   u s ed   to   p r o v id e   o p er atin g   to r q u to   DFI G.   T h f o r m u l f o r   ex tr ac ted   m ec h a n ical  p o wer   ( PM)   is   r ep r esen ted   in   v iew  o f   th p o wer   ca p tu r co e f f icien t.    an d   win v elo city   v w   ar e   d ef in ed   as  ( 1 )   [ 1 4 ] .     P M = 0 . 5 π C p ρ r 2 v w 3   ( 1 )     W h er e v w β ρ ,   an d   λ   ar win d   v elo city ,   b lad r ad iu s ,   p o wer   co ef f icien t,  p itch   an g le  o f   b lad air   d en s ity ,   an d   tip   s p ee d   r atio   r e s p ec tiv ely .   I n   ad d itio n ,   th c o ef f icien o f   th e   ca p tu r ed     is   a   n o n lin ea r   f o r m   o f     an d   ,   th at  ca n   b e   r ep r esen ted   as :     ( , ) = 0 . 73 × ( 151 0 . 002 3 2 . 14 13 . 2 ) × ( 18 . 4 ) )   ( 2 )     an d       ζ i = [ 1 ( λ + ( β × 0 . 080 ) ) ] [ 0 . 0350 ( β 3 + 1 ) ]     ( 3 )     h er e,     an d   λ   is   th b lad p itch   an g le   an d   tip - s p ee d   r atio .     λ = ( ω r ×   r η GR × v w )   ( 4 )     T ip   s p ee d   r atio   ( T SR )   is   a s s o ciate d   with   th win d   v elo city   v w ,   tu r b in r ad iu s   r   an d   s p ee d   ω r   an d   η GR   is   th tu r b in s h af g ea r   r atio   as   ( 5 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Desig n   a n d   c o n tr o l o f a   g r id - c o n n ec ted   s o la r - w in d   h yb r id   s u s ta in a b le  en erg … ( G.   B .   A r ju n   K u ma r )   191   η GR = ( ω mr ×   r λ × v rw )   ( 5 )     T h win d   g e n er ato r   em p lo y e d   in   th s u g g ested   s tr ateg y   h as  r ated   ca p ac ity   o f   4   k W   at  an   o p er atin g   win d   s p ee d   ( Vr w)   o f   9 . 0   m /s   an d   r o tatio n al   s p ee d   ( mr )   o f   9 8 . 0   r ad /s .   T u r b in r ad iu s   a n d   T SR   ( λ * )   is   s et  to     4 . 3   m   a n d   5 . 6 7   m   r esp ec tiv el y .   T h c o n tr o l   o p e r atio n   k ee p s   W MPPT  u n til  th m ac h in attain s   th r eq u ir e d   s p ee d   ( m r ) ,   th en   t h tu r b i n s h if t g ea r   r atio   is   1 6 . 6 7 .     T o   ac h iev ch an g ea b le  f r eq u en cy   s u p p ly ,   b ac k - to - b ac k   ( B T B )   co n v er ter s   ar in ter co n n ec ted   v ia   th DC   lin k   b etwe en   th D FIG 's  g r id   a n d   r o to r .   Vo lta g e - s o u r ce   c o n v e r ter s   eq u ip p ed   with   b i d ir ec tio n al   s witch es  ar em p lo y ed .   E ac h   co n v e r ter   is   co m p o s ed   o f   th r e leg s ,   ea ch   o f   w h ich   lin k s   to   o n o f     th 3 ɸ  s y s tem .   T h e   GSC ' s   p r im ar y   aim   is   to   m an ag e   th e   r ea ctiv p o wer   ab s o r b ed   b y   th DFI G's  r o to r   in   o r d er   to   g en er ate  th e   r o to r   f lu x   an d   m ain tain   th e   s y s tem ' s   co n tin u o u s   DC   b u s   v o lt ag e,   as  illu s tr ated   in     Fig u r 2   [1 5 ] [ 1 6 ] .   T h R SC   p r im ar y   o b jectiv es  ar to   in ject  3 ɸ   v o ltag e   in to   t h r o to r   at  s lip   f r eq u en cy ,   to   k ee p   th e   s tato r   p o wer   f ac to r ,   an d   to   o p tim ize  DFI p o wer   with   th u s o f   th MPPT  tech n iq u e,   as  illu s tr ated   in     Fig u r 3 .   Sin ce   th ese  co n v er t er s   ar i n v o lv e d   i n   b i - d ir ec tio n al  p o we r   f l o ws  in   t h s y s tem ,   th ey   ar e   liab le  f o r   th p o wer .   T o   g e n er ate  th e   s p ec if ied   f r e q u en c y   an d   v o ltag e,   as  well  as  to   c o n tr o l   th r ea c tiv p o wer   f lo i n   th s y s tem ,   it  is   ess en tial  to   h av co n tr o o v er   th ese  co n v er t er s .   As  r esu lt,  t h GSC   an d   R S C   ar r eg u lated   v ia  s tato r   f lu x - o r ien ted   co n tr o l.  B o th   th r o t o r   an d   s tato r   r o tatio n al  f r am es  ar t r an s f o r m e d   to   d - q   ax is   f r am es   u s in g   th is   co n tr o ller   ap p r o ac h ,   wh ich   r o tates   at  s y n ch r o n o u s   f r e q u en c y   ( ω s )   [ 1 7 ] [ 18]   as  illu s tr ated   in   Fig u r 2 .           Fig u r 2 .   Gr id - s id co n tr o ller s   u s in g   v ec to r   co n tr o l           Fig u r 3 .   R o to r - s id co n tr o ller s   u s in g   v ec to r   c o n tr o l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  14 ,   No .   1 Ma r ch   20 25 1 88 - 2 0 1   192   W ith o u t ta k in g   in to   ac c o u n t t h s atu r atio n ,   im p ac t th e   d - q   ter m in al  v o ltag ca n   b e x p r ess ed   as :      =    + ψ sd  ψ    ( 6 )      =    + ψ   ψ    ( 7 )      =    + ψ   ψ    ( 8 )      =    + ψ   ψ    ( 9 )     th e q u atio n s   o f   f lu x   co u p lin g :     ψ  =     +    ( 1 0 )     ψ  =     +    ( 1 1 )   ψ  =  +     ( 1 2 )     ψ  =  +     ( 1 3 )     w h er e,    = +    = + .   T o r q u eq u atio n   c an   b ex p r ess ed   as ( 1 4 ) .     = 1 . 5 (  ψ   ψ  )     ( 1 4 )     Activ an d   r ea ctiv e   p o wer s   o f   s tato r   ar as f o llo ws :     = 1 . 5 (   +   +   +   )   ( 1 5 )     = 1 . 5 (   +     +   )   ( 1 6 )     2 . 2   Ca lcula t i o n o f   DF I G   r a t ing   DFI G,   th ex tr in s ic  p o wer   s u p p ly   p ass es  v ia  th e   s tato r   a n d   r o to r .   W ith o u r e g ar d   f o r   lo s s es,  th m in im al  p o wer   o f   DFI ( )   i s   p r o p o r tio n al  to   th s p ec if ie d   air   g ap   p o wer   ( _ ) ,   at  m ax im al  win d   v elo city ,   d ef i n ed   as   ( 1 7 ) .     P E = ( P AIR _ G 1 + | S P _ MA X   | )   ( 1 7 )     W h er e,   _      is   th s lip   co ef f icien ass o ci ated   with   th tu r b in v elo city ,   ω mr   h as  - 0 . 2 6 8 .   T h v elo cit y   r an g e   o f   DFI co r r elate s   to   th v elo city   r an g o f   s lip   0 . 3   to   - 0 . 2 6 8 C o n s id er   th air   g a p   p o wer   ( _ )   i s   eq u iv alen to   t h m ec h a n ica l   in p u p o wer ,   DFI p o wer   r ati n g   m atch es  th m a x im al  in p u t   p o wer ,   is   3   kW T h W T   is   o p er atin g ;   R SC   s u p p lies   th m ac h in e   with   its   en tire   m ag n etizin g   p o wer   d em a n d s .   As  r esu lt,  th e   3 - k W   ca p ac ity   o f   th DFI is   s u f f icien t to   tr an s f o r m   m ec h a n ical  p o wer   b y   4   kW   W T   in to   elec tr ical  p o wer .     2 . 3   B a t t er y   s izing   T h DFI h as  a n   o p tim u m   w o r k in g   s lip   o f   0 . 3   an d   110   r ad /s ,   in   w h ich   th e   s p ee d   is   ass o ciate d   with   th is   s lip .   At  th is   p o in t,  th r o to r   m ax im al  lin v o ltag e ( V R _ m ax )   ca n   b ex p r ess ed   as ( 1 8 ) .     V R _ m ax = ( 415 0 . 3 ) = 12 4 . 5V   ( 1 8 )     PW co n tr o llin g   r eq u i r es th ap p r o p r iate  DC   b u s   v o ltag ( V B _ DC )   a n d   it is   ex p r ess ed   as   ( 1 9 ) .     V B _ DC > [ ( 1 . 632 × V LL ) e i ]   ( 1 9 )          eq u als  th d if f er en ce   b etwe en   th lin v o ltag o n   th zig - za g   tr an s f o r m er   L s id es  an d   th r o to r   v o ltag at   o p tim u m   s lip .   T h e   o p tim u m   wo r k i n g   s lip   is   0 . 3 .   As  r esu lt,  m a x im al  r o to r   v o l tag an d   th e   zig - za g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Desig n   a n d   c o n tr o l o f a   g r id - c o n n ec ted   s o la r - w in d   h yb r id   s u s ta in a b le  en erg … ( G.   B .   A r ju n   K u ma r )   193   tr an s f o r m er   L s id is   1 2 5   V .   T h e i   is   s et  to   u n i ty   as  th m o d u latio n   in d e x .   T h _    n ec ess ar y   f o r   th e   o p er atio n   o f   PW co n tr o s h o u ld   n o t   b less er   t h an   2 0 4   k d ep en d en t   o n   s u ch   in p u ts .   V B _ DC   is   co n s id er ed   to   b 2 4 0   k in   th e   s u g g ested   tec h n iq u e.   T h s u g g ested   h y b r id   s y s tem   is   in ten d ed   to   m e et  av e r a g lo ad   r e q u ir em e n ts   o f   2 . 5   k W   u p   to     24   h o u r s   with o u th n ee d   f o r   a n y   g en er atin g   d ev ice.   B y   ad d in g   2 0   leew ay   f o r   en er g y   lo s s es   th r o u g h o u t   en er g y   tr an s f er ,   th e   n ee d ed   b a tter y   s to r ag e   ca p ac ity   in cr ea s e s   to   7 2   k W h .   T h e   b atter ies  A ca p ac ity   i n cr ea s es  to   3 0 0   A h ,   wh en   th _    =   2 4 0   k V .   T h is   is   ac co m p lis h ed   b y   d iv id in g   20   n u m b e r s   o f   1 2   V 3 6 0   Ah   lead - ac id   b atter y   u n if o r m ly   in to   2   p ar allel  n etwo r k s .     2 . 4   M o delin g   o f   ph o t o v o lt a ic  a rr a y   T h p h o to v o ltaic  m o d u le  d eliv er s   th f o llo win g   cu r r e nt   as ( 2 0 ) .     I = ( I PH N P   I 0 N P ) × [ e xp ( V N S + R S N P × I V T n 1 T 1 T R ) 1 ]   I SH   ( 2 0 )     W h er e,   V T th er m al  v o ltag e   o f   d io d ( V ) ,   N P th to tal  n u m b er   o f   ce lls   th at  a r in ter c o n n ec t ed   in   p ar allel,   R SH s h u n r esis tan ce ,   an d   R S s er ie s   r esis tan ce   r esp ec tiv ely .   So lar   p an els  ar d esig n ed   i n   s u c h   way   th at   th eir   o p en   cir cu it  v o ltag k ee p s   less er   th an   V B _ DC T h n u m b er   o f   ce lls   in   s er ies  is   p r o p o r tio n al  to   th DC   v o ltag V B _ DC   an d   V C _ O C V   v o ltag ac r o s s   th o p en   cir c u it o f   a   ce ll a s   ( 2 1 ) .     N C = V B _ DC V C _ O CV   ( 2 1 )     _    is   tak en   to   b 0 . 6 9 6   V,   d ep e n d in g   o n   th p r o p er ties   an d   v alu o f   s tan d ar d   co m m er cia lly   av ailab le  ce ll.  2 1 6   is   th m in im al  v o ltag o f   l ead - ac id   b atter y .   B ec au s o f   to ler an ce s   d u r in g   m an u f ac tu r in   elec tr ical  modul es,  th e   p a n el  v o ltag m ig h v ar y   b y   u p   to   ± 3% .   T h u s ,   V B _ DC   is   co n s id er ed   to   b e   2 0 9 . 5   V ,   an d   n ee d ed   n u m b er   o f   ce lls ,   N C ,   is   3 0 0   c ells   as  d eter m in ed   f r o m   ( 2 1 ) .   T o   e n s u r th at   th ce lls   ar e   d is tr ib u ted   u n if o r m ly   in   co n v en tio n al  d esig n ,   3 0 1   ce lls   ar ch o s en   an d   d iv id e d   in to   5   u n its   o f   6 0   ce lls   ea ch .   Fo r   s tan d ar d   u n it  ch ar ac ter is tic,   th r atio   o f   V C _ O C V   to   ce ll  v o ltag at   m ax im al  p o wer   p o in ( MPP) ,   V MPP   is   0 . 6 5 9   V .   C o n s eq u en tly ,   th d ev ice  v o ltag at  MPP  is   3 9 . 5 4   V.   At  a   ca p ac ity   o f   4   kW ,   an   o v er all  m o d u le  cu r r en at   MPP  is   2 0 . 2 3   A T ab le   1   co n tain s   th d etailed   s p ec if icatio n s   f o r   DFI s y s tem   an d   T a b le  2   co n tain s   th im p lem en tatio n   p a r am eter s   w h ich   ar r e q u ir ed   to   d esig n   th e   s o lar   en er g y   u n it.       T ab le  1 .   DFI s p ec if icatio n s   P a r a me t e r s   V a l u e   P a r a me t e r s   V a l u e   P r a te d   3 . 0   k W   P o l e   p a i r s   2   V s ta to r   4 0 0   V   R s   1 . 3 4 2   Ω   R o t o r   sh a f t   s p e e d   1 5 0 0   R P M   R r   1 . 7 1   Ω   O p e r a t i n g   f r e q u e n c y   5 0   H z   L r   8 3 . 4 2   mH   I s   1 2   A   L m   2 1 8   mH   J   0 . 1876   kg   2         T ab le  2 .   T ec h n ical  p ar a m eter s   o f   s o lar   en e r g y   u n it   P a r a me t e r   V a l u e   P a r a me t e r   V a l u e   P V   mo d e l   r a t i n g   2 6 6 . 6   W p   V M P P   o f   P V   p a n e l   3 9 . 5 4   V   Ns   5   To t a l   c u r r e n t   o f   P V   s t r i n g   2 0 . 2 3   A   Np   3   I M P P   o f   P V   p a n e l   6 . 7 4 3   A   V C _ O CV   o f   P V   c e l l   0 . 6 9 6   V   P V   mo d u l e   I sc   7 . 8 1 9   A   V M P P   o f   P V   c e l l   0 . 6 5 9   V             3.   H YB RID  SUS T AI NAB L E   E NE RG G E N E RA T I NG   AL G O RIT H M   T h r ee   b lo ck s   co n s titu te  th co n tr o o f   HSEG S:  th R SC   b lo ck ,   th GSC   b lo ck ,   an d   th DC - DC   co n v er ter   b lo ck .   T h ese  b lo c k s   ar d escr ib ed   b elo w.     3 . 1   P r o po s ed  hy brid P SO - P &O   M P P T   t ec hn iqu   Fig u r e s   4 ( a )   an d   4 ( b)   ( s ee   A p p en d ix )   d is p lay   th p r o p o s ed   H - MPPT  alg o r ith m   f lo wch ar t.  T h e   alg o r ith m   m ai n tain s   th o p er a tin g   p o in t   at  th MPP  u s in g   P& u n til  it  d etec ts   p ar tial   s h ad o w.   W h en   th tr ac k in g   is   co m p lete,   t h MPP  d ata  is   r ec o r d ed ,   w h ich   in c lu d es  p ea k   p o wer ,   cu r r en t,  a n d   v o ltag e .   I th en   co m p ar es  th e   p r esen t   cu r r e n an d   v o ltag to   th e   m o s r ec e n d ata  to   d eter m in e   p ar tial  s h a d in g .   W h en   p a r tial  s h ad in g   is   d etec ted ,   th ap p r o ac h   d eter m in es wh eth er   th i n itial p ea k   ( th r ig h tm o s t)   is   th g lo b al  p ea k   o r   n o t.  I f   th p o wer   d if f er e n tial  cr iter ia  is   r ea ch ed ,   th p r esen MPP  i s   co n s id er ed   ef f ec tiv e;  o th er wis e,   th " m ain - p r o g r a m id en tifie s   th n ee d   t o   tr ac k   th MPP a n d   lau n c h es th "M P - tr ac k   s u b - p r o g r am [ 1 9 ] .   I n   th "M P - tr ac k   s u b - p r o g r am , th ap p r o p r iate  v o ltag r an g is   ch o s en .   T h PS s ca n s   th is   r eg io n   an d   p r o v id es  th h ig h er   Pi  v alu e.   T h n ee d   f o r   tr ac k in g   f u tu r p ea k s   is   co n s id er ed .   I f   t h p o wer   d is cr ep a n cy   cr iter io n   is   m et,   th GM PP   v a lu is   d eter m in ed   b y   co m p ar in g   ea ch   o f   th r ec o r d ed   MPP  p o wer   v alu es.  I f   th e   r eq u ir em e n f ails ,   a   s im ilar   s te p   is   r e p ea ted   u n til  all   p ea k s   a r co n s id er e d .   W h en   th e   "M P - t r ac k   s u b - p r o g r am r etu r n s ,   th P& ap p r o ac h   m a in tain s   th o p er atin g   p o i n t a t th MPP.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  14 ,   No .   1 Ma r ch   20 25 1 88 - 2 0 1   194   3 . 2   DF I G   wind   t urbin M P P T   T h p r im ar y   g o al  o f   W T   wo r k in g   in   r eg io n   2   o f   its   s p ee d   attr ib u tes  is   to   h ar v est  th m ax im u m   am o u n o f   win d   e n er g y   p o s s ib le  f r o m   th win d   th r o u g h   th e   u s o f   MPPT.   I t   ca n   b ca lc u lated   b y   u s in g   eith er   th ac tu al  win d   v elo city   as   r ef er en ce   f o r   th e   co n tr o ller s   o r   th t o r q u e   as  a   r ef e r en ce   [ 2 0 ] - [ 2 4 ] .   T h e   o p tim al   to r q u e   ( OT )   m eth o d   p r o p o s es  th co n tr o ller   wh ic h   is   c o n tr o m eth o d   th at  e m p lo y s   p r o p o r tio n al  p lu s   in teg r al  co n t r o ller   to   r eg u late  th win d   W T s   to r q u e,   wh ich   is   p r o p o r tio n al  to   th W T s   s q u ar o f   its   an g u lar   m o m en tu m .   Un lik e,   th T SR   m eth o d ,   th is   ap p r o ac h   d o es  n o r e q u ir a n   a n em o m et er   to   m ea s u r win d   v elo city   s in ce   th ese  r ea d in g s   ar in ef f icien t,   tim e - co n s u m i n g ,   an d   in ac cu r ate.   T h is   m eth o d   p r im ar y   g o al  is   to   ass es s   th o p tim al  o p er atin g   p o in t w ith o u t r ely i n g   o n   win d   s p ee d   o b s er v atio n s   [ 2 5 ] .   At  o p t im u m   p o wer   p o in t:        =   ( 2 2 )     C P = C PMA X , C T = C T O PT   ( 2 3 )     o b tai n   th b est T SR   v alu b y   ( 2 7 )   it to   th e   to r q u d er i v ed   f r o m   th tu r b i n eq u atio n .     = 0 . 5  3 × ( ) 2   ( 2 4 )     = 0 . 5  3   × ( 2 2 2 )   ( 2 5 )     = 0 . 5  5  2 3   ( 2 6 )     = × 2   ( 2 7 )     T h OT   v alu with   T OPT  is   u s ed   as  th r e f er en ce   to r q u a n d   it  is   co n t r asted   to   t h cu r r en to r q u e   v alu e .   T h e   d is cr ep an cy   b etwe en   th ese  to r q u e   v alu es a r in ter p r eted   b y   t h PI  co n tr o ller   as  an   er r o r   s ig n al.   T h is   co n tr o ller   f ee d s   b ac k   th r ev is ed   to r q u e   v alu to   m in im ize  er r o r   s ig n als,  as  illu s tr ated   in   F ig u r 4 ( c)   ( s ee   Ap p en d ix ) T h is   is   th q u ick est  a n d   m o s ef f icien t   tech n iq u f o r   d eter m in in g   th win d   tu r b in e' s   o p tim u m   o p er atio n al   p o wer   p o i n as n o   win d   o b s er v atio n   is   r eq u ir e d .         4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   MA T L AB   is   em p lo y ed   to   d e v elo p   th Simu lin k   m o d el  o f   th HSEG S - f ed   m icr o g r id .   W in d   tu r b in es   an d   s o lar   p an els  ar e   m o d ele d   b ased   o n   th eir   o p er atio n al  ch ar ac ter is tics T h HSEG ef f ec tiv en ess   u n d er   v ar io u s   win d   s p ee d s   an d   s u n   ir r ad iatio n   co n d itio n s   is   illu s tr ated   in   Fig u r es  5   an d   6 .   B o t h   o f   th e   p r ec e d in g   s ce n ar io s   also   ex am i n th e   M PP T   in   th e   p r esen ce   o f   ch a n g in g   win d   s p ee d s   a n d   r ad iatio n   lev els  v ia  a   s o lar   co n v er ter   a n d   R SC .   Ad d itio n ally ,   th ef f ec tiv en ess   o f   SE GS  is   ex am in ed   with   d if f er e n elec tr ical  lo ad s ,   in clu d in g   b ala n ce d   an d   u n b alan ce d   lin ea r   lo ad s   ( Fig u r es  7   an d   8 ) .   T h m o d elin g   an d   s im u latio n   o f   HSEG S   wer co n d u cted   ut ilizin g   t h s p ec if ied   v ar ia b les an d   th eir   v a lu es.     4 . 1   H SE G ef f ec t iv eness   un der  v a ria ble so la ra dia t io co nd it io ns   wit h f ix ed  win d s peeds   a nd   lo a d   F ig u r e   5   illu s tr ates  th ef f ec tiv en ess   o f   an   HSEG with   d if f er en s o lar   ir r ad iatio n   an d   c o n s tan win d   s p ee d s .   T h d ev ice  is   o p er atin g   at  7   m /s   win d   s p ee d   an d   7 0 0   W /m 2   g lo b al  s u n   ir r ad ian c e.   At  t   =   4 . 0   s ,   th e   s o lar   ir r ad ian ce   is   r aised   to   8 0 0   W / m 2   at  lev el  o f   4 0 0   W /m 2   an d   th en   d r o p p ed   t o   7 0 0   W /m 2   a t   th s am lev el,   b eg in n in g   at  t   =   5 . 2 5   s .   On ce   ag ain ,   it  is   d eter m in ed   th at  th d ev ice  is   ca p ab le  o f   s u p p ly in g   th e   s p ec if ied   v o ltag a n d   f r eq u e n c y   wh en   o p er ated   at  t h MPPT  o f   th s o lar   PV p a n el.     4 . 2 .     H SE G S e f f ec t iv eness   un der  v a rio us   wind   co nd it io n s   wi t h f ix ed  s o la ra dia t io n a n d lo a d   Fig u r 6   r ep r esen ts   th o u tco m o f   HSEG with   co n tin u o u s   s o lar   ir r ad iatio n   an d   f lu ctu atin g   win d .   T h d ev ice  is   s tar ted   with   7   m /s   win d   s p ee d .   T h s o lar   r ad iatio n   is   m ain tain ed   at  8 0 0   W /m 2   th r o u g h o u th e   s im u latio n   tim e.   T h lo ad   ter m in als  ar co n n ec ted   t o   th r ee - p h ase  b alan ce d   lo a d s   o f   2 . 5   k W   an d   1   k VAR.  T h e   g en er ato r   s p ee d   i n cr ea s es to   1 5 3   r ad /s   wh en   th win d   s p ee d   is   in cr ea s ed .   At  4 . 0   s ,   th win d   s p ee d   is   in cr ea s ed   to   7 . 5   m /s ,   an d   th e   m atch in g   g en e r ato r   b en c h m ar k   s p ee d   i s   r aised   to   1 6 4   r ad /s .   At  7 . 2 5   s ,   th e   win d   s p ee d   d ec r ea s es  to   6 . 5   m /s   wh ile  m ain tain in g   th s am p ac o f   s h if t.  As  illu s tr ated   in   Fig u r 6 ,   ev en   wh e n   th e   tu r b in an d   g en e r ato r   p o wer s   ar m is m atch ed   in   th d e v ice,   th v o ltag an d   f r e q u en c y   r em ain   u n c h an g e d   d esp ite  v ar iatio n s   in   win d   s p e ed .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Desig n   a n d   c o n tr o l o f a   g r id - c o n n ec ted   s o la r - w in d   h yb r id   s u s ta in a b le  en erg … ( G.   B .   A r ju n   K u ma r )   195   4 . 3 .     H SE G S e f f ec t iv eness   in  no n - lin ea a nd   un ba la nced  l o a d   T h s y s tem   ef f icien cy   f o r   n o n - lin ea r   an d   u n b ala n ce d   l o ad s   i s   d em o n s tr ated   in   Fig u r e   7 .   T h d e v ice  is   in itiated   with   b alan ce d   lo ad   o f   4 . 0   k W   th at  co n s is ts   o f   lin ea r   an d   n o n lin ea r   lo ad s .   T h f ir s p h ase  ' U '   is   o p en ed   at  t   =   4 . 6 0   s   an d   th p h ase  is   d i s co n n ec ted   at  t   =   4 . 8 0   s ,   th en   cr ea tes   - lo ad .   I h as  b ee n   n o ticed   th at  th d ev ice  ca n   p r o d u ce   r ated   f r eq u en cy   a n d   v o ltag in   b o th   s ce n ar io s .   T o tal  h ar m o n i d is to r tio n   ( T HD)   v alu is   less   th an   3 . 6 % in   b o th   cir cu m s tan ce s   -   with   n o   ex ce p tio n s .       4 . 4 .     H SE G S e f f ec t iv eness   in  dy na m ic  lo a ds   T h s y s tem   ef f icie n cy   at   d y n am ic  lo ad   is   d em o n s tr ated   i n   Fig u r e   8 .   I n   co n tr ast,  n o n - lin ea r   an d   d y n am ic  lo a d s ,   in clu d in g   p u m p s   an d   co m p r ess o r s ,   ar also   ty p ical  an d   m u s b ac co m m o d ated   b y   th DG   s y s tem .   C o n s id er in g   h alf   o f   t h o v er all  lo ad   d em an d   is   ex p ec ted   t o   b 3 . 0   k W ,   th m o to r   lo ad   s h o u l d   b e   lim ited ,   i.e . ,   2   HP   =   1 . 4 9 1 4   k W .   T h ef f icien cy   o f   th e   HSEG S   with   th m o to r   tak e n   in   o p er atio n   at  t   =   3 . 3 4   s   an d   th lo ad   to r q u ap p lied   as  p er   th ax ial  p u m p .   I h as  b ee n   d em o n s tr ated   th at  GSC   i s   ca p ab le  o f   s u p p ly in g   th r eq u is ite  r ea ctiv p o wer   to   d ev ice  with o u t d is r u p tin g   th s y s tem   v o ltag e.       ( a)     ( b )     ( c)     ( d )     ( e)     (f)       Fig u r 5 .   HSEG S e f f ec tiv en es s   at  v ar iab le  s o lar   ir r ad ia n ce :   ( a)   s o lar   ir r ad iatio n s ,   ( b )   f r eq u e n cy   o f   o u tp u v o ltag e,   ( c )   ter m in al  v o ltag e,   ( d )   DC   b u s   v o ltag e,   ( e)   s o lar   a n d   win d   p o wer   g en er atio n ,   an d     ( f )   lo ad   an d   b atter y   p o wer   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  14 ,   No .   1 Ma r ch   20 25 1 88 - 2 0 1   196   ( a)     ( b )     ( c)     ( d )     ( e)     (f)     ( g )     ( h )       Fig u r 6 .   HSEG S e f f ec tiv en es s   u n d er   v a r io u s   win d   c o n d itio n s :   ( a)   win d   s p ee d ,   ( b )   win d   s p ee d   in   r a d ian s ,     ( c)   p o wer   ca p tu r e   co ef f icien t,   ( d )   f r e q u en cy   o f   o u t p u t v o ltag e,   ( e)   ter m in al  v o ltag e,   ( f )   b atter y   cu r r en t,    ( g )   s o lar   an d   win d   p o wer   g en e r atio n ,   an d   ( h )   lo ad   a n d   b atter y   p o wer         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       Desig n   a n d   c o n tr o l o f a   g r id - c o n n ec ted   s o la r - w in d   h yb r id   s u s ta in a b le  en erg … ( G.   B .   A r ju n   K u ma r )   197   ( a)     ( b )     ( c)     ( d )     ( e)     (f)     ( g )     ( h )     ( i)     ( j)       Fig u r 7 .   HSEG S e f f ec tiv en es s   in   n o n - lin ea r   an d   u n b alan ce d   lo ad :   ( a)   s tato r   v o ltag e,   ( b )   s t ato r   cu r r e n t,    ( c)   p h ase  lo a d   cu r r en t,  ( d )   p h ase  lo ad   cu r r en t,  ( e)   W   p h ase  lo ad   cu r r en t,  ( f )   n e u tr al  l o ad   cu r r en t   ( g )   lo a d   p o wer ,   ( h )   b atter y   p o wer ,   ( i)   s o lar ,   a n d   win d   p o wer   g en er atio n ,   an d   ( j)   T HD   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.