I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   4 8 5 ~ 4 9 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 6 .i 1 . p p 4 8 5 - 496       485     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   H y brid  e nerg y  st o ra g e sy stem f o dy na mic po wer m a na g ement  in grid - co nne cted  microg rid       Ya y a   K a m a g a t é 1 ,   H eli  Am it   Sh a h 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   P a r u l   U n i v e r s i t y ,   V a d o d a r a ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   R o b o t i c s a n d   A u t o ma t i o n   E n g i n e e r i n g ,   P a r u l   U n i v e r si t y ,   V a d o d a r a ,   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   J u n   5 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   3 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct  2 3 ,   2 0 2 4       Th is  p a p e p re se n ts  a n   a d a p t iv e   ru le - b a se d   a p p r o a c h   fo d y n a m ic  p o we m a n a g e m e n in   g ri d - c o n n e c ted   m icro g rid s.  S o lar   p h o to v o l taic s   ( PV )   a n d   a   b a tt e ry - u l trac a p a c it o h y b r id   e n e rg y   st o ra g e   sy ste m   f o rm   th e   DC   su b sy ste m .   In it iall y ,   t h e   re fe re n c e   p o we is p r o c e ss e d   th ro u g h   a   lo w - p a ss   fil ter,   d iv e rti n g   h ig h - fre q u e n c y   p o we v a riatio n to   th e   u lt ra c a p a c it o r,   t h e re b y   sa f e g u a rd i n g   th e   b a tt e ry .   T h e n ,   a   p o we a ll o c a ti o n   fa c to p ro p o rti o n a t o   th e   b a tt e ry   sta te  o f   c h a rg e   m a n a g e th e   a v e ra g e   p o w e d istri b u ti o n   b e twe e n   t h e   b a tt e r y   a n d   t h e   g rid .   F i n a ll y ,   a   m icro g ri d   p o we r   m a n a g e m e n sy ste m   (M P M S e sta b li s h e s   ru les   to   re g u late   p o we sh a ri n g   a m o n g   so u rc e a n d   lo a d s .   In   t h e   p ro p o se d   m e th o d ,   t h e   b a tt e ry   h a n d les   lo n g - t e rm   e n e rg y   re q u irem e n ts,  th e   u lt r a c a p a c it o r   m e e ts  sh o rt - term   p o we d e m a n d s,  a n d   th e   g ri d   is  a d ju ste d   to   a li g n   with   th e   sy ste m ’s  re q u irem e n ts.  Th e   m a in   b e n e fit in v o lv e   e ffe c ti v e   p o we d istri b u t io n   a m o n g   so u rc e a n d   l o a d s,  DC  b u v o lt a g e   sta b il iza ti o n ,   sm o o t h   tran siti o n s   b e twe e n   d iffere n o p e ra ti n g   m o d e s,  a n d   e n h a n c e d   g ri d   p o we q u a li t y .   Ad d it i o n a ll y ,   sa fe ty   p r o to c o ls  p r e v e n o v e rc h a rg i n g / d e e p   d isc h a r g in g ,   t h u s   re d u c in g   th e   ris k   o p re m a tu re   d e g ra d a ti o n   a n d   re su lt i n g   i n   lo n g e l ifes p a n   o f   sto ra g e   d e v ice s.  M ATLAB/S im u li n k   is  u se d   t o   imp lem e n t   a n d   v a li d a te  th e   m e th o d .   K ey w o r d s :   Gr id - co n n e cted   m icr o g r id   Po wer   d is tr ib u tio n   Po wer   m an ag em e n t   So C   Sto r ag d ev ices   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 :   Yay Kam ag até   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Par u l U n iv er s ity   Vad o d ar a,   I n d ia   E m ail:  2 0 0 3 0 0 4 1 8 0 0 1 @ p ar u l u n iv er s ity . ac . in       NO M E N CL A T UR E   HE SS   :     Hy b r id   e n er g y   s to r ag s y s tem   i rgr   :     Gr id   r ef er e n ce   cu r r en t   MPM S   :     Mic r o g r id   p o wer   m a n ag em e n t sy s tem   I abc   :     I n v er ter   th r ee - p h ase  cu r r en ts   DP   :     Def icit p o wer   i d , i q   :     d q   cu r r en t c o o r d i n ates   SP   :     Su r p lu s   p o wer   i rd , i rq   :     dq   r ef er en ce   c u r r en t c o o r d in a tes   α   :     Po wer   allo ca tio n   f ac to r   V dc   :     DC   b u s   v o ltag e   τ   :     L PF   tim co n s tan t   V rdc   :     R ef er en ce   DC   b u s   v o ltag e   ωt   :     R ef er en ce   p h ase  an g le   V pv   :     PV v o ltag e   So C bt   :     B atter y   s tate  o f   ch ar g e   V bt   :     B atter y   v o ltag e   So C uc   :     Ultr ac ap ac ito r   s tate  o f   ch a r g e   V uc   :     Ultr ac ap ac ito r   v o ltag e   I rtot   :     T o tal  r ef er e n ce   cu r r en t   V gr   :     Gr id   p h ase  v o ltag e   I o   :     DC   s u b s y s tem   o u tp u t c u r r e n t   V rd , V rq   :     d q   r ef er en ce   v o ltag es   i pv   :     PV c u r r en t   V ra , V rb,   V rc   :     T h r ee - p h ase  r ef er e n ce   v o ltag es   i bt   :     B atter y   cu r r en t   P pv   :     PV p o wer   i uc   :     Ultr ac ap ac ito r   cu r r en t   P acl   :     AC   lo ad   p o wer   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   485 - 495   486   i rbt   :     B atter y   r ef er en ce   c u r r en t   P dcl   :     DC   lo ad   p o wer   i ruc   :     Ultr ac ap ac ito r   r ef er en ce   cu r r e n t   P tl   :     T o tal  lo ad   p o wer   P avg   :     Av er ag p o wer   P ruc   :     Gen er ated   u ltra ca p ac ito r   r e f er en ce   p o wer     P tran   :     T r an s ien t p o wer   P rgr   :     Gen er ated   g r id   r ef e r en ce   p o w er     P bt   :     B atter y   p o wer   P dif   :     Po wer   d if f er e n ce   b etwe en   PV   p o wer   an d   to tal  lo ad   p o wer   P ucr   :     R esu ltan t u ltra ca p ac ito r   p o we r   P btn   :     B atter y - r ated   ch ar g in g   p o wer   P btr   :     R esu ltan t b atter y   p o wer   P ucn   :     Ultr ac ap ac ito r - r ated   c h ar g i n g   p o wer   P grr   :     R esu ltan t g r id   p o wer   P gr   :     Gr id   p o wer   P bt_er   :     B atter y   p o wer   er r o r   P uc   :     Ultr ac ap ac ito r   p o wer   P rbt   :     Gen er ated   b atter y   r ef er e n ce   p o wer   P rtot   :     T o tal  r ef er e n ce   p o wer       1.   I NT RO D UCT I O N   Acc o r d in g   t o   t h e   I n te r n ati o n a l   E n e r g y   Ag e n c y   ( I E A) ,   p o w e r   g e n e r a ti o n   is   t h le ad in g   c o n t r i b u to r   t o   g l o b al  ca r b o n   d i o x i d ( C O 2 )   e m is s i o n s .   Ho we v e r ,   it  is   als o   s p e ar h e a d i n g   t h s h i f to w a r d s   n et   ze r o   e m is s io n s ,   d r iv e n   b y   th r a p i d   g r o wt h   o f   r e n ew ab le  en er g y   s o u r ce s ,   wit h   t h f u n d a m e n t al  ch all e n g b e in g   to   p r o v id co n s u m er s   wit h   r e lia b l an d   af f o r d a b l e le ctr ici ty   w h il s i m u lta n e o u s l y   r e d u ci n g   w o r l d wi d e   C O 2   e m is s i o n s   [ 1 ] .   R en e wa b l e n e r g y   s o u r ce s   p r e s en t   e n v i r o n m e n t all y   f r ie n d l y   a lte r n ati v es   t o   f o s s il  f u els ,   h el p i n g   t o   r e d u c c ar b o n   em is s io n s ,   en h an ce   e n er g y   s ec u r it y ,   s u p p o r t   ec o n o m ic   g r o wt h ,   m iti g ate   c li m at c h a n g e ,   an d   im p r o v el ec t r i cit y   ac c ess i b ili ty   in   r e m o te   ar ea s .   T h e r e f o r e,   d e v el o p in g   r e n e wab le   e n er g y   s o u r c es   is   ess en t ial   f o r   cr ea ti n g   s u s ta in a b le ,   ec o n o m i ca l ,   r eli a b le ,   a n d   e f f ic ie n t   e n e r g y   s y s tem s .   Des p it t h e s e   b e n e f its ,   r en ewa b l e n e r g y   s o u r ce s '   in te r m itt en t   a n d   u n p r e d ic ta b l e   n at u r e   p o s es   c h a lle n g e s   r el at ed   to   r e lia b i lit y ,   s ta b i lit y ,   a n d   p o we r   q u ali ty   [ 2 ] .   E n er g y   s t o r a g e le m e n ts   o f f er   v i a b le   s o lu ti o n   t o   t h es c h a lle n g es   b y   e n s u r i n g   s t a b le   a n d   co n t in u o u s   ele ctr ici ty   s u p p ly   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   V ar i o u s   en er g y   s t o r a g e   s y s te m s   h a v e   b e en   e x p l o r e d   i n   th lit er at u r e   t o   a d d r ess   t h es co n c er n s   [ 5 ] .   H o w ev er ,   n o   s i n g le   en er g y   s t o r a g e   s y s t em   c an   f u ll y   m ee t   al l   o p er ati o n al   r e q u i r e m e n ts   d u e   t o   lim i tat io n s   i n   p o we r   d e n s it y ,   e n e r g y   d e n s it y ,   co s t,   li f es p an ,   d y n a m ic   r es p o n s e,   a n d   o t h e r   f ac to r s   [ 6 ] .   h y b r id   e n er g y   s to r ag e   s y s tem   ( HE SS ) ,   wh ich   co m b in es t wo   o r   m o r s to r ag e   s y s tem s ,   e m er g es a s   a   v iab le  s o lu tio n   t o   ad d r ess   th e s lim itatio n s   an d   th ass o ciate d   tr ad e - o f f s   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   Am o n g   th v ar io u s   s to r ag e   co m b in atio n s   ex p lo r ed   in   t h e   liter atu r e,   th b att er y - u ltra ca p ac ito r   p air   h as  d em o n s tr ated   s ig n if ican r esu lts ,   with   th b atter y   p r o v id in g   av er ag e n er g y   n ee d s   an d   th e   u l tr ac ap ac ito r   h an d lin g   f l u ctu ati n g   p o wer   d em an d s   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   I n teg r atin g   d iv er s en er g y   s o u r ce s   an d   lo ad s   f u r t h er   in cr ea s es  m icr o g r id   s y s t e m   co m p lex ity   an d   p r esen ts   s u b s tan tial  ch allen g es  f o r   p o wer   m an a g em en an d   o p er atio n al  s ec u r ity   [ 1 1 ] .   T h i s   in v o lv es  en s u r in g   co n tin u o u s   an d   e f f icien p o wer   d is tr ib u tio n   wh ile  s af eg u ar d i n g   all  en er g y   s o u r ce s ,   p ar ticu l ar ly   s to r ag d e v ices,   wh ich   n ee d   p r o tectio n   to   p r ev en p r em atu r e   d e g r ad atio n   an d   ex ten d   t h eir   life s p a n   [ 1 2 ] .   Ad d itio n ally ,   co n n ec tin g   th e   DC   s u b s y s tem   to   t h u tili ty   g r id   in tr o d u c es  ch allen g es  r elate d   to   g r id   s y n ch r o n izatio n   a n d   r ea ctiv p o wer   c o n tr o l.  A d d r e s s in g   th ese  ch allen g es  is   cr u cial  f o r   m ain tain in g   s y s tem   r eliab ilit y ,   ef f icien cy ,   an d   s tab ilit y   an d   en h an ci n g   o v er all  m icr o g r id   p er f o r m an ce .   Nu m er o u s   m eth o d s   h av b ee n   p r o p o s ed   in   th e   liter atu r to   tack le  th ese  is s u es,  o f f er i n g   p o ten tial so lu tio n s   f o r   im p r o v ed   m icr o g r id   o p er ati o n .   co o r d in ated   co n tr o l - b ased   e n er g y   m an a g em en t   m eth o d   is   p r o p o s ed   f o r   m icr o g r id   co n f ig u r atio n   f ea tu r in g   p h o t o v o ltaic  s y s t em ,   b atter y   s to r ag e ,   a n d   s u p er ca p ac ito r   ( SC )   s to r ag e,   o p e r atin g   in   b o th   g r id - co n n ec ted   an d   s tan d alo n m o d es  [ 1 3 ] .   T h m eth o d   em p lo y s   d u al - ca s ca d ed   p r o p o r t io n al - in teg r al   ( PI )   co n tr o ller   s ch em e.   T h is   m ain t ain s   co n s tan DC   lin k   v o lta g e,   en s u r es  g r i d   s tab ilit y   ac r o s s   v ar io u s   o p er atin g   m o d es,  an d   ac h iev es  g r id   u n ity   p o wer   f ac to r .   Ho wev er ,   t h s tu d y   d o es  n o co n t r o s to r ag d ev ices'   ch ar g e   s tates,  wh ich   co u ld   r esu lt in   ea r ly   d eter io r atio n   an d   in s u f f icie n t e n er g y   f o r   f u t u r d em a n d s .   An   ef f icien t   en er g y   m an ag e m en alg o r ith m   f o r   m o b ile  h o s p ital  is   p r o p o s ed   in   [ 1 4 ] .   T h e   ap p r o ac h   aim s   to   r e g u late  p o wer   co n v er ter s   an d   m ain tain   u n in ter r u p te d   p o wer   tr a n s f er   a m o n g   th e   s y s tem   elem en ts .   T h e   m eth o d   m ain tain s   a   co n s tan t D C   b u s   v o ltag e   an d   e n s u r es  th at  s to r ag d ev ices'   s tates  o f   ch ar g ( So C s )   o p er ate   with in   s af lim its .   Ho wev er ,   d is co n n ec tin g   s p ec if ic  lo a d s   in   lig h o f   th e   b atter y ' s   So C   ca n   r esu lt  in   h az ar d o u s   s itu atio n s   f o r   p atien ts   an d   s taf f .   n o v el  p o wer   m an ag em e n s tr ateg y   is   in tr o d u ce d   in   [ 1 5 ]   to   o v er co m e   g en e r atio n - d em an d   im b alan ce   an d   r eg u late  DC   b u s   v o ltag e .   T h ap p r o ac h   im p lem en ts   p o wer   d is tr ib u tio n   s tr ateg y   b et wee n   th b atter y   an d   th s u p er ca p ac ito r ,   wh ich   im p r o v es  th e   DC   b u s   v o ltag e   r e g u latio n ,   m in im izes  b atter y   s tr ess ,   an d   e x ten d s   t h b atter y   life s p an .   C o m p a r ed   t o   th co n v en tio n al  m eth o d ,   t h is   m eth o d   d e m o n s tr ates  s u p er io r   p er f o r m a n ce .   Ho wev er ,   th e   au th o r s   d id   n o t   ev alu ate  th s y s tem ' s   p er f o r m an ce   wh en   th s tates  o f   ch ar g o f   s to r a g e   d ev ices  r ea ch ed   th eir   s af o p er ati n g   li m its .   A   p o w e r   m a n a g e m e n t   s t r a t e g y   f o r   m i l i t a r y   m i c r o g r i d s   i s   p r o p o s e d   i n   [ 1 6 ] .   T h e   a p p r o a c h   e n h a n c e s   b a t t e r y   l o n g e v i t y ,   r e g u l a t es   t h e   s u p e r c a p a c it o r   ( S C )   c u r r e n t ,   a n d   p r e v e n t s   SC   o v e r c h a r g i n g ,   e n s u r i n g   u n i n t e r r u p t e d   s y s t e m   o p e r a ti o n   e v e n   w h e n   t h SC   h it s   i ts   lo w e r   t h r e s h o l d .   T h e   m e t h o d   al s o   c o n n e c ts   H E SS   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Hyb r id   en erg s to r a g s ystem  fo r   d yn a mic  p o w er  ma n a g eme n t in   g r id - co n n ec ted     ( Ya ya   K a ma g a )   487   m a n a g e m e n t   w it h   e c o n o m i c   o u t c o m e s   b y   c o n d u c t i n g   s e n s it i v i t y   a n al y s is   t o   e v a l u a t y e a r l y   f i n a n c i a r e t u r n s .   H o w e v e r ,   t h SC ' s   t r a n s it i o n   b e t w e e n   c h a r g i n g   a n d   d is c h a r g i n g   m o d e s   is   s t r o n g l y   i n f lu e n c e d   b y   t h e   g ai n   p a r a m e t e r   i n   c u r r e n t   r e g u l a ti o n .   An   So C - b ased   lin ea r   tim e - v ar y in g   f ilter   is   in tr o d u ce d   in   [ 1 7 ]   to   s m o o th   win d   tu r b in e/HE SS   o u tp u p o wer .   T h ap p r o ac h   im p r o v es  th p o wer   s m o o th in g   ab ili ty   o f   t h HE SS   b y   m o d if y in g   th f ilter s   tim e   co n s tan ts   b ased   o n   f lu ctu atio n s   in   th s tate  o f   ch ar g o f   th en er g y   s to r ag d ev ices.  Ho wev er ,   th ap p r o ac h   is   p r im ar ily   co n f ig u r ed   f o r   p o we r   s m o o th in g   an d   is   u n s u itab le  f o r   d y n am ic  p o wer   b ala n cin g   ap p licatio n s .   s tr ateg y   f o r   th d esig n   a n d   co n tr o o f   h y b r id   r en e wab le  s y s tem   f ea tu r in g   b atter y   an d   s u p er ca p ac ito r   is   p r o p o s ed   in   [ 1 8 ] .   T h e   ap p r o ac h   ef f icien t ly   b alan ce s   p o wer ,   en h an ce s   d y n am ic  r esp o n s e,   s tab ilizes  th DC   b u s   v o ltag e,   an d   m ain tain s   co n s is ten lo a d   v o ltag an d   f r e q u en c y   u n d e r   lo ad   d is tu r b an ce s   an d   v ar y in g   wea th er   co n d itio n s .   Ho wev er ,   th e   m eth o d   d o e s   n o m a n ag e   So C s ,   wh ich   c o u ld   r esu lt  in   ea r ly   d eter io r atio n   o f   s to r ag e   elem e n ts   an d   en er g y   s h o r tag es f o r   f u t u r d em a n d s .   A n   ef f icien en er g y   m an ag em en s tr ateg y   is   p r o p o s ed ,   wh ic h   r eg u lates  th p o wer   ex c h an g b etwe en   th b atter y   an d   th u ltra ca p ac i to r   [ 1 9 ] .   T h is   co n t r o tech n iq u en s u r es  b alan ce d   p o wer   f l o an d   m in im izes  f lu ctu atio n s   with in   th s y s tem .   Ho wev er ,   it  d o es  n o t   co n s id er   th u ltra ca p ac ito r ' s   s tate  o f   ch ar g e,   wh ich   m ay   lead   to   in s u f f icien p o wer   f o r   f u tu r d em a n d s .   Ad v an ce d   tech n iq u es  h a v b ee n   p r o p o s ed   to   ad d r ess   th e   s h o r tco m i n g s   o f   tr a d itio n al   m eth o d s .   Ho wev er ,   t h ese  m eth o d s   h a v th eir   s p ec if ic  ch allen g es.  F o r   in s tan ce ,   th e   ef f ec tiv e n ess   o f   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k s   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ]   r elies  h ea v ily   o n   th q u ality   o f   th tr ain in g   d ata,   m o d el  p r e d ictiv co n tr o [ 2 2 ] - [ 2 4 ]   in v o lv es   co m p lex   m ath em atica ap p r o a ch es  an d   co n s id er ab le  c o m p u t atio n al  r eso u r ce s   an d   d e p lo y in g   f u zz y   lo g ic  co n tr o l   [ 2 5 ] - [ 2 7 ]   in   r ea l - tim p r esen ts   s u b s tan tial d if f icu lties .   T h is   r esear ch   tack les  th ese  ch allen g es  b y   in tr o d u cin g   v e r s atile  p o wer   m an ag em en s tr ateg y   th at  in teg r ates  f iltra tio n ,   p o wer   allo ca tio n   f ac to r ,   an d   m icr o g r id   p o wer   m an ag e m en s y s tem   ( MPM S)   to   d y n am ically   an d   ef f icien tly   m an ag an d   d is tr ib u te  m icr o g r id   p o wer .   Her ar th f e atu r es  o f   th s tr ateg y :     i)   E f f icien p o wer   d is tr ib u tio n   am o n g   s o u r ce s   an d   lo a d s   ac r o s s   v ar io u s   o p er atin g   m o d es  an d   s m o o th   tr an s itio n s   b etwe en   m o d es ;   ii)  DC   b u s   v o ltag s tab ilizatio n   r eg ar d le s s   o f   o p er atin g   co n d itio n s ;   iii)  S af o p er atio n   o f   s to r ag d e v ices ;   an d   i v )   E n h a n ce d   g r id   p o wer   q u ality .   T h e   p ap er   p r o ce e d s   as  f o llo ws:   Se ctio n   2   p r esen ts   th e   m icr o g r id   ar ch itectu r e.   Sectio n   3   elab o r ates  o n   th p o wer   m an ag em en t   s tr ateg y .   Sectio n   4   s h o wca s es  an d   ex am in es th r esu lts .   T h co n clu d in g   o b s er v atio n s   ar e   p r ese n ted   in   th f in al  s ec tio n .       2.   M I CRO G R I ARCH I T E C T UR E   Fig u r 1   ( s ee   in   Ap p en d ix )   ill u s tr ates  th m icr o g r id   s y s tem   s im u latio n   s etu p   in   MA T L AB /Si m u lin k I co m p r is es  PV  g en er ato r ,   b atter y ,   an d   u ltra ca p ac ito r .   T h e   PV  s o u r ce   is   c o n n ec ted   to   th e   DC   lin k   th r o u g h   a   b o o s t c o n v e r ter .   B id ir ec tio n al  co n v er ter s   co n n ec t th b atter y   an d   UC   to   th DC   lin k ,   en ab lin g   two - way   p o wer   f lo w.   Ad d itio n ally ,   g r i d   in v e r ter   lin k s   th u tili ty   g r id   to   th e   DC   lin k .   T h in cr em en tal  co n d u cta n ce   m ax im u m   p o wer   p o i n tr ac k in g   alg o r ith m   [ 2 8 ]   m a x im izes  p o wer   ex tr ac tio n   f r o m   th e   PV  g e n er at o r .   T h al g o r ith m   is   r elativ ely   s im p le,   r ely in g   o n ly   o n   th e   PV  v o ltag a n d   cu r r e n f o r   m a x im u m   p o wer   ex tr ac tio n .   I n   th s etu p ,   th b atter y   m e ets  av er ag en e r g y   r eq u ir em e n ts ,   th UC   h an d les   f lu ctu atin g   p o wer   n ee d s ,   w h ile  th g r id ' s   co n tr ib u tio n   is   d y n am ically   ad ju s ted   to   m atc h   t h o v e r all  s y s tem   n ee d s .   T ata  p o wer   s o lar   s y s tem s   T P3 0 0 L B Z   PV  m o d u le ,   lith iu m - io n   b atter y ,   u ltra ca p ac ito r ,   an d   o th er   co m p o n en ts   ar all  co n f ig u r e d   u s in g   th MA T L AB /Si m u lin k   lib r ar y .       3.   P O WE M ANAG E M E NT   ST RA T E G Y   T h e   o v e r a l l   c o n t r o l   t e c h n i q u e   i s   i l l u s t r a t e d   i n   F i g u r e   2 .   A   t r i p l e   p r o p o r t i o n a l - i n t e g r a l   ( P I )   c o n t r o l   l o o p   s t r a t e g y   i s   e m p l o y e d .   I t   c o m p r i s e s   o n e   v o l t a g e   c o n t r o l   l o o p   a n d   t w o   c u r r e n t   c o n t r o l   l o o p s .   T h e   l o w - p a s s   f i l t e r   ( L P F )   s p l i t s   t h e   r e f e r e n c e   p o w e r   i n t o   a v e r a g e   ( l o w - f r e q u e n c y )   a n d   t r a n s i e n t   ( h i g h - f r e q u e n c y )   c o m p o n e n t s .   T h e   a v e r a g e   p o w e r   i s   d i s t r i b u t e d   b e t w e e n   t h e   b a t t e r y   a n d   t h e   g r i d   u s i n g   t h e   p o w e r   a l l o c a t i o n   f a c t o r   ( α ) .   T h e   M P M S   e s t a b l i s h e s   r u l e s   a n d   p r o v i d e s   s i g n a l s   f o r   g e n e r a t i n g   s w i t c h i n g   p u l s e s   f o r   b u c k - b o o s t   c o n v e r t e r s   a n d   t h e   g r i d   i n v e r t e r .     3 . 1 .   Co ntr o l o f   DC  lin k   v o lt a g a nd   g ener a t io n o f   pu ls s ig na l s   Po wer   b alan ce   s h o u ld   b e   m ai n tain ed   in   th e   m icr o g r id   to   e n s u r a   co n s tan t   DC   lin k   v o l tag e T h is   p r in cip le  is   ex p r ess ed   in   ( 1 ) .     P d i f ( t ) = P pv ( t ) ( P acl ( t ) +   P d cl ( t ) )   = P bt ( t ) +   P uc ( t ) +   P gr ( t ) =   P av g ( t ) +   P t r an ( t ) ,   ( 1 )     P pv ( t) ,   P gr ( t) ,   P bt ( t) ,   P uc ( t) ,   P acl ( t) ,   P avg ( t) ,   P dcl ( t) ,   P tran ( t) ,   P dif ( t)   ar in s tan tan eo u s   PV  p o wer ,   g r id   p o wer ,   b atter y   p o wer ,   u ltra ca p ac ito r   p o wer ,   AC   lo ad   p o wer ,   av er a g p o wer   d em an d ,   DC   lo ad   p o wer ,   tr a n s ien p o wer   d em a n d ,   an d   p o we r   d if f e r en ce ,   r esp ec tiv ely ; A C   an d   DC   lo ad s   f o r m   th to tal  lo ad   ( P tl   = P acl   + P dcl ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   485 - 495   488       Fig u r 2 .   Pro p o s ed   c o n tr o l str ateg y       Fro m   th v o ltag e   co n t r o l lo o p ,   th to tal  r ef er e n ce   cu r r en t ( I rtot )   is   as  in   ( 2 ) .     I r t o t ( s ) = ( K P +   K I s ) ( V r d c   V dc ) ,     ( 2 )     K P   an d   K I   ar th e   PI  co n tr o l ler   p r o p o r tio n al  an d   i n teg r al  p ar am eter s ,   wh er ea s   V rdc   an d   V dc   r ep r esen th e   r ef er en ce   a n d   ac tu al  DC   b u s   v o ltag es.   T h to tal  r ef e r en ce   p o wer   (P rtot is   g iv en   in   ( 3 )   [ 2 9 ] .     P r t o t = ( I r t o t +   I o )   V dc ,     ( 3 )     I is   th o u tp u t   cu r r en t.  T h t o tal  r ef er en ce   p o wer   ( P rtot )   is   s ep ar ated   in t o   a v er ag e   p o wer   a n d   tr a n s ien p o wer   co m p o n en ts   u s in g   th L PF .   T h tr an s ien p o wer   is   ass ig n ed   to   th UC ,   wh ile  th b atter y   an d   g r id   s h ar th e   av er ag p o wer .   T h ( 4 ) - ( 7 )   d e m o n s tr ate  th is   p r o ce s s .     P av g ( s ) =   1 1 + s . τ   P r t o t ( s )   ( 4 )     P b t r ( s ) =   α . P av g ( s ) ,     ( 5 )     P grr ( s ) = ( 1   α ) . P av g ( s ) ,     ( 6 )     P ucr ( s ) = ( 1   1 1 + s τ ) . P r t o t ( s )   +   V bt V uc P bt _ er   ( 7 )     τ   is   th L PF   tim co n s tan t.   P btr ,   P ucr ,   an d   P grr   r e p r esen th e   r esu ltan p o wer s   o f   th e   b atte r y ,   UC ,   a n d   g r id ,   r esp ec tiv ely .   T h e y   s er v as in p u ts   f o r   th e   MPM S.   V bt   is   th b atter y   v o lta g e,   V uc   is   th UC   v o ltag e,   an d   P bt_er   is   th b atter y   p o wer   er r o r .   An   ad d itio n al  ter m   in   th r esu ltan UC   p o wer   ca lcu latio n   is   in tr o d u ce d   to   ad d r ess   th b atter y ' s   s lo r esp o n s e.   T h p r o p o s ed   p o wer   allo ca tio n   f ac t o r   ( α ) ,   s h o wn   i n   Fig u r 3 ,   is   d eter m in ed   as  in   ( 8 ) .     α = s ubp l us ( 0 . 0125 ( SoC bt ) 0 . 25 )   ( 8 )     So C bt  is   th b atter y   s tate  o f   ch ar g e,   an d   0     α     1 .   MPM u s es  th r eq u ir e d   p ar am eter s   to   g e n er ate  b atter y   ( P rbt ) ,   u ltra ca p ac ito r   ( P ruc ) ,   a n d   g r id   ( P rgr )   r ef er en ce   p o wer s ,   wh ich   ar f u r th er   co n v er ted   to   t h eir   e q u iv alen r ef er e n ce   cu r r en ts   ( i rbt i ruc,   an d   i rgr ) .   Pu ls s ig n als  f o r   b i d ir ec tio n al  c o n v er ter s   ar g e n er ated   b y   c o m p ar in g   th ac t u al  ( i bt   an d   i uc )   an d   o b tain e d   r ef e r en c cu r r en ts   ( i rbt   an d   i ruc )   o f   s to r ag d ev ices .   T h f o llo win g   s ec tio n   will  d is cu s s   p u ls g en er atio n   f o r   th g r id   i n v er ter .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Hyb r id   en erg s to r a g s ystem  fo r   d yn a mic  p o w er  ma n a g eme n t in   g r id - co n n ec ted     ( Ya ya   K a ma g a )   489       Fig u r 3 .   Pro p o s ed   p o wer   allo ca tio n   f ac to r       3 . 2 .   G rid inv er t er   co ntr o l   T h s tr ateg y   u tili ze s   v ec to r   c o n tr o ap p r o ac h   [ 3 0 ]   to   m a n ag th p o wer   in ter c h an g b etwe en   th DC   an d   AC   s u b s y s tem s ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 4 .   T h in v er ter   cu r r en t s   (I abc )   r eg u late  b o th   ac tiv an d   r ea ctiv e   p o wer   e x ch an g es .   d q   cu r r en t   co o r d in ates  ar e   o b tain e d   f r o m   th d ec o m p o s itio n   o f   t h th r ee - p h ase  c u r r e n t   co o r d in ates ( I abc )   u s in g   Par k   tr an s f o r m atio n .   T h ese  cu r r e n ts   (i d   an d   i q ar th e n   co m p a r ed   w ith   th eir   r ef er e n ce s   (i rd   an d   i rq ) ,   an d   th r esu ltin g   er r o r   s ig n als  ar e   p r o ce s s ed   th r o u g h   PI  co n tr o ller s   f o r   g e n er atin g   d q   r ef er e n ce   v o ltag es  ( V rd   an d   V rq ) .   I n v er s Par k   tr an s f o r m atio n   is   th en   a p p lied   to   o b tain   th r e f er en ce   t h r ee - p h ase  v o ltag es  (V ra ,   V rb ,   a n d   V rc )   f o r   g en er atin g   th e   in v e r ter s   s witch in g   p u ls es.  T h p h ase - lo ck e d   lo o p   ( PLL )   tech n i q u e   is   u s ed   to   o b tain   th e   ap p r o p r iate  r ef er e n ce   p h ase  an g le   ( ω t)   f o r   Par k   an d   in v e r s Par k   tr a n s f o r m atio n s .   T h e   s tr ateg y   aim s   to   ac h iev e   g r i d   u n ity   p o wer   f ac to r .   Hen ce ,   o n ly   ac tiv e   p o wer   is   s en t   to   t h g r id   b y   s ettin g   th q - ax is   ( co n tr o ls   r ea ctiv p o we r )   r ef er e n ce   cu r r e n to   ze r o   (i rq   =   0 ) .   T h r e f er en ce   cu r r en f o r   th d - ax is   ( co n tr o ls   ac tiv p o wer )   is   s et  eq u al  to   th in co m in g   cu r r e n t ( i rd   =   i rgr ) ,   th er eb y   r eg u latin g   th DC   b u s   v o ltag e.           Fig u r 4 .   I n v er te r   co n tr o l b lo c k   d iag r am       3 . 3 .   M icro g rid po wer   m a na g em e nt  s y s t em   ( M P M S)   T h e   o p e r a t i o n   o f   t h e   m i c r o g r i d   p o w e r   m a n a g e m e n t   s y s t e m   is   i l l u s t r at e d   i n   t h e   f l o w c h a r t   in   F i g u r e   5 M P MS   i s   c r u c ia l   f o r   m a i n t a i n in g   o p t i m a l   p o w e r   d i s t r i b u ti o n   b e t w e e n   a l l   c o m p o n e n ts   a n d   e n s u r i n g   t h e i r   s a f et y .   I g a t h e r s   d a ta   f r o m   c o m p o n e n t s   a n d   m a k e s   a p p r o p r i a t d e c is i o n s .   T h e   t w o   m o d e s   e n v i s a g e d   a r e   s u r p l u s   p o w e r   a n d   d e f i c i t   p o w e r .   T h e   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   g e n e r at i o n   a n d   c o n s u m p t i o n   d e t e r m i n es   t h e   o p e r at i n g   m o d e ,   a n d   s t o r a g e   d e v i c e s '   S o C s   d e f i n e   t h e   c a s e .   I n   s u r p l u s   p o w e r ,   P V   p o w e r   e x c e e d s   t o t a l   l o a d   p o w e r   ( i . e . ,   P dif   > 0 ) ,   w h i l e   i n   d e f i c i p o w e r ,   P V   p o w e r   i s   i n s u f f i ci en t   t o   m e e t   t h t o t a l o a d   p o w er   ( i . e . ,   P d if   < 0 ) .   T h e   d i f f e r e n t   o p e r a t i n g   m o d e s   a r e x p l a i n e d   b e l o w .   P b tn   ( b a t te r y )   a n d   P ucn   ( UC )   r e p r e s e n t   t h e   s t o r a g e   d e v i c e s '   r a t e d   c h a r g i n g   p o w e r s ,   a n d   S o C uc   is   t h e   U C   s t at e   o f   c h a r g e .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   485 - 495   490   a.   Su r p lu s   p o wer :   P pv >P tl   -   C ase  1 So C bt   <   9 0 an d   So C uc   <   9 5 %,  P rbt  =   -   P btn;   P ruc   =   -   P ucn   +   P ucr;   P rgr   =   P rtot E x tr a   PV  p o wer   ch ar g es st o r ag d ev ices,  an d   a n y   lef to v e r   p o wer   is   f ed   in t o   t h g r id .   T h g r id   p r o v i d es e x tr p o wer   to   co v er   av e r ag d em an d s   if   n ee d ed ,   wh ile  th UC   h an d les  d e m an d s   f o r   tr an s ien t p o wer .   -   C ase  2 So C bt   >   9 0 an d   So C uc   <   9 5 %,  P rbt   =   0 ;   P ruc   =   - P ucn   +   P ucr P rgr   =   P rtot E x tr PV  p o wer   ch ar g es  th UC ,   an d   an y   lef to v er   p o we r   is   f ed   in to   th g r id .   T h g r id   s atis f ies  d em an d s   f o r   a v er ag e   p o wer ,   an d   th UC   ad d r ess es d em an d s   f o r   tr an s ien t p o wer   wh ile  th e   b att er y   r em ain s   in ac tiv e.   -   C ase  3 So C bt   <   9 0 an d   So C uc   >   9 5 %,  P rbt   =   - P btn P ruc   =   0 ; P rgr   =   P rtot   +   P ucr E x tr PV  p o wer   ch ar g es  th b atter y ,   an d   an y   lef to v e r   p o wer   is   f ed   in to   th g r id .   T h g r i d   h an d les  d em an d s   f o r   f lu ctu at in g   p o wer   an d ,   if   n ee d ed ,   s u p p lies   p o wer   to   m ee t a v er a g d em a n d s   wh i le  th UC   r em ain s   in ac tiv e.   -   C ase  4 So C bt   >   9 0 an d   So C uc   >   9 5 %,  P rbt   =   0 P ruc   =   0 P rgr   =   P rtot   +   P ucr E x tr PV  p o wer   is   f ed   in to   th g r id .   T h g r id   ad d r ess es tr an s ien t p o wer   d e m an d s   wh ile  th b atter y   an d   UC   r em ain   in a ctiv e.   b.   Def icit   p o wer :   P pv  < P tl   -   C ase  1 So C bt  2 0 an d   So C uc  5 0 %,  P rbt  P btr P ruc  =   P ucr P rgr  P grr .   T h b atter y   an d   g r i d   ad d r ess   av er ag p o wer   d e m an d s ,   an d   UC   m ee ts   tr an s ien t d em an d s .   -   C ase  2 So C bt  2 0 an d   So C uc  5 0 %,  P rbt  0 P ruc  P ucr P rgr  =   P avg.   T h e   g r id   ad d r ess es  av er ag p o wer   d em an d s ,   an d   th UC   m ee ts   tr an s ien t p o wer   d e m an d s   wh ile  th b atter y   r e m ain s   in ac tiv e.   -   C ase  3 So C bt  2 0 a n d   So C uc  5 0 %,  P rbt  =   P btr P ruc  0 P rgr  P grr   P ucr .   T h b atter y   a n d   g r id   ad d r ess   av er ag p o wer   d e m an d s .   T h g r id   m ee ts   tr an s ien t p o wer   d e m an d s   wh ile  th UC   is   in ac tiv e.   -   C ase  4 : So C bt  2 0 % a n d   So C u 5 0 %,  P rbt  0 ; P ruc  0 ; P rgr  = P avg   + P ucr .   T h g r id   m ee ts   av er ag an d   tr an s ien t p o wer   d e m an d s   wh il th b atter y   a n d   UC   ar in ac ti v e.           Fig u r 5 .   Flo wch ar o f   th e   p r o p o s ed   MPM S       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T ab le  1   o u tlin es  d esig n   s p ec i f icatio n s .   T h s y s tem   is   ev alu ated   b y   ch an g in g   s o lar   ir r a d ia n ce   wh ile   k ee p in g   th tem p er atu r e   co n s t an at  2 5   °C .   Fig u r 6   d e p icts   th s o lar   ir r a d ian ce   p r o f ile.   T h s y s tem   is   ass es s ed   f o r   b o th   s u r p l u s   p o wer   ( SP )   an d   d ef icit p o wer   ( DP)   m o d es  with   tr an s itio n s   b etwe en   th ese  s tates.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Hyb r id   en erg s to r a g s ystem  fo r   d yn a mic  p o w er  ma n a g eme n t in   g r id - co n n ec ted     ( Ya ya   K a ma g a )   491   T ab le  1 .   Desig n   s p ec if icatio n s   El e m e n t s   P a r a me t e r s   V a l u e s   El e m e n t s   P a r a me t e r s   V a l u e s   P V   mo d u l e   P a r a l l e l   st r i n g   S e r i e s - c o n n e c t e d   m o d u l e p e r   st r i n g s   1   11   C o n t r o l l e r s   V o l t a g e   B a t t e r y   UC   K =   0 . 0 0 5 ;   K =   1 . 5   K =   0 . 1 ;   K =   5 0   K =   0 . 1 ;   K =   1 0 0   Li - i o n   b a t t e r y   C a p a c i t y   V o l t a g e   7   A h   2 4 0   V   UC   C a p a c i t a n c e   V o l t a g e   5 8   F   3 2 0   V   LC   f i l t e r   I n d u c t o r   C a p a c i t o r   L =   1 5 0 e - 3   H   C =   1 . 9 e - 7   F     G r i d   P h a se   v o l t a g e   F r e q u e n c y   2 3 0   V   5 0   H z   D C   b u s   V o l t a g e   C a p a c i t o r   7 0 0   V   C dc   =   1 0 . 3 e - 6   F   Lo a d s   D C   l o a d   A C   l o a d   1   k W   0 . 5   k W   C o n v e r t e r   P V   mo d u l e     B a t t e r y   UC   L pv  =   2 1 . 4 e - 3   H   C pv  =   2 . 9 e - 6   F   L bt   1 5 . 4 e - 3   H   L uc   =   1 2 . 6 e - 3   H                 Fig u r 6 .   So lar   i r r ad ian ce   p r o f ile       4 . 1 .   Sim ula t io re s ults   Fig u r es 7 - 1 1   s h o w ca s e   t h e   r es u lts .   F r o m   0   s   t o   t 4   an d   f r o m   t 8   to   3 0   s ,   th s y s t em   o p e r a tes i n   SP   m o d e ,   wh i le   b etw ee n   t 4   a n d   t 8 ,   i t   o p er ates   i n   DP   m o d e F r o m   0   s   to   t 1 ,   th e   r est   o f   t h e   p o w er   is   s en t   t o   t h e   g r i d   ( i n d i ca t ed   b y   n e g ati v e   g r i d   p o we r )   w h il e   t h e   s t o r a g e   d e v i ce s   a r e   ch ar g i n g .   T h is   is   s h o w n   in   F ig u r e   7 ( c) .   At   t 1 a   d r o p   i n   s o la r   ir r ad ia n c r e d u ce s   PV   p o wer ,   lea d i n g   to   a   f lu ct u at io n   i n   th DC   b u s   v o l ta g e .   I n   r es p o n s e,   UC   s u p p l ies  th e   f l u ct u ati n g   d e m a n d   w h il t h g r id   p r o v i d es  th av er a g p o w er ,   e n s u r i n g   t h DC   b u s   v o l ta g r em ai n s   s t a b le ,   as  s ee n   i n   Fi g u r e   7 ( a ) .   Me a n w h il e,   b o t h   t h e   b at te r y   a n d   UC   a r e   c h ar g i n g .   At   t 2 ,   t h e   b att er y   cu r r e n t   is   n u lli f i ed ,   as   p r ese n t ed   i n   Fi g u r e   7 ( b )   b e ca u s S o C bt   h as   r e ac h e d   its   m a x i m u m   s a f e   t h r es h o l d ,   as   s h o w n   in   Fi g u r 1 0 ( a ) .   T h is   ac ti o n   ai m s   t o   p r o t ec t   th e   b att er y   f r o m   o v e r c h ar g i n g .   T h e   g r id   a d d r ess es   av er a g e   p o we r   d e m a n d   wh ile   th e   UC   r e ac ts   b y   a b s o r b in g   t r a n s ie n t   p o we r .   A t 3 ,   t h e   b a tte r y   r e m a in s   i n ac ti v e   w h il th g r i d   a n d   th UC   r es p o n d   t o   s y s te m   d is t u r b a n ce s   to   ac h i e v DC   b u s   v o lta g e   r e g u lati o n .   UC   s u p p lies   f l u c tu ati n g   p o we r   w h i le   c h ar g i n g ,   a n d   th e   g r id   p r o v i d es   t h e   a v er ag o n e   ( g r i d   p o w er   is   p o s i ti v e ) .     At  t 4 ,   SP   t o   DP t r a n s i ti o n   o cc u r s .   T h e   b att er y   s ta r ts   d is c h a r g i n g   w h il t h UC   s to p s   c h a r g i n g .   Usi n g   α ,   th e   g r i d   a n d   b at te r y   p r o v id e   th av er a g e   p o we r .   At   t 5 f u r th e r   r ed u c ti o n   i n   PV   p o we r   ca u s es   a n o t h e r   f l u ct u at io n   in   t h e   DC   b u s   v o lt ag e.   T h e   b a tte r y   an d   g r id   s h a r e   t h r es p o n s i b il it y   f o r   co v er i n g   t h e   a v er ag p o w er   d e m a n d ,   wh i le   UC   m e ets  th f l u ct u ati n g   p o we r   r e q u ir em en t .   At   t 6 ,   So C bt   d i p s   to   i ts   m i n i m u m   s a f e   t h r es h o l d ,   as   d e p ic te d   in   Fi g u r e   8 ( a ) .   UC   ab s o r b s   t h e   f lu ct u a ti n g   p o we r th g r i d   p r o v i d es  s l o w   e n er g y   w h i le   t h e   b att er y   c u r r en t   b e co m es   ze r o   t o   a v o id   its   d e ep   d is ch ar g i n g .   At   t 7,   th e   g r i d   a n d   UC   a b s o r b   a v e r ag e   a n d   t r a n s ie n t   p o w er ,   r es p e cti v e ly ,   t o   s ta b il ize   t h D C   b u s   v o l ta g e .   T h b at te r y   r e m ai n s   i n ac t iv as  So C bt   h as  ac h ie v ed   its   m i n i m u m   s af th r esh o l d ,   as   d e p ic te d   i n   F ig u r e   1 0 ( b ) .   T h is   ac t io n   aim s   t o   p r o t ec t   t h b att er y   f r o m   d ee p   d is c h ar g i n g .   A t   t 8 DP t o   SP   t r a n s i ti o n   o cc u r s .   T h s to r a g d ev ic es  r es u m e   ch ar g in g   at   t h ei r   r ate d   c h ar g i n g   p o w er .   At   t 9 ,   S o C uc   h i ts   its   m a x im u m   s a f t h r es h o ld ,   as   ill u s t r at e d   i n   F ig u r 8 ( b ) .   UC   c u r r en b ec o m es  ze r o   t o   p r e v e n t   o v e r c h a r g i n g .   T h e   b at te r y   c o n ti n u es  ch a r g in g ,   a n d   t h e   g r i d   h a n d l es  s y s te m   p o w er   r e q u i r e m e n ts .   A t 10 ,   o n l y   t h g r i d   r e ac ts   t o   t h e   ch an g in   P V   p o w er   b ec a u s e   t h e   b a tte r y   is   c h a r g i n g   a n d   th e   UC   S o C   h as   r ea ch e d   its   m a x i m u m   t h r es h o ld ,   as   d e p i cte d   i n   F ig u r e   1 1 ( b ) .     4 . 2 .   O v er a ll per f o r m a nce  a na ly s i s   I n   D C   m i c r o g r i d s ,   w h e r e   d i v e r s e   s o u r c e s   a n d   l o a d s   a r e   i n t e g r a t e d ,   a c h i e v i n g   t h e   s y s t e m   p o w e r   b a l a n c e   i s   c r u c i a l .   T h i s   i n v o l v e s   o p t i m i z i n g   p o w e r   d i s t r i b u t i o n   a m o n g   s o u r c e s   a n d   l o a d s   t o   e n s u r e   s t a b l e ,   r e l i a b l e ,   a n d   s m o o t h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   485 - 495   492   o p e r a t i o n   a c r o s s   a l l   c o n d i t i o n s .   T h e   p r o p o s e d   m e t h o d   e f f e c t i v e l y   m a i n t a i n s   p o w e r   b a l a n c e   a c r o s s   a l l   o p e r a t i n g   m o d e s   b y   e f f i c i e n t l y   d i s t r i b u t i n g   p o w e r   a m o n g   s o u r c e s   a n d   l o a d s ,   p r e v e n t i n g   i n t e r r u p t i o n s ,   a n d   m i n i m i z i n g   p o w e r   l o s s e s ,   a s   i l l u s t r a t e d   i n   F i g u r e   7 ( c ) .   M o r e o v e r ,   t h e   s y s t e m s   r e s p o n s e   t o   t r a n s i e n t   e v e n t s   i s   c r i t i c a l   f o r   p r e v e n t i n g   p o w e r   s h o r t a g e s   a n d   v o l t a g e   f l u c t u a t i o n   a n d   p r o t e c t i n g   t h e   b a t t e r y   f r o m   f l u c t u a t i n g   c u r r e n t s .   T h e   u l t r a c a p a c i t o r   p l a y s   a   p i v o t a l   r o l e   i n   m a n a g i n g   s u c h   e v e n t s ,   w i t h   t h e   D C   b u s   v o l t a g e   b e i n g   r e g u l a t e d   w i t h i n   m i l l i s e c o n d s   t o   e n s u r e   m i n i m a l   v o l t a g e   d e v i a t i o n   a n d   m a i n t a i n   s t a b i l i t y .   T h i s   e n s u r e s   t h e   s y s t e m s   r e l i a b i l i t y   a n d   s t a b i l i t y   d u r i n g   t r a n s i e n t   d i s t u r b a n c e s .   F i g u r e   1 1 ( a )   i l l u s t r a t e s   t h e   U C s   r e s p o n s e s   t o   t r a n s i e n t   e v e n t s ,   s h o w i n g   i t s   s w i f t   p o w e r   a b s o r p t i o n   ( c h a r g i n g )   a n d   r e l e a s e   ( d i s c h a r g i n g ) ,   w h i c h   i s   e s s e n t i a l   f o r   m a i n t a i n i n g   a   c o n s t a n t   v o l t a g e   l e v e l .   Ad d itio n ally ,   s to r a g d ev ices’   s af o p er atio n   is   ess en tial  f o r   en s u r in g   b etter   p er f o r m a n ce   an d   lo n g er   life s p an .   T h p r o p o s ed   p o wer   m an ag em en s tr ateg y   ad d r ess es  th is   b y   u s in g   f iltra tio n   to   s h ield   th b atter y   f r o m   h ig h - f r eq u e n cy   p o wer   v a r iatio n s   an d   em p l o y in g   α   an d   t h M PMS  to   en s u r e   th at   s to r ag d e v ices  r em ain   with in   p r ed ef in e d   o p er atio n al   lim its .   T h is   ap p r o ac h   s af eg u a r d s   th s to r ag d ev ices  f r o m   o v er c h ar g in g   an d   d ee p   d is ch ar g e,   th u s   r ed u cin g   th r i s k   o f   p r e m atu r d eg r ad atio n   a n d   co n t r ib u tin g   to   lo n g er   life s p an .   Fu r th er m o r e ,   t h p r o p o s ed   in v er ter   co n tr o m eth o d   s u cc ess f u lly   ac h iev es  g r i d   s y n ch r o n izati o n ,   wh ich   m ax im izes  ef f icien cy   an d   m i n im izes  lo s s es,  a s   d ep icted   in   Fig u r 9 .   T h p o wer   f ac to r   o n   th AC   g r id   is   m ain tain ed   at  u n ity ,   an d   th to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   in   g r id   cu r r en ts   is   less   th an   5 %.  Fin ally ,   s ea m less   tr an s itio n s   at  t 4   an d   t 8   en s u r co n tin u o u s   p o wer   s u p p ly .   T h ese  f ea tu r es  d em o n s tr ate  th e   p r o p o s ed   m eth o d ' s   ef f ec tiv en ess ,   v er s atility ,   r eliab ilit y ,   r o b u s tn ess ,   an d   ef f icien cy .       ( a)     ( b )     ( c)       Fig u r 7 .   Sy s tem   p e r f o r m an ce : ( a)   DC   b u s   v o ltag e,   ( b )   PV,  b atter y ,   &   UC   cu r r en ts ,   an d   ( c )   p o wer s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Hyb r id   en erg s to r a g s ystem  fo r   d yn a mic  p o w er  ma n a g eme n t in   g r id - co n n ec ted     ( Ya ya   K a ma g a )   493   ( a)     ( b )       Fig u r 8 .   Sy s tem   p e r f o r m an ce : ( a)   b atter y   So C   an d   ( b )   UC   So C           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r 9 .   Sy s tem   p e r f o r m an ce : ( a)   g r id   v o ltag es,  ( b )   g r id   cu r r en ts ,   an d   ( c )   in v e r ter   cu r r en ts     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 6 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 5 :   485 - 495   494   ( a)     ( b )       Fig u r 1 0 .   Z o o m ed   v iew:  ( a )   b atter y   So C   at  its   m ax im u m   s af th r esh o ld   a n d   ( b )   b atter y   So C   at  its   m in im u m   s af e   th r esh o ld       ( a)     ( b )       Fig u r 1 1 .   Z o o m ed   v iew:  ( a )   UC   So C   d u r in g   tr an s ien t e v en ts   an d   ( b )   UC   So C   at  its   m ax im u m   s af th r esh o ld       5.   CO NCLU SI O N   T h is   r esear ch   in tr o d u ce s   a n   a d ap tiv r u le - b ased   p o wer   m a n ag em en tec h n iq u e   f o r   g r id - co n n ec ted   m icr o g r id s   with   b atter y - u ltra ca p ac ito r   HE SS .   T h s tr ateg y   in teg r ates  th e   f iltra tio n - b as ed   m eth o d   with   a   m icr o g r id   p o wer   m a n ag em e n t   s y s tem   ( MPM S)  th at  em p lo y s   p r o p o r tio n al  p o wer   allo ca t io n   f ac to r   b ased   o n   th b atter y ' s   So C .   T h p r o p o s e d   tech n i q u is   test ed   u n d e r   v ar io u s   o p e r atin g   m o d es  with   f lu c tu atin g   g e n er atio n .   R esu lts   d em o n s tr ate  th at  th m eth o d   e f f ec tiv ely   d is tr ib u tes p o wer   ac r o s s   all  o p er atin g   m o d es,  en s u r es   s m o o t h   tr an s itio n s   b etwe en   m o d es,  an d   r eg u lates  th DC   b u s   v o ltag u n d er   all  co n d itio n s .   T h e   ap p r o ac h   s h ield s   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.