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   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   66 3 ~ 6 73   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 1 . p p 66 3 - 6 73           663       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Vo ltag e comp ens a tion usin g  f uel  c ell f ed  dyna mic v o ltag restorer       Ry m a   B er ba o ui,  Ra chid De hin i   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 ,   Ta h r i   M o h a me d   U n i v e r s i t y ,   B é c h a r ,   A l g e r i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   2 3 ,   2 0 2 5   R ev is ed   No v   1 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Dec   1 1 ,   2 0 2 5       On e   o f   th e   b a sic   tas k s   o f   th e   d y n a m ic  v o lt a g e   re sto re (DV R)  is   t o   m a in tai n   v o lt a g e   sta b il it y   i n   d istri b u ti o n   sy ste m b y   c o rre c ti n g   a n y   d e v iatio n o r   d istu r b a n c e in   th e   t h re e - p h a se   su p p ly .   W h e th e t h e y   a re   i n c re a se o r   d e c re a se s.  Ho we v e r,   o n e   o it s d i sa d v a n tag e s is  it s p o we so u rc e ,   a s it   c a n n o t   su p p l y   it se lf  wit h   p o we r   fro m   th e   e lec tri c a g rid   li k e   p a ra ll e l   c o m p e n sa to rs,   wh ich   o b tain   p o we d irec tl y   fro m   th e   g rid .   Th is  a rti c le  p re se n ts  a n   e n e rg y   stu d y   o a   d y n a m ic  v o lt a g e   re g u lato (DV R)  wh e n   o p e ra ted   u si n g   a   p o we r   so u rc e   re p re se n ted   b y   fu e c e ll s,  wh ich   a re   c o n sid e re d   a   c lea n   a n d   re n e wa b le  so u rc e .   On   t h e   o th e r   h a n d ,   e x c e ss   e n e rg y   fro m   th e   re g e n e ra to r   o r   fu e l   c e ll s   c a n   b e   o u t p u t   a n d   i n jec ted   i n to   t h e   d istri b u ti o n   n e two r k   fo u ti li z a ti o n   v ia  a   p a ra ll e c o m p e n sa to (CP ) .   Th e   p a ra ll e c o m p e n sa to a lso   c o m p e n sa tes   fo r   re a c ti v e   e n e rg y   o n   t h e   re a c ti v e   lo a d   sid e   to   i n c re a se   th e   p o we fa c to m e a su re d   a th e   so u rc e   sid e   o f   th e   d istri b u ti o n   sy ste m .   T h is  i n teg ra ted   sy ste m   a lso   u se n e u ra n e two rk t o   i d e n ti f y   v o l tag e   d istu r b a n c e a n d   d e term in e   th e   v o l tag e (m o d u le s/a rg u m e n ts)  th a m u st  b e   a d d e d   to   th e   v o lt a g e in   t h e   p o we g rid   fo c o rre c ti o n .   Th is   a n a ly t ica st u d y   wa s   c o m p lete d   u sin g   a   sim u lati o n   s y ste m   to   c o n firm  t h e   e ffe c ti v e n e ss   o t h is   in teg ra ted   sy ste m .   Th e   d isti n c ti v e   fe a tu re   o f   t h is  st u d y   is  t h e   i n te g ra ti o n   o f   fu e c e ll a n d   n e u ra n e two r k - b a s e d   c o n tr o i n   th e   DV sy ste m ,   p r o v i d in g   a   su sta in a b le  a n d   i n telli g e n a lt e rn a ti v e   to   c o n v e n ti o n a c o n fi g u ra ti o n s,  w h ic h   m a k e it   d if fe re n fr o m   trad i ti o n a DV Rs  t h a o p e ra t e   wit h   b a tt e ries   a n d   su p e rc a p a c it o rs.  Its  e fficie n c y   i n   c o m p e n sa ti n g   f o v o lt a g e   d ro p a n d   su r g e s   is  e v i d e n t,   a n d   it   a ls o   imp ro v e th e   p o we fa c to r   a n d   e n s u re re li a b le   o p e ra ti o n   o v o lt a g e - se n siti v e   d e v ice s.   K ey w o r d s :   Activ p o wer   Dy n am ic  v o ltag e   r eg u lato r     Fu el  ce ll   ML FF N   Par allel  co m p en s ato r   R ea ctiv p o wer   Sag   an d   sw ell  v o ltag e   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 :   R y m B er b ao u i   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   T ah r i M o h am ed   U n iv er s ity   B . P.  4 1 7 ,   B éc h ar   0 8 0 0 0 ,   Alg e r ia   E m ail:  r y m ab er b ao u i 0 8 @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   I is   clea r   th at  elec tr ical  en er g y   is   p r o d u ce d   f r o m   its   p r o d u c tio n   s o u r ce s   an d   tr an s m itted   i n   th f o r m   o f   th r ee - p h ase,   s in u s o id al  v o ltag s y s tem   with   wel l - d eter m in ed   f r e q u en c y   an d   p h ase  s h if t.  B u at  th u s er   d ev ice  lev el,   th e y   ar e   u s u all y   o p e r ated   in   d if f er e n way s ,   in   p ar ticu lar   as  r eg ar d s   cu r v e,   am p litu d e ,   an d   f r eq u e n cy .   I n   th p ast,  s u p p lier s   an d   u s er s   ch an g ed   th f o r m   o f   v o ltag o r   c u r r en t u s in g   th e   elec tr o m ec h an ical  m ac h in es,  b u t   n o w,   af ter   th e   r ap id   d e v elo p m e n o f   s em ico n d u cto r - b ased   s witch   tech n iq u es at   lo co s an d   v o lu m e,   elec tr o m ec h a n ical  m a ch in es h av b ee n   r e p lace d   b y   s tatic  co n v er ter s   an d   elec tr o n i d ev ices  [ 1 ] .   B u an y   ev o lu tio n   h as  co n s e q u en ce s th ex ce s s iv u s o f   th ese  elec tr o n ic  d ev ices  h as  led   to   th g en er aliza tio n   o f   th u s o f   s tr o n g   in d u ctiv a n d   n o n - lin ea r   lo ad s   [ 2 ] .   I n   tu r n ,   th ese  n e lo ad s   ca u s ed   th e   in jectio n   o f   h ar m o n ic  cu r r en ts   in to   th elec tr ical  n etwo r k ,   th u s   m o d if y in g   th s h ap o f   th s o u r ce   v o ltag [ 3 ] .   I n d u ctiv l o ad s   h av e   also   ca u s ed   p o wer   f ac to r   r ed u ctio n   an d   v o ltag d is tu r b a n ce s   in   elec tr i ca l n etwo r k s   [ 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   66 3 - 6 73   664   Sev er al  tr ad itio n al  a n d   m o d er n   s o lu tio n s   h a v b ee n   u s ed   to   co r r ec all  k i n d s   o f   d is tu r b a n c es  th at  ca n   af f ec th s o u r ce   v o ltag [ 5 ] .   L ik th u s o f   ac tiv e   p ar allel   f ilter   to   in ject  t h h a r m o n ic   c u r r en ts   o p p o s ite  to   th h ar m o n ic  cu r r en ts   ex is tin g   in   th n etwo r k   to   ca n ce l t h em   [ 6 ] ,   th e   d y n am ic  v o ltag e   r eg u lato r   ( DVR)  is   also   u s ed   in   o r d e r   to   m ain tain   th ef f ec tiv v alu o f   th v o ltag es   in v ar iab le  at  th lev el  o f   th s en s itiv lo ad s   [ 7 ] ,   an d   th STAT C OM   is   u s ed   to   co m p en s ate  r ea ctiv p o wer   an d   in cr ea s p o wer   f ac to r   [ 8 ] .   R ec en s tu d ies  co n f ir m   th at  ar tific ial  in tellig e n ce - b ased   DVR  c o n tr o l   tech n o lo g ies,  alo n g   with   o p tim izatio n   m et h o d s ,   p lay   a   s ig n if ican t r o le  in   im p r o v in g   e n er g y   q u ality   [ 9 ] .   H o w e v e r ,   t r a d i t i o n a l   d i g i t a l   d e v i c e s   r e l y   o n   e n e r g y   s t o r a g e   s y s t e m s   s u c h   a s   b a t t e r i e s   o r   s u p e r c a p a c i t o r s .   T h e s e   t e c h n o l o g i e s   h a v e   s e v e r a l   d r a w b a c k s ,   i n c l u d i n g   l i m i t e d   l i f e s p a n ,   c h a r g i n g   r e s t r i c t i o n s ,   a n d   e n e r g y   d e n s i t y   d e c l i n e   [ 1 0 ] .   F u e l   c e l l s   h a v e   b e e n   u s e d   a s   a n   a l t e r n a t i v e   a n d   s u s t a i n a b l e   s o l u t i o n ,   a s   t h e y   a r e   c o n s i d e r e d   a   s o u r c e   o f   c l e a n   a n d   c o n t i n u o u s   e n e r g y ,   m a k i n g   t h e m   t h e   i d e a l   s o l u t i o n   f o r   i m p r o v i n g   e n e r g y   q u a l i t y   [ 1 1 ] .   I n   a d d i t i o n ,   m o d e r n   r e s e a r c h   h a s   f o u n d   t h a t   i n t e g r a t i n g   f u e l   c e l l s   w i t h   D V R s   i m p r o v e s   p o w e r   q u a l i t y   i n   m o d e r n   m i c r o g r i d s   [ 1 2 ] .   O t h e r   r e s e a r c h e r s   h a v e   r e l i e d   o n   o p t i m i z a t i o n   m e t h o d s   a n d   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   t o   e n h a n c e   t h e   e f f i c i e n c y   o f   h y d r o g e n   f u e l   c e l l s   w h e n   i n t e g r a t e d   w i t h   D V R   t e c h n o l o g y   [ 1 3 ] .   O t h e r   s t u d i e s   i n d i c a t e   t h a t   h y b r i d   D V R   s t r u c t u r e s   c o m b i n i n g   p h o t o v o l t a i c   c e l l s   a n d   f u e l   c e l l s   c o n t r i b u t e   t o   r e d u c i n g   h a r m o n i c s   [ 1 4 ] .   Ad v an ce d   co n t r o m et h o d s   s u ch   as  PI   ad ap tiv e   co n tr o ller s   h av b ee n   s u cc ess f u lly   ap p lie d   to   DVRs   to   r ed u ce   v o ltag e   d r o p s ,   d e m o n s tr atin g   th e   p o ten tial  f o r   u s in g   in tellig en tec h n o lo g ies  to   f u r th er   im p r o v p er f o r m an ce   [ 1 5 ] .   I n   p ar ticu l ar ,   p r o to n   e x ch an g m em b r an f u el  ce lls   ( PEM FC s )   o f f er   f ast  d y n am ics,  h ig h   ef f icien cy ,   a n d   s ca lab ilit y ,   w h ich   ar ess en tial  f ea tu r es   f o r   DVR  ap p licatio n s   [ 1 6 ] .   T o   s af eg u ar d   s en s itiv e   lo ad s   ag ain s f lu ctu atio n s   th at   m ay   o cc u r   in   th e   s u p p l y   d u r i n g   v o ltag s ag s   o r   s wells,  th is   r esear ch   p r esen ts   co m b in atio n   of   th e   DVR  an d   an   ac tiv co m p en s ato r   c o n n ec ted   b ac k - to - b ac k .   T h e   two   co m p e n s ato r s   ar e   co n n ec ted   b y   a   p air   o f   c o m m o n   f u el  ce lls ,   s o   th at  th DV R   in jects  v o ltag es  in to   th n etwo r k   in   th ca s o f   an o m aly   co r r ec tio n   af f ec tin g   th elec tr ical  n etwo r k   v o ltag e,   u s in g   th en er g y   o f   th f u el  ce ll.  W h ile  th ac tiv e   co m p en s ato r   is   u s ed   to   clea r   o u th ex ce s s   en er g y   in   th D VR ,   wh ich   is   n o u s ed ,   an d   th en er g y   in   th f u el   ce lls ,   an d   th is   ac tiv c o m p en s ato r   also   h elp s   t o   in cr ea s t h e   p o wer   f ac to r   at   th s o u r ce   b y   in jectin g   r ea ctiv p o wer   to   o f f s et  lo ad   r eq u ir e m en ts .   T h is   co m b in ed   s y s tem   also   u s ed   n eu r al  n etwo r k s   to   d eter m in th r ef er en ce   v o ltag o f   th DVR   co m p en s ato r   [ 1 7 ] ,   wh ich   m u s b in jecte d   in to   th e   n etw o r k ,   an d   th ey   wer e   also   u s e d   to   d eter m i n th e   r ef er en ce   cu r r en ts ,   wh ich   m u s b in jecte d   in to   th n etwo r k   to   co m p en s ate  f o r   th r ea ctiv p o wer   an d   th e   d is ch ar g o f   e x ce s s   ac tiv p o wer   in   t h is   s y s tem .   T h is   s tu d y   also   ex am in es  th e   ex c h an g e   o f   ac tiv a n d   r ea ctiv e   p o wer   f lo ws  b etwe en   all  th e   co m p en s ato r s   a n d   th n etwo r k ,   in   all  ca s es:  th e   n o r m al  s ta te,   o v e r v o ltag e ,   an d   th v o ltag d ip   s tate.   Fig u r e   1   s h o ws  th e   s y s tem   to   b e   s tu d i ed .   T h m ai n   c o n tr ib u tio n s   o f   th is   ar ticle  ca n   b s u m m ar ized   in   th e   f o llo win g   p o i n ts :   i)   A   n e w   i n t e g r a t i o n   b e t w e e n   D V R   a n d   P E f u e l   c e l l   t o   e n s u r s u s ta i n a b l a n d   r e li a b l e   v o lt a g e   c o m p e n s a ti o n ;   i i )   Dev elo p m en o f   an   in teg r ated   s y s tem   co n tain in g   an   ac tiv e   co m p en s ato r   to   m an ag e   ex ce s s   en er g y   f r o m   th f u el  ce ll a n d   p o wer   f ac to r ; iii)   Ap p licatio n   o f   n eu r al  n etwo r k s   to   ex tr ac r ef e r en ce   v o ltag a n d   cu r r en in   r ea tim e an d   iv )   C o m p lete  s im u latio n   u s in g   MA T L AB /S im u lin k   an d   v er i f icatio n   o f   its   v alid ity   in   o p er atin g   co n d itio n s   ( n o r m al,   lo v o ltag e,   a n d   h ig h   v o lta g e) .           Fig u r 1 .   Sy s tem   cir cu it c o n f i g u r atio n       2.   T H E   P O WE F L O S T U DY  I T H E   DVR   T h elec tr ical  p o wer   d is tr ib u to r   m u s s u p p ly   n o m in al  s in u s o id al  v o ltag to   th co n s u m er s   o f   th is   p o wer ,   i n   p a r ticu lar   th e   m o s s en s itiv e.   Oth er wis e,   i.e .   in   th e   ev en o f   a   f au lt  a f f ec tin g   th c o n s u m er ' s   v o ltag e,   t h i s   m u s t   b c o r r e c t e d ,   f o r   e x am p l e   b y   u s i n g   D VR ,   w h i c h   m a k e s   it   p o s s i b l t o   m a i n t a i n   th e   n o m i n a l   v o l t a g 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       V o lta g co mp e n s a tio n   u s in g   f u el  ce ll fed   d yn a mic  vo lta g r esto r er   ( R yma   B erb a o u i )   665   a n d   t h i s   b y   i n j e ct i n g   a   v o l t a g e   e q u a l   t o   t h e   d i f f e r e n c e   b et w e e n   t h e   n o m i n a l   v o l t a g e   a n d   t h e   n et w o r k   v o l t a g e   [ 1 8 ] .   I n   th ca s o f   v o ltag s ag   at  th n etwo r k   lev el,   t h m o d u lu s   o f   t h in jecte d   v o ltag is   th d if f er en ce   m en tio n ed   ab o v an d   th p h as s h if t o f   th is   in jecte d   v o ltag is   in   p h ase  with   th n etwo r k   v o ltag e,   wh ile  in   th e   ca s o f   an   o v er v o ltag at  th n etwo r k   lev el,   th m o d u lu s   o f   th in jecte d   v o ltag is   th d if f er en ce   m en tio n ed   ab o v a n d   th p h ase  s h if t o f   th is   in jecte d   v o ltag is   p h ase  s h i f ted   with   r esp ec t to   th n etwo r k   v o ltag e.   Fo r   ef f icien o p er atio n   o f   th DVR,  th p ar allel  ac tiv co m p en s ato r   ( PC )   m u s m ain tain   th v o ltag e   b etwe en   th ter m in als  o f   th DC   ca p ac ito r   o r   th in ter m ed i ate  cir cu it   [ 1 9 ] ,   in   o r d er   to   en s u r th at  th ac tiv p o wer   is   tr an s m itted   b etwe en   th two   ac tiv co m p en s ato r s ,   th f u el  ce lls ,   an d   th elec tr ical  n etwo r k ,   a s   well  as  th p ar allel  co m p en s ato r   ( PC )   also   p r o v id es  co m p en s ati o n   f o r   th r ea ctiv p o wer   r e q u ested   b y   th lo a d .   T h in d u ctiv lo ad   u s ed   in   t h is   s y s tem   is   a   lo ad   with   p o wer   f ac to r   o f   0 . 7 0 7 .   F ig u r 2   r ep r esen ts   th e   eq u iv alen m o d el  o f   a n   eq u i v alen s in g le - p h ase  cir cu it.   W ith I s ,e s T h s o u r ce   c u r r en a n d   v o ltag s o u r ce ,   r esp ec tiv ely V s th v o ltag e   at  th p o in o f   co m m o n   co u p lin g   ( PC C ) I L ,   V L T h lo a d   cu r r e n an d   lo ad   v o ltag e,   r esp ec tiv ely ; V i : th e   in jecte d   v o ltag b y   DVR;   I f : in jecte d   cu r r en b y   PC .           Fig u r 2 .   E q u iv alen t c ir c u it o f   th s y s tem       T h lo ad   v o ltag   is   tak en   as  t h r ef er en ce   p h aso r ,   th lo ad   p o wer   f ac to r   is    ,   T h f o llo win g   eq u atio n s   ca n   b wr itten   as ( 1 ) - ( 3 ) .     = 0 0   ( 1 )     =   ( 2 )     = ( 1 + ) 0 0   ( 3 )     W h er k   is   th v o ltag f lu ctu a tio n   f ac to r ,   it d ef in ed   as   ( 4 ) .     =   ( 4 )     T h in jecte d   v o ltag b y   DVR eq u als:     = = 0 0   ( 5 )     C o n s id er in g   th at  p o wer   lo s s es  ar n eg lig ib le  in   b o th   ac ti v co m p en s ato r s ,   DVR,  PC ;   i.e .   s em ico n d u cto r   s witch es a r id ea l,  th p o wer   b alan ce   eq u atio n   ca n   b ex p r e s s ed   b y   ( 6 ) - ( 9 ) .     +  =   ( 6 )     . +  =    ( 7 )     . +  = ( 1 + )    ( 8 )     = ( 1 + )     ( 9 )     T h last   eq u atio n   s h o ws  th at  t h s o u r ce   c u r r en t,   wh ich   r e p r esen ts   th p o wer   o f   t h s o u r c e,   is   d ir ec tly   r elate d   to   th lo ad   c u r r e n t a n d   t h p o wer   in jecte d   b y   t h f u el  ce ll.   T h DVR p o wer   ca n   b wr itten   as   ( 1 0 ) - ( 1 2 ) .     ̄ = ̄ ̄   ( 1 0 )     =  =    ( 1 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   66 3 - 6 73   666   =    ( 1 2 )     Sin ce   it  is   th ac tiv p ar allel  co m p en s ato r   th at  k ee p s   th p o wer   f ac to r   e q u al  to   u n ity   a th s o u r ce ,   th en :   0 .     = =   ( 1 3 )     0   ( 1 4 )     T h PC 's   ap p ar en t p o wer   is   ( 1 5 ) .     ̄ = ̄ ̄   ( 1 5 )     T h e   c u r r e n t   s u p p l i e d   b y   t h e   p a r a l l e l   c o m p e n s a t o r   c a n   b e   c a lc u l a t e d   b y   c a l c u l a ti n g   t h e   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h s o u r c e   c u r r e n t   a n d   t h e   l o a d   c u r r e n t ,   a n d   i t   c o n t a i n s   t h e   a ct i v e   c o m p o n e n t   a n d   t h e   r e a c t i v e   c o m p o n e n t .   W e   h a v e :     =   ( 1 6 )     = 0 0   ( 1 7 )     = (   )   ( 1 8 )     = (  ) +    ( 1 9 )     =    ( 2 0 )     = (  )   ( 2 1 )     =  =    ( 2 2 )       3.   NE URA L   N E T WO RK S F O RE F E R E NC E   SO UR CE   AND  VO L T AG E   Am o n g   th q u ality   f ac to r s   o f   th co m p en s ato r   is   th m eth o d   o f   d eter m in in g   th r ef er e n c cu r r en ts   an d   v o ltag es  [ 2 0 ] .   T h is   wo r k   p r esen ts   th u s o f   th e   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   ( AN N)   as  s y s tem   f o r   co n tr o llin g   an d   d eter m in in g   th r ef er e n ce   v al u es  o f   th c o m p en s ato r .   No wa d ay s ,   r esear c h er s   ar in ter ested   in   m u ltil ay er   f ee d b ac k   n e u r al  n etwo r k s   ( ML FF N) ,   wh ich   ar s et  o f   o u t p u n e u r o n s   an d   o n o r   m o r e   in ter m ed iate  n eu r o n s ,   ca lled   h id d en   lay e r s .   I co n s is ts   o f   th in p u lay er ,   wh ic h   s u p er v is es  th s u p p ly   o f   in f o r m atio n   to   th n etwo r k .   T h is   in f o r m atio n   is   d ir ec ted   t o   th o u ter   lay er   v ia  th h id d en   lay er s .   Fig u r 3   illu s tr ates  th is   n eu r al  n etwo r k   s tr u ctu r e.   T h is   co r r elatio n   is   p er f o r m e d   b y   weig h m atr ices  W   an d   b ias    v ec to r s   b .   Fig u r 4   s h o ws  th e   DVR  co n tr o u s in g   n eu r al  n etwo r k ,   co n v er tin g   in p u v o l tag es  an d   cu r r e n ts   in to   r ef er e n ce   cu r r en ts   to   d r i v th PI  co n tr o ller   an d   PW p u ls es.   T o   m ak t h er r o r   o r   d if f er en ce   b etwe en   th im a g o r   o u t p u o f   th e   ANN  f u n ctio n   an d   th im ag o f   th r ef er en ce   f u n ctio n   ze r o ,   th ANN  u s es   th iter ativ lear n in g   m eth o d ,   s o   th at  th ANN  n etwo r k   iter ativ ely   ch an g es W an d   b   [ 2 1 ] .   Af ter   a ll th s y s tem   in p u ts   ar en ter e d   in to   th ANN  s y s tem ,   th ese   in p u ts   ar weig h ted   with   th ap p r o p r iate  weig h ts   W ,   th en   th e   r esu lt  is   s u m m e d   with   b ias  b ,   t h to tal  o u tp u is   m ad u p   as   an   an tece d en t o f   th tr an s f er   f u n c tio n   f .   We   ca n   d e f in th ac tiv atio n   v ec to r   "a "   as:     = ( . + )   ( 2 3 )     I n   th ca s o f   th n eu r al  n etwo r k   u s ed ,   th tr an s f o r m atio n   f u n ctio n   u s ed   in   th in p u lay er   an d   th h id d en   lay er   is   d if f er e n tiab le  f u n ctio n ,   k n o wn   as tan - s ig m o id .     ta n  ( ) = 2 1 + 2 1   ( 2 4 )     As f o r   th o u tp u t la y e r ,   we  u s ed   th lin ea r   ty p ac tiv atio n   f u n ctio n ,   p u r elin .      ( ) =   ( 2 5 )     I n   o r d e r   to   tr ain   o r   g u id th n etwo r k   to war d s   ze r o   e r r o r ,   th is   n etwo r k   m u s o p tim ize  th ese  weig h ts   an d   th ese  b iases .   T h is   wo r k   u s ed   th L MS  alg o r ith m   b ec au s th is   m eth o d   p r o v id es  lear n in g   r u le  ac co r d in g   to   alm o s t a n y   d esire d   n etwo r k   b eh av io r .     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       V o lta g co mp e n s a tio n   u s in g   f u el  ce ll fed   d yn a mic  vo lta g r esto r er   ( R yma   B erb a o u i )   667   { 1 1 },   { 2 2 } , . { }   ( 2 6 )     I f   we  co n s id er   th at  x ar th v alu es  o f   th in p u ts   o f   t h n eu r al  n etwo r k ,   an d   y ar th o u t p u ts   co r r esp o n d in g   to   th ese  in p u ts .   I m m ed iately   af ter   o b tain in g   th ese  o u tp u ts ,   th n etwo r k   will  co m p ar t h e s o u tp u ts   with   th co r r esp o n d in g   tar g et  o u tp u ts   Yi,   in   o r d er   to   esti m ate  an d   to   ev al u ate  th ese  d if f e r en c es  o r   er r o r s .   T h is   ev alu atio n   d e p en d s   o n   th a v e r ag s u m   ca lcu latio n   o f   th ese  d if f er en ce s :     =   1     ( ) 2 1   ( 2 7 )     =   1   (   ( ) ( ) ) 2 1   ( 2 8 )             Fig u r 3 .   Neu r al  n etwo r k   to p o lo g y     Fig u r 4 .   Simu lated   m o d el  o f   t h p ar allel  co m p en s ato r   co n tr o ller       I n   o r d e r   to   o b tain   th ab s o lu t m in im u m   v alu o f   th e r r o r ,   b y   ad ju s tin g   th weig h ts   an d   b iases   o f   th n eu r al  n etwo r k ,   th is   s y s tem   u s ed   t h least  m ea n   s q u ar e   ( LMS er r o r   alg o r ith m   m eth o d   f o r   lear n in g   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   I n itially ,   th n e u r al  n etw o r k   was u s ed   to   d ete r m in th r ef er en ce   c u r r en ts   f o r   th p a r a llel c o m p en s ato r   to   m ain tain   th ca p ac ito r   v o ltag b etwe en   th two   co m p e n s ato r s   [ 2 4 ] .   allo win g   ac tiv p o wer   to   f lo w.   Fo r   th is ,   th is   wo r k   u s ed   f o u r - lay e r   n e u r al  n etwo r k ,   th in p u lay er   with   8   n eu r o n s   an d   h y p er b o lic  tan g en s ig m o id   ac tiv atio n   f u n ctio n ,   an d   2   h id d en   lay er s   with   8   an d   3   n eu r o n s   r esp ec tiv ely ,   th h y p er b o lic  tan g en s ig m o id   ac tiv atio n   f u n cti o n   an d   th p u r elin   f u n ctio n ,   r esp ec tiv ely ,   o u t p u t la y er   with   3   n eu r o n s   an d   a   p u r elin   f u n ctio n .   Fo r   r ef er en ce   v o ltag es  d eter m in atio n   in   d y n am ic  v o ltag r esto r er   [ 2 5 ] ,   th is   wo r k   u s e f o u r - la y er   n eu r al  n etwo r k ,   th in p u lay er   with   1 2   n eu r o n s   an d   h y p er b o lic  tan g en s ig m o id   ac tiv atio n   f u n ctio n ,   an d   two   h id d en   lay er s   with   1 2   an d   3   n eu r o n s   r esp ec tiv ely ,   th h y p er b o lic  tan g en s ig m o id   ac ti v atio n   f u n ctio n   an d   th p u r elin   f u n ctio n ,   r esp ec ti v ely ,   an d   th o u tp u lay er   w ith   3   n eu r o n s   an d   p u r elin   f u n ctio n .   Fig u r 5   illu s tr ates  th s im u lated   DVR  co n tr o s y s tem   b ased   o n   n e u r al  n etwo r k ,   w itch   g en er ates   r ef er e n ce   v o ltag es  f r o m   th e   m ea s u r ed   t h r ee - p h ase  s o u r ce   v o lta g es to   co m p e n s ate  d is tu r b an ce s   v ia  PW co n t r o l.           Fig u r 5 .   Simu lated   m o d el  o f   t h DVR co n tr o ller     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   66 3 - 6 73   668   4.   M E T H O D   T h d e v elo p ed   co n f ig u r atio n   in clu d es  a   b alan ce d   th r ee - p h as s in u s o id al  v o ltag s o u r ce   t h at  s u p p lies   an   in d u ctiv l o ad   r ate d   at  3 1 . 5   k W   an d   3 1 . 5   k VA,   o p er atin g   at  n o m in al  f r eq u e n cy   o f   5 0   Hz.   T h is   s etu p   aim s   to   im p r o v o v er all  p o wer   q u ality   b y   m in im izin g   v o ltag ir r eg u lar ities .   T h DVR  is   c o n n ec ted   in   s er ies  b etwe en   th s u p p ly   a n d   th lo ad ,   wh ile  its   DC   lin k   is   en e r g i ze d   b y   two   p r o to n   ex c h an g e   m em b r an e   f u el   ce ll  ( PEM FC )   s tack s .   E ac h   s tack   p r o v id es  ap p r o x im ately   6 2 5   DC   at  a   n o m i n al  p o wer   ca p ac ity   o f   5 0   k W ,   en s u r in g   s u f f icien en er g y   f o r   co m p en s atio n   d u r in g   v o ltag d is tu r b an ce s .   T h two   f u el  ce ll  s tack s   ar co n n ec ted   i n   p ar allel  ar r an g e m en t th r o u g h   a   DC DC   co n v e r ter   s tag r ated   at  ap p r o x im ate ly   1 5 0 0   VDC.   T h is   co n f ig u r atio n   en s u r es  a   s tab le  in ter m ed iate  DC   lin k   v o ltag r e q u ir ed   f o r   DVR  f u n ctio n ality .   T h elec tr o ch em ical  s y s tem   o p er ates  with   h y d r o g en   a n d   o x y g e n   u tili za tio n   r ates  o f   a r o u n d   9 9 . 2 5 an d   5 6 . 6 7 %,  r esp ec tiv el y .   E ac h   PEM FC   s tack   co m p r is es  ab o u 9 0 0   in d iv id u al  ce lls ,   with   an   av er ag Ner n s t   p o ten tial c lo s to   1 . 1 3 8   v o lts   p er   ce ll,  p r o v id in g   t h n ec ess ar y   en er g y   d e n s ity   f o r   d y n am ic  v o ltag r esto r atio n .   T h DVR  o p e r ates  th r o u g h   v o ltag e   s o u r ce   co n v er ter   ( VSC )   th at  is   g o v e r n ed   b y   a n   in tellig en t   co n tr o l   alg o r ith m   b ased   o n   ANN.   T h ANN  co n tr o ller   is   tr ain ed   t o   d eter m in t h r ef e r en ce   co m p en s atio n   v o ltag e,   wh ich   is   s u b s eq u en tly   a p p lie d   to   th e   d is tr ib u tio n   lin w h en ev er   v o ltag e   d is tu r b an ce s s u ch   as  s ag s   o r   s wells o cc u r .   Ad d itio n ally ,   s h u n co m p e n s ato r   is   in co r p o r ated   in to   th s y s tem   to   r eg u late  s u r p lu s   en er g y   d eliv er ed   b y   th f u el  ce lls   wh ile  s u p p ly in g   r ea ctiv p o wer   to   en h an ce   th o v e r all  p o wer   f ac to r   o f   th n etwo r k .   T h o v er all  c o n f ig u r atio n   o f   th e   p r o p o s ed   s y s tem   was  im p lem en te d   a n d   a n aly ze d   u s in g   th e   MA T L AB /S im u lin k   s im u latio n   en v i r o n m e n t.   T h m ain   o p er atin g   p ar am eter s   wer a d ju s ted   as  f o llo ws :     i)   T h r ee - p h ase  s u p p ly   v o ltag e 2 2 0   R MS ii)  I n d u ctiv l o ad 3 1 . 5   k W   3 1 . 5   k VA iii)  T o tal  s im u latio n   d u r atio n 2   s iv )   Nu m er ical  s o lv er o d e2 3 s   ( s tiff ,   m o d if ie d   R o s en b r o ck ) an d   v )   Ap p li ed   d is tu r b an ce s a   v o ltag s ag   o cc u r r i n g   b etwe e n   0 . 2   s   an d   0 . 4   s ,   f o llo wed   b y   s well  b etwe en   0 . 6   s   an d   0 . 7 5   s .   A   d etailed   s ch em atic  r ep r esen tatio n   o f   th co m p lete  m o d el in clu d in g   th s o u r ce ,   DVR  m o d u le,   PEM   f u el  ce ll  s tack s ,   DC DC   co n v er ter   s tag e,   n eu r al  n etwo r k   co n tr o ller ,   a n d   th e   p ar allel  co m p en s ato r   ( Fig u r 6 ) .           Fig u r 6 .   Pro p o s ed   DVR PEM   f u el  ce ll sy s tem   m o d eled   i n   Simu lin k       5.   RE SU L T S   AND  D I SCU SS I O N   T h e   s y s t e m   t o   b e   s t u d i e d   c o n ta i n s   a   t h r e e - p h a s e   s i n u s o i d a l   v o l t a g e   s o u r c e   w it h   a n   e f f e c t i v v o l t a g e   o f   2 2 0   v o l t s   a n d   f r e q u e n c y   o f   5 0   H z .   T h is   s o u r c e   s u p p li e s   a n   in d u c t i v e   l o a d   o f   ( 3 1 . 5   k W   a n d   3 1 . 5   k V A )   f o r   e a c h   p h a s e .   T h i s   s y s t e m   u s es   a   D VR   i n   s e r i es   b e t w e e n   t h e   s o u r c a n d   t h e   l o a d   t o   c o r r e c t   t h e   i m b a l a n c e   t h a t   a f f e c ts   t h e   v o l t a g e   o f   t h l o a d .   T h e   DV R   i s   p o we r e d   b y   t w o   f u el   c e lls ,   e a c h   f u el   c e ll   is   d es i g n e d   a t a   v o l t a g e   o f   6 2 5   V d c   a n d   a   p o w e r   o f   5 0   k W .   t h e   t wo   c e l ls   c o n n e c te d   i n   p a r al l el   wi t h   a   DC / DC   c o n v e r t e r   o f   1 5 0 0   V d c ,   t h t w o   c e ll s   c o n s u m e   h y d r o g e n   a n d   o x y g e n   a t   c o n s t a n t   n o m i n a l   v a l u es   ( U f - H 2   =   9 9 . 2 5 % )   a n d   o x y g e n   ( U f - O 2   =   5 6 . 6 7 % ) ,   e a c h   s t a c k   h as   9 0 0   c el ls ;   t h e   v o l t a g e   ( n e r s t )   o f   s i n g le   c ell   is   a p p r o x i m a t el y   1 . 1 3 8   V .   Fi g u r e   6   s h o ws   t h e   S i m u l i n k   b l o c k   d i a g r a m   o f   t h e   p r o p o s e d   D V R - P E M   f u e l   ce l l   s y s t e m ,   i n c l u d i n g   t h e   s o u r c e ,   D VR ,   f u e l   c e ll ,   c o n v e r t e r ,   a n d   c o n t r o l   b l o c k s .   F i g u r e   7   s h o w s   t h e   c h a r a c t e r is t i c s   o f   t h f u e l   c el l   s t ac k .   I n   Fig u r e   7 ( a ) ,   t h e   s t a c k   v o l t a g e   d e c r e a s es   as   t h e   c u r r en t   i n c r e a s es .   I n   F i g u r e   7 ( b ) ,   t h e   s t a c k   p o w e r   i n c r e as es   w i t h   t h e   c u r r e n t   u n t i l   i 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       V o lta g co mp e n s a tio n   u s in g   f u el  ce ll fed   d yn a mic  vo lta g r esto r er   ( R yma   B erb a o u i )   669   r e a c h e s   i ts   r a t e d   v a l u e   o f   a p p r o x i m a t e l y   1 2 0   k W   a t   2 3 0   A .   T h e s e   c h a r a c t e r i s ti cs   c o n f i r m   t h e   s u i t a b il i t y   o f   P E f u e l   c e l ls   f o r   s u p p l y i n g   p o w e r   to   d y n a m i c   v o l t a g e   r e s t o r e r s   ( DV R s )   d u r i n g   v o l t a g e   d i s t u r b a n c e s .       ( a)     ( b )       Fig u r 7 .   Fu el  ce ll st ac k   ch a r a cter is tics : ( a)   s tack   v o ltag v s   cu r r en t a n d   ( b )   s tack   p o wer   v s   cu r r en t       T o   p r o v e   t h e   e f f ici e n c y   o f   th is   s y s te m ,   we   h a v e   c r e at ed   a   s o r o f   v o lta g e   i m b al a n ce ,   r ep r es en t e d   b y   a   d e cr ea s in   th e   v o lta g e   at   t h e   s o u r c e   b y   5 0 %   c o m p ar ed   to   t h e   n o m in al   r m s   v a lu e   f r o m   0 . 2   s e c o n d s   t o   0 . 4   s ec o n d   ( v o lt a g e   s a g ) ,   t h e n   a n   in c r ea s e   i n   t h e   s u p p l y   v o l ta g e   at   t h e   s o u r ce   t o   5 0 o f   t h e   n o m i n al  r m s   v a lu e   f r o m   t im 0 . 6   s e t o   0 . 7 5   s e ( s well ) .   As   ill u s t r a te d   in   Fi g u r e   8 ( a ) ,   i n   ca s th g r i d   v o lt ag i s   r ed u c e d   co m p a r e d   to   t h e   n o m i n al   g r i d   v o lta g V S   >   V L ,   an d   b as ed   o n   ( 4 ) ,   w h er k   <   0 ,   th e   DVR   i n te r v e n es   t o   i n je ct   t h e   v o lt ag e   d i f f er e n ce ,   w h i ch   is   i n   p h ase   wi th   t h m a in s   v o lt ag e   ( F ig u r e   8 ( b )) .   DVR   im m e d iat el y   in j ec ts   t h m is s in g   v o lta g f r o m   t h f u el  ce ll  t h r o u g h   t h VSC   c o n v e r te r .   T h l o a d   v o lt a g is   r est o r e d   to   its   n o m in al  v al u o f   2 2 0   v o lts .   T h e   r es to r a ti o n   ti m e   w as  a p p r o x im ate ly   0 . 0 2   s ec o n d s ,   h ig h l ig h t in g   t h e   f ast   d y n a m ic   r es p o n s e   o f   th e   p r o p o s e d   c o n tr o b l o ck .   Fi g u r 8   a ls o   i ll u s t r at es  th e   p e r f o r m an ce   o f   D VR   d u r in g   a n   o v e r v o lt ag e   e v e n t .   I n   t h is   ca s e ,   t h e   n e tw o r k   e x p e r i en ce s   a   v o lt ag e   s we ll ,   i. e. ,   VS   V L ,   w h e r k   0 .   T o   c o m p e n s at f o r   th is ,   t h e   DVR   in j ec ts   v o lt a g e   e q u al   t o   t h e   d if f e r e n c | V −  VL |   i n   am p l it u d e   a n d   in   p h ase   o p p o s i ti o n   to   t h e   m ai n s   v o lta g e .   T h is   al lo ws  t h D VR   t o   a b s o r b   t h e x ce s s   e n e r g y   an d   m a in tai n   t h lo ad   v o l ta g wit h i n   s af li m its .   Fi g u r 8   s h o ws  i n   d et ail Fi g u r 8 ( a)   t h s u p p l y   v o l ta g es ,   Fi g u r 8 ( b )   t h D VR   i n je cte d   v o lt ag es,   an d   F ig u r 8 ( c )   t h e   lo a d   v o l ta g es   a f te r   c o m p en s ati o n ,   w h ic h   r e m ai n e d   w it h i n   ± 2 o f   th n o m in al  R MS  v a lu e,   d em o n s t r at in g   t h e   r o b u s t n ess   o f   t h e   DVR f u el   ce ll s y s t em   u n d e r   o v er v o lt ag c o n d iti o n s .   Fig u r 9   illu s tr ates  th cu r r e n ch an g es  d u r in g   DVR  o p er at io n   in   p h ase  a .   I n   Fig u r e   9 ( a) ,   it  ca n   b e   s ee n   th at  th s u p p ly   cu r r e n is   clea r ly   af f ec ted   b y   v o ltag d is tu r b an ce s .   I n   Fig u r 9 ( b ) ,   th DVR  s u p p o r ted   b y   th f u el   ce ll  a n d   th p ar allel  c o m p en s ato r   ( PC )   in jects  an   ap p r o p r iate   co m p en s atin g   cu r r e n t.  Fin ally ,   i n   Fig u r e   9 ( c) ,   th lo a d   c u r r e n is   s h o w n   to   r em ain   s tab le,   co n f ir m in g   th at  t h p r o p o s ed   s y s tem   e f f ec tiv ely   m ain tain s   th lo ad   cu r r en t c lo s to   its   id e al  f o r m   d esp ite  f lu ctu atio n s   in   th s u p p ly   v o ltag e.   I n   th n o r m al  ca s e,   VS=VL ,   t h PC   p lay s   th r o le  o f   co n n e ctin g   d ev ices  b etwe en   th f u el  ce ll  an d   th elec tr ical  n etwo r k ,   b y   in je ctin g   alter n atin g   en er g y ,   e x tr a cted   f r o m   th f u el  ce lls   ( s ee   F ig u r 1 0 ) .   As  well  as  it  al s o   p lay s   th r o le  o f   ( D STAT C OM )   s o   it  co m p en s ate s   f o r   th r ea ctiv p o wer   n ee d ed   b y   th in d u ctiv e   lo ad   Fig u r 1 1 ,   s o   it  is   r esp o n s ib le  f o r   in cr ea s in g   th p o wer   f ac to r   to   u n ity   n ex t o   th s o u r ce   Fig u r 1 2 .   As  lo n g   as  th e   DVR  d o es  n o t    p e r f o r m   an y   ac tiv o r   r ea ctiv p o wer   ex c h an g e   with   th u tili ty   g r id .   I n   ca s th e   g r id   v o ltag e   is   r ed u ce d   co m p a r ed   to   th e   n o m in al  g r id   v o ltag e,   ( Fig u r e   8 ( a) ) :   VS>VL ,   an d   b ased   o n   ( 4 ) ,   wh er e   k   0 ,   D VR   i n t er v en es  to   i n j ec t t h e   v o lta g e   d i f f er e n c e,   w h ic h   is   i n   p h as wit h   th m a in s   v o lt ag e   ( Fi g u r 8 ( b ) ) .   T h DVR  in ter v en tio n   in   ca s o f   v o ltag e   s ag   is   f o llo wed   b y   th e   with d r awa o f   ac tiv e   e n er g y   f r o m   th PC +FC   ter m in al  to   p o wer   th DVR  ( s ee   Fig u r e   1 0 ) .   T h is   f lo o f   ac tiv e n er g y   r esu lts   i n   a   d ec r ea s in   th e   cu r r en in jecte d   b y   t h f u el  c ell  to   th lo ad   a n d   a n   in cr ea s in   th cu r r e n in jecte d   b y   th s o u r ce ,   f o r   th e   co m p en s atio n   o f   th v o ltag d ip ,   an d   to   m ee t   th lo ad   p o we r   r eq u ir em e n ts T h DVR  in te r v en tio n   in   ca s o f   v o ltag s well,   ab s o r b s   th ac ti v p o wer   f r o m   th elec tr ical  n etwo r k ,   th en   s en d s   it  b ac k   to   th n etwo r k   v ia  th e   PC   co m p en s ato r   ( s ee   Fig u r 1 0 ) ,   th d ec r ea s in   s u p p l y   cu r r en ( iS)  m ea n s   th at  th f u el  ce lls   an d   th ex ce s s   p o wer   in   th e   DVR  ( s ee   Fig u r 1 0 ) ,   c o m p en s ate  f o r   th la ck   o f   ef f ec tiv e   p o wer   d r awn   b y   th lo ad .   T h is   in cr ea s is   d o n b y   ad ju s tin g   t h v o ltag ac r o s s   th ca p ac ito r   ter m in als ( s ee   Fig u r 1 3 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   66 3 - 6 73   670   ( a)     ( b )     ( c)       Fig u r 8 .   Vo ltag e   v ar iatio n s   d u r in g   DVR o p er atio n   ( p h ase  a ) : ( a)   s u p p l y   v o lta g es,  ( b )   t h e   DVR in jecte d   v o ltag es,  an d   ( c)   t h l o ad   v o ltag es       ( a)     ( b )     ( c)       Fig u r 9 .   C u r r e n t v ar iatio n s   d u r in g   DVR o p er atio n   ( p h ase  a ) : ( a)   s u p p l y   cu r r en t,  ( b )   th e   ( f u el  ce ll a n d   PC )   in jecte d   cu r r e n t,  an d   ( c)   th e   lo ad   cu r r e n t     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       V o lta g co mp e n s a tio n   u s in g   f u el  ce ll fed   d yn a mic  vo lta g r esto r er   ( R yma   B erb a o u i )   671     T h ese  r esu lts   s h o th at  th p r o p o s ed   DVR - f u el  ce ll  s y s te m   en s u r es  r ap id   v o ltag r ec o v er y   ( 0 . 0 2   s ec o n d s )   an d   m ain tain s   t h lo ad   v o lta g with in   ± 2 d u r in g   v o ltag e   s ag   an d   s u r g es.  C o m p ar ed   t o   tr ad itio n al  DVR  u n its   th at  r ely   o n   b atter ies  o r   s u p er ca p ac ito r s ,   th e   f u el  ce ll - p o wer ed   DVR  u n it  p r o v id es  s u s tain ab l e   an d   co n tin u o u s   p o wer   s u p p ly   with o u r ec h ar g e   lim itatio n s .   T h in te g r atio n   o f   t h VSC   an d   n e u r al  n etwo r k   co n tr o l b lo ck   f u r th er   u n d er s co r es  th im p o r tan ce   o f   th is   wo r k   in   th f ield   o f   p o wer   elec tr o n ics  an d   p r o p u ls io n   s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   f o r   in d u s tr ial  m o to r s   an d   m icr o g r id   ap p licatio n s .   Ho wev e r ,   c h alle n g es  r em ai n   to   b e   ad d r ess ed ,   s u ch   as  th e   co s o f   f u el   ce lls   an d   s tar tu p   d y n am ics.  Fu tu r wo r k   will  ex p lo r o p tim izatio n   tech n iq u es  an d   h y b r id   en e r g y   s to r ag in teg r atio n   to   en h a n c s y s tem   p er f o r m an ce   in   s m ar g r id s   an d   elec tr ic  v eh icle  ch ar g i n g   in f r astru ctu r e s .             Fig u r 1 0 .   Activ p o wer   f lo b etwe en   th s y s tem   co m p o n en ts     Fig u r 1 1 .   R ea ctiv p o wer   f l o b etwe en   th s y s tem   co m p o n en ts             Fig u r 1 2 .   Po wer   f ac to r   v ar iat io n s     ( s o u r ce   s id e)     Fig u r 1 3 .   T h a v er ag v o ltag ac r o s s   th f u el  ce ll  ter m in als       6.   CO NCLU SI O N   I n   o r d er   to   u s r en ewa b le  en e r g ies  in   all  elec tr ical  f ield s ,   t h is   r esear ch   p r esen ted   an   atte m p to   u s f u el  ce lls   to   p o wer   th d y n am ic  v o ltag r esto r er ,   in   th ev en th at  th latter   wo u ld   b ex p o s ed   to   v o ltag e   f au lts .   R esear ch   h as  al s o   tr ie d   to   r ely   o n   n eu r al  n etwo r k s   to   id en tify   th ese  f au lts   an d   d eter m in r ea ctiv e   cu r r en ts   in   in d u ctiv l o ad s   to   co m p en s ate  f o r   th em   an d   in cr ea s th p o wer   f a cto r   n ex t   to   th p o wer   s o u r ce .   T h is   r esear ch   h as  also   co n tr i b u ted   to   th s tu d y   o f   ac tiv an d   r ea ctiv p o wer   f lo ws  b etwe en   th DVR  s er ies   co m p en s ato r   an d   th elec tr ic al  n etwo r k   in   all   its   o p er atin g   ca s es  to   r e p air   f au lts   th at  af f ec th e   n etwo r k   v o ltag e.   T h s tu d y   o f   th p o wer   f lo ws  in   th DVR   s er ies   co m p en s ato r   an d   th p ar alle co m p en s ato r   also   co n tr ib u ted   to   d eter m in in g   th d im en s io n s   an d   s izes  o f   th e   co m p o n e n ts   o f   th ese  co m p en s ato r s .   T h e   r esu lts   co n f ir m   th at  th p r o p o s ed   DVR  f u el  ce ll  co n f ig u r atio n   is   an   ef f ec tiv an d   s u s tain ab le  s o lu tio n   f o r   im p r o v in g   p o wer   q u ality   in   m o d er n   elec tr ical  n etwo r k s .   Fu tu r s tu d i es  co u ld   f o c u s   o n   e x p er im e n tally   v er if y in g   th e   p r o p o s ed   DVR - f u el  ce ll  s y s tem   u n d er   r ea l   o p er ati n g   c o n d itio n s .   I n   ad d itio n ,   th i n teg r atio n   o f   ad v an ce d   co n tr o tech n iq u es,  s u ch   as   ad ap tiv o r   p r e d ictiv co n tr o ller s ,   co u ld   f u r t h er   im p r o v th s y s tem ' s   p er f o r m an ce .   E x ten d in g   th s tu d y   to   h y b r id   s y s tem s   th at  c o m b in f u el  ce lls   with   o th er   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s ,   s u ch   as  p h o to v o ltaics  o r   win d   p o wer ,   co u ld   p r o v id ev en   g r ea ter   f le x ib ilit y   an d   r esil ien ce   f o r   s m ar g r id   ap p licatio n s .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   66 3 - 6 73   672   F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   r ec eiv ed   n o   e x te r n al  f u n d in g .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   R y m B er b ao u i                               R ac h id   Deh in i                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au th o r s   d ec lar n o   co n f lict o f   in ter est .       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata  an d   s im u latio n   m o d els  u s ed   in   th is   s tu d y   ar av a ilab le  f r o m   th a u th o r   u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   F .   R .   M .   L ó p e z ,   H a r mo n i c   q u a l i t y   a n a l y s i s o f   a   l o w   p o w e r   st a t i c   c o n v e r t e r ,   i n   Pro c e e d i n g s o f   t h e   2 0 1 8   I EEE   PES   T ra n sm i ss i o n   a n d   D i st r i b u t i o n   C o n f e r e n c e   a n d   E x p o si t i o n     L a t i n   Am e ri c a   ( T &D - L A) ,   L i ma,   P e r u ,   S e p .   1 8 2 1 ,   2 0 1 8 ,   p p .   1 5 .   [ 2 ]   S .   L a k s h m i   a n d   S .   G a n g u l y ,   A n   on - l i n e   o p e r a t i o n a l   o p t i mi z a t i o n   a p p r o a c h   f o r   o p e n   u n i f i e d   p o w e r   q u a l i t y   c o n d i t i o n e r   f o r   e n e r g y   l o ss m i n i m i z a t i o n   o f   d i s t r i b u t i o n   n e t w o r k s ,”  I EE T ra n sa c t i o n o n   Po w e S y st e m s ,   v o l .   3 4 ,   n o .   6 ,   p p .   4 7 8 4 4 7 9 5 ,   N o v .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPW R S . 2 0 1 9 . 2 9 1 9 7 8 6 .   [ 3 ]   H .   G e n g ,   Z.   Z h e n g ,   T.   Z o u ,   B .   C h u ,   a n d   A .   C h a n d r a ,   F a st   r e p e t i t i v e   c o n t r o l   w i t h   h a r m o n i c   c o r r e c t i o n   l o o p s   f o r   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   a p p l i e d   i n   w e a k   g r i d ,   I EEE  T ra n s a c t i o n s   o n   I n d u st r y   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   5 5 ,   n o .   3 ,   p p .   3 1 9 8 3 2 0 6 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI A . 2 0 1 9 . 2 8 9 5 5 7 0 .   [ 4 ]   N .   K .   Ja i n   a n d   L .   K u mar,  P o w e r   f a c t o r   a n a l y s i a n d   i m p r o v e m e n t   f o r   i n d u c t i v e   l o a d ,   v o l .   1 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 7 ,   2 0 2 3 .   [ 5 ]   R .   D e h i n i ,   A .   G e n c e r ,   a n d   G .   H a c h e mi ,   V o l t a g e   st a b i l i t y   e n h a n c e m e n t   u si n g   a   n o v e l   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   sy s t e m ,   i n   2 0 2 0   2 n d   G l o b a l   P o w e r,  E n e r g y   a n d   C o m m u n i c a t i o n   C o n f e re n c e   ( G P EC O M) I z mi r ,   Tu r k e y ,   O c t .   2 0 2 0 ,   p p .   1 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / G P EC O M 4 9 3 3 3 . 2 0 2 0 . 9 2 4 7 9 3 7 .   [ 6 ]   R .   D e h i n i   a n d   R .   B e r b a o u i ,   L’ i d e n t i f i c a t i o n   d e s   c o u r a n t s   h a r m o n i q u e f a c e   À   L a   p e r t u r b a t i o n   d e   l a   t e n si o n ,   Re v u e   R o u m a i n e   d e S c i e n c e s T e c h n i q u e S e r i e   El e c t r o t e c h n i q u e   e t   En e rg e t i q u e ,   v o l .   6 2 ,   n o .   4 ,   p p .   3 4 6 3 5 1 ,   2 0 1 7 .   [ 7 ]   S .   R a h ma n ,   V o l t a g e   s a g   mi t i g a t i o n   u si n g   d i r e c t   c o n v e r t e r   b a se d   D V R   w i t h o u t   e r r o r   s i g n a l ,   Prze g l ą d   El e k t ro t e c h n i c z n y ,   v o l .   1 ,   n o .   1 2 ,   p p .   3 6 3 9 ,   D e c .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 5 1 9 9 / 4 8 . 2 0 2 1 . 1 2 . 0 5 .   [ 8 ]   A .   M .   S .   Y u n u s ,   A .   A b u - S i a d a ,   a n d   M .   A .   S .   M a s o u m ,   A   n e w   a p p l i c a t i o n   o f   v e c t o r   b a s e d   c u r r e n t   r e g u l a t o r   f o r   S T A T C O M   t o   i m p r o v e   d y n a m i c   p e r f o r m a n c e   o f   D F I G ,   P r z e g l ą d   E l e k t r o t e c h n i c z n y ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,   p p .   6 7 7 0 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 5 1 9 9 / 4 8 . 2 0 2 0 . 0 1 . 1 6 .   [9 ]   Y .   S i r e g a r ,   M .   M u h a m m a d ,   Y .   Z .   A r i e f ,   N .   M u b a r a k a h ,   S o e h a r w i n t o ,   a n d   R .   D i n z i ,   D y n a m i c   v o l t a g e   r e s t o r e r   q u a l i t y   i m p r o v e m e n t   a n a l y s i s   u s i n g   p a r t i c l e   s w a r m   o p t i m i z a t i o n   a n d   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k s   f o r   v o l t a g e   s a g   m i t i g a t i o n ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   1 3 ,   n o .   6 ,   p p .   6 0 7 9 6 0 9 1 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 1 3 i 6 . p p 6 0 7 9 - 6 0 9 1 .   [ 1 0 ]   M .   A .   H a n n a n ,   M .   M .   H o q u e ,   A .   M o h a m e d ,   a n d   A .   A y o b ,   R e v i e w   o f   e n e r g y   st o r a g e   s y s t e ms  f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e   a p p l i c a t i o n s :   I ssu e s a n d   c h a l l e n g e s,   R e n e w a b l e   a n d   S u s t a i n a b l e   E n e rg y   R e v i e w s ,   v o l .   6 9 ,   p p .   7 7 1 7 8 9 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r ser.2 0 1 6 . 1 1 . 1 7 1 .   [ 1 1 ]   O .   Z.   S h a r a f   a n d   M .   F .   O r h a n ,   A n   o v e r v i e w   o f   f u e l   c e l l   t e c h n o l o g y :   F u n d a men t a l s a n d   a p p l i c a t i o n s,   Re n e w a b l e   a n d   S u s t a i n a b l e   En e r g y   Re v i e w s ,   v o l .   3 2 ,   p p .   8 1 0 8 5 3 ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r ser . 2 0 1 4 . 0 1 . 0 1 2 .   [ 1 2 ]   A .   B e n   A b d e l k a d e r ,   Y .   M o u l o u d i ,   a n d   M .   A mi n e   S o u m e u r ,   I n t e g r a t i o n   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s   i n   t h e   d y n a mi c   v o l t a g e   r e st o r e r   f o r   i m p r o v i n g   p o w e r   q u a l i t y   u si n g   A N F I S   c o n t r o l l e r ,   J o u r n a l   o f   K i n g   S a u d   U n i v e rsi t y   -   En g i n e e ri n g   S c i e n c e s ,   v o l .   3 5 ,   n o .   8 ,   p p .   5 3 9 5 4 8 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j k s u e s . 2 0 2 2 . 1 1 . 0 0 2 .   [ 1 3 ]   M .   M .   I q b a l ,   R .   D i v y a ,   C .   V .   P a v i t h r a ,   G .   V i s h a l i n i ,   a n d   R .   S h a n m u g a s u n d a r a m ,   M o d e l l i n g   o f   s o l a r   P V - f u e l   c e l l   b a s e d   m i c r o - g r i d   s y s t e m   a n d   h a r m o n i c s   m i t i g a t i o n   u s i n g   f u z z y   c o n t r o l l e d   d y n a m i c   v o l t a g e   r e s t o r e r ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   T e c h n o l o g y   a n d   E n g i n e e r i n g   E x p l o r a t i o n ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 2 0 ,   p p .   1 5 1 2 1 5 3 2 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 9 1 0 1 / I J A T E E . 2 0 2 3 . 1 0 1 0 2 2 4 1 .   [ 1 4 ]   S .   M .   A .   M .   R e d a   e t   a l . ,   A n   o p t i m i z a t i o n   a p p r o a c h e s   a n d   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   o f   h y d r o g e n   f u e l   c e l l   sy st e ms   i n   ED G - i n t e g r a t i o n   b a s e d   o n   D V R   t e c h n o l o g y ,”  I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E n e r g y   Pro d u c t i o n   a n d   Ma n a g e m e n t ,   v o l .   9 ,   n o .   1 ,   p p .   5 7 6 4 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 8 2 8 0 / i j e p m. 0 9 0 1 0 7 .   [ 1 5 ]   T.   J .   S a r w a d e ,   V .   S .   J a p e ,   a n d   D .   G .   B h a r a d w a j ,   P o w e r   q u a l i t y   p r o b l e ms   mi t i g a t i o n   u s i n g   d y n a m i c   v o l t a g e   r e s t o r e r   ( D V R )   w i t h   p i   c o n t r o l l e r   a n d   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g   &   T e c h n o l o g y ,   v o l .   7 ,   n o .   2 . 1 2 ,   p .   2 1 4 ,   A p r .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 4 4 1 9 / i j e t . v 7 i 2 . 1 2 . 1 1 2 8 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.