Simulation-based analysis of dynamic voltage restorer with sliding mode controller at optimal voltage for power quality enhancement in distribution system

Abstract

Nowadays, power quality issues are of considerable interest to both utilities and end users as they cause significant financial losses to the industrial customers. Due to this, power quality assurance in power distribution systems is very important, when considering commercial and industrial applications. Problem Statement. Unfortunately, sudden faults such as sag, transients, harmonics distortion and notching in the power system create disturbances and affect the load voltages. Out of these, voltage sag and harmonics seriously affect sensitive devices. Harmonics in the power system cause increased heating of equipment and conductors, misfires in variable speed drives, and torque pulsations in motors. Harmonics reduction is considered desirable. Methodology. This paper presents an efficient and robust solution to this problem by using dynamic voltage restorer in series with distribution system. Dynamic voltage restorer is economical and effective solution for protecting sensitive loads from harmonics and sag. Control strategy is adopted with dynamic voltage restorer topology and the performance with the proposed controller is analyzed. Novelty. In this research work modelling, analysis and simulation of dynamic voltage restorer with proportional integral controller and dynamic voltage restorer with sliding-mode controller at optimal voltage is used to improve the dynamic voltage restorer performance by reducing total harmonic distortion. Results. The simulation is performed in MATLAB / Simulink software package and comparative analysis of dynamic voltage restorer with different controllers for distribution system is presented. The proposed scheme successfully reduced percentage total harmonics distortion and voltage sag using dynamic voltage restorer with sliding mode controller at optimal voltage which is found to be 0.38 %.

Сьогодні питання якості електроенергіївикликають значний інтерес як для комунальних підприємств, так і для кінцевих споживачів, оскільки вони завдають значних фінансових втрат промисловим споживачам. У зв’язку з цим забезпечення якості електроенергії в розподільних системах є дуже важливим при розгляді комерційних та промислових застосувань. Постановка задачі. На жаль, раптові несправності, такі як прогини, перехідні процеси, спотворення гармонік і виїмки в енергосистемі створюють збурення та впливають на напругу навантаження. З них провали напруги та гармоніки серйозно впливають на чутливі пристрої. Гармоніки в енергосистемі викликають посилений нагрів обладнання та провідників, пропуски запалювання в приводах із змінною частотою обертання, пульсації крутного моменту в двигунах. Зниження гармонік вважається бажаним. Методологія. У цій статті представлено ефективне та надійне рішення цієї проблеми за допомогою динамічного відновника напруги послідовно з розподільною системою. Динамічний відновник напруги – це економне та ефективне рішення для захисту чутливих навантажень від гармоній та провисань. Прийнято стратегію керування з топологією динамічного відновника напруги та проаналізовано ефективність при використанні запропонованого контролера. Новизна. У цій дослідницькій роботі використовується моделювання, аналіз та чисельне дослідження динамічного відновника напруги з пропорційним інтегральним контролером та динамічного відновника напруги з регулятором ковзного режиму при оптимальній напрузі для підвищення ефективності динамічного відновника напруги за рахунок зменшення сумарних гармонійних спотворень. Результати. Моделювання виконано в програмному комплексі MATLAB / Simulink та представлено порівняльний аналіз динамічного відновника напруги з різними контролерами для розподільчої системи. Запропонована схема успішно зменшила відсоток спотворення сумарних гармонік і провалів напруги за допомогою динамічного відновника напруги з регулятором ковзного режиму при оптимальній напрузі, який становить 0,38 %.