An Optimal Fractional Order PID (FOPID) controller for Dynamic Voltage Restorer (DVR) in Three Phase system

Abstract

This study proposed low complexity control scheme for voltage control of a dynamic voltage restorer (DVR) in three-phase system. The Water Cycle Algorithm technique (WCA) was applied to four controllers: PI, PID, FOPI and FOPID controllers to find out optimal value for all controllers. The value could be used to correct main power quality problems in four cases: balanced voltage sag, balanced voltage swell, unbalanced voltage sag, and unbalanced voltage swell. Moreover, WCA was also employed to correct a single line and double line to ground fault. The results were compared to Particle Swarm Optimization (PSO) and Teaching-Learning-Based Optimization (TLBO). The results from MATLAB/Simulink software show that WCA technique performs better than other techniques in correcting the problems according to IEEE std. 519-2014 and CBMEMA curve.

งานวิจัยนี้นำเสนอการหลักการชดเชยที่ไม่ซับซ้อนสำหรับอุปกรณ์กู้คืนแรงดันพลวัตในระบบไฟฟ้าสามเฟส ด้วยการประยุกต์ใช้เทคนิควัฏจักรของน้ำ (Water Cycle Algorithm) ในการหาพารามิเตอร์ที่เหมาะสม 1 ชุดให้กับตัวควบคุมทั้ง 4 ตัวควบคุม ได้แก่ ตัวคาบคุม PI ตัวควบคุม PID ตัวควบคุม FOPI และตัวควบคุม FOPID สำหรับแก้ปัญหาความผิดปกติจากแหล่งจ่ายในกรณี แรงดันตกแบบสมดุล แรงดันเกินแบบสมดุลทั้งสามเฟส แรงดันตกแบบไม่สมดุลและแรงดันเกินแบบไม่สมดุล นอกจากนั้นยังมีการประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาความผิดปกติหรือฟอลต์ที่เกิดขึ้นกับระบบสายส่งไฟฟ้าในกรณีฟอลต์ระหว่างไลน์กับดินและฟอลต์ระหว่างไลน์กับไลน์ลงดิน รวมไปถึงมีการทำการเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ได้กับเทคนิคการหาค่าเหมาะสมแบบกลุ่มอนุภาค (Particle Swarm Optimization) และเทคนิคค้นหาคำตอบที่เหมาะสมบนพื้นฐานการสอนและการเรียนรู้ (Teaching-Learning-Based Optimization) ซึ่งผลลัพธ์ด้วยโปรแกรม MATLAB/Simulink แสดงให้เห็นว่าเทคนิควัฏจักรของน้ำ (Water Cycle Algorithm) สามารถแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ภายใต้มาตรฐาน IEEE std. 519-2014 และ CBMEMA curve ได้ดีกว่าเทคนิคอื่น ๆ