In this paper, the development of a cost-effective active power filter/uninterruptible power supply (APF/UPS) system with seamless mode transfer is described. The proposed scheme employs a pulse-width-modulation (PWM) voltage-source inverter and has two operational modes. First, when the source voltage is normal, the system operates as an APF, which compensates for the harmonics and power factor while boosting the DC-link voltage to be ready for the disturbance, without an additional DC charging circuit. A simple algorithm to detect the load current harmonics is also proposed. Second, when the source voltage is out of the normal range (owing to sag, swell, or outage), it operates a UPS, which controls the output voltage constantly by discharging the DC-link capacitor. Furthermore, a seamless transfer method for the single-phase inverter between the APF mode and the UPS mode is also proposed, in which an IGBT switch with diodes is used as a static bypass switch. Dissimilar to a conventional SCR switch, the IGBT switch can implement a seamless mode transfer. During the UPS operation, when the source voltage returns to the normal range, the system operates as an APF. The proposed system has good transient and steady-state response characteristics. The APF, charging circuit, and UPS systems are implemented in one inverter system. Finally, the validity of the proposed scheme is investigated with simulated and experimental results for a prototype APF/UPS system rated at 3 kVA.
In this paper the effects of a Static Synchronous Series Compensator, which is constructed with a 48-pulse inverter, on the power demand from the grid are studied. Extensive simulation studies were carried out in the MATLAB simulation environment to observe the compensation achieved by the SSSC and its effects on the line voltage, line current, phase angle and real/reactive power. The designed device is simulated in a power system which is comprised of a three phase power source, a transmission line, line inductance and load. The system parameters such as line voltage, line current, reactive power Q and real power P transmissions are observed both when the SSSC is connected to and disconnected from the power system. The motivation for modeling a SSSC from a multi-pulse inverter is to enhance the voltage waveform of the device and this is observed in the total harmonic distortion (THD) analysis performed at the end of the paper. According to the results, the power flow and phase angle can be controlled successfully by the new device through voltage injection. Finally a THD analysis is performed to see the harmonics content. The effect on the quality of the line voltage and current is acceptable according to international standards.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.2
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pp.181-184
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2017
This study analyzes the turn-on and turn-off transients of a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) with high-switching frequency systems. In these systems, the voltage distortion becomes serious at the output terminal of a Vienna rectifier by the turn-off delay of the MOSFET. The current has low-order harmonics through this voltage distortion. This paper describes the transient of the turn-off that causes the voltage distortion. The algorithm for reducing the sixth harmonic using a proportional-resonance controller is proposed to improve the current distortion without complex calculation for compensation. The reduction of the current distortion by high-switching frequency is verified by experiment with the 2.5-kW prototype Vienna rectifier.
This paper discusses a transformerless shunt static compensator (STATCOM) based on a modular multilevel converter (MMC). It introduces a new time-discrete appropriate current control algorithm and a phase-shifted carrier modulation strategy for fast compensation of the reactive power and harmonics, and also for the balancing of the three-phase source side currents. Analytical formulas are derived to demonstrate the accurate mechanism of the stored energy balancing inside the MMC. Various simulated waveforms verify that the MMC based STATCOM is capable of reactive power compensation, harmonic cancellation, and simultaneous load balancing, while controlling and balancing all of the DC mean voltages even during the transient states.
This paper presents a method for harmonic elimination and reactive power compensation using an intervening firing method and passive power filter with is suitable to compensate rapidly changing loads and reactive power. The proliferation of three-phase thyristor phase-controlled converter of DC motor drives into a power system has the potential to increase the harmonic levels in the power system. The design procedure of an intervening firing method and passive power filter capable of reducing the voltage and current harmonics produced by converter supplied from a source having internal large inductive impedance is offered. The analysis uses the or CAD PSpice to model three-phase thyristor phase-controlled converter of DC motor drives as well as the system.
Kim, D.G.;Lee, S.H.;Park, H.A.;Lee, K.Y.;Han, E.Y.;Baek, H.L.
Proceedings of the KIEE Conference
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1998.07f
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pp.2054-2056
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1998
A conventional UPS can supply the clean power to the load. However, it may generate input current harmonics and the input power factor can be very poor. Therefore, the UPS itself may be a power interruption. This paper provides multifunctional converter of using single phase UPS. The proposed UPS can supply the clean power to the load without polluting the mains power system. The multi-functional converter provides battery charging, var compensation and harmonic suppression simultaneously. It was simulated to verify this work.
Voltage harmonics resulting from current harmonies produced by the nonlinear loads have become a serious problems in many systems. Moreover momentary interruptions and voltage sags are responsible for many of the power quality problems found in typical industrial plants. In this paper, proposed power quality compensate system using photovoltaic system is not only for harmonic compensation but also for harmonic isolation between supply and load, and for voltage regulation and unbalance compensation. Through computer simulations, we have verified the effectiveness of the proposed system.
Kim, Il-Jung;Kim, Jong-Gyeum;Park, Young-Jeen;Kim, Sung-Hun
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.59
no.3
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pp.325-329
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2010
Capacitor has been used principally for the power factor compensation long ago. However now it does as passive filter to reduce harmonics of nonlinear load with reactor. Most of the customer's low-voltage feeder has been designed with approximately balanced and connected at the 3 phase four wire system. But voltage and current unbalance is appeared by the mixing operation of single or three phase load etc. The addition of reactor at the condenser may rise its terminal voltage. Voltage and current values above rating can act on electrical stress on the condenser. In this paper, we calculated and measured that voltage, current and capacity of condenser are changed under the voltage balance. We conclude that magnitude and deviation of phase voltage act on major point of electrical stress.
Zeng, Zheng;Yang, Jia-Qiang;Chen, Shi-Lan;Huang, Jin
Journal of Power Electronics
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v.14
no.2
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pp.392-401
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2014
A fast-transient repetitive control strategy for a three-phase shunt active power filter is presented in this study to improve dynamic performance without sacrificing steady-state accuracy. The proposed approach requires one-sixth of the fundamental period required by conventional repetitive control methods as the repetitive control time delay in the synchronous reference frames. Therefore, the proposed method allows the system to achieve a fast dynamic response, and the program occupies minimal storage space. A proportional-integral regulator is also added to the current control loop to eliminate arbitrary-order harmonics and ensure system stability under severe harmonic distortion conditions. The design process of the corrector in the fast-transient repetitive controller is also presented in detail. The LCL filter resonance problem is avoided by the appropriately designed corrector, which increases the margin of system stability and maintains the original compensation current tracking accuracy. Finally, experimental results are presented to verify the feasibility of the proposed strategy.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.38
no.7
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pp.539-548
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1989
This paper describes an instantaneous reactive power compensator aimed at the compensation of reactive power and current harmonics of a thyristor load. A new definition of the instantaneous reactive power consisting of both displacement of fundamental current and harmonic distortion current is proposed and the physical meaning is investigated from the viewpoint of an instantaneous power flow. The instantaneous reactive power is calculated from the feedback of instantaneous voltage, current and is compensated by the current controlled PWM converter connected in parallel with the load. The PWM converter operates as a high performance current control scheme, because adopts the excellent current controlled PWM technique based on the current deviation vector. Both simulation and experimental results show good compensating performances in steady and transient state.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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