This paper presents a power system harmonic elimination using the mixed adaptive linear neural network and variable step-size leaky least mean square (ADALINE-VSSLLMS) control algorithm based active power filter (APF). The weight vector of ADALINE along with the variable step-size parameter and leakage coefficient of the VSSLLMS algorithm are automatically adjusted to eliminate harmonics from the distorted load current. For all iteration, the VSSLLMS algorithm selects a new rate of convergence for searching and runs the computations. The adopted shunt-hybrid APF (SHAPF) consists of an APF and a series of 7th tuned passive filter connected to each phase. The performance of the proposed ADALINE-VSSLLMS control algorithm employed for SHAPF is analyzed through a simulation in a MATLAB/Simulink environment. Experimental results of a real-time prototype validate the efficacy of the proposed control algorithm.
Golshan, Farzad;Abrishamifar, Adib;Arasteh, Mohammad
Journal of Power Electronics
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제18권6호
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pp.1650-1658
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2018
Multilevel converters are being widely used in medium-voltage high-power applications including motor drive systems, utility power transmission, and distribution systems. Selective harmonic elimination (SHE) is a well-known modulation method to generate high quality output voltage waveforms. This paper presents a new simple practical method for generating a generalized five-level waveform without selected low order harmonics. This method is based on a phase-shifted expression for the SHE problem, which can analytically calculate the exact values of switching angles and the feasible modulation index range for three-level and five-level waveforms. The proposed method automatically determines the number of transitions between levels and generates proper output waveform without solving complex trigonometric equations. Due to the simplicity of the computational burden, the real-time implementation of the proposed algorithm can be performed by a simple processor. Simulation and experiment results verify the correctness and effectiveness of the proposed method.
The harmonic components of grid voltage result in oscillations of the calculated phase obtained via phase synchronization. This affects the security and stability of grid-connected converters. Moving average filter, delayed signal cancellation and their related harmonic elimination algorithms are major methods for such issues. However, all of the existing methods have their limitations in dealing with multiple harmonics issues. Furthermore, few studies have focused on a comparison and evaluation of these algorithms to achieve optimal algorithm selections in specific applications. In this paper, these algorithms are quantitatively analyzed based on the derived mathematical models. Moreover, an enhanced moving average filter and enhanced delayed signal cancellation algorithms, which are applicable for eliminating a group of selective harmonics with only one calculation block, are proposed. On this basis, both a comprehensive comparison and a quantitative evaluation of all of the aforementioned algorithms are made from several aspects, including response speed, required data storage size, sensitivity to sampling frequency, and elimination of random noise and harmonics. With the conclusions derived in this paper, better overall performance in terms of harmonic elimination can be achieved. In addition, experimental results under different conditions demonstrate the validity of this study.
The single resonant inverter is widely employed in typical inductive power transfer (IPT) systems to generate a high-frequency current in the primary side. However, the power capacity of a single resonant inverter is limited by the constraints of power electronic devices and the relevant cost. Consequently, IPT systems fail to meet high-power application requirements, such as those in rail applications. Total harmonic distortion (THD) may also violate the standard electromagnetic interference requirements with phase shift control under light load conditions. A power regulation approach with selective harmonic elimination is proposed on the basis of a parallel multi-inverter to upgrade the power levels of IPT systems and suppress THD under light load conditions by changing the output voltage pulse width and phase shift angle among parallel multi-inverters. The validity of the proposed control approach is verified by using a 1,412.3 W prototype system, which achieves a maximum transfer efficiency of 90.602%. Output power levels can be dramatically improved with the same semiconductor capacity, and distortion can be effectively suppressed under various load conditions.
In this paper an improved low frequency selective harmonic elimination-PWM (SHE-PWM) technique for Cascaded H-bridge (CHB) converters is proposed. The proposed method is able to eliminate low order harmonics from the output voltage of the converter for a wide range of modulation indices. To solve SHE-PWM equations, especially for low modulation indices, a modified method is used which employs either the positive or negative voltage polarities of H-bridge cells to increase the freedom degrees of each cell. Freedom degrees of the switching angles are also used to increase the range of available solutions for non-linear SHE equations. The proposed SHE methods can successfully eliminate up to $25^{th}$ harmonic from a 7-level output voltage by using just nine switching transitions or a 150 Hz switching frequency. To confirm the validity of the proposed method, simulation and experimental results have been presented.
본 논문은 재생배터리 에너지저장장치의 신뢰성과 전력품질 향상시키기 위해 개선된 단상 캐스케이드 H-브리지 기반 다중레벨 인버터의 선택적 고조파 제거 기법을 제안한다. 푸리에 급수에서 유도된 비선형 초월 방정식을 오프라인으로 풀어 선택적 고조파 제거 펄스 폭 변조 기법의 구현을 위한 최적의 스위칭 각도를 결정하며, 동작 중에 이 각도는 룩업 테이블을 통해 적용된다. 반복법인 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 MATLAB에서 사용하여 방정식을 풀고 스위칭 각도를 얻었다. PLECS 시뮬레이션 소프트웨어를 통해 다중레벨 인버터에 사용되는 다른 기존의 펄스 폭 변조 기법들과 비교를 진행했으며, 제안된 방법의 유효성을 검증했다.
In HVDC converters that employ a line-commutated control, reactive power is absorbed by the rectifier and inverter terminals during AC/DC conversion. An AC filter usually consists of filters and large shunt capacitors to supply reactive power to the HVDC station. When STATCOM is used to supply reactive power to the HVDC system with AC filter, the low-order harmonics generated from STATCOM can result in a resonance between the shunt capacitor and AC network. Therefore, a control strategy based on selective harmonic elimination is adopted to minimize the low-order harmonics from STATCOM. The cancellation of harmonic instabilities is verified through simulations in PSCAD/EMTDC.
전력변환기와 같은 비선형 부하의 사용증가는 전력시스템에 고조파를 발생시킨다. 고조파를 포함하는 전류와 전압은 전기설비에 고장과 오동작을 일으키게된다. 위상조정 변압기는 고조파 발생원이 병렬로 설치되어 있는 곳에 설치하면 고조파 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 본 논문에서는 EDSA고조파 분석 프로그램을 사용하여 고조파를 제거하기 위한 위상조정 변압기의 효과를 분석하고 검증하였다.
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.
High-power three-level voltage-source converters are widely utilized in high-performance AC drive systems. In several ultra-power instances, the harmonics on the grid side should be reduced through multiple rectifications. A combined harmonic elimination method that includes a dual primary-side series-connected winding transformer and selective harmonic elimination pulse-width modulation is proposed to eliminate low-order current harmonics on the primary and secondary sides of transformers. Through an analysis of the harmonic influence caused by dead time and DC magnetic bias, a synthetic compensation control strategy is presented to minimize the grid-side harmonics in the dual primary side series-connected winding transformer application. Both simulation and experimental results demonstrate that the proposed control strategy can significantly reduce the converter input current harmonics and eliminates the DC magnetic bias in the transformer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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