This paper presents a shunt active power filter (SAPF) for compensating inter-harmonics and harmonics when inter-harmonics content is evident in the grid. The principle of inter-harmonics generation in the grid was analyzed, and the inter-harmonics effect on repetitive controllers was discussed in terms of control performance. Traditional repetitive controllers are not applicable in inter-harmonic compensation. Moreover, the effect of an ideal controller on harmonics signals was analyzed on the basis of the internal model principle. The repetitive controller was improved in the form of a basis function according to theoretical analysis. The finite-dimensional repetitive controller, which is also called the multiple-period repetitive controller, was designed for the control of multiple periodic signals. A selective harmonic compensation system was developed with SAPF. This system can be used to compensate harmonics and inter-harmonics in the grid. Finally, system control performance was verified by simulation and experimental results.
This paper deals with an application of Teager Energy Operator (TEO) and Energy Separation Algorithm(ESA) to detect and determine various voltage waveform distortions like harmonics, inter-harmonics and frequency variation. Because the TEO and DESA algorithm was initially proposed for speech or communication analysis, its applications are limited to some types of waveform in the power quality analysis area. For example, an undistorted voltage signal is similar with a pure sinusoid. A voltage fluctuation is very similar with an amplitude-modulated signal, from the viewpoint of signal theory. And a continuous frequency variation is similar with a frequency-modulated signal, which is also known as a chirp signal. This paper is written to show that the TEO and DESA algorithm can be used for detecting occurrences of the representative waveform distortions and determining their instantaneous information of amplitude and frequency.
중간고조파는 주파수가 기본주파수의 정수배가 아니며 크기가 고조파에 비해 작으므로 중간고조파의 정확한 검출은 쉽지 않다. 본 논문에서는 필터뱅크 시스템과 적응 예측기를 이용하는 중간 고조파 검출 기법을 제안한다. 필터 뱅크 시스템에서는 입력신호를 부밴드로 분해한다. 적응 예측기에서는 분해된 부밴드 신호를 입력신호로, 오차신호를 출력으로 하여 중간고조파를 검출한다. 이럴 경우 적응예측기의 입출력 특성이 노치필터특성을 가지므로, 예측된 고조파신호가 오차신호에서 제거되므로 중간고조파 검출이 가능하다. 검출된 중간고조파의 크기와 주파수는 순환기법을 이용하여 추정한다. 제안 기법의 성능은 고조파와 중간고조파를 정현모델로 합성한 신호를 입력으로 사용하고, 시뮬레이션을 통해 중간고조파 검출결과를 평가한다. 그리고 중간고조파 검출 결과를 MUSIC, ESPRIT와 비교하여 제안기법의 타당성을 입증한다.
Jian-gong, Zhang;Jian-ben, Liu;Shao-jun, Dai;Qiao-fu, Chen;Jun-jia, He
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제10권5호
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pp.2062-2069
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2015
In the series hybrid active power filter (SHAPF) with magnetic flux compensation (MFC), the system current oscillate in the experimental results when adding the same phase harmonic current command in current control block. This condition endangers the security of the SHAPF. Taking the digit period average arithmetic as example, this paper explains the inter-harmonics current oscillation in the experiment. The conclusion is that the SHAPF is unstable to the inter-harmonics current in theory. Limited by the capacity of the inverter, the system current and the inverter output current do not increase to infinite. At last, some methods are proposed to solve this problem. From the practical viewpoint, the voltage feed-forward control is easy to achieve. It can suppress the current oscillation problems, and also improve the filtering effect. The feasibility of the methods is validated by both the emulation and experiment results.
Vahedi, Hani;Kiapi, Alireza Alizadeh;Bina, Mohammad Tavakoli;Al-Haddad, Kamal
Journal of Power Electronics
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제13권1호
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pp.170-176
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2013
Power converters produce a vast range of harmonics, subharmonics and interharmonics. Harmonics analyzing tools based on the Fast Fourier Transform (FFT) assume that only harmonics are present and the periodicity intervals are fixed, while these periodicity intervals are variable and long in the presence of interharmonics. Using FFT may lead to invalid and undesired results due to the above mentioned issues. They can also lead to problems such as frequency blending, spectral leakage and the picket-fence effect. In this paper, the group-harmonic weighting (GHW) approach has been presented to identify the interharmonics in a power system. Afterwards, a modified GHW has been introduced to calculate the proper bandwidth for analyzing the various values of interharmonics. Modifying this method leads to more precise results in the FFT of a waveform containing inter harmonics especially in power systems with a fundamental frequency drift or frequency interference. Numerical simulations have been performed to prove the efficiency of the presented algorithm in interharmonics detection and to increase the accuracy of the FFT and the GWH methods.
In this paper, we propose a new type of rotor construction in the permanent magnet synchronous motor. By using plural permanent magnets for one-role of the rotor, it is possible not only to reduce space harmonics of air-gap fields but also to provide spacs for damper windings in the inter-pole space. The dimensions of the plural permanent magnets are derived by Fourier analysis. Based on the investigation by numerical analyses. we propose an optimal rotor construction in view of both the reduction of space harmonics and the damping effect.
A single-stage AC-AC converter has been designed for a wind energy conversion system (WECS) that eliminates multistage operation and DC-link filter elements, thus resolving size, weight, and reliability issues. A simple switching strategy is used to control the switches that changes the variable-frequency AC output of an electrical generator to a constant-frequency supply to feed into a distributed electrical load/grid. In addition, a modified random sinusoidal pulse width modulation (RSPWM) technique has been developed for the designed converter to make the overall system more efficient by increasing generating power capacity and reducing the effects of inter-harmonics and sub-harmonics generated in the WECS. The technique uses carrier and reference waves of variable switching frequency to calculate the firing angles of the switches of the converter so that the three-phase output voltage of the converter is very close to a sine wave with reduced THD. A comparison of the performance of the proposed RSPWM technique with the conventional SPWM demonstrated that the power generated by a turbine in the proposed approximately increased by 5% to 10% and THD reduces by 40% both in voltage and current with respect to conventional SPWM.
This paper presents a novel method for power system harmonic estimation based on the Park transform. The proposed method firstly extends the signal to a group of three-phase signals in a-b-c coordinate. Then, a linear fitting based method is adopted to estimate the fundamental frequency. Afterwards, the Park transform is utilized to convert the three-phase signals from a-b-c coordinate to d-q-0 coordinate. Finally, the amplitude and phase of a harmonic component of interest can be calculated using the d-axis and q-axis components obtained. Simulation studies have been conducted using matrix laboratory (MATLAB) and power system computer aided design/electromagnetic transients including direct current (PSCAD/EMTDC). Simulation studies in MATLAB have considered three scenarios, i.e., no-frequency-deviation scenario, frequency-deviation scenario and the scenario in the presence of inter-harminics. The results have demonstrated that the proposed method achieves very high accuracy in frequency, phase and amplitude estimation under noisy conditions, and suffers little influence of the inter-harmonics. Moreover, comparison studies have proved that the proposed method is superior to FFT and Interpolated FFT with the Hanning Window (IpFFTHW). Finally, a popular case in PSCAD/EMTDC has been employed to further verify the effectiveness of the proposed method.
A multi-pulse GTO based voltage source converter (VSC) topology together with a fundamental frequency switching mode of gate control is a mature technology being widely used in static synchronous compensators (STATCOMs). The present practice in utility/industry is to employ a high number of pulses in the STATCOM, preferably a 48-pulse along with matching components of magnetics for dynamic reactive power compensation, voltage regulation, etc. in electrical networks. With an increase in the pulse order, need of power electronic devices and inter-facing magnetic apparatus increases multi-fold to achieve a desired operating performance. In this paper, a competitive topology with a fewer number of devices and reduced magnetics is evolved to develop an 18-pulse, 2-level $\pm$ 100MVAR STATCOM in which a GTO-VSC device is operated at fundamental frequency switching gate control. The inter-facing magnetics topology is conceptualized in two stages and with this harmonics distortion in the network is minimized to permissible IEEE-519 standard limits. This compensator is modeled, designed and simulated by a SimPowerSystems tool box in MATLAB platform and is tested for voltage regulation and power factor correction in power systems. The operating characteristics corresponding to steady state and dynamic operating conditions show an acceptable performance.
Linear scaling quantum theories are reviewed especially focusing on the method adopted in GAMESS. The three key translation equations of the fast multipole method (FMM) are deduced from the general polypolar expansions given earlier by Steinborn and Ruedenberg. Simplifications are introduced for the rotation-based FMM that lead to a very compact FMM formalism. The OPS (optimum parameter searching) procedure, a stable and efficient way of obtaining the optimum set of FMM parameters, is established with complete control over the tolerable error ε. In addition, a new parallel FMM algorithm, requiring virtually no inter-node communication, is suggested which is suitable for the parallel construction of Fock matrices in electronic structure calculations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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