This paper discusses a simple control approach for a Unified Power Conditioner (UPC) system to achieve power quality compensation at the point of common coupling in distribution systems. The proposed Instantaneous Power Estimation Algorithm (IPEA) for shunt and series active power filters uses a simple mathematical concept that reduces the complexity in the design of the controller. The performance of a UPC is verified with a system subjected to voltage distortions, sags/swells and unbalanced loads using MATLAB/SIMULINK. The simulation study shows that a UPC with the proposed control algorithm can effectively compensate for voltage and current harmonics, unbalance and reactive power. The control algorithm is experimentally implemented using dSPACE DS1104 and its effectiveness has been verified.
This research article presents a novel approach based on an instantaneous active and reactive power component (p-q) theory for generating reference currents for shunt active filter (SHAF). Three-phase reference current waveforms generated by proposed scheme are tracked by the three-phase voltage source converter in a hysteresis band control scheme. The performance of the SHAF using the p-q control strategy has been evaluated under various source conditions. The performance of the proposed control strategy has been evaluated in terms of harmonic mitigation and DC link voltage regulation. In order to maintain DC link voltage constant and to generate the compensating reference currents, we have developed Fuzzy logic controller with different (Trapezoidal, Triangular and Gaussian) fuzzy M.F.s. The proposed SHAF with different fuzzy M.F.s is able to eliminate the uncertainty in the system and SHAF gains outstanding compensation abilities. The detailed simulation results using MATLAB/SIMULINK software are presented to support the feasibility of proposed control strategy. To validate the proposed approach, the system is also implemented on a real time digital simulator and adequate results are reported for its verifications.
Zeng, Zheng;Yang, Jia-Qiang;Chen, Shi-Lan;Huang, Jin
Journal of Power Electronics
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제14권2호
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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.
In this paper, the control algorithm and control method for a combined system of shunt passive filter and series active filter in 3-phase 4-wire system are discussed. Moreover, the three-phase four-wire system is widely employed in distributing electric energy to several office building and manufacturing plants. In such systems, the third harmonic and its 3th harmonics are termed as triple and zero sequence components that do not cancel each other in the system neutral. Consequently, the triple harmonics add together creating a primary source of excessive neutral current. Regarding this concern, this paper presents a new control algorithm for a series hybrid active system, whereas the control approach it adopts may directly influence its compensation characteristics. Hence, the advantage of this control algorithm is direct extraction of compensation voltage reference and the required rating of the series active filter is much smaller than that of a conventional shunt active filter. Some experiments were executed and experimental results from a prototype active power filter confirm the suitability of the proposed approach.
This paper estimates the capacity of shunt type active power filters(APF) for harmonic/reactive power compensation with a thyristor converter load. The base capacity requirement of APF is defined for idealized converter load current waveform and the effect of commutation overlap on the APF capacity is examined. The APF capacity required for reactive power compensation in addition to the harmonic elimination is estimated to give maximum achievable power factor for various operating condition of the partially-loaded thyristor converter. The method of current limit of APF is introduced, and it is shown that the APF capacity can be considerably reduced by deliberately limiting the peak current while maintaining the filtering performance to meet the level std 519 regulation.
대부분의 빌딩과 공장에서는 3상 4선식 저압 배전 시스템으로 전력을 공급받고 있다. 이 방식은 중성선에 전류가 흐르게 하는데 오늘날 전력 변환 기술의 개발과 컴퓨터의 보급으로 심각한 중성 전류가 발생하고 있다. 본 논문은 병렬형 3상 4선 능동 필터를 사용하여 계통의 전원 전압이 불평형이고 불평형 부하 및 비선형 부하가 접속된 상태에서 전원쪽으로 흐르는 중성 전류를 제거시키고, 전원전류의 파형을 정현파로 개선하는데 목적이 있으며, 부하 조건을 변화시키면서 시뮬레이션을 실행하여 능동 필터의 우수한 성능을 입증하였다.
This paper deals with the design and simulation of the hybrid power filter to compensate reactive power and harmonic components of nonlinear load. Control target is a 3-phase diode full bridge rectifier with L-R-C nonlinear load, this load is assumed adjustable speed driver(ASD). The hybrid filter consists of a shunt active filter, shunt passive filters and series inductors. Control algorithm is based on instantaneous power compensation theory proposed by H.Akagi and etc. The result from simulation shows the hybrid filter is superior than other filters on the point of compensation performance and low cost. The PSCAD/EMTDC 3.0 is used as simulation tools.
In this work, nonlinear control of a three-phase shunt active power filter (SAPF) has been studied and compared to classical control based on proportional integral regulator. The control strategy is based on the direct current method using sliding mode control (SMC), where the aim is to regulate the average voltage across the dc bus of the inverter. Details are given for the control algorithm; the controller is comprised of a current loop which utilizes a hysteresis controller to generate the gating signals for the switching devices, and a nonlinear controller based on SMC law which is different from classical laws based on error between reference and measured output voltage of the inverter. Sliding surface applied in this work contains the whole of state variables, in order to ensure full control of the system behavior in the presence of disturbances that affect the supply source, the load parameters or the reference value. The designed controller offers advantage that it can gives the improvement of dynamic and static performances in cases of large disturbances. A comparison of the effects of PI control and SMC on the APF response in steady stat, under line variations, load variations, and different component variations is performed.
This paper introduces a shunt active power filter with a small DC bus capacitor by adding additional low-pass filter (LPF). The DC link voltage fluctuation is impressively suppressed with a small value in spite of the low value of DC-link capacitor under the steady-state condition. Consequently, the cost and volume of power converter are significantly reduced thanks to the reduced value of DC-bus capacitor. On the other hand, an indirect control strategy is used to maintain grid-side current when non-linear loads are connected to the system. By using proportional-integral (PI) and modified repetitive controller (RC) in dq0 frame, the calculation time is greatly decreased by 6 times compared with the conventional RC, and the number of measurement devices is also minimized. As a result, the acquired total harmonic distortion (THD) is lower than 2% regardless of the load conditions. Simulation results are carried out in order to verify the effectiveness of the proposed control strategy.
In this paper, a new simple control method for active power filter which can realized the complete compensation of the harmonic currents is proposed. In the proposed scheme, a compensating current reference generator employing resonance model implemented by a DSP(Digital Signal Processor) is introduced. Deadbeat control is employed to control the active power filter. The switching pulse width based SVM(Space Vector Modulation) is adopted so that the current of active power filter is been exactly equal to its reference at the next sampling instant. To compensate the computation delay of digital controller, the prediction of current is achieved by the current observer with deadbeat response.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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