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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v.10
no.5
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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.
Active power filter (APF) has been proved as a flexible solution for compensating the harmonic distortion caused by nonlinear loads in power distribution power systems. Digital repetitive control can achieve zero steady-state error tracking of any periodic signal while the sampling points within one repetitive cycle must be a known integer. However, the compensation performance of the APF would be degradation when the grid frequency varies. In this paper, an improved repetitive control scheme with frequency adaptive capability is presented to track any periodic signal with variable grid frequency, where the variable delay items caused by time-varying grid frequency are approximated with Pade approximants. Additionally, the stability criterion of proposed repetitive control scheme is given. A three-phase shunt APF experimental platform with proposed repetitive control scheme is built in our laboratory. Simulation and experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed repetitive control scheme.
Seo, Hyo-Ryong;Park, Young-Gil;Kim, Jong-Hyun;Park, Min-Won;Yu, In-Keun
Proceedings of the KIEE Conference
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2006.07b
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pp.1169-1170
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2006
Grid connected PV(Photovoltic) generation systems are becoming and actual and general. The power output of PV system is directly affected by the weather conditions. And when AC power supply is needed, power conversion by an inverter and a MPPT control are necessary. The PV power generation system can be treated to a harmonics source for the power distribution system. So, the PV system combined the function of active filter system can be useful applied in power distribution system. AF(Active Filters) intended for harmonic solutions are expending their functions from harmonic compensation of nonlinear loads into harmonic isolation between utilities and consumer. With the test analysis of the proposed control strategy of PV-AF system, the outcome of the test shows the stability and effectiveness of the proposed PV-AF system. The various capability of AF has been proved in previous research and usage. In this paper, authors present a DSP controlled PV-AF system for power conditioning in three-phase industrial or commercial power systems and verify it through experimental results.
The one cycle control (OCC) scheme for active power filters (APFs) has shown excellent harmonic suppression and implementation simplicity. However, its real world application is limited because the non-ideal supply voltage for APFs can influence its performance so that the source currents are still distorted after compensation. This paper proposes a modified one cycle control (MOCC) scheme to improve the performance of three-phase shunt APFs under non-ideal supply voltage conditions. In this paper a detailed mathematical derivation has been presented and the key control law of the MOCC has been developed for adaption to the non-ideal supply voltages, following the control philosophy of simplicity. A relatively simple sequence filter is introduced to extract the harmonic components of supply voltages. The modified scheme can be easily implemented. The proposed control strategy has excellent performance and a 5kVA APF hardware platform has been implemented to validate the feasibility and performance of the proposed strategy.
We propose an architecture that reduces the power consumption and active area of such a modulator through a reduction in the number of active components and a simplification of the topology. The proposed architecture reduces the power consumption and active area by reducing the number of active components and simplifying the modulator topology. A novel second-order loop filter that uses a single operational amplifier resonator reduces the number of active elements and enhances the controllability of the transfer function. A trapezoidal-shape half-delayed return-to-zero feedback DAC eliminates the loop-delay compensation circuitry and improves pulse-delay sensitivity. These simple features of the modulator allow higher frequency operation and more design flexibility. Implemented in a 130 nm CMOS technology, the prototype modulator occupies an active area of $0.098mm^2$ and consumes 5.23 mW power from a 1.2 V supply. It achieves a dynamic range of 62 dB and a peak SNDR of 60.95 dB over a 15 MHz signal bandwidth with a sampling frequency of 780 MHz. The figure-of-merit of the modulator is 191 fJ/conversion-step.
By placing distributed generation power sources beside a big nonlinear load, these sources can be used as a power quality enhancer, while injecting some active power to the network. In this paper, a new scheme to use the distributed generation power source in both operation modes is presented. In this scheme, a fuzzy controller is added to adjust the optimal set point of inverter between compensating mode and maximum active power injection mode, which works based on the harmonic content of the nonlinear load. As the high order current harmonics can be easily rejected using passive filters, the DG is used to compensate the low order harmonics of the load current. Multilevel transformerless cascade inverters are preferred in such utilization, as they have more flexibility in current/voltage waveform. The proposed scheme is simulated in MATLAB/SIMULINK to evaluate the circuit performance. Then, a 1kw single phase prototype of the circuit is used for experimental evaluation of the paper. Both simulative and experimental results prove that such a circuit can inject a well-controlled current with desired harmonics and THD, while having a smaller switching frequency and better efficiency, related to previous 3-phase inverter schemes in the literature.
A phase shift algorithm based on the closed-loop control of dc-link voltage implemented on a series active voltage quality regulator (AVQR) is proposed in this paper. To avoid pumping-up the dc-link voltage, a general phase shift compensation strategy is applied. The relationships among the operation variables are discussed in detail, which is very important for guiding the design of both the main circuit and the control system. Then on the basis of an investigation of the dc-link voltage pumping-up from viewpoint of the active power flow, a novel phase shift control method based on the closed-loop of the dc-link voltage is proposed. This method can adjust the phase of the output voltage gradually and automatically according to the dc-link voltage variation without introducing a phase jump. The effectiveness of the proposed strategy is verified through simulations of a single-phase 5kVA prototype and laboratory experiments on both a single-phase 5kVA and a three-phase 15kVA prototype.
In this paper, a novel control scheme compensating for source voltage unbalance and current harmonics and power factor simultaneously in unified active power filter systems combined with shunt passive filters is proposed, where no low/high-pass filter are used in deriving the reference voltage for compensation. Using digital all-pass filters, the phase angle and the reference voltages compensating for harmonic current and unbalanced voltage are derived from the positive sequence component of the unbalanced voltage. The amplitude of d-axis current in a series filter is controlled as zero for power factor correction. The validity of the proposed control scheme has been verified by experimental results.
Dynamic behavior of the harmonic detection part of an active power filter (APF) has an essential role in filter compensation performances during transient conditions. Instantaneous power (p-q) theory is extensively used to design harmonic detectors for active filters. Large overshoot of p-q theory method deteriorates filter response at a large and rapid load change. In this study the harmonic estimation of an APF during transient conditions for balanced three-phase nonlinear loads is conducted. A novel fuzzy instantaneous power (FIP) theory is proposed to improve conventional p-q theory dynamic performances during transient conditions to adapt automatically to any random and rapid nonlinear load change. Adding fuzzy rules in p-q theory improves the decomposition of the alternating current components of active and reactive power signals and develops correct reference during rapid and random current variation. Modifying p-q theory internal high-pass filter performance using fuzzy rules without any drawback is a prospect. In the simulated system using MATLAB/SIMULINK, the shunt active filter is connected to a rapidly time-varying nonlinear load. The harmonic detection parts of the shunt active filter are developed for FIP theory-based and p-q theory-based algorithms. The harmonic detector hardware is also developed using the TMS320F28335 digital signal processor and connected to a laboratory nonlinear load. The software is developed for FIP theory-based and p-q theory-based algorithms. The simulation and experimental tests results verify the ability of the new technique in harmonic detection of rapid changing nonlinear loads.
Kim, Young-Il;Kim, Jang-Mok;Hwang, Seon-Hwan;Kim, Chan-Ki;Choy, Young-Do
Proceedings of the KIPE Conference
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2007.11a
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pp.103-107
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2007
In doubly fed induction generators (DFIGs), control of rotor currents allows for adjustable speed operation, active, and reactive power control. This paper presents a DFIG control strategy that enhances the active and reactive power control with controllers that can compensate for the errors caused by current measurement path in the DFIG system. The errors can be divided into two categories: offset and scaling errors. These can induce the speed, active, and reactive power pulsations, which are one and two times the fundamental slip frequency in the DFIG. And these undesirable ripples can do the DFIG harm. In this paper, a new compensation algorithm is proposed. Therefore, the proposed algorithm has several advantages: to implement is easy; it require less computation time; it is robust with regard to the variation of the induction generator parameters. In this paper, a new algorithm is introduced by using the integral of phase currents to measure the current ripples of rotor-side converterin the DFIG system. The experiment results are shown the effectiveness of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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