In this paper, the control algorithm and control methods for a combined system of shunt passive filter and series active filter in 3-phase 4-wire system are discussed. Moreover, the 3-phase 4-wire system is widely employed in distributing electric energy to several office building and manufacturing plants. In such systems, the third harmonic and odd multiples of $3^{rd}$($9^{th}$, $15^{th}$, etc.) are termed as triple and zero sequence components that do not cancel each other in the system neutral. As a result, the triple harmonics add together creating a primary source of excessive neutral current. Regarding this concern, this paper presents a new control scheme for a series hybrid active system. This series active power filter acts not only as a harmonic compensator but also as a harmonic isolator. Hence the required rating of the series active filter is much smaller than that of a conventional shunt active filter. However, the performance of the combined system is greatly influenced by the filtering algorithm employed in the active power filter. This paper proposes a series active power filter scheme based on performance function. Some experiments was executed and experimental results from a prototype active power filter confirm the suitability of the proposed approach.
In this paper, the generation of a reference current and voltage signal based on a Kalman filter is offered for a 3-phase 4wire UPQC (Unified Power Quality Conditioner). The performance of the UPQC is improved with source voltages that are distorted due to harmonic components. Despite harmonic and frequency variations, the Kalman filter is capable enough to determine the amplitude and the phase angle of load currents and source voltages. The calculation of the first state is sufficient to identify the fundamental components of the current, voltage and angle. Therefore, the Kalman state estimator is fast and simple. A Kalman based control strategy is proposed and implemented for a UPQC in a distribution system. The performance of the proposed control strategy is assessed for all possible source conditions with varying nonlinear and linear loads. The functioning of the proposed control algorithm with a UPQC is scrutinized and validated through simulations employing MATLAB/Simulink software. Using a FPGA SPATRAN 3A DSP board, the proposed algorithm is developed and implemented. A small-scale laboratory prototype is built to verify the simulation results. The stated control scheme for the UPQC reduces the following issues, voltage sags, voltage swells, harmonic distortions (voltage and current), unbalanced supply voltage and unbalanced power factor under dynamic and steady-state operating conditions.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.7
no.6
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pp.596-603
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2002
In this paper a new harmonic reduction method of three-phase diode rectifiers is proposed to improve input current performance using the zero-sequence harmonics injection technique. The proposed mothed, based on the third-harmonic injection, employs two half-bridge inverters and two single-phase transformers to independently shape the positive and negative dc rail currents of the diode rectifier. The actively shaped zero-sequence harmonic currents are t]ten circulated through the ac side of the rectifier using a zigzag transformer This results in pure sinusoidal input currents in the three-phase diode rectifier. Experimental results on a 1.5kVA prototype are provided to validate the proposed technique.
Maheswaran, D.;Rajasekar, N.;Priya, K.;Ashok kumar, L.
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.3
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pp.944-951
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2015
Pulse Width Modulation (PWM) techniques are increasingly employed for PWM inverter fed induction motor drive. Among various popular PWM methods used, Selective Harmonic Elimination PWM (SHEPWM) has been widely accepted for its better harmonic elimination capability. In addition, using SHEPWM, it is also possible to maintain better voltage regulation. Hence, in this paper, an attempt has been made to apply Bacterial Foraging Algorithm (BFA) for solving selective harmonic elimination problem. The problem of voltage harmonic elimination together with output voltage regulation is drafted as an optimization task and the solution is sought through proposed method. For performance comparison of BFA, the results obtained are compared with other techniques such as derivative based Newton-Raphson method, and Genetic Algorithm. From the comparison, it can be observed that BFA based approach yields better results. Further, it provides superior convergence, reduced computational burden, and guaranteed global optima. The simulation results are validated through experimental findings.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2012.07a
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pp.164-166
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2012
In this paper, we proposed a method for extracting predominant melody of polyphonic music based on harmonic structure. Harmonic structure is an important feature parameter of monophonic signal that has spectral peaks at the integer multiples of its fundamental frequency. We extract all fundamental frequency candidates contained in the polyphonic signal by verifying the required condition of harmonic structure. Then, we combine those harmonic peaks corresponding to each extracted fundamental frequency and assign a rank to each after calculating its harmonic average energy. We run pitch tracking based on the rank of extracted fundamental frequency and continuity of fundamental frequency, and determine the predominant melody. For the query by singing/humming (QbSH) task, we proposed Dynamic Time Warping (DTW) based matching engine. Our system reduces false alarm by combining the distances of multiple DTW processes. To improve the performance, we introduced the asymmetric sense, pitch level compensation, and distance intransitiveness to DTW algorithm.
A new kind of resonant impedance type hybrid active filter (RITHAF) is proposed for dynamic harmonic current suppression and high capacity reactive compensation in medium and high voltage systems. This paper analyzed the different performance of the RITHAF when the active part of the RITHAF is controlled as a current source and as a voltage source, respectively. The harmonic suppression function is defined in this paper. The influences of the changes caused by the grid impedance and the detuning of the passive power filter on the compensating characteristics of the RITHAF are studied by analyzing the suppression function. Simulation and industrial application results show that the RITHAF has excellent performances in harmonic suppression and reactive compensation, which is suitable for medium and high voltage systems.
This paper presents a control strategy for voltage-controlled multi-function distributed generation (DG) combined with an active power filter (APF) and a reactive power compensator. The control strategy is based on droop control. As a result of local nonlinear loads, the voltages of the point of common coupling (PCC) and the currents injecting into the grid by the DG are distorted. The power quality of the PCC voltage can be enhanced by using PCC harmonic compensation. In addition, with the PCC harmonic compensation, the DG offers a low-impedance path for harmonic currents. Therefore, the DG absorbs most of the harmonic currents generated by local loads, and the total harmonic distortion (THD) of the grid connected current is dramatically reduced. Furthermore, by regulating the reactive power of the DG, the magnitude of the PCC voltage can be maintained at its nominal value. The performance of the DG with the proposed control strategy is analyzed by bode diagrams. Finally, simulation and experimental results verify the proposed control strategy.
An improved circulating current suppression control method is proposed in this paper. In the proposed controller, an outer loop of the average capacitor voltage control model is used to balance the sub-module capacitor voltage. Meanwhile, an individual voltage balance controller and an arm voltage balance controller are also used. The DC and harmonic components of the circulating current are separated using a low pass filter. Therefore, a multiple quasi-proportional-resonant (multi-quasi-PR) controller is introduced in the inner loop to eliminate the circulating harmonic current, which mainly contains second-order harmonic but also contains other high-order harmonics. In addition, the parameters of the multi-quasi-PR controller are designed in the discrete domain and an analysis of the stability characteristic is given in this paper. In addition, a simulation model of a three-phase MMC system is built in order to confirm the correctness and superiority of the proposed controller. Finally, experiment results are presented and compared. These results illustrate that the improved control method has good performance in suppressing circulating harmonic current and in balancing the capacitor voltage.
Golshan, Farzad;Abrishamifar, Adib;Arasteh, Mohammad
Journal of Power Electronics
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v.17
no.4
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pp.914-922
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2017
Multilevel converters have attracted a lot of attention in recent years. The efficiency parameters of a multilevel converter such as the switching losses and total harmonic distortion (THD) mainly depend on the modulation strategy used to control the converter. Among all of the modulation techniques, the selective harmonic elimination (SHE) method is particularly suitable for high-power applications due to its low switching frequency and high quality output voltage. This paper proposes a new expression for the SHE problem in five-level converters. Based on this new expression, a simple analytical method is introduced to determine the feasible modulation index intervals and to calculate the exact value of the switching angles. For each selected harmonic, this method presents three-level or five-level waveforms according to the value of the modulation index. Furthermore, a flowchart is proposed for the real-time implementation of this analytical method, which can be performed by a simple processor and without the need of any lookup table. The performance of the proposed algorithm is evaluated with several simulation and experimental results for a single phase five-level diode-clamped inverter.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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