Internati o nal  Journal of P o wer Elect roni cs an Drive  S y ste m  (I JPE D S)  Vol.  4, No. 4, Decem ber  2014, pp. 508~ 516  I S SN : 208 8-8 6 9 4           5 08     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJPEDS  Dynamic Power Qualit y Compensator with  an Adaptive Shunt  Hybrid Filter        Sindhu  M R,  Manjul Nair, T  N P  Nambiar   Departm e nt o f  E l ec tric al  a nd Electronics  Engin e ering,  AMRITA VISH WA  VIDY APEETHAM       Article Info    A B STRAC Article histo r y:  Received  May 24, 2014  R e vi sed Oct  7,   2 0 1 4   Accepted Oct 20, 2014      Major portion o f  nonlin ear  load s in industries are con t ributed b y  v a riable  s p eed driv es  be caus e  of  the i des i rabl e fe atur es  s u ch as  en e r g y  s a v i ng,   smooth control, flexib le  operation and f a st res ponse.  Th ese electr i c dr ives   introduce large  amount of current and  voltag e   harmonic distortions at th point of common coupling.  These dist ortions ar e propagated thr oughout the  s y s t em  and affe ct al l other lo a d s  connected  in  the s y s t em . H e nce th es distortions are to  be m itigated with suitable harm onic filt ers instal led near to   the respective load terminals.  This  paper presents an effective  ANN based   digital con t roller for shunt h y br id ha rmonic f ilter to prov ide  in stantan e ous  harmonic and  reactive  compensation.  Th e p e rfor m ance of  the  ad aptiv e shunt  h y brid f ilter is v e rified b y  simulati on and  experimental  studies under stead y   state and d y n a mic conditions. Th e results s how that it  is an e ffective, flexib le  and low r a ted h ybrid filter  conf ig uration . Keyword:  Harm oni c Di st ort i o n   Harm o n i c Filter  Power Qu ality  Reactive power com p ensati on  Activ e Filter   Copyright ©  201 4 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Sin dhu  M R,    Depa rt m e nt  of  El ect ri cal  and   El ect roni cs  E n gi nee r i n g,   Am rita Vishwa  Vidy Peetha m ,   Amrita nagar, C o imbatore –  641 112.   Em a il:        1 .  IN TR OD UC TI ON  Utilities tak e   effo rts to  m a i n tain  goo d   p o wer  q u a lity at th e p o i n t  o f   co mm o n  co uplin g  (PCC ).  Majority of industrial loads are induc tion m o tor drives [1,  2]. They are pre f erred  because  of sa ving in energy,   rugged nature, easiness  in  c o ntrol  and chea pness [1,  2]. Va rious PW M te c hni que s suc h  a s  Space Ve ctor pulse   width m o dulation,  sinusoi d al PW M etc. a r e im ple m en ted  [3 ]- [5 ].  Th ese ar e im p l e m en ted  with   d i g ital   cont rol l e rs a n d  i t   im prove d p e rf orm a nce of  i n d u ct i on m o t o dri v e s . Th es e equi pm ent  resul t e d i n  ge ne r a t i o n   of  l a r g e am ou nt of  cu rre nt   and   vol t a ge  ha rm oni cs, re d u c t i on i n  s o urce   po we r f act or vol t a ge  sa g,  v o l t a ge   swell etc. [6 ].  Th e pro p a g a tio n   o f  t h ese power  q u a lity  issu es are  p r ev ented  b y  in stallin g   h a rm o n i c fi lter o f   sui t a bl e c o n f i g urat i o n at  p o i n t  of  com m on c o u p l i n g.  Di f f er ent  p o w er  q u al i t y  im provem e nt  sc hem e s such  a s   p a ssiv e  filters  [6 ] an d activ filters [7 ] are  d e v e l o p e d   b y   v a ri o u s  research ers. Pass iv filters h a v e  drawb a cks  su ch  as  bu lk y  in  size, h i g h   n o  lo ad  losses, reson a n c e,  fix e d co m p en satio n  etc  [6 ]. Activ e filters  p r o v i d e   effectiv e an d   dyn amic co m p en sation  with  the h e lp  of effi ci en t co n t ro llers  [7 ]. Bu t th is sch e m e   is ex p e nsiv e.  Hen c e as an  eco n o m ical so lu tio n ,  h y b r i d  filters  were  d e v e l o p e d .  Here, shu n t   p a ssi v e   filter co n t ri b u t es  maj o p a rt of reactive p o wer co mp ensatio n  and rem a in in g   h a rm o n i cs are co m p en sated   by sh un t activ e filter.  Vari o u s   research  p a p e rs on  in tellig en t d i g i t a l co n t ro ller based  h a rm o n i c filters are pub lish e d  [8 -1 2 ] . Th i s   pape desc ri be s an  A N N   ba sed a d a p t i v e s h u n t   hy b r i d  fi l t e r f o r  ha rm oni c m i ti gat i o n  an react i v e   po we com p ensat i on  of a d just a b l e   spee d d r i v es . A N N  c ont rol l er hel p s t o   p r ovi de i n st a n t a neo u harm on i c  and   reactiv p o wer co m p en sation   u n d e r stead state an d d y n a m i c con d ition s         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       Dynamic Po wer Qu a lity Comp ensa t o r with   a n  Ad ap tive Shu n t   Hyb r id Filter (S ind h u   M R)  50 9 2 .  TEST  SYSTEM  An ind u s t r ial syste m  is select ed  for  p e rforman ce st u d y  o f   th ad ap tiv shu n t  h ybrid  filter. A  scaled  do w n  l a b o rat o ry  m odel  of i n dust r i a l  dri v e,  t h ree  phas e  3  HP,  pol e,  i n duct i o n m o t o dri v e i s  use d  i n  t h i s   work. It is ope rated as an a d justable speed  dri v e usin g t h r ee phase  vol t a ge so urce i nve rt er. T h e speci f i cat i ons   of  t h e i n d u ct i o n m o t o dri v e a r e s h o w n i n  Ta bl e 1 .       Table 1. Induct ion  M o tor Dri v Speci fications  Power  rating  3 HP  Switching fr equen c 10kHz   Ro to r resistan ce   1. 24   Stator resistance   1. 517   Vdc 300V   Base fr equency   100Hz   Stator Le akage Re actance   5. 12   Rotor Leakage Re actance   120   No.  of poles   M o m e nt of I n er tia  0. 2 kg m 2       The e x peri m e nt al  set  up  i s  m a de as  sh o w n  i n  t h bl oc di ag ram  i n  Fi gu re  1.           Fi gu re  1.  Sc he m a t i c  Di agram   of T h ree  Phas e Test System      The VSI is controlled usi ng  space vect or PWM.   The s p a ce vector  PWM based s p ee d control is   im pl em ent e d t h r o ug h t h e f o l l o wi ng  st eps:   (a)   Measu r e th e m o tor  q u a n tities (sp e ed  and   p h a se curren t s)  (b )   Transfo r m  th em   to  two ph ase syste m  ( , β usin g Clark e  tran sfo r m a tio (c)   Calculate rot o r flux s p ace  vec t or m a gnitude  and angle   (d )   The st at o r  c u r r e nt  t o rq ue a n fl u x  c o m pone n t s are se parat e l y  cont rol l e d  (i sd , i sq (e)   The  o u t p ut  st at or  v o l t a ge s p ac e vect o r  i s  c a l c ul at ed  usi n de cou p l i n bl oc k  ( v sd , v sq (f )   The stator voltage s p ace vect or is tra n s f ormed by  a n  invers e park tra n s f ormation bac k  from  d –q  refe rence  frame into t w o phas e sy ste m  fix e with  th e stator  (v s , v s β (g )   Using s p ace  ve ctor m o dulation,  output  three pha se voltages  is  ge nerated.   The  wh ol pr o cess o f  t h e  sp eed c ont rol l e r,  im pl em ent e d i n  t h dsP I C 3 0F 40 1 1 , i s  e x pl ai ned  us i n g   flo w  cha r t in  F i gu re 2 .  T h ree  pha se  s o urce c u rrents , and s o urce  voltages  at th e po in o f  co mm o n  co up lin g are  sen s ed  and   h a rm o n i c an alysis is p e rform e d  with  th h e lp o f   p o wer qu ality an alyser. Th e power sy ste m   q u a n tities  m a g n itud e s and  wav e fo rm o f   sou r ce curren t an source v o l t a g e s for d i fferen t   sp eed  settin g s   are  sho w n i n  Fi gu r e  3.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l.  4 ,   No 4 ,  D ecem b er  2 014  :   50 8 – 516  51 0       Fi gu re  3.  S o u r ce v o l t a ge a n sou r ce c u rre nt   at  t h e p o i n t  o f   com m on cou p l i ng  f o va ri abl e  spee d i n d u ct i o n   m o tor dri v with s p eed  o f   (a) 1 3 5   ra d/s ec (C ase I) (b)320 ra d/sec  – (Case  II)                      Fi gu re  2.  Fl o w  cha r t  o f  t h e  s p eed c ont rol l e r       Tabl e 2  sh o w l a rge am ount   o f  ha rm oni cs i n   cur r ent s  at  t h poi nt  o f  com m on c o upl i ng  u n d er st ea dy   state co nd itio ns.  Wh en  t h e lo ad  is ch ang e d  sudd en ly from 7 5 %  rated  lo ad  t o  25 rated  lo ad, th e so urce  current,  reacti v power de m a nd a n d ha rm onic com pone nts a r e al so c h ange d c o rres pondingly. The   fu n d am ent a l  com pone nt  of  sou r ce c u r r ent ,  TH D i n  s o u r ce cu rre nt , %  of c u r r ent   ha rm oni c com ponent s ,   displacem ent powe r  factor,  distortion po we factor, sourc e  powe r factor, r eal powe r reac tive power, appare nt   po we r a n d  di st ort i o p o we r i n  eac h cy cl e i s   sho w n i n  Ta bl e 3.       Tabl 2(a ) Fu ndam e nt al  com p o n e n t  o f  s o ur ce cu rre nt  a n d   THD  i n  so u r ce  cu rre nt  at  t h e   poi nt  o f  c o m m o n   co up ling   with   v a riab le sp eed  in du ctio n m o to d r iv e – und er stead y state con d ition s   Case  Fundam e ntal  co m ponent o f    source current  (p.u.)   THD in    Sour ce   Cu rren t  (% )   % of   5 th  har m onic  % of   7 th  har m onic  % of  11 th    harm onic  %   of   13 th   harm onic  Phase a   Phase b  Phase c   Phase a   Phase   Phase   Phase   Phase   a  I   0. 92  0. 92   0. 92  34. 5   28. 2  12. 6   4. 2. I I   0. 51  0. 51   0. 51  57. 13   53. 5  19. 4   5. 2.     Tab l 2 ( b ) . Est i m a t i o n   o f  Power system  p a ra m e ters for the sp ecified  load  co nd itio ns  u nder stead state  Case  Displace m e nt  power f actor  Distor tion power   f actor  Sour ce power  f actor  Real Power   ( pu)   Reactive  Power   ( pu)   Appar e nt  Power   ( pu)   Distor tion  Po wer (p u )   I   0. 98  0. 9453   0. 9293   0. 91   0. 16  0. 92   0. 08   I I  0. 53   0. 87   0. 4342   0. 46   0. 7967   0. 92   0. 085         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       Dynamic Po wer Qu a lity Comp ensa t o r with   a n  Ad ap tive Shu n t   Hyb r id Filter (S ind h u   M R)  51 1 Tabl 3(a ) Fu ndam e nt al  com p o n e n t  o f  s o ur ce cu rre nt  a n d   TH D in source  curre nt in e a c h  cycle at the  point  of  co mm o n  co up l i n g   with   v a riable sp eed  indu ctio n  m o to r drive –   un d e d y n a mic co n d ition s   Cy cle   Fundam e ntal  co m ponent o f    source current  (p.u.)   THD in    Sour ce   cu rren t   (%)   % of   5 th  har m onic  % of   7 th  har m onic  % of  11 th    harm onic  %   of   13 th   harm onic    Phase a   Phase b  Phase c   Phase a   Phase   Phase   Phase   Phase   a  I   0. 92  0. 92   0. 92   34. 5   28. 2  12. 6   4. 2. I I  0. 84   0. 84   0. 84   39. 2   34. 6   14. 12   4. 29   2. 25   I I I  0. 78   0. 78   0. 78   43. 8   39. 87   15. 78   4. 47   2. 42   I V  0. 70   0. 70   0. 70   47. 96   44. 3   17. 24   4. 2. 63   V 0. 62   0. 62   0. 62   53. 2   49. 7   18. 3   4. 95   2. 81   VI   0. 51  0. 51   0. 51   57. 13   53. 5   19. 4   5. 2.     Tabl 3( b) . Est i m a ti on  of  P o wer  sy st em  param e t e rs i n  eac h cy cl e wi t h   va ri abl e  s p eed  i n duct i o n m o t o r   dri v e -   u n d e d y n a m i c  lo ad cond itio ns  Cy cle   Displace m e nt  power f actor  Distor tion power   f actor  Sour ce power   f actor  Real Power   ( pu)   Reactive  Power   ( pu)   Appar e nt Power  ( pu)   Distor tion  Po wer (p u )   I  0. 98   0. 9453   0. 9293   0. 91   0. 16   0. 92   0. 08   I I  0. 9397   0. 945   0. 888   0. 7893   0. 287   0. 84   0. 03   I I I  0. 866   0. 9289   0. 8044   0. 6755   0. 39   0. 78   0. 026   I V  0. 766   0. 9143   0. 7004   0. 5362   0. 45   0. 0. 0036   0. 6428  0. 8955   0. 5756  0. 3985   0. 4749   0. 62   0. 0082   VI 0. 53   0. 87   0. 4342   0. 46   0. 7967   0. 92   0. 085       Results show  an effective harm onic filter is n ecessary  to provide  variable reactive powe r and  harm onic compensation to meet IEEE  standards  of good powe r quality.  Ac tive filters are comm only u s ed  for  d y n a m i c p o w er q u a lity co m p en sation .  Bu t th ese activ e filte rs are h i gh ly ex p e n s i v e. Hen ce as an  econo m i ca l   so lu tion ,   h ybrid  filters were in trodu ced.  Here, shun t passiv e  filter co n t ribu tes m a j o p a rt  o f  reactiv com p ensation  and selected harm onic co m p ensat i o n.  O n l y  rem a i n i ng  har m oni c com p ensat i on i s  t o   be  m e t  by   th e sh un t active filter.      3 .  PROPOSE D  ADAPTIVE  SHUNT HYBRID  FILTER FOR POWER QUALIT COMPENSATION  IN  I N DU CTI O N MOT O R  DRI VES   Th e ad ap tiv e sh un t h ybrid  fil t er co n s ists of th r ee ph ase adap tiv e shun t p a ssiv e  filters an d  ad ap tive  sh un t activ filter. Ad ap tiv e sh un t p a ssiv e   filters are d e v e l o p e d   b y  series co m b in atio n   o f  t h yristo switch e series co m b in atio n   o f  ind u c t o r an d cap acitor. Th eir  v a lu es  are designed  s u ch  as  t o  pr ov i d by pass pat h  fo fi ft h a nd se ve nt harm oni cs . It  al so p r o v i d es f u ndam e nt al  freq u e n cy  r eact i v e po we r  t o  t h e sy st em . Th capacitor val u es are  selected as  210 F and inductor  values a r 15m H and  7m H res p ectively. Re maining  am ounts of ha rm onics  and reactive  co m p ensation curre nt s are provi ded by the a d apti ve s h unt active filter.  The s h unt active filter is c o ntrolled to i n ject rem a ining am ount  of ha rm onics  and re active  com p ensation  cur r ent s   suc h  t h at  so u r ce  nee d  t o  su p p l y  o n l y  real  pa rt  o f   f u n d am ent a l  com ponent   of c u rre nt . T h e sc he m a t i c   d i agram  o f  th filterin g  system  is sh o w n  i n   Fig u re  4 .   Th e h ybrid  filter  el e m en ts  are  contro lled  b y  ANN b a sed  in tellig en t d i g i tal co n t ro ller. Th e respo n s i v en ess of f ilter  is i m p r o v e d  by h y steresis con t ro ller b a sed  clo s ed  lo op  co n t ro l. PI co n t ro ller is also   u s ed to  com p en sate for i n v e rter l o sses  an d regu latio n   o f  d c  lin k vo ltag e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l.  4 ,   No 4 ,  D ecem b er  2 014  :   50 8 – 516  51 2     Figure  4. Thre e phase syst em feed ing   v a riable sp eed  indu ctio n  m o to r drive with   Ad ap tive Shun t Hy b r i d   Filter      3. 1. Me th od ol og y   Th e l o ad curren t  in  i n du ction   m o to r d r i v e is  represen ted   b y   ) sin( ) sin( ) ( , 5 , 3 1 1 h Lh Lh L L t h i t i t i L  = R eal  pa rt   of  fu n d am ent a l  com pone nt   of  l o a d  c u r r ent   +R eact i v e pa rt   of  f u n d am ent a l  com pone nt   of   l o ad c u rre nt  +  H a r m o n i c  co mp on en ts   o f  lo ad  cu rr e n (1 )               Ad ap tiv e shu n t p a ssiv e  filter co m p en sates fo r m a j o p a rt  o f   fund am en ta l frequ en cy reactiv e p o wer  an d   h a rm o n i cs. Ad ap tiv e sh un t activ e filter in j ects rem a in in g  sm all a m o u n t  o f   h a rm o n i cs an d   h e lp s to   o b t ain  unity power fa ctor si nusoi d al  curren t at t h po in o f  co mm o n  co up ling .   Th ree ph ase i n stan tan e ou s so urce  v o ltag e s, fu nd am en tal  lo ad  cu rren ts an d filter com p en satio n   currents are se lected as input  qua n tities for training ada p tiv e ANN. The refere nce co m p ensation curre n ts are   devel ope d by  anal o g   c ont rol l er  ci rcui t .  Th act ual   c o m p ensation c u rre n ts are  com p ared with re ference   com p ensat i on  cur r ent s  t o  ge nerat e  s w i t c hi ng  p u l s es t o   I G B T of t h ree  pha se v o l t a ge  so urce i nve rt er. T h e   current transducers and volta ge tran sdu cers sa m p le in stan tan e ou s lo ad   c u rrents , com p ensa tion current s  and  so urce vo ltag e s.  Sam p led  v a lu e o f   in stan ta ne o u s  lo ad  cu rr en t is  ex pr e s s e d   a s :     i.e. i L [k]  =   )] cos( ) sin( [ 2 ,..... 3 , 2 , 1 1 t nk W t nk W n N n n                     =  )] cos( ) sin( [ )] sin( ) cos( [ 2 ,..... 3 , 2 1 21 11 t nk W t nk W t nk W t nk W n N n n                      = i L1, re [k]  + i L1, im [k]  + h [k] ih           ( 2 )     whe r e W 1n  an W 2n  a r e am pl i t ude of si ne a n d c o si ne  com pone nt of  t h m easured  l o a d   cur r ent .     Th e equ a tio n is rep r esen ted in   v ectorial fo rm  as:      i L [ k ] =  [W 11  W 21    -- -- -- -- - W 1N    W 2N ] ) cos( ) sin( ) 2 cos( ) 2 sin( ) cos( ) sin( t Nk t Nk t k t k t k t k        The  a d a p t i v e AN N net w or k i s   im pl em ent e d usi n g Wi dr ow -H of f w e i g h t s up datin g algor ith m  [ 6 ], [7 ] .   The w e i g ht s o f  t h e co n n ect i on l i n ks a r e u pdat e d u s i n g e r r o r i n  t h e est i m at ed fu ndam e nt al  com pone nt  an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       Dynamic Po wer Qu a lity Comp ensa t o r with   a n  Ad ap tive Shu n t   Hyb r id Filter (S ind h u   M R)  51 3 act ual  real  part  of f u n d am ent a l  co m pone nt  o f  l o ad cu rre nt . The bac k  p r o p a gat i on  neu r al  net w or k was t r ai ned   wi t h  M A TL A B  usi ng  1 5 0 0   t r ai ni n g  pat t e r n s f o 25 0 0  e poc hs  wi t h  g o a l  of 0. 0 0 1 . T r ai ni ng m e t hod  used i s   Leve nbe rg  –  M a rq uar d t  al g o ri t h m .  Trai ne d art i f i c i a l  neu r al n e two r k  con s ists o f  two  l a yers: in pu t layer (6   neu r ons ), o u t p ut  l a y e r (7 neu r o n s) a nd  hi d d e n l a y e r (6 ne u r o n s) . The A N N  net w or k i s  sho w n i n  Fi gu re  5. The   per f o r m a nce charact eri s t i c o f   neu r al   net w o r k  t r ai ni ng  i s  s h o w n i n  Fi gu r e  6.  T h AN N  i s  p r og ram m e d a n d   im pl em ent e u s i ng ds PIC 30F 40 1 1   m i croco n t r ol l e r.  T w o bi p o l a r ADC s  are  u s ed f o c o n v e r si o n  of  a n al o g   q u a n tities to  dig ital q u a n titie s. Sam p lin g  freq u e n c o f   3kHz is selected co nsid ering  time fo r sen s i n g in pu t   sam p l e s, di gi t a l  con v er si o n p r o g ram  execut i on a n gene rat i on  of  swi t c hi n g  si g n al s. T h swi t c hi n g   pul s e s are  a m p lified  and  g i v e n  to  IGBTs in  shu n t  active filter. Th e isolatio n  b e tween   p o wer circu it an d  con t ro ller ci rcu i t   is d o n e  u s i n g an  o p t o c o upler 6 N 13 6. Th e shun t acti v e po wer filter circu it in clu d e s po wer in v e rter  (SKM 5 0 GB 12 B) with  th ree  pha se I G BT  br idg e  an d two   cap acito r s   o f  22 00 F. T h e c o m p ensat i ng c u rre nt s   in j ected   b y  th r e e ph ase inv e r t er thr oug h cou p l i n g indu ctor s t o  th e po in o f  commo n  coup lin g. For s A dt di F / 10 max , 400 5 A  10 m H  cou p ling ind u c t o r is  used . Th e ex p e rim e n t al resu lts with the  in sertion   o f  ANN Con t ro ller  b a sed  sh un h y b r i d  filter are  discu ssed  in fo llo wi n g  section .           Fig u re  5 .  Artificial Neural Net w ork fo r  c ont r o l l i ng a d a p t i v e  sh unt  hy bri d  fi l t e       Fig u re 6 .   Perform an ce  p l o t  o f  train i ng  n e ural n e two r k  for  con t ro llin g   t h adap tiv shu n t  h y b r i d   filter      4 .  PE RFORMANCE OF ANN  CONTROLLED  SHUNT ACTIVE FILTER  UNDER  DYNAMIC  CO NDITI ON S– RESULTS  AN D DIS C US SION   Th e o p e rating  p e rform a n ce  of  th ad ap tiv e sh un t h ybr id   filter is stu d i ed   u n d e r d y n a m i c  con d ition s       wi t h  t h e a ppl i c at i on o f  2 5 % l o ad a n d 7 5 % l o ad at  t  = 0. 5s.  Fu ndam e nt al  com pone nt  o f  sou r ce c u r r ent ,  THD   in source c u rrent and  powe r syste m  parameters at th poin t  o f  co mm o n  co up ling   with  th e in stallatio n of   ad ap tiv e shu n t  h y b r i d  filter is sh own  in  Tab l e 4  and  5 .  Fi g u re 7, and  8   sh ow wav e form s  o f  so urce vo ltag e lo ad  curren t filter cu rren t an d source cu rren t  with th i n stallatio n  o f  ad ap tiv sh un t   h ybrid  filter u n d e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l.  4 ,   No 4 ,  D ecem b er  2 014  :   50 8 – 516  51 4 dynam i c condi tions. T h e pe rform a nce of a d aptive s h unt  h ybrid filter is verifie d   with  reduction in s o urce  cur r ent   ha rm oni cs a nd  si n u s o i d al  s o urce c u rre nt s i n   p h ase  wi t h  s o urce  v o l t a ges.   W a vef o rm s al so co n f i r m  t h p e rform a n ce o f  th filter und er  d y n a m i c co nd itio n s       Tabl 4(a ) Fu ndam e nt al  com p o n e n t  o f  s o ur ce cu rre nt  a n d   THD  i n  so u r ce  cu rre nt  at  t h e   poi nt  o f  c o m m o n   co up ling   with   v a riab le sp eed  in du ctio n m o to d r iv e with Adap tiv e Shu n t   Hyb r id Filter – Stead y state  co nd itio ns  Case  Fundam e ntal  co m ponent o f    source current  (p.u.)   THD in  Source    Cu rren t  (% )   % of   5 th  har m onic % of   7 th  har m onic  % of  11 th    harm onic  %   of   13 th  har m onic  Phase a   Phase b  Phase c   Phase a   Phase   Phase   Phase   Phase   a  I  0. 84   0. 84   0. 84   3. 15   2. 1. 0. 0. I I  0. 23   0. 23   0. 23   3. 19   2. 1. 1. 0.     Tab l 4 ( b ) . Est i m a te o f  Po wer syste m  p a rameters fo r th specified  lo ad  con d ition s     with Ad ap tiv e Sh un Hyb r i d  Filter  – Stead y state co nd itio ns  Case  Displace m e nt  power f actor  Distor tion power   f actor  Sour ce power  f actor  Power De livered b y  Source   Real Power   ( pu)   Reactive  Power   ( pu)   Appar e nt  Power   ( pu)   Distor tion  Po wer (p u )   I  1  0. 9991   0. 9991   0. 84   0. 84   I I  1  0. 9995   0. 9995   0. 23   0. 23       .     Fig u re  7 .  So urce vo ltag e , Lo ad  cu rren t, Filter cu rren t, So urce curren t  waveform fo r indu ctio n m o to driv lo ad  at  25 rat e d  lo ad   un d e b a lan c ed  system  with  ad ap tive shun t h y b r id  filter –d yn am ic  con d ition s           Fi gu re  8 E x per i m e nt al  resul t s   - S o u r ce c u rre nt  wa ve fo rm s for  t h e i n d u ct i o n m o t o dri v e l o ad  u n d er  bal a nced   system  with adaptive s h unt  hy bri d  filter  –  dy nam i c c onditions; (a Without  filter,  (b)  With ada p tive s h unt   h ybrid  filter  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PED S    I S SN 208 8-8 6 9 4       Dynamic Po wer Qu a lity Comp ensa t o r with   a n  Ad ap tive Shu n t   Hyb r id Filter (S ind h u   M R)  51 5 Tabl 5(a ) Fu ndam e nt al  com p o n e n t  o f  s o ur ce cu rre nt  a n d   THD  i n  so u r ce  cu rre nt  at  t h e   poi nt  o f  c o m m o n   co up ling  with  v a riab le  sp eed in du ctio m o to r d r iv af ter the in stallatio n   of Ad ap tiv Shun t Hy b r i d  Filter    Dy nam i c condi t i ons   Cy cle   Fundam e ntal  co m ponent o f    source current  (p.u.)   THD in    Sour ce   Cu rren t  (% )   % of   5 th  har m onic  % of   7 th  har m onic  % of  11 th    harm onic  %   of   13 th   harm onic  Phase a   Phase b  Phase c   Phase a   Phase   Phase   Phase   Phase   A  I  0. 84   0. 84   0. 84   3. 15   2. 1. 0. 0. I I  0. 72   0. 72   0. 72   3. 24   2. 31   1. 59   0. 0. 31   I I I  0. 60   0. 60   0. 60   3. 56   2. 43   1. 87   0. 78   0. 35   I V  0. 48   0. 48   0. 48   3. 32   2. 36   1. 63   0. 63   0. 32   V 0. 36   0. 36   0. 36   3. 26   2. 34   1. 60   0. 58   0. 29   VI 0. 23   0. 23   0. 23   3. 19   2. 1. 1. 0.     Tabl 5( b) . Est i m a t e  of P o we r  sy st em  param e t e rs i n  ea ch  c y cl e un der  dy n a m i c l o ad c o n d i t i ons  wi t h  t h e   in stallatio n   of A d ap tiv e Shunt  H ybrid  Filter  Cy cle   Displace m e nt  power f actor  Distor tion power   f actor  Sour ce power  f actor  Power De livered b y  Source   Real Power   ( pu)   Reactive  Power   ( pu)   Appar e nt  Power   ( pu)   Distor tion  Po wer (p u )   I  1  0. 9991   0. 9991   0. 84   0. 84   I I  1  0. 998   0. 998   0. 72   0. 72   I I I  1  0. 997   0. 997   0. 60   0. 60   I V  1  0. 997   0. 997   0. 48   0. 48   V 1  0. 998   0. 998   0. 36   0. 36   VI 1  0. 999   0. 999   0. 23   0. 23       Th e sim u latio n and  ex p e rim e n t al resu lts related  to  t h e ad ap tiv e sh un h y b r i d   filter illu strated :   a)   A sing le co n t ro ller is used   for con t ro llin g   bo th  ad ap tiv e sh un p a ssiv e   fi lter an d ad ap tiv e sh un t   activ e filter  b)   Th d i g ital ANN  b a sed  co n t roller is flex i b le   an d easy to imp l em en t in  large qu an tities.  c)   In  th e case of ad ap tiv e shu n t  hyb rid  filter, th e k V A d e liv ered  b y  sou r ce for th e lo ad  is  m u ch  less  co m p ared   with shu n t  ad ap tiv e p a ssi v e   filter or  ANN co n t ro ll er  b a sed sh un activ e filter.  d)   The fundam ental  reactiv power drawn from  source is  much  r e du ced an d h e n c e source po wer  factor is im proved.  e)   Th e p e rform a n ce o f  th ANN con t ro ller is satisfacto r y with  b a lan c ed / un b a lan ced  sou r ce and        balance d /unbalanced nonlinea r loa d   unde r st eady state and  dynam i c conditions.        5 .    CONC LUSION  Ad j u st abl e  s p e e d i n duct i on  m o t o r dri v es  cause l a r g e a m ount s of  cu r r ent  a nd  v o l t a ge ha rm oni di st ort i o ns  an d  react i v e  p o w e r a b so r p t i o n  at  t h p o i n t   of  c o m m on co upl i n g .  T h p r o p a g at i o n   of  di st o r t i ons   th ro ugh ou t th e p o wer system affects lifetime o f  all  o t her   po we r sy st em   equi pm ent .  Va ri o u s p o w er  q u al i t im pro v em ent  schem e s were s u g g est e by  di ffe rent  a u t h or s .  T h i s  pa pe r s h ows  an  A N N   b a sed a d a p t i v shu n t   h ybrid  filter  fo po wer qu ality en h a n cemen t in  a  v a ri ab le sp eed   d r iv e system . T h e sim u latio n  and  ex p e rim e n t al resu lts sho w  effectiv p e rforman ce o f  ad ap tiv e sh un t hyb rid   filter und er stead y  state an tran sien t cond itio n s     ACKNOWLE DGE M ENT   The a u t h or s w i sh t o  t h an A m rit a  Vi shwa   Vi dy apeet ham ,  C o i m bat o re a n d  De part m e nt  of  Sci e nc an d Tech no logy,    N e w D e l h f o r  th ei r  f i n a ncial su ppo r t   f o r   car r y ing   o u t  t h is w o rk       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -86 94  I J PED S    Vo l.  4 ,   No 4 ,  D ecem b er  2 014  :   50 8 – 516  51 6 REFERE NC ES   [1]   Bim a l K Bose.   Power Ele c troni cs and Motor  Drives: Advan ces   and Tr ends.  A c ademic pr ess, 20 10, Ch 7 .  Gopal  Dubey .  Fundamentals of  Electric Drives . Narosa  Publishing House, 2013 ; Ch  6.  [2]   Ga ic ea nu M,  Rosu E,  Pa duraru R,  Munteanu T.  Vector-controlled optimal drive  system for the in duction motor .  4t Interna tiona l S y m posium  on Ele c tri cal  and  El ec t r onics Eng i ne eri ng (IS EEE) , 201 3; 1 -  6  .   [3]   Zakar i L,  Barr a  K.  Pred ictive D i rect Torque an d Flu x  Control  of  an indu ction  motor drive  fed  by a Direct Ma trix   Converter with  reacti ve power minimization . 1 0 th IEEE Inte rn ation a l Confere n ce on Networking, S e nsing and  Control (ICNSC), 2013; 34 -  39.  [4]   Rajesh,  Te java th u, Panda AK, K u m a r, S Shiva,  Bonala , Sath ya m .   High performance direct tor que and flux  con t rol  of indu ction  motor drive using  fuzzy  logic based  speed  controller Circuits . Inter n ation a l Conf erence on  Power and  Computing Tech nologies (ICCP CT). 2013 ; 213  -  218.  [5]   Ewald Fuchs and Mohammad  Masoum.  Power Quality  in P o wer Systems a nd Ele c trica l   Machines . Elseveir   Academic Press, 2008; Ch .3.    [6]   HL J ou. P e rfor m ance com p aris on of the  thre phase activ e po wer filter  algorithms.  IEEE  Pro c . Gen e r. T r ansm.  Distrib.  1995: 1 42(6): 646-652   [7]   Ginnes K John,  Sindhu MR, Ma njula G Nair , “DSP Based digital controller for sh unt activ e filter to improve powe r   quality .   In ternational Journal of  Re cent Trends  in  Electrical  and Electronics Eng i n eering . 2009; 2( 7): 92-94.  [8]   SMR Rafiei, Reza Ghazi , Ham i d A Toli y a t. IE EE-519-Base Real- T im e and Optim al Control  of Active Filters  Under Non sinusoidal Lin e  Volt ages  Using Neural Networks,” I EEE Tr ansac tio ns on P o wer Del i ver y , Vol .  17,  No.   3, July  2002 ,pp.  815-821.  [9]   Patricio Salm ero n , Jesus R Vazquez. Prac tic al Design of  a Three  P h as e Active Power Line Conditioner con t roll e d   b y  Artifi c ia l Ne ural Ne tworks.  I EEE Trans. on Power Delivery . 2 0 (2): 2005; 1037 -1044.  [10]   Zhenfeng Xiao , Yilong Chen, Xiangti a n Deng. A Shunt  Ac tive Power Filter with enhanced d y n a m i c perform ance  using Dual-Rep i titiv control l er   and pred ict i ve  c o m p ensati on.  Int e rnat ional  Journal of  Power E l e c t ronics  and Driv S y stems. 2013;  3: 209-217.  [11]   Mridula Jha, SP Dubey ,  Neur o-Fuzzy   Based  Controller for  a Thr ee Phas e Four Wire Shunt Activ e Filter International Jou r nal of  Power Electron i cs   and Dr ive S y s t ems. 201 1; 7; 11(2):148- 155.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.