I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8 ,   p p .   591 ~ 6 0 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 . i 2 . pp 5 9 1 - 601          591       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   Ex peri m e ntal  V a l ida tion o S ing le   P ha se Series   A c ti v P o w er  F ilter   U sing   F u zzy  C o ntrol  T echni que       Abda lla h B en  Abde l k a der 1 ,   O t h m a ne  A bd el kh a le k 2 ,   Ah m e d Alla li 3   1 ,3 p a rtem e n d e   n ie  El e c tri q u e ,   F a c u lt é   d e   l’éle c tro tec h n iq u e ,   Un iv e rsité d e s S c ien c e s et l a   T e c h n o lo g ie d ’Ora n   M o h a m e d   Bo u d iaf   (UST O - M B),   BP   1 5 0 5 ,   El   M ’n a o u e r,   3 1 0 0 0 ,   Ora n ,   A lg e ria   2 S m a rt  G rid s an d   Re n e w a b le E n e rg ies   Lab .   De p a rtm e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g   TA HRI   M o h a m m e d   U n iv e rsit y   o f   Be c h a r ,   A lg e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 7 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   1 8 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Feb   2 ,   2 0 1 8       T h e   a i m   o f   th is  p a p e is  il lu stra ti n g   a n d   e x p o sin g   th e   p e rf o rm a n c e   o f   a   S e rie s   A c ti v e   P o w e F il ter  (S A P F w it h   P c o n tr o ll e a n d   F u z z y   c o n tro ll e w it h in   sim u latio n   a n d   e x p e ri m e n tal  v a li d a ti o n s.   T h is  p e rf o r m a n c e   is  b e st   m a n if e st e d   in   c o m p e n sa ti n g   th e   sa g a n d   th e   sw e ll v o lt a g e a n d   in   e li m i n a ti n g   th e   h a rm o n ic  v o lt a g e   a n d   re g u late   th e   ter m in a v o lt a g e   o f   th e   lo a d   b y   in jec ti n g   a   v o lt a g e   c o m p o n e n i n   se ries   with   so u rc e   v o lt a g e   w h ich   is  in c re a se d   o r   d e c re a se d   f ro m   th e   so u rc e   v o lt a g e ,   h e n c e ,   m a in tain in g   th e   lo a d   sid e   w a v e f o r m a p u re   sin u so id a l.   T h e   c o n tro m e th o d   u se d   in   th is  w o r k   is  n o t   so   c o m p lex   a n d   it   is  b a se d   o n   a   p h a se   lo c k e d   lo o p   (P L L th a is  u se d   to   c o n tro l   th e   a c ti v e   f il ter.  It  is  v a li d   o n ly   in   t h e   p h a se   sy ste m .   T h e   e ff ici e n c y   o f   th e   m e th o d   su g g e ste d   is  a ff ir m e d   th ro u g h   sim u latio n   r e su lt b y   M AT LAB / S im u li n k ®  a n d   so m e   p ro to ty p e e x p e ri m e n ts.   T h e se   re su lt s   sh o w s th e   c a p a b il it y   o f   th e   p ro p o se d   p ro t o ty p e s.   K ey w o r d :   Fu zz y   co n tr o ller   Har m o n ic  v o ltag e   P I   co n tr o ller   Ser ies ac tiv p o w er   f il ter     Vo ltag s a g / s w el l   Co p y rig h ©   201 8   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A b d allah   B e n   A b d elk ad er ,   Dép ar te m en t d n ie  E lectr i q u e,   Facu lté  d l élec tr o tech n i q u e,   Un i v er s ité  d es Scie n ce s   et  la  T ec h n o lo g ie  d Or an   Mo h a m e d   B o u d iaf   ( UST O - MB ) ,   B P   1 5 0 5 ,   E l M n ao u er ,   3 1 0 0 0 ,   Or an ,   A lg er ia   E m ail:  w eb u s to - m b @ u n i v - u s t o . d z       1.   I NT RO D UCT I O N   T h q u alit y   o f   en er g y   d ep en d s   o n   th e   lo ad s   a n d   t h eir   s e n s it iv it y   to   s u p p l y   v o ltag e s   v ar iat io n s .   T h e   p o o r   q u alit y   o f   elec tr ical  en e r g y   is   n o o n l y   t h ca u s f o r   th lo s s   to   th E co n o m ic  c u s to m er s   ( f ac to r ies,   en ter p r is es etc)   i n   p r o d u ctio n   an d   s to r ag o f   r a w   m ater i als  b u al s o   to   th co m p an ie s   th a p r o d u ce   th e   elec tr ical  en er gy   [1 - 2 - 3] .   T h p r o lif er atio n   o f   elec tr o n i eq u ip m e n p o llu te s   elec tr ica d is tr ib u tio n   n et w o r k s   w i th   h ar m o n ics ,   d ef o r m in g   t h w av e f o r m s   o f   th v o lta g an d   th c u r r en t.   Si m u l ta n eo u s l y ,   t h co n s eq u en ce   t h at  t h u s er   o v er s ee s   is   t h at  t h i m p ac o n   th elec tr ical  eq u ip m e n t s   elec tr ical  in s tallatio n s   o f   e x c ess i v e   h ea ti n g   an d   ac ce ler ated   ag ein g   [4 - 3] .   T h is   p h e n o m e n o n   h as  a n o th er   in f lu e n ce   o n   th ap p licatio n s   f u n ctio n in g i n   ad d iti o n ,   it  d o es  d ir ec p e r s u asio n   o n   th f ee d i n g   s en s iti v lo ad s .   L astl y ,   it  h a s   an   i m p ac o n   th elec tr ical  p o w er   av ailab le  i n   th i n s ta llat io n   b ec au s t h er is   an   o v e r co n s u m p t io n   o w in g   to   h ar m o n ic s   [4 - 3] .   T h an k s   to   th p er f ec tio n   o f   te ch n o lo g ical  elec tr o n i c s ,   n e w   n o r m s   a n d   co n tr o s tr ateg ie s   w er b u r s o n   th e n er g y s   q u alit y   d o m a in   to   f iltra te  t h t u r b u le n v o l tag f o r   th at  r ea s o n   to   i m p r o v in g   t h elec tr ical   en er g y s   d i s tr ib u tio n .   A cti v f ilter s   ( A F S)  h a v b ee n   e x ten s i v el y   u s ed   as   o n s o lu t io n   to   h ar m o n ic  d i s to r tio n   [ 5 6 7 9 ] .   T h elec tr ical  t u r b u len t   r ed u ce   a n d   d a m ag e   t h elec tr ical  eq u ip m e n co n n e cted   to   th e   s y s te m .   T h er ar e   m a n y   s y s te m s   t h at  c o r r ec th is   p r o b lem atic.   Am o n g   th e s s y s te m s ,   w f in d   t h S A P th a i m p r o v es   th p o w er   q u al it y   v ia  co r r ec ti n g   t h u n b ala n ce d   a n d   h ar m o n ic  v o lta g es a n d   ad j u s t   t h e m   i n   a s s o ciatio n   w it h   P I   o r   Fu zz y   co n tr o ller .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8   :   591     601   592   2.   DE SCR I P T I O SY ST E M     T h s y s te m   is   m ad u p   o f   t h r ee   m ai n   b lo ck s t h e   f ir s i s   th p r o g r a m m ab le  v o lta g s o u r ce ,   th s ec o n d   is   th Se n s iti v lo ad   ( Sen s iti v Me d ical  eq u ip m en t)   w it h   s in g le  p h ase,   t h th ir d   is   s er ies  ac tiv f ilter i co n s is t s   o f   s i n g le   p h ase  P W v o ltag s o u r ce   i n v er ter   in j ec tin g   co m p en s atio n   v o ltag th r o u g h   o n e   tr an s f o r m er .   T h o u tp u o f   i n v er ter   is   co n n ec ted   to   s ec o n d   o r d er   f ilter   to   eli m i n ate  h ig h   f r eq u en c y   ca u s ed   b y   th s w itc h i n g   ac tio n   o f   t h in v er ter .   T h s ec o n d ar y   w i n d in g   o f   ea ch   tr an s f o r m er   i s   co n n ec ted   i n   s er ie s   w it h   p o w er   s u p p l y   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 1 .       V DC L F C F S e n s i t i v e   L o a d M e d i c a l   e q u i p m e n t V o l t a ge   s a g / Sw e l l H a r m o n i c s   V o l t a ge V S P I   O r     F U Z Z Y   c o n t r o l l e d   V R e f     Fig u r 1 .   Ser ies ac tiv p o w er   f ilter   co n f i g u r atio n       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   I n   th is   p ap er   s im p le  co n tr o m et h o d   is   p r o p o s ed   an d   i ts   ef f ec ti v en e s s   at  f r eq u e n i n s ta n ce s   is   ev alu a ted   th r o u g h   s i m u latio n .   Vo ltag d is to r tio n   an d   v o lta g e   s ag   an d   s w ell  ar e   s i m u lated   an d   co m p en s ate  b y   u s i n g   s er ies  ac tiv e   f i lter   w it h   s i m p le   co n tr o m et h o d .   A ls o ,   s in g le  p h a s lo ck ed   lo o p   is   u s ed   to   ex tr ac t   attitu d d ata.   P h ase  lo ck ed   lo o p   in   th i s   p ap er   is   g o o d   ch o ice  f o r   s u ch   s tr u ctu r es   an d   m an ip u late   m e th o d   is   ea s y   a n d   r o b u s t   at  ex ce p tio n al   w a y s .                                                ( 1 )     W h er                 v o ltag at  lo ad   ter m in al,   p r o d u ce d   v o ltag b y ac ti v f il ter   is   in j ec ted   in   s er ies   b y     u s i n g   d ev ice   t h r o u g h   tr a n s f o r m er .   B ec au s i n   s u c h   in s t an ce s   v o lta g h i g h - q u a lit y   i s   i m p o r tan t,   t h d v o ltag o f   ac t iv f ilter   is   s u p p lied   th r o u g h   a   lo w   p o w er   d io d r ec tif ier .   Fig u r e   2   s h o w s   t h co n tr o ap p r o ac h   o f   ac ti v f ilter .   R e f er en ce   v o lt ag              is   u t ilized   to   p u l s w id t h   m o d u lato r   to   p r o d u ce   it  b y   w a y   o f   ac tiv e   f ilter .     S w i t c h i n g   s i g n a l s V DC V S V i n j S i ne  w a ve  i ph a s e  w i t V d V i n j _ re f V S A c t i v e   P o w e F i l t e r P l us e  W i dt h m od ul a t or P I  c on t r ol l e r   50 H z  s i w a ve   ge ne r a t or pha s e  l oc ke d l oop      Fig u r 2 .   A cti v f ilter   co n tr o ll er       T ab les an d   Fig u r es a r p r esen t ed   ce n ter ,   as sh o w n   b elo w   a n d   cited   in   th m an u s cr ip t.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l V a lid a tio n   o f S i n g le  P h a s S eries   A ctive   P o w er F ilter   U s in g   ….   ( A b d a lla h   B en   A b d elk a d er )     593   4.   P H ASE   L O CK E L O O P   S y n ch r o n izatio n   i s   o n o f   t h m o s e s s e n tial  tr o u b les  i n   th co n tr o o f   p o w er   elec tr o n ics  to o ls   co n n ec ted   to   th g r id .   Mo s t   o f   th p o w er   co n v er ter s   co n tr o alg o r ith m s   u s t h p h a s s ize  o f   th g r id   f u n d a m en ta co m p o n e n t.   T h f a s ter   a n d   ex tr co r r ec th i s   m ea s u r e m e n i s ,   t h h i g h er   th tec h n o lo g y   o f   r ef er en ce   s ig n al s   r es u lt s ,   an d   co n s eq u e n tl y   m o r e f f ic ien t   co n tr o is   ca r r ied   o u t   [ 5 - 8 - 10 - 1 1 ] .   T h e   P L L   b lo ck   s h o w n   in   F ig u r 3   is   f o r m ed   b y :   1 -   th p h ase  d etec to r   ( P D)   2 -   th lo o p   f ilter   ( L F)   3 -   th v o lta g co n tr o lled   o s cillat o r   ( VC O)     I is   n o n - li n ea r   cir cu it  th a it s   in p u s i g n al  s y n c h r o n izes  w i th   its   o u tp u s i g n al  i n   f r eq u e n c y   as  w ell   as  in   p h a s e.   W h e n   t h P I   u s es   th L F,  th P L L   ac co m p li s h e s   ze r o   s tab le  s tate.   T h in p u s ig n al  o f   eq u at io n   ( 1 )   is   co n s id er ed   to   an aly ze   t h P L L   d y n a m ics:                                                                      ( 2 )     As  it  is   p lai n ed ,   th u s ed   u n it  is   th P U.   T h f u n d a m e n tal  c o m p o n en a m p lit u d v al u is   1   P U.   T h w a v at  th P o u tp u t is:                                                                                                                                                    ( 3 )     T h P L L   ca n   b lin ea r ized ,   a s s u m in g   th at  t h P L L   is   lo ck e d   in   s tead y - s tate;  u n d er   s u c h   s itu atio n             an d               s o :                                                                                                                            ( 4 )     E q u atio n   ( 2 )   s h o w s   t h at  i n   s tead y - s tate  t h w a v h a s   a   s m all  d s ig n al  w it h   t h p h ase  er r o r   in f o r m atio n   (     ) ,   h ig h   s ec o n d   h ar m o n ic  an d   o th er   ev e n   h ar m o n ic  co m p o n en t s .   T h L i s   lo w   p ass   f ilter ,   w h ic h   s h o u ld   b t u n ed   to   co n t r o (     )   an d   ca n ce h ar m o n ic  co m p o n en ts   s o   th e   P L L   is   eq u i v alen to   t h li n ea r   s y s t e m .   [ 1 1 ]       ν  i ( p . u ) x P I   f il te r   π  - π  Cos ( u ) s i n ( u ) +          + ω ω  0 + Ɵ 0   V C O L oop   F il t e r ω  0     Fig u r 3 .   P h ase  lo ck ed   lo o p   [ 1 1 ]       5.   P I   CO NT RO L L E R   I f   m ea s u r in g   t h r ef er e n ce   v o ltag a n d   th R MS   v al u o f   t h ter m in al   v o lta g e,   t h en d   r esu lt   is   t h e   in p u o f   t h P I   co n tr o ller ,   w h i ch   o p er ates  er r o r   s ig n al.   W h e r ea s   t h o u tp u i s   co n s id er ed   as  th a n g le  w h ic h   lead s   to   th P W s ig n al  g e n er ato r .   T h P W g en er ato r   t h en   m ak e s   th p u ls s i g n als  t o   th I GB T   g ates  o f   v o ltag e   s o u r ce   co n v er ter   ( VS C ) .   T h P I   co n tr o ller   ca n ' t   r ea ct  to r o u g h   c h a n g e s   i n   th e   er r o r   s ig n al   ( Ɛ ) ,   it  an al y s es   t h i n s ta n ta n eo u s   v al u o f   t h er r o r   s i g n al  le f t   o u t   t h r is e   a n d   f a ll  o f   t h er r o r .   M ath e m atica ll y ,   t h i s   p r ac tice  is   ca lled   th d er iv ati v er r o r   s ig n al  an d   ch ar ac ter ize d   as ∆ ɛ.          V re f + -    V i nj    K I S P l us e  W i dt h m odu l a t or   Kp + + ɛ   Ɛ  P I c ont rol l e r     Fig u r 4 .   P I   c o n tr o ller   w it h   P W M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8   :   591     601   594   Her e   th v al u es o f   p r o p o r tio n a l a n d   in te g r al  g ai n   ta k en   a s   K p = 7 , 2 ,   K i = 3 3 .       6.   F U Z Z CO N T RO L L E R   T h f u zz y   co n tr o ller   co n s is ts   o f   th er r o r   v o ltag o f   t h lo ad   p h ase  v o lta g e,   an d   th al ter n a tio n   o f   v o ltag ( p r ev io u s   er r o r     v o ltag er r o r ) .   L in g u is ticall y ,   th e s e   t w o   i n p u ts   co n tai n   s ev e n   Ga u s s ia n   m e m b er s h ip   f u n ctio n s   w h ic h   h elp ed   to   ac co m p li s h   th 4 9   I F T HE N’   r u l es.  Usi n g   t h C e n tr o id   m et h o d ,   th co m b in at io n   o f   th o u tp u t o f   f u zz y   co n tr o ll er   w it h   th ac t iv co m p o n en o f   lo ad   v o ltag is   r ec o v er ed .   T ab le  ( 1 )   s h o w s   I n f er e n ce   m atr i x   o f   f u zz y   r u le s .       T ab le  1 .   R u le  B ase  f o r   Fu zz y   C o n tr o ller   d e ( n )   NB   NM   NS   ZE   PS   PM   PB   e ( n )   NB   NB   NB   NB   NB   NM   NS   ZE   NM   NB   NB   NB   NM   NS   NZ   PS   NS   NB   NB   NM   NS   NZ   PS   PM   ZE   NB   NM   NS   ZE   PS   PM   PB   PS   NM   NS   ZE   PS   PM   PB   PB   PM   NS   ZE   PS   PM   PB   PB   PB   PB   ZE   PS   PM   PB   PB   PB   PB       T h f u zz y   co n tr o ller   h a s   b e n e f ited   o f   Ma m d an i   F u zz y   s y s t e m .   T h f u n ctio n s   w h ich   ar n a m ed   as;   n eg at iv b i g   ( NB ) ,   n eg ati v m ed iu m   ( NM ) ,   n e g ati v s m all  ( NS) ,   ze r o   ( Z ) ,   p o s itiv b ig   ( P B ) ,   p o s itiv m ed iu m   ( P M)   an d   p o s itiv s m al ( P S),   s tr u ct u r th v ar iab le  in p u an d   o u tp u o f   th f u zz y   lo g ic  co n tr o ller T h in p u ts   v ar iab les ar p r esen ted   in   F ig u r 6 ,   an d   o u tp u t v ar iab le  ar s h o w n   i n   Fi g u r 7 .             Fig u r 6 .   I n p u ts   v ar iab les e, d e           Fig u r 7 .   o u tp u t v ar iab le  cd e       T h m a m d a n t y p f u zz y   lo g i co n tr o ller   is   u s ed t h m a x - m i n   i n f er e n ce   m et h o d   is   ap p lied   in   t h i s   s tu d y .   T h r elatio n   s u r f ac b et w ee n   i n p u t s   ( e,   d e)   an d   o u tp u ( cd e)   o f   F L C   i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   8.   I n   th i s   s ec tio n ,   it   is   e x p lai n ed   th r e s u lt s   o f   r esear ch   a n d   a t h s a m ti m i s   g i v en   th co m p r eh en s i v d is c u s s io n .   R es u lts   ca n   b p r esen ted   i n   f i g u r e s ,   g r ap h s ,   tab les   an d   o t h e r s   th at   m ak th e   r ea d er   u n d er s tan d   ea s il y   [ 2 ] ,   [ 6 ] T h d is cu s s io n   ca n   b m ad i n   s ev er al  s u b - c h ap ter s   [ 5 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l V a lid a tio n   o f S i n g le  P h a s S eries   A ctive   P o w er F ilter   U s in g   ….   ( A b d a lla h   B en   A b d elk a d er )     595       Fig u r 8 .   T h r elatio n   s u r f ac e   b et w ee n   in p u ts   a n d   o u tp u t o f   FLC       T h ad v an tag e s   o f   f u zz y   co n t r o ller s   ar th at  th e y   d o   n o r e q u ir an   ac cu r ate  m at h e m a tic al  m o d el;  it  ca n   w o r k   w it h   i m p r ec i s in p u t s ,   ca n   h a n d le  n o n - l in ea r it y ,   an d   ar m o r r o b u s t th a n   co n v en tio n al  co n tr o ller s .       7.   SI M UL AT I O A ND  E XP E RIM E NT AL   R E S UL T S     7 . 1 .     Si m ula t io n   re s ult s   T h e   P I   an d   Fu zz y   co n tr o ller   s i m u lat io n s   ar d ev elo p ed   in   MA T L A B \ Si m u li n k .   Ma n y   s i m u lat io n   test s   h av b ee n   p er f o r m ed   w it h   t h f lo w i n g   elec tr ical  p ar am eter s   as  m e n tio n ed   in   T a b le  ( 2 ) .   an d   th e   s i m u lat io n   d iag r a m   is   s h o w n   i n   Fi g u r 9 .       T ab le  2 .   E lectr ical  P ar am e ter s   S o u r c e   v o l t a g e   f r é q u e n c e   ƒ   5 0 H z   S o u r c e   v o l t a g e   V s   5 , 7 v   r ms   L o a d   r e si st a n c e R L   1 2 . 3   C F   ( L C   f i l t e r )   1   n F   L F   ( L C   f i l t e r )   9   mH   T r a n sf o r me r   1 2 V / 2 3 0 V 1 k V A   dc - b u s   c a p a c i t o r   C ,   v o l t a g e   r e f e r e n c e   v d c   2 2 0 0 0 u F ,   v d c = 7 5 v   K p , K i   S i mu l a t i o n   r e su l t s   K p , K i   Ex p e r i me n t a l   r e su l t s   K p   = 7 , 2 -   K i = 3 3   K p   = 8 , 8 -   K i = 4 , 2 4           Fig u r 9 .   Si m u latio n   d iag r a m   o f   th s y s te m       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8   :   591     601   596   7 .1 .1   P I   co ntr o ller  a nd   f uzz y   co ntr o ller  s i m u la t io n r esu l t s   7 .1 .1 . 1     Ca s o f   t he  ha r m o ni c s   v o lt a g e           Fig u r 1 0 .   Si m u latio n   v o ltag w a v e f o r m es  f o r   P I   C o n tr o ller           Fig u r 1 1 .   Si m u latio n   v o ltag w a v e f o r m es  f o r   Fu zz y   C o n tr o ller       As  ca n   b s ee n   i n   Fi g u r 10   an d   Fig u r e   11,   f o r   th b o th   ca s es,  th s er ie s   ac tiv p o w er   f ilter   h a s   s u cc e s s f u ll y   co m p en s ated   th e   v o ltag h ar m o n ic s   w h ich   it   h as  to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   o f   4 8 . 2 3   an d   th f u n d a m en tal  v o lta g e   a m p lit u d e   is   6 . 6 8 V   ( p ea k )   th is   v o ltag e   d e f o r m atio n   h a s   b ee n   w ell   co m p en s ated   th r o u g h   t h S A P F ,   w h ic h   th T HD  v alu b ec o m es  2 . 45 %,  5 . 7 1 ( Fig u r 1 2 )   an d   1 .9 8 %,  3 . 9 6 ( Fig u r 1 3 )    f o r   th ca s o f   P I   en d   Fu zz y   c o n tr o ller   r esp ec tiv el y .           ( 1 )   (2 )     Fig u r 1 2 .   Sp ec tr al  a n al y s i s   f o r   PI   c o n tr o ller   o f   t h s o u r ce   v o ltag ( 1 )   an d   l o ad   v o ltag ( 2 ) .     0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 0 -2 6 10 I n j e c t e d   v o l t a g e   ( v ) 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 T i m e L o a d   v o l t a g e   ( v ) 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 S o u r c e   v o l t a g e   ( v ) 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 S o u r c e   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 I n j e c t e d   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 T i m e L o a d   v o l t a g e 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 H a r m o n i c   o r d e r P I   C o n t r o l l e r F u n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   5 . 7 1 6   ,   T H D =   2 . 4 5 % M a g   ( %   o f   F u n d a m e n t a l ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 5 10 15 20 25 30 35 H a r m o n i c   o r d e r P I   C o n t r o l l e r F u n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   6 . 6 8 6   ,   T H D =   4 8 . 2 3 % M a g   ( %   o f   F u n d a m e n t a l ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l V a lid a tio n   o f S i n g le  P h a s S eries   A ctive   P o w er F ilter   U s in g   ….   ( A b d a lla h   B en   A b d elk a d er )     597   7 .1 .1 . 2     Ca s o f   t he  v o lt a g s ag           Fig u r 1 4 .   Si m u latio n   v o ltag w a v e f o r m es  f o r   P I   C o n tr o ller           Fig u r 1 5 S i m u latio n   v o ltag w a v e f o r m es  f o r   f u zz y   co n tr o ll er       T h Fig u r es  14   an d   1 5   s h o w   th p h ase  v o ltag s o u r ce   w it h   5 0 s ag   ap p licatio n   b et w e en   0 . 1 4   an d   0 . 3   s ,   th s er ies  in j ec ted   v o ltag e,   th lo ad   co r r ec ted   v o ltag r esp ec tiv el y   f o r   th t w o   co n tr o ller s .   T h Sag s   p h en o m e n o n s   w a s   s i m u lated   b y   a   p r o g r a m m ab le  v o ltag e   s o u r ce   w h ic h   h a s   t h f o llo w i n g   p ar a m eter s :   R MS   v o ltag                .   W n o tice  th at  t h l o ad   v o ltag             d o es  n o af f ec te d   d u r in g   t h is   ca s e   b ec au s t h e   Ser ies  A cti v P o w er   Fil ter ( S AP F)  in j ec ts   th m i s s i n g   v o lta g e.   T h tw o   co n tr o ller s   g i v al m o s s a m r es u lt s .     7 .1 .1 . 3     Ca s o f   t he  v o lt a g s w ell           Fig u r 1 6 S i m u latio n   v o ltag w a v e f o r m es  f o r   PI   C o n tr o ller   0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 0 0 10 S o u r c e   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 0 0 10 I n j e c t e d   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 0 0 10 T i m e L o a d   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 0 0 10 S o u r c e   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 0 0 10 I n j e c t e d   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 0 0 10 T i m e L o a d   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 2 -4 4 12 S o u r c e   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 I n j e c t e d   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 T i m e L o a d   v o l t a g e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8   :   591     601   598       Fig u r 1 7 .   Si m u latio n   v o ltag w a v e f o r m es  f o r   f u zz y   co n tr o ll er       Fro m   t h F ig u r e   1 6   an d   1 7 ,   w ca n   s ee   t h v o lta g s o u r ce   w it h   5 0 s w ell   ap p licati o n   b et w ee n   0 . 1 4   s   an d   0 . 3   s ,   t h e   s er ies   i n j ec ted   v o ltag e,   th e   lo ad   co r r ec ted   v o lta g r esp ec ti v el y   f o r   th e   P I   an d   F u zz y   co n tr o ller s   r esp ec tiv el y .   T h ap p lied   s w el v o ltag   h as  th f o llo w i n g   p ar a m eter s :   R M S   v o ltag                 .   W n o tice  th at  th lo ad   v o ltag             d o es  n o af f ec ted   d u r in g   t h is   ca s e   b ec au s th Ser ie s   Activ P o w er   Fil ter   ( S A P F)  in j ec ts   th m is s i n g   v o ltag e   i n   p h a s o p p s io n .     7 . 2   E x peri m ent a l r esu lt s   I n   o r d er   to   v alid ate  t h s i m u latio n   r es u lt s   o f   th e   p r o p o s ed   co n tr o m et h o d es  u s ed   f o r   th Ser ie s   A cti v P o w er   Fil ter   an   ex p er i m en tal  tes b en c h   d esi g n ed   u n d er   d SP A C E   ca r d   1 1 0 4   p l atf o r m   f r o m   T ex as   in s tr u m en t s   w i th   T MS3 2 F2 4 0   DSP ,   in s er ted   i n   a   P C   P en ti u m   en ab li n g   a u to m a tic  i m p le m en tatio n   o f   co n tr o l   alg o r ith m s   d ir ec tl y   f r o m   Ma tl ab   Si m u lin k   MT   as  s h o w ed   i n   th F ig u r 1 8 .   T h p r o to ty p is   r ea lized   w it h i n   th S m ar t   Gr id s   &   R e n e w ab l E n er g i es   L ab o r ato r y   ( S GR E - L ab )   o f   T u n i v er s i t y   o f   B e ch ar ,   Alg er ia.   T h elec tr ical  p ar am e ter s   ar id en t ical  to   th o s o f   t h s i m u latio n   p ar am eter s   s h o w n   i n   T ab le  ( 2 )           Fig u r 1 8 . E x p er i m en ta l te s t b an s h ee       T h ex p er im e n tal   tes b en c h   co n s is ts   ess e n tial l y   o f a   v o lt ag in v er ter ,   o n in d u cto r ,   an   in j ec tio n   tr an s f o r m er ,   Hall  cu r r e n t a n d   v o ltag s en s o r s .   L e n ea r   lo ad ,   an d   p r o g r am m ed   s o u r ce                 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 S o u r c e   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 I n j e c t e d   v o l t a g e 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 0 . 2 2 0 . 2 4 0 . 2 6 0 . 2 8 0 . 3 0 . 3 2 0 . 3 4 0 . 3 6 0 . 3 8 0 . 4 0 . 4 2 0 . 4 4 0 . 4 5 - 1 5 -7 1 9 15 T i m e L o a d   v o l t a g e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l V a lid a tio n   o f S i n g le  P h a s S eries   A ctive   P o w er F ilter   U s in g   ….   ( A b d a lla h   B en   A b d elk a d er )     599   7 . 2 . 1   P I   co ntr o ller  a nd   f uzz y   co ntr o ller   7 . 2 . 1 . 1   Ca s o f   t he  H a r m o n ic s   v o lt a g e             Fig u r 1 9 .   E x p er im e n tal   v o lta g w av e f o r m e s   f o r   P I   C o n tr o ller     Fig u r 2 0 .   E x p er im e n tal  v o lta g w av e f o r m e s   f o r   Fu zz y   C o n tr o ller             Fig u r 2 1 . Sp ec tr al  an al y s is   o f   th s o u r ce   v o ltag a n d   lo ad   v o ltag f o r   P i Co n tr o ller     Fig u r 2 2 . Sp ec tr al  an al y s is   o f   th s o u r ce   v o ltag a n d   lo ad   v o ltag f o r   Fu zz y   C o n tr o ller       7 . 2 . 1 .2   Ca s o f   a   v o lt a g s ag             Fig u r 23 .   E x p er im e n tal  v o lta g w av e f o r m e s   f o r   P I   C o n tr o ller     Fig u r 24 .   E x p er im e n tal  v o lta g w av e f o r m e s   f o r   f u zz y   co n tr o ller           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 J u n 2 0 1 8   :   591     601   600   7 . 2 . 1 . 3 .     Ca s t he  s w ell  v o lt a g e             Fig u r 2 5 .   E x p er im e n tal  v o lta g w av e f o r m e s   f o r   P I   co n tr o ller     Fig u r 26 .   E x p er im e n tal  v o lta g w av e f o r m e s   f o r   f u zz y   co n tr o ller       T h e   p r o p o s ed   co n tr o alg o r it h e m s   ar i m p le m en ted   o n   r ea l   t i m a 1 5   k Hz  o f   P W s w i tc h in g   g ate s .   T h lo ad   is   co n ce d er ed   c o n s ta n an d   li n ea r e.   T h SA P is   ca p ab le  o f   clea n in g   u p   th lo ad - s id f r o m   v o lta g e   h ar m o n ics  ca u s ed   b y   th g r id .   T h v ar iatio n   i n   t h s o u r ce   v o ltag is   o b tai n ed   b y   co n n ec ti n g   o r   d is co n n ec ti n g   p ar allel  d is to r ed e d   v o ltag in v er ter   w itc h   th h ar m o n ics  v o ltag is   ap p lied   b etw ee n   t=5 . 6 s   an d   t=6 . 3 s   w ith   a   T HDv   eq u als  4 6 . 4 ( Fig u r e   2 0 ) .   T h u s ,   u s o f   h i g h   p o llu ted   v o lta g ca n   b s tr o n g   ch al len g to   th e   en h a n ce d   alg o r ith m   i n   s tead y   s tate.   Af ter   f il ter in g ,   th S A P co m p e n s ate s   th h ar m o n ic  v o ltag b y   r ed u ci n g   th e m   les s   th a n   4 . 8 an d   4 . 6 r esp ec tll y   f o r   th P I   an d   t h Fu zz y   co n tr o ller   ( Fi g u r 2 2 )   w h ich   b o t h   r esp ec t   th I E E E   5 1 9   s ta n d ar d .   T h ( Fig u r 2 4 )   an d   ( F ig u r 2 5 )   s h o w   t h e   p h ase   v o lta g s o u r ce   w it h   s a g   o f   3 0 %   ap p licated   b et w ee n   5 . 6   s   a n d   6 . 3   s .   A s   ca n   b s ee n   f o r   th b o th   ca s es,  t h S A P h a s   s u cc es s f u ll y   co m p e n s ated   t h v o lta g s a g .     As  s h o w n   i n   t h ( Fi g u r e   2 5 )   an d   2 6   3 0 v o lta g s w ell  is   ap p lied   d u r in g   a   0 . 7 s ,   th SA P h as e f f ec tiv e l y   co m p e n s ated   t h v o lta g s w el l f o r   th b o th   u s ed   m et h o d es.       T ab le  3 .   C o m p ar is o n   B et w ee n   Si m u latio n   R es u lt s   an d   E x p er i m e n tal  R e s u lts       8.   CO NCLU SI O NS   I n   th is   p ap er ,   co m p ar aiso n   b et w ee n   t w o   co n tr o s tar ateg ie s   ap p lied   o n   s er ies  ac tiv p o w e r   f ilter   is   p r esen ted .   T h m ai n   o b j ec tiv o f   th p r o p o s ed   co n tr o s tr a teg ies  i s   to   ac h i v q u asi - s in u s o id al  lo ad   v o ltag e.   Si m u latio n   an d   e x p er i m e n tal   r esu lt s   h a v co n f ir m ed   ex ce llen p er f o r m an ce   o f   t h p r p o s ed   Fu zz y   a n d   P I   co n tr o ller s ,   ev en   i n   tr an s ie n an d   s tead y   s tate s   s it u atio n .   I is   n o tab le  th at,   th s i m u latio n   an d   ex p er em a n tal   r esu lt s   ar v er y   clo s e.     ACK NO WL E D G E M E NT S   T h e   au th o r s   w o u ld   lik to   th an k   t h L ab o r ato r y   o f   t h   S m ar Gr id s   &   R e n e w ab le  E n er g ie s   o f   B éc h ar   ( SGR E ) ,   A l g er ia  f o r   f u n d i n g   th i s   r esear ch   p r o j ec t .       RE F E R E NC E S   [1 ]   F a ti h a   M e k ri,   M o h a m e d   M a c h m o u m ,   Be n y o u n e sMaz a ri  Na d ia  AitA h m e d ,   De ter m in a ti o n   o f   V o lt a g e   Re fe re n c e f o S e ries   A c ti v e   P o w e F il terBa se d   o n   a   R o b u st P L L   S y ste m ,   IEE In t .   S y m p o siu m   o n   In d .   E lec . ,   IS IE2 0 0 7 ,   Ju n .   2 0 0 7   .     P I   c o n t r o l l e r   F u z z y   c o n t r o l l e r   T H D   ( b e f o r e   c o mp e n sa t i o n )   T H D   ( a f t e r   c o mp e n sat i o n )   T H D   ( b e f o r e   c o mp e n sa t i o n )   T H D   ( a f t e r   c o mp e n sa t i o n )   S i mu l a t i o n   r e su l t s   4 8 , 2 3 %   2 , 4 5 %   4 8 , 2 3   1 , 9 8 %   Ex p e r i me n t a l   r e su l t s   4 8 , 4 %   4 , 8 %   4 8 , 4 %   4 , 6 %   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.