In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  10, N o.  4, D e c e m ber   201 9,  pp.  1932~ 19 43  ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 4.pp1932-1943          1932     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   A multilevel UPQC for vo ltage and current quality  impro v ement  in d istribution system       V e e r N agi   R ed d y . V 1 , D . V As h ok  Kumar 2 ,   V e n k at a R e d d y Kota Rese arch  S ch ol ar, Jaw aharl a l   Nehru  Techn o l o g i cal  U ni versit y, In di Dep a rt men t  o E E E ,  Rajeev Ga n d h Memo ri a l  C oll e g e  o f   Eng i n eerin and  Techn o l o g y In di a   Dep a rt m e nt  o of  EEE,   Jaw a harlal  Neh ru  T echnolo g i cal  U n i versity , Ind i a       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Feb  1 8 ,  2 019  Re vise d Ma 1 2 , 201 9   A c c e pte d   J u l   8 ,   2019       Uni f i e Power  Quality  C ond iti o n er   ( UP QC)  i s   s ubstant i al  p ower  c on dit i o n e r   in  p ower  s y s tem  t o   f ilter  the  po we sys t em  p arameters  w ith  a o b j e c tive   t impro v e   t he   q u a li ty  o po we d e live r e to   t he   c u s to me rs/u t i l ity   p oint .   This  paper  presents  a   m ulti- l e vel  UP QC  t enhance  t h quali t in  p ow er  di st rib u ti on   s ystem .   T h e   s eries   an sh un cont ro llers   o f   UP QC  g i v e s  o u t  f i v e   le ve le ou tp u t   w h i c h   i fu r t he fil t e r e d   t fe e d   c omp e nsa t in g   s ig nal s   t im p r ove  voltage  a n d   c u r r e nt  p ro fi les   in   pow e r   d i s tri bution   sy st em S e r i e s  a n d   s h u n t  c o n t r o l l e r s  o f   U P Q C   a r e  s t r u c t u r e d   w i t h   c a s c a d ed   H-Bri dge  ( CH B)  t o p o l o gy  to   d el iv er  c om pen s at ing   s i gn a l s.   T wo   s e pa r a te   con t ro strateg i es   a re  e m p l o y e t o   r eg ul ate  t h p o wer  switch e of   5 - le v e CHB  se rie s   a n d   s hu nt  c on tro l le rs  o UPQC.  Sa an swe l l  i n   so urce  v o lt age  an h a rm oni cs  i s o u r ce  curren t   a re  s t r ain e d   w i t UPQ C Th pro p o s ed   s y s t e is   d evelo p ed   a nd   r esu lts  a re  o b t ain e usi n g   MATLAB / SI M U LINK s o ft ware. K eyw ord s :   C a sc ad ed  h -b ri d g e   Cu rre n t   qu al it Dist r i bution s y st em  Mu lt i-leve P o w e r qua lit y   UPQC   V o l t a g qua lit y   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Veera Nagi Reddy. V ,   R e sear ch S cho l ar ,   Jaw a harlal  N ehru  T ech no l o g i cal U nive rsit y,  K a k i n a d a,  A .P India Em ail:  vvnr 3 5 2 @ g ma il.c o m       1.   I N TR OD U C TI O N   Th Po wer  qua l i t y   d efin i t i on  di ff e r fo di ff ere n se c t i o n s   i n   po we s y ste m To   t h e   p ower  p ro vi d e r,  pow er   q ua li ty  d e f i n es  t he   s ta nda r d   o p o w e suppl ie t o   t he   c us t o m e wit h   r espec t   t hi ab ili ty  w ith  d ue   relia bi l ity  a n d   r e g u l a t ion   o f   v ol ta ge  a nd   freq u enc y T o   t he   c on sume r,  t he   s ta tem e nt   o q u al i t y   i n   p ow er   [ 1- 3]  foc u o n  the ir  a bi lit y t o  u ti liz e the   su pp lied  pow er  w ith  p réc i s e d   si gn al  ma g ni tude and shape.   P o w e qua l i t y   i ss ue [ 4 5]  a re  n o t   o n l asso ciate d   w ith  s yste m   e f f i ci en cy   a n d   en vi ron m e n t a l   i s su es  bu to  u ni n t e rrup t e d   s up p l a nd  q u al i t o f   pow e r   i the   s y s t e m .   S ome   p o w e qua lit p r ob lem s   a re  o shor dura t i o issue s   a nd  some   a r e   l o n g   d urat io n.  I the  p o w e qual i t i s s u pe rsist s   f o r   l ess  t h an  one  m i n u t e   it   i s   t e rme d   a sho r t   du ra ti o n   and  i f   t h e   p robl e m   p e r s i st fo mo re  t ha o n e   m i nu t e t h p o w e qua l ity  i ssu e   i s   term ed  t be  l on d u r a tio n.   E ve shor t - te rm   pow er   q u a li t y   p ro blem   c an  d egrade   t he  s ys tem   perform ance   in duc i ng  unw a n te o p era tio n of t he  pow er  s ys tem .   W o r s e n  o f   v o l t a g e  o r   c u r r e n t   i n  p o w e r  d i s t r i b u t i o n   s y s t e m  i s   d u e   t o   l a r ge  u sag e   o no n-l i ne ar   e q uip m en t s   a nd   p o w e r   e l e ct r o ni co nv e r t e rs.  Po we e l e c t r o n i co n v er t e r s   like   rec t i f i e rs thyris t o co n v e r ters  are   no n- line a r   t ype  o f loa d s   an pro duce   lar g e   d i s t urba nc e i n  a c   ma in s .   T here   a re   t wo   a pp ro ach ing   t e ch n i qu es  to  t he   m i t i g a t i o of  v olta g e   a nd   c ur ren t   qua l i ty  p ro b l e m s.   T he  fi r s a ppr oac h in g   tec h n i que  i s   loa d   con d i t i on i n g,  w hic h   f orti fi e s   t ha the   o p e ra t i ng   e q u i p m ent  i s   m a d e   inse nsi t i ve   t pow e r   d is t u rbanc e s,     w h ic i n   t ur n   a l l o w s   t he  o p e ra tio e v e n   u n d er  s ig ni fi ca nt   c urre nt  a nd  v o l t a g d i st orti on.   T he   s eco nd   appa r o ach i n g   te chn i que   i s to i nsta ll line- c o n d i tio n i n g   s y s t e ms  tha t   c o unte r ac t   or  s uppr es t h e l ec trica l  pow e r   system  d i s turbances.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       m u lt ile vel U P Q C  fo r vol t a ge  an d curre n t   qu a l i t y   im p r ov em ent  i n   di stri bu t i o n  system  ( V ee ra  Na gi Re ddy. V )   1 933 P o w e r   qua lit is  i m p r o ve us in F A CTS   [ 6 - 10]   d e v i c es  l i k D V R   [ 11- 1 5 ] ,   D S T A T CO [ 16- 22] ,   U P Q C   a nd  m a ny  mor e .   U P QC   i a   c o mbi n ati o o f   b ac k- t o - b ac ser i e s-sh unt   c ont ro ll e r c o nn e c t e d   w i th   a   c o mm on  D C - L i n k   v o lta ge  a nd   c omb i nes   the   per f or m a nce   of   D V R   a nd   DSTATCOM UPQC  [ 2 3 - 2 6 ]   e nha nce s   t he   s ys t e p e r f o r m a n ce  fi lte r i n g   out  t he  d ist u r b anc e l i ke   s ag / s w e ll   i s o ur ce   v olta ge  a nd   e ns ur es   loa d   i su pp l i e w i t h   c onst a nt  v olta ge .   U P Q C   a l s r e d u ce the   d is t o r tions   ( due   t o   ha r m on i c s)   i s our c e   c u r r e nt tha t   a r e   p r oduc e d   d ue  t non- l i ne a r   l oa c o n n e c ti ons.   Blo c re p r es en t a ti on   o f   UPQC   i p o w er  sys t em   i show in  F ig ur 1.           F i gur e   1.   B loc k   r e p r e senta tio of   U P Q C   in  pow er   s yst e     Th is  p a p e r   p r e sen t a   m u l ti-l e ve UP QC   t o   e nha nce   the  q u al ity  i p o w e r   dis t r i bu t i o n   s ys tem .   T he  se r i es  a nd  shun co n t r o l l e r s   of  U P Q gi ves  o u t   f ive   l e ve l e o u t p u t   whi c is  f urthe r   f il tere t o   f e e d   c o mpe n sa t i ng   s i gna ls  t im pr ove   v o lta ge   a n d   c ur r e nt   p r o f i l e in   p o w er  d is t r ib uti o n   sy st em.  S e ri es   a nd   s h unt  c o n t r o ller s   o f UPQ C  are   s truc t u r e wit h  cas ca ded H-Bri d g e   ( C H B)  to p o log y   t del i v er  com pen s at i ng si gna ls.   S a g/swel l i n  so u rc e vo lta ge  an d   h arm o n i cs in   sour ce  curr ent   ar e   s tr aine d with U PQC.      2.   CASCADED   H - B R IDGE FIVE-LEVEL   U PQC  Con v e n ti ona squa r e - w ave   i n ver t e r   y ie lds  s quar e   w a v outp u t ,   w h ic h   co nta i ns  v e r y   la r g qua n t ity  o f   ha rm onic s .   Th i s  insi s t s  for h i g s i z e d filte rs  t o tu ne  the o utp ut t br in s i nu so ida l   f or m .  C os t an s i ze  of  fi l t e r   incr ease s ,   w hic h   b ec ome s   a   m ajor   d r a w b ac w h i l usin c o nve n tio na l   s q u a r e - w ave   inver t e r s.   Mu lt i- leve in v e r t e r   d r a w s   a tt ent i on  d u t o   i t s   m er i t or i ous  c ha ra ct e r i s t i c s   g i vi ng   o ut   l ev el e d   o u t pu t .   Le ve lle ou t p u t   r eq uire less  size filte rs  a s   c o mpa r ed  t con v en tio n a l   sq u a re-wav inv e rt ers.  C a s cad e d   H - Br i dge  t op o l o gy  o f   m ult i - l e v e l   i nver t er i s   o n e   o t h e   f i ne st  s truc tur e   r equ i rin g   no  clam pin g   d ev i c e s   o r   e l e m e n ts.   The  str u c t ur of  C a s c a de H - Br i d ge  t o p o lo gy  is  s imp l e   i n   on st ru c tio but   r e qui res   mo re   n u m b e of  D C   s our ces  t dr i v e a c h   i n d i vi d u al  H - B r i dg e   c e ll .     A   f i ve - l e v e l   c asc a de H - Br idge  s tr uc t u r e   c on sis t of  t w o   H - B r i d ge  c ell s   c a s cade d   w it ea ch  in d i v i dua l   H - Br i dge  c e l i s   d r i ve by  D C   s o u r c e.   F i v e - leve ca s c a d e H - Br id ge  s t r uc tur e   o mul t i - l e v el   in ver t e r i s   s h o w n   i F i g u r e   2 .   F i ve- l e v el  out pu vol tag e   i p h ase  o f   c asca de H-Bri dge  i a l s o   s h o wn  i n   F i g u r e   2 .   T h e   to ta D C   l in vo l t a g e   s p l i t s   acr oss  t w H - Br i dge   ce lls   a nd   b y   se que n t i a tr i gge r i ng  o f   pow e r   sw itc hes  g i ves  o u f i ve- l e v e l   o u t pu t.   T ab le  1   i l l u s t r ate s   t he   s wi t c hi ng   s equ e n c of   5 -l e v el  C a s ca d e d   H-Bri d g e   w i t h   r espec t   t pow er   s w itc he in  F ig ur 2.         Ta ble   1.   S w itc hi n g   s e q u e nce   of  5 - l e v e l   C a s c a ded  H - Br i dge   V o lt a g e   Le v e l   T 1   T T 3   T T 5   T T7  T V d c   V d c / 2   - V d c / 2   0   0  1   1  1   0  1   0   - V d c   0   0  1   1  0   0  1   1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I n t  J Po w El ec &  D ri S y s t   Vo l. 1 0 ,  No . 4 ,   D e 2 0 19   :   1 932    1 943  1 934     F i gur e   2.   Casc a d ed  H - B r i dge   s tr uct u r e   o mult i- le vel  in ve r t er     F i gur e   r e pr e s en ts  t he  5 - l e v e l   U P Q co nn e c ted   i n   d i s t r ib ut i o n   syste m .   I n   m u l t i - l e v e l   U P Q C,   bot seri e s   a nd   s hun c ont rol l e rs  a re  5 - l eve l   C H B   s t r uct u r e d   a nd  on l one - phase   o f   CH s t r u c t ur e d   5 - l eve l   t o p o l o gy  o f   s e r i e s  a n d  s hu n t  c o n v e r t e r s   a r e   r e p r e s e n t e d   f o r   s i m p lic i t y.  B o t h t h e   5- le ve to po l o g y  of   ser i e s   a n d   s h u n t  c o n v e r t e r s   o f   U P Q C  i s   c o n n e c t e d  w i t h  a  c o m m o n   D C - l i n k   c a p a c itor .   B ot 5- le ve l   se r i es  a n d   s hun t   c o n t r o ller s   a r e   c on tro l l e w i t h   a   c on tro l l e tha t   g e t fee dbac k   f r o m   sour ce  vo lta ge   a n d   l oa cur r e nt.   Co nt rol l er g e n e r at es ref e r e n c e  cu rre n t s an d   tri g g e ri ng  of   p o wer   s w itche is  done  u si n g   p u l se  g ener at or .           F i gur e   3.   5 - L eve l   U P Q C   in  p ow er   s yst e m       3.   CONTROL   AL GORITHM  FO R   UPQC   3. 1.    Con t rol alg o r i th m f o s h unt  cont rolle Shun co n t ro ll er  o UPQ C   m ainl e limi n ate s   t he   h arm o n i cs  i s o u r c curre nts.   T h e   r efe r enc e   cu rren t to   g e n e r at pu l s e s   t p o w e r   s wi t c he o f   s hu nt   c o n t r o ll er   i U P Q C   a r e   p r o duc ed  f r o m   co n v e n ti ona l   P Q   t heor y.   A ctua D C - L i nk  vo l t age   is  c om par e to  r e f er ence   v a l u a n d   th e r ro i s   p ro ce ssed   t o   PI   co nt rol l e t o   g en e r a t po we l o ss  c o mpo n e nt Ac t u al  a ct iv po we m easur ed  b e f or is  p r o ces sed  t o   su mmatio block   wh er po wer  lo s s   c o m p o n e n t   (fro P I   c o n t r o ller)   a n d   a ctua ac ti ve   p o w e r   a r e   c om par e t o   ge ner a t e   o ne  o t h r e fer e nce   cur r e nt  s ig na l s   i tw c o - o r d i n a t sy st e m .   I nver s e   t r ans f o r m a tio g i ve ou the   c o mpe n sa t i ng  refere nce  si g n a l s .   The  com p ensa ti n g   r e f e r enc e   s i g n las  a r com p ar e d   t o   li ne  c ur r e nt fr om   pow e r   s ys t e to  y iel d   s ou r c e   r e fe r e nc cur r ent s .   The   o b ta ine d   s o u r ce  r e fe renc cur r ents   a re   a ga i n   c ompa re d   to   a c t ua so ur ce   c ur r e nts  to  g ive   ou t   P W r e fer e nce   sig n a l.   P WM   r efe r enc e   s igna w h en   over l a p pe w i t h   leve shi f ted  c a r r i e r   ( L S C PWM  pa t t e r n)   s i g n a ls  p r o d u c e pu lses  t o   pow er  s witc hes   in  s hu n t   c o n t r o lle of  UPQC .   Th e   co mp l e t e  sch emat i c  c ont rol   al g o ri th m fo r sh u n t c o n t ro ller  o f   UPQC is sh o w n   in  Figu re 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       m u lt ile vel U P Q C  fo r vol t a ge  an d curre n t   qu a l i t y   im p r ov em ent  i n   di stri bu t i o n  system  ( V ee ra  Na gi Re ddy. V )   1 935     F i gur 4.   C o n tr ol  a l g or i t hm  f o r   s hunt  c on tr o l le r       3. 2.     C o n t rol  alg o r i t h f o s e ries  c on t r ol le T h e   se ri e s   c ont rol l er  o f   UPQ C   m ai n l y   st a b il i zes  o con d itio n s   t he  l oa v o l t a g e ,   w hic h   a r e   t he  m ain   c r it e r ia  f or  s e n siti ve  l oa ds.   T h co n t ro circ uit  to  g e n e r ate  g a t p u lse s   t ser i es  c o n v er t e r   of  U P Q i s   s how in  F i g ur e   5.   T he  t hr ee - p ha se  s o u r c vo l t a g i s   f e d   t thr e e- p h a se   pha se  l ocke lo op  ( P LL)   t get  t h e   in f o r m atio o f   pha se  a ng l e .   The  p h ase   an gle   ob t a i n e d   f r o m   P LL  a nd  the  t h r e e- pha se   s ou r ce  vol ta ge  s i g nal   is   p r o c e ssed   t o   C l a rk e s   t r a n sfo r mat i o n   bl o c k   wh ere   c o r r e s p ondi n g   e qua t i o n tr a n sf or m   thr e e- pha se   s our c e   vo l t age   s i g n a l s   i n   t tw c o - o r d ina t si g n al in  d- q’   t er ms  t h us   o b t a i n i n g   a c t ual   d- coor d i na t e   o f   vo l t a g e   si gna a n a c t ual  q- c o or d i na te  o v o lta ge  s i g na l .   T he   a c t ual  va l u e s   a r e   c om par e to  r e f e r enc e   d- q’   s i gna ls   a nd  the   er r o r   i s   p r o ce sse d   t P I   c on tr ol ler   w h ic y i el ds  r ef e r e n c si g n als.   T he se  v ol t a ge   r e f er ence   s ig n a l s   i d - q   c oor d i na tes  a l on w ith   pha se  a n g l e   i n f o r m ati on  fr om   P LL  a re   p r o c e ss e d   t o   in ve rse  t r a n sfo r mat i on  w h e r aga i d - q   coor di na tes   ar e   t r ans f or m e bac k   t o   a bc   sig n a l s Th e   th ree   c o -o rd in a t es   s ign a l s   a re   f ed   t P W ge ner a t o r   to   g e n er a t e   t r igge r i n g   pulses   t o   s w i tc hes   of   s er i es  c o nve r t er  o UP QC.  The  ov er -all  d i a g ram  of   5 - l e v e l   U P Q w i th  c o n t r ol   a l g or it hms  i s   i llus t r a t e in  F igur 6.  T a b le   2   ill us trates  s ys t e par a m e ters  u se d   f o r   sim u la ti on  a n al ys i s .           F i gur e   5.   C o n tr ol  a l g o r ithm   f o r   ser i es  c on tr ol ler   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I n t  J Po w El ec &  D ri S y s t   Vo l. 1 0 ,  No . 4 ,   D e 2 0 19   :   1 932    1 943  1 936     Fi g u re  6 .   O v e r a l l  s ch e m a t i c   c i r c u i t   o f  5 - l ev el  U P Q C   wi th   c o n t r o l   al gor it h m     Ta b l e   2.   S yste par a me t e r s   P a ra m e te V a l u e   Sourc e   V o lt a g e   415  V ,   50  H z   So u r c e  im p ed a n c e   0 .1  Oh m s, 0 .9 mH   Fil t e r   i m p e d a n c e   0 . 001O hm s,   1 0 m H       4.   RESU L T A ND ANALY S IS  4 . 1 .     UPQC co m pensa t in g   sa g   a n d ha rmo n ics   F i gur e   il lu str a tes  the  pow e r   s yst e pa r a m e te r s   w it U P Q C   s ho w in so ur c e   v o l t a ge,   U P Q C   c o mpe n sa t i ng  vo l t age  a n Lo ad  v ol t a ge.   S our ce   v o lta ge  i s   pr ogr a m m e t o   c o n ta i n   s ag  i v o lta ge   d ur i ng  0. se co nds t 0. 5 sec o nds.   D u r i n g  t h i par t i c u l a r   s ag per io d,   t h e   lo a d   a l s o sh oul be af f e c t ed  w ith sa g  b ut  U P Q (s eri e c o n v e rter)  i n j ect co mp e n sat i n g   signa l s   t po w e sys t em  thr o u g h  s er ie s tr an sf or me r   and  c o nd iti o n s th e   vo l t age  t o   l oa d.   C om pensa t i ng  s i g n als  a r in jec t e d   d ur i n t h s a g   p er iod.   T he   l oa vo l t a g i s   n ot  a ffe c t ed   with  sag  and   i s   mai n ta i n e d  at  co nstant p eak .   F i gur e   sh ow the  s y s t em   p ar a m e t ers  with   U PQC  c onne c t ed  i p o w er   s ys tem .   T hr ee- phase  s our c e   vo l t age,   s o u rc e curr ent s ,   l o a d  cur rents   a n c o m p ensa ti n g   c u rre n t s  fr o m   U P Q C   a r e  s how n in   F ig ur 8.  A l o a d   is  non- li ne ar   t y p e,   l oad   cur r en dr aw n on- l i n e ar   c ur r e nts  w h i c a ffe c t   s o u r c e   c ur r e nts.   C om pen s a t i n g   si gna ls   f r o U P Q C   ( shu n t   c ompe nsa t or )   n u ll i f ie t h e   a ffe c t   o f   h a r m onics   o s o urc e   p ara m e t e r s.  S our ce  cur r ent   i s   ne ar e r   s in us oida l   w ith  v er le ss  d ist o r t i on  and  loa d   c ur r e nt  i s   n o n - l inea r   in  n a t ur e.   S o u r ce  vo lta ge   c onta i n s   sag   as  e x p lain ed  in   Figu re  7 F i gur e   i l l u s t r a t es  t he   pow e r   f a c tor   on  so ur ce   s i d of   p ow e r   s y s t e m.  S o u r c e   vo lt ag an sou r ce  c u r r e nt   h a v a l m o st  t he  s a m e   phase   a nd  p o w e r   fa ctor   t e nds  t un i t y.   C ur r e nt  s i g nal   is  a dde w ith   g ai ( t o   incr ease   t h am pl i t ude)   f o r   better   v i sua liz a tion.   F i gur e   1 0   s how t h e 5 - L eve l   out pu b e f o r e   f i l ter i n g   f r o se r i es  con t ro ll e r   o f   UPQC C H B   s t ru ctu r g i v e ou 5 - level  o u t p u t wh ich   is   f u r th er filtered . Ph ase v o l ta g e   w it h   300V p e a k .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       m u lti lev e l U P Q C  fo r v o lt a g an d curre n t   qua li ty im p r ov e m ent i n   distr i bu t i o n  system   (Ve e ra N a gi   Re ddy. V 1 937     F i gure  7.  S ourc e   v ol ta ge , U PQ C c o mpe n sa tin vol ta ge , L o a d vo l t a ge           F i gure   8.  S ourc e   volta ge sou r ce  curr ents, loa d cur r ents a nd   c o m p ensa ti n g  cur rents o f  U P Q           Fi g u re  9 So u r c e   P o w e r  f a c t o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   1 9 3 2  – 1 943  1 938     F i gure  1 0 . 5- L evel  o utp u t  fro se ries  c on tro ller  of U P Q     F i gure  1 1   s ho w s   t h e 5- Le vel   ou t p u t   b e f or fil t eri n fr om  s hu n t   c on tro l ler  o f   U P Q C .   C H B   s t r uc t u re  gi ves o u t  5-le v e l  ou t pu t   w h i c h is fur ther  f i l t e r e d. P ha se vol ta g e  wit h   300V p ea k .           F i gure   1 1 .   5-Le vel o u t p u t   f ro m   shun t c ontr o ller   of  U P Q     F i gure  1 2   a nd   F igure   1 3   s ho w s   h arm o n i a n a l ys is  F F T   w i n d o w s   o s our ce   a n d   l oa d   cu rre nt .   S ourc e   curr ent  is  d i s t o rted  b 2. 98%  a nd  loa d   c urr e nt  b 2 9 .46 % .   S our c curre nt   d ist o rt io is  w i t hi nomi n a l   l im it  and  loa d  bei n g  no n -l i n ea r in n a t ure  co nta i ns  l arge  dis t o r t i o n i current .          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       m u lti lev e l U P Q C  fo r v o lt a g an d curre n t   qua li ty im p r ov e m ent i n   distr i bu t i o n  system   (Ve e ra N a gi   Re ddy. V 1 939 F i gur e 1 2 .   THD   in source  c urrent   F igure  13.  TH D   in loa curr ent   4.2.   U PQC   comp en satin g  swe l l   a n d  h armon i c s   F i gure  1 4   i ll ustra t e s   t he  p o w er   s ystem   pa ram e ter s   w it h   UP Q C   s ho w i ng  s ourc e   v olt a ge U P Q C   com p en sat i n g   vo l t age   an d L o a d  vo l tage.   S o urce   v o lta ge is pro g ra mme d   t o   co nt ai swell   i n  v olt a ge   d u r i n 0 . seco nds  t 0. 5   sec o n d s.   D uring  th is  p ar t i c u la sw ell  pe ri o d ,   th loa d   a ls sh ou l d   b affe cte d   w ith  s w e ll   but   U P Q C   ( series  c on ver t e r)  in jec t com p e n s a t i n g   s ig na ls  t p o w e r   s yst e m   throu g h   s e r ies  tra n sfor me and   con d i t i on the   vo l t age   t o   l oad .   C om pe nsa t i n s i g n a l a r injec t e d   dur in t h e   sa p e r i od.   T he  l oa v o l t a ge  i s   no t affec t e d  w i t h sa and is m ain t a i n e at c o n sta n pea k .   F i gure  15   s ho w s   t he   s ystem   pa ram e ter s   w it U P Q C   c o n n e c ted   i n   p o wer  s y s t em Three-phase  s ource  vo lta ge,  s ourc e   cur r ents,  l o a d   c urre nts  a n d   c o mpe n sa ti ng   c urre n ts  f rom   U P Q C   a re  s how in  F ig ur 15.   A s   loa d   i n on- l i n e a r   t ype l o a d   c ur rent  d r a w s   n o n -l i n ea c u rre nts   w hi c h   a ffe ct  s o u rc c u rre nts.   C ompe nsa tin signa l s   f rom   UP QC   ( shunt  com p ensa tor)   n ull i fies   t he  a f f ect  o h a r mo n i cs  o so u r c e   p a r amet ers.  S o u r ce  curr ent  is  n e a re sin u soi d a l   w it very  l e s di st ort i o n   a nd  loa d   c urre nt  i s   no n-l i n ear   i n   na t u re.   S ourc e   v o l ta ge   con t a i n s  sw e ll a s  e x p la ine d  in   F i gure   14.   F i gure  1 6   i l l us tra t e s   t he  p ow er  f a c tor  o n   s o u rce   side  o p o w e system .   S ource   v o l t a ge   a nd  so ur c e   curr ent  ha ve  a lmos the  sam e   pha se  a n d   p ow e r   f actor  t e nds  t un i t y.  C ur rent  s i g nal   is  a dde w ith   g ai (to   incre a se  t he  a mpli tude ) f o r be t t e r  v isua l i za ti on.   F i g u r e   1 7  s h o w s  t h e  5 - L e v e l  o u t p u t   b e f o r e  f i l t e r i n g  f r o m   s e r i e s  c o n t r o l l e r   o f  U P Q C .   C H B  s t r u c t u r e   gi ves o u t  5-le v e l  ou t pu t   w h i c h is fur ther  f i l t e r e d. P ha se vol ta g e  wit h   300V p ea k .   F i gure  1 8   s ho w s   t h e 5- Le vel   ou t p u t   b e f or fil t eri n fr om  s hu n t   c on tro l ler  o f   U P Q C .   C H B   s t r uc t u re  gi ves o u t  5-le v e l  ou t pu t   w h i c h is fur ther  f i l t e r e d. P ha se vol ta g e  wit h   300V p ea k           F i g u r e   14.  S ource  vol t a ge,   U P Q C   c om pens ati n g vo l t a g e,  Loa vo lt age           F i g u r e   15.  S ource  vol t a ge,   so urce  c urrents,  l oad c u rre n t an d c ompe n s a t in curre nts  o f  U P Q Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   1 9 3 2  – 1 943  1 940     F i gure   1 6 S ourc e  P ow e r  fact or          F i gure  1 7 . 5- L evel  o utp u t  fro se ries  c on tro ller  of U P Q         F i gure   1 8 .   5-Le vel o u t p u t   f ro m   shun t c ontr o ller   of  U P Q     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       m u lt ile vel U P Q C  fo r vol t a ge  an d curre n t   qu a l i t y   im p r ov em ent  i n   di stri bu t i o n  system  ( V ee ra  Na gi Re ddy. V )   1 941 F i gur e   19  a n d   F i gur 2 0   s ho w s   h a r m o n i c   a n al ys is  F F T   w i n d o w s   o f   s our ce  a n loa d   c u r r e nt .   S our c e   c u r r e nt   i d i s t o r t e b y   2 . 09%   a nd  l o ad  c ur r e nt   b y   2 9 . 3 7 % .   S our c c u r r e nt  d i s t o r t ion  i s   w it hi nomi n a l   l im it  a nd  l o a d   b e i ng  no n- l i ne ar   i n a tur e   c onta i ns  l a r ge  d i s tor t i o i n   cu rrent.       F i gur e   1 9 .   THD   i n   s our ce   c ur r e nt     F i gur 2 0 .   THD   in  l oa cur r ent       Tab l 3   sh ow s   t h e   har m o n ic  a na l y sis  w ith  U P Q i n   d i f f e r e nt  w or k i n c o n d i t i on s.   I b o th  t he  c ases   sour c e   c ur r e nt  i w i t h i n   n omi n al  lim it.     Tab l 3.  H a r mon i ana l y s is  C ondit i on   T H D   i n Source   C u r re n t   T H D   i n  Lo a d C u rre nt   Volt a g e   S a i n  pow e r   s y s tem  2. 98  29.46  %   Volt a g e   Swe ll  i n   p owe r   s y s tem  2. 09  29.37  %       5.   CONCLUSION  Wor s e n   o vo lt a g or   c ur r e nt  i p o w e r   d i s t r i b u tio s y ste m   i d u t o   l ar ge  u sa g e   o f   non- li nea r   e q u i pm ent s  a n d  p ow er  e l e c t r o n i c o n v er t e r s  a nd  d u to  l oa d f a c t or s .  UP Q is  a  F A C TS  ba s e d  c on tr ol le r   us e d   in   p o w er   s yste to   e nha nce  the   pow er   q ua li ty.   The   pa per   pr ese n t s   5- Le ve CH str u c t ur e d   U P Q C   f o r   t h e   im pr o v em ent   o f  v o l t a ge   a n d  c ur r e nt   i pow e r  dis t r ib ut i o n   s y s t e m .   S e r i e s  a nd   s h unt   c o n t r o l l e r of  U P Q C   ar e 5 - Le ve i nver t e r s,   i nj e c t in co m p ensa t i n g   s i gna ls  t c o n d i t i o n   t h e   v o lta ge  a n d   c ur r e n t   r espec t i v e l y.   S e r ies  co nt r o l l e r   i s   c o n t r oll e u s i n vo lt ag re fe re n c e   SR cont r o l   an s h un t   c o n t ro lle is  c o n tr ol le  w it PQ  b as e d   a l g o r i t h m .   C o n tr ol  a lg ori t h m s   w it 5-lev e l   CH UP QC  a re  v er ifie d   t o   c om pen s at e   sa g/sw e ll  i n   s our c e   vo l t age   w i t h   s im ulta ne ou ha r m oni c   su p p r e ssi on  i n  s o u r c cur r en t. Harm onic s  i so ur ce  curr ent is m a i n t ai ne d   w i t h i n   n om i n a l   v alue s.   C ontr o alg o r i thm s   a re  e xpla i ne i n   d eta il     REFERE NC E S   [1]   R.  D iv ya,  S.  M Nan d u k ri shn a an M .   G N a ir,  "Hard w are  i m plem e nta tio o f   p o w e r   s ha ring   a n d   p o we qu a l i t y   i m prov e m ent   f o g r id  i n t eg rati on  o f   m icro gri d , "   2017  In ter n a t i onal  Confer ence o n   T echn o l ogi cal   Adva ncemen ts  i n   Po w e r   a n d  En e r g y   ( T A P  En e r g y ) ,   Ko lla m,  Ind ia ,   20 17 , pp .   1 -6 .   [2]   R .   K a l p a n a ,   S .  C .   K h i m a v a t h ,  S .   P .  P  a n d  B .   S i n g h ,  " P o w e r   Q u a l i ty   E nh an cem ent   U s in Curren t   I n j ection   T echni qu in   a   Z ig zag  C on Fig u red  A u t o t r an sf o r m e Bas e 1 2 -Pul se   R ectifier,"  i n   IEEE T r ansactio ns  on  In du st ry   A p p l ica t i o n s ,   2018 ( e a r l y  acces s) .   [3]   V .   K hadk ik ar  " E n h a nci ng  electri p o wer  qual ity  u si ng   U P Q C:  A   c o m p rehen s iv ov ervi ew, "   IE EE Trans .   Power   E l ectr on.  vo l . 2 7   no . 5  pp .  22 8 4 - 22 97  20 1 2 .   [4]   A .   L u o  H .   X i a o  F .   M a  e t   a l .   " D i s tribu tion  s t at ic  c ompensator  b a s e on   a n   i m p r ov e d   d i r ect  p ow er  c o n t r o l   s t r a t eg y, "   IE T Power   Electron . vo l . 7  n o.  4  p p. 9 57 -96 4  2 01 4.  [5]   C.   K um ar  M .K .   Mi sh ra  " An   i m p ro ved  hy bri d   D STATCO M   to polo g y   t o   c om pen s at reacti v and   n o n lin ear  l oad s ,"  IE E E  Trans .  Ind.  E l ectr o n . vo l . 6 1 no . 12   p p . 6 51 7-6 5 2 7   2 0 1 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.