I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nic s   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8 ,   p p .   1 9 2 6 ~ 1 9 3 6   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 4 . pp 1 9 2 6 - 1 9 3 6     1926       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   Desig n   o Shun H y brid  Active  Po w er F ilter   to  R ed uce   H a r m o n ics  o A S ide   D ue  to No n - linea L o a ds         M a dh u B .   R . 1 Dines h M .   N . 2 Ra v it hej a   B .   M . 3     1 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   Ja in   Un iv e rsity ,   Be n g a lu ru ,   In d ia   2 De p a rtme n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   R V   Co l leg e   o f   En g in e e rin g ,   Be n g a lu r u ,   I n d ia   3 De p a rtme n o f   El e c tro n ic S c ien c e ,   T h e   Ox f o rd   Co ll e g e   o f   S c ien c e ,   Be n g a lu ru ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   1 3 , 2 0 1 8   R ev i s ed   A u g   6 ,   2 0 1 8   A cc ep te d   Sep   1 2 ,   2 0 1 8       T h e   q u a li ty   o p o w e r   is  a   m a jo c o n c e rn   b e c a u se   o f   h a r m o n ics   i n   th e   li n e d u e   t o   v a rio u s o u rc e s.  P a ss iv e   fil ters   h a v e   b e e n   u se d   to   re d u c e   t h e   sp e c if ic   h a rm o n ics .   In   t h is  p a p e sh u n t   h y b rid   a c ti v e   p o w e f il ter  c o n sisti n g   o f   b o t h   a c ti v e   f il ter  a n d   p a ss iv e   f il ter  c o n n e c ted   in   p a ra ll e is  d e sig n e d   to   re d u c e   h a rm o n ics   in   so u rc e   sid e   f o n o n   li n e a lo a d s.  T h e   sh u n p a ss iv e   f il ter   in c lu d e a   tu n e d   RL c ircu it   t h a b e h a v e li k e   a   b a n d - p a ss   f il ter  f o a   p a rti c u lar  h a rm o n ic  c o n ten t .   T h e   sh u n a c ti v e   f il ter  u su a ll y   v o lt a g e   so u rc e   in v e rter  (V S I)  t h a p r o d u c e re v e rse   h a r m o n ic  c u rre n b a se d   o n   Clark e ’s   tran s f o r m a ti o n .   T h e   c o n tr o stra teg y   is  i m p le m e n ted   u sin g   in st a n tan e o u s   re a c ti v e   p o w e th e o r y   to   d e sig n   S h u n Hy b rid   A c ti v e   P o w e F il te (S HA P F )   f o a   n o n   li n e a lo a d .   T h e   p ro p o se d   c o n tro l   tec h n iq u e   is  sim u l a ted   u sin g   M AT LAB  S IM UL INK ,   Re su lt sh o w   th a t   th e re   is   c o n sid e ra b le   re d u c ti o n   in   to tal  h a rm o n ic  d isto rti o n   (T HD o f   so u rc e   c u rre n f ro m   3 0 . 3 5 %   to   3 . 2 5 %   w it h   th e   p ro p o se d   c o n tr o ll e o n   sh u n h y b rid   a c t iv e   p o w e fil ter.  T h e   p e rf o r m a n c e   o f   S H A P F   is  b e tt e th a n   P a ss iv e   a n d   S h u n t   A c t iv e   P o w e F il ters .   K ey w o r d :   C lar k e s   t r a n s f o r m atio n     I n v er s e   C lar k e t r a n s f o r m at io n   I n s t a n tan eo u s   r ea cti v p o w er   th eo r y   P o w er   q u ali t y   Sh u n t H y b r id   A c tiv P o w er   Fil ter   ( SH A P F)     Co p y rig h © 201 I n s t it u te o f   Ad 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 :   Ma d h u   B .   R . ,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   R e s e ar ch   Sch o lar ,   J ain   Un i v er s it y ,   B en g al u r u   5 6 0 0 0 1 ,   I n d ia .   E m ail: m ad h u 3 r ao @ g m ai l.c o m ,   m ad h u b r @ r v ce . ed u . i n       1.   I NT RO D UCT I O N     C o n s u m er   ap p lian ce   r eq u ir e s   g o o d   q u alit y   o f   p o w er   co n s t an tl y   to   o p er ate.   T h q u alit y   o f   p o w er   d eliv er ed   to   th cu s to m er   g ets   af f ec ted   b y   s e v er al  ex ter n al  a n d   in ter n al  f ac to r s   s u ch   a s   v o l tag an d   f r eq u e n c y   va r iatio n s ,   f au lts ,   p o w er   o u ta g es,  h ar m o n ics  d u to   n o n - li n ea r   lo ad s   etc.   T h is   in   tu r n   r ed u ce s   th lif s p a n   o f   th ap p ar atu s .   T h u s ,   to   i m p r o v th p er f o r m an ce   o f   th e n d   u s er   ap p ar atu s   a n d   also   th o v er all  p o w er   s y s te m   th p r o b lem s   ca u s ed   b y   h ar m o n ics  s h o u l d   b eli m i n ated   [ 1 ] - [ 3 ]   T o   o v er co m th e f f ec o f   h ar m o n ic s   g e n er ated   in   th s y s te m   d u to   n o n   lin ea r   lo ad s   f il te r s   n ee d   to   b d esig n ed .   T h er ar s ev er al  f ilter   to p o lo g ies p r esen ted   in   t h liter at u r e.   I n itiall y   p ass i v f ilter s   w er u s ed   to   f ilter   o u o n l y   p ar ticu lar   f r eq u en c y   h ar m o n ic s   th at  d e p en d s   o n   s y s te m   i m p ed a n c an d   also   ca u s e s   r eso n an ce [ 4 ] - [ 6 ] T h u s o f   ac tiv p o w er   f ilter   w it h   v ar io u s   co n tr o s tr ate g ie s   f o r   p o w er   q u a lit y   i m p r o v e m en i s   d is cu s s ed   [ 7 ].   I n   o r d er   to   im p r o v th f ea tu r o f   p ass iv f ilter   an d   also   th en tire   s y s te m ,   t h e   ac tiv f ilter   h as  to   b d esig n ed   w it h   p r o p er   co n tr o alg o r ith m .   Acti v f ilter   is   co n tr o lled   b y   i m p le m en t in g   in s ta n ta n eo u s   P t h eo r y   [ 8 ] - [ 1 1 ] .   T h m aj o r   g o al  in   an y   co n tr o s y s te m   is   i n   d es ig n i n g   ac tiv p o w er   f ilte r   t f ee d   th e   cu r r en b ac k   in to   th li n s u c h   t h at  h ar m o n ic  co n ten ts   ar r ed u ce d   [ 1 2 ] - [ 1 5 ] .   I is   f o u n d   t h at  ac ti v e   f ilter s   f ac e s   s o m i s s u es  s u c h   as  it  r eq u ir e s   h ig h   co n v er ter   r atin g s ,   m o r e   ex p e n s i v t h an   p ass i v f ilter s ,   lar g er   in   s ize  w it h   m o r lo s s es.  Hen ce   to   p r ev en th ese   d r a w b ac k   h y b r id   ac tiv p o w er   f il ter   w h i ch   co n s i s ts   o f   b o th   p ass iv e   an d   ac t iv e   f i lter   is   f ea s ib le  w a y   o u t   f o r   p o w er   q u alit y   e n h an ce m e n [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   H y b r id   ac tiv e   f ilter s   co m p r is e s   o f   p ass iv e le m e n t s   s u ch   as  ca p ac ito r s ,   i n d u c to r s   ,   r es i s to r s   a n d   s i n g le  o r   m u l tip le  v o lta g s o u r ce   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  & Dr iS y s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Desig n   o f S h u n t H yb r id   A ctive   P o w er F ilter   to   R ed u ce   Ha r mo n ics o n   A C   S id e…   ( Ma d h u   B .   R . )   1927   p o w er   w id th   m o d u lated   P W co n v er ter s .   T h h y b r id   ac tiv f ilter s   ar h av i n g   m o r a d v an ta g i n   f i lter in g   h ar m o n ics   th a n   th e   p ass i v f ilter s   b o t h   f r o m   f ea s ib ili t y   a n d   ef f ic ien c y   p o in o f   v ie w ,   esp ec iall y   f o r   h i g h   p o w er   ap p licatio n s   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   I n   th p r o p o s ed   w o r k   h y b r id   f ilter   co n s i s tin g   o f   an   ac ti v e   f ilter   i n   p ar allel  w i th   p as s i v f ilter   i s   d esig n ed .   T h d if f er e n co n tr o tech n iq u es  s u c h   a s   ar tifitia in tell ig e n ce ,   ar ti f iti al  n e u r al   n et w o r k   ANN  ar u s ed   i n   h y b r id   f il ter   d esig n   f o r   r ed u ctio n   o f   h ar m o n ic s   in   li n es  d u to   n o n   li n ea r   lo ad s   [ 2 0 ] - [ 2 5 ] .   I n   th is   p ap er   an   atte m p is   m ad to   d ev el o p   co n tr o tech n iq u b ased   o n   in s ta n t an eo u s   r ea cti v p o w er   t h eo r y   i n   th e   SH A P F   d esig n   to   r ed u ce   t h h ar m o n ic  cu r r e n ts   i n   t h s o u r ce   s id e.   s h u n h y b r id   f ilter   w it h   4 0 0 V,   5 k w ,   5 0   Hz   r atin g   i s   s i m u lated   u s i n g   MA T L A B   s i m u li n k   p lat f o r m   to   r ed u ce   T HD  co n ten in   s o u r ce   cu r r en f o r   n o n   lin ea r   RL   lo ad s .   T h s i m u lati o n   r esu l ts   p r o v es  t h at  t h p er f o r m a n ce   o f   h y b r id   f ilter   i s   b etter   th a n   ac t i v an d   p ass iv e   f ilter s .   T h T HD  co n ten t   o n   A C   s id e   is   r ed u ce d   to   3 . 2 5 f r o m   3 0 . 3 5 b y   i m p le m e n ti n g   in s ta n ta n eo u s   co n tr o l te ch n iq u in   SH A P F.        2.   SH UNT H YB RID A CT I VE   P O WE F I L T E R   Fig u r 1   d ep icts   t h g e n er al  b lo ck   d iag r a m   o f   SH A P co n s i s ti n g   o f   b o t h   s h u n a cti v e   f il ter   an d   p ass iv f ilter .   T h p o w er   r atin g   of   ac ti v p o w er   f ilter   d ep en d s   o n   th o r d er   o f   f r eq u en c y   th at  n ee d s   to   b f ilter ed .   T h er ef o r e   ac tiv p o w er   f ilter   is   e m p lo y ed   to   d ec r ea s lo w er   o r d er   h ar m o n ic s   w it h   lo w er   p o w er   r atin g   w h ic h   in   t u r n   r ed u ce s   s ize  a n d   co s t o f   ac tiv f ilter .   T h is   co n c ep t is ad o p ted   in   d esig n i n g   o f   SH A P F f ilter .             Fig u r e   1 .   B lo ck   d iag r a m   o f   S HA P F       T h b lo ck   d iag r a m   o f   s h u n t   ac tiv p o w er   f ilter   s h o w n   in   Fi g u r 2   co n s is tin g   o f   ac tiv f ilter   co n tr o ller   an d   P W M   co n v er ter   [ 2 6 ] .   T h P W c o n v er ter   co m p r is o f   3   leg   in v er ter   cir cu it  an d   P W co n tr o ller   f o r   g e n er ati n g   g ate  s ig n al s   to   t h b r id g in v er ter .   T h co n tr o ller   in   ac tiv e   p o w er   f il ter   ca lcu lates  th e   cu r r en ts   to   b co m p e n s ated   s o   th at  i n v er ter   p r ec is el y   tr ac k s   an d   in s er b ac k   t o   t h li n a p o in o f   co m m o n   co u p lin g .   T h cu r r en ts   a ,   b ,   an d   v o lta g es  v   a ,   v   b ,   v   c   f r o m   t h li n es  ar f ed   to   t h co n tr o ller   as  i n p u t.  I n   th co n tr o ller   th co n tr o alg o r ith m   b ased   o n   in s ta n tan eo u s   r ea ctiv tec h n iq u is   i m p le m en ted   to   ca lcu late  t h e   h ar m o n ic  cu r r e n ts   t h at  ar p r esen ted   i n   t h li n es.  T h h ar m o n ic  cu r r e n ts   f r o m   t h co n tr o ller   ca * ,   cb *   ,   cc *   to   b co m p en s ated   ar g i v en   to   t h g ate  ter m i n als  o f   i n v er ter   c ir cu it  .   T h o u tp u c u r r en ts   ca ,   cb   ,   cc   f r o m   th e   in v er ter   ar ap p lied   ag ain   to   lin w h ich   co n s is t s   o f   h ar m o n ic  cu r r en t s   th at  n ee d   to   b e   c o m p e n s ated   d u to   n o n - li n ea r   lo ad s .           Fig u r e   2 .   B lo ck   d iag r a m   o f   s h u n t a ct iv p o w er   f ilter     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 694   I n t J   P o w   E lec  & Dr iS y s t ,   Vo l.   x ,   No .   x Mo n th   201 x   :   1926     1 9 3 6   1928   3.   CL ARK E S T RA NSFO RM AT I O AN I NV E RS E   C L ARK E S T R ANSF O RM AT I O N   T h P th eo r y   u s es  th C lar k tr a n s f o r m atio n   r ep r esen ted   i n   m a tr ix   f o r m   t h at  w il li n ea r ly   m ap   3 - p h ases   o f   v o lta g an d   cu r r en in to   s tatio n ar y   r ef er e n c s tr u ctu r e.   T h is   co n v er s io n   m ap   th 3 - p h ase  in s ta n t a n eo u s   v o ltag e s   a n d   c u r r en ts   i n   A B C   p h ases   to   t h e   i n s ta n ta n eo u s   v o ltag e s   a n d   c u r r en ts   o n   t h e   α   β   0   ax is   a s   g i v en   b y   eq u atio n   1   [ 1 0 ] , [ 1 1 ]   an d   its   in v er s co n v er s io n   is   g iv e n   b y   E q u atio n   2   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .                   ( 1 )                 ( 2 )     T h b en ef it  o f   α   β  0   co n v er s io n   is   to   s p lit  t h co m p o n e n t s   i n   ze r o - s eq u e n ce   f r o m   t h at  o f   th r ee   p h ase  A B C   co m p o n en ts .   A s   α   β  a x is   co m p r is e s   p o s iti v an d   n e g ati v s eq u e n ce   co m p o n e n t s   w it h   ab s en ce   o f   n eu tr a l   w ir i n   3 -   p h a s e,   3 - w ir s y s te m   a n d   h e n ce   cu r r en i o   in   ze r o   s eq u en ce   ca n   b n e g lect ed .   T h th r ee   p h ase   v o ltag e s   i n   4   w ir s y s te m   a r b alan ce d ,   th v o lta g i n   ze r o   s eq u en ce   w i ll  b ab s en t,  a n d   h e n ce   v 0   ca n   b e   eli m i n ated .   T h er ef o r b y   eli m in ati n g   v 0   f r o m   t h co n v er s io n   m atr ice s ,   th C lar k e s   co n v er s io n   an d   in v er s C lar k e s   co n v er s io n   is   i n d icat e d   b y   eq u atio n   3   [ 1 1 ]   an d   e q u atio n   4   [ 1 1 ]                     ( 3 )                   ( 4 )       4.   I NS T AN T ANEOU S RE AC T I V E   P O WE P Q   T H E O R Y   T h p - q   th eo r y   ca n   b em p lo y ed   to   ca lcu late  p o w er   in   all  th to p o lo g ies.  3   in s tan tan eo u s   p o w er s   ar d ef in ed   i n   p - q   th eo r y   n a m el y   ze r o   s eq u en ce   p o w er ,   r ea p o w er   a n d   i m a g i n ar y   p o w er   o r   r ea ctiv p o w er .   W h ich   ar ca lcu lated   u s in g   V α ,   Vβ,  Vo ,   I α ,   I β,  an d   I 0 .   Vo   an d   I o   ar e   ab s en in   ca s o f   3   p h ase  3   w ir s y s te m   an d   p er f ec tl y   b ala n ce d   3   p h ase  4   w ir s y s te m .   a.   Hen ce   P o w er   f lo w   i s   o n l y   r ep r esen ted   b y   r ea l p o w er   i n   ca s o f   3   p h ase  3   w ir s y s te m .     b.   T h co n s tan t a n d   th o s cillat in g   p ar ts   o f   r ea l a n d   r ea ctiv p o w er   ca n   s ep ar ate   in to   t w o   p ar ts .   T h P th eo r y   i s   ap llied   t o   ca lcu late  p o w er   i n   3 - p h as 3 - w ir s y s te m s   o r   3 - p h as 4 -   w ir e   s y s te m s . T h 3   in s tan tan eo u s   p o w er   th at  ar d ef i n ed   in   P th eo r y   ar ze r o   s eq u en ce   p o w er   p o ,   th r ea p o w e r   p ,   an d   r ea cti v e   p o w er   q .   T h es in s ta n t an eo u s   p o w er s   ca n   b e   r ep r esen ted   f r o m   in s ta n p h as v o lta g es   an d   li n cu r r en ts   o n   th α   β 0   ax i s   as in   eq u atio n   5   [ 1 1 ] .                   ( 5 )     I f   t h er i s   n o   ze r o   s eq u en ce   cu r r en ts   io   an d   ze r o   s eq u e n ce   v o ltag es   v 0   t h p o w er   p   a n d   q   co m p o n en t s   ca n   b r elate d   t o   α   v o ltag es a n d   cu r r en ts   as i n   eq u atio n   6   [ 1 1 ] .                 ( 6 )     Fig u r 3   e x p lai n s   th e   co n ce p t   o f   P th eo r y   i n   ac ti v e   p o w e r   f ilter   co n tr o ller   d esi g n U s i n g   C lar k e   co n v er s io n   b o th   s u p p l y   v o lta g an d   lo ad   c u r r en t   f r o m   t h r ee   p h ases   ca n   b co n v er ted   i n to   t w o   p h ase   i.e .   f r o m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  & Dr iS y s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Desig n   o f S h u n t H yb r id   A ctive   P o w er F ilter   to   R ed u ce   Ha r mo n ics o n   A C   S id e…   ( Ma d h u   B .   R . )   1929   A B C   co o r d in ate   to   α   β  ax i s .   Fro m   t h i s   in s ta n tan eo u s   tr u e   an d   i m ag in ar y   p o w er s   ar ca lcu lated .   A f ter   k n o w i n g   th p o w er   r eq u ir e m en t,  cu r r en to   b co m p en s a t ed   is   ca lcu lated .   T h DC   lin k   v o lta g r eg u lato r   b lo ck   f i n d s   t h a d d itio n al  q u an tit y   o f   p o w er   P loss w h ic h   c au s e s   an   e x tr en er g y   f lo w   t o   th d lin k   to   be   ar o u n d   th e   r ef er en ce   v o ltag e   V ref .   T h e   P l o s s   is   ad d ed   to   t h co m p en s ati n g   ac ti v p o w er   alo n g   w ith   t h e   co m p e n s at in g   r ea ctiv p o w er   q   f o r   ca lcu latio n   o f   r ef er en ce   cu r r en t s .   I d eter m in e s   th i n s tan t   co u n ter v ail in g   cu r r en r ef er e n ce   f r o m   t h u n w a n ted   p o w er s .   T h ese   co m p e n s ated   cu r r e n ts   ar in   r ev er s s en t   b ac k   to   3 - p h a s e   A B C   c o o r d in ates.   T h cu r r e n to   b co m p en s ated   ca n   al s o   b ca lcu lated   b y   f i n d i n g   t h d if f er e n ce   b et w e en   cu r r en i n   li n a n d   s ta n d ar d   s in u s o id al  w a v ef o r m   o f   s a m p ea k   v al u as   th at   o f   f u n d a m e n tal  c u r r en t   co m p o n e n t d r a w n   b y   n o n   l in e ar   lo ad   [ 1 3 ] .             Fig u r 3 .   I m p le m e n tatio n   o f   P th eo r y   i n   Sh u n A cti v P o w er   Fil ter       5.   SI M UL AT I O M O DE L S   T h f o l lo w i n g   ar t h s p e ci f i c at io n s   o f   p r o p o s ed   S H A P a s   s h o w n   i n   T ab le  1 .   T h r ee   p h as SH A P F   w it h   t h s p ec i f icatio n s   as  i n   T ab le  1   is   d esig n ed   an d   s i m u lat ed   u s in g   M A T L A B   s i m u li n k .   F ig u r 4   r ep r esen ts   th e   s i m u li n k   m o d el  o f   SH A P F   in   3 - p h a s s y s te m .   Me as u r e m en b lo ck   m ea s u r es   th r ee   p h ase  v o ltag e s   a n d   cu r r en ts .   A   p r o p er   b r ea k er   ti m i n g   is   g iv e n   to   3 -   p h a s cir cu it  b r ea k er   w h ich   i s   co n n ec t ed   in   s er ies   w it h   3 - p h ase  li n a n d   s h u n ac ti v p o w er   f ilter   s o   t h at  t h cir c u it   b r ea k er   co n n ec t s   s h u n f ilter   to   th s y s te m   a f ter   s o m ti m d e la y   . T h s i m u la ti o n   is   s tar ted   to   s tu d y   th e f f ec o n   s o u r ce   cu r r en h ar m o n ic s   an d   also   th e f f ec t   o f   s h u n ac ti v f ilter .   T h lo ad   co n s id er ed   h er is   n o n - li n ea r   lo ad   co m p r is e s   o f   t w o   c o m p o n en t s   3 - p h ase   d io d r ec tif ier   an d   u n b alan ce d   R   lo ad   as  s h o w n   i n   F i g u r 5 .         T ab le   1 .   Sp ec i f ica t io n s   o f   S H A P F   V o l t a g e   R a t i n g   400V   L o a d   3 -   p h a se   d i o d e   r e c t i f i e r   w i t h   R L   l o a d   a n d   U n b a l a n c e d   r e si st i v e   l o a d   S h u n t   P a ssi v e   P o w e r   F i l t e r   L = 1 . 1 1 mH ,   C = 1 9 6 µ F   S h u n t   A c t i v e   P o w e r   F i l t e r   T h r e e   p h a s e   V S I   i n v e r t e r   w i t h   si x   I G B T’ s         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 694   I n t J   P o w   E lec  & Dr iS y s t ,   Vo l.   x ,   No .   x Mo n th   201 x   :   1926     1 9 3 6   1930       Fig u r 4 C o m p lete  s y s te m   o f   SH A P F       As  t he   s w itc h i n g   o f   t w o   lo ad s   is   n o t   s i m u l tan eo u s   p r o p er   b r ea k in g   ti m i s   p r o v id ed   to   an al y s e   h ar m o n ics  co m p e n s a tio n   a n d   s y s te m   b alan c e   w i th   SH A P F.   T h b lo c k   r ep r e s e n t e d   b y   s h u n t   ac t i v p o w e r   f il ter   AP i n   F i g u r 4   i s   e l ab o r a ted   i n   F i g u r 6 .   I h a s   th r ee   b lo c k s   s u c h   a s   P a n d   I   co m p e n s a ti o n ,   h y s t er es i s   co n tr o ll er ,   P I   co n t r o ll er .   I n   P &   I   b lo c k   t h co m p e n s at ed   c u r r e n to   b i n j ec te d   b ac k   to   t h s y s t e m   i s   c al c u l at ed   b y   i m p le m e n t i n g   P t h eo r y .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  & Dr iS y s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Desig n   o f S h u n t H yb r id   A ctive   P o w er F ilter   to   R ed u ce   Ha r mo n ics o n   A C   S id e…   ( Ma d h u   B .   R . )   1931   Fig u r 5 .   No n - li n ea r   an d   u n b a lan ce   r esis tiv lo ad       Fig u r 6 .   Sh u n A ct iv P o w er   Fil ter       Us i n g   M A T L AB   f u n c t io n   b lo ck   t h m a t h e m a ti ca o p er at io n s   i n v o l v ed   i n   t h co n tr o a l g o r it h m   ar e   i m p l e m e n t ed .   F i g u r 7   i n d ic ate s   t h i m p l e m e n ta t io n   o f   C lar k e s   a n d   i n v er s C lar k e s   tr a n s f o r m a t io n   f o r   ca l c u l at io n   o f   co m p e n s at i n g   c u r r e n t s .   I n   C l ar k e   V   a n d   I   b lo ck s   t h 3 -   p h a s v o lt a g e s   a n d   c u r r e n t s   s a y   u ,   v ,   ar c o n v er ted   i n to   t w o   p h a s s a y   x ,   y   t h r o u g h   t h f o llo w i n g   f u n c tio n s   s h o w n   i n   E q u a t i o n s   7   to   12.                                                                             ( 7 )                                                         ( 8 )                                                     ( 9 )                                                         ( 1 0 )                                                         ( 1 1 )                                                         ( 1 2 )       I n   P c al c u l at io n   b lo c k   b o t h   ac t i v a n d   r ea ct i v p o w er s   o f   3 -   p h a s s y s t e m   a r ca lc u la te d   f r o m   x 1 x a n d   y 1 ,   y 2   t h r o u g h   t h f o ll o w i n g   f u n c ti o n s   s h o w n   i n   E q u at io n s   1 3   to   1 5 .                                                       ( 1 3 )                                                         ( 1 4 )                                                         ( 1 5 )           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 694   I n t J   P o w   E lec  & Dr iS y s t ,   Vo l.   x ,   No .   x Mo n th   201 x   :   1926     1 9 3 6   1932       Fig u r 7 .   C u r r e n t   co m p e n s a ti o n   ca lc u la ti o n       I n   I C OM   M A T L A B   f u n ct io n   b lo c k   a s   s h o w n   i n   F i g u r 7   t a k e s   t h o s ci l la ti n g   co m p o n e n t   o f   p o w e r   P osc ,   r ea ct i v p o w er   q ,   v 1   a n d   v 2   a s   t h i n p u t s   a n d   ca lc u la te s   t h h ar m o n ic  c u r r e n t s   i n   a lp h b et a x e s   t h r o u g h   t h e   f u n c t io n s   a s   i n d ic ated   i n   E q u at io n s   1 6   to   1 8 .                                                         ( 1 6 )                                                         ( 1 7 )                                                         ( 1 8 )       B y   i m p le m e n t i n g   i n v er s C l a r k e s   co n v er s io n   t h co m p e n s a ti n g   c u r r e n ts   i n   ter m s   o f   I c a,   I cb   a n d   I cc   p h as e s   ar c al c u l at ed   b y   h ar m o n ic  c u r r e n t s   i n   al p h a   b et a x e s   t h r o u g h   t h f o l lo w i n g   f u n ct io n s   s h o w n   i n   E q u at io n s   1 9   to   2 2 .                                                       ( 1 9 )                                                         ( 2 0 )                                                         ( 2 1 )                                                         ( 2 2 )       I n   h y s t er e s i s   co n tr o ll er   b lo c k   t h e   l i n c u r r e n i s   c o m p ar ed   w i t h   t h co m p e n s at i n g   c u r r e n a n d   i n   p r o p o r t io n a te   g a te   s i g n a l s   ar g e n er a ted   to   d r i v u n i v er s a b r id g 3 - ar m   w i t h   V SI  h a v i n g   s i x   I GB T ’s   a s   s h o w n   i n   f i g u r 6   . I n v er ter   g en er a te s   t h r e q u ir ed   h ar m o n ic  c u r r e n ts .   B y   co n n e ct i n g   P I   co n tr o ll er   s t ea d y   s t at er r o r   i s   r e m o v ed I i s   n e ce s s a r y   to   m a i n ta i n   s u f f i ci en D C   v o lt a g a i n v er t er   i n   co m p ar i s o n   w i t h   a   co n s ta n t   v a l u e   o f   r e f er e n ce   v o lt a g e .   I f   D C   v o lt a g e   i s   le s s   t h a n   t h r e f e r e n c v o l ta g e   a   p o s it i v e   p o w e r   lo s s   s i g n a i s   cr e at ed   a n d   i f   D C   v o lt a g e   i s   m o r e   t h a n   r e f er e n ce   v o lt a g a   n e g a ti v p o w er   lo s s   s i g n a l   is   cr ea ted .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  & Dr iS y s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Desig n   o f S h u n t H yb r id   A ctive   P o w er F ilter   to   R ed u ce   Ha r mo n ics o n   A C   S id e…   ( Ma d h u   B .   R . )   1933   6.   SI M UL AT I O R E S UL T S   T h w a v e f o r m s   o f   s o u r ce   c u r r e n t s   a n d   lo ad   c u r r e n t s   w i t h o u f i lt er   f o r   n o n   l i n ea r   R L   l o ad   ar a s   i n d i ca ted   i n   Fi g u r 8   a n d   F i g u r 9 .   I is   o b s er v ed   t h at  t h h ar m o n ic   c o n t e n r e m a i n s   s a m i n   s o u r ce   a n d   lo ad   cu r r e n t s   w i t h o u f il ter .   T h wav ef o r m s   o f   s o u r ce   c u r r en ts   a n d   lo ad   cu r r en t s   w i th   SH A P F   f o r   t h n o n   l in ea r   R L   lo ad   ar s h o w n   in   Fig u r e   1 0   an d   F ig u r 1 1 .   I is   o b s er v ed   th at  b y   ad d i n g   h y b r id   f i lter   th h ar m o n ic  co n ten i n   t h s o u r ce   s id is   r e d u ce d .   Fig u r 1 2   an d   F ig u r 1 3   in d icate s   t h co m p ar is o n s   b et w ee n   p ass iv a n d   SH A P u s i n g   F FT   an al y s i s   a n d   t h T HD  co n te n u s in g   p ass iv e   f ilter   i s   r ed u ce d   f r o m   3 0 . 3 2 to   2 4 . 6 7 %,   w it h   S H A P F th % T HD  is   r ed u ce d   to   3 . 2 5 %.           Fig u r 8 .   L o ad   cu r r en w it h o u t f ilter           Fig u r e   9 .   So u r ce   cu r r en w it h o u t f ilter         Fig u r e   10 .   L o ad   cu r r en w ith   f ilter       Fig u r e   11 .   So u r ce   cu r r en w it h   f ilter       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N :   2088 - 8 694   I n t J   P o w   E lec  & Dr iS y s t ,   Vo l.   x ,   No .   x Mo n th   201 x   :   1926     1 9 3 6   1934           Fig u r 1 2 .   % T HD  o f   lo ad   an d   s o u r ce   cu r r en t s   u s in g   p ass iv f ilter               Fig u r 1 3 .   % T HD  o f   L o ad   an d   So u r ce   C u r r en t s   Usi n g   SH AP F Filt er       T h P er f o r m an ce   o f   p ass i v e,   ac tiv a n d   s h u n h y b r id   p o w e r   f ilter s   ar s h o w n   i n   tab le  2   f o r   No n - L i n ea r   R L - L o ad L =1 m h ,   R = 10     an d   2 0   w h er I L = L o ad   C u r r en t   ( A )   &   Is = So u r ce   C u r r en t ( A ) .         T ab le  2 .   T HD  Co m p ar is o n   o f   Pa s s iv e,   A cti v a n d   H y b r id   A cti v Fi lter s         7.   CO NCLU SI O N   I n   th p r o p o s ed   w o r k   t h co n tr o alg o r ith m   b ased   o n   in s tan t an o u s   r ea ctiv p o w er   th eo r y   to   co n tr o SH A P is   d es ig n ed   u s i n g   M A T L A B   s i m u li n k   p lat f o r m .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   o n   S H A P i m p r o v es  t h p er f o r m a n ce   o f   b o th   p as s i v an d   ac ti v f ilter s   t h r o u g h   f ee d b ac k   co m p en s a tio n s .   T h S H A P w o r k s   b etter   ev en   f o r   v ar iab le  n o n   li n ea r   lo ad s   an d   i m p r o v t h p o w er   q u alit y   o f   t h p o w er   s y s te m .   T h e   s i m u la tio n   r e s u lt s   p r o v es  th at  to tal   T HD  co n ten on   A C   s id h as  d r asti ca l l y   r ed u ce d   to   3 .2 5 f r o m   3 0 . 3 5 b y   i m p le m en t in g   th co n tr o l a lg o r it h m   o n   SH A P F.          R e si st a n c e ( Ω)   %   T HD   o f   I L   Pa ss i v e   F i l t e r   A c t i v e   P o w e r   F i l t e r   S h u n t   Hy b r i d   A c t i v e   Fi l t e r       %   T HD   o f   Is   %   T HD   o f   Is   %   T HD   o f   Is   10   2 9 . 9 6   2 4 . 1   2 . 7 9   2 . 2 1   20   3 0 . 3 6   2 4 . 6 7   4 . 0 9   3 . 3 7   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  & Dr iS y s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Desig n   o f S h u n t H yb r id   A ctive   P o w er F ilter   to   R ed u ce   Ha r mo n ics o n   A C   S id e…   ( Ma d h u   B .   R . )   1935     RE F E R E NC E S   [1 ]   IEE S tan d a r d 5 1 9 - 2 0 1 4 ,   " IEE Re c o m m e n d e d   P ra c ti c e   a n d   Re q u irem e n ts  f o Ha r m o n ic  Co n tro i n   El e c tri c   P o w e S y ste m s " .     [2 ]   G e o rg e   J.  W a k il e h ,   " P o w e S y st e m   Ha r m o n ics F u n d a m e n tals,  A n a l y si a n d   F il ter  De sig n , "   S p r in g e In d ia  P v t.   L td . ,   2 0 0 7 .     [3 ]   Civ id in o   L ,   e a l. ,   P o w e r   F a c to r,   Ha rm o n ic  d isto rti o n   Ca u se ,   e ff e c ts  a n d   Co n si d e ra ti o n s” ,   IEE E   tele c o mm u n ica ti o n En e rg y   Co n f e re n c e ,   INT EL EC  PZ ,   1 4 th   I n ter n a ti o n a l , 4 - 8   Oc t. 1 9 9 2 ,   p p   5 0 6   - 5 1 3 .   [4 ]   H.  A K AG I,   M o d e rn   a c ti v e   f il t e rs  a n d   tr a d it io n a p a ss iv e   f il ter s” ,   Bu ll e ti n   o th e   p o li s h   Aca d e my   o S c ien c e s,   T e c h n ica S c ien c e s ,   V o l .   5 4 ,   N o . 3 ,   2 0 0 6 .   [5 ]   Riv a s,  D.;   M o ra n ,   L . Dix o n ,   J.W . Esp in o z a ,   J.R. ,   " Im p ro v in g   p a ss iv e   f il ter  c o m p e n sa ti o n   p e rf o rm a n c e   w it h   a c ti v e   tec h n iq u e s" ,   IEE E   T r a n sa c ti o n s   o n   I n d u stria l   El e c tro n ics   ,   v o l. 5 0 ,   n o . 1 ,   p p . 1 6 1 , 1 7 0 ,   F e b .   2 0 0 3   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 /T IE. 2 0 0 2 . 8 0 7 6 5 8 .   [6 ]   D.  M .   S o o m ro ,   S .   C.   Ch o n g ,   Z.   A .   M e m o n ,   F .   A b b a si,  P o w e Qu a li ty   I m p ro v e m e n in   QU CES T   L a rk a n a   Ca m p u s   b y   U sin g   T h re e   Ty p e o f   P o w e F il ters ”,   In ter n a t io n a J o u rn a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y s tem ( IJ PE DS ) ,   1 0 . 1 1 5 9 1 /i j p e d s.v 8 . i 4 . p p 1 8 7 6 - 1 8 8 5 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   S in g h ,   B h im A l - Ha d d a d ,   K.;   C h a n d ra ,   A . ,   " A   re v ie w   o f   a c ti v e   f il ters   f o p o w e q u a li ty   i m p ro v e m e n t , "   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stri a El e c tr o n ics ,   v o l . 4 6 ,   n o . 5 ,   p p . 9 6 0 ,   9 7 1 ,   Oc 1 9 9 9   d o i 1 0 . 1 1 0 9 / 4 1 . 7 9 3 3 4 5 .   [8 ]   He rre ra ,   R. S . S a lm e ro n ,   P . ,   " I n sta n tan e o u Re a c ti v e   P o w e Th e o ry A   Co m p a ra ti v e   Ev a lu a ti o n   o f   Diff e re n F o rm u latio n s" ,   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   P o we D e li v e ry ,   v o l. 2 2 ,   No . 1 ,   p p . 5 9 5 ,   6 0 4 ,   Ja n .   2 0 0 7   d o i: 1 0 . 1 1 0 9 /T P W RD.2 0 0 6 . 8 8 1 4 6 8 .   [9 ]   L e s z e k   S .   Cz a rn e c k i,   ―In sta n tan e o u Re a c ti v e   P o w e p - q   T h e o r y   a n d   P o w e P ro p e rti e o f   T h re e - P h a se   S y ste m , ‖  IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we r De l ive ry ,   V o l.   2 1 ,   No . 1 ,   Ja n .   2 0 0 6 ,   p p .   3 6 2 - 3 6 7 .   [1 0 ]   Hiro f u m i   A k a g i,   Ed so n   Hiro k a z u   W a tan a b e ,   M a u ricio   A r e d e s,  I n sta n ta n e o u Po we T h e o ry   a n d   A p p li c a ti o n s   t o   Po we r Co n d it i o n in g ,   Ho b o k e n ,   Ne w   J e rse y   IEE P re ss /W il e y ,   se c o n d   e d it i o n   2 0 1 7 .   [1 1 ]   G .   A ru n a   Jy o th i,   DR.  P .   V .   R.   L .   Na ra si m h a m ,     I m p le m e n tatio n   o f   In sta n tan e o u Re a c ti v e   P o w e T h e o r y   f o Cu rre n Ha rm o n ic  Re d u c ti o n   a n d   Re a c ti v e   P o w e Co m p e n sa ti o n   i n   T h re e   P h a se   F o u r   W ire  P o w e S y st e m   IOS J o u rn a o El e c trica a n d   E lec tro n ics   En g in e e rin g   ( IOS R - J EE E)   e - IS S N:  2 2 7 8 - 1 6 7 6 , p - IS S N:   2 3 2 0 - 3 3 3 1 ,   Vo lu m e   1 0 ,   Is su e   1   V e r.   II   (Ja n     F e b .   2 0 1 5 ),   P P   6 8 - 74 .   [1 2 ]   P.  Jin tak o so n w it ,   H.  F u j it a ,   a n d   H.  Ak a g i,   Co n tro a n d   p e rf o rm a n c e   o f   a   f u ll y - d ig it a l - c o n tro ll e d   s h u n a c ti v e   f il ter  f o in sta ll a ti o n   o n   a   p o w e d istri b u ti o n   sy ste m ,   IEE T ra n sa c ti o n Po we El e c tro n ics ,   V o lu m e 17,   Iss u e 1 p p . 1 3 2 1 4 0   Ja n   2 0 0 2 .   [1 3 ]   S .   Ra h m a n i,   N.  M e n d a lek ,   K.  A I - Ha d d a d ,   " Ex p e rim e n tal  De sig n   o a   No n li n e a Co n tro T e c h n i q u e   f o T h re e - P h a se   S h u n A c ti v e   P o w e F il ter,"   IEE E   T ra n s.   o n   In d u stri a E lec tro n ics .   v o l.   5 7 ,   n o .   1 0 ,   p p .   3 3 6 4   -   3 3 7 5 ,   Oc 2 0 1 0 .   [1 4 ]   M o h a m m a d   Ho se in A l a e e ,   S e y e d   A b b a T a h e r,   I m p ro v e d   P e rf o r m a n c e   o S in g le - P h a se   S h u n A c ti v e   P o w e F il ter   b y   Us in g   Co n se rv a ti v e   P o w e T h e o r y   a n d   M o d e P re d ictiv e   Co n tr o l,   9 t h   An n u a Po we El e c tro n ics ,   Dr ive S y ste ms   a n d   T e c h n o lo g ies   Co n fer e n c e ,   2 0 1 8 .   [1 5 ]   De e p th Jo se p h ,   N.  Ka laia ra si,  K.  Ra jan ,   " A   n o v e r e f e re n c e   c u rre n g e n e ra ti o n   a lg o rit h m   f o th re e   p h a se   sh u n t   a c ti v e   p o w e f il ter "   in   Po we r E le c tro n ics   a n d   Ren e w a b le E n e rg y   S y ste ms ,   In d i a S p ri n g e r ,   v o l.   3 2 6 ,   p p .   1 4 6 7 - 1 4 7 5 ,   2 0 1 5 .   [1 6 ]   S .   Ra h m a n i,   A .   Ha m a d a n d   K.  A 1 - Ha d d a d ,   " A   Co m p re h e n siv e   A n a l y si o f   H y b rid   A c ti v e   P o w e F il ter  f o P o w e r   Qu a li ty   En h a n c e m e n t " ,   Pro c e e d i n g o 3 8 th   An n u a C o n fer e n c e   o n   I EE I n d u stria El e c tro n ics   S o c iety   ( IECON  2 0 1 2 ),   p p . 6 2 5 8 - 6 2 6 7 ,   Oc t.   2 0 1 2 .     [1 7 ]   Ak h il e sh   Ku m a P a n ig ra h i,   R. D.  Ku lk a rn i,   Dip a n k a S a d h u ,   " De sig n   a n d   sim u latio n   o f   in n o v a ti v e   h y b rid   f il ter  f o Ha r m o n ic  c o m p e n sa ti o n " ,   P o w e El e c tro n ics   In tel li g e n Co n t ro a n d   E n e rg y   S y ste ms   ( ICPE ICES I EE E   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 6 .   [1 8 ]   D.  De tj e n ,   J.  Ja e o b s,  R. W . De   Do n e k e a n d   H. G .   M a ll ,   " N e H y b rid   F il ter  to   Da m p e n   R e so n a n c e a n d   Co m p e n sa te  H a r m o n ic  Cu rre n ts  in   In d u strial  P o w e S y ste m s   with   P o w e F a c to Co rre c ti o n   Eq u ip m e n t" ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   Po we r E le c tro n i c s ,   V o 1 . l 6 ,   Iss u e   6 ,   p p . 8 2 1 - 8 2 7 ,   No v .   2 0 0 1 .     [1 9 ]   H.  F u ji ta,  T .   Ya m a s a k i,   H.  Ak a g i,   " A   h y b rid   a c ti v e   f il ter  f o d a m p in g   o f   h a rm o n ic  re so n a n c e   in   in d u strial  p o w e s y ste m s" ,   IEE T ra n s a c ti o n s o n .   Po we r E lec tro n ics ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 ,   p p .   2 1 5 - 2 2 2 ,   M a r.   2 0 0 0 .   [2 0 ]   Se e m a n Ch o u ra siy a ,   S e e m a   A g r a wa l,   " A   re v ie w c o n tro tec h n i q u e f o sh u n a c ti v e   p o w e f il ter  f o p o w e q u a li ty   im p ro v e m e n f ro m   n o n - li n e a lo a d s" ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica En g i n e e rin g ,   v o l .   6 ,   n o .   1 0 ,   p p .   2 0 2 8 - 2 0 3 2 ,   2 0 1 5 .   [2 1 ]   T h iru m o o rth i,   P   &   T   D,  Ra h e n A d a p ti v e   M e th o d   f o P o w e Qu a li ty   I m p ro v e m e n th ro u g h   M in im iza ti o n   o f   Ha r m o n ics   Us in g   A rti f icia In telli g e n c e ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y st e ms   ( IJ PE DS ).   8 .   4 7 0 .   1 0 . 1 1 5 9 1 /i j p e d s.v 8 . i 1 . p p 4 7 0 - 4 8 2 ,   2 0 1 7 .   [2 2 ]   L a x m De v S a h u ,   S a ty a   P ra k a sh   Du b e y ,     AN b a se d   Hy b rid   A c t iv e   P o w e F il ter  f o Ha r m o n ics   E li m in a ti o n   w it h   Disto rted   M a i n s ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ( IJ PE DS Vo l.   2 ,   N o .   3 ,   S e p tem b e r   2 0 1 2 ,   p p .   2 4 1 ~ 2 4 8   , IS S N:   2 0 8 8 - 8 6 9 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.