In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 3 3 9 ~1 3 4 6   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1339-1346          1339     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   C o mparisons of P I and AN N cont rollers for shunt  HPF based  on STF-PQ Algorithm under  distorted grid voltage        Moh a med   A s gh aiye r Omr a n 1 ,   Izzeldin. I . Ib r ahim 2 ,   A b u  Z a h a r i n  A h m a d 3 ,   M o ha med Sa lem 4 ,  Moh a mad  Milood A l m elian 5 , Aw a n g  Jusoh 6 ,   T o l e  S ut ik no 7   1 , 2, 3, 5  F acult y  of E lectri cal an d  E lect r oni cs  E ng in e e ring ,   U n i v ersi ti M alay si a P a han g , M a l ays i a   4  S c ho ol  o f Electri cal an d  Elect ro nic   En g i n e e r in g,  Unive rs iti   S a i ns M alay s i a, M alay si a   6  Faculty of   E l ectrical Eng i n eeri n g,  Univers iti Tek n ol ogi   Mal a ys ia ,   M a la ys ia   7  Dep a rt m e nt  o f E l ectri cal E ng ineering , U n i versitas  Ah m ad  D ahla n ,  Ind on e s ia       Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  No v 1 8 ,  2 018  Re vise d F e b 22,  201 9   Ac ce p t ed  M ar 2 0 ,  2 019      Thi s   p aper  p rop o s e s  a  s h unt  hybri d   p ower  f il t e r  (H PF)  f o r   ha rm o ni c  cu rrents   and   react iv e  p o wer  com p ens a tio n   u n d er  a   d istorted   v oltage  a nd   i n  a  polluted  env i ro nm ent.  F o r   t hi s  p u rp ose ,   t h e   r eferen ce   c u rrent   o f   t h e  s h u nt  H PF   i s  com p uted   b as ed  o n  t h e  inst an t a neou s  react ive  p o w e r  (p-q)  t h eo ry  w i t h   s e l f - tu ni ng  f i lt e r   ( STF ) .  In  o rder  t o   ad jus t   t h e   d c  v o l t ag e  as   a   r e f ere n ce  v a lu e,   PI  a nd  A NN  c ontrol l e rs  h ave  b een  u tilized.  Mo reover,  t h e  system  h a s  b e e n   i m p l e m e n t e d   a n d   s i m u l a t e d   i n  a  M A T L A B - S I M U L I N K  p l a t f o r m ,  a n d   sel ected  r esu l t s   a re  p res e nt ed.  Th ere f o r e,  t he   r esu l t s   v erifi e d   t he   g oo d  dy nam i c  perf orm a n ce,   t ran s i e nt  s t a bilit y   a nd  st rong   r o bus tn ess   of   t he  A NN  controller.   Fur t herm ore,  t he  s hunt  H A PF  w ith  ANN  cont ro l l e r   h as   b een   fo un d  to  b e   in  a g r e e m e n t  wi th   t h e   I EE E  5 1 9 - 19 92   s ta nd a r d   re c o mm endation s   on   h arm o nic  levels.   K eyw ord s :   ANN   c o n t r o ll e r   P I  contro l l er  Re ac t i ve  p ow er  Sel f-t uni ng  fi l t er  S hun t h ybr id  f i l ter     Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  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:   Mo ham e d A s g h a i ye r O m ra n,  F a cult y   o f   E l e c t rica l   and  E l e c t r on ics En gi nee r in g,  Uni v ersi ti   M al ays i a P a ha ng ,   P e kan 26 6 00,  P a h ang,  Ma l ay sia.   Em ail:  omra nmoha me d3 4 6 @ y a h oo.c o m       1.   I N TR OD U C TI O N   I n   pow e r   s ys t e m s ,  h a rm onic   dis t ort i o n   i s  a  ma jor  pow e r   qual i t y   p r obl em.  Ha rmo n i cs  a re   o f t en  gene ra ted  in  t h e   pow e r   s yste m s   w hen  t h e r e   ar e  nonli n ea r  l o ad s  s uc h   a s   a   c ontr o l l ed  r e c t i fier,   in duc t i ve  l oa ds,  a n d  si ngl e - p h a se  o r  t h ree - ph a s e  un -co n t ro ll ed   d iod e   r e c t i f ie rs  [1].   H a r monic s   i n   t h e  p o w er  s our ce  res u l t s   i n   the   h e at i ng u p  of   t h e t r ans f orm e r s ,  pow er fa c t or   r e duc t i on,  e le c t ro ma g n e t i c   int e rf ere n ce (EM I ),  a n d   d amag e   t o   power   e l e c t ro n i cs  d e v ice  [2-5 ] .   I t  i s ,   t h er efor e ,   n ec essary  t o   e n sur e   t ha t   t h e   domi n a n t   har m onic s   i s  re du c e d  to   less  t h a n   5 %   as  s ti pu la te d   by  the   in terna t i ona l  s t an d a rds  suc h   as  I EC10 00 -3 -2,  IEC1 00 0 - 3 - 4 ,   a nd   IEEE519-1992 [6]. For   a n  ef ficien t power s y stem   operation, i t i s com p u l s o ry t o  m i nim i ze  t he pow e r  sys t e m s ’   h a rmo n i c   c onte n ts  a nd   a s  s u c h ,  v a ri ou s  t ools   f o r  th e   re gu l a t i on   o f   har m onics  such  a s  th e con v e n t i ona l p a ssi ve   pow er   f i l ter s   ( P P F),   hybr i d   pow e r   f ilte rs  ( H P F ) ,   a nd  act i v e  p o w er   f ilte r s   ( APF )   h ave  be en  d eve l op ed  [ 7] .  H o w e ve r,  t he   H P F s  have  b e e n   t h e  m o st  a p p ro priate   s ol u tio ns  f or   p o w e r  qu a l i t y   i m prove me n t   b ut   t he   deve l opm en t  o f   a   h y b rid  filte r  thro ug h  the  c o m b i n a tio n  o f   b o t h  P P F   and  A P F   can  b e   a  be tte r  so lut i o n  sinc e  t h e  a d v a n t ag es  o f   t h e  seed   f i lte rs   ( i . e.  t h e   r e d u c t i o n   o f  t h e   a c t i v e  c o nve r t ers’  V A   ratin g  t o   e ns ure  a  m i n i m i z e d  overa ll  c o st,   e l ec t r oma g n e t i c   in te rfer ence   a nd   l osse s)  w i ll  be   re t a i n e d   [ 8 ] .  Se v e ra l   con t r o l   st rat e gi es  h ave  bee n   d e v e l ope d  for  t h e  de t e rm i n a t i on  of  t h e   r e active  a nd  ha rm on ic   l oa d  c u rre nt   c omp o n en ts.  S u ch  s tr ateg ie s   i n clu d e   t h e   p–q   t he o r y  a n d  t h e  SRF  whi c h  h a v e   p erfo rme d   e qu a l l y   a l t h oug h  t h e i r  d i f f e r en c e s  are   ev id en t  w h en  w ork i n g  un d er  u n b a l anc e d a nd d i s t orte d A C  vo l tages  [9-1 2].   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   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 3 3 9   –   1 346  1 340 T h e   s e l f - t u n i n g  f i l t e r s  ( S T F )   c l a s s i c a l  P Q   t h e o r y  s e r v e d   a s  t h e   b asi s   i n   th is  p ap er  f o r   t h e   g en e r a t ion  of   t he   s hu n t   H A P F   contr o l  r e fe r e nc e  cur r ent   un der   dis t o r te d  v o l ta ge   c o n d iti on s.   T he  S TF   i s  depl o y e d   f or   t he   dir e c t   e x t r a c t i o n  of  t he  f u nda m e ntal   c om p o n en ts  f r o m   ele c tr i c a l   s i g n a l s   u nd e r   d i s t o r t ed  v o l t a g e   c ondi ti on s  in  the   α- β  r e f e r e nce  fr a m e .   T he   m ajor   c om pone n t   o f   t h e   A P F   ope r a t i o n  i s   t h e   c o n t r o l l e r  a n d   h a s  a t t r a c t e d   num er ous  r e s e a r c h  at te nt i o n   r ece ntl y [ 1 3- 15 ] .   T he  h a r m onic   c u r r e nt  a n d   D C   vo l t a g e  of  t h e   s h u n t   H A P F   ha ve   of t e n  be e n   c o n tr ol le d  us i n g  the  c o n v e n ti o n a l  cur r ent  a n d   vo l t a g e  c ont ro ll ers;   h o w ev er,  t h e s e   c o nv e n t i o n a l   tec h n i q u e s   r e quire   a   p re cise   l inea r  m a t h e m atica l   s yste m   m odel i n g,   a nd  t h is  i s  d i ff icu l t  to  a c h ie v e   unde r   d i ff e r e n t  p a r a m e te r s ,   lo a d   d i s t u r b a n c e s,   a n d   n o n - l in e a r i t y .   T h e se   l i m it a t i o n s   can   b e  add r esse d   by   d epl o yi ng   A N N   c ontr o ll er s  [10] ;  he nc e,   i n  t h i s   p a p e r ,   t h e   bac k pr o p aga tio n   n e t w o r k   ( A N N )   c ont r o ller   sche me s  ar e  pr opose d   f or   t he  r e g u l a tio n   of  D C - l i n k   v o lta ge   a n d   h a r monic   c u r r e nt  t o  im pr ove   t he  p e r f o r m anc e s    o f  shun t   HAP F .       2.   S E LF- T UNING  F ILTER  B ASED  O N  INS T AN T ANEOUS  ACT IVE  AND   REA C TIVE  P OWER   ( P Q)   T HEO R Y   M E THO D     The  m o s t   s ig nif i can t  as pec t   o f   th is  a dv anc e d  c o ntr o l   is  t he   s e l f-tu ni n g   fi lt e r ;   it   a nnu l s   t h e   c o n t r i b u t i o n   o f   t he   P LL  t o   t he   o bser ve d   di st u r ba nce s   a nd   e f f i c i e n t l y  fi lter s   t he  c ur r e nts  in   t he   α - ß   a xi s.     Base d   on  F i g u r e   1   [ 16] ,   the  ou t p u t   s i gna ls  c a n   b e   r e pr e s e n te d  b y:    X s K S X S X s  ω s ∗  X s    ( 1 )     X s K S  X S X  s  ω s ∗  X s       ( 2 )     Th us,   th e   S T F   c a n  be  u se d  f o r   t h e   r e tr ie va l  of  t he  b as ic  c om pon e n ts  f r o m   the  di s t orte d  elec trica l   si gna ls  w it h o u t   a m p li t u de  c ha nge s  or   phase  d ela y .           F i gur e   1.   S elf- tun i ng  f i lter       The  P Q   t he or y   a p p l ies   Cl a r ke   t r a nsf o r m a tio n  t o   c ur r e nt s  a nd  vo l ta ges  fr o m   t he   3 - pha se  t o  a   2- pha se  sys t em ’ ,   w hich  d e f in es  t he   i n s ta nta n e o us  pow er s.   T he   3 - pha se  l o ad   c ur r e nt  i s  c onv e r ted  int o   α - β   u s i n g ,   r e spec tive l y  [ 1 7] .     I I  T I I I  ( 3 )     Whe r e  T is th e   t ran s fo rmation   matrix   a s     2 3 1 1 2 1 2 0 √ 3 2 √ 3 2   (4 )     Ev ide n tl y,   t he   c ur r e nts  i n   t he   α  -  β   a xis  c a n  be  r educe d   t o  th eir   D C   a nd  A C   c om po ne nt s  r e spe c t i v e l y  by:    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       C o m p a r is o n s o f  PI  and AN N c o n t r o l l e rs  f o r  shu n t  H PF … (Mo ham e d  A s g h a i ye r O m r an)   1 341 I I I  ( 5 )   I I I  ( 6 )     The   S T F   i s   t he n  used   t o   dire c t l y   e x t ra ct  t he  b as ic  c urre nt s’  c o m p one n t s  a t   t he   p u l sa ti on   i n     the   α- β  ax is  b e f ore  s u btra ct in g  the   STF s ’  in pu t   si g n als   fro m  t h e  co rre s pon di n g   o ut put s  t o   c o m put e  th e  lo a d   curr ents’  α-β  h a r m o n i c   c o mpo n e n ts.   T h e   alter n a t i ng  c o m pone n t s,  I and   I  w h i c h  c o r r e s p o n d s   t o  t h e  l o a d   curr ents’  harm on i c   c omp one nts  in  t he  s t a ti o n ar y  r e fe renc e   fram e   a re  t he  out p u t   si g n a l s.  R e g ardi n g   t he   s ourc e   vo lta ge,  the   3  vo ltage s V ,  V an d  V a r e  transfor me d to α- β  re f er ence  fr a m e   t hus :     V V  2 3 T V V V    ( 7 )     The  act ive  an d r eac tive   in st a n ta neo u s p o we r ‘p’ a nd ‘q’  are gi v en  b y    PP P  ,     P I ∗V + I ∗V  ( 8 )     QQ Q . QI ∗V + I ∗V    (9 )     Whe r e  P  , Q   =   f un dam e nta l   c om po ne nt s,  P  , Q  =  a l t e r n a t i v e   c o m p o n e n t s .   P  , Q   ( P o we r  com pone nts )   w hich   relat e s to the  α-β  o f   the  sam e  c u rren t s   a n d   vo lt ag es  c an  b e   e x p re sse d  t hus :    P Q  V V V V  ( 1 0 )     H a vi n g   a d d ed   t he  r e quired  a c tive   pow er  f or  t he  r e gula tion  of  t h e   D C   bus  v ol ta ge  P  t o   t h e   A C   com p o n e n t  o f   t he  i ns t a n t a n eo us  r e a l  pow er  P ,   t he  f i l ter  r e fe ren c e  c u rrent  i n  the  A - B-C  coo r dina t e s  are   t h e n ,  defi ne d   b y :      I ∗ I ∗ I ∗ = √ 2 3 ⎣ ⎢ ⎢ ⎡ 10 1 2 √ 3 2 1 2 √ 3 2 ⎦ ⎥ ⎥ ⎤  ( 1 1 )     The   H P F   cont rol lin g  fr am ework  is  s c h e m a tic al ly  d e p i c t e d   in  F i g u re   2 .  Th e   f eedb a ck   s i g n a l s   a re  detec t e d   from   t h e  A C   s ourc e ,   the   l o a d   c urr e n t s,  a n d   t he   D C   bus  v o l t a ges   [7 ].   T he   ( 3)  w as  u se d  to   c o n v er t   the  3-p h ase   cur r ents from  the ( a -b- c )  phases to  t he  (α - β )   s ta t i c  re fere nce   phas e  cur rents iα  a nd i β .          F i gure  2. Co n tr ol al g ori t hm  o f H P F       C h ron o l o g i c a l l y ,   a  r e search  c a n   b e   e x pla i ne d  t hus :   re sear ch  ( de si g n ,  proce dure  (as  in  a lgor it hm s  an d   p s eu do co d e s)),  d a t a  acq ui sit i on   a nd   d a t a  t e st in g   [ 1 ,  7 ] .  Ea c h   s tage  o f  a   r e se a r ch  s ho u l d  be   d esc r i b ed  w i t h  t h e  sup por tin g  refe renc es for suc h   desc ripti o n t o  be   scie n t ifica l l y   acc ept a b l e  [6 ,  8].  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   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 3 3 9   –   1 346  1 342 3.   PI  D C   CA P A CIT O R  VO LTAGE C O NTROLLER  Ther e  is  a ne e d  to  dea l  w i t h   a  lit tl e me asure of  power strea min g   in to   D C   c a p ac ito r  to   c on t r o l   D C   bus  vo l t age,   c o n se que n tly  c ompe nsa tin g  f o r   t h e   con d u ct i on  a n d  e x c h a nge   m i s for t u n e s .   Ther e  is  no  ne e d   f or   t he  D C   l i nk  v o l t a g e  co ntr o l  c i r c le   t o  be   a s  qu ic k  as  w h e n  i t   r e s p o n ds  t o   the   re l e n t le ss  s ta te   w orki n g   c o n d it io n.   The   r e al   D C   i n ter f ace   v o l ta ge  i s  c o ntr a s t e d   w hi le  t he   v ol t a ge  i s  c o nn ecte d   t o   a  PI  c on tro l ler  via   a  lin k   D C [ 18] .   F o r   t h e  m a i n te na nc e  of   t he   D C- l i nk   v o lta ge   a t  the   se t t l ed   r e f ere n ce   s t a t e ,  a  sp eci fi c   re al   p o w er  m e a s ur e  is  r equir e d  by  the   D C - c o nnec t   c ap ac i t or ;  th is  p o w e r   m ea sure   d irec tly  r e f lect s  the  var i a tio n  b e twe e n   the   r eal  a n d   r e f ere n ce  v o l t a g es.   The  c ontro l   fla g   e m a nat i n g  fro m   t h e  P I   c on tro l ler  t o   t h e   d ire c t  D C   i nt er fac e   vo l t age  ca n  be  c om munic a t e d   a s  [1] :     Pd c k p Vdcre f V dc K ı Vdc ref Vd c d t     ( 12)     w h e r e  K p   =   P I   c on tr o l l e r s ’   prop or t i ona l  ga in ,   K i  =  P I   c ontr o l l e rs’ integ r al g ain .   A n   e x p a n si o n  of  t h e   pr opor ti ona l  ga in   ( K p )   m i nimi ze s the  i n c r ea se in s t e a dy-s t ate   er ror and   t i m e   b u t   c a n  c a use  a n   i nc r e a s ed  over s ho o t   a nd  se ttl i ng  tim e.   S im il a r ly,   a n   i ncr e a s e  of   t he   n ec e s sar y   p ick  up  ( K i )   r e duce s   t he   r elen t l ess  s t a t e  m i sta k e   but  c an  l ea d  t o   o v e r s ho ot  a nd  s e tt l i n g   time .   F i gur e  3  s h o w ed  t h e   sc h e m a t i c   r e pr ese n t a t i on  o f   P I   c ontr o ll e r .           Fi g u re  3 .   A  s c h em at ic  d e p i c t i o n   o f  th e   P I   c o n t ro ll er       4.   ANN DC   C A P ACITOR V O LT AGE CONTRO LLE R   Th e  diag ram  o f   a n   ANN  co n t roller   i s  dep i cted   i n   F i g u r e  4 .   A n   AN N   contr o ll er   c ons is t i n g     o f  3  n e u r o n   l a y e r s   ( i n p u t ,  h i d d e n ,   a n d  o u t p u t )  w a s  u s e d   i n  t h i s  c o n t r o l   s y s t e m .  T h e r e   a r e  3  i n p u t s   ( V 1 ,   V 2 ,   V3 )   an d   3   outp u t s   ( V1* ,   V 2 * ,   V 3 * )   i n   th e   ANN  co n t roller.   Th e  AN N   ou tpu t   p a s ses  t h r o ug h  a   c o m p ar at or   a nd  is  m atc h e d   w i t h  a   c a r r i e r   sig n al  p r i or   t o  its  a pp l i c a t i o n   t o  the  PW M  gene ra tor  as  a   r efe r e n c e   v ari a bl e .    Th e  ANN is  t rai n e d  b y   v a ryin g   the  weights   W i j  an d   th e biases  B j ,   wh i l e   t h e  t r ai ni ng  c rite ri on   i s co nsi d ere d  a s   th e  ANN  o u t pu ts’ mean  sq u a r e   e rro r with  a v alu e  of   0 . 0 001 .  Th e  ( 13)   d e f ine d   t he   e r r or   f unc t i o n .      ∑         ( 13)     w h er e  N   r e prese n ts  t he  n u m ber   of  o u t p u t  ne ur o n s,   a nd  e( i)   r e p r e sents  the  instantaneous  er ror  be t w ee n  the   estima t e d   a nd  ac tua l   o utp u t   v a l ue s.   T he   t r a i n i ng  of   t h e   ANN  i s   d eemed   c o m p l e t e d   w h e n   j  h a s    a   value   o f   <   0 . 0 0 0 1   [ 1 0 ,   19,   20] .           F i g u r e 4 .  Th e  b lo ck  d iag r am  o f ANN  co n t roller   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       C o m p a r is o n s o f  PI  and AN N c o n t r o l l e rs  f o r  shu n t  H PF … (Mo ham e d  A s g h a i ye r O m r an)   1 343 5.   SY S T E M   P ER FO RM AN C E   A   MA TLA B / S i m u l i n k   p l a t f orm   w a s  use d   t o  s i m u la t e   t h e   s ys tem   in  o r d er  t o  veri fy   t he  p ro pose d   met h od .  Th e  sy st em  p ara m et ers  a n d   t h ei r  va l u es  a re  a s  fol l o w s:   v o l t a ge  freque nc y,  50  H Z ;  S our ce  v o lta ge ,  24 0V ;  Res i s t or   R f,  0 .0 0 0 5 0   Ω ;  ;  Re sis t or  R L   1,   80  Ω ;   I n duc t o r  L L  2,  0 . 5   H ;   D C   c a p a c it or,  35 0  µ F ;  Re s i s t or   Rs,   0.   0 0 0 5   Ω ;  Ind u c t or  LL  1,  0 .05  H ;   I nd uc tor   Lf,  0.  0 0 0 0 7 5   H ;   i n duc t o r   Ls,   0. 00 01 H ;   D C  b u s  v o l ta ge ,   45 0V ; an d  Re s i s t or  R L  2, 12 0   Ω .    The   pe rform an c e   o f  a  H y bri d   A P F   for   fi l t er ing  c u rr ent  di st ort i o ns  a nd  rea c ti v e   pow e r   m iti ga ti on  ha s   bee n   e xa m i ne d   unde r  d i st ort i on  v o lta ge   s o u r ce   ( TH D  of  vol ta ge  i s   14 .7 9%  i n c l udi ng   5   7   1 1   a r e  9  % ,   8.1% an d  5.2 1 respec tive l y ) w ith ba l a n ce d no n l i n ear   a nd add i ti o n a l  l oad s . The TH D   of  s ourc e  c urre nt  bef ore  app l yi ng  a  filte r is hig h 28. 5 3 %  a s  show n i n  F i gur e 5.           F i gur e 5.  THD  o f  sour ce  curr ent wi th o u t   a  fi l t e r       5.1 .    C ase 1: prop o rti o n a l-i n tegr a l  con troller   (PI)  The   pe rform ance  of  S hu n t   H A P F w it h  P I   c o n tr olle r  u nde r  d i s t or ted   v o l t a ge   c o n d itio n  has   bee n   show n  i n   F i g u r es  6   a n d   7   w hic h   p r ovi de s  deta i l s  of  t he  l oa d  v o l ta ge,   sourc e   v o lta ge,   loa d   c urre nt   w it hou t     a  filte r,  t h e  sou rc e c u rre nt   w ith   f i l t e r,  com pensa t i o n filt er  c urr e nt,  D C   L in k vo l t a g e,  TH D   of c urre nt .           F i gure  6.  S hun t H A P F  respon ses  w i t h   P I  contro ller    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   133 9   – 1 346  1 344     F i gure  7.  T H D  of sourc e  c urre nt   w i t h  P I   c ontro ller       Th e  sh unt   H APF   wa s  ap pl yin g   to   s y s t e m  at   0 .05 s   a nd   a dd it i o n a l   n o n lin e a r  l o a d   a t  0. 1s  t o  e v a l uat e   the  p e rfor m ance  o f   filter  unde r  stea d y   a n d   t rans ite d  sta t use s .   The   s o urc e   c urre nt s   ha ve   b e e n   a l m os t  s i nu so ida l   a f t e r  co mp en sa t i o n   of   h a r mo n i c   c u rrent s.  T h e   P I  co nt rol l er  b as e d  on  shu n t  H A P F   r e duce s   t he  T H D   o f   t h e   source   c urre nt   t o  3. 7 6 %,  3 .78 % ,  3.80  %  at  p e r io d  0. 0 5   t o  0 . 1s  f or  p hases  a,   b ,   c  w h ere a s  w ith  a d d i t i ona l   l o a d   (after  0 .0 1s)  T H D   i s  5.93%,   5. 87 %,  5 .9 1% respe ct ive l y,  a s  de p i c t e d  i n   T able   2 , bes i de s   t h at   P I  con t ro l l er  w as  una b l e  t o   m a i nta i n  dc b us  v olt a ge  at  its r efe r enc e   v al ue ( 54 0v)  after  a pp ly ing  ad d iti on al  l oa d s        5.2.   C ase  2: A NN  con trol ler     F r om   F i gur es  8   a nd   9 ,  i t   c a n   b e  c o nc l u de d   t h at   s hu n t   H A P F   w ith   AN N  co nt r o ll er   c o n t a i ns  f ewer   harm on ics w i t h  a TH D   of  t he  source   c urrent  equa l to 2.37 %  and 2 .9 2% for bo t h s t a t ues w h ic h ar e w e ll  bel o w   the  perm issi b l e  l i m i t   o f   5 %  as  s how n  i n   T a b le  2 .  F u rther m or e,  A NN   c o n t r oll e r  h a s   be en   a bl e  to   k ee p   th e   D C  vo l t a ge  a t i t s re fer e nce   val u e  eve n  w i t h  trans ite d sta t us.          F i g u r e  8 . S h u n t   HAPF   resp o n se w i t h   ANN co nt r o l l e r   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       C o m p a r is o n s o f  PI  and AN N c o n t r o l l e rs  f o r  shu n t  H PF … (Mo ham e d  A s g h a i ye r O m r an)   1 345     F i g u r e  9 . TH D  o f   so u r ce cu r ren t   w i t h   ANN  co nt r o ll er       Ta b l e   2.  S how  the ha r m o ni c   s p ec t r a  in  s our c e   c urr e nt  Ope r a tions  T HD with Non- li n e a r  l o a d   T H D with a dditiona l   loa d   T H D  H a r m o n i cs  o r d er s   5    7    11  13  15  17  5  7  11  13  15    17    %  Without  fi l t e r   A  21. 6   12. 2   4. 5  8. 5  6. 5  5. 11   15. 7   7. 7  1. 2  1. 4   0. 9  2. 2  2 8 . 5 3   B  21. 9   11. 9   4. 6  8. 4  6. 7  5. 14   1 6   7. 5  1. 1  1. 3   1  2. 4  2 8 . 6 6   C  22   12. 5   5  8. 8  5. 9  5  15. 8   7. 9  1. 4  1. 8   0. 5  1. 9  2 8 . 9   With  f il t e r  +P I   A  1. 33   0 . 0 5   0. 3  0. 21   0 . 1   0 . 1 8   1. 8  0. 7  0. 5  0. 9   0. 2  1. 1  5 . 93   B   1 . 3 5   0 .0 6  0 . 2   0 . 2 4   0 .3   0 .2   1 .9   0 .9   0 .3   0 .9   0 .1   1 .3   6 .1   C  1. 7  0. 1  0. 1  0. 25   0 . 2   0 . 2   1 . 8 7   0. 8  0. 3  1  0. 3  1  6 . 3  With  f il t e r  + ANN  A  0. 9  0. 1  0. 2  0. 1  0  0. 15   1 . 1   1   0 . 2   0 . 5   0 . 1   0 . 5   2 . 9 2   B  1  0. 1  0  0. 3  0. 1  0. 2  1  1. 2  0. 3  0. 5   0. 2  0. 5  2 . 96   C  1. 1  0. 2  0. 1  0. 5  0. 1  0. 2  1. 2  1  0. 3  0. 6   0. 2  0. 5  3 . 01       6.   CONCL U S ION    A   neura l   n e t w o rk  a nd   P I   con t ro llers  o f   dc   vol ta ge   a r e   p r o pos ed  a n d  has  been   i m p lem e nte d   f or  t he   shu n t  H P F   bas e d  on   S TF -p-q  m eth o d   i n   3   pha ses.   T he   p e r for m a n ce  of  t h e   p rop o se d  c o nt rol   st ra t e gy   w a s   eva l ua t e d  for  d i s t orti on  so urc e   c on d i t i on s  w i t h   t w o   d iffer e nt  n on- l i ne ar  l oad  t ype s.   T he   r e s ults  r e v ea le d  t h a t   t h e  shu n t   HP F   wi t h   ANN  co n t r o ll er  s u c cessf ull y   k ep t   t h e   d c   v o l t a g e  co ns tan t   a s  t h e  re fer e nce   va l u e   an d   reduc e d   t he   g rid  c u rr ent  ha rm o n ic s  to  a rou n d   2 . 3 7  a nd  2.92  %  fo r  b o th  l oa ds.  In  c on trast  w i t h   t he   P I  con t ro l l er,   t h e   T H D   w a s  mini m i z e d  to   3 . 7 6  and   5.9 3 %  o n l y .  Bes i d e s ,  th e  PI  c o n t roll er  f a i l e d   to   m ain t a i n  the  dc  vol tage  a s  t h e   r e fe renc e va lue u n d e r  bo t h  loa d   c o n d i tio ns .      REFE RENCES    [1]  D.   S oom ro,   M.   O m r an,   an d  S .   A lswed ,   " D e sign  o f   a   S hu nt  A c t i v e   P o w er  F ilter  to  M itig ate  th e  H a rm oni cs  C aused   by Nonline a r  Lo ads, "   A R P N  Jou r na l  of En g i n eeri n g  an d  A ppli e d  S c iences ,   v ol.   10,   p p.  877 4-8 7 8 2 ,  2 0 1 5 .  [ 2 ]   M .   S a l e m ,   A .  J u s o h ,   N .  R .   N .  I d r i s ,   H .  S .   D a s ,  a n d   I .   A l h a m roun i,   " Res onan t   p o w er  c o nvert er s  wit h   r espect   t o  pas s i v e  sto r age  (LC)  e lem e nts  and   co ntro l  tech niques – A n   o v e rvie w,"  R e newab l e  an d  Sus tain ab le Ener gy  Revi ews ,  vo l.  91,   p p .   5 04 -520 ,   2 01 8.  [3 ]  M.  S al em,  A.   J u s oh ,  N.  N .   Idri s,   T .  Su tikn o ,   a nd   I .  Ab i d ,  " ZV S  F u ll  Brid ge  S eries   Reso nan t   B oost  Co nvert er  w ith   S e ries -Co n n ected  T ra n s f o rm er, "   Int e rn atio nal  J our na l o f  Powe r   E l ectro nics  and Dri ve Syst ems ,  v o l .  8 ,   p .  8 1 2 ,   20 17 .   [ 4 ]   M .  S a l e m ,   A .  J u s o h ,   N .   R .   N .  I d r i s ,   T .  S u t i k n o ,  a n d   Y .   M .   Y .   Buswi g,  " P h ase-shift e d  s e ries   r eso n an t  co nv erter  w i th   zero  vol tag e   swit c hi ng  tu rn-o n  a n d  variab le  f requen c y  cont rol , "   Int e rn ation a l  Journ a l  of P o wer  E l ectr onics an d   Dr ive S y s t e m s (IJP ED S ) , vo l .   8,   p p . 11 8 4 - 11 9 , 2 01 7.  [5]  I.  A lh amro uni,  W.  W ahab ,  M .   S alem ,  A .   H .  N .   R ahm a n ,   a n d   L .  A w al i n ,  " M odel ing  of   m i c ro-grid  w ith  t h e   con s i d erati o n   o f   t ot a l   h armo n i c  di s t ortion   anal ysis,"   Indo nes i a n   Jo ur nal  of El ectr i ca l  E ngineer ing a n d  Comp ut er  Sci e nce,  vo l .   15 ,   p. 12 ,   2 0 1 9 .   [6]  D.  M .  Soo m ro  a nd  M.  A lm e l ian,   " O p t i m a l   desi g n   o f  a  s i ngle  t un ed  p assive  f ilter   t o   m i t iga t e  harmoni c s   in  p owe r   f r equ e ncy, "   AR PN J o urn a l   o f  En g i ne e r in g a n d  Ap plie d Sc ie n c e s ,  vo l. 1 0,  pp .   9 0 0 9 - 90 14 , 20 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   133 9   – 1 346  1 346 [7]  M .   A .   Om ran ,   I .  I.   M oh d,   M .   M.   A lm elian,   M .   A .   D a w oo d,   a nd  M.  A l - izzi ,  "Sh u nt   H ybrid  Acti ve  P ower  F ilter  Based   o n   T w o   C om pen s atio n  Strateg i es   w it h  PI  a n d   F uzzy   L ogi c  Co nt ro l l ers, "   Jou r n a l  of  T e leco mmu ni cati on ,  El ectro n i c an d  Co mp ut er  E ngine er in g  ( J T E C) , v ol. 1 0,  p p.  75 - 79 , 20 1 8 .   [ 8 ]   M .  A .   O m r a n ,  I .   I .  M o h d ,  M .   M .   A l m e l i a n ,   U .   U .  S h e i k h ,  a n d   M.   E .  Bof a res,  " Invest igating  th e  abil i t y  of   s hun t   hy bri d   p ower  f ilt e r  bas e d  o n   S RF   m eth o d   un der  n o n - ideal   s u pply   v o lta ge ,"   i n  IOP  Conferen ce  Ser i es : M a t e r i als  Sci e nce a n d  En g i n eeri n g ,   2 0 1 8 ,   p . 0 12 08 3.   [9 ]  M.  M .  A l mel i an,  I.  I .  Mo hd ,  M .   A .  Omran ,   a nd   U .  U.  S he ik h,  "Pe r f o r m ance  of   u ni f i ed  p ower  q uality  c onditioner   (UP Q C)  b ased   o n   f u zzy   c on tro l l e r  f o r  at tenu ating   of   v o ltag e   a nd  c u r r e n t  h a r m o n i c s , "  i n  IO P Co nf erence  Seri es:  M a teri a l s  Scien ce an d E ngin e e r in g ,  2 0 1 8 , p . 0 12 08 4 .   [ 1 0]   V .   M a h a ja n ,   P .   A g a r w a l,   a nd   H .   O.   G up ta ,   " A n   a r t i f ic i a l  in t e llig e nce  b a sed   co nt roller  f o r  m u lti l evel   h arm onic   filter,"  In tern a t io na l  Jo urn a l   of E l ectrica l P o wer  &  En erg y   Systems ,   vo l. 5 8 , pp . 1 70 -1 80 ,  2 0 1 4 .   [11 ]   M .   Di ab,   M.   E l - Hab r ouk ,   T.   A bdel h am id,   an d  S.   D egh e di e,  " S urvey  of   A ct i v e  Power  F ilters  C onfigurati ons,"  i n   20 18   IE EE Internat io nal Con f erence  on   S y st em,  Com put a t io n ,  Auto mati on   a n d   Net w or king   ( I CSCA) ,  20 18 ,  p p .  1 - 14 .   [1 2]  S .  K.  P ri n ce,  K .  P .   P an da,  V.  N .  Ku mar,  a nd   G .  P a nd a,   " P o w er   q u a l i t y   e n h an ceme n t  in  a   d istribu t i o n  network  using  PSO   a ss i s t e d  Kalman  f ilter—Based  shunt  acti v e  power  fi lt er, "   i n   2 0 1 8  IE EM A  E n g i neer  In finit e Co nfer en ce  ( e T echNxT ) , 20 1 8 , pp .   1 -6 .  [13 ]   A .   Chebab hi ,   K .   A bd e l hal i m,  F.   M .  K.   F e llah ,   a nd  A .   F ay ssa l ,   " S e lf   T uning  F ilter  and  Fu zzy  l ogic  C ont r ol  o f   Shunt  Act i ve  P ower  F ilter  f o r  Eli mi na tes  the  Current  H armoni cs  C onst r aints   u n d e r  Unb a lanced   S o u rc e  Vo lt ages  a n d   Loads  Condition s ,"  J o urn a l   o f  Po we r Te c h no lo gie s ,  v o l .  9 8 , p p . 1- 1 9, 2 01 8.   [1 4]  Y .  Do u ,   C .  Ran ,   Y .  Gao,  Y .  Li,  and   G.   H ao ,  "Sel f - t u n i n g   W M F  Kal m an  p redictors  f o r  the  m u l t i s ensor  descri pt or   sy st e m s an d t h e i r  con v ergen c e a n al ysis," i n  2 0 1 8  3 7 t h  Ch in ese Co ntr o l  Confer ence  ( CCC) ,   20 18 ,   p p .  4 04 4-4 0 4 9 .   [1 5]  Z .  Ch ed jara,  A.   M asso u m ,  S.   M asso um,  P.  W i r a,  A .  Sa f a ,  an d   A .  Gou i c h ic he ,  " A   n o v e l   r ob ust  PLL  a l g o ri th m  appli e d  to  t he  c o n trol   o f   a  shun t   active  power  filter  usi n g  a  s e l f   t u ning  f ilter  concept , "   i n   20 18 IEEE In tern a t io nal  Con f eren ce on  Ind u s t rial  T ech nol og y  ( I CIT) ,   2 0 1 8 ,   p p.  1 12 4-1 131.   [16 ]   Y .   H oon,   M .  Moh d   R adzi,   M.   H assan ,   a nd   N .   M a ilah ,   " A  refin ed  s elf - t uning  f ilter-based  i ns tant a n eous  p ower  th eory   a l gori t hm   f o r   i ndirect   c u rrent  c o n tro l l e d  th ree-level   i n ve rte r-b a s e d   s hunt  a c t iv e   p o we r  fi lte r s   u n d e r  n o n - si nu soidal so u rc e v o l t ag e con d itio ns ,"  En ergies ,  v o l.   1 0 , p . 2 77 ,   2 0 17 .   [17 ]   Y .   H oon,   M .   Moh d   R adzi ,   M.   H ass a n,   a nd   N .   M a il ah,   "A  s elf - tu ni ng  filt e r-b ased   a d a pt iv e  l i n ear  n euro n  app r o ach   f o r  o p eratio n  of  t hree-lev e l  i n v e rter-bas ed  s hu nt  acti v e  p o w e r  fi l t ers  under  non- i deal  s ou rce  vol t age  conditions,"  En erg i es ,   vol.  1 0 ,   p .   6 6 7 ,  201 7.   [1 8]  I .  Alh a mrou n i ,  M.   H ai r u ll ah ,  N.  O mar,  M .  S a l e m,  A .  Ju so h,   an d  T .   S u tik n o ,   "M od elli ng   a nd   d es ig n  o f   P ID  co ntrol l er for vo l t a g e  con t r o l  o f  AC h yb ri d   mi cr o - gr i d , "   Int J Pow   El ec   &   Dri Syst ,   vol.   1 0 ,   p p.  151 -15 9 ,   2 01 9.  [ 1 9 ]   M .   A .  M .   R a d z i   a n d   N .  A .   R a h i m ,  " N e u r a l  n e t w o r k   a n d  b a n d l e s s   h y s t e re s i s   ap pro a c h   t o  con t ro l  s w itch e d  cap acit o r  acti v e  p o w e r  fil t er  f o r   r edu c tio n   of  h armo ni cs ,"  IE EE  T r a n sa ction s   o n   In du st r i a l  El ectro n i cs ,   vol.   56,   pp.   1 47 7- 14 84 ,   2 0 0 9 .   [20 ]   R .   M a rtin e k ,  J.  R zid ky,   R .   Jaro s ,   P .   Bilik ,   a nd  M .   L adro va ,  " L east   M ean  S quares   an d  Recu rsi v e  L east   S q u a re s  Al go rithm s   f or  T o t a l   H arm o n i c   Di st ort i o n   R e d uct i o n   Using   S h u n t   Ac t i ve  P ow er  F i l t e r  Contro l, "  Ener gi es ,   vol.  12,   p .   1 54 5 , 2 01 9.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.