T E L K O M N I K A ,   V o l . 9 ,   N o . 2 ,   A u g u s t   2 0 1 1 ,   p p .   2 0 3 ~ 2 1 0   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0         2 0 3       R e c e i v e d   J a n u a r y   2 5 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   M a y   1 s t ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   M a y   9 th ,   2 0 1 1   A d a p t i v e - F u z z y   C o n t r o l l e r   B a s e d   S h u n t   A c t i v e   F i l t e r   f o r   P o w e r   L i n e   C o n d i t i o n e r s       K a r u p p a n a n   P i t c h a i V i j a y a * ,   K a m a l a K a n t a   M a h a p a t r a   N a t i o n a l   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y - R o u r k e l a   I n d i a - 7 6 9 0 0 8 ,   T e l p   9 1 - 6 6 1 - 2 4 7 6 7 7 3 ,   F a x   9 1 - 6 6 1 - 2 4 6 2 9 9 9   e - m a i l :   k a r u p p a n a n 1 9 8 2 @ g m a i l . c o m * ,   k k m @ n i t r k l . a c . i n       A b s t r a k   M a k a l a h   i n i   m e n g h a d i r k a n   p e n g e n d a l i   l o g i k a   f u z i   ( F L C )   b a r u   d e n g a n   t a p i s   a k t i f   s h u n t   b e r b a s i s   k a l a n g   t e r k u n c i   f a s a   ( PL L )   u n t u k   p e n g k o n d i s i   s a l u r a n   l i s t r i k   ( PL C s )   g u n a   m e n i n g k a t k a n   k u a l i t a s   d a y a   p a d a   s i s t e m   d i s t r i b u s i .   T a p i s   a k t i f   i n i   d i i m p l e m e n t a s i k a n   d e n g a n   i n v e r t e r   s u m b e r   t e g a n g a n   ( VSI )   t e r k e n d a l i   a r u s   u n t u k   m e n g k o m p e n s a s i   h a r m o n i k   a r u s   d a n   d a y a   r e a k t i f   p a d a   t i t i k   k o p l i n g   b e r s a m a .   Pu l s a   p e n y a k l a r a n   p e n g e n d a l i   g e r b a n g   VSI   b e r a s a l   d a r i   p e n g e n d a l i   a r u s   h i s t e r e s i s   ( H C C )   f u z i   a d a p t i f   d a n   m e t o d e   i n i   m e n g h i t u n g   l e b a r   b i d a n g   h i s t e r e s i s   s e c a r a   e f e k t i f   m e n g g u n a k a n   l o g i k a   f u z i .   L e b a r   b i d a n g   i n i   d a p a t   d i a t u r   b e r d a s a r k a n   k o m p e n s a s i   v a r i a s i   a r u s ,   y a n g   d i g u n a k a n   u n t u k   m e n g o p t i m a l k a n   f r e k u e n s i   p e n y a k l a r a n   y a n g   d i p e r l u k a n   d a n   m e m p e r b a i k i   t a p i s   a k t i f   s e c a r a   s u b s t a n s i .   S i s t e e m   t a p i s   d a y a   a k t i f   s h u n t   i n i   d i i n v e s t i g a s i   d a n   d i v e r i f i k a s i   p a d a   k e a d a a n   t u n a k   d a n   t r a n s i e n   p a d a   k o n d i s i   b e b a n   t a k   l i n e a r .   T a p i s   a k t i f   s h u n t   i n i   t e l a h   m e m e n u h i   s t a n d a r   h a r m o n i k   y a n g   d i r e k o m e n d a s i k a n   I EEE  5 1 9   a n d   I EC   6 1 0 0 0 - 3 .     K a t a   k u n c i :   t a p i s   d a y a   a k t i f ,   f u z i   a d a p t i f ,   p e n g e n d a l i   a r u s ,   p e n g k o n d i s i   j a r i n g a n   d a y a   l i s t r i k ,   k u a l i t a s   d a y a         A b s t r a c t   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a   n o v e l   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   ( F L C )   i n   c o n j u n c t i o n   w i t h   Ph a s e   L o c k e d   L o o p   ( PL L )   b a s e d   s h u n t   a c t i v e   f i l t e r   f o r   P o w e r   L i n e   C o n d i t i o n e r s   ( PL C s )   t o   i m p r o v e   t h e   p o w e r   q u a l i t y   i n   t h e   d i s t r i b u t i o n   s y s t e m .   T h e   a c t i v e   f i l t e r   i s   i m p l e m e n t e d   w i t h   c u r r e n t   c o n t r o l l e d   Vo l t a g e   S o u r c e   I n v e r t e r   ( VSI )   f o r   c o m p e n s a t i n g   c u r r e n t   h a r m o n i c s   a n d   r e a c t i v e   p o w e r   a t   t h e   p o i n t   o f   c o m m o n   c o u p l i n g .   T h e   VSI   g a t e   c o n t r o l   s w i t c h i n g   p u l s e s   a r e   d e r i v e d   f r o m   p r o p o s e d   Ad a p t i v e - F u z z y - H y s t e r e s i s   C u r r e n t   C o n t r o l l e r   ( H C C )   a n d   t h i s   m e t h o d   c a l c u l a t e s   t h e   h y s t e r e s i s   b a n d w i d t h   e f f e c t i v e l y   u s i n g   f u z z y   l o g i c .     T h e   b a n d w i d t h   c a n   b e   a d j u s t e d   b a s e d   o n   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t   v a r i a t i o n ,   w h i c h   i s   u s e d   t o   o p t i m i z e   t h e   r e q u i r e d   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y   a n d   i m p r o v e s   a c t i v e   f i l t e r   s u b s t a n t i a l l y .   T h e s e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   s y s t e m   i s   i n v e s t i g a t e d   a n d   v e r i f i e d   u n d e r   s t e a d y   a n d   t r a n s i e n t - s t a t e   w i t h   n o n - l i n e a r   l o a d   c o n d i t i o n s .   T h i s   s h u n t   a c t i v e   f i l t e r   i s   i n   c o m p l i a n c e   w i t h   I EEE  5 1 9   a n d   I EC   6 1 0 0 0 - 3   r e c o m m e n d e d   h a r m o n i c   s t a n d a r d s .     K e y w o r d s :   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r ,   a d a p t i v e - f u z z y ,   c u r r e n t   c o n t r o l l e r ,   p o w e r   l i n e   c o n d i t i o n e r s ,   p o w e r   q u a l i t y             1 .   I n t r o d u c t i o n   M a n y   r e s e a r c h e r s   f o c u s e d   o n   t h e   p o w e r   q u a l i t y   a n d   c u s t o m   p o w e r   i n   t h e   d i s t r i b u t i o n   a n d   t r a n s m i s s i o n   s y s t e m s   b e c a u s e   o f   w i d e s p r e a d   u s e   o f   n o n - l i n e a r   l o a d s   [ 1 ] .   T h e s e   n o n - l i n e a r   l o a d s   l e a d   t o   h a r m o n i c   o r   d i s t o r t e d   c u r r e n t   a n d   r e a c t i v e   p o w e r   p r o b l e m s   [ 2 ] .   T r a d i t i o n a l l y   p a s s i v e   L - C   f i l t e r s   w e r e   u s e d   t o   m i t i g a t e   h a r m o n i c s ;   h o w e v e r   i t   h a d   d e m e r i t s   o f   a g i n g   a n d   t u n i n g ,   r e s o n a n c e ,   b u l k   s i z e   a n d   a l s o   f i x e d   c o m p e n s a t i o n .   R e c e n t l y ,   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r s   ( A P F )   o r   a c t i v e   p o w e r - l i n e   c o n d i t i o n e r s   ( A P L C )   p r o p o s e d   p o w e r - e l e c t r o n i c   e q u i p m e n t   f o r   s o l v i n g   t h e s e   p o w e r   q u a l i t y   p r o b l e m s   [ 1 - 2 ] .   T h e   A P F   h a s   t h e   a b i l i t y   t o   c o m p e n s a t e   c u r r e n t - h a r m o n i c s   a n d   r e a c t i v e   p o w e r   s i m u l t a n e o u s l y   [ 3 - 4 ] .   T h e   c o n t r o l l e r   i s   t h e   m o s t   s i g n i f i c a n t   p a r t   o f   t h e   A P F   a n d   c u r r e n t l y   l o t   o f   r e s e a r c h   i s   b e i n g   c o n d u c t e d   [ 5 ] .   C o n v e n t i o n a l   P I   a n d   P I D   c o n t r o l l e r s   h a v e   b e e n   u s e d   t o   e s t i m a t e   t h e   r e f e r e n c e   c u r r e n t   a n d   c o n t r o l   o v e r   t h e   d c - b u s   c a p a c i t o r   v o l t a g e   o f   t h e   i n v e r t e r   [ 8 - 1 1 ] .   H o w e v e r ,   t h e s e   c o n t r o l l e r s   r e q u i r e   p r e c i s e   l i n e a r   m a t h e m a t i c a l   m o d e l   o f   t h e   s y s t e m ,   w h i c h   i s   d i f f i c u l t   t o   o b t a i n   u n d e r   p a r a m e t r i c   v a r i a t i o n s   a n d   l o a d   d i s t u r b a n c e s   [ 6 ] .   R e c e n t l y ,   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   ( F L C )   i s   u s e d   i n   p o w e r   e l e c t r o n i c   s y s t e m s   f o r   a d j u s t a b l e   m o t o r   d r i v e s   a n d   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   a p p l i c a t i o n s   [ 7 ] .   F o r   F L C s ,   i t   d o e s   n o t   n e e d   a c c u r a t e   m a t h e m a t i c a l   m o d e .   I t   c a n   h a n d l e   n o n - l i n e a r i t y   a n d   i s   m o r e   r o b u s t   t h a n   c o n v e n t i o n a l   c o n t r o l l e r s   [ 8 ]         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,     A u g u s t   2 0 1 1   :     2 0 3     2 1 0   2 0 4 T h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   d e p e n d s   o n   t h e   d e s i g n   a n d   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   c u r r e n t   c o n t r o l l e r   [ 9 ] .   T h e r e   a r e   v a r i o u s   P W M - c u r r e n t   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   p r o p o s e d   f o r   a c t i v e   f i l t e r   [ 1 0 ] .     T h e   h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l l e r   h a s   t h e   h i g h e s t   r a t i n g   a m o n g   o t h e r   c o n t r o l   m e t h o d s   s u c h   a s   s i n u s o i d a l - P W M   a n d   t r i a n g u l a r - c u r r e n t   c o n t r o l l e r   i n   t e r m s   o f   q u i c k   c u r r e n t   c o n t r o l l a b i l i t y   a n d   e a s y   i m p l e m e n t a t i o n   [ 9 - 1 0 ] .   T h e   a d v a n t a g e s   o f   f i x e d - H C C   a r e   s i m p l e   d e s i g n   a n d   u n c o n d i t i o n e d   s t a b i l i t y   [ 1 1 ] .   H o w e v e r ,   t h i s   c o n t r o l   s c h e m e   e x h i b i t s   s e v e r a l   d e m e r i t s ,   s u c h   a s   u n e v e n   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y ,   p o s s i b l e   t o   g e n e r a t e   r e s o n a n c e s   a n d   d i f f i c u l t   t o   d e s i g n   t h e   p a s s i v e   f i l t e r   s y s t e m .   T h i s   u n p r e d i c t a b l e   s w i t c h i n g   f u n c t i o n   a f f e c t s   t h e   a c t i v e   f i l t e r   e f f i c i e n c y   a n d   r e l i a b i l i t y   [ 1 2 ] .   A d a p t i v e - h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l l e r   o v e r c o m e s   t h e s e   f i x e d - H C C   d e m e r i t s   [ 1 3 - 1 4 ] .   B u t   a d a p t i v e - H C C   i s   h a v i n g   m o r e   s w i t c h i n g   p o w e r   l o s s e s   d u e   t o   h i g h   f r e q u e n c y   a n d   t h i s   p r o b l e m   i s   a d d r e s s e d   b y   p r o p o s e d   a d a p t i v e - f u z z y - H C C .   T h e   A d a p t i v e - F u z z y   H C C   c a l c u l a t e s   t h e   h y s t e r e s i s   b a n d w i d t h   e f f e c t i v e l y   w i t h   t h e   h e l p   o f   f u z z y   l o g i c   a n d   r e d u c e s   t h e   s w i t c h i n g   p o w e r   l o s s e s   [ 1 5 ] .     T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a   f u z z y   l o g i c   a l o n g   w i t h   P L L - s y n c h r o n i z a t i o n   c o n t r o l l e r   b a s e d   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   f o r   e n h a n c i n g   t h e   p o w e r   q u a l i t y .   T h e   P L L   c a n   o p e r a t e   s a t i s f a c t o r i l y   e v e n   u n d e r   d i s t o r t e d   a n d   u n b a l a n c e d   s y s t e m   v o l t a g e s .     T h e   s h u n t s   a c t i v e   c u r r e n t   c o n t r o l l e d   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r   s w i t c h i n g   p u l s e s   a r e   g e n e r a t e d   f r o m   p r o p o s e d   a d a p t i v e - f u z z y - h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l l e r .   T h e s e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i s   v a l i d a t e d   a n d   i n v e s t i g a t e d   u n d e r   s t e a d y   a n d   t r a n s i e n t - s t a t e   c o n d i t i o n s .       2 .   R e s e a r c h   M e t h o d   T h e   p r o p o s e d   c o n t r o l   s y s t e m   c o n s i s t s   o f   t w o   p a r t s :   ( 1 )   r e f e r e n c e   c u r r e n t   e x t r a c t o r   u s i n g   P L L   s y n c h r o n i z a t i o n   w i t h   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r ,   a n d   ( 2 )   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r   s w i t c h i n g   c o n t r o l   m e t h o d   u s i n g   a d a p t i v e - f u z z y - h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l l e r .       2 . 1   R e f e r e n c e   C u r r e n t   E x t r a c t o r   T h e   r e f e r e n c e   c u r r e n t   i s   e x t r a c t e d   f r o m   d i s t o r t e d   l i n e - c u r r e n t   u s i n g   P L L   a l o n g   w i t h   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r .   T h i s   c o n t r o l   a l g o r i t h m   i s   b a s e d   o n   s e n s i n g   s o u r c e   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   o n l y   ( N o   n e e d   t o   s e n s e   l o a d   c u r r e n t s   a n d   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t s )   t h a t   i s   r e d u c e d   s e n s o r s   a n d   c o m p l e x i t y .     2 . 1 . 1   P L L   S y n c h r o n i z a t i o n   T h e   p h a s e   l o c k e d   l o o p   c i r c u i t   i s   m e a n t   f o r   o p e r a t i o n   u n d e r   d i s t o r t e d   a n d   u n b a l a n c e d   v o l t a g e s   [ 1 ] ,   [ 3 ] .   T h i s   a l g o r i t h m   i s   b a s e d   o n   t h e   t h r e e - p h a s e   i n s t a n t a n e o u s   a c t i v e   p o w e r   e x p r e s s i o n c c b b a a i v i v i v p + + = f 3 .   T h e   f e e d b a c k   s i g n a l s   ) s i n ( ) ( t t i a w w =   a n d   ) 3 / 2 s i n ( ) ( p w w + = t t i c   i s   b u i l t   u p   o n   P L L - c i r c u i t   a n d   t i m e   i n t e g r a l   w   i s   c a l c u l a t e d   u s i n g   p r o p o r t i o n a l - i n t e g r a l   g a i n s .   T h e   P L L - c i r c u i t   c a n   r e a c h   a   s t a b l e   p o i n t   w h e n   t h e   i n p u t   f 3 p   o f   t h e   p r o p o r t i o n a l - i n t e g r a l   - c o n t r o l l e r   h a s   a   z e r o   a v e r a g e   v a l u e   ( 0 3 = f p )   a n d   h a s   m i n i m i z e d   l o w - f r e q u e n c y   o s c i l l a t i n g   p o r t i o n s   i n   t h r e e - p h a s e   v o l t a g e s .   O n c e   t h e   c i r c u i t   i s   s t a b i l i z e d ,   t h e   a v e r a g e   v a l u e   o f   f 3 p   i s   z e r o   a n d   t h e   p h a s e   a n g l e   o f   t h e   s u p p l y   v o l t a g e   i s   a t   f u n d a m e n t a l   f r e q u e n c y .   A t   t h i s   c o n d i t i o n ,   t h e   c u r r e n t s   b e c o m e   o r t h o g o n a l   t o   t h e   f u n d a m e n t a l   p h a s e   v o l t a g e   c o m p o n e n t .   T h e   P L L   s y n c h r o n i z i n g   o u t p u t   t e m p l a t e s   a r e        = s i n   ( )   ( 1 )      = s i n   ( 2 / 3 )   ( 2 )      = s i n   ( + 2 / 3 )   ( 3 )     T h e   P L L   o u t p u t   i s   m u l t i p l i e d   w i t h   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   o u t p u t   ( p e a k   c u r r e n t m a x I )   t o   d e t e r m i n e   t h e   r e q u i r e d   r e f e r e n c e   c u r r e n t .     2 . 1 . 2   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   F u z z y   l o g i c   c o n t r o l   i s   d e d u c e d   f r o m   f u z z y   s e t   t h e o r y ,   t r a n s i t i o n   i s   b e t w e e n   m e m b e r s h i p   a n d   n o n   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n .   T h e r e f o r e ,   l i m i t a t i o n   o r   b o u n d a r i e s   o f   f u z z y   s e t s   a r e   u n d e f i n e d   a n d   a m b i g u o u s   a n d   u s e f u l   f o r   a p p r o x i m a t e   s y s t e m s   d e s i g n .       I n   o r d e r   t o   i m p l e m e n t   t h e   f u z z y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0           A d a p t i v e - F u z z y   C o n t r o l l e r   B a s e d   S h u n t   A c t i v e   F i l t e r   f o r   P o w e r   L i n e   .   ( K a r u p p a n a n   P )   2 0 5   l o g i c   c o n t r o l   a l g o r i t h m   o f   a n   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i n   a   c l o s e d   l o o p ,   t h e   d c - b u s   c a p a c i t o r   v o l t a g e   i s   s e n s e d   a n d   t h e n   c o m p a r e d   w i t h   t h e   r e f e r e n c e   v a l u e .   T h e   c o m p a r e d   e r r o r   s i g n a l   ( ) D C r e f D C V V e - = ,   a l l o w s   o n l y   t h e   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t   u s i n g   t h e   B u t t e r w o r t h   5 0   H z   L o w   P a s s   F i l t e r   ( L P F ) .   T h e   e r r o r   s i g n a l ) ( n e a n d   i n t e g r a t i o n   o f   e r r o r   s i g n a l   o r   c h a n g e   o f   e r r o r   s i g n a l ) ( n c e a r e   u s e d   a s   i n p u t s   f o r   f u z z y   p r o c e s s i n g   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   T h e   o u t p u t   o f   t h e   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   l i m i t s   t h e   m a g n i t u d e   o f   p e a k   r e f e r e n c e   c u r r e n t m a x I .     T h e   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   c h a r a c t e r i z e d   b y :   ( 1 )   s e v e n   f u z z y   s e t s   ( N B ,   N M ,   N S ,   Z E ,   P S ,   P M ,   P B )   f o r   e a c h   i n p u t   a n d   o u t p u t   v a r i a b l e s ,   ( 2 )   t r i a n g u l a r   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n   i s   u s e d   f o r   t h e   s i m p l i c i t y ,   ( 3 )   i m p l i c a t i o n   u s i n g   m a m d a n i - t y p e   m i n - o p e r a t o r ,   a n d   ( 4 )   d e f u z z i f i c a t i o n   u s i n g   t h e   h e i g h t   m e t h o d .     F u z z i f i c a t i o n :   F u z z y   l o g i c   u s e s   l i n g u i s t i c   v a r i a b l e s   i n s t e a d   o f   n u m e r i c a l   v a r i a b l e s .   I n   a   c o n t r o l   s y s t e m ,   e r r o r   b e t w e e n   r e f e r e n c e   s i g n a l   a n d   o u t p u t   s i g n a l   c a n   b e   a s s i g n e d   a s   N e g a t i v e   B i g   ( N B ) ,   N e g a t i v e   M e d i u m   ( N M ) ,   N e g a t i v e   S m a l l   ( N S ) ,   Z e r o   ( Z E ) ,   P o s i t i v e   S m a l l   ( P S ) ,   P o s i t i v e   M e d i u m   ( P M ) ,   P o s i t i v e   B i g   ( P B ) .   T h e   p r o c e s s   o f   f u z z i f i c a t i o n   i n c l u d e s   n u m e r i c a l   v a r i a b l e   ( r e a l   n u m b e r )   c o n v e r t i o n   t o   a   l i n g u i s t i c   v a r i a b l e   ( f u z z y   n u m b e r ) .     R u l e   E l e v a t o r :   C o n v e n t i o n a l   c o n t r o l l e r s   l i k e   P I   a n d   P I D   h a v e   c o n t r o l   g a i n s   w h i c h   a r e   c o m b i n a t i o n   o f   n u m e r i c a l   v a l u e s .   I n   c a s e   o f   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r ,   i t   u s e s   l i n g u i s t i c   v a r i a b l e s ,   i n s t e a d   o f   n u m e r i c a l .   T h e   b a s i c   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   o p e r a t i o n   r e q u i r e d   f o r   e v a l u a t i o n   o f   f u z z y   s e t   r u l e s   a r e ) ( Ç A N D ,   ( ) È O R a n d   ) ( - N O T f o r   i n t e r s e c t i o n ,   u n i o n   a n d   c o m p l e m e n t   f u n c t i o n s   r e s p e c t i v e l y ,   i t   i s   d e r i v e d   a s     A N D - I n t e r s e c t i o n   :     ) ] ( ) , ( m i n [ x X B A B A m m m = Ç   O R - U n i o n   :     ) ] ( ) , ( m a x [ x X B A B A m m m = È   N O T - C o m p l e m e n t   :     ) ( 1 x A A m m - =     D e f u z z i f i c a t i o n :   T h e   r u l e   o f   f u z z y   l o g i c   g e n e r a t i o n   r e q u i r e s   o u t p u t   i n   a   l i n g u i s t i c   v a r i a b l e ,   a c c o r d i n g   t o   r e a l   w o r l d   r e q u i r e m e n t s ;   l i n g u i s t i c   v a r i a b l e s   h a v e   t o   b e   t r a n s f o r m e d   t o   c r i s p   o u t p u t   ( R e a l   n u m b e r ) .   T h i s   s e l e c t i o n   o f   s t r a t e g y   i s   c o m p r o m i s d   b e t w e e n   a c c u r a c y   a n d   c o m p u t a t i o n a l   i n t e n s i t y .       D a t a b a s e :     T h e   d a t a b a s e   s t o r e s   t h e   d e f i n i t i o n   o f   t h e   t r i a n g u l a r   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n   r e q u i r e d   b y   f u z z i f i e r   a n d   d e f u z z i f i e r .       R u l e   B a s e :   T h e   r u l e   b a s e   s t o r e s   t h e   l i n g u i s t i c   c o n t r o l   r u l e s   r e q u i r e d   b y   r u l e   e v a l u a t o r   ( d e c i s i o n   m a k i n g   l o g i c ) .   T h e   4 9 - r u l e s   u s e d   i n   t h i s   p r o p o s e d   c o n t r o l l e r   a r e   s h o w n   i n   T a b l e   1 .   T h e   o u t p u t   o f   t h e   f u z z y   c o n t r o l l e r   e s t i m a t e s   t h e   m a g n i t u d e   o f   p e a k   r e f e r e n c e   c u r r e n t m a x I .   T h i s   c u r r e n t   m a x I t a k e s   r e s p o n s e   o f   t h e   a c t i v e   p o w e r   d e m a n d   o f   t h e   n o n - l i n e a r   l o a d   f o r   h a r m o n i c s   a n d   r e a c t i v e   p o w e r   c o m p e n s a t i o n .   T h e   p e a k   c u r r e n t   m u l t i p l i e d   w i t h   P L L   o u t p u t   t o   d e t e r m i n e   t h e   r e q u i r e d   r e f e r e n c e   c u r r e n t .         F i g u r e   1 .   F u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r     T a b l e   1 .   R u l e   b a s e   t a b l e                 e ( n )   c e ( n )   N B   N M   N S   Z E   P S   P M   P B   N B   N B   N B   N B   N B   N M   N S   Z E   N M   N B   N B   N B   N M   N S   Z E   P S   N S   N B   N B   M N   N S   Z E   P S   P M   Z E   N B   N M   N S   Z E   P S   P M   P B   P S   N M   N S   Z E   P S   P M   P B   P B   P M   N S   Z E   P S   P M   P B   P B   P B   P B   Z E   P S   P M   P B   P B   P B   P B             e ( n )   D e f u z z i f i c a t i o n     R u l e   B a s e   F u z z i f i c a t i o n   R u l e   E v a l u a t o r   m a x I     V d c   V d c , r e f   L P F     I n t e g r a t o r       D a t a   B a s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,     A u g u s t   2 0 1 1   :     2 0 3     2 1 0   2 0 6 2 . 2   A d a p t i v e - F u z z y   H y s t e r e s i s   C u r r e n t   C o n t r o l l e r s   T h e   f i x e d - h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l l e r   h a s   u n p r e d i c t a b l e   s w i t c h i n g   f u n c t i o n s   a n d   a f f e c t s   t h e   a c t i v e   f i l t e r   e f f i c i e n c y   a n d   r e l i a b i l i t y .   T h e   a d a p t i v e - h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l l e r   o v e r c o m e s   t h e   f i x e d - H C C   d e m e r i t s .   B u t   a d a p t i v e - H C C   h a s   m o r e   s w i t c h i n g   p o w e r   l o s s e s   d u e   t o   h i g h   f r e q u e n c y   a n d   t h i s   p r o b l e m   i s   a d d r e s s e d   b y   p r o p o s e d   a d a p t i v e - f u z z y   H C C .   I t   c a l c u l a t e s   t h e   h y s t e r e s i s - b a n d w i d t h   w i t h   t h e   h e l p   o f   f u z z y   l o g i c   a n d   r e d u c e s   t h e   s w i t c h i n g   p o w e r   l o s s e s .       F i g u r e   2   s h o w s   t h e   P W M - v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   w a v e s   f o r   p h a s e a .   T h e   c u r r e n t a i   t e n d s   t o   c r o s s   t h e   l o w e r   h y s t e r e s i s   b a n d   a t   p o i n t   1 ,   w h e r e   t h e   s w i t c h   S 1   i s   O N .   T h e   l i n e a r l y   r i s i n g   c u r r e n t   ) ( + a i   t h e n   t o u c h e s   t h e   u p p e r   b a n d   a t   p o i n t   2 ,   w h e r e   t h e   s w i t c h   S 4   i s   s w i t c h e d   O N .   T h e   l i n e a r l y   f a l l i n g   c u r r e n t   ) ( - a i t h e n   t o u c h e s   t h e   l o w e r   b a n d   a t   p o i n t   3 .   T h e   f o l l o w i n g   e q u a t i o n s   c a n   b e   w r i t t e n   i n   t h e   s w i t c h i n g   i n t e r v a l s 1 t a n d   2 t [ 1 2 - 1 3 ]     1 ( 0 . 5 ) ( 4 ) a d c s d i V V d t L + = -   ( 4 )   1 ( 0 . 5 ) ( 5 ) a d c s d i V V d t L - = - +   ( 5 )     F r o m   t h e   g e o m e t r y   o f   F i g u r e   2 ,   w e   c a n   w r i t e     * 1 1 2 ( 6 ) a a d i d i t t H B d t d t + - =   ( 6 )   * 2 2 2 ( 7 ) a a d i d i t t H B d t d t - - = -   ( 7 )     1 2 1 / ( 8 ) c c t t T f + = =   ( 8 )     A d d i n g   ( 6 ) ( 7 ) a n d a n d   s u b s t i t u t i n g ( 8 )   w e   c a n   w r i t e     * 1 2 1 0 ( 9 ) a a a c d i d i d i t t d t d t f d t + - + - =   ( 9 )     S u b t r a c t i n g ( 7 ) ( 8 ) f r o m ,   w e   g e t     * 1 2 1 2 ( ) 4 ( 1 0 ) a a a d i d i d i t t t t H B d t d t d t + - - - - =   ( 1 0 )     S u b s t i t u t i n g ( 5 ) ( 1 0 ) i n ,   w e   g e t     * 1 2 1 2 ( ) ( ) 4 ( 1 1 ) a a d i d i t t t t H B d t d t + + - - =   ( 1 1 )     S u b s t i t u t i n g ( 5 ) ( 9 ) i n ,   a n d   s i m p l i f y i n g ,     * 1 2 / ( ) ( 1 2 ) ( / ) a c a d i d t t t f d i d t + - =   ( 1 2 )     S u b s t i t u t i n g ( 1 2 ) ( 1 1 ) i n ,   i t   g i v e s ,     2 2 2 0 . 1 2 5 4 1 ( 1 3 ) d c s c d c V V L H B m f L L V = - +   ( 1 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0           A d a p t i v e - F u z z y   C o n t r o l l e r   B a s e d   S h u n t   A c t i v e   F i l t e r   f o r   P o w e r   L i n e   .   ( K a r u p p a n a n   P )   2 0 7   H e r e ,   d t d i m a / * = i s   t h e   s l o p e   o f   r e f e r e n c e   c u r r e n t   s i g n a l s .   F r o m   t h i s   e q u a t i o n   ( 1 3 ) ,   t h e   h y s t e r e s i s   b a n d w i d t h   H B   i s   d e r i v e d   f r o m   t h e   m o d u l a t i o n   f r e q u e n c y c f ,   s u p p l y   v o l t a g e s V ,   d c - s i d e   c a p a c i t o r   v o l t a g e d c V ,   s l o p e   o f   t h e   r e f e r e n c e   c u r r e n t   s i g n a l s d t d i a / *   a n d   d e c o u p l i n g   i n d u c t a n c e L   o f   t h e   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r .   T h i s   a d a p t i v e - h y s t e r e s i s   b a n d w i d t h   H B a s   a n   e r r o r   s i g n a l ) ( H B E a n d   c h a n g e   o f   e r r o r   s i g n a l   ) ( H B C E a r e   u s e d   a s   i n p u t s   f o r   f u z z y   p r o c e s s i n g .   T h e   a d a p t i v e - f u z z y - h y s t e r e s i s   b a n d   ' H B i s   t h e   o u t p u t   o f   f u z z y   c o n t r o l l e r   t h a t   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .   T h e   f u z z y   l o g i c   r u l e   b a s e   s t o r e s   t h e   l i n g u i s t i c   c o n t r o l   r u l e s   r e q u i r e d   b y   r u l e   e v a l u a t o r .   T h e   4 9 - r u l e s   u s e d   i n   t h i s   c o n t r o l l e r   a s   s h o w n   i n   T a b l e   1 .           F i g u r e   2 .   A d a p t i v e   h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l l e r s           F i g u r e   3 .   F u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r s       T h e   o u t p u t   o f   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   ' H B ( h y s t e r e s i s   b a n d w i d t h )   c a n   b e   m o d u l a t e d   a t   d i f f e r e n t   p o i n t s   o f   t h e   f u n d a m e n t a l   f r e q u e n c y   c y c l e   t o   c o n t r o l   t h e   s w i t c h i n g   p a t t e r n   o f   t h e   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r .   T h e   c a l c u l a t e d   h y s t e r e s i s   b a n d w i d t h   ' H B i s   a p p l i e d   t o   t h e   v a r i a b l e   H C C .   T h e   v a r i a b l e   H C C   i s   c r e a t e d   b y   s - f u n c t i o n s   i n   M a t l a b   t o   p r o d u c e   g a t e   c o n t r o l   s w i t c h i n g   p u l s e s   a n d   t h e s e   p u l s e s   w i l l   d r i v e   t h e   i n v e r t e r .   F o r   s y m m e t r i c a l   o p e r a t i o n   o f   a l l   t h r e e - p h a s e s ,   t h e   h y s t e r e s i s   b a n d w i d t h   ' H B i s   d e n o t e d   a s c b a H B a n d H B H B ' ' , ' o f   s a m e   v a l u e ,   b u t   h a v i n g   0 1 2 0   p h a s e   d i f f e r e n c e .   T h e   a d a p t i v e - f u z z y - H C C   b a s e d   b a n d w i d t h   ' H B s h o u l d   m a i n t a i n   t h e   m o d u l a t i o n   f r e q u e n c y   c o n s t a n t .   T h i s   c o n t r o l l e r   r e d u c e s   t h e   s w i t c h i n g   p o w e r   l o s s e s   a n d   i m p r o v e s   t h e   P W M   p e r f o r m a n c e s   f o r   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   s u b s t a n t i a l l y .       3 .   R e s u l t s   a n d   D i s c u s s i o n   T h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o p o s e d   a d a p t i v e - f u z z y - H C C   m e t h o d   i s   e v a l u a t e d   t h r o u g h   M a t l a b / S i m u l i n k   p o w e r   t o o l s .   T h e   m o d e l   s y s t e m   c o n s i s t s   o f   a   t h r e e - p h a s e   d i s t o r t e d   s u p p l y   v o l t a g e   w i t h   a   r e c t i f i e r   R - L   l o a d . T h e   s h u n t   a c t i v e   f i l t e r   i s   c o n n e c t e d   i n   t h e   d i s t r i b u t i o n   g r i d   a t   P C C   t h r o u g h   f i l t e r   i n d u c t a n c e   a n d   o p e r a t e s   i n   a   c l o s e d   l o o p .   T h e   t h r e e - p h a s e   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   c o m p r i s e s   o f   s i x - p o w e r   t r a n s i s t o r   w i t h   d i o d e s ,   a   d c - b u s   c a p a c i t o r ,   R L - f i l t e r ,   c o m p e n s a t i o n   c o n t r o l l e r   ( P L L - c i r c u i t   w i t h   F L C )   a n d   s w i t c h i n g   s i g n a l   g e n e r a t o r   ( a d a p t i v e - f u z z y - H C C )   a s   s h o w n   i n   t h e   F i g u r e   4 .   T h e   s y s t e m   p a r a m e t e r s   v a l u e s   a r e ;   L i n e   t o   l i n e   s o u r c e   v o l t a g e   i s   4 4 0   V ;   S y s t e m   f r e q u e n c y   ( f )   i s   5 0   H z ;   S o u r c e   i m p e d a n c e   o f   R S ,   L S   i s   1   ;   0 . 1   m H ;   F i l t e r   i m p e d a n c e   o f   R c ,   L c   i s   1   ;   1   m H   r e s p e c t i v e l y ;   D i o d e   r e c t i f i e r   R L ,   L L   l o a d :   2 0   ;   1 0 0   m H   r e s p e c t i v e l y ;   D C - s i d e   c a p a c i t a n c e   ( C D C )   i s   1 2 0 0   µ F ;   R e f e r e n c e   v o l t a g e   ( V D C r e f )   i s   4 0 0   V ;   P o w e r   d e v i c e s   b u i l d   b y   M O S F E T s   w i t h   f r e e w h e e l i n g   d i o d e s .     C a s e 1   S t e a d y   s t a t e   T h e   s y s t e m   i s   t e s t e d   u n d e r   d i s t o r t e d   s u p p l y   v o l t a g e s .   T h e   F i g u r e   5   ( a )   i n d i c a t e s   t h r e e - p h a s e   d i s t o r t e d   s o u r c e   v o l t a g e .   T h e   P L L - c i r c u i t   i s   u s e d   t o   s y n c h r o n i z e   t h e   d i s t o r t e d   v o l t a g e s   a n d   g e n e r a t e s   b a l a n c e d   ( r e g u l a t e d )   i n s t a n t a n e o u s   s i n u s o i d a l   v o l t a g e s   c b a p l l p l l p l l , ,   t h a t   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   5 ( b ) .             H B F u z z i f i c a t i o n     D e f u z z i f i c a t i o n     R u l e   B a s e     R u l e   E v a l u a t o r     D a t a   B a s e     ' H B   ) ( H B E ) ( H B C E   - 0 . 5 V d c   + 0 . 5 V d c   t 1   t 2   S 1   S 4   1   2   3   i a -   i a +   2 H B   i a *   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,   2 0 8                                 F i g u r e   4           ( a )       ( c )         ( e )       ( g )   F i g u r e   5 .   S i m u l a t i o n   r e s u l t ;   ( c )   L o a d   c u r r e n t ,   ( d )   R e f e r e n c e   c u r r e n t ,   ( e )   C o m p e n s a t i o n   c u r r e n t p o w e r   f a c t o r   w a v e f o r m s   T h e s e   P L L   o u t p u t s   a r e   d i s t o r t e d / u n b a l a n c e d   s o u r c e   v o l t a g e s . V s a , V s b , V s c   3 - p h a s e   s u p p l y     P L L   S y n c h r o n i z a t i o n   T e c h n i q u e   V o l t a g e S e n s o r                     ,     A u g u s t   2 0 1 1   :     2 0 3     2 1 0     F i g u r e   4 .   S h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   s y s t e m                 ( b )                 ( d )                 ( f )               ( h )       ( a )   d i s t o r t e d   s o u r c e   v o l t a g e ,   ( b )   P L L - s y n c h r o n i z a t i o n   w a v e f o r m c )   L o a d   c u r r e n t ,   ( d )   R e f e r e n c e   c u r r e n t ,   ( e )   C o m p e n s a t i o n   c u r r e n t ,   ( f )   s o u r c e   c u r r e n t p o w e r   f a c t o r   w a v e f o r m s ,   a n d   ( h )   D C - s i d e   c a p a c i t o r   v o l t a g e   T h e s e   P L L   o u t p u t s   a r e   i n   p h a s e   w i t h   t h e   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t   o f   t h e   t h e   d i s t o r t e d / u n b a l a n c e d   s o u r c e   v o l t a g e s .   T h e   s o u r c e   d r a w s   n o n - s i n u s o i d a l   o r   h a r m o n i c   c u r r e n t     i s a * , i s b * , i s c *   P W M - V S I     i s a , i s b , i s c   i c a , i c b , i c c   R s , L s   P C C     R e f e r e n c e   c u r r e n t   g e n e r a t o r       V d c     S e n s o r   C D C   i L a ,   i L b ,   i L c     N o n - s i n u s o i d a l   L o a d L L   S y n c h r o n i z a t i o n   T e c h n i q u e   A d a p t i v e - F u z z y   H C C       F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   V o l t a g e       C u r r e n t   S e n s o r   V d c ,   r e f   3               I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0                       s y n c h r o n i z a t i o n   w a v e f o r m ,     ( f )   s o u r c e   c u r r e n t ,   ( g )   u n i t y     w i t h   t h e   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t   o f   t h e   t h e   s i n u s o i d a l   o r   h a r m o n i c   c u r r e n t   R L   L L   s i n u s o i d a l   L o a d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A       A d a p t i v e - F u z z y   C o n t r o l l e r   B a s e d   S h u n t   A c t i v e   F i l t e r   f o r   P o w e r   L i n e   d u e   t o   t h e   n o n - l i n e a r   c h a r a c t e r i s t i c s . c o m p e n s a t i n g   t h e   h a r m o n i c s   a n d   r e a c t i r e c t i f i e r   l o a d   c u r r e n t   o r   s o u r c e   c u r r e n t   b e f o r e   d e s i r e d   r e f e r e n c e   c u r r e n t   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5   ( d ) ;   t h i s   c u r r e n t   i s   o b t a i n e d   f r o m   P L L   s y n c h r o n i z a t i o n   w i t h   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r .   T h e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   s u p p l i e s   t h e   c o m p e n s a t i n g   c u r r e n t   t h a t   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5   ( e ) .   T h e   s o u r c e   c u r r e n t   a f t e r   c o m p e n s a t i o n   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   5   ( f )   t h a t   i n d i c a t e s   t h e   c u r r e n t   i s   s i n u s o i d a l .   I t   b u t   o p p o s i t e   c u r r e n t   h a r m o n i c   c o m p o n e n t s   a t   P C C . i m p r o v e s   p o w e r   f a c t o r   a s   s h o w n   i n   D C - s i d e   c a p a c i t a n c e   v o l t a g e   t h e   r i p p l e   t o   c e r t a i n   l e v e l   a n d   m a k e s   s e t t l i n g   t i m e   t o   a   l o w   v a l u e   F i g u r e   5   ( h ) .     C a s e   2   T r a n s i e n t   s t a t e   F o r   t r a n s i e n t ,   t h e   s t e a d y   s t a t e   s u d d e n l y   c h a n g e s   t a t   T = 0 . 0 8 - 0 . 1 4 / 0 . 2 s .   S i m i l a r   w a v e f o r m s   a r e   o b t a i n e d   a n d   v e r i f i e d   i n   t r a n s i e n t   s i m u l a t i o n .   T h e   s o u r c e   c u r r e n t   a f t e r   c o m p e n s a t i o n   i s   p r e s e n t e d   i n   b e c o m e s   s i n u s o i d a l .   T h e   l o a d   c u r r e n o n - l i n e a r   c h a r a c t e r i s t i c s   t h a t   p a r t i c u l a r   p h a s e   ( p h a s e   a ) .   O t h e r   p h a s e s   a r e   n o t   s h o w n   a s   t h e y   a r e   o n l y   p h a s e   s h i f t e d   b y   1 2 0 T h e   F a s t   F o u r i e r   T r a n s f o r m   ( F F T )   i s   u s e d   t o   m e a s u r e s   t h e   o r d e r   o f   h a r m o n i c s   w i t h   t h e   f u n d a m e n t a l   f r e q u e n c y   a t   5 0   H z   o f   t h e   s o u r c e   c u r r e n t .   T h e   m a g n i t u d e s   o f   t h e   h a r m o n i c s   a r e   p l o t t e d   u n d e r   n o n - l i n e a r   l o a d   c o n d i t i o n   w i t h o u t / w i t h   A P F         ( a )   F i g u r e   6 .   S i m u l a t i o n   r e s u l t   ( a )   s o u r c e   c u r r e n t   a n d   ( b )   l o a d   c u r r e n t           ( a )     F i g u r e   7 .   O r d e r   o f   h a r m o n i c s   ( ( T H D = 2 6 . 6 7 % ) ,   ( b )   w i t h   A P F   ( T H D = 2 . 0 4 % )     T h e   R e a l   ( P )   a n d   R e a c t i v e   ( Q )   p o w e r   i s   c a l c u l a t e d   a n d   g i v e n   i n   t h e   T a b l e   2 .   T h i s   r e s u l t   i s   m e a s u r e d   u n d e r   n o n - l i n e a r   l o a d   c o n d i t i o n   u s i n g   a d a p t i v e A P F   s y s t e m .   T h i s   r e s u l t   i n d i c a t e s   t h e   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i s   s u p p r e s s i n g   t h e   r e a c t i v e   p o w e r   a n d   i m p r o v e s   t h e   p o w e r   q u a l i t y   i n   t h e   d i s t r i b u t i o n   s y s t e m   a t   P C C . ( T H D )   m e a s u r e d   f r o m   s o u r c e   c u r r e n t   o n   t h e   a c   m a i n   n e t w o r k .   c o m p e n s a t o r   a c t i v e   f i l t e r   m a d e   s i n u s o i d a l   s o u r c e   c u r r e n t   i n   t h e   s u p p l y .   c o m p a r e d   a s   g i v e n   i n   T a b l e   l o a d   c o n d i t i o n s .   T h e   o b t a i n e d   r e s u l t s   p r o o f   t h a t   s o u r S t e a d y   s t a t e   T r a n s i e n t   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   F u z z y   C o n t r o l l e r   B a s e d   S h u n t   A c t i v e   F i l t e r   f o r   P o w e r   L i n e   . l i n e a r   c h a r a c t e r i s t i c s .   T h e   A P F   i s   c o n n e c t e d   i n   p a r a l l e l   a t   t h e   P C C   f o r   c o m p e n s a t i n g   t h e   h a r m o n i c s   a n d   r e a c t i v e   p o w e r .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t   o f   t h e   s i x r e c t i f i e r   l o a d   c u r r e n t   o r   s o u r c e   c u r r e n t   b e f o r e   c o m p e n s a t i o n   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5   ( c ) .   T h e   d e s i r e d   r e f e r e n c e   c u r r e n t   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5   ( d ) ;   t h i s   c u r r e n t   i s   o b t a i n e d   f r o m   P L L   z y   l o g i c   c o n t r o l l e r .   T h e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   s u p p l i e s   t h e   c o m p e n s a t i n g   c u r r e n t   t h a t   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5   ( e ) .   T h e   s o u r c e   c u r r e n t   a f t e r   c o m p e n s a t i o n   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   5   ( f )   t h a t   i n d i c a t e s   t h e   c u r r e n t   i s   s i n u s o i d a l .   I t   i s   a c h i e v e d   b y   i n j e c t i n g   e q u b u t   o p p o s i t e   c u r r e n t   h a r m o n i c   c o m p o n e n t s   a t   P C C .   A P F   i s   s u p p r e s s i n g   t h e   r e a c t i v e   p o w e r   a n d   p o w e r   f a c t o r   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   5   ( g ) ,   p h a s e   ( a )   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   a r e   i n   p h a s e .   T h e   i s   c o n t r o l l e d   b y   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   ( F L C ) .   T h i s   c o n t r o l l e r   r e d u c e s   t h e   r i p p l e   t o   c e r t a i n   l e v e l   a n d   m a k e s   s e t t l i n g   t i m e   t o   a   l o w   v a l u e   ( t =   0 . 0 7 6 s )   a n d   F o r   t r a n s i e n t ,   t h e   s t e a d y   s t a t e   s u d d e n l y   c h a n g e s   t o   t r a n s i e n t   c o n d i t i o n   u s i n g   s t e p S i m i l a r   w a v e f o r m s   a r e   o b t a i n e d   a n d   v e r i f i e d   i n   t r a n s i e n t   s i m u l a t i o n .   T h e   s o u r c e   c u r r e n t   a f t e r   c o m p e n s a t i o n   i s   p r e s e n t e d   i n   F i g u r e   6   ( a )   t h a t   i n d i c a t e s   t h e   c u r r e n t   b e c o m e s   s i n u s o i d a l .   T h e   l o a d   c u r r e n t   c o n t a i n s   h a r m o n i c s   a n d   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t s   d u e   t o   l i n e a r   c h a r a c t e r i s t i c s   t h a t   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e   6   ( b ) .   T h e s e   c u r r e n t   w a v e f o r m   a r e   a   p a r t i c u l a r   p h a s e   ( p h a s e   a ) .   O t h e r   p h a s e s   a r e   n o t   s h o w n   a s   t h e y   a r e   o n l y   p h a s e   s h i f t e d   b y   1 2 0 T r a n s f o r m   ( F F T )   i s   u s e d   t o   m e a s u r e s   t h e   o r d e r   o f   h a r m o n i c s   w i t h   t h e   f u n d a m e n t a l   f r e q u e n c y   a t   5 0   H z   o f   t h e   s o u r c e   c u r r e n t .   T h e   m a g n i t u d e s   o f   t h e   h a r m o n i c s   a r e   l i n e a r   l o a d   c o n d i t i o n   w i t h o u t / w i t h   A P F   a n d   a r e   s h o w n   i n   F i g u r e               ( b )     S i m u l a t i o n   r e s u l t   ( a )   s o u r c e   c u r r e n t   a n d   ( b )   l o a d   c u r r e n t           ( b )   O r d e r   o f   h a r m o n i c s   ( a )   n o n - l i n e a r   l o a d   c o n d i t i o n ;   t h e   s o u r c e   c u r r e n t   w i t h o u t   A P F   ( T H D = 2 6 . 6 7 % ) ,   ( b )   w i t h   A P F   ( T H D = 2 . 0 4 % )   T h e   R e a l   ( P )   a n d   R e a c t i v e   ( Q )   p o w e r   i s   c a l c u l a t e d   a n d   g i v e n   i n   t h e   T a b l e   2 .   T h i s   r e s u l t   l i n e a r   l o a d   c o n d i t i o n   u s i n g   a d a p t i v e - f u z z y - h y s t e r e s i s   c o n t r o l l e d   s h u n t   s y s t e m .   T h i s   r e s u l t   i n d i c a t e s   t h e   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i s   s u p p r e s s i n g   t h e   r e a c t i v e   p o w e r   a n d   i m p r o v e s   t h e   p o w e r   q u a l i t y   i n   t h e   d i s t r i b u t i o n   s y s t e m   a t   P C C .   T h e   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n m e a s u r e d   f r o m   s o u r c e   c u r r e n t   o n   t h e   a c   m a i n   n e t w o r k .   T h e   a d a p t i v e - m a d e   s i n u s o i d a l   s o u r c e   c u r r e n t   i n   t h e   s u p p l y .   T H D a b l e   3 .   T h e   s i m u l a t i o n   i s   d o n e   d i s t o r t e d   s u p p l y   v o l t a g e   w i t h   T h e   o b t a i n e d   r e s u l t s   p r o o f   t h a t   s o u r c e   c u r r e n t   a n d   l o a d   c u r r e n t   i s   s m a l l   S t e a d y   s t a t e   T r a n s i e n t   S t e a d y   s t a t e         .   ( K a r u p p a n a n   P )   2 0 9   T h e   A P F   i s   c o n n e c t e d   i n   p a r a l l e l   a t   t h e   P C C   f o r   h e   s i x - p u l s e   d i o d e   c o m p e n s a t i o n   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5   ( c ) .   T h e   d e s i r e d   r e f e r e n c e   c u r r e n t   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5   ( d ) ;   t h i s   c u r r e n t   i s   o b t a i n e d   f r o m   P L L   z y   l o g i c   c o n t r o l l e r .   T h e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   s u p p l i e s   t h e   c o m p e n s a t i n g   c u r r e n t   t h a t   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   5   ( e ) .   T h e   s o u r c e   c u r r e n t   a f t e r   c o m p e n s a t i o n   i s   i s   a c h i e v e d   b y   i n j e c t i n g   e q u a l   i s   s u p p r e s s i n g   t h e   r e a c t i v e   p o w e r   a n d   ) ,   p h a s e   ( a )   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   a r e   i n   p h a s e .   T h e   c o n t r o l l e d   b y   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   ( F L C ) .   T h i s   c o n t r o l l e r   r e d u c e s   a n d   i t   i s   p l o t t e d   i n   o   t r a n s i e n t   c o n d i t i o n   u s i n g   s t e p - s i z e   S i m i l a r   w a v e f o r m s   a r e   o b t a i n e d   a n d   v e r i f i e d   i n   t r a n s i e n t   s i m u l a t i o n .   T h e   ( a )   t h a t   i n d i c a t e s   t h e   c u r r e n t   c o n t a i n s   h a r m o n i c s   a n d   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t s   d u e   t o   T h e s e   c u r r e n t   w a v e f o r m   a r e   a   p a r t i c u l a r   p h a s e   ( p h a s e   a ) .   O t h e r   p h a s e s   a r e   n o t   s h o w n   a s   t h e y   a r e   o n l y   p h a s e   s h i f t e d   b y   1 2 0 0 .   T r a n s f o r m   ( F F T )   i s   u s e d   t o   m e a s u r e s   t h e   o r d e r   o f   h a r m o n i c s   w i t h   t h e   f u n d a m e n t a l   f r e q u e n c y   a t   5 0   H z   o f   t h e   s o u r c e   c u r r e n t .   T h e   m a g n i t u d e s   o f   t h e   h a r m o n i c s   a r e   F i g u r e   7 .     S i m u l a t i o n   r e s u l t   ( a )   s o u r c e   c u r r e n t   a n d   ( b )   l o a d   c u r r e n t     o u r c e   c u r r e n t   w i t h o u t   A P F   T h e   R e a l   ( P )   a n d   R e a c t i v e   ( Q )   p o w e r   i s   c a l c u l a t e d   a n d   g i v e n   i n   t h e   T a b l e   2 .   T h i s   r e s u l t   h y s t e r e s i s   c o n t r o l l e d   s h u n t   s y s t e m .   T h i s   r e s u l t   i n d i c a t e s   t h e   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i s   s u p p r e s s i n g   t h e   r e a c t i v e   p o w e r   a n d   T h e   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   - f u z z y - F C C   b a s e d   T H D   i s   m e a s u r e d   a n d   T h e   s i m u l a t i o n   i s   d o n e   d i s t o r t e d   s u p p l y   v o l t a g e   w i t h   n o n - l i n e a r   c e   c u r r e n t   a n d   l o a d   c u r r e n t   i s   s m a l l     S t e a d y   s t a t e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,     A u g u s t   2 0 1 1   :     2 0 3     2 1 0   2 1 0 v a r i a t i o n   i n   s t e a d y   s t a t e   a n d   t r a n s i e n t   c o n d i t i o n s .   F F T   a n a l y s i s   o f   t h e   a c t i v e   f i l t e r   b r i n g s   t h e   T H D   o f   t h e   s o u r c e   c u r r e n t   i n t o   c o m p l i a n c e   w i t h   I E E E   a n d   I E C   s t a n d a r d s   h a r m o n i c .           T a b l e   2 .   R e a l   ( P )   a n d   R e a c t i v e   ( Q )   p o w e r   m e a s u r e m e n t     C o n d i t i o n   R e a l   ( P )   a n d   R e a c t i v e   ( Q )   p o w e r   W i t h o u t   A P F   W i t h   A P F   S t e a d y   s t a t e   P = 1 0 . 1 1   k W   Q =   2 6 9   V A R   P = 1 1 . 0 5   k W   Q =   0 8 1 V A R   T r a n s i e n t   P =   1 0 . 7 1   k W   Q =   2 1 2   V A R   P =   1 0 . 9 5   k W   Q = 0 9 2   V A R             T a b l e   3 .   F F T   a n a l y s i s   o f   T o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   ( T H D )   C o n d i t i o n ( T H D )   w i t h o u t   A P F   w i t h   A P F   S t e a d y   s t a t e   2 6 . 6 7   %   2 . 0 4   %   T r a n s i e n t   2 6 . 3 3   %   2 . 4 5   %   P o w e r   f a c t o r   0 . 9 6 7 7   0 . 9 9 9 9         5 .   C o n c l u s i o n   T h e   i n v e s t i g a t i o n   d e m o n s t r a t e s   a   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   i n   c o n j u n c t i o n   w i t h   t h e   P L L - s y n c h r o n i z i n g   c i r c u i t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r .   T h e   F L C   e n s u r e s   t h a t   t h e   d c - s i d e   c a p a c i t o r   v o l t a g e   i s   n e a r l y   c o n s t a n t   w i t h   s m a l l   r i p p l e   b e s i d e s   e x t r a c t i n g   f u n d a m e n t a l   r e f e r e n c e   c u r r e n t s .   T h e   P L L - c i r c u i t   a s s i s t s   t h e   A P F   t o   f u n c t i o n   e v e n   u n d e r   d i s t o r t e d / u n b a l a n c e d   v o l t a g e   c o n d i t i o n s .   T h e   s h u n t   A P F   i s   i m p l e m e n t e d   w i t h   c u r r e n t   c o n t r o l l e d   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r   a n d   i s   c o n n e c t e d   a t   P C C   f o r   c o m p e n s a t i n g   t h e   c u r r e n t   h a r m o n i c s   a n d   r e a c t i v e   p o w e r .   T h e   V S I   g a t e   c o n t r o l   s w i t c h i n g   p u l s e s   a r e   d e r i v e d   f r o m   a d a p t i v e - f u z z y - h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l l e r .   T h e   a d a p t i v e - f u z z y - H C C   c h a n g e s   t h e   b a n d w i d t h   b a s e d   o n   i n s t a n t a n e o u s   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t   v a r i a t i o n .   T h e   p r o p o s e d   c o n t r o l l e r   b a s e d   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   p e r f o r m s   p e r f e c t l y   u n d e r   s t e a d y - s t a t e   a n d   t r a n s i e n t   c o n d i t i o n s .   I m p o r t a n t   p e r f o r m a n c e   p a r a m e t e r s   h a v e   b e e n   p r e s e n t e d   g r a p h i c a l l y .   T h i s   a p p r o a c h   b r i n g s   d o w n   t h e   T H D   o f   t h e   s o u r c e   c u r r e n t   t o   b e c o m e   2 . 0 4   %   u n d e r   n o n - l i n e a r   l o a d   t h a t   i s   i n   c o m p l i a n c e   w i t h   I E E E - 5 1 9   a n d   I E C   6 1 0 0 0 - 3   s t a n d a r d s .         R e f e r e n c e s   [ 1 ]     Ak a g i   H ,   W a t a n a b e   EH ,   Ar e d e s   M .   I n s t a n t a n e i u s   p o w e r   t h e o r y   a n d   a p p l i c a t i o n s   t o   p o w e r   c o n d i t i o n i n g .   N e w   Y o r k :   I EEE - p r e s s .   2 0 0 7 :   4 3 - 2 2 0 .   [ 2 ]     D u f f e y   C K,   St r a t f o r d   R P .   U p d a t e   o f   H a r m o n i c   St a n d a r d   I EEE - 5 1 9 :   I EEE  R e c o m m e n d e d   Pr a c t i c e s   a n d   R e q u i r e m e n t s   f o r   H a r m o n i c   C o n t r o l   i n   El e c t r i c   Po w e r   Sy s t e m s .     I EEE  T r a n s   o n   I n d u s t r y   Ap p l i c a t i o n s .   1 9 8 9 ;   2 5 ( 6 ) :   1 0 2 5 - 1 0 3 4 .   [ 3 ]     M o n t e i r o   L F C ,   C o s t a   J C C ,   Ar e d e s   M ,   Af o n s o   J L .   C o n t r o l   St r a t e g y   f o r   U n i f i e d   Po w e r   Q u a l i t y   C o n d i t i o n e r .   Br a z i l i a n   Po w e r   E l e c t r o n i c s   C o n f e r e n c e .   R e c i f e ,   Br a z i l .   2 0 0 5 .   [ 4 ]     Sa l a m   Z ,   C h e n g   T P,   J u s o h   A.   H a r m o n i c s   M i t i g a t i o n   U s i n g   Ac t i v e   P o w e r   F i l t e r :   T e c h n o l o g i c a l   R e v i e w .   EL EKT R I KA .   2 0 0 6 ;   8 ( 2 ) :   1 7 2 6 .   [ 5 ]     N a b a e   A,   O g a s a w a r a   S,   Ak a g i   H .   N o v e l   C o n t r o l   S c h e m e   f o r   C u r r e n t - C o n t r o l l e d   P W M   I n v e r t e r s .   I EEE  T r a n s a c t i o n   o n   I n d u s t r y   Ap p l i c a t i o n s .   1 9 8 6 ;   1 A - 2 2 ( 4 ) :   5 6 2 - 5 7 0 .   [ 6 ]     J a i n   SK ,   Ag r a w a l   P,   G u p t a   H O .   F u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e d   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   f o r   p o w e r   q u a l i t y   i m p r o v e m e n t .   I EE  Pr o c .   El e c t r i c   Po w e r   Ap p l i c a t i o n s .   2 0 0 2 ;   1 4 9 ( 5 ) :   3 1 7 - 3 2 8 .   [ 7 ]     Sa a d   S,   Z e l l o u m a   L .   F u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   f o r   t h r e e - l e v e l   s h u n t   a c t i v e   f i l t e r   c o m p e n s a t i n g   h a r m o n i c s   a n d   r e a c t i v e   p o w e r .   El e c t r i c   P o w e r   Sy s t e m s   R e s e a r c h .   2 0 0 9 ;   7 9 ( 1 0 ) :   1 3 3 7 1 3 4 1 .   [ 8 ]     R a v i r a j   VSC ,   Se n   PC .   C o m p a r a t i v e   St u d y   o f   Pr o p o r t i o n a l I n t e g r a l ,   Sl i d i n g   M o d e ,   a n d   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r s   f o r   Po w e r   C o n v e r t e r s .   I EEE  T r a n s   o n   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s .   1 9 9 7 ;   3 3 ( 2 ) :   5 1 8 - 5 2 4 .   [ 9 ]     Ka u n i e r k o w s k i   M P ,   D z i e n i a k o w s l u   M A .   R e v i e w   o f   C u r r e n t   R e g u l a t i o n   T e c h n i q u e s   f o r   T h r e e - p h a s e   PW M   I n v e r t e r s .   C o n f e r e n c e   o n   I EC O N - 9 4 .   Bo l o g n a ,   I t a l y .   1 9 9 4 ;   1 :   5 6 7 5 7 5 .   [ 1 0 ]     Br o d   D M ,   N o v o t n y   D M .   C u r r e n t   c o n t r o l   o f   VSI - P W M   I n v e r t e r .   I EEE  T r a n s   o n   I n d u s t r y   Ap p l .   1 9 8 5 ;     I A - 2 1 ( 3 ) :   5 6 2 - 5 7 0 .   [ 1 1 ]     Z e n g   J ,   Y u   C ,   Q i   Q ,   Y a n   Z ,   N i   Y ,   Z h a n g   BL ,   C h e n   S,   W u   F F .   n o v e l   h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l   f o r   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h   c o n s t a n t   f r e q u e n c y .   E l e c t r i c   Po w e r   S y s t e m s   R e s e a r c h .   2 0 0 4 ;   6 8 ( 1 ) :   7 5 - 8 2   [ 1 2 ]     Bo s e   BK .   An   Ad a p t i v e   H y s t e r e s i s - B a n d   C u r r e n t   C o n t r o l   T e c h n i q u e   o f   a   Vo l t a g e - F e d   P W M   I n v e r t e r   f o r   M a c h i n e   D r i v e   Sy s t e m .   I EEE  T r a n s   o n   I n d u s t r i a l   El e c t r o n i c s .   1 9 9 0 ;   3 1 ( 5 ) :   4 0 2 - 4 0 8   [ 1 3 ]     Ka l e   M ,   O z d e m i r   E.   An   a d a p t i v e   h y s t e r e s i s   b a n d   c u r r e n t   c o n t r o l l e r   f o r   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r .   El e c t r i c   P o w e r   Sy s t e m s   R e s e a r c h .   2 0 0 5 ;   7 3 ( 2 ) :   1 1 3 1 1 9 .   [ 1 4 ]     Be l h a o u c h e t   N ,   R a h m a n i   L .   D e v e l o p m e n t   o f   A d a p t i v e   H y s t e r e s i s - b a n d   C u r r e n t   C o n t r o l   o f   P W M   T h r e e - Ph a s e   AC   C h o p p e r   w i t h   C o n s t a n t   Sw i t c h i n g   F r e q u e n c y .   El e c t r i c   Po w e r   C o m p o n e n t s   a n d   Sy s t e m s .     2 0 0 9 ;   3 3 ( 1 0 ) :   5 8 3 - 5 9 8 .     [ 1 5 ]     Ka d j o u d j   M ,   Ab d e s s e m e d   R ,   G o l e a   N ,   Be n b o u z i d   M E .   Ad a p t i v e   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l   f o r   H i g h   Pe r f o r m a n c e   PM S M   D r i v e s .   El e c t r i c   Po w e r   C o m p o n e n t s   a n d   Sy s t e m s .   2 0 0 1 ;   2 9 ( 9 ) :   7 8 9 8 0 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.