Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   6 ,  Decem ber   201 9 , p p.   5107 ~ 5114   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v 9 i 6 . pp5107 - 51 14           5107       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   The dir ect p ower contr ol of th ree - ph ase  A C - DC c on verter  un der unbalanc e volta ge condi tion       No r  A z iz ah  Yuso ff ,  Az z iddi n M.  Ra z ali ,  Ka sr ul A bdul  Ka ri m ,  Auz ani  J idi n   Facul ti Kej uru teraa n  Elektri k ,   U nive rsiti T ekni ka l  Mal a y s ia Mel a ka  (UTe M) ,   Ma l a y si a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A pr   9 , 2 01 9   Re vised  Ju l  1 ,   201 9   Accepte d  J ul   9 , 201 9       Thi s  pape r  pr es ent s  the   int egr ated  appr oa ch  for   thre e - ph ase   P W M  AC - D C   conve rt er  for  obta ini ng  th e  s y m m et ric al   components  under   unbal an ced   suppl y   condi t io n.   In  the   ca ses  of  unbalanc ed   t hre e - phase   s y st e m ,   it   ca uses     the   pre sen ce   of  unbal an ce d  cur r ent   and  vol t age s   thus  produc e  t he  nega t ive  components  on  the   grid  volt ag e.   Other wise,   th e  unbal an ce   voltage   in  a  thre e - phase   power  sy stem  ca uses  s eve re  p erf orm anc e  degr ada t ion   of  a  grid  conne c te d  VS I.   The ref or e,   th e  in put  struct ure s  fo r  conve nti on al   d ire c t  power   cont rol  h ave   be e n  m odifi ed  with  a  three  sim ple r  seque nc e  net work s  inste ad  i t   coupl ed  b y   a  d et a il ed  three - ph ase   s y st em  m et hod.   Thus,   th e   imbala nc e  volt ag e  c an  be   re solved  b y   sepa r a ti ng  from   the i nd ivi dual e l ements   of  voltage   and  cur ren t  into  s y m m et ric al   compone nts  ca l l ed  as  a  seque n ce   net work .   Consequent l y ,   t he  input   power   is  rel at iv ely   i m prove d  during  unbal anced  condi ti on   al m ost  tha n   70%.   It  prove n  through   the   m e asure m ent   of  To t a l   Harm onic   Distorti on  (THD)  fro m   the   conve nt io nal   dir ec t  pow er   cont rol  in  indi vidua l  el em ent s  is  m uch  h i gher   compar ed  tha n  i t  r esolve d   in  sep ara t e  components.   Th ere fore ,   thre e   sy m m et r ical  components  ar e  ne c essar y   fo r   imbala nc e  suppl y   condition  in   orde r  to  obt aining  the   good   qual i t y   o f   sinusoidal   gr id  c urre nts.   Ke yw or d s :   Direct  power c on t ro l   Neg at ive   s e qu e nce   Po sit ive  s e que nce   Total   h a rm on ic   d ist ort ion   Unbalance   c on diti on   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Azzid din  Bi n M oh am ad  Ra zal i ,   Faculty  of Elec tric al   En gin eer ing ,   Univer siti   Te kn i kal   Ma lay sia   Me la ka   (UTe M) ,   76100 D ur ia n Tu nggal, Mal a cca, Ma la ysi a .   Em a il :  azzi dd in@ utem .ed u.m y       1.   INTROD U CTION   Nowa days,  al m os t  ever y  app li cat ion   in  el e ct ric  syst e m   th at   need s  t he  powe r  c onver te r   is  necessary   especial ly   in  dc  m oto r  cont ro l  ci rcu it s  and   m uch   m o re  [1 ] .  P ower   conver te r  ac ts  as  the  li nk   or     the  trans f or m i ng   sta ge  betwe en  the  powe r  s ource  a nd   t he  powe r  sup ply  ou t pu t.  H ow e ve r,   based   on  [ 2]   sta te d  that  a  conver te r  is  releva nt  to  on e  or   m or e  f unct ions  by  deli ver i ng   ou t pu t  diff e rs  w hic h  is  from   the  input.  It  is  us e d  to  inc rea se  or   decr ea se   the  m agn it ude  of   in put  volt age,  in ve rt  pola rity ,  or   to  produce  se ver a l  ou t pu t   vo lt age s o f   ei ther   the sam e  po la rity   with   the   input,   dif fe rent   po la rity ,  or  m ixed   pola riti es su c h  in   the   co m pu te r  powe r  sup ply  un it .  Pe rfo rm a nce  of  powe r  conve rters  is  gr eat ly   de pend ent  on  the  qu al it y  of   the  c on t ro l  te chn iq ues  t hat  bein g  ap plied   t o  the  co nvert ers.   T her e f or e,   the  operati ng  conditi ons  af fe ct ed  by  a  va rie ty   of   unbalance  gr i d  vo lt age  s uppl y  or   oth e r  ki nd  of   dist urbance   at   gr id  side.  T he  m os t  us ual  gr i d  fa ults  are  unde r   a m plit ud e  var i at ion   w hich  is  the  three - phas e  vo lt age  diff e r  in  am pl i tud e  or   are  disp la ce d  from   their  no rm al   120 o   ph a se  rel at ion s hip   or   bo th.  I ndirect ly ,  it   i m plies  fo r  t he   ap pear a nce  of  ne gative  seq ue nce  in   volt age   an d  current  th us   le ads  to  the  os ci ll at ion   of   syst em   var ia ble.  Th us ,  to  ac hieve  a  lower   disturb ances  an d  en ha nce d  powe r  qual it y,  a  few   so l utio ns  hav e  be en  a ppro ac h  in  these  cases.  The refo re,  the  s olu ti on   sh ould  be  bas ed  in   con t ro ll in g  the   posit ive  seq ue nce  power  to  obta in  sym m e tri cal   ac  curre nts.   The re  ha s  al s o  been   direct  powe r   con t ro l  ( DP C)   ap proac hes  i n  order  to   im pro ve  the   w ho le   perf or m ance  in  c ontr oller  [ 3 - 5].  In  this   pa per,     DP C  is  m od ifi ed  to  m anag e  powe r  fl ow   du rin g  un balance d  vo lt age  sup pl y  so   that  sin usoidal  balance d  gr id   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 9   :   5107   -   5114   5108   currents  are ob ta ined.  W it h  th is  new   strat egy ,  DP C  overc om es  the  pr oble m s   relat ed  t o  gr id  volt age  im b al ance  and can  acc ompli sh   ne w  re gu la ti on  laws .        2.   DIR E CT P O WER  CONT ROL   The  di rect  pow er  co ntr ol  (D P C)  is  based   on   the  direct  tor que  co ntr ol  co nc ept  in  el ect rical   m achines.   The  inte ntion   for  D PC  is  to   con t ro l  the  i ns ta nta neous  of  act ive  an d  r eact ive  powe r   con t ro l  lo ops   [6 ]   as    the  sam e  directi on   f or   DTC  i n  co ntr olli ng   t he   tor que  a nd  fl ux  of  i nductio n  m achines.  In  this  DP C  sc he m e  as  sh ow n  i n  Fi gure   1,  s witc hi ng  ta ble  play s   a  m ajo r   pa rt   [ 7].  T he  i nput  to   the   swit chin g  ta ble  w il l  be    the  insta nta neous  er ror  of  the   act ive  power,   reacti ve  powe r  an d  the  vo lt a ge  vect or   posit ion .  T his  s witc hing   ta ble  ena bles  t he  c onve rter  t o  sel ect   the  a ppropr ia te   of  swi tc hin g  sta te s.  I n  c onve ntional   DP C,   a  t otal  of  f our   vo lt age  sens or s  are  use d  t o  m easur e  the  t hr ee - phase  ac  input  volt age  and   dc  ou t pu t   vo lt age ,  w hil e  three  current  se nsors   are  use d  t o  m easur e  t he  th re e - phase  i nput  currents  [8 - 10 ] .  The n,   t he  m e asur e d  c urre nts  an d  vo lt age s  are   fe d  int o  tw o  “ abc - αβ ”  blo c ks  wh ic h  util iz e  the  Cl ar ke  T ra ns f or m at ion .  B oth   bl oc ks  tra ns f or m     the thr ee - phase  v oltage a nd curre nt into  their  corres pondin g  α β - ref e re nce fr a m e. Th e trans form ation  m at r ix t o  the  sta ti on ary  fr am e  is   util ized   by  ref e rr in g  the  (1).   Th e  three - ph ase  i nput  com po ne nts  are  repre sente d   by  x a ,  x b   and   x c   wh il e   x α   an d   x β   ind ic at e  two - phase  c ompone nts  in  αβ - ref e ren ce  f ram e.  The  volt age   an d  current  in  αβ - r efere nce  f ram e   are  then  fe d  into  a no t her   blo ck  t o  obta in  the  est i m at ed  i ns ta nta neous  a ct ive   powe r   P inst ,  a nd  reacti ve  po w er  Q inst ,  a s  in di cat ed  in  (2)  a nd  ( 3),  resp e ct iv el y.  The n,   the   P inst   and   Q inst   a re  fe d   into  the   hyste resis  c om par at or  to  obta in  a ct ive  an d  reac ti ve  powe r  e rror s   w hich   is  giv e n  by  d P   a nd  d Q   resp ect ively .  S ub s eq ue ntly ,  t he  an gle  of   in pu t  volt age  ve ct or   θ n ,  is  deter m ined  by  the  vo lt age  vect or  ang le   conve rter  blo c k.  T he  i nputs t o  the  switc hi ng table are  θ n , d P   an d  d Q . A t t ha t po i nt,  the  su it able switc hi ng  sta te s   of   t he  co nverte r  will   be  ge nerat ed  by  the   swi tc hin g  ta ble  an d  the  outp ut  vo lt age  is  ke pt  cl os e  to  t he  re fe r ence   DC volt age  b y  tun in g  t he  PI   c on t ro ll er a ppr opriat el y   [11,  12] .            Figure  1. Co ntr ol str uctu re  of   direct  power c on t ro l     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Th e  direct   po w er co ntro l  of th ree - ph as e AC - DC c on vert er   u nder  un ba l ance volt age  ...  ( Nor Aziz ah Y usoff )   5109   11 1 2 22 3 33 0 22 x x             (1)       (2)       (3)     Develo pm ent  of swit ching  ta bl e fo r  DPC   In   DP C,  t he  di giti zed  sig nal  θ n   is  cal culat ed  f ro m   the  ph ase  of   volt age  vecto r,   wh ic h  is  m easur ed   from  the thr ee - ph a se  power s ource  us in g     1 t a n V V      (4)     The  switc hing  ta ble  in  the  ci rcu it   si m ulati on   is  create d  us i ng   “M at la b  F unct ion ”  blo c k   as  sh ow n  in   Table  1 .  The   powe r  e rrors  a re   inputs  t o  th e  hy ste resis  com par at ors  a nd  di gi ti zed  to  d P   a nd  d Q .  Fig ur e   2  sh ows  the s ect or sele c ti on   for direct   powe r  c on tr ol .       Table  1.   Sw it c hing lo ok - up ta ble for  d i rect p ow e r  c ontrol   Po wer  e rr o r  statu s   Secto r  p o sitio n  ( θ n )  an d   co n v erter  vo l tag e vecto r  ( V n )   d P   d Q   θ 1   θ 2   θ 3   θ 4   θ 5   θ 6   θ 7   θ 8   θ 9   θ 10   θ 11   θ 12   0   0   V 1   V 1   V 2   V 2   V 3   V 3   V 4   V 4   V 5   V 5   V 6   V 6   0   1   V 2   V 2   V 3   V 3   V 4   V 4   V 5   V 5   V 6   V 6   V 1   V 1   1   0   V 6   V 6   V 1   V 1   V 2   V 2   V 3   V 3   V 4   V 4   V 5   V 5   1   1   V 3   V 3   V 4   V 4   V 5   V 5   V 6   V 6   V 1   V 1   V 2   V 2           Figure  2 .  Sect or sele ct ion f or  direct  power c on t ro l       3.   UN B ALA N C E GRI D VOL TAGE   Howe ver,  al tho ug h  DP C  off er  si m ple  con tr ol  structu re  an d  fast  dynam ic  respon se ,  it   gen erates  hi gh   rip ples  an d  higher  num ber   of  Total   Ha rm on ic   Disto rtion   (T HD)  durin g  im balance  i nput  vo lt age .  I n  ord er  to   m ake  the  c ont ro ll er   to  be   m or e   r obus t   in  s uch  cases ,  in ve sti gations  of  powe r  c onve rters  unde r  unba la nced  input  vo lt age  c onditi ons  are  presente d  in  refe ren ces  [13].  T he  interact io n  betwee n  the  ha rm on ic   com po nen t s   of   the  dc  ou t put  volt age  an d  t he  co nv e rter  po le   vo lt age s  create s  odd  ha rm on ic   com po nen ts  in  t he  in pu t  AC   I V I V P i n s t 2 3 I V I V Q i n s t 2 3 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 9   :   5107   -   5114   5110   current.  C ons equ e ntly ,  thes e  har m on ic s  com po ne nts  will   increase  the  TH D  of  the  ac  input  current   sign ific a ntly   [1 4].  I n  gen e ra l,  the  non ideal   conditi on s  s uc h  as  un balan ced  an d  dist o r te d  three - phas e  gr i d  vo lt age   s upply  ha ve  ne gative   im pacts  to  th e  pe rfor m ance  an d  filt er  siz e   of  AC - DC  c onve rter   syst em   [ 15 ] .   Ther e f or e,  t he   con t ro l  te ch ni qu e s  of  an  A C - DC  c onver t er  nee d  a dd it ion al   in vestigat ion   to  m it igate  tho s e   neg at ive   im pa ct s  durin g  vo l ta ge  unbala nc e  and   disto rte d  co ndit ion s .  Fo r   that,  it   is  necessa ry  to   sp li t     the  volt age  ve ct or   int o  it s  se qu e nce  c om ponen ts  as   well   a s  to  com pu te   t he  posit ive  se quence   volt age  vecto r   ang le .   V oltage   ang le   cal c ula ti on   is  done  by   m eans  of   a   PLL   wh il e  a  ver y   sim ple  alg ori thm   is  us ed  f or  seq uen ce  ex tr a ct ion .       3.1.     Seque nce  e xtract or   The  unbala nce d  gr id   volt age   co nd it io n  in  DP C  ca us in g  neg at ive   or  ze ro   c om po ne nt s  exist  on     the  gri d  volt ag e  vecto r.  Th us,   it   ind ic at es  to   har m fu l  to  al l  po ly phase   loa ds,  es pecial ly   three  ph ase   in duct ion   m achines.  Ot he rw ise ,  unbala nce  syst e m   is   pro du ce  e xces sive  heat  causi ng   to  e qu i pm e nt  fail ur es .  Th eref or e ,  po sit ive  a nd  ne gative  se qu e nc e  equ at i on s  is  s how n  in  Ta ble 2   will   be  a ppli ed  in  t his  resea rch  work  in o r der  t o  ob ta in  a  balanc ed  a nd lo w  tota l har m on ic   distor ti on  of grid  c urren ts .        Table  2.   Seque nce e xtracto r  e qu at io n   Ph ase Co m p o n en t   Matr ix   Equ atio n   Zer o  Sequ en ce   ( 0 ) ( 0 ) ( 0 ) 111 1 111 3 111 aa bb cc VV VV VV        Po sitiv e Sequ en ce   ( 1 ) 2 ( 1 ) 2 ( 1 ) 2 1 1 1 3 1 aa bb cc V a a V V a a V V a a V        Neg ativ e  Seq u en ce   ( 2 ) 2 ( 2 ) 2 ( 2 ) 2 1 1 1 3 1 aa bb cc V a a V V a a V V a a V            Wh e re,       0 120 13 22 j a e j   (5)   a nd     0 2 2 4 0 13 22 j a e j   (6)     The n,   in  Fi gur e  3  has  s how n  the  blo c k  dia gr am   fo r  se quence  extr act or   for  f ro m   three - phase  in put   su ppli es.  F r om  the  fig ure  the  input  volt age  a nd   c urre nt  has  been   e xtracte d  into  th ree - phas e  com po ne nt,  wh ic h  is  zero ,  posit iv e  and   ne gative   sequ e nces.  Ne xt,  the  phase  of  input  vo lt a ge   and   cu rr e nt  from   ph ase  sequence   are  bei ng  tra nsfo rm ed  into  al ph a - beta  an d  finall y  to  dq - refe ren ce  fram e.  Last ly ,  the   dq - ref e ren ce   f ram e  from   on ly   posit ive  and   ne gative  seq uen ce  is  t hen   fed   i nto   ano t her   blo c k  in  orde r  to  ob ta in  t he  est i m at e d   instanta ne ous  act ive  powe r   P ,  an d  rea ct iv e  powe r  Q .  A t  the  tim e  of   unbalance d  c onditi on,  th ere  is  on ly   po sit ive  a nd  ne gative  ph a sor c om po ne nt ex ist  whil e the ze ro seque nce c ompone nt is in  ph ase.    The  in sta ntane ou s   of  the   in put  po wer   P   an d  reacti ve  po wer   Q   i n  a  st at ion ary  ref e re nce  f ram a  is  giv e n by ( 7) an d (8), res pecti ve ly .      3 ( ) ( ) 2 out p t v i v i v i v i v i v i v i v i v i v i v i v i   (7)     3 ( ) ( ) 2 out Q t v i v i v i v i v i v i v i v i v i v i v i v i   (8)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Th e  direct   po w er co ntro l  of th ree - ph as e AC - DC c on vert er   u nder  un ba l ance volt age  ...  ( Nor Aziz ah Y usoff )   5111       Figure  3.   Bl oc k  diag ram  f or  s equ e nce e xtrac tor       4.   RESU LT   A N D DIS CUSSI ON   Vo lt age   un bal ance  is  of te n  occurri ng  in   s upply  syst em .  Ther e f or e,   the   unbala nce  vo lt age  can   be   def i ning  as   a  volt age  var ia ti on  in   a  powe r  s yst e m   in  wh ic h  th e  vo lt age   m agn it ud e s  or  the  ph ase   diff e ren ces   betwee n  them   are  no t  e qual .  He nce,  i n  order   t o  c onfir m   the  eff ect iv eness  of  the  a dd it io nal  strat egy  of   seq uen ce e xtra ct or  int o  D PC con t ro l sy ste m ,  a  m od el  of the  p r opos e d  c on t ro l st rate gy f or  D PC du rin g   volt ag e   unbalance   ha s  been  sim ulate d  us in g  M ATL AB/Si m ulink .  The  sim ulati on  has  bee n  ca rr i ed  ou t  us i ng  th e  m a in   el ect rical   par a m et er  data  us e d  in   the   stu dy   is  ta bula te d  i n  Ta ble  3.  Se ver al   te sts   we r e  co nducte d  to   ve rify   the  feasi bili ty  and  pe rform ance  of   n e w  D PC  com bin in g  with   seq uen ce  e xtr act or   c om par ed  t o   the con ven ti onal  o n e  du rin g u nb al a nced c onditi on s .       Table  3.   Ma i n  par am et er  us e d  insim ulati on   Para m eters   Valu e   Inp u t ph ase v o ltag e ( p eak),  E g   7 0 .71  V   So u rce  Vo ltag e f re q u en cy ,  f   5 0  Hz   Dc - lin k   v o latag e r ef erence,  V d c, r ef   2 0 0  V   Res istan ce of  r eact an ce,  R   0 .2 Ω   Ind u ctan ce of  r eact an ce,  L   1 8   m H   Dc - lin k  capacito r,   C   1 0 .8  m F   Load  Resis tan ce, R L   1 4 0  Ω   Sa m p lin g  ti m e ,  t s   2 0  µs       Si m ulati on   res ult  of  the  th re e - phase  P W M   recti fier  op e r at ion   under  un balance d  in put  vo lt a ge  f or     the  ad diti on al   of   se quence  e xt ractor   int o  D P C  and   c onve ntion al   one  ar e  pr ese nted  i n  Fi gure  4  a nd  Fig ur e  5  resp ect ively .  I n  this  te st,  the   m agn it ud e  for  V a   is  d iffe r  f ro m   the  no m i na l  balance d  c onditi on e d  as  sh ow n   in  (a )  f or   both   te st.  Th us ,  by   reducin g  am ou nt  of   volt age   resu lt in g  the   current  t o  an   excessive   am ou nt  as  sh ow n  i n  Fi gure   4  an d  Figure  5 ( b),  w hi ch  the  cu rr e nt   for  I a   is  hig he r  t han  ot he r  ph ase s.  T he refor e,   the  a dd it io nal  of  seq ue nce  e xtracto r  i nto   DP C  has   guar antee  f or  al m os t  or  nea r  si nu s oi dal  in pu t   cu rr e nt   wav e f or m   as  s how n  in  Fig ure  4( c )  by  co rr e ct ing   the  un balance  of  in pu t  volt age.  Co ns e quenly ,  it   resu lt ing  f or   a  lowe r  num ber   of  T otal  Harm on ic   Distort ion   (T HD = 6.4 8% ).   Howe ver,  input  cu rr e nt  f or   c onve ntio na l  DP C   are  hi gh ly   dist or te d  due  to  hi gh e r  nu m ber   of  Total   Ha rm on ic   Disto rtion   (THD= 22.27% )  as  sho wn   i n  current   sp ect r um .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 9   :   5107   -   5114   5112   0 1 2 3 4 5 - 8 0 - 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 T i m e   ( s ) I n p u t   V o l t a g e   ( V ) (a)     T i m e   ( s ) - 6 - 4 - 2 0 2 4 6 0 1 2 3 4 5 I n p u t   3 ϴ   C u r r e n t   ( A ) a b c   (b)   - 1 0 0 0 - 8 0 0 - 6 0 0 - 4 0 0 - 2 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T i m e   ( s ) 0 1 2 3 4 5 P Q A c t i v e   ( V A )   a n d   R e a c t i v e   ( V A R )   P o w e r (c)     0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 D C   V o l t a g e   ( V ) T i m e   ( s ) 0 1 2 3 4 5 (d)     4 4 . 0 1 4 . 0 2 4 . 0 3 4 . 0 4 4 . 0 5 4 . 0 6 4 . 0 7 4 . 0 8 4 . 0 9 - 5 0 5 F F T   w i n d o w :   5   o f   2 5 0   c y c l e s   o f   s e l e c t e d   s i g n a l T i m e   ( s ) 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 0 1 . 0 3 . 0 4 . 0 5 . 0 F r e q u e n c y   ( H z ) F u n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   5 . 2 0 2   ,   T H D =   6 . 4 8 % M a g   ( %   o f   F u n d a m e n t a l ) 2 . 0 0 C u r r e n t ,   I   [ A ]   (e)     Figure  4.   Sim ulati on  r es ult f or a dd it io nal of  seq uen ce  ex tr a ct or  i nto   DP C  of P W M  A C - DC  c onver te r  unde r  unbalance d  i np ut volt age       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Th e  direct   po w er co ntro l  of th ree - ph as e AC - DC c on vert er   u nder  un ba l ance volt age  ...  ( Nor Aziz ah Y usoff )   5113   0 1 2 3 4 5 - 8 0 - 6 0 - 4 0 - 2 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 T i m e   ( s ) I n p u t   V o l t a g e   ( V )   (a)     0 1 2 3 5 - 3 - 2 - 1 0 1 2 3 I n p u t   3 ø   C u r r e n t   ( A ) T i m e   ( s ) 4   (b)   - 1 0 0 0 - 8 0 0 - 6 0 0 - 4 0 0 - 2 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T i m e   ( s ) 0 1 2 3 4 5 P Q A c t i v e   ( V A )   a n d   R e a c t i v e   ( V A R )   P o w e r   (c)     0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 D C   V o l t a g e   ( V ) T i m e   ( s ) 0 1 2 3 4 5   (d)       2 2 . 0 1 2 . 0 2 2 . 0 3 2 . 0 4 2 . 0 5 2 . 0 6 2 . 0 7 2 . 0 8 2 . 0 9 - 2 - 1 0 1 2 F F T   w i n d o w :   5   o f   2 5 0   c y c l e s   o f   s e l e c t e d   s i g n a l T i m e   ( s ) 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 F r e q u e n c y   ( H z ) F u n d a m e n t a l   ( 5 0 H z )   =   1 . 8 7 4   ,   T H D =   2 2 . 2 7 % M a g   ( %   o f   F u n d a m e n t a l ) C u r r e n t ,   I   [ A ]   (e)     Figure  5.   Sim ulati on  r es ult f or c onve ntion al   DP C  of P W M   AC - DC  c on vert er  un der   unbal anced i nput  vo lt age       5.   CONCL US I O N   This  pap e r  ha s  presente d  th e  i m ple m entation   of  a  se que nce  e xtracto r  i nto   Direct  P ower  C ontrol   schem e.  The  m ai n  go al   for  the  add it io nal  strat egy  of   seq uen ce  e xtra xtor  is  to  achieve  fo r  nea r - sin usoidal   input  cu rr e nt  wav e f or m   of   the  co nverter   unde r   di ff e re nt  am plit ud e  input  volt age   conditi ons.  I n - fact,  instanta ne ous  act ive  an d  rea ct ive  powe rs  pro vid e d  by  ha rm on ic   com po ne nt  of  in put  current  a re  di rectl y  con t ro ll ed  via   a  switc hing  ta ble.  Sim ulati on   resu lt   ha s   prov e n  e xcell ent  perform a nce  of  the  pr opos e d  add it io nal  strat egy  of  seq ue nc e  extracto r,   w hich  is  m uch   bette r  tha n  co nventio nal  DP C   by  re du ci ng   a l m os t   for  70%  of   To ta l  Har m on ic   Distortio n  (T H D) ,   e ven  in  bo th  tra ns ie nt  a nd  ste a dy  sta te s  co nd it io ns .   N early   sinu s oid al   wa vefor m   of   in put  cu rr e nt  is  su cc ess fu ll y  achieve d  un der   unba la nce  i np ut  volt age  c onditi on s .   The  prese nted   si m ulati on   resu lt s  confirm   t hat  the  ad diti on al   of   se quenc e  extracto r  into  DP C  is  capa ble  t o  ens ur e  the  c orrecti ng   unbala nce  of  input  volt age,  un li ke  the  co nv e ntio na l  DP C  is  resu lt ing   f or  dec r easi ng  per ce ntage  of  pro du ct ive  curr ent, thus  it  p r ovidin g f or   high  num ber  of T H D  c urren t.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 9   :   5107   -   5114   5114   ACKN OWLE DGME NT   The  a utho rs  w ou l d  li ke   to   tha nk  to ward   ‘Ski m   Za m al ah’   f r om   Un ive rsiti   Tek nik al   Ma la ysi a  Me la ka  (U TeM )’   as  pr ov i ding  f or   c onti nuous  fi nanci al   su pport   th at   enab le d  the  achievem ent  of  this  resea rc h  resu lt   and   Mi nistr y  of   Ed uc at ion   (KPM )  for  spo nsori ng   this   researc h  work   unde r   gr ant  (F RG S/1/2 016/ TK04/UT EM/ 02 / 11 /F 0030 7)       REFERE NCE S   [1]   K.  Venka te shvar lu  and   Ch.   Chenga ia h ,   "Com par at ive   stud y   on  DC  m oto r  spee d  cont rol  using  var i ous  cont roll ers,"   Global  Journal   of  R ese arche rs   i n  Engi n ee ring   E le c tric al   and  El e ct ronics  Engi ne e ring ,   vol .   13(17) ,   2013 .   [2]   W ang  Feng  and   Luo  Yutao ,   " Modell ing  of   a  power  conve r te r   with  m ult ip le   oper ating  m odes , "   World  E le c tri c   Ve hi cl e   Journal ,   pp.   1 - 17,   2018.   [3]   Dawei   Zhi ,   Lie  Xu,  and   Barr y   W .   W il li ams ,   " I m prove d  dire ct   power  cont rol  of  grid - conne c te d  DC/AC  conve rter , "   IEE E   Tr ansacti o n  Powe r  Elec tro nic ,   vol .   24( 5 ) ,   2 009.     [4]   Zha ng,   Y.,   Li,  Z . ,   Zha ng ,   Y. ,   Xi e,   W . ,   Piao ,   Z . ,   and   Hu,  C . ,   " Per form anc e   impro vement  of  dir ect   power  co ntro l  o f   PW M   rec ti fier w it h  sim ple calc u l at ion , "   IE EE Tr ansacti ons on Po wer  Elec troni cs ,  vol.   28(7) ,   pp .   3 428 - 3437,   2013 .   [5]   Jingji ng  Huang,   Fanghong  Guo,  Chang y un   W en,  Bo  Yang  and   Ji anf ang  Xiao ,   " A  dire ct   power  co ntrol   strateg y   on   best  sw it ch ing  st at e   appr o ac h , "   I EE E   Tr ansacti o n  Powe r  Elec tro nic ,   vol .   6 ( 4 ) ,   20 18.   [6]   D.  Sun,  X.  W ang,   and   Y.  Fang,   " Bac ksteppi ng  d ire c t  power  control  without   phas e - loc k ed  loop  of   AC/DC  c onver t er   under   both   ba la n ce d  and  unb al an ce d  gr id co nditio ns , "  IET  Pow er  El e ct ron. ,   vol .   9 ( 8 ) ,   pp .   1614 - 162 4,   2016 .   [7]   M.  Mali nows ki,   M.  J asinski,   and   M.P.  Kaz m ie rk ows ki,   " Sim ple   dire c t  power  con trol   of  thr ee - ph a se  PW M  r ec ti fier  using spa ce - v ect or  m odula ti on   ( DP C - SVM) , "  IEE E  Tr ans.  Ind .   E le c tron. ,   vol. 51( 2 ) ,  pp .   447 - 454 ,   2004.   [8]   J.  Hu,  J.  Zhu ,   an d   D.G.  Dorrel l,   " In - d ept h  stud y   o f  dire c t  power co ntrol   stra te gi es  f or  power  conve r te rs , "  IET  Pow er   El e ct ron. ,   vol .   7( 7 ) ,   pp .   1810 - 182 0,   2014 .   [9]   A.  M.  Razal i ,   M.A.  Rahman,   and   Gl y n   Georg e,   " An  anal y s is  of  dire c t  powe r  cont rol  for  thr ee   phase   AC - D C   conve rt er , "   Indu stry  Applications Soc i et y   Annua l Mee t ing  ( IAS) ,   p p.   1 - 7 ,   2012 .     [10]   Nor  Aziz ah  Mohd  Yus off,   Azz iddi n  Muham m a d  Raz ali,   Kasr ul   Abdul  Kari m ,   Loong  Jie  Yan,   " A  dire ct   power   cont rol   o f  AC/D C  con ver te r , "   Jo urnal  of Engi ne e ring S cienc es   an d  Techonol og y,  pp.   13 - 21 ,   2019 .     [11]   A.  M.  Razal i ,   M.A.  Rahman,   " Perform anc e  a naly s is  of  three - phase   PW M  rec ti fier  using  dir e ct   power  cont ro l , "     in  Int ernati onal   El e ct ric   Mac h in es  &   Dr iv es  Confe renc e( IEM DC) ,   pp .   1603 - 1608 ,   2011.     [12]   Hu,  J.,   Zhu ,   J.,   a nd   Dorrel l,   D . G. ,   " A  compara ti v e  stud y   of  d irect power  cont rol  of   AC/DC  conve rt ers  for  ren ewa b l e  ene rg y   g ene r at i on , "   IECON  2 011  -   37th  An nual  Confe renc e  of  the   IEE E   Industrial  El e ct ronics  Soci e t y ,    pp.   3578 - 3583 ,   2 011.   [13]   Nian,   H.,   S hen,   Y.,   Yang,   H.,   an d   Quan,   Y.,   " Flexi ble   grid  connect ion  techniqu e  of  volt age - sourc e  inve rt er  under   unbal an ce d  gr id  condi ti ons  b ase d   on  direct   pow er  cont rol , "   IE EE   T rans act ions  on  I ndustry  Appl i cations ,  vol .   51(5) ,     pp.   4041 - 4050 ,   2015.   [14]   Suh  Y.,   Li po   T . A.,   " Modeli ng  a nd  ana l y sis  of  in stant an eous  ac t i ve  and  re active   power  for  PW M   AC/DC  conve rt er  under   gen erali z e d  unbalanc ed  ne t work , "   IEEE  Tr ansacti ons on P ower  Delive ry ,  v ol.   21(3) ,   pp .   15 30 - 1540,   2006 .   [15]   Xiao,   P.,   Cor zine,   K.A. ,   and   Vena y aga m oort h y ,   G.K.,   " Mult ipl e  ref ere n ce   fr ame - base d  cont r ol  of  thre e - ph ase   PW M  boo st  rec t ifi ers  under   unb al an ce d  and  dist orte d  inpu t  cond it ions , "   IE EE   Tr ansacti ons  on  P ower  El e ct ronic s ,  vol.   23(4) ,   pp .   2 006 - 2017.   [16]   Muangruk,   N.,   and   Nungam ,   S.,   " Dire ct   power   cont r ol  of  three - phase   voltage  source   conve rt er s  using  fee dbac k   li ne ari z at ion   t echnique , "   Proce d i a  Computer  Sc ience ,   86(Marc h) ,   pp.   365 - 368 .   20 16.   [17]   Nian   H.,   at   al . ,   " Im prove d  dire c t  power  control  of  a  wind  turb in e  drive n  doub l y  fed   induction  g ene ra tor  during   tra nsien t  grid   vo lt ag e  unba la n ce , "   IEE E   Tr ansact ions o n  En ergy   Conve rs ion ,  vo l.  26(3), pp. 976 - 9 86 ,   2011 .   [18]   Prasad,   P.B. ,   " A  m ult il evel  inve r te r  base d  dua l  volt ag e  source   in ver te r  d esign  for  improving  pow er  qual i t y   o f  grid , "   Inte rnational   Jo urnal  of El e ct ri c al  and  Comput er  Engi n ee ring ,  vo l.   8(2) ,   pp .   121 - 1 37,   2016 .   [19]   Ta pan ,   " A  rev ie w  on  dire ct   power  con trol   for  appl i ca t ions  to  grid  conne cted  PW M   conve rters   engi ne eri ng , " Te c hnology   &   Appl ie d  Sc ie n ce   Re se arch ,  vol .   5(4 ), p p.   841 - 849 ,   201 5.   [20]   Zha ng,   Y. ,   and   Qu,  C. ,   “ Mod e l  pre di ct iv e  direct   power  con tro l  of  PW M  rec tifiers  under   unb al an ce d  ne twork  condi ti ons , "   IE E E  Tr ansacti ons  on  Industrial Elect ronics ,  vol .   62 (7),   pp .   4011 - 40 22,   2015 .   [21]   Im ad  Me rzo uk  and   Moham ed  Lomane  Bend aas ,   " Im prove d  di rec t  pow er  con t rol  for  3 - l evel  AC/ DC  conve rt er   under   unbal n ced  and/ or  distor t ed  voltage  sour ce   cond it ions , "   Tur ki sh  Journal  of  E lectric a l   Engi ne erin g   &   Computer  Scien ce s,   vo l.  24,   pp.   1847 - 1862,   201 6.   [22]   Merz ouk  I,   Ben daa s   ML,   Ga afazi   A,  and   R iz a o ui  M.,   "I m prove d  direct   power   cont rol  for  thr ee - l eve l  AC/DC   conve rt er  under   unbal an ce d  vol ta ge  sourc e  con dit ions , "   1 ST   In t ernati onal  Conf ere nce   on  Power   El ectronics  an d   Their A ppl ic at io n ”.   Nov   2013.     [23]   Nor  Aziz ah   Mohd  Yus off,   Azz i ddin  Muham m ad  Razal i ,   Kasrul   Abdul  Kari m ,   Tol e   Sutikno,  a nd   Auza ni   Jidin ,     " A  conc ept   of  v irt ual - fluxdi r ec t  power  cont rol  o f  AC - DC  conve rte r, "   Int ernati o nal  Journal  of  P ower  El e ct ronic s   and  Dr iv e  S ystem   ( IJP EDS) ,   vol .   8 ( 4 ) ,   pp . 1176 - 1 784,   De c  2017 .     [24]   Nor  Aziz ah  Mohd  Yus off,   Azz iddi n  Muham m a d  Raz ali,   Kasrul   Abdul  Kari m ,   Tol e  Sutikno ,   a nd   Auza ni  Jidin     " An  ana l y s is  of  virt ual - fluxdi r ect  power  cont ro l  of  AC - DC  c o nver te r , "   Inte rnat io nal  Journal  of  P ower  El e ct ronic s  and  Dr iv e  S ystem   ( IJP EDS) ,   vol .   9 ( 3 ) ,   pp . 947 - 95 6,   Sep   2018.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.