I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   2 A p r il   201 8 ,   p p .   8 2 5 ~8 3 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 2 . p p 8 2 5 - 8 3 6          825       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Neura l Ne tw o rk   b a sed p - q - T heo ry  f o H a r m o ni Reduction   a nd Neut ra l Curr ent  M itiga tion       S.  M a la t hi J .   J a y a cha nd ra n   De p a rte m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   S A S T R A   U n iv e rsity ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 8 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   3 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   No v   1 0 ,   2 0 1 7     T h e   p o w e q u a li ty   c o m p e n sa to c h o se n   in   th is   p a p e is  a   DST AT C OM  w h ich   in teg ra tes   a   th re e   p h a se   f o u leg   V o l tag e   S o u rc e   Co n v e rter  (V S C)  w it h   a   DC   c a p a c it o r.   T h e   m a jo ro le  o f   th e   DST AT COM  is  to   m it ig a te   th e   c o m p o n e n ts   o f   h a rm o n ic/re a c ti v e   c u rre n p re se n in   t h e   li n e   c u rre n t   th e re b y   sh a p e th e   g rid   c u rre n t o   b e   sin u so i d a a n d   im p ro v e th e   p o w e f a c to n e a rl y   u n it y   u n d e v a ry in g   c o n d i ti o n s.  I n   a d d it i o n   DSA TAT COM  m it ig a te n e u tral   c u rre n (I sn a n d   b a lan c e th e   l o a d   c u rre n ts  u n d e u n b a lan c e d   c o n d it i o n in   th re e   p h a se   f o u w ire  (3 P 4 W )   d istri b u ti o n   sy ste m .   T h e   c o n tro stra teg y   p ro p o se d   f o th e   DST A TCOM   is   a   Ne u ra N e t w o rk   (NN b a s e d   p - q - r   th e o ry   w it h   tw o   A rti f i c ial  Ne u ra N e tw o rk   ( A N N)  c o n tro ll e rs  f o a   3 P 4 W   d istri b u ti o n   sy ste m .   T h e   re f e r e n c e   sig n a f o 3 P 3 W   S h u n A c ti v e   P o w e r   F il ter  (S A P F is  c a lcu late d   b y   im p le m e n ti n g   a n   A N c o n tro ll e r.   T h e   a ll e v iatio n   o f   I sn   u n d e u n b a lan c e d   c o n d it i o n   i a c h iev e d   b y   a n o th e A NN   c o n tro ll e w h ich   p ro d u c e re fe re n c e   si g n a f o th e   1 Φ  A P F .   T h e   p e rf o r m a n c e   o f   th e   p ro p o se d   DST AT COM  is  a n a l y se d   f o v a rio u c o n d it io n th r o u g h   sim u latio n in   M A TL A S IM UL INK   a n d   th e   sim u latio n   re su lt s   ju stif y   th e   e ffe c ti v e n e ss   o f   th e   p ro p o u n d e d   NN   b a se d   c o n tr o a lg o rit h m   f o DST AT COM.     K ey w o r d :   DST A T C OM   Neu r al  n et w o r k   Neu tr al  cu r r e n m iti g atio n   T o tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n   Un b alan ce d   an d /o r   d is to r ted   s o u r ce   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   All  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   S.  Ma lath i,    Dep ar te m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   S A ST R A   Un i v er s i t y ,   T h ir u m alai s a m u d r a m ,   T h an j av u r ,   T am il Na d u   6 1 3 4 0 1 ,   I n d ia.   E m ail: j j _ ch an d r u @ ee e. s a s tr a. ed u       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   ea r lier   d ay s ,   eq u ip m e n wer r o b u s an d   in s e n s i tiv to   m i n o r   v ar iatio n s   in   s u p p l y   v o ltag e.   T h lo ad s   o n   th ea r lier   elec tr ic  d is tr ib u tio n   n et w o r k s   w er o f   n o n - p o ll u ti n g   n a tu r e.   A   m aj o r   co n ce r n   in   s u ch   elec tr ic  p o w er   s y s te m s   w a s   r ea ctiv p o w er   s u p p o r t.  T h d e v elo p m e n o f   m o d er n   p o w er   e lectr o n ic  s w i tch i n g   d ev ices  h as   co m p letel y   c h a n g ed   th lo ad   c h ar ac ter is tic s   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   S w i tch ed   Mo d P o w er   S u p p lies   ( SMP S),   ar c   w eld i n g   m ac h i n es,  DC   a n d   AC   d r iv es,  U n in ter r u p ted   P o w e r   Su p p lies   ( UP S)  etc. ,   ar s o m o u o f   t h v ast   ap p licatio n s   o f   p o w er   elec tr o n ic  d ev ices.  T h o p er atio n   o f   th ese  eq u ip m en t/ lo ad s   in tr o d u ce s   h ar m o n ic s   an d   co n ta m i n ate  t h m o d er n   d is tr i b u tio n   s y s te m .   T h ese  eq u ip m en ar o f ten   i n s e n s iti v to   v o ltag d is t u r b an ce s ;   h o w ev er ,   t h e y   d r a w   c u r r en t s   w h ic h   ar h i g h l y   d is to r ted   i n   n atu r e.   St u d ies  s h o w   t h at  s u c h   eq u ip m e n t   p r o d u ce   d is to r tio n   i n   s u p p l y   v o lta g es   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   T h h ar m o n ics  a n d   u n b ala n ce d   cu r r e n ts   r esu lt   in   d is to r ted   an d   u n b ala n ce d   v o lta g es.  T h p o ll u tio n   o n   t h d is tr ib u tio n   n et wo r k   is   i n cr ea s i n g   to   s u ch   an   e x ten t h at  t h u tili t y   p r o v id er s   ca n   n o   lo n g er   s u p p o r th e m .   T h er ef o r e,   th u tili t y   i m p o s ed   s tr ic s ta n d ar d s   o n   th in d u s tr ial  a n d   d o m e s tic  co n s u m er s   to   r estrict   th h ar m o n ic  c u r r en t s   t h at  l o ad   m a y   i n j ec in to   th n et w o r k .   T o   co m p l y   w it h   p o w er   q u alit y   s ta n d ar d s ,   cu s t o m er s   h a v to   i n tr o d u ce   m iti g atio n   tech n iq u es  to   r ed u ce   t h e   ex ten o f   p o llu tio n   ca u s ed   b y   th eir   lo ad s   an d   av o id   h ea v y   p e n altie s   i m p o s e d   b y   th u tili t y .   T h er is   n ec es s it y   to   in s tal l   m iti g ati n g   eq u ip m e n t h at  h el p   b o th   th u tili t y   a n d   th e   c u s to m er .   I n   s u c h   e n v ir o n m e n t s ,   th o b j ec tiv is   to   p r o tect  s en s iti v eq u ip m e n f r o m   v o ltag d is tu r b an ce s   an d   at  th s a m ti m r ed u ce   th d is t o r tio n   in j ec ted   in to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 2 5     8 3 6   826   th n et w o r k .   Qu al it y   o f   elec tr ical  p o w er   ca n   b i m p r o v ed   u s i n g   t h f o llo w i n g   t w o   m et h o d o lo g i es .   a )   L o ad   co n d itio n i n g   a n d   b )   I n s tallati o n   o f   p o w er   lin co n d itio n er s .   T h f o r m er   co u n ter ac ts   v o ltag an d   cu r r en t   d is tu r b an ce s   an d   th latter   li m its   th cir cu la tio n   o f   h ar m o n ic   cu r r en ts   in   p o w er   d is tr ib u tio n   s y s te m .   T h ey   ar e   u s u all y   cu s to m   d esi g n ed   f o r   a   p ar ticu lar   ap p licatio n   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   I n   i n d u s tr ies,  r esid e n tial   an d   co m m er cial   b u ild i n g s ,   t h e le ctr ic  p o w er   d eli v er ed   to   1 P / 3 P   lo ad s   is   m ai n l y   b y   3 P 4 W   d is tr ib u tio n   s y s te m .   E v e n   w el l b alan ce d   1P   n o n - lin ea r   lo ad s   o n   a   3 P 4 W   s y s te m   ca n   p r o d u ce   co n s id er ab le   I sn No n - lin ea r   l o ad s   d r aw   n o n - s in u s o id al  p h ase  cu r r en ts .   T h p h aso r   s u m   o f   b alan ce d   n o n - s in u s o id al  3 Φ   cu r r en ts   ca n   p r o d u ce   cu r r en i n   t h n e u tr al  co n d u cto r   [ 7 ] .   T h p r o b lem   d u to   h i g h   n e u tr al   cu r r en ar e:  a)   W ir in g   f ail u r b )   C o m m o n   m o d n o i s c )   Flat - to p p in g   o f   v o lta g w a v e f o r m   an d     d )   Ov er lo ad in g   o f   d is tr ib u tio n   f ee d er s   an d   tr a n s f o r m er s .   Su r p lu s   n eu tr al  c u r r en t s   ca n   b eli m i n ated   b y   in co r p o r atin g   n e u tr al  c u r r en co m p e n s at io n   tech n iq u es.  T h u s o f   3 P 4 W   A P is   o n o f   t h ac tiv s o lu tio n s   w h ic h   is   r ec o m m e n d ed   f o r   th e   m iti g atio n   o f   n e u tr al  cu r r e n t   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   I n   th is   p ap er ,   th r o le  o f   p o w er   q u a lit y   co m p e n s ato r   is   a cc o m p li s h ed   th r o u g h   NN   b ased   p - q - co n tr o s tr ateg y   f o r   3 P 4 W   DST A T C OM .   T h to p o lo g y   o f   DST A T C OM   co n s t itu tes  f o u r   leg   VS C   a n d   D C   ca p ac ito r .   A   s ep a r ate  NN  co n tr o ller   is   i m p le m e n ted   f o r   th f o u r th   leg   o f   VS C   to   m iti g ate  t h n e u tr al  cu r r en t.  T h m ai n   f u n ctio n s   o f   th e   p r o p o s ed   co n tr o s tr ateg y   ar a )   T o   m ai n tai n   u n it y   p o w er   f ac to r   an d   d r a w   s in u s o id al  c u r r en t   f r o m   t h s o u r ce   s id u n d er   a n y   lo ad   an d   s o u r c co n d itio n s   b T o   co m p e n s ate  r ea cti v e   p o w er   c )   T o   r ed u ce   th T o t a l   H a r m o n i c   D is t o r t i o n   ( T HD)   o f   s o u r ce   cu r r en t   (I s )   an d   iv )   T o   allev iate   n eu tr al   cu r r en t u n d er   v ar y in g   co n d itio n s .       2.   P RO P O SE NN  B AS E C O NT RO L   A L G O RI T H M   F O SAPF   T h Fig u r 1   r ep r esen t s   t h e   s c h e m a tic  d iag r a m   o f   3 P 4 W   DST A T C OM .   T h NN  b ased   p - q - r   th eo r y   s atis f ies  p o w er   co n s er v a tio n   th eo r y   in   t h ca lcu latio n   o f   in s tan ta n eo u s   p o w er   an d   th th r ee   p o w er   co m p o n e n t s   ca n   b co n tr o lled   in d ep en d en tl y   [ 1 0 ] .   T h p r o p o s ed   NN  b ased   p - q - r   t h eo r y   p r o v es  to   b s u p er io r   to   all  o th er   co n tr o s tr ateg ies  f o r   3 P 4 W   s y s te m   b o th   i n   d ef in itio n   an d   co m p en s atio n   a s p ec ts .   T h p r o p o s ed   co n tr o s tr ate g y   e m p lo y s   N b lo ck s   w h ich   ad j u s t h c o n tr o v ar iab les   to   s at is f y   t h r eq u ir e m e n w it h   ad v an ta g es o f   h ig h   ac c u r ac y   a n d   f a s te r   r esp o n s e.   T h co n tr o l te ch n iq u i m p le m e n ted   h as   t w o   m aj o r   f u n c tio n s   ac co m p li s h ed   b y   t w o   ANN  c o n tr o ller s .   ( a )   A NN  co n tr o ller   NN1   is   e m p lo y ed   f o r   esti m atin g   t h r e f er en c e   cu r r en t .   I ex tr ac ts   t h lo ad   r ea p o w er   ( p )   an d   th er eb y   en f o r ce s   th u tili t y   to   d eliv er   th r ea p ar o f   th e   f u n d a m en ta c u r r en t.    ( b An o th er   ANN  co n tr o ller   NN2   is   e m p lo y ed   f o r   t h a llev i ati o n   o f   I sn   u n d er   u n b ala n ce d   lo ad s .             Fig u r 1 .   Sch e m atic  r ep r esen t atio n   o f   S A P F       T h b lo ck   d iag r a m   o f   t h p r o p o s ed   s y s te m   i s   d ep icted   in   Fi g u r 2 .   T h p - q - r   th eo r y   ca n   h a v s m o o th   co n tr o o v er   th s u p p l y   c u r r en ts   e v e n   w h e n   t h s u p p l y   v o l tag es  ar u n b ala n ce d   an d /o r   d is to r ted   an d   u n d er   u n b ala n ce d   lo ad   co n d itio n s .   T h s o u r ce   v o ltag e s   ar s en s ed   an d   tr an s f o r m e d   i n to   α - β - 0   co o r d in ates  u s i n g   E q u atio n   ( 1 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       N eu r a l Net w o r b a s ed   p - q - r   T h eo r fo r   Ha r mo n ic  R ed u ctio n   a n d   N eu tr a l Cu r r en t Mit ig a tio n   ( S .   Ma la th i)   827   [             ]       [                                               ]         [                ]               ( 1 )     T h α - β - 0   co o r d in ates  o f   lo ad   cu r r en ts   ar ca lc u lated   f r o m   E q u atio n   ( 2 ) .           Fig u r 2 B lo ck   d iag r a m   o f   t h p r o p o s ed   s y s te m       [             ]       [                                               ]         [                ]               ( 2 )     T h α - β - 0   co o r d in ates o f   lo ad   cu r r en ts   ar co n v er ted   to   p - q - r   co o r d in ates a s   g i v en   i n   E q u at io n   ( 3 ).     [             ]              [                                                                                            ]         [             ]             ( 3 )     W h er e                                                        ( 4 )                          .                   ( 5 )     To   ac h iev s i n u s o id al  s o u r ce   cu r r en ts   a n d   b alan ce d   co n d iti o n   ev en   u n d er   n o n - lin ea r   lo ad s ,   th co m p en s atio n   r ef er en ce   cu r r e n ts   ar ca lcu la t ed   u s in g   E q u atio n   ( 6 ) ,   E q u atio n   ( 7 )   an d   E q u atio n   ( 8 ) .                  ̃                     ( 6 )                        ̃                         ( 7 )                                                        ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 2 5     8 3 6   828   C u r r en                   ̃      h as  b o th   DC   an d   AC   co m p o n e n ts .   T h DC   co m p o n en o f   cu r r en         is   ex tr ac ted   u s i n g   a n   ANN  f ilt er   u n l ik e   th e   lo w   p ass   f ilter   in   co n v e n tio n al  tec h n iq u e .   T h ter m s         ̃   &       ̃   co n tr ib u te  f o r   th h ar m o n ic  p o w er   an d   th ter m         co n tr ib u te  f o r   th r ea ctiv p o w er   d em a n d ed   b y   th lo ad s T h r ef er en ce   ze r o   s eq u e n ce   cu r r en          co n tr ib u tes   to   ze r o - s eq u en ce   p o w er   [ 1 1 ] T h SAP F   s u p p lies   t h e   co m p e n s at io n   r e f er en ce   cu r r e n ts   to   s h ap I s T h r e f er en ce   co m p en s atio n   cu r r e n ts   in   p - q - r   co o r d in ates  ar e   tr an s f o r m ed   in to   α - β - 0   co o r d i n ates  u s i n g   E q u atio n   ( 9 ) .     [                        ]              [                                                                                            ]         [                      ]             ( 9 )     T h r ef er en ce   co m p en s a tio n   c u r r en ts   i n   a - b - co o r d in ates  ar d eter m i n ed   f r o m   E q u atio n   ( 10 ) .     [                      ]       [                                               ]         [                        ]               ( 10 )     H y s ter e s is   cu r r en t   co n tr o ller   ( HC C )   p r o d u ce s   th e   s w i tch i n g   s i g n al s   f o r   th e   S A P b y   co m p ar in g   i   * Ca ,   * Cb ,   * Cc   an d   i shabc .       3.   P RO P O SE NN  B AS E A L L E VI AT I O O F     I sn   T h s ch e m atic   o f   NN  b ased   I sn   allev iat io n   i s   d ep icted   in   Fi g u r 3 .   T h v ec to r   s u m   o f   t h u n b alan ce d   lo ad   cu r r en ts   g iv e s   th n e u tr al  cu r r en t .   T h u s   th lo ad   cu r r en ts   o f   all  th e   p h ase s   ar m ea s u r ed   an d   ad d ed   in co r p o r atin g   s u m m er .   T h e   i sn   v al u i s   co m p ar ed   w it h   t h e   r ef er en ce   v al u i * Sn  w h ic h   i s   co n s id er ed   as  ze r o T h o u tp u f r o m   th s u m m er   is   ap p lied   to   th A NN  co n tr o l ler   an d   th u s   t h co n tr o ller   ca lcu lates  t h n e u tr al  cu r r en ( i * Cn ) .   T h H CC   p r o d u ce s   g a te  p u l s es  f o r   1 -   φ   A P F   u s i n g   i* Cn .   T h u s   t h p r o p o s ed   co n tr o s tr ateg y   m iti g ate s   n e u tr al  cu r r en t f o r   an   u n b alan ce d   lo ad   co n d itio n .             Fig u r 3 .   Sch e m atic   o f   NN  b a s ed   I sn   allev iatio n       4.   A N N   A RCH I T E CT U RE   B ac k   P r o p ag atio n   ar ch itect u r is   p r o p o s ed   in   th i s   p ap er   f o r   th NN  co n tr o ller s .   T h ar ch itect u r co n s tit u tes   i n p u t,  h id d en   an d   o u tp u la y er s   [ 1 2 ] ,   [ 13] .   T h in p u t   an d   o u tp u t   la y er s   ar d e cid ed   b ased   o n   t h e   p r o b lem   f o r m u latio n   a n d   it   is   1   f o r   b o th   in p u t a n d   o u tp u t   la y er s   o f   NN  co n tr o ller s .   T h o p t i m u m   h id d en   la y er   n eu r o n s   ar e   c h o s e n   b y   a n al y zin g   t h p er f o r m a n ce   er r o r   an d   tr ain i n g   p er io d   f o r   ea c h   v alu e.   T h o p ti m u m   n u m b er   o f   n e u r o n s   i n   t h h i d d en   la y er   ar 1 2   &   1 0   f o r   th NN  co n tr o ller s .   P u r elin   lin ea r   ac ti v atio n   f u n ctio n   is   ad o p ted   in   th n e u r o n s   o f   t h o u tp u la y er   an d   to   m an a g t h n o n - lin ea r it y   ta n g s i g m o id   ac tiv atio n   f u n ctio n   tan s i g   is   ad o p ted   in   n e u r o n s   o f   h id d en   la y er   a n d   o u tp u t   la y er .   T h b iases   an d   w eig th s   o f   th e   n et w o r k   f u n ctio n   ar e   v ar ied   b y   i m p le m e n ti n g   Do tp r o d   f u n ct io n .   T h w ei g h ts   an d   b ia s es  ar f u r th er   f i n e - tu n ed   b y   ad o p tin g   A d ap t w b   f u n ctio n .   L ev e n b er g - Ma r q u ar d ( L M)   b ac k   p r o p ag atio n   tr ain i n g   al g o r ith m   tr ai n l m ”  is   id en ti f ied   to   b m o r s u itab le   f o r   th s ta ted   p r o b le m .   T h n u m b er   o f   tr ai n i n g   d ata  co n s id er ed   ar 5 0 0   an d   2 0 0   f o r   NN1   an d   NN 2   an d   th n u m b er   o f   te s ti n g   d ata  ar 1 0 0   an d   4 0   r esp ec tiv ely .   T h p er f o r m an ce   g o al  is   ch o s e n   a s   1 e - 3 .   T h le an in g   r ate   an d   te s ti n g   ac cu r ac y   ar 0 . 0 5 ,   9 8 . 9 f o r   NN1   an d   0 . 0 4 ,   9 9 . 2 f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       N eu r a l Net w o r b a s ed   p - q - r   T h eo r fo r   Ha r mo n ic  R ed u ctio n   a n d   N eu tr a l Cu r r en t Mit ig a tio n   ( S .   Ma la th i)   829   NN2 .   Fig u r e   4   d ep icts   th p e r f o r m an ce   c u r v o f   NN  co n tr o ller s   an d   it  is   clea r   f r o m   t h e   p er f o r m a n ce   c u r v e   th at  er r o r   r ea ch es   to   0 . 0 0 1 0 9   a n d   0 . 0 0 1 1 8   af ter   2 1 0   an d   2 2 5   ep o ch s   to   attain   t h g o al.             Fig u r e   4.   P er f o r m a n ce   cu r v o f   NN  b ased   p - q - r   co n tr o l stra t eg y ,   ( a)   NN1 ,   ( b )   NN2       5.   DIS CU SS I O O SI M UL A T I O R E SU L T   T o   m o d el  th S A P F,  co m p u t er   aid ed   s i m u latio n   is   p er f o r m ed   u s i n g   M A T L A B /SIM U L I NK.   T h e   p er f o r m a n ce   o f   p r o p o s ed   N b ased   co n tr o alg o r ith m   in   ter m s   o f   T HD  r ed u ctio n ,   r ea ctiv p o w er   co m p e n s at io n ,   an d   allev iat io n   o f   n eu tr al  cu r r en is   v alid ated   f o r   v ar y i n g   co n d itio n s .   T h A P p er f o r m an ce   i s   also   an al y s ed   f o r   co n v en tio n al  co n tr o ller .   T h p er f o r m an ce   o f   t h A P F   w i th   p r o p o s e d   an d   co n v en t io n a l   co n tr o ller s   ar co m p ar ed .   T h s i m u latio n   o f   th e   A P w i th   p r o p o s ed   co n tr o alg o r it h m   is   p er f o r m ed   f o r   f o u r   d if f er e n s o u r ce   co n d itio n s   as  s h o w n   i n   T ab le  1 .   T o   ad h er w ith   t h li m itatio n s   in   t h n u m b er   o f   p ag e s   s i m u lat io n   r es u lt s   ar p r esen t ed   o n l y   f o r   s o u r ce   ca s e s   I I ,   I I I   an d   I V   an d   w it h   o n lo ad   co n d itio n .   T h lo ad   co n d itio n   co n s id er ed   in cl u d es   3 - ϕ   co n v er ter   (               R L   lo ad )   th r ee   1 - ϕ   co n v er ter s   ( R L   lo ad )   lin ea r   u n b ala n ce d   lo ad   t h r ee   1 - ϕ   co n v er ter s   ( R C   lo ad ) .   T o   h ig h li g h t   t h d y n a m ic  p er f o r m a n ce   o f   t h A P F,  t h e   lo ad s   ar ch an g ed   in   s eq u en tial  m a n n er   3 φ  - 2 φ   - 1 φ   - 2 φ ,   3 φ .   S y s te m   p ar a m e ter   v alu es  ar g i v en   i n   A p p en d i x - A.   T h p er f o r m an c o f   S A P w it h   p r o p o s ed   co n tr o l a lg o r ith m   is   a n al y s ed   f o r   t h ab o v m en t io n ed   s u p p l y   v o lta g co n d itio n s   w i th   t h s p ec if ied   lo ad   co n d iti o n   an d   t h tr ac es   o f   ( a)   s u p p ly   v o lta g ( V s ab c)     ( b )   s u p p ly   c u r r en ts   ( I s ab c)   ( c)   lo ad   cu r r en ts   ( I L ab c)   ( d )   c o m p e n s ato r   cu r r en o f   3 P 3 W   A P F   ( I s h ab c)   an d     ( e )   DC   b u s   v o ltag o f   A P ( Vd c)   ar e   d ep icted   t o   d em o n s t r ate  its   s u p er io r   p er f o r m an ce   w h e n   co m p ar ed   to   co n v e n tio n al  co n tr o ller   in   p er ce n tag T HD  r ed u ctio n .       T ab le  1.   Deta ils   o f   v ar io u s   s o u r ce   v o ltag co n d itio n s   C a se   S o u r c e   v o l t a g e   c o n d i t i o n   D e scri p t i o n     I   I d e a l       4 1 5 V ,   5 0   H z   &   ( 0 ° , - 1 2 0 ° ,   + 1 2 0 ° )   II   U n b a l a n c e d     a ) 4 1 5 V ,   5 0   H z   &   p h a se   u n b a l a n c e   ( 2 0 ° , - 1 2 0 ° ,   + 1 2 0 ° )   b )   2 0 sag   f o r   t h e   d u r a t i o n       (   t   =   0 . 2   -   0 . 3   s)   III   B a l a n c e d   &   D i s t o r t e d     a ) 4 1 5 V ,   5 0   H z   &   ( 0 ° , - 1 2 0 ° ,   + 1 2 0 ° )   b )   2 0 o f   3 rd   &   5 th   o r d e r   h a r mo n i c s ( t   =   0 . 2 5   -   0 . 4   s)   IV   U n b a l a n c e d   &   D i st o r t e d       a ) 4 1 5 V ,   5 0   H z   &   p h a se   u n b a l a n c e   ( 2 0 ° , - 1 2 0 ° ,   + 1 2 0 ° )   b )   2 0 sag   f o r   t h e   d u r a t i o n       ( t   =   0 . 2   s   -   0 . 3   s)   c )   2 0 %   o f   3 rd   &   5 th   o r d e r   h a r mo n i c s (t   =   0 . 2 5   -   0 . 4   s)       5 . 1 .   M it i g a t io o f   ha r m o nic c urr ent s   5 . 1 . 1 .   P er f o r m a nce  o f   SAPF   un der   Ca s e:   I I   D y n a m ic   p er f o r m a n ce   o f   th e   NN   p - q - r   co n tr o l stra te g y   b ase d   s h u n t   A P F   u n d er   ca s e:   I I   is   d ep icted   in   Fig u r 5 .   T h p r o p o s ed   NN   co n tr o s tr ateg y   a llev iate s   th T HD  o f   t h I s   i n   p h ases   a,   b ,   to   1 . 2 2 %,  1 . 5 5 an d   1 . 73% .   T h T HD  o f   th I s   co m p l y   w it h   IEEE - 519   s ta n d ar d .   T h m ea s u r ed   v al u e s   o f   T HD  o f   s o u r ce   cu r r en ts   w it h o u A P F   ar 2 2 . 8 7 %,  2 4 . 2 1 %,  an d   2 5 . 9 7 f o r   p h ases   a,   b ,   w h ic h   d o   n o t   s atis f y   I E E E - 519  r ec o m m e n d atio n .   T h p er f o r m an ce   o f   t h A P F   is   a ls o   an al y s ed   w it h   co n v e n tio n al  co n tr o s tr ateg y   w h ic h   r ed u ce s   th % T HD  o f   th s o u r ce   cu r r en ts   to   7 . 3 5 %,  6 . 5 2 % a n d   5 . 9 0 % f o r   p h ases   a,   b ,   c.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 2 5     8 3 6   830                     F ig u r 5 .   P er f o r m a n ce   o f   NN  b ased   p - q - r   co n tr o l th eo r y   u n d er   ca s e:  I I       5 . 1 . 2 .   P er f o r m a nce  o f   SAPF   un der   Ca s e:   I I I   D y n a m ic   p er f o r m a n ce   o f   t h NN   p - q - r   co n tr o s tr ate g y   b as ed   s h u n A P F   u n d er   ca s e:  I I I   is   d ep icted   in   Fig u r 6 .   T h p r o p o s ed   NN   co n tr o s tr ateg y   a llev ia te s   t h T HD  o f   th e   I s   i n   p h ase s   a,   b ,   to   2 . 3 7 %,  1 . 7 7 an d   1 . 4 8 %.   T h T HD  o f   t h I s   co m p l y   w it h   IEEE - 519   s tan d ar d .   T h m ea s u r ed   v alu es   o f   T HD  o f   s o u r ce   cu r r e n ts   w it h o u t   A P F   ar 2 3 . 6 1 %,  2 5 . 0 1 %,  an d   2 6 . 1 4 f o r   p h a s es  a,   b ,   w h ich   d o   n o s at is f y   I E E E - 5 1 9   r ec o m m en d atio n .   T h p er f o r m a n ce   o f   th A P F   is   also   a n al y s ed   w ith   co n v e n tio n a co n tr o s tr ateg y   w h ic h   allev iate s   th % T HD  o f   th I s   in   p h ase s   a,   b ,   to   6 . 2 7 %,  7 . 3 5 % a n d   8 . 2 3 % .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       N eu r a l Net w o r b a s ed   p - q - r   T h eo r fo r   Ha r mo n ic  R ed u ctio n   a n d   N eu tr a l Cu r r en t Mit ig a tio n   ( S .   Ma la th i)   831                     F ig u r 6.   P er f o r m a n ce   o f   NN  b ased   p - q - r   co n tr o l th eo r y   u n d er   ca s e:  I I I       5 . 1 . 3 .   P er f o r m a nce  o f   SAPF   un der   Ca s e:   I V   D y n a m ic  p er f o r m an ce   o f   th NN   p - q - r   co n tr o s tr ate g y   b as ed   s h u n A P F   u n d er   ca s e:  I is   d ep icted   in   Fig u r 7 .   T h p r o p o s ed   NN   co n tr o s tr ateg y   a llev ia te s   t h T HD  o f   th e   I s   i n   p h ase s   a,   b ,   to   2 . 2 3 %,  1 . 6 2 an d   2 . 0 3 % .   T h T HD  o f   t h I s   co m p l y   w it h   IEEE - 519   s tan d ar d .   T h m ea s u r ed   v alu e s   o f   T HD  o f   s o u r ce   cu r r e n ts   w it h o u t   A P F   ar 2 2 . 3 7 %,  2 4 . 9 1 %,  an d   2 7 . 3 2 f o r   p h a s es  a,   b ,   w h ich   d o   n o s at is f y   I E E E - 5 1 9   r ec o m m en d atio n .   T h p er f o r m a n ce   o f   th A P F   is   also   a n al y s ed   w ith   co n v e n tio n a co n tr o s tr ateg y   w h ic h   allev iate s   th % T HD  o f   th I s   in   p h ase s   a,   b ,   to   7 . 2 8 %,  8 . 4 1 % a n d   7 . 7 3 %.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 2 5     8 3 6   832                     F ig u r 7 .   P er f o r m a n ce   o f   NN  b ased   p - q - r   co n tr o l th eo r y   u n d er   ca s e:  I V       T ab le   2.   P er f o r m a n ce   co m p ar i s o n   o f   S A P F     S o u r c e   C o n d i t i o n s     T H D   P r o p o se d   C o n t r o l l e r   C o n v e n t i o n a l   C o n t r o l l e r   I La   I Lb     I Lc     T H D   V dc   (V)   T H D   V dc     (V)   I Sa   I Sb   I Sc   I Sa   I Sb   I Sc   C a se   I   2 0 . 6 3   2 3 . 5 3   2 4 . 9 7   0 . 9 5   0 . 8 5   1 . 3 3   6 8 0   5 . 8   6 . 1   5 . 7   6 7 9   C a se   I I   2 2 . 8 7   2 4 . 2 1   2 5 . 9 7   1 . 2 2   1 . 5 5   1 . 7 3   6 8 0   7 . 3 5   6 . 5 2   5 . 9 0   6 7 9   C a se   I I I   2 3 . 6 1   2 5 . 0 1   2 6 . 1 4   2 . 3 7   1 . 7 7   1 . 4 8   6 8 0   6 . 2 7   7 . 3 5   8 . 2 3   6 7 9   C a se   I V   2 2 . 3 7   2 4 . 9 1   2 7 . 3 2   2 . 2 3   1 . 6 2   2 . 0 3   6 8 0   7 . 2 8   8 . 4 1   7 . 7 3   6 7 9   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       N eu r a l Net w o r b a s ed   p - q - r   T h eo r fo r   Ha r mo n ic  R ed u ctio n   a n d   N eu tr a l Cu r r en t Mit ig a tio n   ( S .   Ma la th i)   833       Fig u r e   8.   C o m p ar is o n   o f   %T HD  o f   s u p p l y   c u r r en u n d er   va r io u s   v o lta g s o u r ce   co n d itio n s       T h ef f icac y   o f   t h NN  b ased   p r o p o s ed   c o n tr o alg o r ith m   f o r   SA P F,  is   j u s itf ied   f r o m   t h e   f o llo w i n g   o b s er v atio n s   m ad t h r o u g h   th s i m u la tio n   r es u lt s .   ( a )   T h s o u r ce   cu r r en ts   ar b ala n ce d ,   s in u s o id al  an d   t h e   p o w er   f ac to r   is   m a in tai n ed   clo s to   u n it y   ev e n   f o r   v ar y in g   co n d itio n s .   ( b )   Af ter   t h co m p en s atio n   o f   h ar m o n ic  c u r r en ts   t h T HD  o f   s o u r ce   cu r r en ts   ar le s s   th an   5 s ati s f y i n g   t h li m it s   s u g g es ted   b y   p o w er   q u alit y   s tan d ar d s .   ( c )   T h V dc   is   r eg u lated   tig h tl y   a 6 8 0 V.   d )   T h p er f o r m a n ce   o f   th NN  co n tr o ller   is   s u p er io r   to   th at   o f   co n v en tio n al  co n tr o ller   i n   i m p r o v in g   th e   p o w er   q u alit y   o f   t h u tili t y .   Fi g u r 8   a n d   T ab le  2   h ig h li g h t   t h p er f o r m an ce   o f   t h NN  b a s ed   p r o p o s ed   co n tr o s tr ate g y   f o r   v ar io u s   ca s es  o f   v o ltag e   s o u r ce T o   p r o v th en h an ce d   p er f o r m a n ce   o f   p r o p o s ed   s y s te m its   s i m u latio n   r es u lt s   ar co m p ar ed   w it h   th o s e   o f   t h e   co n v e n tio n al  co n tr o ller .     5 . 2 .   Allev ia t io n o f   neutr a l c urre nt   T h tr ac es  o f   ( a )   So u r ce   n e u t r al  cu r r en t   ( I sn ( b )   L o ad   n e u tr al  cu r r en ( I Ln a n d   ( c )   C o m p en s atio n   n eu tr al  c u r r en ( I cn )   ar d e p ic ted   f o r   s u p p ly   v o ltag ca s e s   I I ,   I I I   an d   I t o   d em o n s tr a te  t h p er f o r m an ce   o f   p r o p o s ed   co n tr o l stra teg y   i n   al lev iati n g   th n eu tr al  cu r r en t.     5 . 2 . 1 .   P er f o r m a nce  o f   SAPF   un der   Ca s e:   I I                 F ig u r 9.   P er f o r m a n ce   o f   NN  b ased   3 P4 W   f o u r   leg   to p o lo g y   u n d er   ca s e:  I I   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 8   :   8 2 5     8 3 6   834   5 . 2 . 2 .   P er f o r m a nce  o f   SAPF   un der   Ca s e:   I I I                 F ig u r 10.   P er f o r m an ce   o f   N N   b ased   3 P 4 W   f o u r   leg   to p o lo g y   u n d er   ca s e:  I I I       5 . 2 . 3 .   P er f o r m a nce  o f   SAPF   un der   Ca s e:   I V   I is   e v id en t   f r o m   Fig u r 9   to   Fi g u r 1 1 ,   t h at  t h NN   b ase d   3 P 4 W   A P alle v iate s   t h I sn   to   n ea r l y   ze r o .   T h co m p en s atio n   n eu t r al  cu r r en I cn   is   in   p h a s o p p o s itio n   w ith   t h lo ad   n eu tr a cu r r en I Ln ,   w h ic h   v er if ie s   p r o p er   n eu tr al  cu r r en co m p e n s at io n .                 F ig u r 11.   P er f o r m an ce   o f   N N   b ased   3 P 4 W   f o u r   leg   to p o lo g y   u n d er   ca s e:  I V   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.