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.   10 ,  No.   4 ,  A ugus t   2020 ,   pp.  3967 ~ 39 77   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v10 i 4 . pp 3967 - 39 77          3967       Journ al h om e page :  http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   Source c urrent h ar m onic m itigatio n of dist orted v oltage sourc e  by using  shun t a ctive p ow er filt er       Muhamm ad  Ossa m a M ahmoud 1 ,  W ael  Mamd ou h 2 ,  H amdy  K h alil 3   1,3 Depa rtment   of   Elec tr ical  pow e r  and  m a chi nes ,   Facul t y   of Engin ee ring ,   Ain - Sha m s Unive rsit y ,   E g y pt   2 El e ct ri ca l   Eng in ee ring   Depa r tment,   Eg y ptian  Ac a dem y   for   Eng ineeri ng  and  Advan ce d  Technol og y ,   EAE& AT ,   Eg ypt       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Dec  7 , 2 019   Re vised  Ma r   2 ,   2020   Accepte d  Ma r   9 , 2 020       In  thi s  pap er,   t hre e - phase ,   four - wire   shunt  a ct i ve  power  fi lt e r   (SA PF )  is   uti lized  to  m it i gat e   s y st em  ha rm onic s  of  distort ed  vo ltage  source   fo r   unbal an ce d  and  nonli ne ar  loa ds.  Basic a lly ,   th e  source   voltage  should  be  pure   sin usoidal   wave form   to  get   a  g ood  m it iga ti on  of  source   cur ren t  har m onic s .   In  thi s  under   st ud y   s y s te m ,   th e   source   voltage  is  assum ed  to  be  har m onic  distort ion  non - s inusoida l  vo lt ag e  source .   Th e  phase   loc k ed  l oop  (PLL)   cont rol  ci r cui t  i s  wiel ded  for  ext ra ct ing  the   f undamenta l  co m ponent   of     the   distor te d  sou rce   vo lt ag e  to   use  it  as  an   input  signal   to  th e  SA PF   cont rol .   Another   inpu t  si gnal   to  th e  SA PF   is  the  distorte d  loa d   cur r ent.  The   SA PF   cont rol   s y st em  uses  (p - q)  the or y   to  ca l culate  t he  opti m um   ins ta nt ane ous   cu rre nt  to  be  injected  b y   the   SA PF   to  m it iga te   t he  source   cur ren t  har m onic s   eve n  th e  sourc e  voltage  is  har m onic   distorted.   MA TL AB/ SIM ULINK   software   pa cka g e  is  utili ze d  to  si m ula te   th e  s y s tem   under   stud y .   The   e ffe c t  of   SA P F  is  te sted  when  it ’s  used  with  and  w it ho ut  the   PL L  con trol   c irc ui t .     The   sim ulation  result s  show   th at ,   the  THD  of   source   cur ren t  when  using     the   PLL  cont rol  ci rcu it   is  improved  to  compl y   wit h  the   har m onic   l imits  give n  in  th e  I EE E   519 - 1992  and  I EC  61 000 - 4 - 7  standa rd s.   Ke yw or d s :   F o u r   w i r e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   Ma tl ab - S im uli nk   Non - i deal s our ce v oltage   Non - li near  l oa d   ph a se loc ke d  l oop   P - Q  the or y   THD   Unbalance d  l oa d   Copyright   ©   202 0   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 :   Muh am m ad  O ssam a Ma h m ou d,    Dep a rtm ent o f El ect rical  Pow er a nd M achin es,    Faculty  of E ngineerin g,    Ain - Sham s U ni ver sit y,   Abbasia,  Cai ro,  E gypt .   Em a il : eng _m uh am m ad1 00 @ ya hoo. c om       1.   INTROD U CTION   The  P ow e r  qua li ty is a  trend  a nd   has  a g reat  con ce r n  beca use  o f  us i ng   non - li near  load s in wide r a nge  wh ic h  is  co nn ect ed  to  el ect rical   syst e m s.  Power  el ect r on ic s  c ontr olled  com pone nt  and  no n - li ne ar  loa d  el ect ro nic d e vices  in p owe r  s yst e m   create   sign i ficant  deteri or at io n  i n  distr ibu ti on n et w orks,  which  le a d  to  rise   of   vo lt age  a nd  cu rr e nt  wa vefor m   distor t ion   nam ed  har m on ic s.  The   non - li nea r  load s  draw  distor te d    non - sin usoidal   curre nts  f ro m   the  gr id   an d  a ll otti ng   them   t hro ughout  th e  syst e m .  This  le ad  to   a  lot  o f   powe r  qu al it y  prob le m s   existi ng   in  the  el ect rical   s yst e m   gr id.  He nce,  it   is  necessary  to  fin d  ou t  so luti on s  to  m itigate  powe r  syst em   har m on ic s  [1 - 7].  S om e  of   t he se  so l utions  a re  us in g  passi ve,   act i ve  a nd  hybri d  filt ers  [ 8 - 12] .  SA P F  pro vid e s   a  good  so l uti on  that  re duces  the  ha rm on ic   com po ne nts  an d  com pen sat es  the  nee de d  reac ti ve  powe r  in   th ree   phase  t hr ee   w ire  an d  three   phase  f our  wire   syst em s.  SA P F  is  desig ne d  to  be  c on t ro ll e d  by   m any  con tr ol  featur e s  to  be   able  to  c om pen sat e  ha rm onic   currents,  l oa d  react ive   po wer   a nd  un balancin g  neu t ral  cu rr e nt s  in  power  supp ly .  SA P F  de li ver s  e qu al   bu t  opposit e  ha rm on ic s  curr ent  to  eac h  phase  of    the  sup ply  syst e m   at   so   cal le d  po i nt  of  co m m on   co up li ng  ( PCC ).   A  pure  si nuso i dal  so urce  volt age   input  sign al  is m us t and esse nt ia ll y  require d for  S AP F  to give  h i gh p e rfor m anc e o f  h a rm on ic   el i m inati on .  In  case o f  distor te d  vo lt a ge  s ource,   the  SA P F  ca nnot  be  us ed   al one,   but  al so   s houl d  be  use d  with   series  act ive  powe r   filt er  to  el i m inate   the  source  vo lt age   ha rm on ic   first.  Af te r  filt ering   t he  source  volt age  ha rm on ic s  by  th e  series   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.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3967   -   3977   3968   act ive  po wer   fi lt er,  the  volt ag e  at   PCC   becom es  pure  si nu s oid al   a nd  the n  us e  t his  pu re  si nu s oi dal  as  a n  input   so urce  volt age   sign al   t o  S APF.  T his  stu dy  us es  th e  PLL  t echn i qu e   inste ad  of   us in g  se r ie s  act ive  p ower  filt er  in  case  of   disto rted  volt age  source .  The  PLL  te chn iq ue  is  use d  to  extract  only   the  so ur c e  vo lt age  f unda m ental  com po ne nt  fro m   the  distor te d  so urce  volt age   wav e form   and   then  delive r  th is  pu re  s ource  vo lt age  si gn al   as  an   input sig nal to   the S AP F  c ont ro l sc hem e, so   no n ee d  t o use  add it io nal se r ie s acti ve power   filt er [13 - 18] .       2.   SY STE M AR CHI TE CT U R E   The  syst em   l ay ou t  sc hem e   for  the  syst e m   un de r  st udy  co ns ist s  of  el ect rical   powe r  s upply,  unbalance d  nonlinear  loa d,   a nd   th ree  phase  four   wire  S APF  base d  o n  tw o  dc  capa ci tors  is  sh own  in  Fi gure   1.  The  SAPF  is   basical ly   a  thr ee  phase  volt age  s ource   in ve rter  (VSI )  with  tw o  ca pacit or s   on  t he  dc   li nk.     The  ret urn  ne utral  pat h  is  der i ved   from   the  center  po i nt  of   t wo   sim il ar  capaci tors.   The  zer o - se quenc e   com po ne nt  is  fo un ded   beca use   of   the  unbala nced   l oad   a nd   passing  th rou gh  the  ne utral.  The  S AP F  in ve rter  is  connecte d  t o  the  PCC   thr ou gh  an  i nterf ace  coupli ng  in du c tor.   T he  S APF   act s  as  a  con t ro ll ed  c urre nt  so urc e   deliveri ng  the   load   har m on ic   cu rr e nts  to   t he  PCC .   Co nse qu e ntly ,  the   current  abs orb ed  from   the  gri d  at     the  PCC   will   be  pu re  si nu s oi dal  wav e f or m .  Using  an  ( IG B T)  transist or ,  t hat  work   as  volt age  so ur ce  in ver te r   as a  power q ua li ty  co m pen sat ion de vice to   ge ner at e t he  s witc hing  pu lse  sig nal.   This  pap e r  use s  p - q  the or y   a s  a  c on t ro l   m e tho d  f or  SA P F  [ 19,  20 ] .  It  is  ba sic al ly   based   on  instanta ne ous  values   of  t hr ee   phase  s ource   vo lt age   a nd  th ree  ph ase   loa d  cu rr e nt  to   get   act ive  a nd  re act ive  powe r  re quire d  to  be  c om pen s at ed  e ven  with   or  with out  ne ut ral  wi re.  P - Q  t heory  is  a ppli cable  a nd  ha s  a  wide   range  of   us e .  Thr ee   instanta neous  powe rs  need e d  t o  be   de fine d,   first  is  zero - se qu e nce  powe r  p0,  sec ond  is   act ive po we r p  and thir d  is  rea ct ive pow e r q.           Figure 1.  C onfi gurati on  of  t he 3phase  4wire - SA P F       The  cal c ulati on s  of these  inst antane ous  pow er c om po ne nts  are as  f ollow :     [ 0 ] = √ 2 3   [ 1 √ 2 ⁄ 1 √ 2 ⁄ 1 √ 2 ⁄ 1 − 1 2 ⁄ − 1 2 ⁄ 0 √ 3 2 ⁄ − √ 3 2 ⁄ ] [ ]   (1)     [ 0 ] = √ 2 3   [ 1 √ 2 ⁄ 1 √ 2 ⁄ 1 √ 2 ⁄ 1 − 1 2 ⁄ − 1 2 ⁄ 0 √ 3 2 ⁄ − √ 3 2 ⁄ ] [ ]   (2)     [ 0 ] = [ 0 0 0 0 0 − ] [ 0 ]   (3)     The  VS I   is  util iz ed  to  in j ect   t he  c om pen sat ing   c urre nt  into   the  gri d.  Th e  gate  pulse s  of   the  VSI  a re   con t ro ll ed du e  to the co m pen s at ing  curre nts fro m  the S AP F.  H yst eresis current contr oller tec hn iq ue  is  use d  to   con t ro l  the  ( V SI )  th r ough  th e  pu lse   wi dth  m od ulati on   t o  m ake  the  ou tp ut  current  of   the  in ver te r   track     the  ref e ren ce  c urren t,  the  hys te resis  current  con t ro ll er  de pe nd   on   tw o  si gn al s ,  ref e ren c e  cur re nt  sig na l  and   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       Sour ce  cu r rent  harmo nic  miti ga ti on  of  disto rte d  v oltag e  source  by   us in g …   ( Muhamm ad  Ossam a  M ah mou d )   3969   ou t pu t  in ver te r   current  sig na l.  The  co ntr ol   ci rcu it   of   S A PF  is  pro du ci ng   t he  ref e re nc e  current  w hi ch  is   com par ed  wit h  the  ou t pu t  in ver te r  c urre nt.   W he n  the  ou t pu t  in ver te r  cu rr e nt  increase s   ou t  of  the  de sign e d  lim it s o f hyst er esi s b a nd contr oller, t he hyst eresis  band  c ontrolle r swit ches   is t urned o ff an d on [ 21] .       3.   MA TL AB - SI MU LI N K  MODEL   Fig ure  2   disp l ay s  the  MATLAB - S IMU LI NK   m od el   for   the  syst e m   u nd e r  stu dy  [22,   23]   w hic h  consi sts  of ,  3 - ph a se  disto rted   vo lt age  s ource   (5 th  a nd   7th   ha rm on ic   or de rs   are  include d),  PLL  co ntr ol  ci rcu it ,   3 - phase  tra nsm issi on   li ne,   3 - phase  unbal anced  no nline ar  loa d,  co upli ng   i nducto r,  3 - p hase - 4 W i re   SAPF   connecte d  t o  the  syst em   at   P CC   through  a  3 - phase  ci rcu it   br ea ker   wh ic h  i s  us e d  to  c onnect  or  disc onnect   the  S AP F   f rom   the  syst e m ,  an d   m easur in g  dev ic es  as  s how n  in   F ig ure   2.  The   syst e m   com po nen t s  ar e     li ste d  in Ta ble  1.   F i g u r e   3   s h o w s   t h e   c o m p o n e n t s   o f   t h e   S A P F ,   w h i c h   c o n s i s t s   o f ,   t h r e e   p h a s e   i n v e r t e r ,   c o m p e n s a t i n g   c u r r e n t   c a l c u l a t i o n s ,   h y s t e r e s i s   b a n d   c o n t r o l l e r ,   P - Q   c a l c u l a t i o n   c o n t r o l ,   P I   c o n t r o l l e r   a n d   c o u p l i n g   i n d u c t o r .   T h e   S A P F   i s   c o n n e c t e d   a t   0 . 5   s e c   b y   u s i n g   a   c i r c u i t   b r e a k e r ,   t o   s h o w   t h e   e f f e c t   o f   S A P F   b e f o r e   a n d   a f t e r   c o m p e n s a t i o n .   T h e   o v e r a l l   s i m u l a t i o n   t i m e   i s   1   s e c .   T h e   V S I ,   i n d u c t a n c e   a n d   t h e   c o n t r o l   s c h e m e ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .           Figure   2. Syst em   si m u li nk  m od el       Table. 1.   Syst em  p ara m et ers   Co m p o n en t   Para m eter   Valu e   So u rce   Vo ltag e ( lin e to lin e)   4 0 0  V   Frequ en cy   5 0  Hz   Co n n ectio n   Y balan ced  co n f ig u ration  with  n eu tral   Har m o n ics   Order  (n),   A m p li t u d e  (pu )  Ph ase (deg re e s),    Seq  ( 0 ,  1  or 2 )   5       0 .2      0       2   7       0 .05     0      1   Tr an s m iss io n  line   Rtr   0 .00 0 0 1  Ω   Ltr   1 0 0  e - 6  H   Load   Ra   1 0  Ω   Rb   1 5  Ω   Rc   5  Ω   La=L b = Lc   1 0 0   m H   SAPF   Inv erter   DC refer e n ce vo ltag e   VDC* =1 2 0 0  V   CDC  capacito rs   Cf 1 =Cf2 =4 7 0 0  μ F   Co u p lin g  ind u cto r   Lf =2   m H   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.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3967   -   3977   3970       Figure   3. Sim ulink  m od el   of  t he  S APF       4.   SIMULATI O N RESULT   The  S AP F  co ntr ol  dep e nds  on   tw o  in pu t  s ign al s,  ( 1)  sou rce  volt age  sig nal  (the  re fer e nce  sig nal) ,     and  ( 2)  loa d  cu rr e nt  sig na l.  The   dist ort ion   degree  of  the   sou rce  vo lt age   in put  sig nal  af fects  ba dly     the  el i m inati on   of   sour ce  curr ent  har m on ic s,   con se quently   the  com pen sat ion   c urren t  of  SA P F,  an d  the   THD  pe rce ntage   of  so urce  c urre nt.   Fig ur e  4   s ho ws  the   PLL   co ntr ol  ci rcu it .  T he  in put  of  P L L  co ntr ol  ci cui t  is  a     3 - phase  s ourc e  vo lt a ge  sig nal,  an d  t he  ou t pu ts  a re  th ree  com ponent s,  ( 1)  the  f undam ental   fr e qu e ncy,     ( 2)  the   m agn it ud e   of  ph a se  vo lt age ,  a nd  ( 3)   t he  phase  s hift.  PLL  c ontrol  ci rc uit  ext r act s  only   the  so urce   vo lt age   f unda m ental   fr e qu e ncy  com pone nt ,  an d  us e  it   a s  an   in pu t  sig nal  of  t he  SAPF.  When   us ing  on ly   a   fun dam ental   fr equ e ncy  com po ne nt  of  disto r te d  source  vo lt age  as  a  ref e re nce  in pu t  sig na l,  the  SA P F  will   has  a great  ef fect o n  s ource c urre nt h a rm on ic  eli m inati on . T he r e are t wo stu dy cases.     4.1.   So urce  volt ag e input si gnal  (wi th out  usin g PL L)   First  case  stu dy ,  us in g  the  si gn al   of   disto rted  sou rce  volt age  ( or i gin al   s ign al )  as  a n  in pu t  r efe ren c e   sign al   to  SAP F.  Fig ure s  5 - 11   show  s ource   vo lt age  in pu t   sign al ,  three  ph a se  source  current,  th ree  ph a se  currents  of  sou rce,  loa d,  an d  com pen sat ion,   source  ne utr al   curre nt,  an d  F FT  analy sis  of   source  volt ag e  an d  so urce  c urren t  after  an d  before   connecti ng  the  S AP F .   Fig ure s   5  a nd  9,   show  t hat,  the  S AP F  doesn ’t  ha ve  an y   eff ect   on s ourc e volt age  disto rtion.  T h e   T H D %   o f   t h e   s o u r c e   v o l t a g e   i n p u t   s i g n a l   i s   h i g h   a n d   e q u a l   2 0 . 6 2 % .           Figure   4. Sim ulink   m od el   of   t he  P LL   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       Sour ce  cu r rent  harmo nic  miti ga ti on  of  disto rte d  v oltag e  source  by   us in g …   ( Muhamm ad  Ossam a  M ah mou d )   3971       Figure   5. S our ce v oltage i nput  sign al   of S APF with out u sin g  P LL  (case  A)           Figure   6. Th re e phase s ource   current  (case  A )           Figure   7. Th re e phase s ource   current,  loa d  c urren t,  and c om pen sat ion   c urren t  (case  A)       A s   i l l u s t r a t e d   i n   F ig u r e s   6 ,   7 ,   1 0   a n d   1 1 ,  t he   SAPF  has   a   low  ef fect  on  sourc e   c urrent   har m on ic   el i m inati on .  T he  T HD %  of   t he  sou rce  cu rrent  re du ce d  af te r  co nn ect in g  S APF  but  sti ll   beyond  a nd   ou t   of   the  sta ndar d  li m it s  [2 4 - 25] .  As  s how n  i n  F igure  8,   t he  ne utral  s our ce  c urre nt  is  el im inate d.   Ta ble  2  sh ows   the T HD %  of s ource c urre nt.           Figure   8. Ne utr al  cu r ren ts  of s ource,  loa d  a nd co m pen sat io n of SA PF   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.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3967   -   3977   3972       Figure   9. FFT   analy sis f or   source  volt age i nput  sig nal  with ou t  us i ng PLL   (case  A)           Figure   10. FFT  an al ysi s for s ource  curre nt  be fore c onnecti ng S APF (ca se  A)   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       Sour ce  cu r rent  harmo nic  miti ga ti on  of  disto rte d  v oltag e  source  by   us in g …   ( Muhamm ad  Ossam a  M ah mou d )   3973       Figure   11. FFT  an al ysi s for s ource  curre nt a fter c onnecti ng  SA P F ( ca se  A)       Table. 2  T HD% o f  s ource c urre nt ( case  A)   So u rce  cu rr en t   So u rce  cu rr en t  b ef o re  co n n ectin g  SAPF   So u rce  cu rr en t  af ter  co n n ectin g  SAPF   THD%   4 5 .45   2 1 .03       4.2 .   So urce  volt ag e input si gnal  (wi th  usin g P LL )   Fig ure s   12 - 16,   show  t hat,  s ource  vo lt ag e   input  sig nal,   three  phase  so urce  c urre nt,  three   phase   currents  of   s ource,  loa d,   a nd   com pen sat ion   wav e f or m s,  and   FFT  a naly sis  of   s ource  volt age  in pu t  sig na l  an d  so urce  c urre nt  after  c onnecti ng  S AP F .   Wh e n  us in g  the   outp ut  of  PLL  c ontrol  ci rc uit  as  re fer e nce  in put  sign a l   of   S APF  (r e fe ren ce  in put  sign al ),   it   is  noti ced  that,  ( 1)   the  SA PF  ha s  a  good   e ff e ct   on   sou rce  current   har m on ic   el i m inati on ;  ( 2)   t he   THD%  of  s ource  cu rr e nt  is  within  the  sta nd a rd   li m i ts  becau se  t he  s ource   vo lt age  in put  sign al   bec om e   a  pu re  sine  w ave.  Ta ble  3  sh ows  the  T H D%  of  source  current.   As  show n  i n  Tables   4  an d  5,  the  T HD %   of  sou rce  cu rr e nt  unde r  distort ed  volt age  s ource  a nd  no nlinear  unbala nce d  loa d  m at ches th e sta nd a r d  li m it s .           Figure   12. So urce  vo lt age  in put si gnal   of   SAPF  by u si ng P LL ( case  B)       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.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3967   -   3977   3974       Figure   13. T hr ee p hase so ur c e cu rr e nt ( cas e  B)           Figure   14. So urce c urren t,  loa d  c urren t,  and  com pen sat ion  current  (case B )           Figure 15. FFT  analy sis f or   source  volt age i nput  sig nal w it h PLL  (case B )   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       Sour ce  cu r rent  harmo nic  miti ga ti on  of  disto rte d  v oltag e  source  by   us in g …   ( Muhamm ad  Ossam a  M ah mou d )   3975       Figure 16. FFT  analy sis f or   source  curre nt a fter c onnecti ng  SA P F ( ca se B)       Table   3.  T H D of so urce  c urre nt ( case  B)   So u rce  cu rr en t   So u rce  cu rr en t bef o re  co n n ectin g  SAPF   So u rce  cu rr en t  af ter  co n n ectin g  SAPF   THD%   4 5 .45   3 .13       Table  4.  T H D % of s ource  vo lt age in put   si gnal   So u rce  v o ltag e inp u t sig n al   W ith o u t us in g  PL L   W ith  us in g  PL L   THD  %   2 0 .62   0 .00       Table  5.  T H D %   of s ource c urre nt   So u rce  cu rr en t   So u rce  cu rr en t bef o re  co n n ectin g  SAPF   So u rce  cu rr en t  af ter  co n n ectin g   SAPF with o u t us in g  PL L   So u rce  cu rr en t  af ter  co n n ectin g   SAPF with  us in g  P LL   THD%   4 5 .45   2 1 .03   3 .13       5.   CONCL US I O N   By   us ing   t he   PLL  co ntr ol  ci rcu it   with  dis torted  s ource  vo lt age  a s   the   ref ere nce  in put  sign al   t o    the  S AP F ,  it   is  noti ced  t hat,   ( 1)   t he  S APF   has   a  gr eat   e f fect  on  t he  s ource   cu rr e nt  ha rm on ic   el i m i nation,    (2)  the  3 - phase ,  4W ir e  SA P F  com pen sat e  t he  neu tral   cu rr e nt  eff ect ively ,  ( 3)  t he  TH D %  of   the  s ource  curre nt   is wit hin t he  st a nd a r d  li m it s.        ACKN OWLE DGE MENTS   I  would  li ke  t o  e xpress   m y  deep ly   gr at it ude  a nd  a pprec ia ti on   to   Pro f.  D r.   Ham dy  Sale h  K halil   El - G oh a ry ,  w ho  ch oose  the  top ic   of  the  the sis,  giv e  al l  req ui red   gu i delines,  s upport  a nd   assist a nce  durin g    the  whole  per i od   of   pre par at ion   of   the  thesi s .  Finall y,  I  grat efu ll y  ackno wled ge  an d  th ank   m y  par ents  and  wife  for  t heir p at ie nce, under s ta nd in g  a nd e nc oura g em ent d ur i ng the  resea rch pe rio d.       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.  10 , No .  4 ,  A ugus t  2020  :   3967   -   3977   3976   REFERE NCE S   [1]   S.  Rahmani,   Ab.   Ham adi ,   and  K.  Al - Hadda d,   “ A  Com pre hensive   Anal y sis  of  H y b rid  Acti ve  Pow e r  fil te r   for  Pow er  Quali t y   Enha n cem ent , ”   IECON  2012 - 38th  Annu al  Conf ere nce  o n  IEEE  Industri al  Elec tronic s  S oci e ty ,   Montr e al,   QC,  pp.   6258 - 62 67,   2012 .   [2]   Bhim   Singh,  Ka m al   Al - Hadda d,   and  Am brish  Chandra ,   Mem ber ,   “ A  Revi ew  of  Acti ve  Fi lt ers   fo r  Pow er  Qual i t y   Im prove m ent , ”   i n  IEEE  Tr ansact ions o n  Industri al  E le c tronic s ,   v ol.   46 ,   no .   5 ,   pp .   960 - 971,   Oc t. 19 99.   [3]   S.  Bhat t ac har y a ,   D.   M.  Divan ,   B.   Bane r je e ,   “ Acti ve  Filt er  S olut ions  for  Util i t y   Inte r face,”   Proce ed ings  of   Inte rnational   C onfe renc e  on   P ower  Elec troni c s,  Dr iv es  and   E nergy   Syst ems  f or  Industrial  Gr owth ,   New  D el h i,   India ,   vol .   2 ,   pp .   1078 - 1084,   199 6   [4]   Po - Ta i  Cheng  Subhashish   Bhat t ac har y a ,   Dee p ak   M.  Divan,   “ App li c at ion  of  dom ina nt  har m onic   a ct iv e  fil t er  s y ste m   with  12  pu lse  no nli ne ar  lo ads, ”   i n  IEEE  Tr ansact ions o n  Pow er  D el i ve ry ,   vol .   14 ,   no.   2 ,   pp .   642 - 6 47,   Apr .   1999.   [5]   C.   A.  Quinn   an d  N.  Mohan,   “ Acti v e  fi lt er ing  of   har m onic   c urre nts  in  thr ee - ph a se,   four - wir e  s ystems   with  three - phase   and  sing le - phase   nonli n ea r   loa ds, ”  Proc eedings  Ei ghth  An nual  Applied  Po wer  El e ct roni cs  Confe renc e  and   Ex positi on ,  San   Diego,   CA ,   US A,  pp.   841 - 846,   1993 .   [6]   Conor  A .   Quinn,   Ned  Mohan,   a nd  Harshad   Mehta ,   “ A  four - wir e,   cur ren t - cont ro ll ed  conve rt er  pr ovide s  har m onic  neut ra li z at ion  i n  thre e - phase ,   four - wire   s y ste m s,”   [ Proce ed i ngs ]   A PE C  '92   Sev ent h  Annu al  Appl ie d  Po wer  El e ct ronics  Con f ere nce and Ex po siti on ,   Boston,   MA ,   US A,  pp.   8 29 - 836,   1992 .   [7]   Ravi   Sam ika nnu ,   R.   Rohini ,   V.   S ampath  Kum ar ,   Vita l i y   Mez hu y ev ,   “ Design  and  Deve lopment  of  Shunt  Acti ve   F i l t e r   U s i n g   M A T L A B   f o r   M i n i m i z a t i o n   o f   H a r m o n i c s , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g   &   T e c h n o l o g y ,  v o l .   7 ,    no.   3 . 10,   pp  179 - 183,   2018 .   [8]   Yonghai  Xu,  Xiangni ng  Xiao ,   Hao  Li u,   and  Hong  W ang,   “ Para llel  oper at ion  o f  h y brid  ac t ive   power  fil t er  wit h  passive  power  fi lt er  or  ca p ac i tor s,”   2005  IE EE / PE S  Tr ansm issi on  &   Di stributi on  Confe renc e  &   E xposit ion:  Asia   and  Pacific ,   Dalian,   pp .   1 - 6 ,   2005 .   [9]   ZHAN G  Zha ng,   JIA N G  HuiLa n ,   ZHAN G  HuiJian,   W AN G   JingP eng,   “ Acti ve  Po wer  Filt er  Desig n  and  Sim ula ti o n   b y   Com bin ing  L abVIE W   and  Sim uli nk, ”   2011  Inte rnational   Co nfe renc e  on  Advance d  Powe r  Sy stem  Aut omatio n   and  Protecti on ,   Bei ji ng ,   pp .   110 4 - 1109,   2011 .     [10]   Am ara ja   Jos hi,   Mulla   Anw ar  M ubar ak,  Anike t  Dhm anga onkar ,   “ Design  &  Sim ula ti on   of  Shunt Ac ti ve   Pow er  Fi lt er   Us ing  P - Q   The or y   f or  Pow er  Quali t y   Im prove m e nt, ”   Int ernati ona l  Journal  of  Industrial  El e ct roni cs  and  El ec tri ca l  Engi ne ering ,  vol .   4 ,   no .   4 ,   pp .   16 - 21,   Apr .   2016.   [11]   D.  M.  Soo m r o,   S.  C.   Chong,   Z.   A.  Mem on,   F.  A bbasi,   “ Inve stigation  and  Design  of  an  Acti ve  Pow er  Filt er  for  PQ  Iss ue  at   QU CE ST  La rka na  Ca m pus   Us ing  M at l ab/ Sim uli nk , ”   2016  IEE E  Inte rnational   Conf ere nce   on  Pow er  Syste m Tec hno lo gy  ( POWE RCON) ,   W oll ongong,   NS W ,   pp.   1 - 6 ,   2 0 16 .   [12]   Marius  Marc u,   Florin - Gabri e l  Popescu,   Ti tu   Ni cul esc u ,   L eon  P ana ,   and   Al ina   Danie l a  Handra,   “ Sim ula ti on  of  power  ac t ive   filt er  using  insta nt a neous  rea c ti ve  p ower  the or y , ”   2 014  16th  Inte rnational   Conf ere nce   on  Har monics   and  Quality  of   P ower  ( ICHQ P ) ,  Bucha rest ,   pp .   5 81 - 585,   2014 .   [13]   Naimish Z ave r i,  Ajit sin h  Chudas ama,   “ Control st rat eg ie s for   har m onic   m it igatio n  and  pow er  f ac t or  cor re ction  usi ng  shunt  ac ti v e  fi lter  under   va r ious  source   voltage  condi ti ons , ”   Int e rnational   Journ al  of  Elec tric al  Powe r  &   Ene rg y   Syste m s ,  vol .   42 ,   no.   1,   pp .   661 - 6 71,   Nov .   2012.   [14]   IEE E  Standard  Defi nitions   for  the   Me asur eme nt   of  El ectric   Po wer  Quantit ie s  Under  Sinusoidal ,   Nons inusoida l,  Bal a ce d,   or  Unbala n ce d  Condi tions ,   IEE E  st and ard   1459 TM - 201 0 ,   IEEE  Pow er  and  Ene rg y   Soc ie t y ,   New  Y ork,  US A,  19  Mar .  2 010.   [15]   Kishore  Kum ar  Pedape nki ,   S.   P.   Gupta,   Mukesh  Kum ar  Patha k,   “ Soft  Control   Te c hnique s   for  Shunt  Acti ve  Pow er  Filt er , ”   2015  I EE E  Powe r,  C omm unic ati on  a nd  Information  Technol ogy  Co nfe renc e  ( PCITC) ,   Bhubane sw ar,    pp.   60 - 65 ,   2015 .   [16]   Da y ara tn a,   L.,  &  Ril e y ,   T . ,   “ T MA :  The or y   a n d  design  of  pha se - loc ked  loops, ”   2004  IEE E  M TT - S  Inte rnational   Mic rowave   Sym posium Dige st ( IEE E   Cat. No. 04 CH37535) ,   Fort  W orth,   TX, US A,  pp.   11 - 11 ,   20 04.   [17]   N.  Parka l ia n ,   M.   Robens,   C .   Gre wing,   V.  Chr ist,   D.  Lieba u ,   P.  M ura li dh ara n ,   D. N ie li ng er,   U .   Ye gin,   A.   Za m banini   and  S.  van  W aa sen,   “ Modeling  and  Sim ula ti on  of  Digit a l   Phase - Loc ked   Loop  in  Simul ink,”   2018  15th   Inte rnational   C onfe renc e  on  S y nthe sis,  Mod el in g,   Ana ly sis  and  Simulat ion  M et h ods  and  Appl i ca ti ons  to  C irc ui t   Design  ( SMACD) ,   Prague ,   pp.   12 1 - 12 9,   2018 .   [18]   Abhishek  Godave ,   Prana l i  Choudhari ,   and  Anit a  Jadha v,   “ Com par ison  and  Sim ula ti on  of  Analog  and  Digit al   Phase  Loc ked  Loop , ”  2018  9th  Inte rnational   Confe re nce   on  Computi ng,   Comm unic at ion  and  Net working  Technol og i es   ( ICCCNT ) ,   Banga lore,  pp .   1 - 4 ,   2018.   [19]   Moham m ad  Sad egh  Karba sforoo shan,   Moham m ad  Monfare d,   “ D esign  and  imple m ent at ion  of   a  si ngle - phase   shunt   ac t ive   power   filter  b ase d  on  P Q  the or y   for   cu rre nt  h armonic  compensat ion  in   elec tr ic   d istri b uti on  ne twor ks, ”   IECON  2017  -   4 3rd A nnual  Con f ere nce of the IEEE  Industria l  E l ec troni cs  Societ y ,   Be ij ing ,   pp .   63 89 - 6394,   2017 .   [20]   H i r o f u m i   A k a g i ,   Y o s h i h i r a   K a n a z a w a ,   A k i r a   N a b a e ,   “ I n s t a n t a n e o u s   R e a c t i v e   P o w e r   C o m p e n s a t o r   C o m p r i s i n g   S w i t c h i n g   D e v i c e s   w i t h o u t   E n e r g y   S t o r a g e   C o m p o n e n t s , ”   i n   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 A - 2 0 ,   n o .   3 ,     p p .   6 2 5 - 6 3 0 ,   M a y   1 9 8 4 .   [21]   Kale ,   M.,  &  O zde m ir,   “ A  nov el   ad aptive  h y s te resis  b and  cu rre nt  cont rol le r   for  shunt  a ct i ve  power  f il t er,”   Proce ed ings  of  2003  IEE E   Co nfe renc e  on  Co ntrol  Applicatio ns,  2003.   CCA   2003 ,   Ist anbul ,   Turkey ,   vol .   2,     pp.   1118 - 1123 ,   2003.   [22]   SIM ULINK :  “ T he  D y namic   S y s te m   Sim ula ti on   Software - Us er’ s  Guide, ”   MathW orks Inc orpor ated ,   Apr.   1993.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.