I n t ern a t i o n a l  J o u rn a l  o f  E l ect ri ca l  a n d  C o m p u t er E n g i n eeri n g  ( I J E C E )   V o l.   8 ,  No .   5 O c t obe r   20 1 8,  p p.  29 10~ 2 919   I S S N :  2088 - 8708 D O I :  10. 11 591/ i j ece . v8 i 5 . pp 291 0 - 2919          2910       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c o r e . c o m/ j our nal s / i nde x . php/ I J E C E   I m pro v ed p - H a r m o nic  De t ect io n   M et ho d f o H y bri d Act iv e   P o w er F ilt er           C ha u M i nh T huy e n     F a c u lty  o f  Ele c tr ic a l En g in e e r in g  T e c h n o lo g y ,  I n d u s tr ia l U n iv e r s ity  o f  H o  C h i M i n h  C ity ,  V ie t N a m       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T     A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   J un   23 ,  201 7   Re v i se d   Fe b   1 0 ,  2 01 8   A ccep t ed   J ul   1 6 ,  201 8       T he  a c c ur a t e  de t e r m i na t i on  of  t he  l oa ha r m oni c  c ur r e nt  i s  o ne  of  t he   im p o r ta n t f a c to r s ,  it d e c id e s  to  e f f e c t o f  h a r m o n ic  f ilte r in g  a n d  r e a c tiv e   pow e r  c o m pe ns a t i on f or  H y br i A c t i v e  P ow e r  F i l t e r .   Th e  p - q ha r m oni c   de t e c t i on m e t hod ha s  be e n w i de l y  us e d i n de t e r m i ni ng  t he  ha r m oni c  c ur r e nt s   o f  H y b r id  A c tiv e  P o w e r  F ilte r .   H ow e v e r ,   w he n us i ng  t hi s   m et h o d ,  t h d y n a m ic  r e s p o n s e  o f  H y b r id  A c tiv e  P o w e r  F ilte r  in  th e  tr a n s ie n t p e r io d  w ill  h av e a l ar g e t r an s i en t  t i m e an d  o v er s h o o t  w h en ev er  t h e l o a d  ch an g es   a br upt l y .   Th e r e f or e ,  i n t hi s  p a pe r  a n i m pr ov e d p - q ha r m oni c  c ur r e nt   de t e c t i on m e t hod  ba s e d o n f uz z y   l og i c  i s  pr o pos e d,  w hi c h a i m s  t o r e duc e  t he   ov e r s hoot  a n d t r a ns i e nt  t i m e  i t r a ns i e nt  dur a t i on  of  H y br i A c t i v e  P ow e r   F i l t e r .  I n or de r  t o c om pa r e  t he  d y na m i c  r e s pons e  o f  c onv e nt i ona l  a n i m pr ov e d p - ha r m oni c  de t e c t i on m e t hods ,  s i m ul a t i on  r e s ul t s  ha v e   de m ons t r a t e d t ha t :  t he   pr o pos e d  m e t hod ha s  a  s hor t e r  r e s po ns e  t i m e ,  t he   m a g ni t ude  of  t he  s uppl y   c ur r e nt  i n t he  t r a ns i e nt  t i m e  i s  s m a l l e r  a nd t he   ov e r s hoot   of  t he  f unda m e nt a l  act i v e an d  r eact i v e p o w er   co m p o n en t s  i s  v er y   s m a ll.  T h is  h a s  a  p r a c tic a l s ig n if ic a n c e  th a t c o n tr ib u te s  to  th e  s ta b i lity  o f  th e   H y b r id  A c tiv e  P o w e r  F ilte r  s y s t e m .   Ke y wo rd :   F uz z y l o gi c   H ar m o n i c d et ect i o n   H a r m o n ic  f ilte r   H y b r id  a c tiv e  p o w e r   f ilte r   P - t he o r y   C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e d E ngi ne e r i ng  an Sc i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   C ha u M i nh T hu ye n ,   F acu l t y  o f  E l ect r i cal  E n g i n eer i n g  T ech n o l o g y ,   I nd us t r i a l  U ni ve r s i t y o f  H o  C h i  M i n h C i t y,   1 2  N gu y e n V a n B a o   S t r e e t ,  4  W a r d,  G o  V a p D i s t r i c t ,  H o C hi  M i nh  C i t y  700000,  V i e t  N a m .   E m a i l :  c h a um i nh t huy e n@ i uh . e du . vn       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e i s s u e o f  p o w er  q u al i t y   i s  b eco m i n g   m aj o r  p r o b l em  i n  t h e p o w er  s y s t e m .  C o u n t r i es  o n  t h e   w or l d c on s i de r  t h i s  t o be  on e  of  t h e   k e y   cr i t er i a t h at  d et er m i n e t h e s u r v i v al  o f  an  el e ct r i cal  s y s t e m .  T he   H y b r i d  A c t i v e  P o w er  F i l t er  ( H A P F )  i s  k n o w n  as  a  d ev i ce  f o r  ef f ect i v h ar m o n i cs  f i l t er i n g  a n d  r eact i v e p o w er   c o m p e ns a t i o n o n t he  p o w e r   s ys t e m s  [ 1 ] - [3 ].   H o w ev e r ,  t h e f f e ct i v en es s  o f   H A P F  d e p e nds   on  m a ny  f a c t or s   s u c h  a s f ilte r   s tr u c tu r e ,  c a l c u la tio n  p a r a m e te r s ,  c o n tr o l   m e t h o d ,  c o n tr o l s tr a te g y ,   h a r m o n ic s  d e te c tio n   m et h o d ,  et c.  T h i s  p ap er   d eal s   w i t h  a  k e y  i s s u e t h at  d eci d es  t h e co r r ect l y  o p er at i n g  o f   H A P F .  T h at   i s   t h e   h ar m o n i c cu r r en t  d et ect i o n   m e t h od.   T h er e ar m a n y  h ar m o n i c  d et ect i o n   m et h o d s   h av e  b een  p r o p o s ed  f o r  H A P F .  T r ad i t i o n al  h ar m o n i c   d e te c tio n   m e th o d s  in c lu d e th e  lo w - p a s s   f i l t e r ( L P F ) [4 ], [5 ],  h i g h - p a s s   f i l t e r (H P F ) [6 ],  f a s t  F o u ri e r t ra n s f o r m   [7 ] a n d  p - q  i ns t a nt a ne o us  p o w e r  t he o r y  [ 8 ] ,[ 9 ] .  T he   lo w - p a s s  a nd  hi gh - p a s f i l t e r s   h a v e  s l o w  r e s p o n se  a n d   o n l y  a  s li g h t v a r ia tio n  o f   f r e q u e n c y   w ill a ls o  r e s u lt in  a  s i g n i f ic a n t p h a s e  s h if tin g .   T h e d i s ad v an t ag e o f  F a s t   F o u r i er  T r an s f o r m   m et h o d  i s   t h at  i t  i s  n o t  f l ex i b l e t o  l o ad  ch an g es  b eca u s e t h s a m p l i n g f r e q ue nc y ha s   b e e n   fi x e d .   T he  m o s t  c o m m o i s  t he   p - q  h ar m o n i d et ect i o n   m et h o d T hi s  m e t ho d  ha s   t he  a d va nt a ge  o f  b e i n s i m p le ,  e a s y  to  i m p le m e n t.  H o w e v e r ,  it a ls o  h a s   m a n y  d is a d v a n ta g e s   s u c h  a s : tr a n s ie n t ti m e  is   la r g e ; r e s u lt  is   i n accu r at e i f  t h e   t hr e e - p h as s o u r ce i s  n o t  i d eal ,  an d  t h e o v er s h o o t  at  t h e t r an s i en t  p er i o d  i s  l ar g e i f  t h e l o ad   ch an g es   w i t h  l ar g e a m p l i t u d e  an d  r ap i d l y .   T he  uni d e a l  t hr e e - p h as e s o u r ce can  b e o v er co m e b y   u s i n g  t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       I m pr ov e d p - q H ar m oni c  D e t e c t i on M e t hod f or  H y br i d A c t i ve ...   ( C hau M i nh T huy e n)   2911   p ha s e - l oc k e d l oop ( P L L ) .   I n s u m m a r y ,  t he  p - m e t h od i s  n o t  s u i t ab l f o r  f as t  ch a n g i n g  an d  l ar g e cap aci t y ,   s uc h a s  l a r ge  p o w e r  d r i ve  s ys t e m s   [1 0 ], [1 1 ].   T o  i m p r o v e t h e  accu r ac y  o f  t h e  p - q h a r m on i c  de t e c t i on   m e t h od,   a  f e w   a r t i c l e s   ha ve  p r o p o s e d b y   us i n g t he  ne ur a l   ne t w o r k [ 1 2 ] , [ 1 3 ] .   W i t h t he   us e  o f   ne ur a l  ne t w o r ks   to   d et er m i n h ar m o n i c c u r r en t s ,   i t  h as   t h e ad v an t a g o f   g i v i n g  acc u r at r es u l t s   i n   s t ead y - s ta te   i f   th e   tr a in i n g   al g o r i t h m   i s   u s ed   w el l .   H o w e v er ,   t h er ar s h o r t co m i n g s   t h at  t h m at h e m at i cal   m o d el   i s   t o o   co m p l ex ,   t h e   a bi l i t y  t o r e s pon d t oo s l o w l y .  T h e r e f or e ,  i t  i l e ss   u s e d .  A n o t h e r   m e t h o d  i s F B D  ( F r y z e - B uc h ho l z - D pe n br oc k )  m e t h od [ 14] - [ 16] ,   w hi c h  i s  ba s e d on  t h e  s l i di n g - w i nd o w  i t e r a t i ve  a l go r i t h m .  T hi s   m e t ho d  ha s  t he   a d va nt a ge  o f  no t   us i n g p ha s e - l oc k e d l oop bl oc k  a n d s k i p l ow - p a s s  f i l t e r .  E ve n s o ,  i t  ha s  t he   d i s a d va nt a ge s  o f   c om pl e x  a n d s l o w  r e s pon s e .   T h e h ar m o n i c d et ect i o n   m et h o d  u s es  t h F u zz y   L ea s t  M ea n  S q u ar e s  al g o r i t h m   h as  b een  i n t r o d u ced  [ 1 7 ] , [ 1 8 ]  an d  h as  al s o  i m p r o v ed  accu r ac y  i n   s t ead y - s t at e.  H o w e v er ,  t h i s   m et h o d  h as  a   r e s p o n s e  in  tr a n s ie n t p e r io d  is   s l o w ,  l a r ge  o ve r s ho o t   w he n t h e  l o a d  c ha nge s  r a p i d l y .   I n   s h o r t,   th e   a b o v e   lis te d   m e t h o d s   h a v e   d is a d v a n ta g e s   o f   la r g e   tr a n s ie n ti m e   a n d  it  is   d if f ic u lt  t o   r e d uc e  t he  c ur r e nt  a m p l i t ud e   d ur i n g t he  t r a n s i e n t  c o nd i t i o n s .  I n t hi s  p a p e r ,  a n i m p r o ve m e nt  o f   t he   t r a d itio n a p - q h a r m o n i c  de t e c t i o n   m e t hod i s   m a de .  T h e  pu r pos e  of  t h i s  i m pr ov e m e n t  i s  t o r e du c e  t h e  ov e r s h oot ,   tr a n s ie n t ti m e .  F r o m  t h e   m a th e m a tic a l a n a l y s i s  o f  t h e  tr a d iti o n a l p - q   m e t ho d ,   w e   f i nd  t ha t  i t s  d i s a d va nt a ge  i s   t ha t  i t  d e p e nd s  o n t he   s o ur c e  vo l t a ge   a nd  t he   L P F .  F r o m  t he r e ,  a   f uz z y r e g ul a t o r  i s  i nt e gr a t e d  i nt o  t he   tr a d itio n a l p - q  h ar m o n i c d et ect i o n   m et h o d  t o  ad j u s t  t h e D C  co m p o n e n t s  o f  t h e act i v e p o w er  an d   r eact i v e   p o w er s  t o  n ear  t h e d es i r ed  v al u e.  F r o m   t h i s ,   t h a m p l i t u d e o f   t h e s o u r ce  c u r r en t   h a s  n ot  ov e r s h oot  w he n   t h e   lo a d  is  c h a n g i n g  r a p id l y  a n d  w it h  la r g e  a m p lit u d e ,   w h ile   th e  tr a n s ie n t ti m e   is   g r e a tl y  r e d u c e d .   T he  s t r uc t ur e   of  t h e  pa pe r  c on s i s t s  of  f o u r  pa r t s :  pa r t  1  g i v e s  a n  o v e r vi e w  of  t h e  r e s e a r c h pr obl e m ,  t h e  p - q  ha r m o ni c   d et ect i o n   m et h o d  an d   i t s  d i s a d v an t a g e ar e an al y zed  i n  p ar t  2 ,  p ar t   3  i s  t h e i m p r o v ed  p - q  h ar m o n i c d et ect i o n   m e t h o d ,  p a r t 4  is  th e  r e s u lts  o f  s i m u la tio n  a n d  d is c u s s io n ,  th e  c o n c lu s io n s  a r e  p r e s e n te d  i n   p a r t 5 .       2.   P - Q  H ARM O NI C DE T E CT I O N M E T H O D AND I T S  D I S ADV ANT A G E   T he  p - q h a r m on i c  de t e c t i on   m e t h od i s  pr opos e by   A k a gi  [ 8]  a n d c a n  be  s um m a r i z e d a s  i F i gu r e  1.       a u b u c u b L i L a i L c i α u β u 3 2 C 3 2 C pq C LPF LPF 1 pq C 2 3 C α i β i p q p q f i α f i β + + + - - - L h a i L h b i L h c i     F i gu r e  1.  T h e  pr i n c i pl e  di a g r a m  of  p - q  h ar m o n i d et ect i o n  m et h o d       S u ppos e ,  t h r e e - p ha s e  i ns t a nt a ne o us   vo l t a ge  i s  s y m m e t r i c :     1 1 1 2 s i n( ) 2 2 s i n( ) 3 2 2 s i n( ) 3 a b c uU ωt π uU ωt π uU ωt = = = +                 (1 )     A nd  t hr e e - p h as e i n s t an t a n eo u s  cu r r en t  o f  l o ad  i s       + + = + = + = = = = 1 1 1 3 2 s in 2 3 2 s in 2 ) s in( 2 n n n Lc n n n Lb n n n La t n I i t n I i t n I i ϕ π ω ϕ π ω ϕ ω             (2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   291 0   -   2919   2912   A c c or di ng  t o F i g ur e   1 ,   w e ca n  s ee t h at     = = t t U u u u C u u c b a ω ω β α cos s in 3 1 32               (3 )     S i m i l a rl y ,   f o r t h re e - p ha s e  i ns t a nt a ne o us  c ur r e nt  i s   i L a , i L b , i L c     + + = = = = 1 1 32 ) cos ( ) s in( 3 i n n i n n Lc Lb La t n I t n I i i i C i i ϕ ω ϕ ω β α             (4 )       W ith   = = 2 3 2 3 0 2 1 2 1 1 3 2 32 C     A c c or di ng  t o F i gu r e  1,   w e   h a ve :     = β α ω ω ω ω i i t t t t U q p s in cos cos s in 3 1             (5 )     U s in g  lo w - p a s s   f ilte r  to  f i lte r  ta k e  th e  D C  c o m p o n e n ts   o f  p a n d q.     + = + = q q q p p p ~ ~                   (6 )     = ) s in( ) cos ( 3 1 1 1 1 1 1 ϕ ϕ I U I U q p                 (7 )       W h er e:   U 1   a nd   I 1   a r e  f und a m e nt a l  vo l t a ge  a nd  c ur r e nt  r o o t   m e a n s q ua r e  c o m p o ne nt s F r o m   F i gur e  1  a nd  t he   D C  c o m p o ne nt s   p a nd   q ,   w e ca n  cal cu l at ed  t h e f u n d a m e n t al   h ar m o n i cs  c u r r en t  co m p o n e n t s  o f  t h i L a , i L b i L c   f o l l o w i ng  f o r m ul a  a s     + + + + = = ) 3 2 s in( 2 ) 3 2 s in( 2 ) s in( 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 23 2 1 ϕ π ω ϕ π ω ϕ ω t I t I t I q p C C U i i i pq Lcf Lbf Laf           (8 )     w h er 23 32 T CC =    ;    = α β β α u u u u C pq     F r o m  he r e ,  t he   ha r m o ni c  c ur r e nt  c o m p o ne nt s  c a n b e   d et er m i n ed  as :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       I m pr ov e d p - q H ar m oni c  D e t e c t i on M e t hod f or  H y br i d A c t i ve ...   ( C hau M i nh T huy e n)   2913   = = = L cf Lc L ch L bf Lb L bh L af La L ah i i i i i i i i i                   (9 )     F r o m  ( 8 )   w s ee t h at :  p - m e t h od h a s  t h e  di s a d v a nt a g e  of  d e pe n di n g on t h e  s u ppl y  v ol t a ge  a n d l o w - p a s s   f ilte r  ( L P F ) .   W h e n   s ou r c e  v ol t a g e  i s   n ot  i de a l ,  P L L  bl oc k   m us t  be  us e d [ 6] .   W h en  t h e l o ad   h as  a  v ar i at i o n  r ap i d l y  i n  a m p l i t u d e an d  p h as e a n g l e,  t h L P F s   w i l l  p r o d u ce co m p o n e n t s p   a nd  q t h at  co n t ai n   un w a nt e d   c o m p o ne nt s .   A s   a   r e s ul t ,   t he   a m p l i t ud e   o f   t he   s up p l y   c ur r e nt   i nc r e a s e s   d r a m a t i c a l l i t r a ns i e nt   p er i o d ,  a l ar g e v ar i at i o n  o f  act i v e p o w er  an d  r eact i v e p o w er  an d  eas y  t o  d es t ab i l i ze t h e  s y s t e m .  I n  t h e p - m e t ho d ,  t he  l o w - p a s s  f ilte r  ( L P F )  d e t e r m i ne s   t he  a c c ur a c y o f  t he   m e t ho d ,   w h e t he  c ut - o f f  f r e q ue nc y i s   ch o s en   t o  b e l ar g e,  t h t r an s i e n t  t i m w i l l  d ecr eas e b u t  t h o v er s h o o t  i s   l ar g e a n d  t h e er r o r  i s  l ar g e.  T h e cu t - o f f  f r eq u en c y   i s  s m al l ,  t h e o v e r s h o o t   w i l l  d ecr eas e an d  t h e er r o r  i n  s t ead y - s ta te  is  s m a ll b u t th e  tr a n s ie n t ti m e   w i l l  b v er y  l ar g e.  I n  r eal  t i m ap p l i cat i o n s ,  l o ad  ch a n g e s  r ap i d l y  o v er   t i m e,  co m p o n en t s   p   a nd   q   w ill   ch an g e at  d i f f er e n t  f r eq u e n ci e s .   F ro m  (6 w e  c a n  re w ri t e :                         p q p pK p q qK q = ++ = ++                 ( 10)     a n d ( 8)  be c om e s :     1 23 2 1 1 3 L af p L bf pq q L c f i pK i CC qK U i + = +               ( 11)     p a nd   q   w i l l  h a v e s t ep  r es p o n s e.   H o w e v er ,  act u al  p o w er   w i l l  c h an g e d u e t o  s y s t e m  c h a n g e s .   T h e d i f f er en ce  b et w ee n   t h act u al   v al u an d   t h r ef er en ce  v al u e o f   p   i s   cal l ed   Δ p .   S i m i l ar l y ,   t h d i f f er e n ce  b et w ee n   t h e   act u al  v al u q   an d   t h r ef er en c v al u i s   cal l ed   Δ q .   D es i r ed   an d   act u al   v ar i at i o n   o f   p   a nd   q   a r e  s ho w n i F i gu r e  2.               ( a)  D es i r ed  an d  act u al  v ar i at i o n  o f   p a nd   q   ( b )  D es i r ed  an d  act u al  v ar i at i o n  o f   p a nd   q   F i g u r e 2 .  D es i r ed  an d  act u al  v ar i at i o n  o f   p a nd q       F r o m  F i g u r e 2 ,   w s ee t h at  i n  t h e t r a n s i e n t  p er i o d  t h er e i s  a d i s cr ep an c y   b e t w e e n t he  a c t ua l  va l ue   an d  t h e r ef er en ce  v al u e.   W he n t he  l o a d  c ha n ge s ,  t he  o ve r s h o o t  i s  hi gh,   w h i c h r e s ul t s  i n a  s ud d e n i nc r e a s e  i n   th e  a m p li tu d e  o f  t h e  s u p p l y  c u r r e n t,  le a d in g  to  s y s te m  e a s y  i n s ta b ili t y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   291 0   -   2919   2914   3.   I M P RO VE D P - Q  H ARM O NI C DE T E CT I O N M E T H O D   T o i m pr ov t h e o v er s h o o t  an d  r ed u ce  t h d y n a m i r es p o n s t i m o f   t h e  t r ad i t i o n al   p - q  ha r m o ni c   de t e c t i on   m e t h od.  A n  i m pr ov e d p - q  ha r m o ni c  d e t e c t i o m e t h o d  i s  gi ve n a s  i n F i gur e  3 .       LPF p p dt d Fuzzy  adjustor p - + + + LPF q q dt d Fuzzy  adjustor q - + + + 1 pq C f i α f i β p K q K     F i gu r e  3.  I m pr ov e d p - q  h ar m o n i c d et ect i o n   m et h o d       T h e  p a n d q c om pon e n t s  a f t e r   pa s s i ng   L P F   w i l l  obt a i n  t h e  D C  c o m pon e n t s  a r e   p   a nd q .  T h e   e rro b et w ee n  t h e act u al   v al u e a n d  t h e r ef er en ce  v al u e o f   p a nd q i p a nd q ,  a n d  it is  d e n o te d  a s   (. )   a n d  its   r a t e  d  /  d t  i s  t he  i np ut s  o f  t he  f uz z y  r e gul a t o r ,  t he  o ut p ut s  o f  t he  f uz z y  r e gu l a t o r  a r e  K p  a nd   K q .   T hus  ( 8 )  c a b e  r e w r it te n  a s  f o llo w s :     1 23 2 1 1 3 L af p L bf pq q L c f i pK i CC qK U i + = +               ( 12)     T he  i np ut s  a nd  o ut p ut s  o f  t he   f uz z y r e g ul a t o r  a r e  s ho w e d  i nt o  s e ve m e m b e r s h i p  f unc t i o n:  N e ga t i ve   B i g  ( N B ) ,  N eg at i v e M ed i u m   ( N M ) ,  N eg at i v e S m al l  ( N S ) ,   Z er o  ( Z 0 ) ,  P o s i t i v e  S m al l  ( P S ) ,  P o s i t i v e M ed i u m   ( P M ) ,   P o s i t i ve  B i g ( P B )  a s  s ho w n i n F i g ur e 4 ,  an d  f u zz y  i n f er en ce ar e s h o w n  i n  T ab l e 1 .       NB NM NS ZO PS PM PB - 1 0 - 0 . 4 - 0 . 2 0 . 2 0 . 4 1 (. ) 0 . 1 - 0 . 1    - 1 0 - 0 . 4 - 0 . 2 0 . 2 0 . 4 1 NB NM NS ZO PS PM PB dt d /   - 1 0 - 0 . 4 0 . 1 0 . 2 1 NB NM NS ZO PS PM PB - 0 . 2 - 0 . 1 0 . 4 Kq Kp ,     F i gu r e  4.  M e m be r s h i f un c t i o n s  of  i n put / ou t p u t       B a s e d on  F i gu r e  2 a n d F i gu r e  3,   w e  h a v e  t h e  c ont r ol  l a w s  of   K p   a nd   K q   a s  f o llo w s :   1)   I Δ (. )   =  0 ,  t he K p K q   m u s t  b e zer o .   2)   I Δ (. )   i s  N S  o r  P S ,  t he K p K q   s h o u l d  b e zer o   3)   F o r  l ar g e v al u e o f   Δ (. ) ,  a s m al l   K p K q   i s  r eq u i r ed  an d   f o r  s m a l l  v al u e o f   Δ (. ) ,  a l ar g K p K q   i s  r eq u i r ed .   4)   F o r  p o s i t i ve  va l ue s  o f   Δ (. )   a nd   d/ dt ,  ne ga t i ve   va l ue s  o f   K p K q   ar e r eq u i r ed  an d  f o r  n eg at i v e  v al u e s  o f   Δ (. )   a nd   d/ dt ,  p o s i t i ve  va l ue s  o f   K p K q   ar e r eq u i r ed .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       I m pr ov e d p - q H ar m oni c  D e t e c t i on M e t hod f or  H y br i d A c t i ve ...   ( C hau M i nh T huy e n)   2915   5)   F o r  p o s i t i ve  va l ue s  o f   Δ (. )   a nd  ne ga t i ve   va l ue s  o f   d/ dt ,  ne ga t i ve  va l ue s  o f   K p K q   ar e r eq u i r ed  an d  f o r   ne ga t i ve   va l ue s  o f   Δ (. )   a nd  p o s i t i ve  va l ue s  o f   d/ dt ,  p o s itiv e  v a lu e s  o f   K p K q   ar e r eq u i r ed .       T ab l 1 .  F u zz y  r u l es   K p , K q   d / d t   NB   NM   NS   Z0   PS   PM   PB   Δ(. )   NB   PB   PM   PM   PM   PS   PS   PS   NM   PM   PM   PS   PS   PS   PS   PS   NS   PS   Z0   Z0   Z0   Z0   Z0   PS   Z0   Z0   Z0   Z0   Z0   Z0   Z0   Z0   PS   NS   Z0   Z0   Z0   Z0   Z0   NS   PM   NM   NM   NS   NS   NS   NS   NS   PB   NB   NM   NM   NM   NS   NS   NS       4.   S I M UL AT I O N R E S UL T S   AND DI S CUS S I O N   T o   d em o n s t r at e t h e e f f ect i v en es s  o f  t h e  i m p r o v ed  p - h a r m o n i c  de t e c t i on  m e t h od c o m pa r e w i t h  t h e   tr a d itio n a l p - q   ha r m o ni c  d e t e c t i o m e t ho d ,  s i m ul a t i o n r e s ul t s   w e r e   pe r f or m e d  on  a  380V - 50H z  H A P F   m ode l   a s  s ho w n  i n F i gur e  5 .       Z S U S C F C 1 L 1 0 L 0 C Transformer Nonlinear  load Harmonic detection X controller PWM Pulse generation + - dc V s i L i F i _ Lhabc i _ Fhabc i Inverter + -     F i gu r e  5.  H A P F   m ode l       N o n l i n ear  l o ad s  ar e m o d el ed  b y  a t h r ee - p h a s e   u n c o n tr o lle d  b r id g e  r e c tif ie r   w it h  R L C  lo a d  ( 0  ÷  0 . 2 s )   a n d t h e n t h e  l oa d c h a ng e s  ( 0. 2s  ÷  0. 4s ) .   T he  f r e q ue nc s p e c t r u m  o f  t he  l o a d  c ur r e nt s  i s   s ho w n  i F i g ur e  6 .   D C  co m p o n e n t s  o f  act i v e p o w er  an d  r eact i v e p o w er  b ef o r e an d  af t er  l o ad  ch an g e ar e s h o w n  as  i n  F i g u r e 7 .           ( a)   F r eq u en c y  s p ect r u m  o f  t h e  l o ad  cu r r en t  b ef o r c ha n ge         ( b F r e q ue nc y   s p ect r u m  o f  t h e  l o ad  cu r r en t  af t er   c ha n ge   F i gu r e  6.   F r eq u en c y   s p ect r u m   o f  t h e l o ad  cu r r en t  b ef o r e an d   af t er  ch a n g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   291 0   -   2919   2916     a )  Re sp o n s e  o f   p   w it h  t h e  tr a d itio n a l p - q m e t h od     b)  R e s pon s e  of   p   w i t h t he  i m p r o ve d  p - q m e t h od       c )  Re sp o n s e  o f   q   w it h  t h e  tr a d itio n a l p - q m e t h od     d)  R e s pon s e  of   q   w i t h t he  i m p r o ve d  p - q m e t h od     F i gu r e  7.  R e s pon s e s  of   p a nd   q       F r o m  F i g u r e 7   w e can  co m p a r e t h e r es p o n s es  o f   p   a nd   q   as  s h o w n  i n  T ab l e 2  an d   T ab l e 3 .   T he  d y na m i c   r e s p o n s e s   o f   t h e  w a v e f o r m s  w it h  th e  tr a d itio n a p - q a n d i m pr o v e d p - m e t h ods  a r e  s h ow n i n   F i gu r e s  8 a n d   F i gu r e  9.       T ab l e 2 .   Re s p o n se  o f   p     0 . 0 s ÷ 0 . 2 s   0 . 2 s ÷ 0 . 4 s   tr a n s ie n t  t i m e   o ve r s h oo t   tr a n s ie n t  t i m e   o ve r s h oo t   T r a d i ti o n a l p - q   0 . 0 5 s   2 . 1 7 %   0 . 0 5 s   3 . 4 %   I m p r o v e d  p - q   0 . 0 1 6 s   0 . 3 %   0 . 0 2 5   0 . 5 %       T a bl e   3.  R e s pon s e  of   q     0 . 0 s ÷ 0 . 2 s   0 . 2 s ÷ 0 . 4 s   tr a n s ie n t  t i m e   o ve r s h oo t   tr a n s ie n t  t i m e   o ve r s h oo t   T r a d i ti o n a l p - q   0 . 0 2 5 s   2 0 . 2%   0 . 0 4 s   2 1 . 13 %   I m p r o v e d  p - q   0 . 0 2 s   0 . 4 2 %   0 . 0 2 s   2 %       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       I m pr ov e d p - q H ar m oni c  D e t e c t i on M e t hod f or  H y br i d A c t i ve ...   ( C hau M i nh T huy e n)   2917       Fi g u r e  8.  D y n a m i c  r e s pons e  of   w a v e f or m s   w it h  t h e  tr a d itio n a l p - q m e t h od           F i gu r e  9.   D y n a m i c  r e s pons e  of   w a v e f or m s   w i t h  t h e  i m pr ov e d p - q m e t h od       A t t =  0 . 2 s  lo a d  is  c h a n g e d .  F r o m  F ig u r e s  8  a n d  F ig u r e  9   w e  f in d  t h a t:  w it h  tr a d itio n a l p - q m e t h od,   t h e  t r a n s i e n t  t i m e  i s  0. 05s  ( 0s  ÷  0. 05s )  a n d 0. 04s  ( 0. 2s  ÷  0. 24s ) ,   t he  o ve r s ho o t   w h e t he  l o a d   c ha n ge  i s   27. 67% ,  th e  to ta h a r m o n ic  d i s to r tio n  o f  t h e  s u p p l y  c u r r e n in   s te a d y - s t a t e  i s  1. 22%  ( 0. 1s  ÷  0. 2s )  a n d 1. 44%   ( 0. 3s   ÷   0. 4s ) .   W h e n   t h e   i m pr ov e d p - m e t h od  i s   us e d,   t h e   t r a n s i e n t   t i m e   i s   a l m o s t   z e r a n 0. 01s   ( 0. 2s   ÷   0. 21s ) ,   t he  o ve r s ho o t  i s  a l m o s t   zer o   w h en   t h l o ad  b ef o r e an d  af t er  c h a n g e ,  to ta h a r m o n ic  d is to r tio n  o f   th e   s up p l y  c ur r e nt  i n s t e a d y - s t a t e   i s  1. 21%  ( 0. 1s  ÷  0. 2s )  a n d 1. 4 2%  ( 0. 3s  ÷  0. 4s ) .   I n  a ddi t i on ,   t h e  s u ppl y  c u r r e nt   of  t h e  pr opos e m e t h od i s  a l s o c o m pa r e d t m e t h ods  i n  [ 5] , [ 6 ] , [ 1 2 ], [ 13] ,[ 1 6 ]  as  s u m m ar i zed  i n  T ab l e 4 ,   m a i nl y c o m p a r e d  i t he   t r a ns i e nt  d ur a t i o n.   I s u m m a r y ,  t he   s i m ul a t i o n r e s ul t s  d e m o ns t r a t e  t ha t  t he  i m p r o ve d   p - q  h ar m o n i c d et ect i o n   m et h o d  h as  can cel l ed  t h e d i s ad v a n t ag e s  o f  t h e t r ad i t i o n al  p - q  h ar m o n i c d et ect i o n   m e t h od,   w hi c h a i m s  t o  r e d u c e  t he  t r a ns i e nt  t i m e ,  r e d uc e  t he  o ve r s ho o t .  T hi s  ha s   gr e a t  s i gni f i c a nc e  i n   i m p r o vi ng t he  s t a b i l i t y  o f  t he   H A P F  s ys t e m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   291 0   -   2919   2918   T a bl e   4.  C om pa r i s on  o f   S up p l y C ur r e nt   b et w ee n  t h P r opos e d M e t h od  a nd  t he   Met h o d s   i [5 ], [ 6] , [ 12] , [ 13] ,[ 16 ]     T r a n s i e n t   tim e  ( s )   O ve r s h o ot   (% )   lo w - p a s s  fi l t e r m e t h o d   [5 ]   0 . 0 5   2 3 . 59   H i g h - p a s s  fi l t e r m e t h o d   [6 ]   0 . 0 5   2 2 . 9   N e u r a l   m e t h o d  [ 1 2 ]   0 . 0 2   2 5 . 7   A c t i ve  a n d  r e a c t i ve  p ow e r  m e t h od   [ 1 3 ]   0 . 0 4   0 , 0 0   I m p r o v e d  F B D  m e t h o d   [ 1 6 ]   0 . 0 2 5   0 . 0 0   P r o p os e d  m e t h o d   0 . 0 1   0 . 0 0       5.   CO NCL U S I O   T h is  p a p e r  h a s   m a d e  a  d e v e lo p m e n to  th e  tr a d itio n a p - q  h ar m o n i c d et ect i o n   m et h o d .  T h i s   d e ve l o p m e nt  a i m s  t o  r e d uc e  t he  d yna m i c  r e s p o ns e  t i m e ,  t o   r e d uc e  t he  o ve r s ho o t  i t he  t r a ns i e nt  d ur a t i o n   f o r   H A P F .  C o m p a r e d  to  th e  lo w - p a s s  f ilte r ,   hi g h - p as s   f i l t er ,  n eu r al ,  act i v e an d  r eact i v e p o w er  an d  i m p r o v ed   F B D   m e t ho d s .   P r o po s e d   m e t ho d   ha s   p r o ve c l e a r   e f f e c t i ve ne s s   i t he   t r a ns i e nt   d ur a t i o o f   H A P F .   F u r t h e r m o r e ,  th is   s tu d y  a l s o  c o n tr ib u te d  to  i m p r o v e  t h e  s ta b ilit y  o f  t h e  H A P F  s y s te m   w h e n  th e  lo a d s u dde c h a ng e   w i t h a  l a r g e  a m pl i t u de .  T h i s  a ppr oa c h   w i l l  be  a  g ood s ol u t i on   f or  h i gh   po w e r  s pe e d dr i v e   a p p lic a tio n s .       R EF ER EN C ES   [ 1]   D .   J an y av u l a an d  S .   N .   S a x e na ,  “ U nba l a nc e d V a r i a bl e  N onl i ne a r  L oa d C om pe ns a t i on U s i ng   M u ltip l e  S h u n t A c tiv e   F ilte r s ,   I nt e r n at i on al  J o ur na l  o f   E l e c t r i c al  a nd C om p ut e r  E n gi ne e r i ng ( I J E C E ) ,   v ol .  5,  pp .   8 96 - 90 4,  20 15.   [ 2]   Y.   K .   L at h a,   e t a l. ,  “ C o n tr o l   S tr a te g y   f o r  T h r e e  P h a s e  S h u n t A c tiv e  P o w e r  F ilte r  w ith  M in im u m  C u r r e n M eas u r e m en t s , ”  I nt e r nat i on al  J o ur nal  of  E l e c t r i c al   an d C o m put e r  E ngi ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   v ol .  1,  p p.   31 - 42,  2 011 .   [ 3]   N .   S .   H as an ,   et  a l . ,  “ H a r m oni c  S upp r e s s i on  of  S h unt  H y br i d F i l t e r  us i ng  L Q R - P S O  b as ed , ”  I nt e r n at i o nal  J o ur na l   of  E l e c t r i c al   an d C om pu t e r  E n gi n e e r i ng ( I J E C E ) ,   vo l .  7,  pp .   8 69 - 8 76  ,  20 17 .   [ 4]   M .   T .   C h au ,  “A d ap tiv e  C u r r e n t C o n tr o l M e t h o d  f o r  H y b r id  A c tiv e  P o w e r  F ilte r ,   J our nal  of  E l e c t r i c al   E ngi ne e r i ng ,   vo l .  6 7,   pp .  3 43 - 35 0,  2 01 6.   [ 5]   M T .   C ha u,   et  a l . ,  “ N o v e l C o n tr o l M e th o d  a  H y b r id  A c ti v e  P o w e r  F ilte r   w ith  I n je c tio n  C ir c u it  U s in g  a  H y b r id   F u zzy  C o n t r o l l er , ”  Jo u r n a l  o f  P o w er  E l ect r o n i cs ,   vo l .  1 2,   pp .  8 00 - 812 ,  2 01 2.   [ 6]   M . C h a u et  a l ., “ O nl i ne  C ont r o l  M e t ho d w i t h T i m e - D el a y  C o m p en s at i o n   f o r  H y b r id  A c ti v e  P o w e r  F ilte r   w ith   I n je c tio n  C ir c u it ,   I E T  P o w er  E l e ct r o n i cs ,  vo l .  5 ,   p p.  14 72 - 14 82 ,  20 1 2.   [ 7]   P M .   N i co l ae   a nd  D L .   P op a , “ R eal - T i m e  I m pl e m e nt a t i on of   S om e  F our i e r  T r a ns f or m  B a s e T e c hni que s  f or   F u n d am en t al  H ar m o n i c D et ect i o n  U s i n g  D s p ace , ”  18 th   E ur ope an C o nf e r e nc e  on P ow e r  E l e c t r oni c s  and   A ppl i c at i ons  ( E P E ' 1 6 E C C E   E ur ope ) ,  pp.   1 - 7 20 16 .   [ 8]   H .  A ka gi ,   e t a l. ,  “G en er al i zed  T h eo r y  o f  I n s t an t an eo u s  R ea ct i v e P o w er   a nd  I ts  A p p lic a ti o n ,   E l ect r i ca l   E ngi ne e r i ng of   J ap an ,  vo l . 10 3,  pp .   48 3 - 4 90,  19 83 .   [ 9]   F H .   B en al i  an d  F .   A zzo u z,  “C o m p ar i s o n  o f  I n s t an t an eo u s  R eact i v e an d  N o t ch  F i l t er  A l g o r i t h m s  S ev en   L ev el   P a r a lle l A c tiv e  F ilte r ,   I nt e r nat i o nal  J o ur n al  o f  E l e c t r i c al  a nd C o m put e r  E n gi ne e r i n g ( I J E C E ) ,   v ol .   7,  pp.   17 79 - 178 8 ,  2 01 7.   [ 1 0]   N .  S .  R a o a n d H .  J .  J a y a t he e r t h a ,  “ M ode l i ng  a nd S i m ul a t i o n of  V a r i o us  S R F  M e t ho ds  f or  S hu nt  A c t i v e  P ow e r   F ilte r  a n d  A p p lic a ti o n  t o  B L D C  D r iv e ,   I nt e r nat i o nal   J our n al  o f   A dv anc e d E ng i ne e r i n g R e s e ar c h and  St udi e s ,   v o l 1,   p p.  18 - 2 2,  20 12 .   [ 1 1]   L .  A s i m i n o aei ,   e t a l. ,  “E v al u at i o n  o f  H ar m o n i c D et ect i o n  M et h o d s  f o r  A ct i v e P o w er  F i l t er   A ppl i c a t i ons ,   I E E E   A ppl i e d P ow e r  E l e c t r oni c s  C o nf e r e nc e  and  E x pos i t i o n,   v o l.   1,  p p.   635 - 6 41,  20 05 .   [ 1 2]   R .   D e hi ni ,   e t a l. ,  “T h e H ar m o n i cs  D et ect i o n  M et h o d  B as ed  o n  N e u r al  N et w o r k   A p p l i ed  t o  H ar m o n i cs   C om pe ns a t i on,   I n t e r nat i on al  J o ur nal  of  E n gi ne e r i n g,   Sc i e nc e  a n d T e c hn ol ogy ,   vo l .  2,  pp .   2 58 - 2 6 7,  2 01 0.   [ 1 3]   D.  O .   A bde s l a m ,   et  a l .,  H ar m o n i c I d en t i f i c a t i on B a s e on A N N :  A  C o m pa r a t i v e  S t udy ,   9 th   I n t e r n at i on al   C onf e r e nc e  o n E n gi ne e r i ng A pp l i c at i o ns  of  N e ur al  N e t w or k s   -   ( E A N N ' 20 05 ) ,   L i l l e,  F r an ce,   p p .  2 4 - 31 20 05 .   [ 1 4]   W e nj ua n L . e t a l. , “ A ct i v e P o w er  F i l t er  B as ed  o n  F B D  C u r r e n t  D et ec tio n ,”   11 th   I nt e r n at i on al  C onf e r e nc e  o n   C om put e r   Sc i e nc e   &  E duc at i on ( I C C SE ) ,  pp.   8 39 - 8 43 20 16 .   [ 1 5]   C .   Y u an et  a l ., “ I m p r o v ed  F B D  R eact i v e P o w er  an d  H ar m o n i c C u r r en t  D et ect i n g  M et h o d  B as ed  o n  V o l t ag S e que nc e  D e c om pos i t i on , ”  12 th   I E E E  I n t e r nat i on al  C onf e r e nc e  on E l e c t r o ni c  M e as ur e m e nt   &  I ns t r um e nt s   ( ICE M I) ,  pp.  5 67 - 5 72 20 15 .   [ 1 6]   W .   Li u et  a l ., “ H a r m oni c  C ur r e n t  D e t e c t i on A l g or i t hm  B a s e d on t he  I m pr ov e d F B D  M e t ho d a n d I t s  A ppl i c a t i on i n   A ct i v e P o w er  F i l t er s , ”  A si a - P ac i f i c  P ow e r  a nd E ne r gy  E ngi ne e r i n g C o nf e r e nc e p p . 1 - 5 20 12 .   [ 1 7]   Q .   Y ilo n g ,   e t a l. ,  “A n  A d ap t i v e H ar m o n ic  D e te c tio n  M e th o d   U s in g  F u z z y   L M S   A lg o r ith m ,   A ut om at i on of   E l ect r i c P o w er  S ys t em s ,   v ol .   3 2,  pp.  71 - 75 ,  20 08 .   [ 1 8]   L .   H ui  a n d Z .   Y u n p i n g ,  “A  N o v el  A d ap t i v e H ar m o n i c D et ect i o n  A l g o r i t h m  B as ed  V ar i ab l S t ep  s i ze L M S ,   Au to m a tio n   o f Ele c tr ic  P o w e r  S y s te m s , v o l 2 9,  pp.   6 9 - 7 3,  20 05.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       I m pr ov e d p - q H ar m oni c  D e t e c t i on M e t hod f or  H y br i d A c t i ve ...   ( C hau M i nh T huy e n)   2919   B I O G RAP H Y   O F  AUT H O R       C ha u M i nh T h uy e w a s  bor n i B i nh D i nh ,  V i e t na m ,  on J u ne  6,   197 7.  H e  r e c e i v e d hi s  B . S .   a nd M . S .  f r om  t he  D a  N a ng  U ni ve r s i t y  of   T e c hnol og y ,  D a  N a ng ,  V i e t  N a m ,  a nd t he  U ni v e r s i t y   of  T e c hni c a l  E duc a t i o n H o C hi   M i nh C i t y ,  H o C hi  M i n h C i t y ,  V i e t  N a m ,  i n 200 1 a nd  20 05 ,   r es p ect i v el y ,  an d  P h . D .  f r o m  H u na n U ni v e r s i t y ,  C hi na ,  i 20 12.   S i nc e  2 00 4,   he  ha s  be e n  a   L e c tu r e r  a t I n d u s tr ia l U n iv e r s it y   o f  H o  C h í M in h  C i ty ,  V ie t N a m .   H is  c u r r e n t r e s e a r c h  in c lu d e s   p o w er  el ect r o n i cs ,  el ect r i c p o w e r  s av i n g s ,  r eact i v e p o w er  co m p en s at i o n ,  an d  act i v e p o w er   f ilte r s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.