Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   6 ,  Decem ber   201 9 , p p.   4507 ~ 4515   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v 9 i 6 . pp4507 - 45 15           4507       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   A new d esig n  alg or ithm  f or hybri d activ e power  filter       Chau  Minh  Thuy e n   Facul t y   of Electr ic a l  Eng ineeri ng   Technol og y ,   In dustria l   Univer si t y   of  Ho   Chi  Mi nh  Cit y ,   Vi et na m       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ma r 3 , 2 01 9   Re vised  A pr 17 , 2 01 9   Accepte d  J un  2 5 , 201 9       The   cor re ct   d et e rm ina ti on  of   the  par amet ers  of  H y brid  A ct iv e  P ower  Filt e r   (HA PF )  pla y s  a  decisive  rol e   in  it s  per form anc e .   Th ere for e ,   thi s  pap er  proposes  a  new  design  al gorit h m   for  H APF  b ase d  on  the   Social  Spider   Algorit hm   (SS A ).   Thi s  al gori th m   has  the   adv a nta ge  tha t   it   is  poss ibl e  to  det ermine   the  p ara m et ers  o f  bo th  the  power  circui t   par t   and   t he  con trol  ci rcu it   par t  of  HA PF .   The   achie ved  r esult s  are   m ult i - purpo se,   such  as:   m ini m um  tot al   h armonic  distort i on  of  the   suppl y   cur ren t  and  sou rce   voltage ,   the   m axi m um   re ac t ive   power  co m pensa ti on  int o  the   s y stem  and  sati sf y   m a n y   constra in ts  such  as:  s y stem  stab il ity ,   resona n ce   condi ti ons  of  th e  bra nch es  and  the   li m it s  of  the   p ara m ete rs.  Com par ed  t o  tra di ti ona l  de sign  m et hod  using  the   Part icle  Sw arm  Optimiza ti on  al gori t hm ,   the   propose d  al gori thm  show s  the   adva nta ges  of  sm al le r  tot al   har m onic   distort ion  of  suppl y   cur r ent  and  source   voltage,  and   highe r   react iv e  power   compensa ti on   i nto  th e  gr i d   while   st il l   m ee t i ng  the c onstr ai nt s.   Ke yw or d s :   Acti ve powe r  f il te r   Hybr i d  act ive   powe r  filt er   Mult i - obj ect iv e optim iz at ion   Passive  powe r fil te r   So ci al  s pid er  a lgorit hm   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Chau  Mi nh T huye n,    Faculty  of Elec tric al  Engineer ing   Tech nolo gy ,   Ind us tria l U nive rsity  o f  Ho C hi Mi nh Ci ty ,   12 Ng uyen Va n  Ba o  Roa d, 4  Ward,  Go  Va p Dist rict , Ho  C hi  Mi nh  Ci ty  70 0000, Vie tnam .   Em a il :  chau m i nh t hu ye n@ i uh.edu. vn       1.   INTROD U CTION   To day,  m or e  and   m or e  pow e r  el ect ronic  de vices  are  co nn ect ed  to  the  el ect rical   syst e m ,  resu lt in g  in  poor  pow er  qual it y.  Acco r din gly,  to  im pr ove  the  powe r  qu al it y,  the  Pa ssive  P ow e r  F il te rs  (P PFs )  [ 1]  ar e   connecte d  in  pa rall el   with  th e  load   to  s uppress  the   h a rm on ic s  ge ne rated   by  the  nonli ne ar  loa d.   H owever,   the  PP F  has  t he  disad va ntag e  that  it   is  eas y  to  res onat e  with  the   syst em   i m ped ance  and  the  non - fl exible   com pen sat ion  capab il it y.  Sin ce  the n,   t he  A ct ive  P ow e r  Fil te r  ( AP F )  was   bor n  [ 2],  it   is  consi der e d  as  a  go od   so luti on  f or   har m on ic   filt erin g  an d  re act ive  powe r   com pen sa ti on.  Howe ver ,   the  AP F  a lso  ha s   the d isa dva ntage  of large  in ve st m ent co sts, d iffic ult t o  appl y fo r  high  vo lt age grids.  F r om  the sh or tc om ing s o f   PPF  an d  A PF  that  Hybr i d  A ct ive  Po we r  Fi lt er  (H A PF )  w as  born   as  a  ne cessi ty .  HA P F  is  a  co m bin at ion   of   bo t h  PP F  an d  AP F ,  so   it   ha s   bo t h  ad va ntag es  of   PPF  a nd  AP F .   T he  Hyb rid  A ct ive  P ower  Fil te r  (HA PF)   is  consi der e d  as  t he  m os t  eff ect ive  s olu ti on  in  har m on ic   filt er ing   a nd   reacti ve   powe r  com pen sat io n.   How ever,   the  w orkin g  eff ic ie ncy  of  H APF  de pe nds  on  m any  facto rs  s u ch   as:   co rrec t  determ inati on   of   the p ar a m et ers  [3 ] , c on tr ol m e thod [4 - 8], h a r m o nic cu rr e nt d et ect ion  m et ho d [9 , 10], con trol strategy [ 11]  and   sta bili zat ion  of  the D C - bus  vo lt age for  t he  in ver t er  [12 ] .  In  wh ic h,  t he  c orr ect  d et erm inatio n o f  the  p a ra m et ers   of   the  HAPF  is  the  m os t  i m p or ta nt  factor,  i t  decides  the  ef fici ency  of   harm on ic s  filt ering   an d  reacti ve  powe r   com pen sat ion  of HAPF .   The  st ru ct ur e   of  H AP F   c on s ist s  of  tw o  pa rts:  the  powe r   ci rcu it   par t  a nd  the   co ntr ol  ci rcu it   par t .   Un ti l  now ,  m ul ti - obj ect ive  op t i m iz ation   stu dies  for  the  par a m et ers  determ i nation  of  powe r  ci rcu it   pa rt   c an  be   su m m arized  as  fo ll ows:  the   a pp li cat io n  of Ge netic   Algo rith m   (G A)   to   m ul ti - obj ect ive optim iz ation   de sign   f or  passive  powe r  filt ers  (P P Fs)   i s  pro po se d  by  [13].  H oweve r,  the  G A  has  t he   disad va ntage   of   c om pu ta ti on al ly   exp e ns i ve  i.e.   tim e - con su m ing .  A no t her  al gorithm   i s  al so   com m on ly   us ed   for  H APF   desig n,   cal le d  the  Partic le   Sw a rm   Op tim iz ation   ( PS O)   al gorithm .  T he  PS O  a  l gorithm   is  us ed  t o  desig n  a n  A PF  in   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 9   :   4507   -   4515   4508   four - wi re  three - phase  syst em   in  case  of   balanced  a nd   unba la nced   loa ds   but  on ly   co ns id er  to  desi gn   f or  PP F s   and   optim iz ati on   for  the   APF  bu t  no t  f or  the  H AP F  [ 14 - 17] .  A pp li cat ion   of   t he  bat  al gorithm   to  m ul ti - obj ect ive  opti m iz at ion   desig n  of   passi ve  powe r  filt ers  set   with  ti m e - vary ing   ine rtia   we igh ts  [18]   a nd  a no t her  stud y  t o  m ulti - obj ect ive   desi gn  on  H APF  is  us in g  a n  a nt  c olony  al gorith m   [1 9]  but  on l y  asl o  m ulti - obj ect ive   op ti m iz ation   de sign   f or   PPF s.  A hm ed  Fa he e m   Zob aa  ha s  us e d  the   F ort ran   Fea sible  Sequentia l  Q ua dr at i c   Pr og ram m ing   al gorithm   to  so lve  the  m ulti - ob j ect ive  opti m iz at ion   pr obl e m   fo r  H AP F   with  the  aim  of    fin ding P PF pa ram et ers  [2 0].     In  su m m ary,  the  pre vious  researc h  on  m ul ti - obj ect ive   opti m iz at ion   f or  H AP F   was  t he  on ly     m ul ti - obj ect ive   op ti m iz at ion   desig n  of   t he  powe r  ci r cuit  par t  (par a m et ers  of   th e  PPF) .  Me a nwhile ,    the  opti m iz ed  desig n  f or  the  par am et ers  of   t he  co ntr ol  ci rc uit  par t  has  no t   been  stu died  a nd   t he  cal culat ion   of   the abo ve para m et ers  wit hout  conside rin g  th e co nd it io n of t he  syst em  stabil it y.   To  ove rco m e  this  disad va ntage,   in  this  pa per,  the  Ro ut h’ s  sta bili ty   sta nd a rd   is  use d  to  c hec k   the  sta ble  co nd it ion   of  the H A PF  syst em .  Then   a n ew  m ulti - ob j ect ive  opti m iz at ion   desig n  al gorithm   based o n   the  So ci al   S pi der   Algorithm   (S S A)   [21]  is  pro po se d  to  de te rm ine  the  be st  set   of   par am et ers  f or   t he  H AP F .  The  pro pose d  al gorithm   has  the  adv a nta ge  of   fi nd i ng   a  quic k  s olu ti on  with  li tt le   loops  an d  it   can  f ind   al l   the  pa ram et ers  of   both  pow er  ci rc uit  par t   a nd  co ntr ol  ci rcu it   pa rt.  T he  re su lt s  ac hi eved   will   be  global  op ti m iz ation   s uch  as  t he  m ini m u m   of   the   to ta l  har m on ic   di stortion  of  t he   source   volt ag e  an d  s upply  c urren t,   m axi m u m  r eact ive pow e r  c om pen sat ion  int o gr i d  in  stead y - sta te  an d sat isfy t he st able c o ndit ions.   The  st ru ct ur e   of  the   pa pe r  is  di vid ed   int o  fi ve   pa rts.  Pa rt  1  is   over view   intr oductio n  of  the   i ssu es   that  need   t o  be  in ve sti gated.   T he  sel ect ed  Hyb rid  Acti ve  P owe r  Fil te r  topolo gy  is  pr ese nte d  in  Pa rt  2.   Pa rt  3  is  m ul ti - obj ect ive   op ti m iz a ti on   al g ori thm   fo r  H ybrid  Acti ve  P ow e r  Fil te r.   T he   si m ulati on   re su lt s  an d  disc ussi on   are  pr ese nted  in  Pa rt  4,  a nd th e co nclusi on s  a re sum m arized in  Pa rt  5.       2.   THE  SELE C TE D  H YBRID  AC TI VE P OWER  FILT ER   TOP OLO GY   The  sel ect ed  Hybr i d  Acti ve   Power  Fil te r  topolo gy  is  s hown   i n  Fi gure  1.   It  co ns ist s  of   five  par ts:     U s   an d  Z s   are  t he  s ource  vo lt a ge  a nd   t he  resist ance  of  t he  s ource.  C 1   a nd  L 1   are  ca pacit ance  a nd   i nduct ance  at   the  f undam ental   fr e qu e ncy.   C F   is  the  a dd e d  ca p aci ta nce  t o  c om pen sat e  reacti ve  powe r .  T he  tra ns f or m er  has  rati o  1 :1   t o  protect ,  ins ulate   betwee n  the  s ource  a nd   t he  vo lt age  sour ce   inv e rter.  L 0   is  the  outp ut  filt er  of   the volt age  sou rce in ver te r.   A ccordin g  t o  [ 3] , th e c ontr ol b l ock d ia gr am  o f  HAPF  is s ho w n  in  Fig ure  2.             Figure  1.  To po log y  of  the  hybri d  act ive  po w er f il te r       X X L h i ) ( s G c ) ( s G i n v ) ( s G o u t s h i - - F h I i n v U       Fig ur e  2. Co nt ro l  blo c k diag r a m  o f H AP F   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       A n ew   desi gn al go rit hm f or   hy br id  a ct iv e  powe r fi lt er   ( Cha u  Mi nh T hu ye n )   4509   Fr om  Fig ur e  2, we ha ve  the  tr ansf e r funct io n o f  loa d harm on ic  curre nt   I Lh   to s upply  har m on ic  c urre nt  I sh   as:       ) ( ). ( ). ( 1 1 s G s G s G I I s G out i n v c Lh sh   (1)     Wh e re:  G c ( s)   is  the  trans fe r   functi on  of  t he  tra nd it io nal   PI   c on t ro ll er ,   G inv ( s)   is  the  trans fer   funct ion   o f   the in ver te r   a nd  G out ( s )   is t he t ran s fer   f un ct io n of t he o utput  ci rcu it .    All  of   the  a bo ve  tra ns fe r  f unct ion s  are  dete rm inate d  accor ding  to  [ 3].   T he  ope rati ng   pri nciple  of  HAPF  co ntr ol  ci rcu it   is  al so   based   on   the  load  cu rr e nt:  the  load  c urrent   i L   ( i La ,  i Lb ,  i Lc )  will   be  sepa rated   the  har m on ic   com po nen t  of  the  load  c urre nt  as  i Lha ,  i Lhb ,  i L hc .  The se  com po ne nts  will   be   cho s en  as   the  ref e re nce  c om po ne nts  an d  they   are  c om par ed  to  the  com pen sat e  cu rr e nt  com po ne nts  into  t he  gri d  i c   of  HAPF  are  i ca ,  i cb   and   i cc .  Th e  error   of   the  above  c om par ison   will   be  ta ken   t hroug h  th e  PI   (Pr opor ti on al   -   In te gr al )  c on t r oller,  thr ough  pu lse   width   m odulati on   t o  co ntr ol  ON - O FF  switc hes  of  the   inv erter  t o  ge ner at e  com pen sat e sig nals  on the  gr i d.     The  pa ram et ers  need   t o  be  de te rm ined  in  t he  m od el   in  Figure  1  i nclu din g:  passive  ci r cuit  C F   -   C 1   -   L 1 ,  outp ut  filt er  L 0 ,  volt age  bus - DC  of  inv e rter  U d c ,  par a m et ers  of   PI   c on t ro ll er  are  K p   and   K i .  Curr ently ,    these p a ram et e rs  are  us ually  det erm ined  base d  on expe rienc e and  loc al  calc ulati on s , r e ga rd le ss  of  the st abili ty  of  the   syst em .  T her e fore,   this  pap e r  pro po s es  a   ne w  m ul ti - obj ect ive   opti m iz at ion   al gori thm   that  ha s   consi der e d  t o  t he  sta bili ty  o f  t he  syst em .       3.   NEW  MU LT I - OBJE CTIVE  OPTI MIZ ATION   DESI GN ALG ORI T H M  F OR  H YBRID ACTI VE   POWER  FIL TE R   3.1.     C on s tra in ts a nd obj ec tive  functi on   Wh e n desi gn a  HAPF  syst em ,  all  o f  the  fo ll owin g  c onstrai nt s n ee d  to  b e   c on si der e d:   + Syst em  stabi li ty  co ns trai nt:    Fr om   (1), we  have the  cha ract erist ic  eq ua ti on of the  contr ol  trans fer   f un ct io n  as  foll ows:     1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 ) ( s a s a s a s a s a s a s D   (2)     Accor ding to   Rou t h’ s   sta bili ty  stand a rd , foll ow i ng con diti on s m us t be  sat isfie d.     - - - - 0 0 0 0 0 3 1 4 1 3 2 3 5 3 1 1 4 2 3 3 6 4 5 b a b b b b b a a b a a a a a a a a   (3)     W it h: 5 4 6 3 1 5 a a a a b a - ;  3 2 4 1 3 3 a a a a b a - ;  1 3 5 3 2 1 b a a b b b - ;  31 4 3 ba b b ; 3 2 1 4 1 2 b b b b c b - ;  24 cb ;      6 1 1 1 1 0 1 0 () i F s s a T T L C C L L L L L L L ; 5 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 ( ) ( ) i s F s F i F s F F s a T T R L C C R L C C T C C L L L L C C C C L L ;     4 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 ( ) ( ) ) i F s F i s F s F F i n v i a T T L C L C L C L C T R L C C R L C C C C L K K T ;  3 0 1 1 0 1 1 1 () i F s i F s F i n v F a T T C R T L C L C L C L C K K C L C ;  2 i i F s i i n v F a T T T C R T K K C ;      1 i i n v F a T K K C  ;  0 . 0 1 ; 0 . 0 0 0 0 1 ; 1 0 ; 1 i i n v T m s T K K   Wh e re  K inv   is i nv e rter  gain ,  T  is t i m e con sta nt ,  K   is  pr opor ti on al  c oe ff ic ie nt ,  T i   is i nte gr al   const ant.   -     Con st raints on  resona nce con diti on s i n  PPF s : The  L   an d  C   par am et ers  in a b ra nc h  m us t be r eso nated  at   a  certai n  f re qu e nc y.     1 n n L C   (4)     -     Con st raint  of  pa ssive  powe r  f il te r  values:  pa ssive  powe r  fil te r  values  m us t  be  po sit ive  a nd   m eet   syst e m   sta bili ty  an d re so na nce  con diti on s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 9   :   4507   -   4515   4510   m a x m a x m a x 0 ( , , ) ( , , ) i i i R L C R L C    (5)     The val ues  of  R max ,  L max   an d  C max   are d et e r m ined  un der sta ble con diti on s  (2) .   -     PPFs  m us t be  c om pen sat ed wi th a m axi m u m  capacit y b ut no t exceed  the  r e qu i red m axi m u m   lim it       m i n m a x c c c Q Q Q    (6)     -     Con st raint  of   DC - bu s  volt ag e v al ue:     0  <  U dc   <  U dc - m ax     (7)     -     Con tr oller  para m et ers  con str ai nts:  Con tr oller  pa ram et ers  m us t  be  po sit ive  an d  sat isfy  syst e m   sta bilit y   conditi ons (3 ).     0 < K p  < K pmax  ; 0 < K i  < K imax     (8)     Accor ding to  [8], the  v al ue of   K p   an d  K i   is t oo sm al l or  to o  l arg e  to  ca us e  s yst e m  instabil ity.   -     Objecti ve  f unct ion :  He re  w e  co ns ide r  th e  three   m ai n  obj ect ives   are:   m i n s T H D i ,  m i n s T H D u an d  m a x c Q .   We tra nsfer t hree o bj ect i ves p roblem  to  sing l e obj ect i ve pr oble m  b y t he  f ollow in g f om ula r:     m in( 1 / ) s s c F T H D i T H D u Q   (9)     Accor ding  to  I EEE  Std.  519 - 1992  Re com m end e d  P racti ces  and   Re qu i re m ents  fo r  harm on ic   con trol   in  el ect rical   po we r  syst em s  [22],  the n  t otal  har m on ic   distor ti on  (T H D)   of   c urren t  is  le ss  than  or   e qual   5%.   THD   of  sup ply  vo lt age  at   po i nt  of   com m on   couplin g  is  le ss  than  or  eq ual  5%  and   c Q   is  determ ined  base d    on the l oad.     3.2.     So ci al sp ider   algorithm  and  its appli ca tio n  t o  h yb ri d  ac tive powe r  filt er   desig n   In  o r de r  to d esi gn   a   Hy br id Act ive  Power  Fil te r  syst e m ,  a  ne w  m ulti - ob j ec ti ve  optim iz ati on   al gorithm   base d  on  S ocia l  Sp ide r  Al gori thm   (S SA )  is p rop os ed .  I n  S S A  [ 21] ,  the  s ol ution  of  the SS A  is  sim ulate d  by  an  arti fici al   sp ider ' s  po sit ion   on   a   sp ide r  we b.   S pid e rs  in  a  popula ti on   (po p)   m ov e  on   t he  w eb  an d  s hare  lo cat io n  inf or m at ion   throu gh   it s  vi brat ion .  Dep e nd ing   on   t he  vi br at io n  recei ve d  f ro m   the  sp ide rs,   it   will   direct   the  sp i der s  t o  the  opti m a l  posit ion .  Ar ti fici al   sp i ders  are  a  m ajo r  facto r   in  the  SS A  al gorithm .  Each  sp ide r  po s sesses  a  l oc at ion   on   t he  sp ide r  we b  m ap  an d  t he  m os t  appropr ia te   va lu e  of  the  po sit ion   is  locat e d  on   the  sp ide r  m a p.   Eac h  sp i der  occupies  the  best  sta te ,  includi ng :  c urren t   po sit io n,   c urr ent  valu e ,  vi brat ion  intensit y,  pitch ,  pr e vious  act i on   a nd  the  siz e   of   the  s pid e r.   All  of   the se  ch aracte risti cs  will   direct  the  sp i der   to   fin d  the  optim al   so luti on.  I n  each  it erati on,  al l  sp ider s  on  t he  web  m ov e  to  a  ne w  posit ion  an d  e valuat e  thei r   fitness  value s.   The   al gorit hm   first  cal culat es  the  fitnes s  val ues  of  al l  the  a rtific ia l  sp i der s   on  di ff e ren t  po sit io ns   on th e w e b.   The n  t he se sp i der s  g e ne rate vi br at io ns at  their  posit ion s  usi ng the  foll ow i ng equat ion .     m a x m i n 1 / ( ( ) ) f o r   m a x i m i z a t i o n ( , , ) 1 / ( ( ) ) f o r   m i n i m i z a t i o n - - s ss s C f P I P P t f P C   (10)     Wh e re  C m ax   is  a  c o nfi de ntly   la rg e  c onsta nt  sel ect ed  s uch  that   al l  po s sible  fitnes s  val ues  of   the  m axi m iz ati on   pro blem   is  sm a ll er  than  C m a x ,  C m in   is  a  c onfide ntly   s m a ll   con sta nt  su c h  that  al l  po ss ibl e   fitness  value s   of   the  m inim iz at ion   pr ob lem   is  la rg er  than  C m in , ( , , ) ss I P P t is  i ntensity   of   th e  vib rati on  gen e rated  b y s pid e r  s  at  t he  s ource  posit ion ,  f( P s )   is fit ness of t he p os it ion   of sp i der.   Af te r  al l  the  vibrat ion s  a re  gen e rated ,  the   al go rit hm   si m ula te s  the  prop a gatio n  pr oc ess  of   t hese  vibrat ion s  usi ng the   f ollo wing  equati on.     m a x ( , ) ( , , ) ( , , ) . e x p .  -   ab a b a a a D P P I P P t I P P t Dr   (11)     Wh e re  ( , ) ab D P P is  distance  bet ween   sp ide r  a   a nd  b ,  m a x D is  m axi m um   distance  be tween  tw o  po i nts  in   the searc h spac e an d (0 , 1 ) a r .   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       A n ew   desi gn al go rit hm f or   hy br id  a ct iv e  powe r fi lt er   ( Cha u  Mi nh T hu ye n )   4 511   In   t his  pro cess ,  e ach  sp i der   s  will   receive  ( pop  –   1)   dif fere nt  vi br at io ns   gen e rated  by  ot her   s pid e rs.  Each  sp i der   s  will   sel ect  th e  strongest  vi br at io n  v best   from   (s - 1)   sp iders   an d  com par e  it s  intensit y  with   the  inten sit y  of  the  ta r get  vi brat ion   v tar   sto re d  in   it s  m e m or y.  s  will   sto re  v best   as  v tar   if  th e  intensit y  of  v best   is  la rg er ,  ot herwise  the  or i gin al   v tar   is  retai ne d.   T he  al gorithm   then  m ani pu la te s  s  to  pe rfor m   a  ran do m   walk   towa rd s   v tar .  T he  al go rithm   rep eat s  this  pro cess  f or  al l  the   sp id ers  i n  pop .  T o  a void   S SA   get ti ng  stu ck  in   a   local   op ti m u m ,   each  sp ider  in   pop ,  rig ht  after  the  rando m   walk  ste p,   has  a  s m all  pr obab il ity  to  decide  no t  t o  fo ll ow it s  pr es ent tar get and  jum p  away f rom   it s cu rr e nt  posit ion.   Flow c ha rt  of  m ul ti - obj ect ive   op ti m iz ation   al gorithm   based   on  S SA   f or   HAPF  s how n  in  Fig ur e  3   (appe nd i x) .   Be gin ,   we   ente r  t he  uppe r  a nd  lowe r  li m i ts  of   the  pa ram et ers  C F ,  C 1 ,  L 1 ,  L 0 ,   U dc ,  K p   an d  K i ,  the n  the  SSA   al gori thm   beg ins  by  creati ng   the  or iginal  dataset   of   C F ,  C 1 ,  L 1 ,  L 0 ,  U dc ,  K p   and  K i .  This  dataset   wil l   be  chec ke d  f or   sta bili ty   of   th e  syst e m ,  if  it   do e s  not  m eet   the  sta bili ty   con diti on,  th e  syst e m   will   retur n  to   create   a  ne w  da ta   set ,  if  it   sat isfie s  the  sta bl e  conditi on  of  t he  syst em ,  then  these   pa ram e te rs  will   be  est i m at e d   by  the  fi tness   functi on  c orre sp on ding  to   th e  curre nt  posit ion   of  the  s pi d ers   on  t he  s pi der   web,  a nd  then   the  s pid e rs  will   create   vib rati on.  T he  sp i ders  will   pr op a gat e  an d  sel ect   vi br at io n .   I f  this   vibrat ion  is  str onge r  than  the  pr e vious  ta r get  the  s pid e r  will   us e  the  sel ect ed  be st  vib rati on  as  the  ne w  ta rg et ,   oth er wise  at te nu at e   the  pr e vi ou s  t arg et   vi br at io n.  Ba sed  on   the   vib rati on   fro m   the  sp iders  it   will   direct  t he  sp i der s  t o  a  bette r   po sit io n.   T his   new   posit ion  will   be  com par ed  t o  the  obj ect ive  f unct io n,   if   sat isfie d,  then  st op   a nd  pri n t   the b e st res ult  set , o t herwise r et urn  to  the c re at e an or i gin al   dataset .           Figure  3 .  Flo w char t  of n e w  m ulti - obj ect ive  optim iz at ion  d es ign  al gorithm  f or HAPF   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 9   :   4507   -   4515   4512   4.   SIMULATI O N RESULTS   AND DIS C USSION   To  com par e  th e  eff ect ive ness   betwee n  the  pro posed  desig n  al g or it hm   and  tradit ion al   de s ign .   Let   us  consi der  a  H A PF  m od el   as   s how n  in   Fi gur e  1.  T hr ee - ph a se  sou rce  vo lt a ge  is  380V - 50 Hz.   N on li near  load   is   bu il t  by  three - ph a se  unco ntr ol le d  br id ge  rect ifie r  with  loa d  R L   =  3Ω,   L L   =  0.3m H.   THD   of  the  loa d  curr ent  is   sh ow n  in  Fig ure  4.   T he  cal culat ion   of   H A PF  pa ram et ers   is  do ne  in  t w o  ways:   the  fir st  way  is  to  ca lc ulate   accor ding  t o  t he  tra diti on al   desig n  us in g  P SO   al gorithm   and  the   seco nd  way  is  to   ca lc ulate   the  pro po s ed  al gorithm .           Figure  4. TH D  of   the  loa d  c urren t        W it h  the  tra diti on al   de sig n  m et hod  usi ng  th e  PSO   al gorith m ,  the  par am et ers  of  the  HAPF  syst em   after  100  it er at ion s  a re  s um m arized  in  Table  1.   Acc ordin gly,  the   de fine d  par a m et ers  on ly   i nclu de   the  par am et ers  of   the  powe r   ci rcu it   par t  a re  C F ,  C 1 ,  L 1   and   L 0 . I n  ad di ti on ,  the  c ontr oller  pa ram et e rs  are  rand om l y  sel e ct ed  with  the  best  pa ram et er s  of   K p   =  30  and   K i   =  0.1 ,  switc hing  f re quency  f   =  10kHz  an d   DC - bu s  volt ag e is 6 00V .       Table  1.   H AP F  p a ram et e rs  by trad it ion al   desi gn m et ho d   C F     (µF)   C 1     (µF)   L 1    ( m H )   L 0     ( m H )   U dc     (V)   K p   K i     1 1 7 .27   4 7 9 .83   2 1 .83   1 .83   600   30   0 .1       Fr om   the  pa ra m et ers  in  Tabl e  1,   we  ob ta i n  the  wa vefo rm s   of   t he  HAPF  syst e m   sh own  in  Fig ur e  5.  Fr om   Fig ur e   5,   we   see  t ha t:   THD  of   t he   sup ply  cu rr e nt  i s   decr eas es   from   28.33%   to  2.3 2%,  T HD  of   the  sou rce  volt age  u s   is  2.04%,  wh il e  th e  reacti ve  po wer   dec rease d  t o  740var  from   30 05 var,  that  is ,   the  capaci ty   com pen sat ed  by   PPFs  is  2265va r.   T H D  of  the  supp ly   cu r ren t  i s   show n  in  Fig ur e  6.   T HD   of    t he  sou rce  vol ta ge  u s   is  sho wn  in  Fi gure  7.   With  t he  pro posed   al gori thm ,  the  best  par am et ers  of  both   the po wer ci rc uit pa rt and c ontr ol circuit  pa rt  after  50 itera ti on s a re sh own  in  Ta ble 2.            Figure  5.  W a ve form s o f HA P F w it h t ra diti on al  d e sig n usin g  P SO   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       A n ew   desi gn al go rit hm f or   hy br id  a ct iv e  powe r fi lt er   ( Cha u  Mi nh T hu ye n )   4513       Figure  6. TH D  of the  sup ply current  i s       Figure  7. TH D  of the  sou rce  vo lt age   u s       Table  2.   H AP F  p a ram et ers  with the p rop os e d  m ulti - obj ect ive  op ti m iz ation   desig n  al gorithm   C F     (µF)   C 1     (µF)   L 1    ( m H )   L 0     ( m H )   U dc     (V)   K p   K i   1 1 9 .53   3 3 9 .978   3 0 .84 9   0 .19 3   6 6 2 .061   3 2 .11 8   0 .69 9       Fr om   the  pa ra m et ers  in  Tabl e  2,   we  ob ta i n  the  wa vefo rm s   of   t he  HAPF  syst e m   sh own  in  Fig ur e  8.   Fr om   Figure  8,  we  ca n  see  that:   THD   of  the  sup ply  curr ent  i s   decr eas e s  from   28 .33 %  to  1.7 2%,   THD   of   the  so urce  volt age  u s   is  1. 36% wh il e   the  reacti ve  power   d ec r eased  to  700Var  f ro m   3005Va r ,   so   the  c om pen sat ion   po wer   by   PPFs  is  2305Va r,   T HD   of  the  su pply   cu rr e nt  i s   in  ste ady - sta te   is  sh own  i n  Figure  9, TH D  of the  sou rce  vo lt age   u s   in st eady - sta te  is s how n  i n  Fi gure  10.           Figure  8.  The   wav e f or m s o f HA PF wit h  t he  prop os ed  alg ori thm             Figure  9. TH D  of the  sup ply current  i s     Figure  10.T H D of  t he  s ource  volt age  u s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber   201 9   :   4507   -   4515   4514   Fr om   the  above  analy sis,  we  can  see  that:   the  propose d  a lgorit hm   is   m or e  eff ect ive  tha n   the  tra diti on al   desig n  i n  re du ci ng   t he  total   ha rm on ic   disto rtion   a nd  the   m a xim u m   reacti ve  powe r  c om pen sat e  into the  grid  in  steady - sta te  a nd m eet   IEEE St d.   519 - 1992.       5.   CONCL US I O N   The  pa pe r  ha s  pro vid e d  a  new   m ulti - obj ect ive  op ti m iz a ti on   design   al gorithm   fo r  H AP F .   This  al go rithm   can  determ ine  the  par am et ers  of  bot h  the  powe r  ci rc uit  par t  a nd  the  c on t ro l  ci rc uit  par t  of   HAPF.   T he  ac hieve d  res ults  are  m ulti - pu r pose,   su c h  as:   m ini m iz e  the  total   ha rm on ic   distor ti on   of  th e  sup ply   current  a nd  source  volt age,  m axi m iz e  the  reacti ve  po wer  com pen sat ion  into  the  gri d  and   sat isfyi ng   m an y   const raint  c onditi on s ,  s uch   a s:  syst e m   sta bi li ty ,  reso na nce   co nd it io ns ,  pa ssive  po wer   fi lt er  values ,  D C - bu s   vo lt age  value  and   c on t ro ll er  par am et ers  con strai nts .  This  researc h  can  be   app l ie d  to  de sign   f or  al l  diff ere nt   ty pes  of  HAPF .       ACKN OWLE DGE MENTS   This  w ork  is  par ti al   su pport ed  by  the  sci entifi c  research   s ubj ect   N o.   50 48/Q Đ - BC T  of  the  Mi nistry   of   Ind us try   a nd   T ra de  of   the  so ci al ist   repub li c  of  Viet   Nn am   with  the  ti tl e:   "R esearch,  desig n    and  m anu fact ur e   thr ee - ph a s e  act ive  c ompen sat ion  m od el   wit h  5kW  ca pacit y  f or  ha rm on ic   filt ering     of no nlinear l oa ds " .       REFERE NCE S   [1]   Am ol  Anandra o  Pati l,   et   al . ,   " Harm onic   m et ig at ion  using  passive  filter , "   Inte r nati onal  Journa l  of  Engi n ee rin g   Tr ends  and  Tech nology ,   vol .   45 ,   pp.   83 - 86 ,   2009 .   [2]   C.   Madth ara d   an d  S.  Prem rude ep ree ch ac h arn ,   " A ct iv e  power  f il t e r  for   three - phase   four - wire   el e ct r ic   s y s te m s  using  neur al ne tworks, "   El e ct.   Powe r S yst.   Re s. ,   vo l. 60 ,   pp .   1 79 - 192 ,   2 002.   [3]   Chau  Minh  Thuy en ,   " A  new  appr oac h  in  desig n  for  hy br id  act ive   power  fil t er ,"   ICIC  Ex press   le tters ,   vol.   12,     pp.   897 - 904 ,   20 18.   [4]   C.   Madth ara d   an d  S.  Prem rude ep ree ch ac h arn ,   " A ct iv e  power  f il t e r  for   three - phase   four - wire   el e ct r ic   s y s te m s  using  neur al ne tworks, "   El e ct.   Powe r S yst.   Re s. ,   vo l. 60 ,   pp .   179 - 192 ,   2 002.   [5]   M.  Chau,   et   al . ,  " Online   cont rol  m et hod  with  ti m e - dela y   compensat ion  for  h y brid  ac t ive   power   filt er  with  inj e ction   ci rcu it , "   IET  Po wer  Elec troni cs,   vol.   5 ,   pp .   1472 - 1482,   2012 .   [6]   Minh  Thu y en  Chau,   " Adapti v e  cur ren t  con tr ol  m et hod  for  h y brid  a ct iv e  power  fil te r ,"   Jo urnal  of  El ec tri cal  Engi ne ering ,   vol .   67 ,   pp .   343 - 35 0,   2016 .   [7]   An  Luo,   et   al . ,   " Deve lopment  of  h y brid  ac t ive   po wer  fil t er  base d  on  the   ada p ti v e  f uzzy   divi d ing  fr eque nc y - cont rol   m et hod, "   IE EE  Tr ansacti ons on Power  Del iv er y,  vol.   24 ,   pp .   424 - 432,   2009 .   [8]   Z.   Shuai ,   A.  Lu o,   C.   Tu ,   D.  Liu ,  " New  cont rol   m et hod  of  inj e ct ion - t y p e  h y bri d  ac ti v e   power  f il te r , "   IET  Power  El e ct ronics ,   vol .   4,   pp.   1051 - 105 7,   2011 .   [9]   Chau  Minh  Thu y en ,   " Im prove d  p - q  Harm onic   Detect ion  Me thod   for  H y bri d  Act ive   Pow er  Filt er ,"   Inte rnat ional  Journal  of   Elec t rical   and   Computer  Eng ine ering   ( IJE CE) ,   vol. 8 ,   no.   5 ,   pp .   2910 - 2919,   2018 .   [10]   H.  Akagi,   e t  al . , " Gene ral i ze d  theor y   of  inst antane ous  rea ctive  pow er  and  it s a pplic at ion ,"   El e ct ri ca l  Engi ne ering  of  Japan ,   vo l. 103 ,   pp.   483 - 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In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       A n ew   desi gn al go rit hm f or   hy br id  a ct iv e  powe r fi lt er   ( Cha u  Mi nh T hu ye n )   4515   [19]   Rrac h id   Dehini a nd  Slim ane  Sef ia ne ,   " Pow er  qu al ity   and   cost  improvem ent   b y   p a ss ive   power  fi lt e rs  s y nthe sis  usin g  ant   col on y   al gor i thm,"   Journal  o f   the ore ti ca l  and   appli ed   inf orm at ion  t ec hnolog y ,   vol.   1 ,   pp .   70 - 79 ,   2012 .   [20]   Ahm ed  Fahee m  Zoba a,   " Optim al   m ult i - obj ec t i ve  design  of  h y brid  ac t ive   power  fil t ers  conside ring  a  distorte d  envi ronm ent , "   I EE E   transacti on s on  industrial   elec troni cs ,   vo l. 6 1,   pp .   107 - 114 ,   2014.   [21]   Jam es  J.Q.  Yu,  et   al . ,   " A  soci al  spider  al gor it h m   for  globa l  op ti m iz ation ,"   Te c hnic al  Re port  N o.   TR - 2003 - 004,   Dept.   o f El e ct ri c al  &   El ec tronic   Engi ne ering, t he   Unive rs ity  o f  H ong  Kong ,   pp .   1 - 16 ,   2013 .   [22]   IEE E  Std.  519 - 1 992.   IEE E  R ec o mm ende d  Pract i ce s  and  Re quire ments  for  Harm onic   Control  in  El e ct rica l  Power   Syste ms ,   1993 .       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       Ch au  Mi nh   Th uy en   was   born  i n  Binh  Dinh,   Vi et nam,  on   June  6,   1977.   He  r ec e ive d  his  B . S.  an d   M.S.  from   the   Da  Nang  Univer sit y   of  Technol og y ,   Da  Nang,   Viet   Nam ,   and  the   Univer sit y   o f   Te chn ic a l  Edu c at ion  Ho  Chi  Minh  Cit y ,   Ho   Chi  Minh  Cit y ,   Vi et  Nam ,   i n  2001  and  20 05,   respe ctively ,   an d  Ph.D.  from   H unan  Univer sit y ,   Changsha,   Chi na,   in  2012. ,   Si nce   2004,   he  h as   bee n  a   Lectu r er   at   Industri al   U nive rsit y   of  Ho  Chi  Minh  Cit y ,   Viet   Nam .   His  cur ren t  rese ar ch  int er ests  include   el e ct ri c  power   sa vings,  re active p ower  compensat i on,   and   a ct iv e  p ower  filters.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.