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 alg or ithm  f or hybri d activ e power  filter       Chau  Minh  Thuy e n   Facul t y   of Electr ic a 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 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 P ower  Filt e r   (HA PF pla y decisive  rol e   in  it per form anc e .   Th ere for e ,   thi pap er  proposes  new  design  al gorit h m   for  H APF  b ase on  the   Social  Spider   Algorit hm   (SS A ).   Thi al gori th m   has  the   adv a nta ge  tha t   it   is  poss ibl to  det ermine   the  p ara m et ers  o bo th  the  power  circui t   par t   and   t he  con trol  ci rcu it   par of  HA PF .   The   achie ved  r esult 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 and  sou rce   voltage ,   the   m axi m um   re ac t ive   power  co m pensa ti on  int 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 bra nch es  and  the   li m it of  the   p ara m ete rs.  Com par ed  t tra di ti ona de sign  m et hod  using  the   Part icle  Sw arm  Optimiza ti on  al gori t hm ,   the   propose al gori thm  show the   adva nta ges  of  sm al le tot al   har m onic   distort ion  of  suppl y   cur r ent  and  source   voltage,  and   highe r   react iv power   compensa ti on   i nto  th 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 f il te r   Hybr i act ive   powe 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 o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in 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 Ba 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 and   m or pow e el ect ronic  de vices  are  co nn ect ed  to  the  el ect rical   syst e m resu lt in in  poor  pow er  qual it y.  Acco r din gly,  to  im pr ove  the  powe qu al it y,  the  Pa ssive  P ow e F il te rs  (P PFs [ 1]  ar e   connecte in  pa rall el   with  th load   to  s uppress  the   h a rm on ic ge ne rated   by  the  nonli ne ar  loa d.   H owever,   the  PP has  t he  disad va ntag that  it   is  eas to  res onat 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 Fil te ( AP F was   bor [ 2],  it   is  consi der e as  go od   so luti on  f or   har m on ic   filt erin an re act ive  powe r   com pen sa ti on.  Howe ver ,   the  AP a lso  ha s   the d isa dva ntage  of large  in ve st m ent co sts, d iffic ult t appl y fo high  vo lt age grids.  F r om  the sh or tc om ing s o f   PPF  an A PF  that  Hybr i A ct ive  Po we Fi lt er  (H A PF w as  born   as  ne cessi ty HA P is  co m bin at ion   of   bo t PP an AP F so   it   ha s   bo t ad va ntag es  of   PPF  a nd  AP F .   T he  Hyb rid  A ct ive  P ower  Fil te (HA PF)   is  consi der e as  t he  m os eff ect ive  s olu ti on  in  har m on ic   filt er ing   a nd   reacti ve   powe com pen sat io n.   How ever,   the  w orkin eff ic ie ncy  of  H APF  de pe nds  on  m any  facto rs  s u ch   as:   co rrec 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 the  p a ra m et ers   of   the  HAPF  is  the  m os i m p or ta nt  factor,  i decides  the  ef fici ency  of   harm on ic filt ering   an reacti ve  powe r   com pen sat ion  of HAPF .   The  st ru ct ur e   of  H AP F   c on s ist of  tw pa rts:  the  powe r   ci rcu it   par a nd  the   co ntr ol  ci rcu it   par t .   Un ti 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 ci rcu it   pa rt   c an  be   su m m arized  as  fo ll ows:  the   a pp li cat io of Ge netic   Algo rith m   (G A)   to   m ul ti - obj ect ive optim iz ation   de sign   f or  passive  powe filt ers  (P P Fs)   i pro po se by  [13].  H oweve r,  the  G 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 al so   com m on ly   us ed   for  H APF   desig n,   cal le the  Partic le   Sw a rm   Op tim iz ation   ( PS O)   al gorithm T he  PS l gorithm   is  us ed  t desig a 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 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 no f or  the  H AP [ 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 of   passi ve  powe filt ers  set   with  ti m e - vary ing   ine rtia   we igh ts  [18]   a nd  a no t her  stud t m ulti - obj ect ive   desi gn  on  H APF  is  us in a a nt  c olony  al gorith m   [1 9]  but  on l asl 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 us e the   F ort ran   Fea sible  Sequentia 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 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 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 of   t he  powe ci r cuit  par (par a m et ers  of   th PPF) Me a nwhile   the  opti m iz ed  desig f or  the  par am et ers  of   t he  co ntr ol  ci rc uit  par 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 th e co nd it io n of t he  syst em  stabil it y.   To  ove rco m this  disad va ntage,   in  this  pa per,  the  Ro ut h’ sta bili ty   sta nd a rd   is  use 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 al gorithm   based o n   the  So ci al   S pi der   Algorithm   (S S A)   [21]  is  pro po se to  de te rm ine  the  be st  set   of   par am et ers  f or   t he  H AP F The  pro pose al gorithm   has  the  adv a nta ge  of   fi nd i ng   quic s olu ti on  with  li tt le   loops  an 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 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 har m on ic   di stortion  of  t he   source   volt ag an s upply  c urren t,   m axi m u m  r eact ive pow e c om pen sat ion  int o gr i 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 is  di vid ed   int fi ve   pa rts.  Pa rt  is   over view   intr oductio of  the   i ssu es   that  need   t be  in ve sti gated.   T he  sel ect ed  Hyb rid  Acti ve  P owe Fil te topolo gy  is  pr ese nte in  Pa rt  2.   Pa rt  is  m ul ti - obj ect ive   op ti m iz a ti on   al g ori thm   fo H ybrid  Acti ve  P ow e Fil te r.   T he   si m ulati on   re su lt an 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 H YBRID  AC TI VE P OWER  FILT ER   TOP OLO GY   The  sel ect ed  Hybr i Acti ve   Power  Fil te topolo gy  is  s hown   i Fi gure  1.   It  co ns ist of   five  par ts:     U s   an 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 ca p aci ta nce  t c om pen sat reacti ve  powe r T he  tra ns f or m er  has  rati 1 :1   t protect ins ulate   betwee 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 t [ 3] , th e c ontr ol b l ock d ia gr am  o f  HAPF  is s ho w in  Fig ure  2.             Figure  1.  To po log of  the  hybri 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 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 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 powe r fi lt er   ( Cha Mi nh T hu ye n )   4509   Fr om  Fig ur 2, we ha ve  the  tr ansf e r funct io n o 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 f unct ion are  dete rm inate 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 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 they   are  c om par ed  to  the  com pen sat cu rr e nt  com po ne nts  into  t he  gri i c   of  HAPF  are  i ca i cb   and   i cc Th error   of   the  above  c om par ison   will   be  ta ken   t hroug th PI   (Pr opor ti on al   -   In te gr al c on t r oller,  thr ough  pu lse   width   m odulati on   t co ntr ol  ON - O FF  switc hes  of  the   inv erter  t ge ner at com pen sat e sig nals  on the  gr i d.     The  pa ram et ers  need   t be  de te rm ined  in  t he  m od el   in  Figure  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 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 pro po s es  a   ne m ul ti - obj ect ive   opti m iz at ion   al gori thm   that  ha s   consi der e t t he  sta bili ty  o t he  syst em .       3.   NEW  MU LT I - OBJE CTIVE  OPTI MIZ ATION   DESI GN ALG ORI T H 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 c onstrai nt s n ee 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 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 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 PPF s : The  L   an C   par am et ers  in a b ra nc m us t be r eso nated  at   certai f re qu e nc y.     1 n n L C   (4)     -     Con st raint  of  pa ssive  powe f il te values:  pa ssive  powe fil te values  m us 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 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 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:     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 be  po sit ive  an sat isfy  syst e m   sta bilit y   conditi ons (3 ).     0 < K < K pmax  ; 0 < K < K imax     (8)     Accor ding to  [8], the  v al ue of   K p   an K i   is t oo sm al l or  to l arg e  to  ca us s yst e m  instabil ity.   -     Objecti ve  f unct ion He re  w co ns ide th three   m ai obj ect ives   are:   m i n s T H D i m i n s T H D u an 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 P racti ces  and   Re qu i re m ents  fo harm on ic   con trol   in  el ect rical   po we syst em [22],  the t otal  har m on ic   distor ti on  (T H D)   of   c urren is  le ss  than  or   e qual   5%.   THD   of  sup ply  vo lt age  at   po i nt  of   com m on   couplin is  le ss  than  or  eq ual  5%  and   c Q   is  determ ined  base   on the l oad.     3.2.     So ci al sp ider   algorithm  and  its appli ca tio t h yb ri d  ac tive powe filt er   desig n   In  o r de to d esi gn   a   Hy br id Act ive  Power  Fil te syst e m ne m ulti - ob j ec ti ve  optim iz ati on   al gorithm   base on  S ocia Sp ide Al gori thm   (S SA is p rop os ed I S S [ 21] the  s ol ution  of  the SS is  sim ulate by  an  arti fici al   sp ider ' po sit ion   on   a   sp ide we b.   S pid e rs  in  popula ti on   (po p)   m ov on   t he  w eb  an s hare  lo cat io inf or m at ion   throu gh   it vi brat ion Dep e nd ing   on   t he  vi br at io recei ve f ro m   the  sp ide rs,   it   will   direct   the  sp i der t the  opti m a posit ion Ar ti fici al   sp i ders  are  m ajo facto r   in  the  SS al gorithm Each  sp ide po s sesses  l oc at ion   on   t he  sp ide we m ap  an t he  m os appropr ia te   va lu of  the  po sit ion   is  locat e on   the  sp ide m a p.   Eac 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 the  optim al   so luti on.  I each  it erati on,  al sp ider on  t he  web  m ov to  ne posit ion  an e valuat thei r   fitness  value s.   The   al gorit hm   first  cal culat es  the  fitnes val ues  of  al the  a rtific ia sp i der s   on  di ff e ren po sit io ns   on th e w e b.   The 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  c o nfi de ntly   la rg c onsta nt  sel ect ed  s uch  that   al po s sible  fitnes 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  c onfide ntly   s m a ll   con sta nt  su c that  al 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 vib rati on  gen e rated  b y s pid e 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 al the  vibrat ion a re  gen e rated the   al go rit hm   si m ula te the  prop a gatio 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 a   a nd  b m a x D is  m axi m um   distance  be tween  tw 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 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 powe r fi lt er   ( Cha Mi nh T hu ye n )   4 511   In   t his  pro cess e ach  sp i der   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   will   sel ect  th strongest  vi br at io v best   from   (s - 1)   sp iders   an com par it intensit with   the  inten sit of  the  ta r get  vi brat ion   v tar   sto re in   it m e m or y.  will   sto re  v best   as  v tar   if  th intensit 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 to  pe rfor m   ran do m   walk   towa rd s   v tar T he  al go rithm   rep eat this  pro cess  f or  al the   sp id ers  i pop T 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  s m all  pr obab il ity  to  decide  no t fo ll ow it pr es ent tar get and  jum 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 in  Fig ur 3   (appe nd i x) .   Be gin ,   we   ente t he  uppe a nd  lowe li m i ts  of   the  pa ram et ers  C F C 1 L 1 L 0 ,   U dc K p   an K i the 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 f or   sta bili ty   of   th syst e m if  it   do e not  m eet   the  sta bili ty   con diti on,  th syst e m   will   retur to   create   ne da ta   set if  it   sat isfie the  sta bl 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 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 an sel ect   vi br at io n .   I this   vibrat ion  is  str onge than  the  pr e vious  ta r get  the  s pid e will   us the  sel ect ed  be st  vib rati on  as  the  ne ta rg et ,   oth er wise  at te nu at e   the  pr e vi ou 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 t bette r   po sit io n.   T his   new   posit ion  will   be  com par ed  t 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 of n e 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 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 th eff ect ive ness   betwee the  pro posed  desig al g or it hm   and  tradit ion al   de s ign .   Let   us  consi der  H A PF  m od el   as   s how in   Fi gur 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 by  three - ph a se  unco ntr ol le br id ge  rect ifie with  loa R L   3Ω,   L L   0.3m H.   THD   of  the  loa curr ent  is   sh ow in  Fig ure  4.   T he  cal culat ion   of   H A PF  pa ram et ers   is  do ne  in  t w ways:   the  fir st  way  is  to  ca lc ulate   accor ding  t t he  tra diti on al   desig us in 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 c urren       W it the  tra diti on al   de sig m et hod  usi ng  th PSO   al gorith m the  par am et ers  of  the  HAPF  syst em   after  100  it er at ion a re  s um m arized  in  Table  1.   Acc ordin gly,  the   de fine par a m et ers  on ly   i nclu de   the  par am et ers  of   the  powe r   ci rcu it   par a re  C F C 1 L 1   and   L 0 . I ad di ti on the  c ontr oller  pa ram et e rs  are  rand om l sel e ct ed  with  the  best  pa ram et er 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   ( 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 1,   we  ob ta i the  wa vefo rm s   of   t he  HAPF  syst e m   sh own  in  Fig ur 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 th reacti ve  po wer   dec rease t 740var  from   30 05 var,  that  is ,   the  capaci ty   com pen sat ed  by   PPFs  is  2265va r.   T H of  the  supp ly   cu r ren i s   show in  Fig ur 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 P SO   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om 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 powe r fi lt er   ( Cha 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 m ulti - obj ect ive  op ti m iz ation   desig al gorithm   C F     (µF)   C 1     (µF)   L   ( 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 2,   we  ob ta i the  wa vefo rm s   of   t he  HAPF  syst e m   sh own  in  Fig ur 8.   Fr om   Figure  8,  we  ca see  that:   THD   of  the  sup ply  curr ent  i s   decr eas e 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 Figure  9, TH D  of the  sou rce  vo lt age   u s   in st eady - sta te  is s how i Fi gure  10.           Figure  8.  The   wav e f or m s o f HA PF wit 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 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 a lgorit hm   is   m or eff ect ive  tha n   the  tra diti on al   desig i re du ci ng   t he  total   ha rm on ic   disto rtion   a nd  the   m a xim u m   reacti ve  powe c om pen sat 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 ha pro vid e new   m ulti - obj ect ive  op ti m iz a ti on   design   al gorithm   fo H AP F .   This  al go rithm   can  determ ine  the  par am et ers  of  bot the  powe ci rc uit  par a nd  the  c on t ro ci rc uit  par of   HAPF.   T he  ac hieve res ults  are  m ulti - pu r pose,   su c as:   m ini m iz the  total   ha rm on ic   distor ti on   of  th sup ply   current  a nd  source  volt age,  m axi m iz the  reacti ve  po wer  com pen sat ion  into  the  gri 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 can  be   app l ie to  de sign   f or  al 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 research   s ubj ect   N o.   50 48/Q Đ - BC of  the  Mi nistry   of   Ind us try   a nd   T ra de  of   the  so ci al ist   repub li of  Viet   Nn am   with  the  ti tl e:   "R esearch,  desig   and  m anu fact ur e   thr ee - ph a s act ive  c ompen sat ion  m od el   wit 5kW  ca pacit f or  ha rm on ic   filt ering     of no nlinear l oa ds " .       REFERE NCE S   [1]   Am ol  Anandra Pati l,   et   al . ,   " Harm onic   m et ig at ion  using  passive  filter , "   Inte r nati onal  Journa of  Engi n ee rin g   Tr ends  and  Tech nology ,   vol .   45 ,   pp.   83 - 86 ,   2009 .   [2]   C.   Madth ara d   an S.  Prem rude ep ree ch ac h arn ,   " A ct iv power  f il t e for   three - phase   four - wire   el e ct r ic   s y s te m 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 ,   " new  appr oac in  desig 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 S.  Prem rude ep ree ch ac h arn ,   " A ct iv power  f il t e for   three - phase   four - wire   el e ct r ic   s y s te m 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 . 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In t J  Elec  &  C om 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 powe r fi lt er   ( Cha 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 ant   col on y   al gor i thm,"   Journal  o f   the ore ti ca and   appli ed   inf orm at ion  t ec hnolog y ,   vol.   1 ,   pp .   70 - 79 ,   2012 .   [20]   Ahm ed  Fahee 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  distorte 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 . ,   " soci al  spider  al gor it h m   for  globa 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 H ong  Kong ,   pp .   1 - 16 ,   2013 .   [22]   IEE Std.  519 - 1 992.   IEE R ec o mm ende Pract i ce and  Re quire ments  for  Harm onic   Control  in  El e ct rica Power   Syste ms ,   1993 .       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       Ch au  Mi nh   Th uy en   was   born  i Binh  Dinh,   Vi et nam,  on   June  6,   1977.   He  r ec e ive 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 Edu c at ion  Ho  Chi  Minh  Cit y ,   Ho   Chi  Minh  Cit y ,   Vi et  Nam ,   i 2001  and  20 05,   respe ctively ,   an Ph.D.  from   H unan  Univer sit y ,   Changsha,   Chi na,   in  2012. ,   Si nce   2004,   he  h as   bee a   Lectu r er   at   Industri al   U nive rsit y   of  Ho  Chi  Minh  Cit y ,   Viet   Nam .   His  cur ren rese ar ch  int er ests  include   el e ct ri power   sa vings,  re active p ower  compensat i on,   and   a ct iv p ower  filters.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.