I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l . 1 ,   N o . 1 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 1 ,   p p .   3 1 ~   4 2   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8             3 1       R e c e i v e d   J u l y   2 0 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   A u g u s t   3 r d ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   S e p t   1 2 th ,   2 0 1 1   C o n t r o l   S t r a t e g y   f o r   T h r e e   P h a s e   S h u n t   A c t i v e   P o w e r   F i l t e r   w i t h   M i n i m u m   C u r r e n t   M e a s u r e m e n t s       1 Y . K u s u m a   L a t h a ,   2 C h . S a i b a b u ,   3 Y . P . O b u l e s h   1 . 3 D e p a r t m e n t   o f   E E E ,   L a k i r e d d y   Ba l i r e d d y   Co l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   ( A u t o n o m o u s ) ,   M y l a v a r a m - 5 2 1 2 3 0 ,   A . P ,   I n d i a   2 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g g ,   U n i v e r s i t y   Co l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g   ( A u t o n o m o u s ) ,   J N T U k ,   K a k i n a d a ,   A . P ,   I n d i a   e - m a i l :   k u s u m a l a t h a y @ g m a i l . c o m ,   c h s _ e e e @ y a h o o . c o . i n ,   y p o b u l e s h @ g m a i l . c o m         A b s t r a c t   T h e   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   h a s   b e e n   p r o v e d   t o   b e   a n   e f f e c t i v e   m e t h o d   t o   m i t i g a t e   h a r m o n i c   c u r r e n t s   g e n e r a t e d   b y   n o n l i n e a r   l o a d s   a s   w e l l   a s   t o   c o m p e n s a t e   r e a c t i v e   p o w e r .   T h e   m e t h o d s   o f   h a r m o n i c   c u r r e n t   d e t e c t i o n   p l a y   a   c r u c i a l   p a r t   i n   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   ( A P F ) .   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a   n e w   c o n t r o l   s t r a t e g y   i n   w h i c h   t w o   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   c o n f i g u r a t i o n s   a r e   d e v e l o p e d   i n   o r d e r   t o   d e f i n e   n e w   s i m p l e   c o n t r o l   a l g o r i t h m   w h i c h   r e q u i r e s   m i n i m u m   n u m b e r   o f   c u r r e n t   m e a s u r e m e n t s .   T h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   t h e   p r o p o s e d   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   a r e   d e m o n s t r a t e d   t h r o u g h   r e s u l t s .   T h e   p r o p o s e d   s y s t e m s   a r e   i m p l e m e n t e d   w i t h   M A T L A B / S I M U L I N K .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   a r e   p r e s e n t e d   f o r   t w o   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   a n d   c o m p a r i s o n   i s   m a d e   a m o n g   t h e m .     K e y w o r d s :   H a r m o n i c s ,   A c t i v e   p o w e r   f i l t e r ,   c u r r e n t   s e n s o r s ,   p o w e r   q u a l i t y i n p r o v e m e n t         1 .   I n t r o d u c t i o n     T h e   i n c r e a s i n g   u s e   o f   s o l i d - s t a t e   p o w e r - c o n v e r s i o n   e q u i p m e n t   ( r e c t i f i e r s , i n v e r t e r s ,   c y c l o c o n v e r t e r s )   a n d   o t h e r   p o w e r   e l e c t r o n i c - t y p e   d e v i c e s   ( v o l t a g e   c o n t r o l l e r s ,   m o t o r - s p e e d   c o n t r o l l e r s )   o n   d i s t r i b u t i o n   s y s t e m s   i s   c a u s i n g   u t i l i t i e s   t o   b e c o m e   m u c h   m o r e   c o n c e r n e d   a b o u t   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   h a r m o n i c   l e v e l s [ 1 , 2 ] .   T h e   n o n l i n e a r   c h a r a c t e r i s t i c   o f   t h e   p o w e r   s e m i c o n d u c t o r s   r e s u l t s   i n   s e r i o u s   h a r m o n i c s   a n d   r e a c t i v e   p o w e r   p o l l u t i o n   i n   p o w e r   s y s t e m [ 3 . 4 ] .   T h e   e f f e c t i v e   m e t h o d s   f o r   h a r m o n i c   s u p p r e s s i o n   a n d   r e a c t i v e   p o w e r   c o m p e n s a t i o n   a r e   m o r e   a n d   m o r e   n e e d e d .   T h e   P a s s i v e   P o w e r   F i l t e r   ( P P F )   i s   a   t r a d i t i o n a l   w a y   f o r   h a r m o n i c   s u p p r e s s i o n ,   w h i c h   i s   c o m p o s e d   o f   p o w e r   c a p a c i t o r ,   p o w e r   i n d u c t a n c e   a n d   r e s i s t a n c e .   P P F   h a s   b e e n   r e g a r d e d   a s   t h e   m a i n   a p p r o a c h   i n   t h e   f i e l d   b a s e d   o n   i t s   s i m p l e   a r c h i t e c t u r e ,   l i t t l e   m a i n t e n a n c e   a n d   w e l l - d e v e l o p e d   d e s i g n .   B u t   t h e r e   a r e   s e v e r a l   d i s a d v a n t a g e s   e x i s t i n g   i n   P P F : 1 )   f i l t e r i n g   c h a r a c t e r i s t i c   d e p e n d s   o n   t h e   i m p e d a n c e   o f   t h e   p o w e r   s u p p l y ; 2 )   t h e   i m p e d a n c e   c h a r a c t e r i s t i c   i s   d e t e r i o r a t e d   w i t h   t h e   f r e q u e n c y   r e d u c e   t o   b e l o w   t h e   l o w e s t   r e s o n a n c e   f r e q u e n c y ; 3 )   P P F   c a n   n o t   f i l t e r   t h e   n o n - c h a r a c t e r i s t i c   h a r m o n i c s   e n t i r e l y ;   4 )   i t s   p o s s i b l e   t o   r e s u l t   i n   c u r r e n t   r e s o n a n c e .   A c t i v e   p o w e r   f i l t e r s   a r e   u s e d   t o   e l i m i n a t e   h a r m o n i c   c u r r e n t s   a s   w e l l   a s   t o   c o m p e n s a t e   f o r   r e a c t i v e   p o w e r   [ 5 , 6 ] .   P r i n c i p a l l y ,   t h e   a c t i v e   p o w e r     f i l t e r     o p e r a t e s     b y   d e t e c t i n g     h a r m o n i c     c u r r e n t     t o     c a l c u l a t e     t h e     a m o u n t     o f     t h e     c o m p e n s a t i n g     c u r r e n t   n e e d e d     f o r     f e e d i n g     b a c k     t o     t h e     p o w e r     s y s t e m     i n     t h e     o p p o s i t e     d i r e c t i o n     o f     t h e   h a r m o n i c   c u r r e n t [ 7 , 8 ] .   I n   t h e   c o n v e n t i o n a l   p - q   t h e o r y   b a s e d   c o n t r o l   a p p r o a c h   f o r   t h e   s h u n t     A P F ,     t h e     c o m p e n s a t i o n     c u r r e n t     r e f e r e n c e s     a r e     g e n e r a t e d     b a s e d     o n     t h e   m e a s u r e m e n t   o f   l o a d   c u r r e n t s   a n d   t h e   c u r r e n t   f e e d b a c k   f r o m   t h e   s h u n t   A P F   o u t p u t   i s     a l s o     r e q u i r e d     a n d     t h e r e f o r e ,     m i n i m u m     f o u r     c u r r e n t     s e n s o r s     a r e     d e s i r e d     i n     a   b a l a n c e d     s y s t e m [ 9 , 1 0 ] .       I n   t h i s   p a p e r ,   i n   o r d e r   t o   s i m p l i f y   t h e     c o n t r o l     s c h e m e   f o r   t h e   t h r e e   p h a s e   s u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r ,     t w o     t y p e s     o f     c o n f i g u r a t i o n s   f o r   a r e     d e v e l o p e d     b a s e d     o n     s i n g l e   c u r r e n t     m e a s u r e m e n t .     O n e     c o n t r o l     s c h e m e     b a s e d   o n       m e a s u r e m e n t     o f     l o a d     c u r r e n t   o n l y ,     a n d   o t h e r     c o n t r o l     s c h e m e     b a s e d   o n   m e a s u r e m e n t     o f     s o u r c e     c u r r e n t   o n l y .       2 .   P r o p o s e d   c o n t r o l   s t a r t e g i e s     B a s i c   p r i n c i p l e   o f   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i s   s h o w e d   i n   F i g . 1 .   S h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i s   m a i n l y   c o m p o s e d   o f   h a r m o n i c   c u r r e n t   d e t e c t i n g   c i r c u i t   a n d   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t   g e n e r a t i o n c i r c u i t   a n d   i s   p a r a l l e l   c o n n e c t e d   w i t h   t h e n o n - l i n e a r   l o a d .   I t s   w o r k i n g   p r o c e d u r e   i s   a s   f o l l o w i n g :   f i r s t l y   t h e   c u r r e n t   o f   t h e   l o a d   i L ( t )   i s   d e t e c t e d ,   a n d   i t s   h a r m o n i c   c o m p o n e n t   i s   t h e n   c a l c u l a t e d   b y   t h e   h a r m o n i c   c u r r e n t   d e t e c t i n g   c i r c u i t .   T h e   i n v e r t e r   i s   c o n t r o l l e d   t o   o u t p u t   t h e   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t   w h o s e   p o l a r i t i e s   a r e   i n v e r s e d   w i t h   t h e   h a r m o n i c   c u r r e n t s .   A c c o r d i n g   t o   t h e   f o r m u l a   f o r   p o w e r   l i n e   c u r r e n t   c a l c u l a t i o n   i s ( t )   =   i L ( t ) + i c ( t )   =   i L ( t ) - i L h ( t ) ,   t h e   f u n d a m e n t a l   f r e q u e n c y   c o m p o n e n t   o f   p o w e r   l i n e   c u r r e n t   i s   l e f t   o n l y .   I f   t h e   r e a c t i v e   p o w e r   c o m p e n s a t i o n   i s   d e m a n d e d   a d d i t i o n a l l y ,   t h e   o n l y   p r o c e d u r e   t o   a d d   i s   t o   c o m p u t e   t h e   r e a c t i v e   p o w e r   c o m p o n e n t   t o g e t h e r   w i t h   t h e   c a l c u l a t i o n   o f   h a r m o n i c   c o m p o n e n t .   C o n s e q u e n t l y ,   t h e   u n i t y   p o w e r   f a c t o r   c a n   b e   r e a l i z e d .   I n   t h e   c o n v e n t i o n a l   p - q   t h e o r y   b a s e d   c o n t r o l   a p p r o a c h   f o r   t h e   s h u n t     A P F ,     t h e     c o m p e n s a t i o n     c u r r e n t     r e f e r e n c e s     a r e     g e n e r a t e d     b a s e d     o n     t h e   m e a s u r e m e n t   o f   l o a d   c u r r e n t s   a n d   t h e   c u r r e n t   f e e d b a c k   f r o m   t h e   s h u n t   A P F   o u t p u t   i s     a l s o     r e q u i r e d     a n d     t h e r e f o r e ,     m i n i m u m     f o u r     c u r r e n t     s e n s o r s     a r e     d e s i r e d     i n     a   b a l a n c e d     s y s t e m .       I n   o r d e r   t o   s i m p l i f y   t h e     c o n t r o l     s c h e m e ,     t w o     t y p e s     o f     c o n t r o l   t e c h n i q u e s   a r e   d e v e l o p e d   f o r   s h u n t   a c t i v e     p o w e r     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     3 1     4 2   3 2 f i l t e r   b a s e d     o n     s i n g l e   c u r r e n t     m e a s u r e m e n t .     O n e     c o n t r o l     s c h e m e     n e e d s     o n l y   m e a s u r e m e n t     o f     l o a d     c u r r e n t ,     a n d   o t h e r     c o n t r o l     s c h e m e     n e e d s   o n l y     m e a s u r e m e n t     o f     s o u r c e     c u r r e n t .       F i g .   1   S h u n t a c t i v e   p o w e r   f i l t e r       2 . 1   A c t i v e   P o w e r   F i l t e r   w i t h   L o a d   C u r r e n t   D e t e c t i o n     A c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h   l o a d   c u r r e n t   d e t e c t i o n   o n l y   r e q u i r e s   l o a d   c u r r e n t ,   s o u r c e   v o l t a g e   a n d   c a p a c i t o r   v o l t a g e .   T h e   c o n t r o l   s y s t e m   a c t s   i n   o r d e r   t o   p e r f o r m   a n     i n d i r e c t     r e g u l a t i o n     o f     s o u r c e     c u r r e n t s ,     w h i c h     m u s t     b e     s i n u s o i d a l     a n d     i n     p h a s e   w i t h     t h e     c o r r e s p o n d i n g     l i n e     t o     n e u t r a l     v o l t a g e s .     H e r e     i n d i r e c t     r e g u l a t i o n     o f     t h e   s o u r c e     c u r r e n t     i s     a c h i e v e d     b y     i n t r o d u c i n g     a     c l o s e d     l o o p     c o n t r o l     o f     t h e     f i l t e r   f l u x ,   d e f i n e d     a s     t h e     t i m e     i n t e g r a l     o f     t h e     f i l t e r     v o l t a g e   [ 6 ] .     T h e   b l o c k   d i a g r a m   o f   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h   l o a d   c u r r e n t   m e a s u r e m e n t   i s   s h o w n   i n   F i g   2 .           F i g . 2   A . P . F   w i t h   l o a d   c u r r e n t   d e t e c t i o n       T h e   v o l t a g e   e q u a t i o n   f o r   t h e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i s   g i v e n   a s     V = V + L     ( 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       C o n t r o l   s t r a t e g y   f o r   t h r e e   p h a s e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   ( Y . K u s u m a   l a t h a )   3 3   T h e   i n t e g r a t i o n   o f   e q u a t i o n   ( 1 )   l e a d s   t o   t h e   f o l l o w i n g   f l u x   e q u a t i o n .     φ = φ Li                                                   ( 2 )     W h e r e   φ     i s     t h e     r e f e r e n c e     f i l t e r     f l u x     a n d     φ     i s     t h e     a c t u a l     s o u r c e     f l u x .     T h e   r e f e r e n c e   f i l t e r   c u r r e n t   i s   g i v e n   b y       i = I I                                                                                                                                       ( 3 )     W h e r e     I L     i s     t h e     m e a s u r e d     l o a d     c u r r e n t     a n d     I S *     i s     t h e     r e f e r e n c e     s o u r c e   c u r r e n t .   I S *   i s   o b t a i n e d   b y   t h e   e q u a t i o n s     i t = I s i n   ( w t )                                     i t = I s i n   ( w t 1 2 0 )                       ( 4 )   i t = I s i n   ( w t + 1 2 0 )                                                                                                                                                                                                 a n d   I L   i s   d i r e c t l y   m e a s u r e d   b y   c u r r e n t   s e n s o r s .     F o r   b a l a n c e d   l o a d   c o n d i t i o n   t w o   c u r r e n t   s e n s o r s   a r e   u s e d   f o r   m e a s u r i n g   l o a d   c u r r e n t .   E q u a t i o n   ( 2 )   i s   u s e d   f o r   c a l c u l a t i n g   r e f e r e n c e   f l u x   , φ .     T h e     a c t u a l     v a l u e   o f   φ   i s     o b t a i n e d     b y     i n t e g r a t i n g     t h e     o u t p u t     f i l t e r     v o l t a g e ,     w h i c h     c a n     b e   d e t e r m i n e d   o n   t h e   b a s i s   o f   t h e   d c   v o l t a g e   V c   a n d   t h e   i n v e r t e r   s w i t c h   s t a t e s   S A   ,   S ,   S .     v = V ( S + S e π + S e π )                                                                                                                                   ( 5 )     I n   t h i s   w a y ,   t h e   n o n   i d e a l i t i e s   o f   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r   ( s w i t c h i n g   v o l t a g e   d r o p   a n d   d e a d   t i m e s )   a r e   n e g l e c t e d   l e a d i n g   t o   s t e a d y   s t a t e   e r r o r s   b u t   a v o i d i n g   t h e   u s e   o f   a d d i t i o n a l   w i d e   b a n d w i d t h   v o l t a g e   t r a n s d u c e r s   t o   s e n s e   t h e   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r   o u t p u t   v o l t a g e .   T h e   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   r e f e r e n c e   f i l t e r   f l u x   a n d   a c t u a l   f i l t e r   f l u x   i s   g i v e n   t o   t h e   P W M   c o n t r o l l e r .     P W M   c o n t r o l l e r   g e n e r a t e s   f i r i n g   p u l s e s   t o   c o n t r o l   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r .   C u r r e n t   c o n t r o l l e d   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r   i s   u s e d   t o     i n j e c t     a     c o m p e n s a t i n g     c u r r e n t     i n     t o     t h e     s y s t e m     t o     r e l i e v e     t h e     s u p p l y     f r o m   h a r m o n i c   a n d   r e a c t i v e   c u r r e n t s   a n d   e n h a n c e   p o w e r   q u a l i t y   i n d i c e s .   T h e     s h u n t     a c t i v e     p o w e r   f i l t e r     w i t h     l o a d     a n d   f i l t e r     c u r r e n t     m e a s u r e m e n t     i s   r e q u i r e s   t o   m e a s u r e   l o a d   c u r r e n t s   a n d   t h e   c u r r e n t   f e e d b a c k   f r o m   t h e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r     f i l t e r     t h e r e f o r e     m i n i m u m     f o u r     c u r r e n t     s e n s o r s     a r e     d e s i r e d     i n     a     b a l a n c e d   s y s t e m .     F o r   u n b a l a n c e d   s y s t e m   s i x   c u r r e n t   s e n s o r s   a r e   r e q u i r e d .     F u r t h e r m o r e ,   p o w e r     f u l l     m i c r o p r o c e s s o r s     a r e     n e c e s s a r y     f o r     t h e     o n l i n e     e v a l u a t i o n     o f     t h e   h a r m o n i c     c o n t e n t     o f     t h e     l o a d     c u r r e n t s .     T h e     s h u n t   a c t i v e     p o w e r     f i l t e r     w i t h     l o a d   c u r r e n t     d e t e c t i o n     o n l y     n o t     r e q u i r e s     t o     m e a s u r e     c o m p e n s a t i o n     c u r r e n t     a n d     s o u r c e   c u r r e n t     a n d     t h e     r e f e r e n c e     s o u r c e     c u r r e n t     i s     g e n e r a t e d     b a s e d     o n     r e g u l a t i o n     o f   c a p a c i t o r     v o l t a g e     b y     u s i n g     P I     c o n t r o l l e r .     S o   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h   l o a d   c u r r e n t   d e t e c t i o n   i s   l o w   c o s t   a n d   e a s y   t o   i m p l e m e n t .       2 . 2   A c t i v e   P o w e r   F i l t e r   w i t h   S o u r c e   C u r r e n t   D e t e c t i o n     A c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h   s o u r c e   c u r r e n t   d e t e c t i o n   o n l y   m e a s u r e s   s o u r c e   c u r r e n t ,   s o u r c e   v o l t a g e   a n d   c a p a c i t o r   v o l t a g e .   T h e   b a s i c   c o m p e n s a t i o n   p r i n c i p l e   o f   a   s h u n t   A P F   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .   I t   i s   c o n t r o l l e d   t o   d r a w / s u p p l y   a   c o m p e n s a t i n g   c u r r e n t   I c   f r o m / t o   t h e   s y s t e m ,   s o   t h a t   i t   c a n c e l s   c u r r e n t   h a r m o n i c s   o n   A C   s i d e ,   a n d   m a k e s     t h e     s o u r c e     c u r r e n t     i n     p h a s e     w i t h     t h e     s o u r c e     v o l t a g e .     T h e   d i f f e r e n t   w a v e f o r m s   a r e   s h o w n   i n   F i g   3 .   C u r v e   A   i s   t h e   n o n - l i n e a r   l o a d   c u r r e n t   w a v e f o r m   a n d   c u r v e   B   i s   t h e   d e s i r e d   m a i n s   c u r r e n t   . C u r v e   C   s h o w s   t h e   c o m p e n s a t i n g   c u r r e n t   i n j e c t e d     b y     t h e     a c t i v e     f i l t e r     c o n t a i n i n g     a l l     h a r m o n i c s ,     t o     m a k e     m a i n s     c u r r e n t   s i n u s o i d a l .     T h e   v o l t a g e   e q u a t i o n   f o r   t h e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i s   g i v e n   a s         V = V + L                                                                                                                                                                                                                     ( 6 )     T h e   s o u r c e   c u r r e n t   f o r   t h e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   i s   g i v e n   a s     I = +   ( 7 )     B e i n g   t h e   r a t e   o f   c h a n g e   o f   t h e   f i l t e r   c u r r e n t   u s u a l l y   h i g h e r   t h a n   t h a t   o f   t h e   l o a d   c u r r e n t ,   e q u a t i o n   ( 6 )   c a n   b e   w r i t t e n   a s     V = V L                                                                                                                                                                                                                                                               ( 8 )     F o r   s m a l l   v a r i a t i o n s ,   t h e   t i m e   d e r i v a t i v e s   c a n   b e   r e p l a c e d   b y   f i n i t e   d i f f e r e n c e s   a n d   e q u a t i o n   ( 8 )   c a n   b e   w r i t t e n   a s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     3 1     4 2   3 4 V = V i                                                                                                                                                                                                                                                         ( 9 )           F i g   3 .   A . P . F   w i t h   s o u r c e   c u r r e n t   d e t e c t i o n         F i g     4 .     S i m u l i n k   m o d e l   o f   s h u n t   A P F   w i t h   l o a d   c u r r e n t   d e t e c t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       C o n t r o l   s t r a t e g y   f o r   t h r e e   p h a s e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   ( Y . K u s u m a   l a t h a )   3 5   W h e r e     i S         r e p r e s e n t s     t h e     i n s t a n t a n e o u s     s o u r c e     c u r r e n t     e r r o r     a n d     i t     o b t a i n e d     b y   t h e   e q u a t i o n   ( 1 0 )       i = I I                                                                                                                                                                                                                                                               ( 1 0 )     W h e r e   I   i s   t h e   m e a s u r e d   s o u r c e   c u r r e n t   a n d   I i s   t h e   r e f e r e n c e   s o u r c e   c u r r e n t .   I   i s   o b t a i n e d   b y   t h e   e q u a t i o n   ( 1 0 )   a n d   I     i s   d i r e c t l y   m e a s u r e d   b y   c u r r e n t   s e n s o r s .   F o r   b a l a n c e d   l o a d   c o n d i t i o n   t w o   c u r r e n t   s e n s o r s   a r e   u s e d   f o r   m e a s u r i n g   s o u r c e   c u r r e n t .   T h e   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   r e f e r e n c e   s o u r c e   c u r r e n t   a n d   a c t u a l   s o u r c e   c u r r e n t   i s   g i v e n   t o   t h e   h y s t e r e s i s   c o n t r o l l e r .   H y s t e r e s i s   c o n t r o l l e r   g e n e r a t e s   f i r i n g   p u l s e s   t o   c o n t r o l   i n v e r t e r .   C u r r e n t   c o n t r o l l e d   v o l t a g e   s o u r c e   c o n v e r t e r   ( V S C )   i s   u s e d   t o   i n j e c t   a   c o m p e n s a t i n g   c u r r e n t   i n   t o   t h e   s y s t e m   t o   r e l i e v e   t h e   s u p p l y   f r o m   h a r m o n i c   a n d   r e a c t i v e   c u r r e n t s   a n d   e n h a n c e   p o w e r   q u a l i t y   i n d i c e s .   I n   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h     l o a d   a n d   f i l t e r   c u r r e n t   m e a s u r e m e n t   t h e   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t   r e f e r e n c e s   a r e   g e n e r a t e d   b a s e d   o n   t h e   m e a s u r e m e n t   o f   l o a d   c u r r e n t s   a n d   t h e   c u r r e n t   f e e d b a c k   f r o m   t h e   s h u n t   A P F   o u t p u t   i s   a l s o   r e q u i r e d   a n d   t h e r e f o r e ,   m i n i m u m   f o u r   c u r r e n t   s e n s o r s   a r e   d e s i r e d     i n   a   b a l a n c e d   s y s t e m .   T h e   s h u n t   a c t i v e     p o w e r   f i l t e r   w i t h   s o u r c e   c u r r e n t   d e t e c t i o n   o n l y   n o t   r e q u i r e s     t o     m e a s u r e   c o m p e n s a t i o n     c u r r e n t   a n d   l o a d   c u r r e n t   a n d   t h e   r e f e r e n c e   s o u r c e   c u r r e n t   i s   g e n e r a t e d   b a s e d   o n   r e g u l a t i o n   o f   c a p a c i t o r   v o l t a g e   b y   u s i n g   P I   c o n t r o l l e r .   S o   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h   s o u r c e   c u r r e n t   d e t e c t i o n   i s   l o w   c o s t   a n d   e a s y   t o   i m p l e m e n t .   I m p l e m e n t a t i o n   o f   s h u n t   A P F   w i t h   l o a d   c u r r e n t   d e t e c t i o n   i s   d o n e   w i t h   M a t l a b / S i m u l i n k   a n d   i t   i t   i s   s h o w n   i n   F i g . 4           F i g   5   T h r e e   p h a s e   l o a d   c u r r e n t   w a v e f o r m s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     3 1     4 2   3 6 3 .   R e s u l t s   a n d   A n a l y s i s     3 . 1   S h u n t   A P F   w i t h   L o a d   c u r r e n t   d e t e c t i o n   T h e   s y s t e m   s h o w n   i n   F i g   2   i s   s i m u l a t e d   i n   M a t l a b / S i m u l i n k   a n d   t h e   S i m u l i n k   d i a g r a m   i s   s h o w n   i n   F i g . 4 .   T h e   l o a d   c u r r e n t   c o n t a i n i n g   h a r m o n i c s   i s   s h o w n   i n   F i g   5 .             F i g   6 .   C o m p e n s a t i n g   c u r r e n t s   w a v e f o r m s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       C o n t r o l   s t r a t e g y   f o r   t h r e e   p h a s e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   ( Y . K u s u m a   l a t h a )   3 7   T h i s   h a r m o n i c s   a r e   e l i m i n a t e d   b y   i n j e c t i n g   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t s   a t   P C C .   T h e   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t s   a r e   s h o w n   i n   F i g   6 .   T h e   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t s   s u p p l y   h a r m o n i c   c u r r e n t s   a n d   r e a c t i v e   p o w e r   d e m a n d   o f   t h e   l o a d .   T o t a l   H a r m o n i c   D i s t o r t i o n   o f   t h e   S o u r c e   c u r r e n t   i s   r e d u c e d   t o   4 . 8 9 % .   H a r m o n i c   s p e c t r u m   f o r   s o u r c e   c u r r e n t   a f t e r   c o m p e n s a t i o n   i s   s h o w n   i n   F i g   7 .   F r o m   F i g   8 ,   i t   i s   n o t i c e d   t h a t   t h e   s o u r c e   c u r r e n t   i s   i n   p h a s e   w i t h   s o u r c e   v o l t a g e   a n d   p o w e r   f a c t o r   i s   c l o s e   t o   u n i t y .   T h e   s o u r c e   c u r r e n t   i s   c l o s e   t o   f u n d a m e n t a l   s i n u s o i d ,   s h o w i n g   t h a t   h a r m o n i c   c u r r e n t   i s   e l i m i n a t e d   f r o m   t h e   s o u r c e   c u r r e n t .   F r o m   F i g   9 ,   i t   i s   v e r y   c l e a r   t h a t   t h e   D . C   s i d e   c a p a c i t o r   v o l t a g e   i s   r e m a i n s   c o n s t a n t   a t   i t s   v a l u e .         F i g   7   S o u r c e   c u r r e n t   H a r m o n i c   S p e c t r u m           F i g   8   S o u r c e   v o l t a g e   a n d   s o u r c e   c u r r e n t   w a v e   f o r m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     3 1     4 2   3 8     F i g   9   c a p a c i t o r   v o l t a g e       3 . 2   S h u n t   A P F   w i t h   S o u r c e   C u r r e n t   D e t e c t i o n     T h e   s y s t e m   s h o w n   i n   F i g   3   i s   s i m u l a t e d   a n d   r e s u l t s   a r e   p r e s e n t e d .   T h e   l o a d   c u r r e n t   c o n t a i n i n g   h a r m o n i c s   a r e   e l i m i n a t e d   b y   i n j e c t i n g   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t s   a t   P C C .   T h e   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t s   a r e   s h o w n   i n   F i g   1 0 .   T h e   c o m p e n s a t i o n   c u r r e n t s   s u p p l y   h a r m o n i c   c u r r e n t s   a n d   r e a c t i v e   p o w e r   d e m a n d   o f   t h e   l o a d .   H a r m o n i c   s p e c t r u m   f o r   s o u r c e   c u r r e n t   a f t e r   c o m p e n s a t i o n   i s   s h o w n   i n   F i g   1 1 .   T h e   s o u r c e   c u r r e n t   T o t a l   H a r m o n i c   D i s t o r t i o n   i s   r e d u c e d   t o   3 . 2 0 % .     T h e   s o u r c e   c u r r e n t   w a v e f o r m   i s   c l o s e   t o   f u n d a m e n t a l   s i n u s o i d ,   s h o w i n g   t h a t   h a r m o n i c   c u r r e n t   i s   e l i m i n a t e d   f r o m   t h e   s o u r c e   c u r r e n t   a n d   a l s o   t h e   p o w e r   f a c t o r   i s   c l o s e   t o   u n i t y .   T h e   s o u r c e   c u r r e n t   i s   i n   p h a s e   w i t h   s o u r c e   v o l t a g e   a n d   i s   s h o w n   F i g   1 2 .   T h e   v o l t a g e   a c r o s s   t h e   D . C   s i d e   c a p a c i t o r   i s   a l s o   s h o w n   i n   F i g   1 3 .       T a b l e   1 .   C o m p a r i s o n   o f     % T H D   i n   s o u r c e   c u r r e n t   a n d   r e q u i r e d   c u r r e n t   s e n s o r s           4 .   C o n c l u s i o n     C o n t r o l   m e t h o d s   o f   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h   m i n i m u m   m e a s u r e m e n t   r e q u i r e m e n t s   a r e   d i s c u s s e d   i n   t h i s   c h a p t e r .   O n e   c o n t r o l   s c h e m e   i s   b a s e d   o n   m e a s u r e m e n t   o f   l o a d   c u r r e n t   o n l y   a n d   o t h e r   c o n t r o l   s c h e m e   i s   b a s e d   o n   s o u r c e   c u r r e n t   o n l y .   T h e s e   A c t i v e   p o w e r   f i l t e r s   a r e   u s e d   t o   e l i m i n a t e   h a r m o n i c   c u r r e n t s   a s   w e l l   a s   t o   c o m p e n s a t e   r e a c t i v e   p o w e r   o f   t h e   l o a d .     T h e   t e c h n i q u e   i s   u s e d   i n   t h i s   w o r k   i s   e a s y   t o   i m p l e m e n t ,   a n d   r e q u i r e s   l e s s   n u m b e r   o f   c u r r e n t   s e n s o r s   a n d   t r a n s f o r m a t i o n s .   S h u n t     a c t i v e     p o w e r     f i l t e r     w i t h     s o u r c e     c u r r e n t     d e t e c t i o n   a n d     s h u n t     A P F     w i t h     l o a d     c u r r e n t     m e a s u r e m e n t     a r e     i n v e s t i g a t e d     a n d     t h e     c o r r e s p o n d i n g     r e s u l t s     a r e   c o m p a r e d   w i t h   e a c h   o t h e r   a n d   i t   i s   o b s e r v e d   t h a t   t h e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h   s o u r c e     c u r r e n t     m e a s u r e m e n t     e x h i b i t s     s u p e r i o r     p e r f o r m a n c e .   T h e   s t e a d y   s t a t e   a n d   d y n a m i c   r e s p o n s e s   o f   t h e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   w i t h   s o u r c e   c u r r e n t   m e a s u r e m e n t   i s   b e t t e r   t h a n   t h e   A P F   w i t h   l o a d   c u r r e n t   m e a s u r e m e n t         T Y P E     % T H D   f o r   1 0 A     % T H D   f o r   2 0 A   N u m b e r   o f   c u r r e n t   s e n s o r s   f o r   b a l a n c e d   l o a d   N u m b e r   o f   c u r r e n t   s e n s o r s   f o r   u n b a l a n c e d   l o a d   W i t h o u t     A c t i v e   P o w e r   F i l t e r   2 8 . 2 2   2 9 . 8   - - - - - - - - -   - - - - - - - -   L o a d     c u r r e n t   d e t e c t i o n   4 . 8 9   6 . 9   2   3   S o u r c e     c u r r e n t   d e t e c t i o n   3 . 2 0   5 . 7   2   3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       C o n t r o l   s t r a t e g y   f o r   t h r e e   p h a s e   s h u n t   a c t i v e   p o w e r   f i l t e r   ( Y . K u s u m a   l a t h a )   3 9       F i g   1 0   c o m p e n s a t i n g   c u r r e n t s   w a v e f o r m s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   1 ,   N o .   1 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 1   :     3 1     4 2   4 0   F i g   1 1   S o u r c e   c u r r e n t   H a r m o n i c   S p e c t r u m             F i g   1 2   S o u r c e   v o l t a g e   a n d   s o u r c e   c u r r e n t   w a v e   f o r m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.