Hamoudi, Farid;Chaghi, A. Aziz;Amimeur, Hocine;Merabet, El Kheir
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.6
no.5
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pp.647-657
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2011
The present paper proposes a sliding mode control with fixed switching frequency for three-phase three-leg voltage source inverter based four-wire shunt active power filter. The aim is to improve phase current waveform, neutral current mitigation, and reactive power compensation in electric power distribution system. The performed sliding mode for active filter current control is formulated using elementary differential geometry. The discrete control vector is deduced from the sliding surface accessibility using the Lyapunov stability. The problem of the switching frequency is addressed by considering hysteresis comparators for the switched signals generation. Through this method, a variable hysteresis band has been established as a function of the sliding mode equivalent control and a predefined switching frequency in order to keep this band constant. The proposed control has been verified with computer simulation which showed satisfactory results.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.53
no.7
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pp.121-127
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2016
We propose a algorithm to calculate power factor of fundamental waveform in an environment where the voltage and current have been distorted by harmonics. In the proposed power factor computation algorithm, voltage and current are converted to rotating DQ reference frame, and power factor is calculated from active power and reactive power. We compare the proposed method with the conventional power factor measurement method as mathematically. In a condition that voltage and current are distorted by harmonics, the proposed method accurately measure the power factor of fundamental wave, and it is confirmed by simulation using MATLAB. If the proposed power factor measurement method is applied to an automatic power factor control system, a power factor compensation performance can be maximized in harmonic distortion environment. As a result, it is possible to reduce electricity prices, reduce line loss, increase load capacity, ensure the transmission margin capacity, and reduce the amount of power generation.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.59
no.2
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pp.173-178
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2010
Frequency is an important operating parameter of a power system. Due to the sudden change in generation and loads or faults in power system, the frequency is supposed to deviate from its nominal value. It is essential that the frequency of a power system be maintained very close to its nominal frequency. And monitoring and an accurate estimation of the power frequency by timing synchronized signal provided by FDR is essential to optimum operation and prevention for wide area blackout. As most conventional frequency estimation schemes are based on DFT filter, it has been pointed out that the gain error by change in magnitude could cause the defects when the power frequency is deviated from nominal value. In this paper, an advanced frequency estimation scheme using gain compensation for fault disturbance recorders (FDR) is presented. The proposed scheme can reduce the gain error caused when the power frequency is deviated from nominal value. Various simulation using both the data from EMTP package and user's defined arbitrary signals are performed to demonstrate the effectiveness of the proposed scheme. The simulation results show that the proposed scheme can provide better accuracy and higher robustness to harmonics and noise under both steady state tests and dynamic conditions.
Al-Othman, A.K.;AlSharidah, M.E.;Ahmed, Nabil A.;Alajmi, Bader. N.
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.11
no.2
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pp.405-415
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2016
This paper presents a model predictive control for shunt active power filters in synchronous reference frame using space vector pulse-width modulation (SVPWM). The three phase load currents are transformed into synchronous rotating reference frame in order to reduce the order of the control system. The proposed current controller calculates reference current command for harmonic current components in synchronous frame. The fundamental load current components are transformed into dc components revealing only the harmonics. The predictive current controller will add robustness and fast compensation to generate commands to the SVPWM which minimizes switching frequency while maintaining fast harmonic compensation. By using the model predictive control, the optimal switching state to be applied to the next sampling time is selected. The filter current contains only the harmonic components, which are the reference compensating currents. In this method the supply current will be equal to the fundamental component of load current and a part of the current at fundamental frequency for losses of the inverter. Mathematical analysis and the feasibility of the suggested approach are verified through simulation results under steady state and transient conditions for non-linear load. The effectiveness of the proposed controller is confirmed through experimental validation.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.8
s.251
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pp.897-905
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2006
This study considers an experimental design of disturbance compensation control to improve stabilization performance of main battle tanks. An adaptive non-parametric design technique based on the Filtered-x Least Mean Square(FXLMS) algorithm is applied in the consideration of model uncertainties. The optimal compensator is designed by two-step design procedures: determination of frequency response function of the disturbance compensator which can cancel the disturbance of series of single harmonics by using the FXLMS algorithm and determination of the compensator polynomial which can fit the frequency response function obtained in the first step optimally by using a curve fitting technique. The disturbance compensator is applied to a simple experimental gun-torsion bar-motor system which simulates gun driving servo-system. Along with experimental results, the feasibility of the proposed technique is illustrated. Experimental results demonstrate that the proposed control reduces the standard deviation of stabilization error to 47.6% that by feedback control alone. The directional properties of the FXLMS Algorithm such as the direction of convergence and its convergence speed are also verified experimentally.
A three-phase three-level shunt active filter controlled by fuzzy logic current controller which can compensate current harmonics generated by nonlinear loads is presented. Three-level inverters and fuzzy controllers have been successfully employed in several power electronic applications these past years. To improve the conventional pwm controller performance, a new control scheme based on fuzzy current controller is adopted for three-level (NPC) shunt active filter. The scheme is designed to improve compensation capability of APF by adjusting the current error using a fuzzy rule. The inverter current reference signals required to compensate harmonic currents use the synchronous reference detection method. This technique is easy to implement and achieves good results. To maintain the dc voltage across capacitor constant and reduce inverter losses, a proportional integral voltage controller is used. The simulation of global system control and power circuits is performed using Matlab-Simulink and SimPowerSystem toolbox. The results obtained in transient and steady states under various operating conditions show the effectiveness of the proposed shunt active filter based on fuzzy current controller compared to the conventional scheme.
Munir, Hafiz Mudassir;Zou, Jianxiao;Xie, Chuan;Li, Kay;Younas, Talha;Guerrero, Josep M.
Journal of Power Electronics
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v.19
no.1
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pp.265-277
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2019
The application of shunt active power filters (S-APFs) is considered to be the most popular approach for harmonic compensation due to its high simplicity, ease of installation and efficient control. Its functionality mainly depends upon the rapidness and precision of its internally built control algorithms. A S-APF is generally operated in the current controlled mode (CCM) with the detection of harmonic load current. Its operation may not be appropriate for the distributed power generation system (DPGS) due to the wide dispersion of nonlinear loads. Despite the fact that the voltage detection based resistive-APF (R-APF) appears to be more appropriate for use in the DPGS, the R-APF experiences poor performance in terms of mitigating harmonics and parameter tuning. Therefore, this paper introduces a direct harmonic voltage detection based control approach for the S-APF that does not need a remote harmonic load current since it only requires a local point of common coupling (PCC) voltage for the detection of harmonics. The complete design procedure of the proposed control approach is presented. In addition, experimental results are given in detail to validate the performance and superiority of the proposed method over the conventional R-APF control. Thus, the outcomes of this study approve the predominance of the discussed strategy.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.4
no.5
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pp.15-21
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2003
In order to improve the quality of a spindle unit it is important to increase its rotational accuracy. The rotational accuracy of a spindle unit can be defined as the stability or immobility of its spindle axis while rotating. Spindle rotation in the rolling bearings causes the disturbing influence, which leads to the oscillation of a rotation axis. The purpose of this study is to investigate the oscillation sources and find a way to decrease the runout without additional expenses. The main source of oscillation is the interaction between rolling bodies and ring races. The first oscillation source was the out-of-shape imperfection of inner bearing ring. The mutual compensation of oscillation by proper rings orientation was proposed, which sometimes allow to decrease the radial runout of spindle rotation axis by approximate 40% down. Also the outer ring harmonics were explored as the second oscillation source. The analysis shows the dependency between the number of rolling bodies and the outer ring race harmonics. The conclusion on the orientation of bearing cages and the bearing rings was made, which makes possible to obtain the optimal variant of their mounting in the spindle unit when the rotational accuracy of the spindle is maximal, and the spindle runout considerably less.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.9
no.6
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pp.544-552
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2004
This paper deals with the hybrid active filter which can reduce the 11th/13th harmonics in AC network by using the single tuned filter. Since the proposed algorithm uses the detuning compensation capability of the filter, the output voltage of the proposed active power filter is changed according to the capacitance of capacitors, magnitude of harmonic current, resonance frequency and control mode. In this paper, the control characteristics and the design of hybrid active filter is investigated. A new hybrid active filter with new algorithm, which is an active filter with single tuned filter instead of double tuned filter, is proposed.
The traditional power control theories for the harmonic reduction methods in multilevel inverters are found to be unreliable under unbalanced load conditions. The unreliability in harmonic mitigation is caused by voltage fluctuations, non-linear loads, the use of power switches, etc. In general, the harmonics are reduced by filters. However, such devices are an expensive way to provide a smooth and fast response to secure power systems during dynamic conditions. Hence, the Decoupled Double Synchronous Reference Frame (DDSRF) theory combined with a State Delay Controller (SDC) is proposed to achieve a harmonic reduction in power systems. The DDSRF produces a sinusoidal harmonic that is the opposite of the load harmonic. Then, it injects this harmonic into power systems, which reduces the effect of harmonics. The SDC is used to reduce the delay between the compensation time for power injection and the generation of a reference signal. The proposed technique has been simulated using MATLAB and its reliability has been verified experimentally under unbalanced conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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