استراتژی نوین برای کنترل فیلترهای اکتیو CSI و VSI و مقایسه‌ی این دو نوع فیلتر

الموضوعات :

غلامرضا عرب مارکده ¹ , سمیه یاراحمدی ² , جعفر سلطانی ³

1 - دانشیار - دانشکده فنی و مهندسی، عضو قطب علمی آنالیز غیرخطی، بهینه‌سازی و کنترل، دانشگاه شهرکرد
2 - کارشناس ارشد – دانشکده مهندسی برق، دانشگاه شهرکرد
3 - استاد – دانشکده برق، دانشگاه صنعتی اصفهان

تاريخ الإرسال : 15 الأربعاء , رجب, 1435 تاريخ التأكيد : 25 الأحد , ذو الحجة, 1435 تاريخ الإصدار : 09 الإثنين , صفر, 1436

الکلمات المفتاحية: اینورتر منبع جریان, فیلتر اکتیو, اینوتر منبع ولتاژ, بار غیرخطی, کنترل حالت لغزشی,

ملخص المقالة :

اخیراً برای حذف هارمونیک‌ها و ارتقاء ضریب توان در شبکه‌های قدرت، فیلترهای اکتیو مورد توجه فراوان قرار گرفته‌اند. از مزایای این گونه فیلترها، حجم کمتر و مشخصات جبران کنندگی بهتر آن‌ها نسبت به فیلترهای پسیو است. در این مقاله استراتژی کنترلی نوین برای دو نوع فیلتر اکتیو VSI و CSI پیشنهاد شده است و سپس این دو نوع فیلتر از نظر میزان کاهش THD جریان بارغیرخطی مورد مقایسه گرفته‌اند. استراتژی کنترلی پیشنهادی برای فیلتر اکتیو VSI مبتنی بر علامت‌های لغزش و منبع جریان و استراتژی کنترلی پیشنهادی فیلتر اکتیو CSI فقط مبتنی بر علامت لغزش است. کلیه‌ی شبیه‌سازی‌ها در محیط MATLAB/Simulink انجام گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش‌های کنترلی پیشنهادی برای هر دو نوع فیلتر بهتر از روش‌های کنترلی قبلی می‌باشد و فیلتر اکتیو CSI عملکرد بهتری نسبت به فیلتر اکتیو VSI با در نظر گرفتن ناحیه‌ی مرده (برای جلوگیری از اتصال کوتاه شدن منبع) دارد

المصادر:

[1] V. Pires, J. Silva, "A current source active power filter controlled by a sliding mode approach", Proceeding of the IEEE/EPEPEMC, Vol. 1, pp, 1654-1659, Portoroz, Aug. 2006.

[2] K. Firouzjah, A. Sheikholeslami, M.R. Karami-Mollaei, F. Heydari, "A predictive current control method for shunt active filter with windowing based wavelet transform in harmonic detection", Simulation Modelling Practice and Theory, Vol. 17, No. 5, pp. 883-896, 2009.

[3] N. Mendalek, K. Al-Haddad, H.Y. Kanaan, G.Hassoun, "Sliding mode control of three-phase four-leg shunt active power filter", Proceeding of the IEEE/PESC, Vol. 1, pp. 4362-4367, June. 2008.

[4] W.R. Nogueira Santos, E.R. Cabral da Silva, C. Brandao Jacobina, E. de Moura Fernandes, A. Cunha Oliveira, R. Rocha Matias, D. Franca Guedes Filho, O.M. Almeida, P. Marinho Santos,"The transformerless single-phase universal active power filter for harmonic and reactive power compensation", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 29, No. 7, pp. 3563-3572, July 2014.

[5] M. Ch. Jiang, Ch. M. Wang, Sh. Sh. Perng, H.K. Fu, M.L. Tsai, K.Y. Lu, “A novel single-phase soft-switching unipolar PWM shunt active power filter”, Proceeding of the IEEE/ICIEA, pp. 2081-2086, Singapore, July. 2012.

[6] J.J.E. Slotine, W. Li, Applied nonlinear control, Prentice-Hall Englewood Cliffs, NJ, 1991.

[7] B. Singh, K. Al-Haddad, A. Chandra, "A review of active filters for power quality improvement", IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 46, No. 5, pp. 960-971, Oct. 1999.

[8] A. Massoud, S.J. Finney, B.W. Williams, "Review of harmonic current extraction techniques for an active power filter", Proceeding of the IEEE/ICHQP, pp. 154-159, Sep. 2004.

[9] F.R. Jimenez Lopez, C.A., E. Forero, "Current and voltage harmonics acquisition and obtaining reference currents for an single phase shunt active power filter", Proceeding of the IEEE/PEPQA, pp. 1-8, Bogota, July. 2013.

[10] Z. Wei-ping, Z. Wei-ping, L. Da-ming, W. Zheng-guo, X. Li, Y. Xuan-fang, "The optimization-sliding mode control for three-phase three-wire DSP-based active power filter", Proceeding of the IEEE/IPEMC, Vol. 3, pp. 1-5, Shanghai, Aug. 2006.

[11] M. El-Habrouk, M.K. Darwish, P. Mehta, "Active power filters: A review", Proceeding of the IEE/EPA, Vol. 147, No. 5, pp. 403-413, 2000.

[12] N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins, "Power electronics: Convertors, applications and design", New York Chichester Brisbane Toronto Singapore, 2002.

[13] F.P. Souza, I. Barbi, "Power factor correction of linear and non-linear loads employing a single phase active power filter based on a full-bridge current source inverter controlled through the sensor of the AC mains current", Proceeding of the IEEE/PESC, Vol. 99, pp. 387-392, Charleston, SC, Aug. 1999.

[14] O.S. Yu, N.J. Park, D.S. Hyun, "A novel fault detection scheme for voltage fed PWM inverter", Proceeding of the IEEE/IECON, pp. 2654-2659, Paris, Nov. 2006.

[15] R. Ribeiro, F. Profumo, C.B. Jacobina, G. Griva, E. Da Silva, A. Lima, G. Penneta, "Two fault tolerant control strategies for shunt active power filter systems", IEEE/IECON, Vol. 1, pp. 792-797, Nov. 2002.

[16] B.R. Lin, D.J. Chen, "Single-phase neutral point clamped AC/DC Converter with the function of power factor corrector and active filter", Proceeding of the IEE/EPA,Vol. 149, No. 1, pp. 19-30, Jan. 2002.

[17] R. Costa-Castelló, R. Grinó, E. Fossas, "Odd-harmonic digital repetitive control of a single-phase current active filter", Power Electronics, IEEE Trans., Vol. 19, No. 4, pp. 1060-1068, July. 2004.

[18] A. Bhat, P. Agarwal, "A fuzzy logic controlled three-phase neutral-point clamped bidirectional PFC rectifier", IEEE, Conf., pp. 238-244, Dec. 2007.

[19] S. Saad, L. Zellouma, "Fuzzy logic controller for three-level shunt active filter compensating harmonics andreactive power", Electric Power Systems Research, Vol. 79, pp. 1337-1341, 2009.

[20] H. Usman, H. Hizam, M.A.M. Radzi, "Simulation of single-phase shunt active power filter with fuzzy logic controller for power quality improvement", Proceeding of the IEEE/CEAT, pp. 353 – 357, Lankgkawi, Nov. 2013.

[21] L. Zellouma, S. Saad, "Fuzzy logic controller for three-phase shunt active filter compensating harmonics and reactive power simultaneously", Proceedings of the ICCIM, Setif, Algeria, pp. 03-04, 2007.

[22] J. Matas, L.G. de Vicuña, J. Miret, J.M. Guerrero, M. Castilla, "Feedback linearization of a single-phase active power filter via sliding mode control", IEEE. Trans. on Power Electronics, Vol. 23, pp. 116-125, Jan, 2008.

[23] M.H. Antchev, M.P. Petkova, V.T. Gurgulicov, "Sliding mode control of a single-phase series active power filter", Proceeding of the IEEE/EURCON, pp. 1344-1349, Warsaw, Sep. 2007.

[24] S. Sladic, M. Odavic and Z. Jakopovic, "Single phase active power filter", Proceeding of the IEEE/MELECON, Vol. 3, pp. 1133-1136, May 2004.

[25] M. Nayeripour, A. Yazdian, M. Mohamadian, "Optimization of an improved sliding mode controller for shunt active power filter", Proceeding of the IEEE/POWERENG, pp. 42-47, April. 2007.

[26] D. Stanciu, M. Teodorescu, A. Florescu, D.A. Stoichescu, "Single- phase active power filter with improved sliding mode control", Proceeding of the IEEE/AQTR, Vol. 1, pp. 1-5, Cluj-Napoca, May 2010.

[27] V.I. Utkin, Sliding modes in control and optimization, Springer-Verlag Berlin, 1992.

[28] S. George, V. Agarwal, "A DSP based optimal algorithm for shunt active filter under nonsinusoidal supply and unbalanced load conditions", IEEE Trans on Power Electronics, Vol. 22, No. 2, pp. 593-601, March. 2007.

[29] H. Komurcugil, O. Kukrer, "A robust current control strategy for single-phase shunt active power filters", Proceeding of the IEEE/IECON, Vol. 3, pp. 2277-2281, Nov. 2003.