New structure for three-phase, four-wires shunt active filter

• Autorzy: Lamich M. , Balcelles J. , Gonzales D. , Gago J.

Warianty tytułu

PL

Nowa struktura trójfazowego-czteroprzewodowego równoległego filtru aktywnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a new structure and control method for three phase four wires LC coupled parallel active power filters (APF) for harmonics cancellation. The main differential point with regard to other structures used in the past consists of the connection of neutral wire to negative of DC bus in the inverter, thus avoiding the need of split capacitors at the DC bus. The LC coupling and a particular control of the DC voltage at the coupling capacitor allow the use of low voltage at the DC bus and provide a symmetry of available voltage, in the current controller, during ton and toff. The paper includes a general discussion of the new structure, comparing it with the classical L coupled shunt APFs and presents the control method to obtain the above mentioned voltage symmetry, which allows lower DC bus voltage and lower values of coupling L. Simulation and experimental results are given to show the behavior of the system, used for harmonics cancellation.

PL

W artykule przedstawiono nową strukturę oraz metodę sterowania trójfazowego-czteroprzewodowego równoległego filtru aktywnego (APF) sprzężonego z siecią zasilającą za pomocą szeregowego obwodu LC, przeznaczonego do redukcji harmonicznych. Główna cechą zaproponowanej struktury, wyróżniającą ją spośród innych rozwiązań układów APF, jest połączenie przewodu neutralnego sieci zasilającej z ujemną szyną DC falownika, przez co unika się potrzeby zastosowania dzielonego kondensatora. Natomiast, sprzężenie LC układu APF z siecią zasilającą oraz kontrola napięcia stałego na poszczególnych kondensatorach sprzęgających pozwalają stosować niskie napięcie na szynach DC, a także osiągnąć symetrię napięcia podawanego na sterownik prądu w przedziałach załączania ton i wyłączania toff tranzystorów. Niniejszy artykuł zawiera ogólne omówienie nowej struktury oraz porównanie z klasycznymi układami APF z dławikami sprzęgającymi L. Ponadto, przedstawiono metodę sterowania umożliwiającą uzyskanie wspomnianej wyżej symetrii napięcia i, w konsekwencji, zmniejszenie napięcia na szynach DC oraz wartości dławików w obwodach sprzęgających LC. Właściwości zaproponowanego rozwiązania ilustrują wyniki symulacji i badań eksperymentalnych.

Słowa kluczowe

EN

active filters; power conditioning; control of harmonic distortion

PL

filtr aktywny; kondycjonowanie energii elektrycznej; kontrola zniekształceń harmonicznych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 83, nr 10
• Strony: 73--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lamich M.

autor

Balcelles J.

autor

Gonzales D.

autor

Gago J.

• Universitat Politecnica de Catalunya,

Bibliografia

• [1] Akagi H; “Active Harmonic Filters”; Proceedings of the IEEE, Vol. 93, No. 12, December 2005.
• [2] F. Z. Peng, “Harmonic sources and filtering approaches,” IEEE Industry. Applications. Magazine, vol. 7, pp. 18–25, 2001.
• [3] Sudipta Chakraborty, Manoja D. Weiss and M. Godoy Simões; “Distributed Intelligent Energy Management System for a Single-Phase High-Frequency AC Microgrid”; IEEE Transactions onIndustrial Electronics, Vol. 54, No. 1, February 2007
• [4] Akagi H, “New trends in Active filters for Power Conditioning”; IEEE Transactions on Industry Applications, vol.32 nº6, pp.1312-1322, Nov/Dec 1996
• [5] B. Singh, V. Verma, A. Chandra and K. Al-Haddad, “Hybrid filters forpower quality improvement” IEE Proceedings on Gener. Transm. Distrib., Vol. 152, No. 3, May 2005
• [6] J. Balcells, D. Gonzalez, M. Lamich, E. Aldabas; “Separate control of Power factor Components Based on Phase Locked Loop”, ETEP ; Vol 8, Nª 4, VDE Verlag July/August 1998
• [7] A. Nava-Segura, G. Mino-Aguilar “Four-Branches-Inverter-Based-Active-Filter for Unbalanced 3-Phase 4-Wires Electrical Distribution Systems”. Proceedings of IAS.2000. Rome, 2000.
• [8] C. A. Quinn, N. Mohan. ”Active Filtering of Harmonic Currents in three-phase , four-wire systems with three-phase, single-phase nonlinear loads”. Proceedings of APEC.92, pp 829-836.
• [9] Rodriguez, P.; Pindado, R.; Bergas, J.; Alternative topology for three-phase four-wire PWM converters applied to a shunt active power filter; IECON 02 . Proceedings of Industrial Electronics Society, IEEE 2002 28th Annual Conference, Volume 4, 5-8 Nov. 2002 Page(s):2939 – 2944
• [10] H. Akagi, Y. Kanawaza, A. Nabae. “Instantaneous Reactive Power Compensators Comprising Switching Devices Without Energy Storage Components”. IEEE Transactions on Industry Applications ;Vol 1ª-20, Nº3, pp 625-630. May, 1984
• [11] Micah E. Ortúzar, Rodrigo E. Carmi, Juan W. Dixon, and Luis Morán; “Voltage-Source Active Power Filter Based on Multilevel Converter and Ultracapacitor DC Link” ; IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 53, no. 2, pp. 477- 485, April 2006
• [12] A. Nakagima, J. Nishidai, and T. Shiraishi, “Development ofactive filter with series resonant circuit,” Proceedings of PESC_1988 , pp. 1168–1173 , IEEE 1988
• [13] H. Fujita and H. Akagi, “A practical approach to harmonic compensation in power systems: Series connection of passive and active filters,” Proceedings of IEEE-IAS Annual. Meeting 1990, pp. 1107–1112.
• [14] Akagi H, Sunt Srianthumrong, and Yasuhiro Tamai; “Comparisons in Circuit Configuration and Filtering Performance between Hybrid and Pure Shunt Active Filters” Proceedings of ISIE-2000, pp. TU26 – TU36; IEEE, Industrial Electronics Society, Choula, Mexico 2000
• [15] Sunt Srianthumrong, Akagi H, “A Medium-Voltage Transformerless AC/DC Power Conversion System Consisting of a Diode Rectifier and a Shunt Hybrid Filter”; IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 39, No. 3, May/June 2003
• [16] Tepper, J.S., Dixon, J.W., Venegas, G., and Moran, L.; “A simple frequency-independent method for calculating the reactive and harmonic current in a nonlinear load’, IEEE Trans.on Ind Electronics., vol.43 , no.6 , pp. 647–654, December 1996
• [17] Ion Etxeberria-Otadui, Amaia López de Heredia, Haizea Gaztañaga, Seddik Bacha, and M. Raúl Reyero; “A Single Synchronous Frame-Hybrid (SSFH) Multifrequency Controller for Power Active Filters” ; IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 5, October 2006
• [18] Micah E. Ortúzar, Rodrigo E. Carmi, Juan W. Dixon and Luis Morán; “Voltage-Source Active Power Filter Based on Multilevel Converter and Ultracapacitor DC Link” ; IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 2, April 2006
• [19] M. Karimi-Ghartemani, M.R. Iravani and F. Katiraei; “Extraction of signals for harmonics, reactive current and network-unbalance compensation”; IEE Proc. Transm. Distrib., Vol. 152, No. 1, pp.137- 143; January 2005.
• [20] Sincy George and Vivek Agarwal; “A DSP-Based Control Algorithm for Series Active Filter for Optimized Compensation Under Nonsinusoidal and Unbalanced Voltage Conditions”; IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 22, No. 1, Januar