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‣ Possible shunt compensation strategies based on conservative power theory

Marafão, Fernando P.; Brandão, Danilo I.; Paredes, Helmo K. Morales; Da Silva, Luiz C.P.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência Formato: 162-167
Português
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58.477925%
Considering the Conservative Power Theory (CPT), this paper proposes some novel compensation strategies for shunt passive or active devices. The CPT current decompositions result in several current terms, which are associated with specific physical phenomena (average power consumption P, energy storage Q, load and source distortion D, unbalances N). These current components were used in this work for the definition of different current compensators, which can be selective in terms of minimizing particular disturbing effects. Compensation strategies for single and three-phase four-wire circuits have also been considered. Simulation results have been demonstrated in order to validate the possibilities and performance of the proposed strategies. © 2010 IEEE.

‣ Decoupled reference generator for shunt active filters using the conservative power theory

Marafão, Fernando Pinhabel; Brandão, Danilo I.; Gonçalves, Flávio A. Serrão; Paredes, Helmo Kelis Morales
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 522-534
Português
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58.477925%
Based on the framework of the Conservative Power Theory (CPT), this paper proposes some compensation strategies for shunt current compensators. CPT current decompositions result in several current-related terms associated with specific load characteristics, such as power consumption, energy storage, unbalances and load nonlinearities. These current components are decoupled (orthogonal) from each other and are used here to define different compensation strategies, which can be selective in minimizing particular effects of disturbing loads. Compensation strategies for single- and three-phase four-wire circuits are also considered. Simulated and experimental results are described to validate the possibilities and performance of the proposed strategies. © 2013 Brazilian Society for Automatics - SBA.

‣ Aplicação de inversor multinivel como filtro ativo de potencia; Application of multilevel inverter for active power filters

Sergio Pires Pimentel
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 29/08/2006 Português
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78.10944%
Este trabalho aborda a implementação de um filtro ativo de potência utilizando um inversor mul­tinível com topologia em cascata assimétrica. Justificativas para utilização de estruturas multiníveis são discutidas. O sistema de controle utilizado garante um fornecimento nulo de potência ativa pelo filtro ativo e que a corrente fornecida pela fonte de alimentação tenha a mesma forma de onda da tensão de alimentação. Com isso, o fator de potência visto pela fonte é próximo de seu valor unitário e a fonte fornece apenas potência ativa à carga. Resultados de simulações e experimentais validam o esquema adotado. Também é descreva uma proposta para se realizar o controle das tensões CC da topologia em cascata assimétrica. Palavras-chave: Eletrônica de Potência, Inversor Multinível, Qualidade da Energia Elétrica, Fil­tro Ativo de Potência, Controle Digital; This work regards a shunt active power filter implementation using an asymmetrical cascaded multilevel convel1er. Reasons for using multilevel structures are discussed. The system control gua­rantees that the active power filter does not supply active power and the source current has the same waveform of the source voltage. Consequently, the power factor from the source side is almost one and the source only supplies active power to the load. Simulation and experimental results validate the applied scheme. A proposal for controlling the DC voltages from the asymmetrical cascaded topology is also described

‣ Contribuições ao estudo, projeto e aplicação de filtros ativos híbridos de potência; Contributions to the study, design and application of hybrid active power filters

Newton da Silva
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 24/02/2012 Português
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58.706226%
Os filtros híbridos combinam o filtro passivo com o filtro ativo para a obtenção de um filtro que aproveita as qualidades de ambos. O filtro híbrido possui uma redução de potência na sua parte ativa e apresenta um melhor desempenho que o filtro passivo. Existem diferentes topologias de combinações entre o filtro passivo e o filtro ativo, cada uma com suas características. A topologia mais usual é aquela em que o filtro ativo fica em série com o filtro passivo. Neste trabalho será analisada a topologia com o filtro ativo em paralelo com o indutor do filtro passivo. A vantagem desta topologia é a divisão das correntes harmônicas entre ambos os filtros, o que não ocorre na topologia série. O funcionamento do filtro híbrido na compensação das harmônicas de corrente da carga é aprofundado, ampliando as discussões anteriormente publicadas, identificando novas características de operação, contribuindo no estabelecimento de procedimentos de projeto tanto do circuito de potência quanto de controle. Um estudo teórico da atuação do filtro híbrido em um alimentador industrial de média tensão descrito na norma IEEE 519-1992 (workbench) é também apresentado. Resultados experimentais de implementação em um protótipo são apresentados de modo a comprovar a técnica de controle usada e também avaliar a compensação de correntes harmônicas em situações distintas de carga e harmônico de tensão na rede.; Hybrid Filters combine the passive filter with the active filter to obtain a filter that takes advantage of the qualities of both. The hybrid filter has a power reduction in its active part and presents better performance than the passive filter. There are different topologies of the combinations between the passive filter and the active filter...

‣ Modelagem e projeto de filtros híbridos de potência: contribuições à análise de desempenho em redes com distorções; Modeling and design of hybrid power filters: contributions to the performance analysis in distorted voltage grid

Tiago Davi Curi Busarello
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 06/02/2013 Português
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58.72227%
Filtros passivos sintonizados são utilizados para melhoria da qualidade da energia elétrica desde o início da década de 40. Robustez e baixo custo inicial são vantagens desses filtros que fazem deles uma atrativa escolha até os dias atuais. No entanto, a presença de distorções nas tensões provoca ressonâncias séries entre a fonte e os filtros passivos sintonizados. Tal fenômeno pode ocasionar deterioração do funcionamento do sistema elétrico, podendo chegar à falha do filtro passivo, principalmente do capacitor. Neste trabalho será apresentado o projeto e realização de uma solução ativa que objetiva impedir esses fenômenos em sistemas com filtros passivos sintonizados. Trata-se da inserção de um filtro ativo junto ao filtro passivo. A combinação de um filtro passivo com um ativo é denominada filtro híbrido. Análises da estrutura de potência da topologia híbrida evidenciarão a menor potência aparente necessária comparada com outras soluções. Uma vez que se parte do princípio da existência do filtro passivo sintonizado, será verificada a possibilidade de execução da solução apresentada, dadas as diferentes conexões elétricas dos mesmos. A metodologia de projeto do filtro ativo é detalhadamente apresentada. O modelo matemático de pequenos sinais do filtro híbrido é obtido para análise do desempenho dinâmico...

‣ Estratégia de modulação PWM aplicada em conversores multiníveis tipo cascata simétrica para o balanceamento das tensões nos barramentos CC e minimização das comutações; Modulation strategy applied in symmetrical cascaded multilevel converters for DC buses voltage regulation and minimization of commutations

Marcos Balduino de Alvarenga
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 05/07/2013 Português
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58.32531%
Esta tese apresenta contribuições para o emprego de inversor multinível em cascata simétrica como filtro ativo de potência. O balanceamento das tensões nos barramentos CC é feito a partir de informação de um único bit obtido em cada módulo do conversor. O balanceamento é realizado através da postergação ou da supressão dos pulsos e, também, pela organização da ordem de acionamento das chaves semicondutoras de potência. A estratégia de modulação desenvolvida permite também a equalização dos pulsos de chaveamento entre os diversos módulos do inversor e suprime um porcentual de comutações redundantes ou irrelevantes, minimizando as perdas do conversor. Toma-se como parâmetro de qualidade a distorção harmônica decorrente de tais procedimentos. A técnica desenvolvida viabiliza a inserção de células em redundância, o que aumenta a confiabilidade da operação, favorecendo sua aplicação em filtros ativos de potência e dispositivos de condicionamento aplicados em redes de energia elétrica. O controle da corrente do filtro ativo e o controle das tensões nos barramentos CC são executados por dois controladores independentes, cujos projetos são detalhados e equacionados. A estratégia foi avaliada em um protótipo experimental de baixa tensão...

‣ Design and implementation of a multilevel active power filter for more electric aircraft variable frequency systems = Aplicação de filtros ativos multiníveis em sistemas elétricos de aeronaves em regime de frequência variável; Aplicação de filtros ativos multiníveis em sistemas elétricos de aeronaves em regime de frequência variável

Joel Filipe Guerreiro
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 30/06/2014 Português
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68.304717%
Filtros Ativos de Potência Aeronáuticos (FAPA) são geralmente utilizados para melhoria da Qualidade da Energia em Sistemas Elétricos de Potência Aeronáuticos (SEPA). Os FAPA compensam os harmônicos de corrente, aumentam o fator de potência e minimizam os efeitos de cargas desbalanceadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, simulação e implementação de um FAPA pra um SEPA avançado de velocidade e frequência variável. O SEPA é muito diferente dos sistemas elétricos residenciais e industriais, nesses sistemas a frequência pode variar de 360 Hz a 800 Hz, além do mais a carga se reconfigura repetidamente. Deste modo, uma estratégia avançada de filtragem ativa é necessária para SEPAs, O FAPA proposto neste trabalho é composto por um inversor multinível do tipo cascata assimétrica, o algoritmo de controle é implementado utilizando a teoria da potência conservativa e a sincronia do FAPA com o SIPA é realizada por meio de um algoritmo PLL com filtro de Kalman. Um protótipo trifásico é implementado para validar ambos o FAPA e as simulações.; Aircraft Active Power Filters (AAPFs) are most commonly used to improve energy quality in Aircraft Electrical Power Systems (AEPS by means of mitigating current harmonics...

‣ Implementação de um filtro activo de potência para optimização da interface entre a rede e outros sistemas eléctricos : estudo e desenvolvimento de filtros activos de potência do tipo série com sistema de controlo implementado em computador pessoal

Sepúlveda, João
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Tese de Doutorado
Publicado em //2004 Português
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69.11516%
O uso intensivo de conversores electrónicos de potência e de outras cargas não lineares, tais como equipamentos electrónicos e iluminação com lâmpadas de descarga em meio gasoso, tanto na indústria como nos outros consumidores em geral, é responsável por um aumento na deterioração das formas de onda de corrente e tensão nos sistemas eléctricos. A presença de harmónicos nas linhas eléctricas causa não só maiores perdas no sistema de distribuição de energia, como também problemas de interferências nos sistemas de comunicações, operação indevida de sistemas de protecção, e por vezes, deficiências no funcionamento de equipamentos electrónicos, que são cada vez mais sensíveis, pois incluem sistemas de controlo baseados em microelectrónica, que operam com níveis de energia muito baixos. Os efeitos a longo prazo são basicamente, sobreaquecimento e envelhecimento prematuro dos dispositivos eléctricos e a fadiga mecânica das máquinas eléctricas. Os filtros passivos podem ser utilizados para compensar diversos problemas de qualidade de energia, mas apenas resolvem os problemas para as frequências que são sintonizados. Além disso, a sua operação não pode ser limitada a uma determinada zona da rede eléctrica e os fenómenos de ressonância não podem ser totalmente prevenidos. Os filtros activos são dispositivos electrónicos de potência que não apresentam as desvantagens dos filtros passivos...

‣ A series active power filter controlled by personal computer

Sepúlveda, João; Afonso, João L.; Martins, Júlio S.
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em 09/04/2003 Português
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77.865986%
This paper describes work that is being done in the design and implementation of a series active power filter for electrical power quality purposes. This type of filter is able to compensate for the following voltage related problems in the power grid: short blackouts for a few cycles, voltage distortion due to harmonics on a repetitive basis, voltage unbalance in three-phase systems, voltage flicker (subharmonics) and momentary over or under voltages.

‣ Parallel association of shunt active power filters

Pregitzer, Ricardo G.; Pinto, J. G.; Sepúlveda, João; Afonso, João L.
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em /06/2007 Português
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88.86553%
This paper describes different types of parallel association of Shunt Active Power Filters, presents computer simulation models developed in PSCAD/EMTDC, and shows simulated results for each case. The control system used in the active filters is based on the Instantaneous Reactive Power Theory (p-q Theory). The active filters use periodic sampling as switching technique. Two types of parallel associations are presented: two active filters in different parallel feeders; and both active filters connected in parallel at the same point of the electric installation. The paper also proposes a control strategy to solve an inherent operation problem that occurs in the second type of parallel association.; Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - Projecto POCTI/ESE/41170/2001; Projecto POCTI/ESE/48242/2002.; Programa de Inventivos à Modernização da Economia (PRIME).; Projecto SINUS.

‣ Field results on developed three-phase four-wire shunt active power filters

Pinto, J. G.; Neves, Pedro; Gonçalves, Domingos; Afonso, João L.
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em /11/2009 Português
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68.798037%
Abstract-This paper presents three-phase four-wire Shunt Active Power Filters with ability to compensate current harmonics, power factor, and current unbalance. The power stage of the Active Power Filters is based on a two-level four-leg inverter. The switching technique is based on an optimized periodic sampling strategy, and the digital controller uses the Theory of Instantaneous Reactive Power (p-q Theory) expanded for three- phase four-wire systems. The presented Active Power Filters were successfully demonstrated in four different facilities. The presented experimental results show the performance of the Active Power Filters in operation with very different load profiles.

‣ Comparison of three control theories for single-phase active power filters

Santos, Telmo; Pinto, J. G.; Neves, Pedro; Gonçalves, Domingos; Afonso, João L.
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em /11/2009 Português
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68.847407%
Active Power Filters have been developed in last years, mostly for three-phase systems applications. The use of Shunt Active Power Filters on single-phase facilities brings many benefits for the electrical grid, since these installations have non linear loads and power factor problems, and in their total, they are responsible by a significant portion of the total electric energy consumption. Harmonics and reactive power consumed by single-phase installations cause additional power losses on the electrical grid. So, mitigate harmonics at the origin helps reducing these extra losses and other problems caused by the harmonics. The drawback of this solution is the necessity of a large number of Active Power Filters distributed by the generality of the single-phase facilities. So, it becomes necessary a simple and low cost Shunt Active Power Filter to install on single-phase installations. This paper presents three simple control theories to use on single-phase Shunt Active Power Filters. Simulation and experimental results comparing the three different control theories are presented and analyzed.; Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

‣ Three phase four wire shunt active power filter from theory to industrial facility tests

Exposto, Bruno; Gonçalves, Henrique; Pinto, J. G.; Afonso, João L.; Couto, Carlos
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em //2011 Português
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67.885303%
Non-linear loads are very common in present industrial facilities, office buildings and even in our homes. This loads present several Power Quality problems to the electrical grid. The conventional solutions do not solve these problems in a suitable way. Therefore, it is necessary to find new solutions such as Active Power Filters. This paper presents and discusses the main steps that are necessary to implement a Three Phase Four Wire Shunt Active Power Filter from theory to field tests. Therefore it is a contribution on several topics. Starting with the main control theories used on this topology, it explains the p-q Theory in a more detailed way. It also gives a brief presentation of some modulation techniques. There are presented computational simulation results and field tests results of the developed filter operating in an industrial facility.; Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

‣ Evaluation of two fundamental positive-sequence detectors for highly distorted and unbalanced systems

Carneiro, H.; Exposto, Bruno; Afonso, João L.
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em /10/2011 Português
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67.99547%
This paper presents an evaluation of the performance of two different Positive-Sequence Detectors. This evaluation is made by comparing a PLL (Phase-Locked- Loop), combined with Lagrange Multipliers Method, with an Adaptive Filter. Both algorithms aim to detect the positive sequence at the fundamental frequency on a given three-phase system voltages or currents. The purpose of this evaluation is to assess the better Positive-Sequence Detector for custom power devices, such as Active Power Filters. The comparative analysis was based on the evaluation of a series of steady state performance arameters (phase and amplitude errors, THD and unbalance) and on the response time. The tests were made to study the behavior of both approaches when working with highly distorted and unbalanced signals. This work was carried out using the computer simulation tool PSCAD/EMTDC.; Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - PTDC/EEA-EEL/104569/2008.; FEDER Funds - Operational Programme for Competitiveness Factors – COMPETE

‣ Comparison of current-source and voltage-source shunt active power filters for harmonic compensation and reactive power control

Pinto, J. G.; Exposto, Bruno; Monteiro, Vítor; Monteiro, Luís F. C.; Couto, Carlos; Afonso, João L.
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em /10/2012 Português
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88.32118%
This paper presents the comparison between two three-phase Shunt Active Power Filters (SAPFs), one with Current-Source Inverter (CSI) and the other with Voltage-Source Inverter (VSI), which are used to compensate current harmonics and to control reactive power. The control algorithm of both SAPFs is based on the Instantaneous Reactive Power Theory (p-q Theory). The comparison here presented focuses on the Total Harmonic Distortion (THD) and RMS values of the compensated currents, and in the Total Power Factor (TPF) of the installation.; Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)

‣ The p-q theory for active filter control: some problems and solutions

Watanabe,Edson H.; Aredes,Maurício; Akagi,Hirofumi
Fonte: Sociedade Brasileira de Automática Publicador: Sociedade Brasileira de Automática
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2004 Português
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58.47555%
The instantaneous active and reactive power theory or the p-q Theory is widely used to design controllers for active filters. This paper deals with some problems due to the misinterpretations of this theory. A historical background of the theory is presented and the problem caused by distorted voltages at the point of common connection (PCC) is analyzed. In addition, the appearance of source current harmonic component not present in the load current (hidden current) caused by different filtering characteristics for the calculation of the oscillating real and imaginary power components is discussed. The problem caused by the voltage distortion can be solved using a phase locked loop (PLL) circuit. For the hidden current, filters with similar characteristics can avoid them. These analysis and solutions are presented to clarify some aspects of the p-q Theory not clear in the original approach of the theory.

‣ Método de control de filtros activos de potencia paralelo tolerante a perturbaciones de la tensión de red

Pigazo López, Alberto
Fonte: Universidad de Cantabria Publicador: Universidad de Cantabria
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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68.477925%
RESUMEN:La utilización de filtros activos paralelo mejora la eficiencia del suministro eléctrico mediante la modificación de las características de la forma de onda de las corrientes de línea. Trabajos de investigación anteriores destacan la complicada estructura de los controladores empleados en este tipo de soluciones y su sensibilidad a la distorsión de la onda de tensión en el punto donde se realiza su conexión. El objetivo fundamental de esta tesis es el desarrollo de un controlador para filtros activos de potencia tolerante a desequilibrios de tensión, huecos de tensión y armónicos de tensión. Objetivo secundario de este trabajo es el diseño de los algoritmos necesarios para el control de un filtro activo de potencia paralelo polifásico mediante una tarjeta basada en un procesador digital de señal.; ABSTRACT: Shunt active power filters (APF) modify the phase current waveform characteristics, which allow to increase the efficiency of electrical power grids. Previous research works establish the complex structure of controllers applied to APFs and their sensibility to voltage waveform disturbances. The aim of this thesis is the developing of a controller for shunt active power filters with tolerance to voltage unbalances...

‣ A Recursive Park Transformation to Improve the Performance of Synchronous Reference Frame Controllers in Shunt Active Power Filters

Pigazo López, Alberto; Moreno Sáiz, Víctor M.; Estébanez Amigo, Emilio
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: info:eu-repo/semantics/article; acceptedVersion
Português
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78.56052%
Load harmonic currents and load unbalances reduce power quality (PQ) supplied by electrical networks. Shunt active power filters (SAPFs) are a well-known solution that can be employed to enhance electrical PQ by injecting a compensation current at the point of common coupling (PCC) of the SAPF, the load, and the electrical grid. Hence, SAPF controllers must determine the instantaneous values of the compensation reference current, including nondesirable components of the load current. A family of SAPF controllers, which evaluates the compensation reference current using synchronous rotating frames (SRFs), employs a structure based on Park transformations: direct transform, low- pass filtering (LPF), and inverse transform. The cutoff frequency and the filter order of the LPF stage must be designed properly in order to obtain an accurate reference current and a fast dynamic response of these SAPF controllers. This paper proposes a recursive implementation of the direct Park transformation that avoids the filtering stage and allows accurate SRF controllers to be designed. Moreover, the proposed implementation is not dependent on PCC conditions. The proposed implementation is evaluated using a three-phase, three-wire SAPF and compared with LPF-based controllers by simulation and experiment.

‣ P-q theory power components calculations

Afonso, João L.; Sepúlveda, João; Martins, Júlio S.
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em 09/06/2003 Português
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78.52195%
The “Generalized theory of the instantaneous reactive power in three-phase circuits", proposed by Akagi et al., and also known as the p-q theory, is an interesting tool to apply to the control of active power filters, or even to analyze three-phase power systems in order to detect problems related to harmonics, reactive power and unbalance. In this paper it will be shown that in three phase electrical systems the instantaneous power waveform presents symme-tries of 1/6, 1/3, 1/2 or 1 cycle of the power system fundamen-tal frequency, depending on the system being balanced or not, and having or not even harmonics (interharmonics and sub-harmonics are not considered in this analysis). These symme-tries can be exploited to accelerate the calculations for active filters controllers based on the p-q theory. In the case of the conventional reactive power or zero-sequence compensation, it is shown that the theoretical control system dynamic response delay is zero.; Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - POCTI/ESE/41170/2001.

‣ A personal computer based controller for an active power filter

Sepúlveda, João; Afonso, João L.; Tavares, Adriano; Martins, Júlio S.
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em 09/06/2003 Português
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88.52349%
This paper presents the development of controllers used in active power filters, applied to improve power quality in electrical systems. These active filters can be able to compensate for the following current or voltage related problems: short blackouts, current or voltage distortion due to harmonics, current or voltage unbalance in three-phase systems, flicker (subharmonics) and momentary over or under voltages. There are several causes for current and voltage distortion, namely, non linear loads, some types of voltage sources and thunderstorms. These problems cause instant and long term effects on the electrical equipment. The short term effects are imperfections, malfunctioning, interferences and degradation of the performance of devices or equipments. Effects in the long run are, basically, overheating and premature aging of the electric devices. The main goal of the work described in this paper is to develop an active power filter controller based on a personal computer and a standard multifunction data acquisition PCI bus card, due to its relative low cost, high processing capability, versatility and the numerous possibilities offered by such a computer-based system. Four different approaches were tested: using C++ on Microsoft Windows with the manufacturer’s device driver...