Power quality improvement by using photovoltaic based shunt active harmonic filter with Z-source inverter converter

Introduction. The major source of energy for a long time has been fossil fuels, however this has its drawbacks because of their scarcity, exhaustibility, and impossibility of reusing them. Presently, a shunt active harmonic filter-equipped two-stage solar photovoltaic system is showing off its performance shunt active harmonic filter. The global power system has been impacted by current harmonics during the most modern industrial revolution. Novelty. The proposed work is innovative, by adopting the hysteresis modulation mode with Z-source inverter to enhance the performance of the system. Furthermore, the shunt active harmonic filter also get assists in this system for better improvement in the quality of power. Purpose. By incorporating an impedance source inverter and a photovoltaic shunt active harmonic filter methods, harmonic issues are mitigated. Methods. Load compensation is one of the services that the shunt active harmonic filter offers, in addition to harmonic compensation, power factor correction, and many other functions. The current pulse width modulation voltage source inverter method is more expensive, requires two converters owing to its two-stage conversion, has significant switching losses, and has a low rate of the reaction. The new model, in which the voltage source inverter is substituted out for a Z-source inverter converter, has been developed in order to address the problems of the existing system. Results. Rather than using a hybrid of DC-DC and DC-AC converters, the suggested system uses a shunt active harmonic filter that is powered by a photovoltaic source using a Z-source inverter. Utilizing Z-source inverter helps to address the present issues with conventional configurations. Practical value. By using software MATLAB/Simulink, this photovoltaic shunt active harmonic filter technique is analyzed. Shunt active harmonic filter, which produces compensatory current from the reference current obtained as from main supply, is powered by the photovoltaic array.Вступ. Основним джерелом енергії довгий час були викопні види палива, проте це мало свої недоліки через їх дефіцит, вичерпність та неможливість їх повторного використання. В даний час двоступенева сонячна фотоелектрична система, обладнана активним шунтуючим фільтром гармонік, демонструє свої робочі характеристики шунтуючого активного фільтра гармонік. На глобальну енергетичну систему вплинули гармоніки струму під час найсучаснішої промислової революції. Новизна. Пропонована робота є інноваційною, оскільки вона використовує режим гістерезисної модуляції з інвертором Z-джерела для підвищення продуктивності системи. Крім того, шунтуючий активний фільтр гармонік також допомагає в цій системі для покращення якості електроенергії. Мета. Включення інвертора джерела імпедансу та методів активного фільтру гармонік із фотогальванічним шунтом знижує гармонійні проблеми. Методи. Компенсація навантаження – це одна з функцій, які шунтуючий активний фільтр гармонік пропонує на додаток до компенсації гармонік, корекції коефіцієнта потужності та багатьох інших функцій. Інверторний метод широтно-імпульсної модуляції струму дорожчий, вимагає двох перетворювачів через його двокаскадного перетворення, має значні втрати комутації і має низьку швидкість реакції. Нова модель, в якій інвертор джерела напруги замінює перетворювач інвертора Z-джерела, була розроблена для вирішення проблем існуючої системи. Результати. Замість використання гібрида перетворювачів постійного та змінного струму в запропонованій системі використовується активний шунтуючий фільтр гармонік, який живиться від фотоелектричного джерела з використанням інвертора Z-джерела. Використання інвертора з Z-джерелом допомагає вирішити проблеми з традиційними конфігураціями. Практична цінність. За допомогою програмного забезпечення MATLAB/Simulink аналізується метод активного фільтру гармонік фотоелектричного шунта. Шунтуючий активний фільтр придушення гармонік, який виробляє компенсаційний струм із опорного струму, отриманого від мережі, живиться від фотоелектричної батареї

Power Quality Improvement of a Solar Energy Conversion System by a Coordinated Active and LCL Filtering

Power converters play an essential role in Photovoltaic (PV) system to maximize the power transfer to the electrical grid. However, the generated harmonics in the grids due to these power converters and nonlinear loads are considered one of the encountered problems to overcome. This paper presents a decoupled control of PV field real power and reactive power injected to the high voltage network via a PWM inverter by using fuzzy logic controllers. Elsewhere, a procedure based on a coordinated active and LCL filtering is proposed to mitigate the harmonic current introduced by a nonlinear load and the inverter itself in such a way to enhance the power quality injected into the grid. The results obtained in the present study show the good performance of the suggested hybrid filtering approach and demonstrate that almost all harmonics orders of the grid current are well mitigated; the current Total Harmonic Distortion (THD) meets its standard and consequently the power quality is considerably enhanced

A Three-Phase Grid-Connected PV System Based on SAPF for Power Quality Improvement

This paper proposes a combined system of three-phase four-wire shunt active power filter (SAPF), and photovoltaic generator (PVG), to solve the power quality problems such as harmonic currents, poor power factor, and unbalanced load. In addition, the proposed system can inject the issued energy from the PVG into the utility grid. To increase the efficiency of the PVG and extract the maximum photovoltaic (PV) power under variable atmospheric conditions, a maximum power point tracking (MPPT) technique based on perturb and observe (P&O) is implemented in the DC/DC boost converter. The effectiveness of the proposed PVG-SAPF (PVG and SAPF) based on the use of synchronous reference frame theory (SRF theory) under unbalanced nonlinear load. The proposed PVG-SAPF is validated through numerical simulations using Matlab/Simulink software. The simulation results show the effectiveness of the proposed PVG-SAPF.

Matlab/simulink simulation of unified power quality conditioner-battery energy storage system supplied by PV-wind hybrid using fuzzy logic controller

This paper presents performance analysis of Unified Power Quality Conditioner-Battery Energy Storage (UPQC-BES) system supplied by Photovoltaic (PV)-Wind Hybrid connected to three phase three wire (3P3W) of 380 volt (L-L) and 50 hertz distribution system. The performance of supply system is compared with two renewable energy (RE) sources i.e. PV and Wind, respectively. Fuzzy Logic Controller (FLC) is implemented to maintain DC voltage across the capacitor under disturbance scenarios of source and load as well as to compare the results with Proportional Intergral (PI) controller. There are six scenarios of disturbance i.e. (1) non-linear load (NL), (2) unbalance and nonlinear load (Unba-NL), (3) distortion supply and non-linear load (Dis-NL), (4) sag and non-linear load (Sag-NL), (5) swell and non-linear load (Swell-NL), and (6) interruption and non-linear load (Inter-NL). In disturbance scenario 1 to 5, implementation of FLC on UPQC-BES system supplied by three RE sources is able to obtain average THD of load voltage/source current slightly better than PI. Furthermore under scenario 6, FLC applied on UPQC-BES system supplied by three RE sources gives significantly better result of average THD of load voltage/source current than PI. This research is simulated using Matlab/Simulink

Improving the quality of energy using an active power filter with zero direct power command control related to a photovoltaic system connected to a network

Introduction. This article’s subject is a dual function energy system that improves the quality of the electric energy with help of an active power filter and uses a new technique of command named ZDPC (Zero Direct Power Command) on one hand, and on the other hand it injects the photovoltaic (PV) renewable energy to the electrical networks in the presence of non-linear charges. The novelty of the work consists in the subtraction of disturbances resulting from the non-linear charges is provided by an active power filter based on a new ZDPC method. Methods. This strategy combines a classic PI controller for DC bus voltage regulation with a smart method to maximum power point tracking (MPPT) of power based on fuzzy logic. Purpose. The elimination of the undesirable harmonics from the source currents makes the current almost sinusoidal with a harmonic distortion rate close to 1 %. The injection of PV energy into the electrical grid is provided by a PV panel in series with a chopper through a two-state inverter. Results. This system is simulated using MATLAB/Simulink software. The results prove the robustness and feasibility of the ZDPC control which simultaneously guarantees the compensation of harmonic currents, the correction of the power factor and the injection of the solar power into the electrical grid.Вступ. Предметом цієї статті є енергосистема подвійного призначення, що покращує якість електроенергії за допомогою фільтра активної потужності та використовує, з одного боку, нову техніку управління під назвою ZDPC (Zero Direct Power Command), а з іншого боку, фотоелектричні відновлювані джерела енергії в електричні мережі за наявності нелінійних зарядів. Новизна роботи полягає в тому, що віднімання перешкод, що виникають від нелінійних зарядів, забезпечується фільтром активної потужності на основі нового методу ZDPC. Методи. Ця стратегія поєднує класичний ПІ-регулятор для регулювання напруги на шині постійного струму з інтелектуальним методом відстеження точки максимальної потужності (MPPT) на основі нечіткої логіки. Мета. Усунення небажаних гармонік із струмів джерела робить струм майже синусоїдальним з коефіцієнтом гармонічних спотворень, близьким до 1 %. Подача фотоелектричної енергії в електричну мережу забезпечується фотоелектричною панеллю, послідовно з’єднаної з переривником через інвертор з двома станами. Результати. Ця система моделюється за допомогою програмного забезпечення MATLAB/Simulink. Результати доводять надійність та здійсненність управління ZDPC, яке одночасно гарантує компенсацію гармонічних струмів, корекцію коефіцієнта потужності та подачу сонячної енергії в електричну мережу