Contribution of a power multivector to distorting load identification

The identification of harmonic generating loads and the assignation of responsibility for harmonic pollution is an important first step for harmonic control in modern power systems. In this paper, a previously introduced power multivector is examined as a possible tool for the identification of such loads. This representation of power is based on the mathematical framework of Geometric Algebra (GA). Components of the power multivector derived at the point of connection of a load are grouped into a single quantity, which is a bivector in GA and is characterized by a magnitude, direction and sense. The magnitude of this bivector can serve as an indicator of the distortion at the terminals of the load. Furthermore, in contrast to indices based solely on magnitude, such as components derived from any apparent power equation, the proposed bivectorial representation can differentiate between loads that enhance distortion and those with a mitigating effect. Its conservative nature permits an association between the distortion at specific load terminals and the common point of connection. When several loads connected along a distribution line are considered, then an evaluation of the impact of each one of these loads on the distortion at a specific point is possible. Simulation results confirm that information included in the proposed bivector can provide helpful guidance when quantities derived from apparent power equations deliver ambiguous results

Harmonics of agrid-connected photovoltaic system: a novel method for the analysis of power in the presence of harmonics

In this thesis models for the individual components of a grid connected photovoltaic system are developed as well as methods that increase the simulation speed. The sensitivity of the harmonic distortion of voltages and currents to variations in system parameters is investigated. Next a novel model for the energy flow in circuits with nonsinusoidal waveforms is presented. This model provides a mathematical description through the power multivector which bridges the gap between the instantaneous and apparent power like the complex power does under sinusoidal conditions. The model also provides a physical interpretation of all power components which is accompanied by an equivalent circuit. Next the optimal sizing of shunt passive single-tuned filters is examined. Harmonic current sources are taken into account as well as background voltage harmonic distortion. Through an analytical approach closed form expressions are derived for simple cases. Moreover, the general case of this problem is formulated and solved using Genetic Algorithms. The potentialities of these filters are investigated for various current and voltage harmonic levels.Στην παρούσα διατριβή αναπτύσσονται μοντέλα για τις επιμέρους μονάδες φωτοβολταϊκου συστήματος συνδεδεμένου στο δίκτυο και μέθοδοι που αυξάνουν την ταχύτητα εξομοίωσης. Διερευνάται η ευαισθησία της αρμονικής παραμόρφωσης τάσεων και ρευμάτων σε μεταβολές παραμέτρων του συστήματος. Στη συνέχεια παρουσιάζεται ένα νέο μοντέλο για τη ροη ενέργειας σε κυκλώματα με μη ημιτονοειδείς κυματομορφές. Το μοντέλο παρέχει μαθηματική περιγραφή μέσω του πολυδιανύσματος της ισχύος το οποίο γεφυρώνει το χάσμα μεταξύ στιγμιαίας και φαινόμενης ισχύος όπως η μιγαδική ισχύς υπό ημιτονοειδείς συνθήκες. Το μοντέλο παρέχει και φυσική ερμηνεία όλων των συνιστωσών ισχύος η οποία συνοδεύεται από ισοδύναμο κύκλωμα. Ακολούθως εξετάζεται η επιλογή του βέλτιστου μεγέθους παθητικών φίλτρων με παράλληλους συντονιζόμενους κλάδους. Λαμβάνονται υπόψη πηγές αρμονικών ρευμάτων καθώς και προϋπάρχουσα αρμονική παραμόρφωση της τάσης. Μέσω αναλυτικής μεθόδου προκύπτουν εκφράσεις κλειστής μορφής για απλές περιπτώσεις. Επίσης διαμορφώνεται η γενικότερη περίπτωση του προβλήματος και αντιμετωπίζεται με Γενετικούς Αλγορίθμους. Για διάφορα επίπεδα αρμονικών ρεύματος και τάσης γίνεται διερεύνηση των δυνατοτήτων των φίλτρων αυτών