A comparative study of hysteresis band PWM techniques for current control in shunt active power filters

El presente artículo evalúa el desempeño de un filtro activo empleando tres diferentes técnicas de control de corriente de banda de histéresis: banda fija, banda adaptativa y con modulación por vector espacial. En la comparación se estudian las características de cada técnica y mediante simulación se evalúa su desempeño y operación. En todos los casos se emplea la teoría pq para el cálculo de las corrientes de referencia y se emplea un controlador proporcional para regular la tensión del bus de continua. De acuerdo con los resultados, las técnicas PWM evaluadas permiten una reducción del contenido armónico de la corriente de la red de alimentación de 31 % sin compensación, a un 6 %, considerando el filtro activo de potencia. La técnica de banda adaptativa de histéresis presenta el más bajo desempeño en la reducción de armónicos en las corrientes de la red. Además, se tiene que el método de banda fija de histéresis es el más recomendado para aplicaciones de filtros paralelo debido a que posee una estructura más simple que permite su implementación. Los resultados tambien muestran que la técnica de banda adaptativa de histéresis es la que presenta mayor reducción en las variaciones de la frecuencia de conmutación, requiriendo mayor número de operaciones, ya que requiere calcular el ancho de banda en cada iteración. Mientras que la técnica de modulación por vector espacial y banda de histéresis presenta frecuencias de conmutación altamente variables y mayor complejidad en su implementación.This paper evaluates the performance of an active power filter using three hysteresis band current control techniques: fixed-band, adaptive-band, and Space Vector Modulation. The characteristics of each method, along with their behaviour under different operating conditions, are studied by means of time domain simulations. The pq theory is used in all the cases to calculate the current reference, and a proportional controller is implemented to regulate the voltage in the dc bus. Based on the results, the PWM techniques evaluated in this work enable a reduction in the harmonic content of the supply grid currents that ranges from 31% without compensation to 6% after the active power filter is connected. The adaptive hysteresis band method exhibited the worst performance in the elimination of harmonics in grid currents; furthermore, it presented the largest reduction of variations in the switching frequency and requires more calculation time because the band width must be computed at each iteration. In turn, the fixed hysteresis band alternative is the most widely recommended for applications that involve parallel filters because it has a simpler structure that enables its implementation. Finally, the technique that combines space vector modulation and hysteresis band current control produced highly-variable switching frequencies and a more complex implementation

Parameter estimation for an electric arc furnace model using maximum likelihood

Este documento presenta una metodología para determinar los parámetros de un modelo de un horno de arco eléctrico usando máxima verosimilitud (máximum likelihood estimation - MLE). La estimación por máxima verosimilitud es uno de los métodos de estimación de parámetros clásica más empleada en la práctica. El modelo de horno de arco utilizado considera las variaciones aperiódicas y la no linealidad en su característica voltaje-corriente. Se ha utilizado el toolbox NETLAB desarrollado para MATLAB®, para solucionar el sistema de ecuaciones no lineales que relacionan los parámetros del modelo que se requieren estimar. Los resultados obtenidos en simulación del modelo del horno de arco implementado en PSCADTM, se comparan con mediciones reales tomadas en la etapa más crítica de la operación del horno. Se muestra como el modelo del horno de arco captura con gran detalle las formas de onda de voltajes y corrientes reales de los arcos eléctricos generados al interior del horno. Los resultados obtenidos muestran un error máximo de 5,03 % en las corrientes eficaces del arco eléctrico y 11,4 % en los voltajes eficaces de fase del secundario del transformador que energiza los electrodos del horno.In this paper, we present a methodology for estimating the parameters of a model for an electrical arc furnace, by using maximum likelihood estimation. Maximum likelihood estimation is one of the most employed methods for parameter estimation in practical settings. The model for the electrical arc furnace that we consider, takes into account the non-periodic and non-linear variations in the voltage-current characteristic. We use NETLAB, an open source MATLAB® toolbox, for solving a set of non-linear algebraic equations that relate all the parameters to be estimated. Results obtained through simulation of the model in PSCADTM, are contrasted against real measurements taken during the furnance's most critical operating point. We show how the model for the electrical arc furnace, with appropriate parameter tuning, captures with great detail the real voltage and current waveforms generated by the system. Results obtained show a maximum error of 5% for the current's root mean square error