Rating optimization of three phase series hybrid power filter for power quality compensation and renewable energy integration

Abuzied, Muftah (2018). Rating optimization of three phase series hybrid power filter for power quality compensation and renewable energy integration. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Hybrid series active filters and shunt passive filter can significantly improve power quality and ensure a reliable voltage supply to the load through mitigating or eliminating issues such as voltage distortions, sags, swells, and unbalances. They can also compensate current problems related to linear and non-linear loads, such as load reactive power, current harmonics.

In this thesis study, a 3-phase hybrid series power filter for power quality compensation is used for current harmonic, reactive power compensation, unbalance/sag/swell grid voltage compensation. A major research in this thesis concerns an approach to compensate simultaneously a reactive power by removing a TCR converter proposed in the paper published which has an impact on the reduction of the cost of the three phases series hybrid filter. Other research concerns the comparison of two approaches of the design of the passive filter to evaluate the impact on the series active filter rating.

The hybrid series active filter (HSeAF) has gained in popularity as a highly efficient power electronics-based active power compensator. Without the active portion of the HSeAF, a shunt passive filter is unable to resolve voltage problems on its own as a dynamic voltage restorer. A conventional HSeAF 3-phase system comprises three series isolation transformers connected to a 3-phase converter sharing a common DC link bus. It is controlled as a variable voltage source similar to a shunt active power filter, the latter which is tuned for harmonic frequencies and installed to create an alternative path for load current harmonics. The existing literature focuses on using hybrid active power filters to compensate for load current issues only, due to the complexity and expense of the devices. The present research looks instead at optimizing available resources in order to enhance product efficiency and reduce overall costs.

Also an approach provides smarter use of the shunt passive filter; along with a reduced series active filter rating and an overall reduction in cost. MATLAB simulations show that the 3-phase SHPF is able to simultaneously resolve voltage problems and load current issues.

Titre traduit

Évaluation de l'optimisation du filtre à énergie hybride série triphasée pour la compensation de la qualité de l'énergie et l'intégration de l'énergie renouvelable

Résumé traduit

Les filtres séries hybrides et les filtres passifs shunt améliorent considérablement la qualité de l'énergie et assurent une alimentation en tension fiable en atténuant ou en éliminant les problèmes tels que les distorsions de tension, les creux, les surtensions et les déséquilibres. Ils peuvent également compenser les problèmes de courant liés aux charges linéaires et non linéaires, telles que, les courants harmoniques et la puissance réactive. Dans cette étude de thèse, un filtre de puissance série hybride triphasé fut conçu pour la compensation de la qualité de l'énergie.

Une recherche majeure dans cette thèse concerne une approche permettant de compenser simultanément la puissance réactive en supprimant un convertisseur TCR proposé dans l’article publié qui a un impact sur la réduction du coût du filtre série hybride triphasé. Une comparaison de deux approches de la conception du filtre passif pour évaluer l'impact sur le dimensionnement du filtre est étudiée et des résultats ont été validés par simulation. Le filtre série hybride (HSeAF) est très utilisé en tant que compensateur de puissance basé sur l'électronique de puissance car il s’est avéré très efficace. Sans la partie active du HSeAF, le filtre passif shunt est incapable de résoudre seul les problèmes de tension en tant que restaurateur de tension dynamique. Un système à trois phases HSeAF conventionnel comprend trois transformateurs d'isolement en série connectés à un convertisseur triphasé partageant un bus de liaison CC commun. Il est contrôlé comme une source de tension variable similaire à un filtre de puissance actif shunt, ce dernier étant réglé pour les fréquences harmoniques et installé pour créer un chemin alternatif pour les harmoniques de courant de charge. La littérature existante se concentre sur l'utilisation de filtres de puissance actifs hybrides pour compenser uniquement les problèmes de courant de charge, en raison de la complexité et du coût des dispositifs. La présente recherche cherche plutôt à optimiser les ressources disponibles afin d'améliorer l'efficacité du produit et de réduire les coûts globaux.

Une approche permet également une utilisation plus intelligente du filtre passif shunt en vue de réduire le dimensionnement du filtre actif série et une réduction globale des coûts. Les simulations MATLAB montrent que le SHPF triphasé est capable de résoudre simultanément les problèmes de tension et de charger les problèmes de courant.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master's degree with thesis in electrical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 113-118).
Mots-clés libres:	filtre actif de puissance, compensation d'harmoniques de courant, filtre série Hybride, qualité d’énergie, énergie renouvelable
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Al-Haddad, Kamal
Codirecteur:	Codirecteur Hamadi, Abdelhamid
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	04 avr. 2019 18:56
Dernière modification:	04 avr. 2019 18:56
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2252

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