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Erschienen in: e & i Elektrotechnik und Informationstechnik 3-4/2023

14.04.2023 | Originalarbeit

Repetitive controllers for shunt active power filters – control design, implementation and stability analysis

verfasst von: Swen Bosch, Jochen Staiger, Heinrich Steinhart, Wilfried Hofmann

Erschienen in: e+i Elektrotechnik und Informationstechnik | Ausgabe 3-4/2023

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Abstract

To ensure power quality and to meet the grid standards, shunt active power filters based on voltage source inverters are widely used to compensate for fundamental reactive power and distortion power of non-linear loads, such as variable speed drives. For the compensation of the current harmonics, the well-known current control can be applied in multiple rotating frames via PI controllers or in the stationary frame via resonant controllers (or a combination of both). Since each harmonic is controlled by at least one controller, the computational effort rises proportionally to the number of harmonics to be compensated. An alternative control approach are repetitive controllers, which, in theory, offer the possibility to compensate for all harmonics through only one controller.
This paper discusses the application of repetitive controllers in the context of active power filters. It focuses on the control design, especially on the design of the low-pass filter used for the damping of the high-order poles of the transfer function of the repetitive controller, as well as on the implementation and stability analysis.

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Literatur
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Zurück zum Zitat Bosch S (2020) Hybrid Filter for the Compensation of Fundamental Reactive Power and Distortion Power in Low Voltage Grids. In German: Hybridfilter zur Kompensation von Grundschwingungs- und Verzerrungsblindleistung in Niederspannungsnetzen. Dissertation, Technische Universität Dresden Bosch S (2020) Hybrid Filter for the Compensation of Fundamental Reactive Power and Distortion Power in Low Voltage Grids. In German: Hybridfilter zur Kompensation von Grundschwingungs- und Verzerrungsblindleistung in Niederspannungsnetzen. Dissertation, Technische Universität Dresden
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Zurück zum Zitat DIN EN 61000-3-12 (2012) IEC 61000-3-12:2011: Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3‑12: Limits – Limits for harmonic currents produced by equipment connected to public low-voltage systems with input current \(>\) 16 A and \(\leq\) 75 A per phase, in German: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) – Teil 3‑12: Grenzwerte – Grenzwerte für Oberschwingungsströme, verursacht von Geräten und Einrichtungen mit einem Eingangsstrom \(>\) 16A und \(\leq\) 75A je Leiter, die zum Anschluss an öffentliche Niederspannungsnetze vorgesehen sind; German Version EN 61000-3-12:2011 DIN EN 61000-3-12 (2012) IEC 61000-3-12:2011: Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3‑12: Limits – Limits for harmonic currents produced by equipment connected to public low-voltage systems with input current \(>\) 16 A and \(\leq\) 75 A per phase, in German: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) – Teil 3‑12: Grenzwerte – Grenzwerte für Oberschwingungsströme, verursacht von Geräten und Einrichtungen mit einem Eingangsstrom \(>\) 16A und \(\leq\) 75A je Leiter, die zum Anschluss an öffentliche Niederspannungsnetze vorgesehen sind; German Version EN 61000-3-12:2011
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Zurück zum Zitat Unbehauen H (2008) Control Theory – Classic methods for the analysis and synthesis of linear continuous control systems, fuzzy control systems. In German: Regelungstechnik I – Klassische Verfahren zur Analyse und Synthese linearer kontinuierlicher Regelsysteme, Fuzzy-Regelsysteme, 15th edn. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York Unbehauen H (2008) Control Theory – Classic methods for the analysis and synthesis of linear continuous control systems, fuzzy control systems. In German: Regelungstechnik I – Klassische Verfahren zur Analyse und Synthese linearer kontinuierlicher Regelsysteme, Fuzzy-Regelsysteme, 15th edn. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York
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Metadaten
Titel
Repetitive controllers for shunt active power filters – control design, implementation and stability analysis
verfasst von
Swen Bosch
Jochen Staiger
Heinrich Steinhart
Wilfried Hofmann
Publikationsdatum
14.04.2023
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
e+i Elektrotechnik und Informationstechnik / Ausgabe 3-4/2023
Print ISSN: 0932-383X
Elektronische ISSN: 1613-7620
DOI
https://doi.org/10.1007/s00502-023-01134-4

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