DESIGN OF HARMONIC MITIGATION CONTROL FOR STATIC SYNCHRONOUS COMPENSATOR USED IN INDUSTRIAL APPLICATIONS

Lo scopo della tesi è quello di presentare il sistema di controllo sviluppato per un modello equivalente a singola cella monofase di un convertitore multilivello modulare trifase con topologia ponti ad H in cascata a 11 livelli. Questo convertitore rientra nel ruolo di filtro attivo, il cui scopo è di fornire compensazione della potenza reattiva e mitigare le armoniche di un carico distorcente in modo che la somma della corrente del carico e del risulti una forma d’onda di corrente sinusoidale e in fase con la tensione della rete alla quale il convertitore ed il carico sono collegati. Il sistema di controllo prevede l’estrazione delle armoniche (la fondamentale, la 3°, 5°, 7° ed 11°) sia della corrente del carico e della corrente compensativa del convertitore. Successivamente, ciascuna armonica viene regolata attraverso appositi anelli di controllo accordati su una specifica frequenza. Il controllo della fondamentale è sviluppato utilizzando le grandezze elettriche espresse tramite le coordinate del sistema di riferimento sincrono (dq) e controllori PI. Il controllo delle armoniche è sviluppato utilizzando le grandezze elettriche espresse tramite le coordinate del sistema di riferimento statico (αβ) e controllori proporzionali-risonanti (PR).

The aim of the thesis is to present the control system developed for an equivalent single-phase single cell model of a three-phase modular multi-level converter with 11-levels cascaded H-bridge topology. This converter falls under the role of active filter, whose purpose is to provide compensation of reactive power and mitigate the harmonics of a distorting load so that the sum of the load current and the compensating result is a sinusoidal current waveform in phase with the voltage of the network to which the converter and the load are connected. The control system involves the extraction of the harmonics (the fundamental, the 3rd, 5th, 7th and 11th) of both the load current and the compensating current of the converter. Subsequently, each harmonica is adjusted through a number of control rings tuned to a specific frequency. The control of the fundamental is developed using the electrical quantities expressed through the coordinates of the synchronous reference system (dq) and PI controllers. Harmonic control is developed using electrical quantities expressed through the coordinates of the static reference system (αβ) and proportional-resonant controllers (PR).