Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues
Problem. Electrical distribution networks are plagued by power quality problems, which have a negative impact on sensitive electrical loads. These problems include reactive current, low power factor on the load side, and voltage harmonics, voltage sags and voltage swells on the grid voltage side. To...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/336266 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Institution
Electrical Engineering & Electromechanics| _version_ | 1859471847804895232 |
|---|---|
| author | Alnaib, I. I. Alsammak, A. N. |
| author_facet | Alnaib, I. I. Alsammak, A. N. |
| author_sort | Alnaib, I. I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-01T22:04:33Z |
| description | Problem. Electrical distribution networks are plagued by power quality problems, which have a negative impact on sensitive electrical loads. These problems include reactive current, low power factor on the load side, and voltage harmonics, voltage sags and voltage swells on the grid voltage side. To address these issues, a unified power quality conditioner (UPQC) that combines shunt and series compensators is suggested. The goal of the work is to implement a UPQC integrated with a photovoltaic (PV) system to mitigate power quality problems in the power system, and boosting the grid supply through power injection from the PV system. Methodology. One of the less complex and effective ways to improve the grid’s voltage quality is by using the unit vector template generation (UVTG) strategy as the composition technique (UPQC-P) through the UPQC series compensator. The synchronous reference frame (SRF) strategy through the UPQC shunt compensator to improve the current quality on the load side is used. To further optimize the SRF strategy, it is used the snake optimization (SO) to find the optimal values for the PI controller’s parameters. Results. The UPQC-PV is used to mitigation the power quality issues in the grid and loads by UVTG and SRF techniques in series and shunt compensators, respectively. Scientific novelty. The composition technique (UPQC-P) through a series compensator and uses the SO for tuning the PI controller in the shunt compensator. Practical value. This study reduces the total harmonic distortion (THD) in the load voltage to 0.57 %, while the THD in the grid voltage remains at 10 %. It restores the load voltage to its reference value of 230 V during voltage sags (down to 161 V) and swells (up to 300 V) in the grid. Additionally, it mitigates the low power factor on the load side (0.707 lagging) to achieve a unity power factor in grid current, balances the unbalanced load current to a balanced grid current, and enhances grid stability by injecting power from the PV system into the grid. References 33, table 3, figures 7. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:49:03Z |
| format | Article |
| id | eiekhpieduua-article-336266 |
| institution | Electrical Engineering & Electromechanics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:03Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | eiekhpieduua-article-3362662026-03-01T22:04:33Z Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues Alnaib, I. I. Alsammak, A. N. power quality unified power quality conditioner unit vector template generation synchronous reference frame strategy photovoltaic system якість електроенергії уніфікований стабілізатор якості електроенергії генерація шаблону одиничного вектора стратегія синхронної системи відліку фотоелектрична система Problem. Electrical distribution networks are plagued by power quality problems, which have a negative impact on sensitive electrical loads. These problems include reactive current, low power factor on the load side, and voltage harmonics, voltage sags and voltage swells on the grid voltage side. To address these issues, a unified power quality conditioner (UPQC) that combines shunt and series compensators is suggested. The goal of the work is to implement a UPQC integrated with a photovoltaic (PV) system to mitigate power quality problems in the power system, and boosting the grid supply through power injection from the PV system. Methodology. One of the less complex and effective ways to improve the grid’s voltage quality is by using the unit vector template generation (UVTG) strategy as the composition technique (UPQC-P) through the UPQC series compensator. The synchronous reference frame (SRF) strategy through the UPQC shunt compensator to improve the current quality on the load side is used. To further optimize the SRF strategy, it is used the snake optimization (SO) to find the optimal values for the PI controller’s parameters. Results. The UPQC-PV is used to mitigation the power quality issues in the grid and loads by UVTG and SRF techniques in series and shunt compensators, respectively. Scientific novelty. The composition technique (UPQC-P) through a series compensator and uses the SO for tuning the PI controller in the shunt compensator. Practical value. This study reduces the total harmonic distortion (THD) in the load voltage to 0.57 %, while the THD in the grid voltage remains at 10 %. It restores the load voltage to its reference value of 230 V during voltage sags (down to 161 V) and swells (up to 300 V) in the grid. Additionally, it mitigates the low power factor on the load side (0.707 lagging) to achieve a unity power factor in grid current, balances the unbalanced load current to a balanced grid current, and enhances grid stability by injecting power from the PV system into the grid. References 33, table 3, figures 7. Проблема. Розподільні електромережі страждають від проблем якості електроенергії, які негативно впливають на чутливі електричні навантаження. Ці проблеми включають реактивний струм, низький коефіцієнт потужності на стороні навантаження, а також гармоніки напруги, зниження та стрибки напруги на стороні напруги мережі. Для вирішення цих проблем пропонується єдиний стабілізатор якості електроенергії (UPQC), який поєднує шунтуючі та послідовні компенсатори. Метою роботи є впровадження UPQC, інтегрованого з фотоелектричною (PV) системою, для зменшення проблем якості електроенергії в енергосистемі та підвищення потужності мережі шляхом подачі енергії в мережу. Методика. Одним з менш складних та ефективних способів покращення якості напруги мережі є використання стратегії генерації шаблонів одиничних векторів (UVTG) як методу композиції (UPQC-P) за допомогою послідовного компенсатора UPQC. Використовується стратегія синхронної системи відліку (SRF) через компенсатор шунту UPQC для покращення якості струму на стороні навантаження. Для подальшої оптимізації стратегії SRF використовується оптимізацію типу «змійка» (SO), щоб знайти оптимальні значення параметрів ПІ-регулятора. Результати. Метод UPQC-PV використовується для зменшення проблем із якістю електроенергії в мережі та навантаженнях за допомогою методів UVTG та SRF у послідовних та шунтуючих компенсаторах відповідно. Наукова новизна. Метод композиції (UPQC-P) використовує послідовний компенсатор та використовує SO для налаштування ПІ-регулятора в шунтуючому компенсаторі. Практична значимість полягає у зменшенні загального коефіцієнта гармонійних спотворень (THD) у напрузі навантаження до 0,57 %, тоді як THD у напрузі мережі залишається на рівні 10 %, а також відновлення напруги навантаження до опорного значення 230 В під час зменшення (до 161 В) та зростань (до 300 В) напруги в мережі. Крім того, отримано зменшення низького коефіцієнта потужності на стороні навантаження (затримка 0,707) для досягнення одиничного коефіцієнта потужності в струмі мережі, вирівняння незбалансованого струму навантаження до збалансованого струму мережі та підвищення стабільності мережі шляхом введення енергії з PV системи в мережу. Бібл. 33, табл. 3, рис. 7. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2026-03-02 Article Article application/pdf https://eie.khpi.edu.ua/article/view/336266 10.20998/2074-272X.2026.2.07 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 2 (2026); 51-58 Электротехника и Электромеханика; № 2 (2026); 51-58 Електротехніка і Електромеханіка; № 2 (2026); 51-58 2309-3404 2074-272X en https://eie.khpi.edu.ua/article/view/336266/339389 Copyright (c) 2026 I. I. Alnaib, A. N. Alsammak http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | power quality unified power quality conditioner unit vector template generation synchronous reference frame strategy photovoltaic system Alnaib, I. I. Alsammak, A. N. Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues |
| title | Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues |
| title_alt | Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues |
| title_full | Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues |
| title_fullStr | Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues |
| title_full_unstemmed | Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues |
| title_short | Intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues |
| title_sort | intelligent unified power quality conditioner based photovoltaic to improve grid reliability and mitigate power quality issues |
| topic | power quality unified power quality conditioner unit vector template generation synchronous reference frame strategy photovoltaic system |
| topic_facet | power quality unified power quality conditioner unit vector template generation synchronous reference frame strategy photovoltaic system якість електроенергії уніфікований стабілізатор якості електроенергії генерація шаблону одиничного вектора стратегія синхронної системи відліку фотоелектрична система |
| url | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/336266 |
| work_keys_str_mv | AT alnaibii intelligentunifiedpowerqualityconditionerbasedphotovoltaictoimprovegridreliabilityandmitigatepowerqualityissues AT alsammakan intelligentunifiedpowerqualityconditionerbasedphotovoltaictoimprovegridreliabilityandmitigatepowerqualityissues |