Executive Secretary
21st International Symposium on Electrical Engineering
SIE 2025
Abstract
The presence of harmonic distortion in electrical signals is a persistent challenge in industrial electrical systems, affecting equipment performance and power supply quality. Traditional solutions, while effective, are often costly or not scalable in resource-constrained environments. To design and implement a total harmonic distortion (THD) filtering system based on artificial neural networks, executed in real-time on an nRF52833 microcontroller, aimed at improving signal quality in low-cost systems. A multilayer perceptron (MLP) neural network was developed and trained with real data from distorted and filtered electrical signals. The model was then optimized and converted using TensorFlow Lite for deployment on the microcontroller. A data acquisition system with sensors and an ADC was implemented, and filtering effectiveness was evaluated through THD analysis, waveform visualization, and frequency spectrum comparison. Results showed a significant reduction in THD after filtering, as evidenced by improved waveform fidelity and the suppression of undesired harmonic components. The feasibility of running lightweight AI models on embedded hardware was confirmed, validating its applicability in industrial and educational environments. The proposed system represents an efficient, cost-effective, and innovative solution for intelligent harmonic filtering, demonstrating improvements over traditional methods and potential applications in smart grids, energy monitoring systems, and technical training.
Resumen
La presencia de distorsiones armónicas en señales eléctricas es un desafío persistente en sistemas eléctricos industriales, afectando el rendimiento de los equipos y la calidad del suministro eléctrico. Las soluciones tradicionales, aunque efectivas, suelen ser costosas o poco escalables en entornos con recursos limitados.
El objetivo de esta investigación es diseñar e implementar un sistema de filtrado de distorsión armónica total (THD) basado en redes neuronales artificiales, ejecutado en tiempo real sobre un microcontrolador nRF52833, orientado a mejorar la calidad de la señal eléctrica en sistemas de bajo costo. Se desarrolló una red neuronal multicapa (MLP) entrenada con datos reales de señales eléctricas distorsionadas y filtradas. Posteriormente, el modelo fue optimizado y convertido mediante TensorFlow Lite para su integración en el microcontrolador. Se utilizó un sistema de adquisición de datos con sensores y un conversor ADC, y se evaluó la efectividad del filtrado mediante análisis de THD, formas de onda y espectro de frecuencia. Los resultados demostraron una reducción significativa del THD tras el filtrado, evidenciado por una mejora en la forma de onda y la disminución de componentes armónicas no deseadas. Se confirmó la viabilidad de ejecutar modelos de IA ligeros en hardware embebido, validando su aplicabilidad en entornos industriales y educativos. El sistema propuesto constituye una alternativa eficiente, económica y novedosa para el filtrado inteligente de armónicos, demostrando mejoras respecto a métodos tradicionales, con potencial para su aplicación en redes inteligentes, sistemas de monitoreo energético y formación técnica.
About The Speaker
Elieser Baro

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