Реализуйте четыре типа трехфазных гармонических фильтров с помощью компонентов RLC
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Основные Блоки / Элементы
Трехфазные гармонические фильтры являются элементами шунта, которые используются в энергосистемах для уменьшения искажения напряжения и для исправления коэффициента мощности. Нелинейные элементы, такие как степень, электронные конвертеры генерируют гармонические токи или гармонические напряжения, которые введены в энергосистему. Получившиеся искаженные токи, текущие через системный импеданс, производят гармоническое искажение напряжения. Гармонические фильтры уменьшают искажение занимательными гармоническими токами в низких путях к импедансу. Гармонические фильтры являются емкостными на основной частоте, таким образом, они также используются для производства реактивной энергии, требуемой конвертерами и для исправления коэффициента мощности.
Чтобы достигнуть приемлемого искажения, несколько банков фильтров различных типов соединяются параллельно. Обычно используемые типы фильтра:
Полосовые фильтры, которые используются, чтобы отфильтровать гармоники самые низкоуровневые такой как 5-е, 7-е, 11-е, 13-е. Полосовые фильтры могут быть настроены на одной частоте (одно настроенный фильтр) или на двух частотах (дважды настроенный фильтр).
Фильтры высоких частот, которые используются, чтобы отфильтровать старшие гармоники и покрыть широкий спектр частот. Специальный тип фильтра высоких частот, фильтра высоких частот C-типа, используется, чтобы обеспечить реактивную мощность и избежать параллельных резонансов. Это также позволяет фильтровать гармоники младшего разряда (такой как 3-и) при хранении нулевых потерь на основной частоте.
Трехфазный Гармонический Фильтр создается из элементов RLC. Сопротивление, индуктивность и значения емкости определяются от типа фильтра и от следующих параметров:
Реактивная мощность при номинальном напряжении
Настройка частот
Добротность. Добротностью является мера резкости настраивающейся частоты. Это определяется значением сопротивления.
Четыре типа фильтров, которые могут быть смоделированы с блоком Three-Phase Harmonic Filter, показывают ниже:
Самый простой тип фильтра является одно настроенным фильтром. Следующая фигура дает определение добротности Q и практические формулы для вычисления реактивной мощности Q C и потери (активная степень P). Добротностью Q фильтра является добротность реактивного сопротивления на настраивающейся частоте Q = (n X L)/R. Добротность определяет пропускную способность B, который является мерой резкости настраивающейся частоты как показано в фигуре.
| Настроенный гармонический порядок | n = f n/f1 = | f 1 = основная частота | |
| Добротность | Q = n X L/R = X C / (n R) | ω = 2πf1 = угловая частота | |
| Пропускная способность | B = f n/Q | где | f n = настраивающаяся частота |
Реактивная мощность в f 1 | Q C = (V 2/XC) ·n 2 / (n 2 – 1) | n = гармоника заказывает = (f n/f1) | |
Активная степень в f 1 (потери) | P ≈ (Q C/Q) ·n / (n 2 – 1) | V = номинальное линейное напряжение строки | |
X L = реактивное сопротивление индуктора в | |||
X C = конденсаторное реактивное сопротивление в |
Дважды настроенный фильтр выполняет ту же функцию как два одно настроенных фильтра несмотря на то, что это имеет определенные преимущества: его потери намного ниже и значение импеданса на частоте параллельного резонанса, который возникает между двумя настраивающимися частотами, ниже.
Дважды настроенный фильтр состоит из серийной LC-цепи и параллельной схемы RLC. Если f 1 и f 2 является двумя настраивающимися частотами, и последовательная схема и параллельная схема настраиваются приблизительно на среднюю геометрическую частоту .
Добротность Q дважды настроенного фильтра задана как добротность параллели L, R элементы на средней частоте fm: Q = R /(L · 2πfm).
Фильтр высоких частот является одно настроенным фильтром, где L и элементы R соединяются параллельно вместо ряда. Эта связь приводит к широкополосному фильтру, имеющему импеданс в высоких частотах, ограниченных сопротивлением R.
Добротностью фильтра высоких частот является добротность параллельной схемы RL на настраивающейся частоте: Q = R /(L · 2πfn).
Фильтр высоких частот C-типа является изменением фильтра высоких частот, где индуктивность L заменяется серийной LC-цепью, настроенной на основной частоте. На основной частоте сопротивление, поэтому, обойдено резонирующей LC-цепью, и потери являются пустыми.
Добротность фильтра C-типа все еще дана отношением: Q =R / (L · 2πfn).
Следующие фигуры дают R, L, C значения и типичный импеданс по сравнению с плотностями распределения, полученными для четырех типов фильтров, примененных на сеть на 60 Гц. Каждый фильтр оценивается 315 кВ, 49 Mvar.
Одно настроенный, 315 кВ, 49 Mvar, 5-й Гармонический Фильтр; Q = 30
Дважды настроенный, 315 кВ, 49 Mvar, 11-й и 13-й Фильтр Гармоник; Q = 16
Высокая передача, 315 кВ, 49 Mvar, 24-й Гармонический Фильтр; Q = 10
Высокая Передача C-типа, 315 кВ, 49 Mvar, 3-й Гармонический Фильтр; Q = 1.75
Выберите один из четырех типов фильтра: Single-tuned, Double-tuned (значение по умолчанию), High-pass или C-type high-pass.
Выберите связь трех ответвлений фильтра.
| Нейтральный основывается. |
| Нейтральный не доступно. |
| Нейтральный сделан доступным через четвертый коннектор. Значение по умолчанию. |
| Три фазы соединяются в дельте. |
Номинальное напряжение от фазы к фазе фильтра, в RMS вольт (Vrms) и номинальной частоте, в герц (Гц). Значением по умолчанию является [315e3 60].
Трехфазная емкостная реактивная мощность QC, в Варе. Задайте положительное значение. Значением по умолчанию является 49e6.
Настраивающаяся частота одного фильтра частоты (одно настроенный, высокая передача или высокая передача C-типа), или две частоты дважды настроенного фильтра, в герц (Гц). Значением по умолчанию является [11*60 13*60], когда Type of filter является Double-tuned и [5*60], когда Type of filter является Single-tuned, High-pass или C-type high-pass.
Добротность Q фильтра, заданного, как объяснено в вышеупомянутом разделе Description. Безразмерное положительное число. Значением по умолчанию является 16.
Выберите Branch voltages, чтобы измерить эти три напряжения через каждую фазу Трехфазных Гармонических распределительных коробок Фильтра. Для связи Y эти напряжения являются напряжениями фазы-к-нейтральному или фазой к земле. Для связи дельты эти напряжения являются напряжениями от фазы к фазе.
Выберите Branch currents, чтобы измерить эти три тока, текущие через каждую фазу фильтра. Для связи дельты эти токи являются токами, текущими в каждом ответвлении дельты.
Выберите Branch voltages and currents, чтобы измерить эти три напряжения и три тока блока Three-Phase Harmonic Filter.
Значением по умолчанию является None.
Поместите блок Multimeter в свою модель, чтобы отобразить выбранные измерения во время симуляции. В поле списка Available Measurements блока Multimeter измерения идентифицированы меткой, сопровождаемой именем блока.
Измерение | Метка | |
|---|---|---|
Напряжения ветви | Y (основанный) |
|
Y (плавание) |
| |
Y (нейтральный) |
| |
\delta |
| |
Токи ветви | Y (основанный) |
|
Y (плавание) |
| |
Y (нейтральный) |
| |
\delta |
|
Пример power_harmonicfilter иллюстрирует использование блока Three-Phase Harmonic Filter.
