Трехфазный гармонический фильтр

Реализуйте четыре типа трехфазных гармонических фильтров с помощью компонентов RLC

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Основные Блоки / Элементы

Описание

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 = $\sqrt{X_{C} / X_{L}}$		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 основная частота = L ω
			X _C = конденсаторное реактивное сопротивление в основная частота = 1 / (C ω)

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 $f_{m} = \sqrt{f_{1} f_{2}}$ .

Добротность Q дважды настроенного фильтра задана как добротность параллели L, R элементы на средней частоте _fm: Q = R /(L · 2_πfm).

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 · 2_πfn).

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 · 2_πfn).

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

Параметры

Type of filter

Выберите один из четырех типов фильтра: Single-tuned, Double-tuned (значение по умолчанию), High-pass или C-type high-pass.

Filter connection

Выберите связь трех ответвлений фильтра.

`Y(grounded)`	Нейтральный основывается.
`Y(floating)`	Нейтральный не доступно.
`Y(neutral)`	Нейтральный сделан доступным через четвертый коннектор. Значение по умолчанию.
`Delta`	Три фазы соединяются в дельте.

Nominal L-L voltage and frequency

Номинальное напряжение от фазы к фазе фильтра, в RMS вольт (Vrms) и номинальной частоте, в герц (Гц). Значением по умолчанию является [315e3 60].

Nominal reactive power

Трехфазная емкостная реактивная мощность _QC, в Варе. Задайте положительное значение. Значением по умолчанию является 49e6.

Tuning frequencies или Tuning frequency

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.

Quality factor (Q)

Добротность Q фильтра, заданного, как объяснено в вышеупомянутом разделе Description. Безразмерное положительное число. Значением по умолчанию является 16.

Measurements

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)	`Uag:`
	Y (плавание)	`Uan:`
	Y (нейтральный)	`Uan:`
	\delta	`Uab:`
Токи ветви	Y (основанный)	`Iag:`
	Y (плавание)	`Ian:`
	Y (нейтральный)	`Ian:`
	\delta	`Iab:`

Примеры

Пример power_harmonicfilter иллюстрирует использование блока Three-Phase Harmonic Filter.

Документация

Трехфазный гармонический фильтр

Библиотека

Описание

Параметры

Примеры

Представлено до R2006a

Документация Simscape Electrical

Поддержка