Three-Phase Harmonic Filter

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 в уменьшении искажения напряжения и в коррекции 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 в производстве реактивной энергии, требуемой конвертерами и для коррекции 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 из типа фильтра и из 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 = XC/XL

 

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 линии

   

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 величина 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 fm=f1f2.

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, исключено 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

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 ветвей 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

Трехфазный емкостный Qc реактивной мощности, 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 измерять 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 измерять эти три тока, текущие через каждую фазу фильтра. Для связи дельты эти токи являются токами, текущими в каждой ветви дельты.

Выберите Branch voltages and currents измерять 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

power_harmonicfilter пример иллюстрирует использование блока Three-Phase Harmonic Filter.

Представлено до R2006a

Документация Simscape Electrical
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте