Выполните онлайновый гармонический анализ Используя спектр Simscape блок анализатора

Выполните онлайновый гармонический анализ Используя блок Spectrum Analyzer Simscape

Гармоническое искажение

Нелинейные загрузки создают искажение степени в форме гармоник, то есть, напряжений и токов, которые являются множителями основной частоты. Гармонические формы волны могут привести к энергетическим потерям через теплоотдачу и в уменьшаемом качестве электрической энергии. Они могут также заставить оборудование неправильно функционировать или становиться поврежденным. Организации разработки стандартов, такие как Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и Международная электротехническая комиссия (IEC) задают рекомендуемые пределы для гармонического содержимого в системах электроэнергии.

В этом примере показано, как исследовать гармоническое искажение в вашей модели, использующей оффлайн, который является после симуляции, и онлайн, который является в процессе моделирования, исследования. Оффлайновый анализ использует аналитические функции гармоники Simscape™ Electrical™ и помогает вам определить параметры конфигурации для и проверить результаты, онлайновый анализ. Онлайновый анализ использует блок Simscape Spectrum Analyzer.

Предпосылка

Этот пример требует, чтобы симуляция регистрировала переменную в вашей рабочей области MATLAB^®. Модель в этом примере сконфигурирована, чтобы регистрировать данные Simscape для целой модели для целого времени симуляции.

Чтобы изучить, как определить, сконфигурирована ли модель, чтобы регистрировать данные моделирования, смотрите, Исследуют Настройку Логгирования Данных моделирования Модели.

Выполните оффлайновый гармонический анализ

Откройте модель. В командной строке MATLAB введите:
```
model = 'ee_composite_rectifier';
open_system(model)
```
Модель в качестве примера содержит трехфазный выпрямитель. Модель также содержит блок Selector, что выходные параметры только a - фаза от трехфазного текущего сигнала, что это получает от блока PS-Simulink Converter.
Симулируйте модель.
```
sim(model)
```
Просмотрите результаты временного интервала. Откройте блок Scope.

Анализ области времени показывает, что выпрямитель преобразует напряжение, но это не включает информации о частотах в сигнале.
Определите параметры конфигурации и вычислите ожидаемые результаты для онлайнового гармонического анализа. Выполните оффлайновый гармонический анализ.
1. Аналитические функции гармоники Simscape Electrical требуют, чтобы вы использовали решатель фиксированного шага. Определите тип решателя и шаг расчета для модели. Чтобы включить выделение шага расчета, в редакторе Simulink^® панель меню, выбирают Debug> Information Overlays> Sample Time> Colors.
  
  Модель запускается на дискретном уровне, поэтому она использует решатель фиксированного шага с шагом расчета 1e-4 s.
2. Используйте ee_getHarmonics функция, чтобы вычислить гармонический порядок, гармоническую величину и основную частоту на основе исходных токов напряжения.
  [harmonicOrder,harmonicMagnitude,fundamentalFrequency] = ... ee_getHarmonics(simlog_ee_composite_rectifier.Voltage_Source.I);
3. Выполнение онлайнового гармонического анализа с помощью блока Spectrum Analyzer требует, чтобы вы задали значение для максимального гармонического порядка и пропускной способности разрешения (RBW). RBW зависит от основной частоты.
  Извлеките и отобразите максимальный гармонический порядок и основную частоту:
  disp(['Maximum Harmonic Order = ', num2str(max(harmonicOrder))]) disp(['Fundamental Frequency = ', num2str(fundamentalFrequency)])
  Maximum Harmonic Order = 30 Fundamental Frequency = 60
4. Определите пиковое значение основной частоты. Это значение полезно для отфильтровывания незначительных гармоник и для проверки результатов оффлайновых исследований.
  fundamentalPeak = harmonicMagnitude(harmonicOrder==1); disp(['Peak value of fundamental = ', num2str(fundamentalPeak),' A']);
  Peak value of fundamental = 1945.806 A
5. Отфильтруйте маленькие гармоники путем идентификации и хранения гармоник, которые больше тысячные из основной пиковой частоты.
  threshold = fundamentalPeak ./ 1e3; aboveThresold = harmonicMagnitude > threshold; harmonicOrder = harmonicOrder(aboveThresold)'; harmonicMagnitude = harmonicMagnitude(aboveThresold)';
6. Отобразите гармонические данные в таблице MATLAB.
  harmonicRms = harmonicMagnitude./sqrt(2); harmonicPct = 100.*harmonicMagnitude./harmonicMagnitude(harmonicOrder == 1); harmonicTable = table(harmonicOrder,... harmonicMagnitude,... harmonicRms,... harmonicPct,... 'VariableNames',{'Order','Magnitude','RMS','Percentage'}); display(harmonicTable);
  harmonicTable = 10×4 table Order Magnitude RMS Percentage _____ _________ ______ __________ 1 1945.8 1375.9 100 5 218.86 154.75 11.248 7 105.83 74.835 5.439 11 85.135 60.2 4.3753 13 57.599 40.729 2.9602 17 50.417 35.65 2.5911 19 37.612 26.596 1.933 23 33.859 23.942 1.7401 25 26.507 18.743 1.3622 29 23.979 16.955 1.2323
7. Вычислите процент общего гармонического искажения (THD) с помощью ee_calculate_ThdPercent функция.
  thdPercent = ee_calculateThdPercent(harmonicOrder,harmonicMagnitude); disp(['Total Harmonic Distortion Percentage = ' num2str(thdPercent),' %']);
  Total Harmonic Distortion percentage = 14.1721 %