Нелинейные нагрузки создают искажение мощности в виде гармоник, то есть напряжений и токов, кратных основной частоте. Гармонические колебания могут приводить к потерям энергии при рассеивании тепла и снижению качества энергии. Они также могут привести к неисправности или повреждению оборудования. Организации по разработке стандартов, такие как Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и Международная электротехническая комиссия (IEC), определяют рекомендуемые пределы гармонического содержания в электроэнергетических системах.
Для анализа гармонических искажений в модели можно использовать функции моделирования и анализа в Simscape™ Electrical™. ee_plotHarmonics создает гистограмму. ee_getHarmonics и ee_calculateThdPercent функции обеспечивают гармонические данные в числовом виде.
Чтобы определить, какие функции и рабочие процессы следует использовать для анализа гармоник, рассмотрите свои цели. Таблица перекрестно ссылается на гармонические функции с общим гармоническим анализом в соответствии с данными, которые должны выводиться функцией и задачей.
| Цель | ee_plotHarmonics | ee_getHarmonics | ee_calculateThdPercent |
|---|---|---|---|
| Оценка относительного общего гармонического искажения |
| ||
| Сравнение гармонического искажения со стандартными пределами |
| Общее гармоническое искажение (THD) в процентах | |
| Определение параметров фильтрации гармонических искажений |
|
Используйте этот рабочий процесс для более глубокого понимания искажения формы сигнала в вашей энергосистеме.
Включить ведение журнала данных Simscape.
Сохраните записанное напряжение или текущие данные в переменной.
Используйте ee_plotHarmonics функция для генерации гистограммы гармонических процентов с пиковой фундаментальной величиной и процентом полного гармонического искажения (THD), отображаемым в заголовке графика.
Этот рабочий процесс используется для получения значений для оценки соответствия IEEE или IEC вашей энергосистемы.
Включить ведение журнала данных Simscape.
Сохраните записанное напряжение или текущие данные в переменной.
Используйте ee_getHarmonics функция для получения гармонических порядков, величины для каждого порядка и фундаментальной частоты.
Сохраните фундаментальный пик в новой переменной.
Вычислите среднеквадратичное напряжение или ток для каждого порядка.
Вычислите процент гармонических искажений для отдельных гармоник.
Используйте ee_calculateThdPercent функция получения полного гармонического искажения (THD).
Сравните процентные данные для каждого заказа и процент THD со стандартными пределами.
Этот рабочий процесс используется для определения параметров фильтрации искаженных сигналов с помощью пассивных фильтров. Для определенных гармонических порядков используются индивидуальные фильтры с последовательной настройкой. Используйте один фильтр верхних частот для фильтрации более высоких порядков.
Включить ведение журнала данных Simscape.
Сохраните записанное напряжение или текущие данные в переменной.
Используйте ee_getHarmonics функция для получения гармонических порядков, величины для каждого порядка и фундаментальной частоты.
Определите гармонические порядки, которые требуется фильтровать.
Для каждого фильтра:
Укажите размер фильтра с точки зрения компенсации реактивной мощности и укажите качество фильтра.
Вычислите реактивное сопротивление конденсатора в настроенном гармоническом порядке.
Вычислите емкость фильтра.
Вычислите реактивное сопротивление индуктора в настроенном гармоническом порядке.
Рассчитайте индуктивность фильтра.
Рассчитайте сопротивление фильтра.
С помощью блока Simscape Spectrum Analyzer можно исследовать гармонические искажения в модели в оперативном режиме, то есть во время моделирования. Для проверки результатов из блока Spectrum Analyzer:
Чтобы определить THD в модели, выполните онлайн-анализ. Дополнительные сведения см. в разделе Выполнение анализа гармоник в режиме онлайн с помощью блока анализатора спектра Simscape.
Используйте ee_getHarmonics и ee_calculateThdPercent для определения THD в модели.
Сравните значения THD для оперативного и автономного анализов. Если результаты отличаются, реконфигурируйте блок Spectrum Analyzer.