Реализуйте четыре типа трехфазных гармонических фильтров с помощью компонентов RLC
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Пассивные элементы
Трехфазные гармонические фильтры моделей блока Three-Phase Harmonic Filter, которые являются элементами шунта, которые используются в энергосистемах для уменьшения искажения напряжения и для 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 путях низкого импеданса. Гармонические фильтры являются емкостными на основной частоте, таким образом, они также используются, чтобы произвести реактивную энергию, требуемую 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, такие как 5-е, 7-е, 11-е, и 13-е гармоники порядка. 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 гармоник младшего разряда (такой как 3-е) при хранении нулевых потерь на основной частоте.
Блок Three-Phase Harmonic Filter создается из элементов RLC. Сопротивление, индуктивность и значения емкости определяются из типа фильтра и:
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 формулы для вычисления реактивной мощности Q C и потери (активная мощность P). Добротностью Q фильтра является добротность реактивного сопротивления на настраивающейся частоте Q = (n X L)/R. Добротность определяет полосу пропускания B, который является мерой резкости настраивающейся частоты.
| Настроенный гармонический порядок | n = f n/f1 = |
| Добротность | Q = n X L/R = X C / (n R) |
| Пропускная способность | B = f n/Q |
Реактивная мощность в f 1 | Q C = (V2/XC) ·n2N2 – 1) |
Активная мощность в f 1 (потери) | P ≈ (Q C/Q) ·n / (n2 – 1) |
где:
f 1 = основная частота
ω = 2πf1 = угловая частота
f n = настраивающаяся частота
n = гармоника заказывает = (f n/f1)
V = номинальное линейное напряжение линии
X L = реактивное сопротивление индуктора на основной частоте = L ω
X C = конденсаторное реактивное сопротивление на основной частоте = 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, .
Добротность Q дважды настроенного фильтра задана как добротность параллели L и элементов R 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, который имеет импеданс на 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 исключено резонирующей LC-цепью, и потери являются пустыми.
Добротность фильтра C-типа все еще дана отношением: Q =R / (L · 2πfn).
Следующие фигуры дают значения R, L, и C и типичный импеданс по сравнению с плотностями распределения, полученный для четырех типов фильтров, примененных на сеть на 60 Гц. Каждый фильтр оценивается 315 кВ и 49 MVAr.
Этот рисунок иллюстрирует одно настроенный фильтр на уровне 315 кВ и 49 MVAr с 5-м фильтром гармоники порядка, когда Q является 30.
Этот рисунок иллюстрирует дважды настроенный фильтр на уровне 315 кВ и 49 MVAr с 11-ми и 13-ми фильтрами гармоники порядка, когда Q является 16.
Этот рисунок иллюстрирует фильтр высоких частот на уровне 315 кВ и 49 MVAr с 24-м фильтром гармоники порядка, когда Q является 10.
Этот рисунок иллюстрирует фильтр высоких частот C-типа на уровне 315 кВ и 49 MVAr с 3-м фильтром гармоники порядка, когда Q является 1.75.
power_harmonicfilter пример иллюстрирует использование блока Three-Phase Harmonic Filter.
