Лабораторная работа №1
«Исследование несинусоидальности напряжений в электрической сети»
Доработка модели. Работа выполняется в ПО Matlab Simulink. Файл
Harmonics.slx содержит следующие блоки:
– элементы энергосистемы: трехфазный симметричный синусоидальный
источник питания, эквивалентные сопротивления питающей сети и ЛЭП,
искажающие нагрузки (газоразрядные лампы (ГРЛ) и шестипульсный
выпрямитель), фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ);
– измерительные блоки мгновенных и действующих значений напряжений на
шинах системы и в точке передачи электроэнергии (ТПЭ), мгновенного
значения тока искажающей нагрузки;
– осциллографы и блоки вывода измеренных и расчетных значений;
– блоки преобразования Фурье и расчета коэффициентов n-х гармонических
составляющих токов и напряжений.
Значения KU(n) и KI(n) выводятся в модели Simulink в окнах блоков Display.
Более наглядный вариант представления результатов моделирования
заключается в построении столбчатых диаграмм. Его необходимо реализовать
перед выполнением работы. Основные шаги решения данной задачи
перечислены ниже.
1)
Реализация вывода данных в рабочую область Matlab
осуществляется с помощью блока To WorkSpace в модели. Cледует иметь
ввиду, что данный блок формирует массив переменных в течение всего
времени моделирования. Поскольку в данной работе рассматриваются
значения параметров в установившемся режиме, необходимо установить в
поле Sample Time данного блока величину T – d, где T – время моделирования,
d – шаг моделирования (в данном случае d = 50 мкс). Кроме того, в настройках
данного блока рекомендуется установить формат сохраняемых данных 2-D
Array.
Следует иметь ввиду, что сформированные данные представляют собой
матричные величины. В таком случае при построении столбчатых диаграмм
будет необходимо обращаться к конкретным элементам данных матриц.
2)
Формируется скрипт, в котором будет осуществляться запуск
модели и вызов переменных.
3)
Вызов модели осуществляется с помощью команды
sim('Harmonics')
4)
Построение столбчатой диаграммы осуществляется с помощью
команды bar. На входе у данного оператора имеются значения порядков
гармоник (в данном случае 2...13; горизонтальная оси) и коэффициентов n-х
гармонических составляющих (вертикальная ось). Пример оформления
графика и соответствующий программный код приведены ниже.
bar(Fn, delta100)
grid on
grid minor
ylabel('\delta_{100 Ohm}, %')
title('Погрешность
при
нагрузке 100 Ом')
xlabel('Порядок гармоники')
Ход работы. С помощью сформированной модели Harmonics.slx и mфайла (скрипта) необходимо выполнить следующие опыты:
1)
К сети подключена нелинейная нагрузка (ГРЛ). Построить
спектры гармоник напряжения на шинах источника питания (ИП) и в ТПЭ.
Построить спектр тока в фазном и нулевом проводнике. Сделать выводы.
2)
Провести аналогичный опыт при включении шестипульсного
выпрямителя (ГРЛ отключены). Сделать выводы.
3)
Осуществить компенсацию гармонических составляющих с
помощью ФКУ, настроенных в резонанс на 5, 7 и 11 гармоники.
Проанализировать влияние ФКУ на уровень искажений на гармонических
составляющих выше и ниже резонансной гармоники фильтра. Представить
спектры гармонических составляющих напряжения в ТПЭ, демонстрирующие
это
влияние.
Описать
порядок
процедуры
последовательного
включения/отключения ФКУ и обосновать его.
