Источники гармоник
Гармоники создаются нелинейными нагрузками или устройствами, которые выводят несинусоидальные токи. Примером нелинейной нагрузки является диод, который пропускает только половину синусоидального тока.
Гармоники в энергосистеме и способы их управления
Другим примером является насыщенный трансформатор, ток намагничивания которого не является синусоидальным. Но наиболее распространенными проблемными нелинейными нагрузками являются большие выпрямители и ASD.
Нелинейные волны колебаний тока нагрузки всегда несколько меняются с приложенной формой волны напряжения. Как правило, текущее искажение нелинейной нагрузки уменьшается по мере увеличения искажений приложенного напряжения, что в некоторой степени компенсирует эффект.
В результате большинство нелинейных нагрузок имеют наивысшее искажение тока, когда напряжение почти синусоидально, а подключенная система питания «жесткая» (т. Е. Низкий импеданс).
В большинстве случаев моделирования гармоник эти вариации колебаний волн игнорируются, а нелинейные нагрузки рассматриваются как стационарные инжекторы с гармоническим током, гармонические токовые величины и фазовые углы которых фиксированы относительно их основной величины и угла тока. Другими словами, спектр гармонических токов нелинейной нагрузки обычно считается фиксированным в симуляционных исследованиях системы.
Фундаментальный угол тока, который почти всегда отстает, регулируется для обеспечения требуемого коэффициента мощности смещения. Гармонические фазовые углы регулируются в соответствии с принципом временного сдвига, чтобы сохранить внешний вид волны.
Классические нелинейные нагрузки
Некоторые источники гармоник не связаны с силовой электроникой и существуют уже много лет. Хорошие примеры:
трансформеры
По экономическим соображениям силовые трансформаторы предназначены для работы на колене кривой насыщения основного материала или немного ниже его. Результирующий ток намагничивания слегка достигнут максимума и насыщен гармониками.
Третья гармоническая составляющая доминирует. К счастью, ток намагничивания составляет всего несколько процентов от тока полной нагрузки.
Рисунок 1 - Намагничивающий ток для однофазных 25 кВА. Трансформатор 12, 5 кВ / 240 В. THDI = 76, 1%.
Намагничивающий ток для трансформатора 25 кВА, 12, 5 кВ / 240 В показан на рисунке 1. Фундаментальная составляющая тока отстает от основной составляющей напряжения на 66 °.
Несмотря на то, что ток намагничивания 1, 54Arms сильно искажен (76, 1%), он относительно мал по сравнению с номинальным током полной нагрузки 140Arms.
Машины
Как и в случае с трансформаторами, машины работают с максимальной плотностью потока за пределами насыщающего колена. Если не заблокировано дельта-преобразованием, трехфазный синхронный генератор будет генерировать 30% -ный ток третьей гармоники.
Между однофазными двигателями существует значительная разница в количестве гармоник тока, которые они вводят.
Рисунок 2 - Ток с током 120 В. THDI = 6, 3%.
Большинство из них имеют THDI в диапазоне 10%, в котором доминирует третья гармоника. Текущий сигнал для холодильника показан на рисунке 2.
| Заглавие: | Понимание гармоник системы питания профессором Мак Грэди (кафедра электротехнической и компьютерной инженерии Техасского университета в Остине) |
| Формат: | |
| Размер: | 1, 50 МБ |
| Страницы: | 181 |
| Скачать: | Прямо здесь | Загрузить обновления | Получить технические статьи |
Гармоники в энергосистеме и способы их управления