Электрическая схема трехфазных гармонических фильтров

В ходе проведенной работы была рассмотрена электрическая схема трехфазных гармонических фильтров смоделированная на основе библиотеки Simulink SimPower System в программе Matlab 7.1.

Основной задачей этого доклада является наглядная демонстрация работы трехфазных гармонических фильтров.

Работа этой электроэнергетической системы основана на использовании источника питания, линии электропередачи, трехфазного трехобмоточного трансформатора, 12-пульсного тиристорного преобразователя, который состоит из двух 6-пульсных тиристорных мостов, связанных последовательно, и нагрузки, работающей на постоянном токе. С помощью тиристорного моста происходит преобразование переменного трехфазного напряжения в постоянное напряжение.

Система импульсно-фазового генератора обеспечивает управление и надежность работы 12-пульсного тиристорного преобразователя.

С целью повлиять на работу преобразователя, и в итоге получить на подключенной к нему нагрузке определенные значения силы тока и напряжения, в импульсно-фазовый генератор вводятся необходимые параметры: частота, угол сдвига фаз, напряжение.

Средние значения напряжение и тока на нагрузке выводятся на дисплей измерителей.

Использование 12-пульсного тиристорного преобразователя приводит к ухудшению работы потребителей, так как появляется явно выраженное  искажение формы сигнала питательного напряжения и тока, становится не синусоидальным.

Продемонстрируем это на практике.

Включим  цепь. На осциллограф поступает группа сигналов напряжения и тока с шин B1 и B2.

На диаграммах получаем несинусоидальные, искаженные формы сигналов.

Для устранения этого недостатка в схему вводится блок трехфазных гармонических фильтров, которые производят фильтрацию и сглаживание сигналов.

Преобразуем схему: подключим  гармонические фильтры и поставим на каждый из них выключатель.

Система блока гармонических фильтров состоит из четырех компонентов:

1)  Конденсаторная батарея;

2)  Фильтр высших частот С - типа (F1), настроенный на 3-ю                       гармонику;

3)  Двухрезонансный фильтр (F2), настроенный на 11-ю и 13-ю гармоники;

4)  Фильтр высших частот (F3), настроенный на 24-ю гармонику;

Для более наглядной демонстрации изменения формы групп сигналов на осциллографе, при включении гармонических фильтров, произведем некоторые настройки.

Настроим параметры выключателей таким образом, чтобы фильтры включались последовательно друг за другом, через определенный промежуток времени. Система пройдет путь от состояния в котором все гармонические фильтры выключены до состояния в котором они все включены.

В результате на экране осциллографа получили группу сигналов тока и напряжения, форма которых  изменяется с подключением все новых фильтров.

Достоинство этой демонстрации в ее наглядности. На графиках мы можем четко наблюдать постепенное воздействие блока гармонических фильтров на группу сигналов. В итоге на шине B1 получаем  синусоидальную форму сигнала питательного напряжения и тока.

При включении всех гармонических фильтров искажение сигналов практически устраняется. Это можно увидеть на осциллографе, если сравнить сигнальный поток тока Iabc на шине B1 с сигнальным потоком тока Iabc на шине B2.

Заметно, что трехфазные гармонические фильтры сглаживают и почти устраняют искажение сигналов, связанное с работой 12-пульсного управляемого выпрямителя.