Sprawozdanie
Temat : Wpływ odbiorników nieliniowych na sieć – lab 2
Data : 15.05.2013
Wykonali : Filipowicz Michał,
Grzybacz Kamil
Wydział Inżynierii Elektrycznej i
Komputerowej -Elektrotechnika
Gr 12 M
1.Wtęp teoretyczny.
Obecnie coraz więcej używanych jest urządzeń elektrycznych które zasilane są z przekształtników
energii. Najczęściej są to urządzenia o charakterystyce nieliniowej, wyposażone w prostownik,
kondensatory, filtry, dławiki, lampy wyładowcze, komputery maja one znaczy wpływ na odkształcenie
napięcia i prądu (odkształcenia sinusoidy). Korzystanie z urządzeń o charakterystyce nie liniowej
mają wpływ na pojawienie się wyższych harmonicznych prądu, a przede wszystkim harmoniczne
trzecia, piąta, siódma itd. Harmoniczne prądów powoduję często powstanie rezonansu który
prowadzi w najlepszym przypadku do zadziałania zabezpieczeń.
Efektem odkształceń prądu, wprowadzanych przez odbiorniki nieliniowe, są:
– zwiększone wymagania dotyczące mocy źródła zasilania,
– zwiększone straty w liniach przesyłowych,
– błędne działanie zabezpieczeń,
– przegrzewanie się transformatorów i silników,
– awarie kondensatorów do kompensacji mocy biernej,
– wzrost prądu w przewodzie neutralnym,
– zakłócenia pracy wrażliwych odbiorników,
– przyspieszona degradacja izolacji.
2. Układ.
W Simulinku zbudowany został układ do symulacji tego zjawiska. Składa się on z 3-fazowego
źródła zasilania o wewnętrze impedancji. Wyznaczona jest ona na podstawie mocy zwarciowej
wynoszącej 2,5[MW], Żródło połączono jest w gwiazde z uziemionym punktem neytralnym.
Nieliniowe elementy w układzie realizowany jest poprzez wstawienie bloku Uniwersal Brige, który
odwzorowuje pracę diody. Obciążenie realizowane jest przez RC gdzie R= 100 Ω i C= 0,001 [F] na
każdą z faz.
U1
U12
Continuous
powergui
A
B
+
-
Universal Bridge2
A
B
+
-
Universal Bridge1
A
B
+
-
Universal Bridge
I
To Workspace8
U
To Workspace4
U1
To Workspace1
t
To Workspace
N
A
B
C
Three-Phase Source
Scope1
R2
R1
R
Out1
Out2
Out3
Conn1
Conn3
Conn5
Conn7
Conn2
Conn4
Conn6
Conn8
Pomiar
6.966
I3
5.049
I2
0.002309
I0
399.9
230.9
Clock
C2
C1
C
400
U32
230.9
U3
230.9
U2
399.9
U13
RMS
(discrete)
RMS 9
RMS
(discrete)
RMS 8
RMS
(discrete)
RMS 7
RMS
(discrete)
RMS 6
RMS
(discrete)
RMS 5
RMS
(discrete)
RMS 4
RMS
(discrete)
RMS 3
RMS
(discrete)
RMS 2
RMS
(discrete)
RMS 1
RMS
(discrete)
RMS
4.801
I1
3. Analiza FFT.
Do analizy FFT badany jest ustalony okres przebiegów prądu oraz napięcia. Częstotliwości
próbkowania danych do analizy FFT wynosi 20480 Hz. Analiza FFT jest za pomocą dwóch funkcji.
Funkcja ahtest:
% function ahtest
clc
fp=204800;
xh=I;
%WYKRESY
figure(1)
plot(t,U1)
xlabel(
' t [ s ] '
); ylabel (
' U [ V ] '
);
title(
'Przebieg napięcia'
)
legend(
'U12 (t)'
,
'U23 (t)'
,
'U13 (t)'
)
grid
on
figure(2)
plot(t,I)
xlabel(
' t [ s ] '
); ylabel (
' I [ A ] '
);
title(
'Przebieg prądu'
)
legend(
'i1 (t)'
,
'i2 (t)'
,
'i3 (t)'
,
'i0 (t)'
)
grid
on
%ANALIZA HARMONICZNA
[f,harm]=aharm(xh,fp,t);
return
;
function
[f,harm]=aharm(xh,fp,t)
% xh- wektor odkszalconego sygnalu
% fp- czestotliwosc prubkowania
% f- czestotliwosc w punktach transformaty
% harm - amplitudy harmonicznych
N=length(xh) ;
X=xh(1:N);
harm=[ ];
Xh=fft(X,N);
%transformata Fouriera w wydzielnej czescie sygnalu
X=xh(1:N);
harm=sqrt(Xh.*conj(Xh))/N;
%zgodnie ze wzorem na transforamte
fouriera , za czestotliwoscia nequista czestowliwosci ujeme
fN=N/2; n=N/2+1;
%czestotliwosc Nyquista fN= N/2 odpowiada
punktowi transforamty n=N/2 +1,
f=fp/N*(0:fN);
% czestotliwosci w poszczegulnych punktach
transformaty
harm(2:fN)=2*harm(2:fN);
% przeniesienie amplitud czestotliwosci
ujemnych na czestotliwoscie oddatnie
harm(fN+2:N)=[ ];
for
i=1:fN
if
harm(i)<1
harm(i)=0
end
end
figure(3)
subplot(2,1,2)
bar(f,harm);
x = sort(rand(21,1));
xlabel(
' f [ Hz ] '
); ylabel(
' Amplituda '
);
axis([ 0, 5000, 0 ,max(harm)+max(harm)/20]);
title(
'Widmo amplitudowo-częstotliwościowe sygnału I1,I2,I3'
)
grid
on
subplot(2,1,1)
plot(t,xh);
xlabel(
' t [ s ] '
); ylabel (
' I1,I2,I3 [ V ] '
);
title(
'Przebieg czasowy'
)
grid
on
return
4. Przebiegi czasowe I widma amplitudowe częstotliwościowe :
Przebieg napięć.
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
t [ s ]
U
1
2
[
V
]
Przebieg napięcia
U12 (t)
U23 (t)
U13 (t)
Zniekształcenia napięcia
0.05
0.055
0.06
0.065
0.07
0.075
0.08
0.085
0.09
0.095
150
200
250
300
350
400
450
t [ s ]
U
1
2
[
V
]
Przebieg napięcia
U12 (t)
U23 (t)
U13 (t)
Analiza FFT
Napięcie U12
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0
100
200
300
400
500
f [ Hz ]
A
m
p
li
tu
d
a
Widmo amplitudowo-częstotliwościowe sygnału U12
0.18
0.185
0.19
0.195
0.2
0.205
-600
-400
-200
0
200
400
600
t [ s ]
U
1
2
[
V
]
Przebieg czasowy
Napięcie U13
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0
100
200
300
400
500
f [ Hz ]
A
m
p
li
tu
d
a
Widmo amplitudowo-częstotliwościowe sygnału U13
0.18
0.185
0.19
0.195
0.2
0.205
-600
-400
-200
0
200
400
600
t [ s ]
U
1
3
[
V
]
Przebieg czasowy
Napięcie U23
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0
100
200
300
400
500
f [ Hz ]
A
m
p
li
tu
d
a
Widmo amplitudowo-częstotliwościowe sygnału U23
0.18
0.185
0.19
0.195
0.2
0.205
-600
-400
-200
0
200
400
600
t [ s ]
U
2
3
[
A
]
Przebieg czasowy
-Prąd I
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0
1
2
3
4
5
6
f [ Hz ]
A
m
p
lit
u
d
a
Widmo amplitudowo-częstotliwościowe sygnału I1
0.18
0.185
0.19
0.195
0.2
0.205
-30
-20
-10
0
10
20
30
t [ s ]
I
1
[
V
]
Przebieg czasowy
Prąd I2
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
2
4
6
f [ Hz ]
A
m
p
lit
u
d
a
Widmo amplitudowo-częstotliwościowe sygnału I2
0.18
0.185
0.19
0.195
0.2
0.205
-40
-20
0
20
40
t [ s ]
I
2
[
A
]
Przebieg czasowy
Prąd I3
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
2
4
6
f [ Hz ]
A
m
p
lit
u
d
a
Widmo amplitudowo-częstotliwościowe sygnału I3
0.18
0.185
0.19
0.195
0.2
0.205
-40
-20
0
20
40
t [ s ]
I
3
[
A
]
Przebieg czasowy
Prąd I0
0
1000
2000
3000
4000
5000
0
2
4
6
f [ Hz ]
A
m
p
lit
u
d
a
Widmo amplitudowo-częstotliwościowe sygnału I0
0.18
0.185
0.19
0.195
0.2
0.205
-40
-20
0
20
40
t [ s ]
I
0
[
A
]
Przebieg czasowy
Wyniki RMS.
