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)

Przebieg prądów.

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

-60

-40

-20

0

20

40

60

t [ s ]

I

[

A

]

Przebieg prądu

i1 (t)
i2 (t)
i3 (t)
i0 (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.