Синтез расширенной системы
В качестве источника трехфазного сигнала используются три гармонических источника амплитудой 100 В со сдвигом фаз 2π/3 рад (120°) и с частотой 100π рад/с (ϖ0 = 100π). Структурная схема источника трехфазного сигнала с учетом появления несимметрии в сети представлена на рисунке Рисунок 2 .1. Полная структурная схема системы ФАПЧ в фиксированной системе координат представлена в приложении Б.
Моделирование при несимметрии сети проводится при изменении амплитуды одной из фаз на 20 В (наличие обратной последовательности с амплитудой 20 В) системы abc в момент времени 1,0 с. Результаты моделирования представлены на рисунке 3.5. Листинг программы приведен в приложении В.
Моделирование при несинусоидальности сети проводится при возникновении третей и пятой гармоник, характеризуемых амплитудой 10 В и 5 В соответственно. Структурная схема источника трехфазного сигнала с учетом появления несимметрии и несинусоидальности в сети представлена на рисунке Рисунок 2 .1. Результаты моделирования представлены на рисунке Рисунок 2 .1.
Рисунок 3.12 — Результаты моделирования расширенной ФАПЧ при несимметрии сети
Рисунок 3.13 — Результаты моделирования расширенной ФАПЧ при несинусоидальности сети
Заключение
В ходе выполненной курсовой работы разработана и проанализирована система ФАПЧ, предназначенная для работы в условиях слабой трехфазной электрической сети, характеризуемой несимметрией и гармоническими искажениями напряжения. В результате были построены математические модели электрической сети, отражающие ее реальные условия, включая несимметричность и наличие гармоник, также разработаны алгоритмы для оценки частоты сети, фазового угла и симметричных составляющих напряжения, а также предложена усовершенствованная структура ФАПЧ, включающая контур компенсации гармонических искажений, что позволяет учитывать наличие искажений высоких порядков без существенного снижения точности синхронизации.
Результаты численного моделирования подтвердили эффективность предложенных решений. Система демонстрирует устойчивую работу и обеспечивает точные оценки частоты и напряжения даже при значительных уровнях искажений. Введение контура компенсации гармоник позволило минимизировать пульсации выходных сигналов и повысить точность синхронизации.
Практическая значимость работы заключается в возможности применения разработанной системы ФАПЧ в преобразовательной технике, работающей в условиях реальных электрических сетей с низким качеством напряжения.
Список использованных источников
1. Escobar, G. Control of nonlinear systems using passivity and sliding modes with applications to power converters: [диссертация]. San Luis Potosí, Mexico: Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica. 2004. 120 с. Доступ: https://ipicyt.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1010/505/3/TDIPICYTM3C62004.pdf (дата обращения: 02.11.2024).
2. Patra, C. R. Power Quality Improvement Using Shunt Active Power Filter. [диссертация]. Rourkela: National Institute of Technology, 2012. 80 с. Доступ: http://ethesis.nitrkl.ac.in/4685/1/211EE2330.pdf (дата обращения: 15.12.2024).
3. Escobar, G., Pettersson, S., & Ho, C. N. M. (2011). Phase-locked loop for grid synchronization under unbalanced operation and harmonic distortion. IECON 2011 - 37th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. doi:10.1109/iecon.2011.6119391.
4. Абдуллин Артур Александрович, Поляков Николай Александрович Синтез системы фазовой автоподстройки частоты для трехфазного активного выпрямителя напряжения // Приборостроение. 2013. №12. URL: https://cyber leninka.ru/article/n/sintez-sistemy-fazovoy-avtopodstroyki-chastoty-dlya-trehfazno go-aktivnogo-vypryamitelya-napryazheniya (дата обращения: 16.12.2024).
5. Иванов, И. В. Анализ, моделирования фазовой автоподстройки частоты в программном комплексе Matlab/Simulink / И. В. Иванов // Инновационный потенциал развития общества: взгляд молодых ученых: сборник научных статей 3-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок: в 4 т., Курск, 01 декабря 2022 года. Том 4. – Курск: Юго-Западный государственный университет, 2022. – С. 412-416.