ОТЧЕТ_НИР_3_СЕМ
.pdf
Рисунок 2.3 — Структурная схема для оценки симметричных составляющихαβ(1) и αβ(2) (на схеме сигналы представлены как v1_alpbet и v2_alpbet)
2.4. Синтез системы при несимметрии сети
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 2.4.
Полная структурная схема системы ФАПЧ в фиксированной системе координат представлена в приложении А.
Рисунок 2.4 — Структурная схема системы при наличии несимметрии
Моделирование 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
2.5. Листинг программы приведен в приложении В.
11
Рисунок 2.5 — Результаты моделирования ФАПЧ при несимметрии сети Результаты моделирования системы при несимметричном напряжении с
изменением частоты основной гармоники представлены в приложении Г.
Моделирование производится при изменении частоты на 20 %, наличии обратной последовательности с амплитудой 20 В системы abc в момент времени 1,0 с.
Результаты моделирования системы при несимметричном напряжении с изменением частоты основной гармоники и изменением амплитуды на 20 %
представлены также в приложении Г. Моделирование производится при
12
изменении частоты на 10 %, наличии обратной последовательности с амплитудой 5 В системы abc в момент времени 1,0 с.
2.5. Синтез системы при несинусоидальности сети
Моделирования 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 2.6. Результаты моделирования представлены на рисунке 2.7.
Рисунок 2.6 — Структурная схема системы при наличии несинусоидальности Результаты моделирования системы при возникновении третей и пятой гармоник с изменением частоты основной гармоники представлены в приложении Г. Моделирование производится при изменении частоты на 20 %,
наличии 3-й и 5-й гармоник амплитудой 10 В и 5 В соответственно.
13
Рисунок 2.7 — Результаты моделирования ФАПЧ при несинусоидальности сети
14
3. СИНТЕЗ РАСШИРЕННОЙ ФАПЧ
ПРИ НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ СЕТИ
С целью учета появления в сети гармоник, рассмотренная в главе 2,
система ФАПЧ может быть улучшена. Для этого в [3] предлагается ввести в
схему контур компенсации гармоник, при этом их порядок не ограничен.
Данный контур учитывает работу системы в условиях несимметричных и несинусоидальных искажений. Предыдущая система ФАПЧ, описанная в главе 2, не включает явного метода для подавления гармонических искажений,
поэтому результирующая оценка частоты в ней характеризуется небольшой пульсацией (см. рисунок 2.7).
Приведенная ниже расширенная система ФАПЧ включает в себя контур для оценки квадратурных сигналов, состоящий из блока для компенсации гармоник, контур для оценки исходной частоты и контур для оценки прямой и обратной последовательностей.
3.1. Контур для компенсации гармонических искажений
Метод, лежащий в основе данного контура, заключается в составлении системы, который бы оценивал гармонически искаженную часть напряжения сети ̂αβ, . С учетом уравнений (1.8) математическая модель для оценки гармоники k-го порядка описывается уравнениями
̂̇αβ, = ω̂0φ̂αβ, + λ ̃αβ,
(3.1)
φ̂̇αβ, = ω̂0 ̂αβ, ,
где λ – коэффициент усиления для каждого контура гармоники k-го порядка.
Результирующее значение искаженной части сети ̂αβ, определяется по формуле
̂αβ, = ∑ ̂αβ, , |
= 3, 5, … |
(3.2) |
Структурная схема такого контура представлена на рисунке 3.1.
15
Рисунок 3.1 — Контур для оценки результирующих гармонических искажений ̂αβ, (на схеме представлен как v_alpbetH_est)
3.2. Оценка выходных сигналов
В таком случае регулирование исходного сигнала происходит также с учетом сигнала ̂αβ, . Из уравнений (3.1) для сигналов основной частоты справедливо
̂̇αβ,1 = ω̂0φ̂αβ,1 + λ1 ̃αβ,
(3.3)
φ̂̇αβ,1 = ω̂0 ̂αβ,1,
Структурная схема для оценки сигналов основной частоты αβ,1 и φαβ,1
представлена на рисунке 3.2. Отличие со схемой на рисунке 2.1 заключается во введении в обратную связь контура оценки гармонических искажений.
Оценка частоты определяется уравнением
ω̂̇0 = ω̂0φ̂αβ,1 + λ1 ̃αβ,
(3.4)
φ̂̇αβ,1 = ω̂0 ̂αβ,1,
Структурная схема для оценки частоты ω0 представлена на рисунке 3.3.
Аналогично главе 2, уравнения для симметричных составляющих основной частоты выражаются в виде (см. рисунок 3.4)
̂ |
(1) |
= |
1 |
(̂ |
|
+ φ̂ |
|
), |
αβ,1 |
|
αβ,1 |
αβ,1 |
|||||
|
2 |
|
|
(3.5) |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
̂ |
(2) |
= |
(̂ |
|
− φ̂ |
|
). |
|
αβ,1 |
|
αβ,1 |
αβ,1 |
|||||
|
2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
16
Рисунок 3.2 — Структурная схема для оценки сигналов αβ и φαβ основной частоты (на схеме представлены как v_alpbet1_est и phi_alpbet1_est соответственно)
Рисунок 3.3 — Структурная схема для оценки частоты ω0 (на схеме сигнал представлен как w_0_ est)
Рисунок 3.4 — Структурная схема для оценки симметричных составляющихαβ,1(1) и αβ,1(2) (на схеме сигналы представлены как v1_alpbet1 и v2_alpbet1)
17
3.3. 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 2.4.
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. Также в приложении Д приведены результаты моделирования расширенной ФАПЧ при изменении частоты основной гармоники на 20 %.
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 2.6. Результаты моделирования представлены на рисунке 2.7. Также в приложении Д приведены результаты моделирования расширенной ФАПЧ при изменении частоты основной гармоники на 10 % и амплитуды на 20 %.
18
Рисунок 3.5 — Результаты моделирования расширенной ФАПЧ при несимметрии сети
19
Рисунок 3.6 — Результаты моделирования расширенной ФАПЧ при несинусоидальности сети
20