11次谐波电流
谐波次数
A相谐波电流
B相谐波电流
C相谐波电流
5次
132.210
134.315
128.155
7次
25.029
24.937
24.076
11次
28.347
28.793
27.685
备注:以上数据测量为满足前提条件时的数据
项目要求:根据以上数据合理设计无源滤波装置,要求能有效的消除抑制谐波。另需计算出本系统的电容补偿容量。即最终结果要求是谐波治理加电容补偿。
第一步:
使用cal_sys_imp.m,根据系统短路容量,算出系统阻抗。首先打开cal_sys_imp.m文件,然后按照实际系统设置框中的数值,如图1所示。保存文件后,按F5执行程序。运行结果显示在Matlab主窗口中,见图2。

图1 短路容量计算参数设置

图2 短路容量计算结果
第二步:
使用cal_tune_para.m计算各个支路的电容器电抗器参数。使用cal_tune_para.m又分为两小步,首先是根据系统所给参数计算出最小电容容量,然后需要根据实际产品,选取一个大于此最小容量的规格,然后再次计算,求出最终的电容器和电抗器参数。
下面以5次支路为例,给出计算过程。首先打开cal_tune_para.m文件,设置相关参数,见图3。这一次只设置实线框内的数据,并注意此时虚线框内的代码,此时必须加%注释掉。参数设置完成后,按F5运行程序,运行结果在Matlab主窗口中,见图4。

图3 计算滤波器支路参数时的相关设置

图4 单调谐滤波支路参数计算结果
图4中得到的电容额定容量是必须要满足的最小电容额定容量,由于实际产品不一定存在92.7KVA/400V的规格,因此需要进行调整。选额定容量为100KVA/400V的电容器,再次进行计算。将图3中虚线框内代码前的%去掉,并设置数值为100e3,按F5运行程序,得到运行结果如图5所示。

图5 滤波支路(5次)参数的最终计算结果
7次和11次滤波支路的参数计算,可参考5次的进行。后面第三步设置参数和得到运行结果,同前两步相似,故不再给出图示。
第三步:
使用cal_reactive_para.m计算需要系统补偿的无功功率。按照当前负载运行情况设置参数,运行程序,得到需要补偿的无功功率。
第四步:
使用cal_highpass_para.m计算高通滤波器的参数。高通滤波器起的主要作用为无功补偿,并且加入失谐电抗器,防止滤波器同系统阻抗发生谐振;对高于13次的谐波电流,也有很好的消除效果。高通滤波器中,需要补偿的无功功率计算如下:
设第三步给出的无功功率为Q1,单调谐滤波各个支路的电容容量之和为Q2,则高通滤波器中,需要补偿的无功功率Q=Q1-Q2/2.5。设置完成后,保存,按F5运行程序即可得到相关参数。
第五步:
使用system_simulation.mdl进行系统性能仿真,仿真结果存入Matlab变量Sim_result中。根据前面的计算结果,设置system_simulation.mdl中的相关参数。运行仿真程序,仿真完成后,运行system_analysis.m,即可得到加入滤波器后系统的功率因数,谐波电流,以及各个滤波支路的电流大小,如图6所示。

图6 加入谐波治理装置后系统仿真结果
说明:本次研究结果未进行实际应用,其设计方法及计算程序如有漏洞,还请各网友进来讨论。
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