Phasors uzun zamandır AC devre analizinin temel taşlarıydı, ancak modern güç kalitesi yönetimindeki rolü, özellikle de harmonik masyonlar, pinpoint kaynakları ve etkili mitigation stratejilerinin artan penetrasyonuyla daha karmaşık hale geldi.Bu makale, kabul edilebilir sınırlar içinde harmonik seviyelerini korumak, sistem güvenilirliği ve ekipman uzunluğu için kritiktir.
AC Analysis of Phasors in AC Analysis
Bir fasor, sinüssel dalgaformunun büyüklüğü ve faz açısına belirli bir frekansta işaret eden karmaşık bir sayıdır.In Constant-state AC analysis, voltaj ve mevcut sinusoidler aynı frekansın aynı frekansın phasor olarak ifade edilir, V[Döneticileri basit bir cebirsel işlemlere dönüştürür.) = V[D)[Düzüğün [Düzüğün tamamının tamamının tamamının tekrarlaması[Döneticileri)
Güç sistemlerinde, fasors gerçek ve reaktif güç akışlarını hesaplamak için kullanılır, gerilim damlaları ve hata akımları. Konsept doğal olarak tek bir fasor diyagramı karıştırmadan analiz etmek için aşırı derecede sinüslü bir yaklaşımdır.Instructions for an tam olarak birden çok uyum analizi temeldir.
Harmonic Distortion
Harmonic dezenfeksiyon, temelin tam anlamıyla birden çok değişkenli motorun varlığı nedeniyle ideal bir sinüsoidal gerilim veya mevcut dalgaformunun sapmasını ifade eder.Inkülasyon (THD) iletişim sistemleri ile müdahale eder ve RMS değeri olarak tanımlanır.
Harmonics'in kaynakları
harmoniklerin birincil kaynakları, sinusoidal dalgalar yerine mevcut pullarda çizen doğrusal olmayan yüklerdir.
- [FONT=0) Değişken frekans sürücüleri (VFD): [DD: Motor hız kontrolünde kullanılan, VFDs önemli 5th, 7th, 11th ve 13. sıra harmonikler üretir.
- [FONT:0)Power elektronik dönüştürücüler:[Döneticiler, dönüştürücüler ve bilgisayarlarda, şarj cihazı ve LED sürücüleri prolific harmonik kaynaklarda otomatik olarak şarj edilir.
- [FONT:0]Arc fırınları ve kaynak ekipmanları: Yüksek doğrusal olmayan arklar geniş bir harmonik ve interharmonik spektrumlar üretir.
- [FONT:0)Uninterruptible power resources (UPS):[Dönemli güç kaynakları (UPS):[Dönetici: 0:0) Hem online hem de çevrimdışı UPS harmoniklere katkıda bulunur, özellikle batarya şarj veya dönüştürücü işlem sırasında.
- [FONT=0)Fotoğrafvoltaic inverterler: Grid-tied inverterler anahtarlama sistemine ve ağ yönlendirmesine bağlı olarak harmonikler enjekte eder.
Her yükleme türünin harmonik profilini anlamak, mitigation'te ilk adımdır. Phasor analizi her harmonik frekanstaki analiz, mevcutların boyut ve faz açısını ölçmek için yardımcı olur, hedefli filtre tasarımını sağlar.
Güç Kalitesi ve Ekipmanı Üzerine Etkileri
Harmonics hem faydalı hem de müşteri ekipmanlarını etkiler. Anahtar olumsuz etkiler şunları içerir:
- [FONT:0)Transformer aşırı ısıtma: [Dönder:[Dönder:[Dönder: 1 ) Eddy mevcut ve histeriler frekans ile artış gösterir; deing gerekebilir.
- [FONT:0) Motor tok pulları:[Döneticileri, viray manyetik alanları ve tork dalgalarını titreşim ve ısıtmaya neden olan torklar üretiyor.
- [FONT:0]Kapöport banka hataları:[Döneticiler yeniden yönlendirilebilir, aşırı gerilim ve dielektrik arızalarına yol açabilir.
- [FONT:0]Neutral iletken aşırı ısıtma: [Dönetici:[Dönetici: 9th, 15th) üç fazlı sistemlerin tarafsızlığını ekle, genellikle mevcut fazı aşıyor.
- [[Dönetici:0) İletişim müdahalesi:[Döneticiler telefon ve kontrol devrelerine, gürültü ve veri hatalarına neden oluyor.
Bu etkilerden çoğu, fasor-domain harmonik modelleri kullanarak tahmin edilebilir ve değerlendirilebilir, her harmonik sistemdeki ayrı bir kaynak olarak tedavi edilir.
Phasor Domain Harmonic Analysis
Her bir bileşende frekans f)[Dönetici = 1[D)[Düşük sistemlerde [Düşükücükler)[Düşükler)[Düşükler için)[Düzücüler[Döneticileri değiştir][Düzenler için)[Düzenler için)[Düzücüler için)[Düzücüler için)[Düzücüler[Düzücüler için)[Düzücüler için)
Fourier Dönüşüm ve Harmonic Phasors
Modern ölçüm sistemleri, ayrı Fourier dönüşüm (DFT) veya hızlı Fourier dönüşümü (FFT) örnekleyici zaman alan verileri nedeniyle harmonik fasorları çıkarmak için kullanır. Özelleştirilmiş güç kalitesi analizörleri FFT'yi genellikle THD'yi hesaplamak ve bireysel harmonik fasorlar 50. veya 63. sıraya kadar daha düşük fiyatlarda daha düşük fiyatlarda rapor edebilir.
Kaynağı Tanımlama için Fazıl Bilgi
harmonik fasorun faz açısı harmonik güç akışının yönünü belirlemek ve bir ağdaki baskın harmonik kaynağı tanımlamak için kritiktir. Örneğin, harmonik mevcut fasor bir noktada, ortak bir darbe (PCC) neredeyse uyumsuz gerilim fasor ile birlikte, aktif harmonik güç dengesi olumludur ve yerel yüklerin uyumlu olduğunu belirtmekte fayda sağlar.
Uyum devlet tahminleri gibi gelişmiş teknikler, bir ağ boyunca harmonik kaynakların dağıtımını tahmin etmek için birden fazla senkronize fasor ölçüm kullanın. Bu yöntemler doğru fasor verilere ve sistem tıkanma matrislerine güvenir, aslında harmonik alana devlet tahmin kavramını genişletir.
Harmonic Mitigation Techniques Leveraging Phasor Data
Phasor tabanlı analiz çeşitli mitigation cihazlarının tasarımını ve çalışmasını bildirir. Hedef ya kaynakta harmonik enjeksiyonu azaltmak, blok harmonik propagasyon veya filtreler aracılığıyla harmonik akımları absorbe etmek. Aşağıdaki alt bölümler büyük teknikleri ve nasıl fasor ölçümlerini geliştirir.
Pasif Filtre Tasarımı
Pasif filtreler, ayarlayıcılar ve yüksek çözünürlükte düşük frekanslar için düşük bir yol sağlayan dirençli filtrelerden oluşur.Tek kullanımlık filtre, L ve C'yi seçerek, bu tür seri resonance 250 Hz (50 Hz sistemi için) filtrenin çok düşük olması gerekir.
Phasor analizi pasif filtre tasarımı için önemlidir, çünkü sistem için uygun olmayan değişiklikler için hesaplar, arka plan harmonik seviyeleri ve filtre detuning, sıcaklık ve yaşlanma nedeniyle harmonik yük akış çalışmaları phasor modelleri kullanarak diğer frekanslarda yeniden oluşturmaz. Filtredeki harmonik akım açısı tüm işletim koşullarında etkili olup olmayacağını belirler.Incorrect ayarlı ayarlamalar, ölçümleme yerine phasor modelleri kullanarak harmonik yük akış çalışmaları optimize etmeye yol açabilir.Incorrect ayarlandığında, diğer frekanslarda yeniden yükleme işlemine yol açabilir.
Örneğin, 5th harmonik'e bir filtre ayarlanan sistem 4 veya 6. harmonikte bağlanabilir, paralel rezonans ve gerilim amplifikasyonuna neden olur. Phasor-domain frekansı taramalar, yüklemeden önce bu tür riskleri tanımlamaya yardımcı olur.
Aktif Güç Filtreleri
Aktif güç filtreleri (APFs) gerçek zamanlı fasor tahminlerini kullanarak güç elektronik dönüştürücüleri kullanır ve sonra harmonik bileşenleri iptal eden mevcut dalgaformunu sentezleyebilir.Sonuç, yakın zamanda taşıyıcı tedarik eden yakın bileşenlerdir.
Phasor ölçümler, filtrenin çıktısını temelle senkronize etmek için yapılır ve sonra harmonik fasor ekstraksiyonunu doğrulayın.Bu, genellikle bir faz açmalı döngüyü (PLL) kullanarak yapılır ve sonra harmonik fasor (örneğin, dörtlü transformatörlü transformatör ile) ve fasor tahminleri doğrudan APF'nin performansını etkiler.
Gelişmiş APF'ler ayrıca reaktif güç ve üç fazlı akımları dengelemek için de telafi edilebilir. Ticari binalarda ve sanayi bitkilerinde harmonik seviyelerin değiştiği giderek daha fazla dağıtılırlar. senkronize edilen veri çoklu APF'lerden gelen veriler, büyük sistemlerde koordineli kontrol sağlar, filtreler arasındaki etkileşimleri önler.
Hibrit Filtreler ve Birleşik Güç Kaliteleri
Hibrit filtreler daha iyi performans ve daha düşük maliyet elde etmek için pasif ve aktif elementleri birleştirir. Tipik bir hibrit filtre seri veya pasif filtre ile paralel olarak küçük bir aktif filtreden oluşur. Aktif kısım daha düşük sipariş harmonikleri ve barajı yönetirken, pasif kısım yüksek sipariş harmonikleri absorbs eder. Phasor analizi, harmonik spektruma dayanan pasif ve aktif notlar arasındaki en iyi bölünmeyi belirler ve maliyet kısıtları sağlar.
birleşik güç kalitesi koşulu (UPQC) serileri entegre eder ve UPQC'nin her iki gerilim ve mevcut harmonikleri telafi etmesini sağlar ve ayrıca gerilim bilgeleri ve swells. kontrolleri yükleme noktasındaki yük devre dışı bırakmakta yardımcı olur.Youhronized phasor ölçümler UPQC'nin kapalı-loop modunda en az sabit devlet hatasıyla çalışmasını sağlar.
Gerçek Zamanlı Phasor Ölçüm Birimleri (PMUs)
Phasor ölçüm birimleri (PMU) yüksek örnekleme oranlarında senkronize edilen fasor verileri (tipik olarak temel frekans için ikinci olarak 30 ila 120 örnek) sağlarken, PMU'lar temel fasorların izlenmesi için kullanılırken, bazı gelişmiş modeller harmonik fasorları da rapor edebilir.
Birden fazla harmonik PMU'yu dağıtım veya iletim ağı boyunca dağıtarak, sistem operatörleri gerçek zamanlı olarak harmonik seviyeleri takip edebilir, yeniden etkinleştirilen koşulları ve kontrol mitigation cihazları dinamik olarak kontrol eder. Örneğin, PMU 11'de aniden artış tespit ederse, tam bir koordinasyonu tetikleyebilir veya yakın bir VFD'nin geçiş modelini ayarlayabilir.
Örneğin, çeşitli hizmetler PMU projelerini kullanarak pilotlaşmıştır. Örneğin, ESRAT:0)IEEE kağıtları PMU'ları kullanarak harmonik devlet tahminlerine göre, harmonik fasfatlar yüksek doğrulukla kaynak bulabilir. Teknoloji, dinamik, uyarlayıcı bir kontrol sistemine doğru uyum sağlama konusunda statik bir tasarım yaklaşımından ayırarak geri yükleme vaat eder.
Vaka Çalışmaları ve Pratik Uygulamaları
Gerçek dünya uygulamaları, fasor tabanlı harmonik mitigation değerini göstermektedir.Bir ortak senaryo birden VFDs ile endüstriyel tesislerde meydana gelir. mitigation, 5th ve 7th harmonic akımları IEEE 519 limitlerini aşabilir, dönüştürücü aşırı ısıtma ve nuisance molası için bir araya getirir.Bir güç kalitesi analizörü,% 12 uyumsuz ve faz) her ana otobüste% 12 oranındaki birleştirici ve fazı kullanarak.
Başka bir örnek, inverterin yeraltı kablo kapasitesi ile etkileşime girdiği bir rüzgar çiftliğini içerir, 17th harmonic. Phasor frekansı taramalarının yakınında paralel bir rezonant zirvesini ortaya çıkarır. Küçük aktif bir filtre koleksiyoncu otobüste kurulur, fasor geri bildirimle yeniden yorumlanır. Aktif filtrenin kontrolörü kullanarak rezonansiyonunu kullanır.
Utilities, Avrupa'da, uyumlu ihlaller meydana geldiğinde PMU'ları veya PQ metreyi anahtar alt istasyonlarda dağıtır.In Europe, EN 50160, phasor faz açılarını kullanarak harmonik güç akışını analiz ederek sorumlu gücü tespit edebilir.
Standartlar ve Kılavuzlar
IEEE Standard 519-2022, "Elektrik Gücü Sistemlerindeki Harmonic Control için Uygulama ve Gereksinimler", harmonik mitigation için birincil referanstır. Çeşitli sistem gerilimi ve mevcut harmonikler için çeşitli sistem gerilimi seviyelerini tanımlar. standart kullanım THD ve toplam talep (TD) harmonik seviyeleri ölçmek için.
IEC 61000 serisi standartları harmonik emisyonlar ve bağışıklık. IEC 61000-4-7, DFT'nin harmonik fasorlar elde etmek için kullanılması dahil olmak üzere ölçüm yöntemini açıklar. IEC 61000-3-6, yükleme sistemleri ile bağlantılı harmonik emisyonlar için limitler oluşturur.
harmonik uygulamalar için fasor ölçüm hakkında daha ayrıntılı rehberlik için, ESFLT:0) Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) yenilenebilir entegrasyonların harmonik etkisi üzerine araştırma yayınlar).
Future Yol Tarifi
Akıllı şebeke platformlarına yönelik fasor tabanlı harmonik mitigation entegrasyonu devam ediyor. Anahtar eğilimleri şunları içerir:
- [FONT=0)Edge Bilgisayar:[Dönetici:[Dönetici:0) Harmonic fasor işleme, veri gecikme süresini kontrol için azalt.
- [FONT:0)Makine öğrenmesi:[Dönetici:[Dönetici:0) Algoritmalar tarihsel fasor verileri harmonik seviyeleri tahmin etmek ve önbellek ayar cihazları ayarlamak için eğitilmiştir.
- [FONT:0) Dijital ikizler:[Dönetici 1) Yüksek sadakatli dağıtım ağlarının gerçek zamanlı olarak PMU phasor verilerinin mitigation senaryoları ile güncellendiği yüksek sadakatli modelleri.
- [FONT:0)Wide-area harmonik kontrolü:) Bir bölgede birden fazla mitigation cihazı koordine etmek için senkronizasyon sistemlerinden gelen senkronizasyon ağları.
Güç elektronikleri daha ubiquitous hale gelirken, doğru, yüksek hızlı harmonik fasor analizi için ihtiyaç sadece büyüyecek. PMU teknolojisinin yakınlığı, gelişmiş kontroller ve AI, harmonik bozulmanın proaktif olarak yönetildiği bir gelecek vaat ediyor.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Phasors, elektrik güç sistemlerindeki harmonikleri analiz etmek ve azaltmak için zarif ve güçlü bir matematiksel araç sağlar. Her harmonik bileşeni dinamik, uyarlayıcı kontrole göre karmaşık bir şekilde konumlandırılabilir.Rekreksiyonel filtreler, kaynakları tanımlamak ve etkili filtreler için her türlü fayda sağlar. Gerçek zamanlı bakım sistemleriyle birlikte gelişmiş güç sistemleri arasındaki ölçümler, daha güvenli olmayan sistemlere göre sabit bir şekilde optimize edilmiş enerji kontrol sağlar.
Daha derin bir şekilde phasor temellerine atfedin, [[Dönetici:0)Wikipedia'nın fasorlar üzerine makalesi) ve ileri harmonik mitigation teknikleri için, bkz.ENFLT:2).IEEE 519-2022 standart).