METODE ANALISIS FREUENSI-DOMAIN HARMONIK
6.3 Metode Sumber Arus
Sumber arus (atau arus injeksi) metode yang paling populer bentuk analisis harmonik. Metode semua memanfaatkan model masuk seperti yang dijelaskan dalam bagian 6.1. Prosedur analisis mirip dengan analisis untuk memindai frekuensi saat ini yang suntikan di load nonlinier direpresentasikan menggunakan spektrum arus harmonik yang diketahui magnituda dan fasa. Lebih spesifik, beban nonlinier direpresentasikan menggunakan penjumlahan arus di mana setiap entri dalam jumlah yang sesuai dengan istilah yang diketahui frekuensi dalam deret Fourier representasi dari arus beban. Diambil secara kolektif, jumlah ini sering disebut sebagai "vektor." Dengan vektor spektral (besar dan sudut kepentingan masing-masing harmonik) dikenal untuk setiap beban, pendekatan analisis hasil sepanjang serangkaian langkah-langkah berikut:
Langkah 1. Merumuskan sistem matriks masuk model sistem pengiriman daya termasuk kontribusi bagi semua sumber dan beban linier. Frekuensi harus konsisten dengan salah satu dari mereka yang berada di deret Fourier vektor arus untuk beban nonlinear.
Langkah 2. Membangun injeksi arus vektor dalam (6.1) dengan mengeluarkan istilah frekuensi yang tepat (yang harus sesuai dengan frekuensi yang digunakan dalam model matriks masuk konstruksi) dari masing-masing harmonik arus beban nonlinier vektor.
Langkah 3. Menyelesaikan persamaan (6.1) untuk menentukan jaringan tegangan pada semua bus. Frekuensi yang terkait dengan fasor tegangan ini adalah sama dengan yang digunakan dalam pembangunan model masuk.
Langkah 1-3 mulai dari frekuensi terendah digambarkan dalam salah satu vektor harmonik arus beban dan ulangi untuk setiap frekuensi dalam semua model beban nonlinier. Harus jelas bahwa tidak semua node akan dimiliki arus beban harmonik suntikan di semua frekuensi; beberapa menyuntikkan beban 5th, 7th, 11, 13, dll, sementara yang lain menyuntikkan 3rd, 5th, 7th, 9th, dll Untuk kasus di mana sebuah
beban nonlinear tidak menyuntikkan arus pada frekuensi tertentu (tapi beban nonlinier yang lain tidak), ini adalah masalah sederhana untuk memaksa injeksi untuk nilai nol pada beban bus dan melanjutkan solusi dari (6.1) pada frekuensi yang diinginkan.
Hasil analisis dilakukan dengan menggunakan metode injeksi arus adalah kumpulan (sekali lagi, sering disebut sebagai vektor) dari tegangan harmonik untuk setiap bus dalam sistem. Karena sifat linear masalah (semua telah nonlinearities direpresentasikan sebagai suntikan saat ini), superposisi dapat diterapkan. Oleh karena itu, istilah-istilah vektor tegangan di masing-masing sesuai dengan koefisien Fourier time-domain tegangan. Spectra ini (besar saja; fasa biasanya tidak ditampilkan) sering ditunjukkan secara grafis seperti pada Gambar 6.4. Jika diinginkan, waktu-domain bentuk gelombang dapat dengan mudah dibangun dari tegangan jaringan spektrum di masing-masing bus.
Gambar 6.4. Contoh Voltage Magnitude Spectrum
Paragraf sebelumnya telah dijelaskan prosedur secara umum. Dalam praktek, terdapat sejumlah modifikasi yang digunakan dan yang dapat, dalam beberapa situasi, menghasilkan hasil perbaikan nyata. Yang paling menonjol modifikasi prosedur umum adalah penggunaan informasi di masing-masing fase beban nonlinier arus harmonik vektor.
Dalam studi di mana hanya satu beban nonlinier hadir (atau satu beban nonlinier dominan semua orang lain), sudut fasa untuk masing-masing harmonik fasor saat ini tidak penting. Dalam sistem dengan banyak beban nonlinier Namun, mengabaikan sudut fase arus harmonik pada model beban dapat menyebabkan hasil yang tidak akurat. Untuk sistem dengan banyak beban nonlinier, arus harmonik pada setiap frekuensi dapat aditif atau subtraktif, sehingga harmonik tegangan ditentukan menggunakan langkah 1-3 dapat berupa over-atau under-konservatif untuk harmonik tertentu. Perangkat tambahan lain yang sering dibuat adalah untuk mencakup dampak dari frekuensi dasar tegangan terminal pada arus harmonik yang dihasilkan oleh beban nonlinier [6]. Sebagai contoh, perhatikan bentuk gelombang tegangan dan arus diperlihatkan pada Gambar 6.5. Untuk tegangan yang diberikan pada (6,5), arus beban seperti yang diberikan dalam (6.6).
Figure 6.5. Contoh Tegangan dan Gelombang Arus non linear
(6.5)
(6.6)
Namun, akan ada perbedaan yang signifikan dalam frekuensi dasar sudut fase tegangan
bus dalam sistem aktual. Memodifikasi sewenang-wenang sepertiδ(6.5) untuk
menyertakan sebuah sudut fase yang ditunjukkan pada (6,7) mengarah pada modifikasi (6.6) seperti ditunjukkan pada (6,8). Perhatikan bahwa sudut tegangan fundamental dikalikan dengan "n" di deret Fourier dari bentuk gelombang yang aktif, di mana n adalah urutan harmonik setiap istilah.
(6.7)
Dasar untuk penggunaan dari 12 denyut (dan lebih tinggi) drive.δPerhatikan bahwa tindakan perbaikan yang sama n Dalam orde yang lebih tinggi ini sistem penggerak,
harmonik signifikan nδpembatalan dapat diperoleh untuk harmonik tertentu hanya
karena koreksi.
Salah satu batasan dari metode sumber arus adalah validitas harmonik vektor saat representasi dari beban nonlinier. Pengalaman masa lalu telah menunjukkan bahwa representasi ini berlaku untuk sebagian besar beban nonlinear sampai ke titik di mana distorsi tegangan terminal beban melebihi 10%. Namun, penelitian berkelanjutan di bidang ini menunjukkan dampak yang jelas distorsi tegangan terminal beban nonlinier tertentu harmonik, khususnya yang dihasilkan oleh populer ASDs [7].
Selain itu, metode sumber arus dibatasi untuk "snapshot" skenario di mana sumber arus harmonik vektor mewakili pola beban yang sangat spesifik. Hal ini juga diketahui bahwa banyak beban nonlinier, termasuk ASDs, menghasilkan arus harmonik sangat berbeda tergantung pada tingkat beban. Angka 6.6 (a) dan (b) menunjukkan garis bentuk gelombang saat ini (dan harmonis terkait spektrum besar) yang ditarik oleh sebuah 250hp dc drive untuk (a) ringan beban (berputar) dan (b) . Sulit untuk menangkap berbagai harmonik yang terkait dengan kedua baris kondisi saat ini (dan semua poin pemuatan di antara) tanpa banyak simulasi dengan menggunakan metode sumber arus. Lebih rumit permasalahannya adalah variasi dalam frekuensi dasar sudut fase tegangan terminal yang menyertai perubahan kondisi beban.
Gambar 6.6 (a). Beban Ringan- DC Drive Line Current
Figure 6.6(b). Fully-Loaded DC Drive Line Current