Дослідження динаміки процесу спотворення синусоїдальної напруги вищими гармоніками

Abstract

Поширення сучасних комп’ютерно-інтегрованих технологій веде до збільшення частки споживачів із нелінійними навантаженнями, які спричинюють спотворення синусоїдальної напруги вищими гармоніками, що негативно впливає на інше обладнання, викликаючи його перегрів і пошкодження, порушення синхронізації пристроїв і збої в мережах передачі даних та інші негативні наслідки. Зазначені фактори зумовлюють необхідність розробки нових методів досліджень, аналізу і мінімізації нелінійних спотворень напруги. Мета дослідження аналіз динаміки спотворень форми синусоїдальної напруги вищими гармоніками, визначення числових характеристик спотворень та можливостей їх мінімізації. Дослідження динаміки спотворень форми кривої синусоїдальної напруги вищими гармоніками проводилось шляхом числового моделювання миттєвого значення напруги за допомогою автоматизованої системи. Оцінка спотворень форми напруги проводилась за відхиленням від синусоїди «опорних» точок – амплітудного значення напруги U, і фази амплітудного значення напруги φ. Проведено моделювання та аналіз спотворень форми синусоїдальної напруги другою та третьою вищими гармоніками. Отримано залежності огинаючої напруги U від фази φ і фази φ огинаючої від початкової фази φn другої і третьої гармонік та проведено оцінки спричинених цими гармоніками спотворень. Приведено формули для оцінки граничних відхилень амплітуди: Umаx=1+Kn; фази: m=аrссоs(nКn); розрахунку початкової фази гармоніки n, за якої відхилення фази φ рівні нулю: 2=± /2 і 3=0, 3=± , та рівняння для n і φ, за яких відхилення U дорівнюють нулю. Отримані при моделюванні оцінки спотворень синусоїдальної напруги вищими гармоніками можуть використовуватися для визначення допустимих рівнів нелінійних спотворень, обчислення похибок вимірювань амплітуди, частоти і різниці фаз від вищих гармонік, розробки методів мінімізації спотворень та ін.