همانطور که در دو جلسه قبل دربارة هارمونیک ، اندازهگیری آنها و همچنین به وجود آوردن آنها به صورت مخصوص صحبت شد ، امروز قصد دارم شبیه سازی THDرو در محیط سیمولینک متلب در هشت دقیقه بررسی کنم.
powergui
دربارة powergui صحبت کردیم اینکه چگونه می‌توان با استفاده از powergui و آنالیز فوریه میزان THD، و هر کدام از هارمونیک‌ها را محاسبه کنیم.
total harmonic distortion
همانطور که در مباحث تئوریک گفتیم THD یا total harmonic distortion عددی است که ما روی آن خیلی حساس هستیم و به عنوان خروجی انواع اینورترهایمان باید اندازهگیری روی آن انجام دهیم.
اما در بعضی مواقع نیاز داریم که total harmonic distortion را در تمامی لحظات شبیه‌سازی ضبط کنیم. چون میدانید total harmonic distortion می‌تواند متغیر باشد نسبت به آن بازه انتگرال‌گیری ما.
زمانی که نیاز داشته باشیم که در کل زمان سیستم این را اندازهگیری کنیم و زمانی که از حد مجاز آن فراتر رفت total harmonic distortion یا THD ما، بعد از اینکه از یک حدی بیشتر شد بیایم و سیستم را متوقف کنیم؛ یعنی داریم یک ضرر هنگفتی را به سیستم برق‌مان وارد می‌کنیم.
نیاز است که از بلوک‌هایی که live می‌یان اندازهگیری می‌کنند استفاده کنیم برای total harmonic distortion.
استفاده از متلب
متلب خوشبختانه این را برای ما فراهم کرده است. شما از Extra library و قسمت measurements یکی از بلوک‌هایی که به کار می‌می‌آید total harmonic distortion یا THD است.
این را می‌توانید به سیستم‌تان اضافه کنید و از خروجی ولتاژتان یک خروجی بگیرید. بر روی آن دابل‌کلیک که کنید تنها گزینه‌ای که دارد Fundamental frequency می‌باشد. آن را می‌توانید بر روی 50 هرتز بگذارید. تنها تنظیمی که این بلوک دارد این است که از 60 هرتز به 50 هرتز تغییر می‌دهیم.
حال می‌توانیم بر روی scope ای که داریم، نیازی نیست scope جدیدی را بگذاریم. Number of axes را بر روی 2 قرار می‌دهیم و اصطلاحاً آن را دو کاناله می‌کنیم.
بعد از آن خروجی را به ورودی scope متصل می‌کنیم.
پس از اینکه نتیجة شبیه‌سازی را Run کنیم و scope را ببینیم یک میزانی از THD را می‌بینید که ابتدائاً به شدت زیاد می‌شود که این برای Run کردن شبیه‌سازی است و خیلی مورد توجه نیست.
اندازه گیری با اسکوپ
ولی کم‌کم بر روی صفر قرار می‌گیرد؛ یعنی THD ما در نواحی‌ای که در شکل می‌بینید زمانی که هارمونیک‌ها اضافه شود، بر روی زمان 0.05 ثانیه تقریباً برابر صفر بوده است.
برای اینکه دقیق‌تر این بازه را ببینیم، می‌بینیم که تقریباً در قسمت نشان داده شده روی صفر است و بعد روی 0.4قرار می‌گیرد که میزان نهایی THD می‌باشد.
اگر programmable را تغییر دهیم یا زمان شبیه‌سازی را بر روی 1 ثانیه بگذاریم و با تغییر دادن این زمان تمام شدن هارمونیک‌هایمان را هم روی 0.05ثانیه بگذاریم یعنی از 0.05 روی 0.5 ثانیه یا 0.8 ثانیه تغییر کند.
بعد از اینکه Run کنیم، انتظار داریم که THD ما صفر شود. در تصویر زیر می‌بینید که میزان THD ما یک مدتی صفر بوده، سپس روی 0.5 قرار گرفته و دوباره صفر شده است که کاملاً منطبق است که بر سیستم بالا که دارید می‌بینید. زمانی که در بالا اعوجاج داریم، THD داریم، زمانی که در بالا صفر می‌شود THD ما تقریباً average اش برابر صفر است. یک میزان تلورانسی دارد که آن برای اندازه‌گیری‌های خود متلب است و قابل صرف‌نظر کردن می‌باشد در حد 0.05 درصد. این 0.05 درصد را کاملاً می‌توانیم نادیده بگیریم.
بنابراین اگر ما احتیاج به اندازهگیری live داشتیم می‌توانیم از THD استفاده کنیم. همچنین فوریه را نیز می‌توانیم در اینجا محاسبه نماییم.
محاسبه فوریه
فوریه را اگر در جای مشخص شده قرار دهیم.
Fundamental را بر روی 50 هرتز قرار دهیم و هارمونیک اگر بر روی 1 باشد، 1 را محاسبه می‌کند اما بر روی 3 می‌گذاریم تا سوم را حساب کنیم.
همانطور که خودمان تنظیم کردیم می‌‌دانیم هارمونیک 7 ما بر روی 5/0 یعنی 50 ولت قرار گرفته است. و ما harmonic را در پنجرة بالا بر روی 7 می‌گذاریم تا 50 ولت را به ما نشان دهد.
یک Mag و یک Phase دارد. ما از Mag استفاده می‌کنیم و با فاز فعلاً کاری نداریم. یک Scope دیگر را انتخاب می‌کنیم هر دوی ورودی‌ها را متصل می‌کنیم.
و بعد از Run گرفتن تقریباً می‌بینید که قسمت بالایی که به Mag متصل شده تقریباً برابر 50 درصد ورودی یا حدود 40 است. این مقدار تلورانس برای خطای اندازهگیری است و جای نگرانی ندارد. این فازش را هم می‌بینید که روی 35 قرار گرفته است.
آن چیزی است که خودِ ما قرارش دادیم. می‌بینید که فاز را ما بر روی 35 قرار دادیم.
اگر تنظیمات را به جای 7 بر روی 3 قرار دهیم. انتظار داریم که فاز ما بر روی 25- درجه بیاید. اگر فاز را دقیقاً نگاه کنید average بر روی 25- درجه است.
و میزان ولتاژ ما تقریباً برابر با 5 ولت است. 5 ولت تقریباً برابر 0.05 صد ولت است که چیزی حدود همان عدد را به ما نشان می‌دهد در زمانی که تزریق را انجام دادیم.
امیدوارم که این سلسله مباحث کنترل و نمایش هارمونیک‌ها و کیفیت توان بتواند در دروسی مانند کیفیت توان یا power quality بتواند شما را یاری کند.در جلسه بعد از شبیه سازی اینورتر سه فاز صحبت می کنم.
