仿真模拟串并联谐振对RLC部件的影响程度

仿真模拟串并联谐振对RLC部件的影响程度摘要：针对电力供配电系统中存在的串、并联谐振问题，通过带入实例数据到仿真电路模型中，验证串、并联谐振发生时，对用电负荷中rlc部件的影响程度，通过实际配电负荷参数，结合matlab智能仿真软件分析，详细剖析了串、并联谐振的危害性。关键词：串、并联谐振；matlab仿真软件；用电负荷rlc危害性当今各大型用电企业由于产品多样化，导致实际用电设备的负载性质各不相同。经综合归类总结用电负荷性质：阻性负载r，感性负载l，容性负载c。根据电路基础原理可知，r、l、c串联或并联后，在某种特定频率条件下会发生串联谐振或并联谐振现象，而在串、并联谐振发生时，r、l、c各部件会受到怎样的影响，本文就根据串、并联谐振原理，理论计算给定r、l、c参数，仿真模拟电路在发生串、并联谐振时各器件的数据参数及波形变化效果。图文并茂的对串、并联谐振现象做进一步解析。1谐振现象描述在含有电阻r、电感l和电容c的交流电路中，电路两端电压与其电流一般是不同相的，若调节电路参数或电源频率使电路电流与电源电压同相，电路呈电阻性，称这时电路的工作状态为谐振。在rlc串联电路中发生的，称为串联谐振；在rlc并联电路中发生的，称为并联谐振；谐振现象是正弦交流电路的一种特定现象，它在电子和通讯工程中得到广泛应用，但在电力系统中，发生谐振有可能破坏系统的正常工作，本文主要对电力系统进行谐振分析。2串联谐振发生条件，串联谐振电路如下图1所示：串联谐振电路特点：（1）电路总阻抗值最小：；（2）电源电压一定时，支路电流最大：；（3）电路总阻抗呈电阻性，电容或电感上的电压高于电源电压，称为过电压现象，往往会造成元件的损坏。但谐振时l和c两端的等效阻抗为零（相当于短路）；（4）谐振时电路不从外部吸收无功功率，但电路内部的电感与电容之间周期性地进行磁场与电场能量的交换。现通过实际仿真数据验证串、并联谐振现象：仿真参数如下表1所示：串联谐振仿真电路图如下图2所示：工频下：系统电压us，电流is，电阻电压ur，电容电压uc，电感电压ul，uc+ul仿真波形如下图3所示：谐振频率下：系统电压us，电流is，电阻电压ur，电容电压uc，电感电压ul，uc+ul仿真波形如下图4所示：对比仿真数据如下表2所示：（1）电路总阻抗值最大；（2）当电源电流一定时，电源l、c支路电流会大于总电流，且电感，电容电压过压；（3）谐振时电路不从外部吸收无功功率，但电路内部的电感与电容之间周期性地进行磁场与电场能量的交换。现通过实际仿真数据验证并联谐振现象：仿真电路图如下图6所示：此处并联谐振以负载电流源作为电源，把补偿支路c与电源阻抗l并联连接成仿真电路：工频下：电源电流is，电容电流ic，电感电流il，总电压us仿真波形如下图7所示：谐振频率下：电源电流is，电容电流ic，电感电流il，总电压us仿真波形如下图8所示注：根据0.38kv谐波电流标准上限值为is/5，令5次谐波电流is5=400/5=80a；总结仿真结果如下：对比仿真数据如下表3所示：根据以上对比数据分析：并联谐振发生后，电源电流为80a，电容电流由16.6a放大到7017a，放大422倍；电感电流由416.6a放大到7019a，放大16.8倍；总电压由107.7v放大到9068v，放大84倍。4结束语当系统发生串联或者并联谐振时，由仿真结论总结出，电容严重过压过流导致其内部膜间击穿，电容爆炸烧毁；电抗器严重过压过流，铁芯严重发生磁饱合现象，过热现象严重，同时线圈过流严重过热，导致电抗器整体烧毁报废；线路电阻有限，严重过流导致损耗增加，线路被严重烧断；与此同时，串、并联谐振会危及到供配电系统，使之不能正常稳定运行，进而连累到其它设备的正常工作。参考文献[1]邱关源.电路（第四版）[m].北京：高等教育出版社，1999（6）：210-218.[2]俞大光.电工基础（中册）.（修订版）[m].北京：高等教育出版社，1996.[3]《中国电力百科全书》编辑部.中国电力百科全书输电与配电卷[m].中国电力出版社，1995.[4]攀枝花电业局.浅谈谐振过电压[j].刘长生：攀枝