Aby sa znížilo znečistenie pulzným prúdom spôsobené strednofrekvenčnou pecou, Čína prijala technológiu multipulzného usmerňovača a vyvinula niekoľko zariadení pre strednofrekvenčné pece, ako sú 6-pulzné, 12-pulzné a 24-pulzné medzifrekvenčné pece, ale pretože náklady na tieto sú relatívne vysoké Vysoké, mnohé spoločnosti vyrábajúce železo stále tavia kovové materiály v 6-pulzných medzifrekvenčných peciach a problém znečistenia životného prostredia pulzným prúdom nemožno ignorovať.V súčasnosti existujú hlavne dva druhy schém riadenia pre harmonické frekvenčné pece: jedným je schéma riadenia úľavy, ktorá je jednou z metód, ako sa zbaviť súčasných problémov s harmonickými, a je preventívnym opatrením na predchádzanie harmonickým medziľahlým frekvenčné indukčné pece.Hoci druhá metóda môže riešiť stále závažnejší problém harmonického znečistenia prostredia mnohými spôsobmi, pre v súčasnosti používané medzifrekvenčné indukčné pece možno na kompenzáciu výsledných harmonických použiť iba prvú metódu.Tento článok pojednáva o princípe IF pece a jej harmonických kontrolných opatreniach a navrhuje aktívny výkonový filter (APF) na kompenzáciu a riadenie harmonických v rôznych stupňoch 6-pulznej IF pece.
Elektrický princíp medzifrekvenčnej pece.
Strednofrekvenčná pec je rýchle a stabilné kovové vykurovacie zariadenie a jej základným vybavením je stredofrekvenčný napájací zdroj.Napájanie stredofrekvenčnej pece zvyčajne používa metódu konverzie AC-DC-AC a striedavý prúd vstupnej frekvencie sa vydáva ako striedavý prúd so strednou frekvenciou a zmena frekvencie nie je obmedzená frekvenciou elektrickej siete.Bloková schéma obvodu je znázornená na obrázku 1:
Na obrázku 1 je hlavnou funkciou časti invertorového obvodu previesť trojfázový komerčný striedavý prúd poskytovateľa prenosu a distribúcie energie na striedavý prúd, vrátane napájacieho obvodu poskytovateľa prenosu a distribúcie energie, mostového usmerňovača obvod, filtračný obvod a riadiaci obvod usmerňovača .Hlavnou funkciou invertorovej časti je premena striedavého prúdu na jednofázový vysokofrekvenčný striedavý prúd (50 ~ 10000 Hz), vrátane napájacieho obvodu meniča, štartovacieho napájacieho obvodu a napájacieho obvodu záťaže.Nakoniec jednofázový strednofrekvenčný striedavý prúd v indukčnej cievke v peci generuje strednofrekvenčné striedavé magnetické pole, ktoré spôsobí, že vsádzka v peci generuje indukčnú elektromotorickú silu, generuje veľký vírivý prúd v náplni a zahrieva náboj, aby sa roztavil.
Harmonická analýza
Harmonické vlny dodávané do elektrickej siete stredofrekvenčným napájaním sa vyskytujú hlavne v usmerňovacom zariadení.Ako príklad na analýzu obsahu harmonických si berieme trojfázový šesťpulzný obvod mostíkového usmerňovača s úplným riadením.Zanedbanie celého procesu fázového prenosu a pulzácie prúdu tyristorového invertorového obvodu trojfázového reťazca uvoľňovania produktu za predpokladu, že reaktancia na strane striedavého prúdu je nulová a indukčnosť striedavého prúdu je nekonečná, pomocou metódy Fourierovej analýzy záporná a kladná polovica -vlnové prúdy môžu byť Stred kruhu sa používa ako nulový bod času a vzorec je odvodený na výpočet a-fázového napätia na striedavej strane.
Vo vzorci: Id je priemerná hodnota prúdu na strane DC obvodu usmerňovača.
Z vyššie uvedeného vzorca je zrejmé, že pre 6-pulzovú medzifrekvenčnú pec môže generovať veľké množstvo 5., 7., 1., 13., 17., 19. a iných harmonických, ktoré možno zhrnúť ako 6k ± 1 (k je kladné celé číslo) harmonických, efektívna hodnota každej harmonickej je nepriamo úmerná rádu harmonických a pomer k základnej efektívnej hodnote je prevrátený rádu harmonických.
Štruktúra obvodu pece so strednou frekvenciou.
Podľa rôznych komponentov na uchovávanie jednosmernej energie možno medzifrekvenčné pece všeobecne rozdeliť na bežné medzifrekvenčné pece a napäťové medzifrekvenčné pece.Prvok na akumuláciu energie súčasného typu medzifrekvenčnej pece je veľký induktor, zatiaľ čo prvok na akumuláciu energie medzifrekvenčnej pece napäťového typu je veľký kondenzátor.Medzi nimi sú aj ďalšie rozdiely, ako napríklad: prúdová medzifrekvenčná pec je riadená tyristorom, rezonančný obvod záťaže je paralelná rezonancia, zatiaľ čo napäťová medzifrekvenčná pec je riadená IGBT a rezonančný obvod záťaže je sériová rezonancia.Jeho základná štruktúra je znázornená na obrázku 2 a obrázku 3.
harmonická generácia
Takzvané harmonické vyššieho rádu sa vzťahujú na zložky nad celočíselným násobkom základnej frekvencie získanej rozkladom periodického nesínusového AC Fourierovho radu, všeobecne nazývaného harmonické vyššieho rádu.Frekvencia (50Hz) Zložka rovnakej frekvencie.Harmonické rušenie je hlavným „obťažovaním verejnosti“, ktoré ovplyvňuje kvalitu napájania súčasného energetického systému.
Harmonické znižujú prenos a využitie energetiky, prehrievajú elektrické zariadenia, spôsobujú vibrácie a hluk, zhoršujú izolačnú vrstvu, skracujú životnosť a spôsobujú bežné poruchy a vyhorenie.Zvýšte obsah harmonických, zariadenie na kompenzáciu vyhorenia kondenzátora a ďalšie zariadenia.V prípade, že náhradu za zneplatnenie nemožno použiť, vzniknú pokuty za zneplatnenie a zvýšia sa účty za elektrinu.Impulzné prúdy vysokého rádu spôsobia nesprávne fungovanie reléových ochranných zariadení a inteligentných robotov a presné meranie spotreby energie bude zmätené.Mimo systému napájania majú harmonické kmity veľký vplyv na komunikačné zariadenia a elektronické produkty.Dočasné prepätie a dočasné prepätie, ktoré generuje harmonické, zničí izolačnú vrstvu strojov a zariadení a spôsobí trojfázové skratové poruchy a harmonický prúd a napätie poškodených transformátorov čiastočne spôsobia sériovú rezonanciu a paralelnú rezonanciu vo verejnej elektrickej sieti. , čo spôsobuje veľké bezpečnostné nehody.
Strednofrekvenčná elektrická pec je druh medzifrekvenčného napájacieho zdroja, ktorý sa prevádza na strednú frekvenciu pomocou presnosti a meniča a generuje veľké množstvo škodlivých vyšších harmonických v elektrickej sieti.Najvyššou prioritou vedeckého výskumu sa preto stalo zlepšenie kvality energie strednofrekvenčných pecí.
plán riadenia
Veľký počet dátových pripojení medzifrekvenčných pecí zhoršil pulzné prúdové znečistenie elektrickej siete.Výskum harmonického riadenia stredofrekvenčných pecí sa stal naliehavou úlohou a vedci ho široko oceňujú.Aby vplyv harmonických generovaných frekvenčnou pecou na verejnú sieť spĺňal požiadavky napájacej a distribučnej sústavy zariadení komerčných pozemkov, je potrebné aktívne prijímať opatrenia na elimináciu harmonického znečistenia.Praktické opatrenia sú nasledovné.
Po prvé, transformátor používa schému pripojenia Y/Y/.Vo veľkej priestorovej stredofrekvenčnej indukčnej peci využíva spínací transformátor odolný voči výbuchu spôsob zapojenia Y/Y/△.Zmenou spôsobu zapojenia predradníka na komunikáciu s transformátorom na strane AC môže kompenzovať charakteristický impulzný prúd vysokého rádu, ktorý nie je vysoký.Ale cena je vysoká.
Druhým je použitie LC pasívneho filtra.Hlavnou štruktúrou je použitie kondenzátorov a reaktorov v sérii na vytvorenie kruhov série LC, ktoré sú v systéme paralelné.Táto metóda je tradičná a môže kompenzovať harmonické aj reaktívne zaťaženie.Má jednoduchú štruktúru a je široko používaný.Výkon kompenzácie je však ovplyvnený charakteristickou impedanciou siete a operačného prostredia a je ľahké vyvolať paralelnú rezonanciu so systémom.Môže kompenzovať iba pulzné prúdy s pevnou frekvenciou a kompenzačný efekt nie je ideálny.
Po tretie, použitím aktívneho filtra APF je potlačenie harmonických vyšších rádov relatívne novou metódou.APF je zariadenie na kompenzáciu dynamického impulzného prúdu s vysokou konštrukciou prepážky a vysokorýchlostnou odozvou, dokáže sledovať a kompenzovať impulzné prúdy so zmenami frekvencie a intenzity, má dobrý dynamický výkon a kompenzačný výkon nebude ovplyvnený charakteristickou impedanciou.Účinok súčasnej kompenzácie je dobrý, preto je široko cenený.
Aktívny výkonový filter je vyvinutý na základe pasívneho filtrovania a jeho filtračný účinok je vynikajúci.V rozsahu jeho menovitého zaťaženia jalovým výkonom je filtračný účinok 100 %.
Aktívny výkonový filter, to znamená aktívny výkonový filter, aktívny výkonový filter APF sa líši od metódy pevnej kompenzácie tradičného LC filtra a realizuje dynamickú kompenzáciu sledovania, ktorá dokáže presne kompenzovať harmonické a jalový výkon veľkosti a frekvencie.Aktívny filter APF patrí do sériového zariadenia na kompenzáciu impulzného prúdu vyššieho rádu.Monitoruje prúd záťaže v reálnom čase podľa externého prevodníka, vypočítava zložku impulzného prúdu vysokého rádu v prúde záťaže podľa interného DSP a vysiela riadiaci dátový signál do napájacieho zdroja meniča., Invertorový napájací zdroj sa používa na generovanie harmonického prúdu vysokého rádu rovnakej veľkosti ako záťažový harmonický prúd vyššieho rádu a spätný prúd vyšších harmonických sa zavádza do elektrickej siete, aby sa zachovala funkcia aktívneho filtra.
Princíp činnosti APF
Aktívny filter Hongyan detekuje záťažový prúd v reálnom čase cez externý prúdový transformátor CT a extrahuje harmonickú zložku záťažového prúdu pomocou interného výpočtu DSP a prevádza ju na riadiaci signál v digitálnom signálovom procesore.Súčasne digitálny signálový procesor generuje sériu signálov modulácie šírky impulzov PWM a posiela ich do interného výkonového modulu IGBT, čím riadi výstupnú fázu meniča tak, aby bola opačná k smeru harmonického prúdu záťaže, a prúd s rovnakou amplitúdou sú dva harmonické prúdy presne opačné.Offset, aby sa dosiahla funkcia filtrovania harmonických.
Technické vlastnosti APF
1. Trojfázová rovnováha
2. Kompenzácia jalového výkonu, poskytujúca účinník
3. S funkciou automatického obmedzenia prúdu nedôjde k preťaženiu
4. Harmonická kompenzácia, môže súčasne odfiltrovať prúd 2 ~ 50. harmonickej
5. Jednoduchý dizajn a výber, stačí zmerať veľkosť harmonického prúdu
6. Jednofázový dynamický vstrekovací prúd, neovplyvnený nevyváženosťou systému
7. Reakcia na zmeny zaťaženia v rámci 40US, celkový čas odozvy je 10 ms (1/2 cyklu)
Filtračný efekt
Frekvencia harmonického riadenia je až 97% a rozsah harmonického riadenia je široký 2~50 krát.
Bezpečnejšia a stabilnejšia metóda filtrovania;
Popredný režim rušivého riadenia v priemysle, spínacia frekvencia je až 20 kHz, čo minimalizuje stratu filtrovania a výrazne zlepšuje rýchlosť filtrovania a presnosť výstupu.A predstavuje nekonečnú impedanciu mriežkového systému, ktorá neovplyvňuje impedanciu mriežkového systému;a výstupný tvar vlny je presný a bezchybný a neovplyvní iné zariadenia.
Väčšia prispôsobivosť k životnému prostrediu
Kompatibilné s dieselovými generátormi, zlepšujúce schopnosť záložného napájania;
Vyššia tolerancia kolísania a skreslenia vstupného napätia;
Štandardné zariadenie na ochranu pred bleskom triedy C, zlepšuje schopnosť odolávať zlým poveternostným podmienkam;
Použiteľný rozsah okolitej teploty je silnejší, až do -20°C~70°C.
Aplikácie
Hlavným vybavením zlievarenskej spoločnosti je medzifrekvenčná elektrická pec.Strednofrekvenčná elektrická pec je typickým zdrojom harmonických, ktorý generuje veľké množstvo harmonických, čo spôsobuje, že kompenzačný kondenzátor nefunguje normálne.Teplota transformátora v lete dosahuje 75 stupňov, čo spôsobuje plytvanie elektrickou energiou a skracuje jeho životnosť.
Zlieváreň medzifrekvenčnej pece je napájaná napätím 0,4 KV a jej hlavnou záťažou je 6-pulzná rektifikačná medzifrekvenčná pec.Usmerňovacie zariadenie generuje veľké množstvo harmonických pri premene striedavého prúdu na jednosmerný prúd počas práce, čo je typický zdroj harmonických;harmonický prúd sa vstrekuje do elektrickej siete, na impedancii siete sa generuje harmonické napätie, ktoré spôsobuje skreslenie sieťového napätia a prúdu, ovplyvňuje kvalitu napájania a bezpečnosť prevádzky, zvyšuje stratu vedenia a napäťový posun a má negatívny vplyv na sieť a elektrických zariadení samotnej továrne.
1. Charakteristická harmonická analýza
1) Rektifikačné zariadenie medzifrekvenčnej pece je 6-pulzná riadená rektifikácia;
2) Harmonické kmity generované usmerňovačom sú 6K+1 nepárne harmonické.Fourierove rady sa používajú na rozklad a transformáciu prúdu.Je možné vidieť, že priebeh prúdu obsahuje o 6K±1 vyššie harmonické.Podľa skúšobných údajov medzifrekvenčnej pece, harmonická Obsah vlnového prúdu je uvedený v tabuľke nižšie:
Počas pracovného procesu medzifrekvenčnej pece vzniká veľké množstvo harmonických.Podľa výsledkov skúšok a výpočtov stredofrekvenčnej pece sú charakteristické harmonické najmä prúdy 5., 7., 11. a 13. harmonické sú relatívne veľké a skreslenie napätia a prúdu je vážne.
2. Schéma harmonického riadenia
Podľa aktuálnej situácie podniku spoločnosť Hongyan Electric navrhla kompletnú sadu filtračných riešení pre harmonickú reguláciu medzifrekvenčných pecí.Vzhľadom na účinník zaťaženia, potreby absorpcie harmonických a harmonické pozadia je na nízkonapäťovej strane podnikového transformátora 0,4 kV inštalovaná sada aktívnych filtračných zariadení.Harmonické sú riadené.
3. Analýza efektu filtra
1) Aktívne filtračné zariadenie je uvedené do prevádzky a automaticky sleduje zmeny rôznych záťažových zariadení medzifrekvenčnej pece, takže každá harmonická môže byť efektívne odfiltrovaná.Zabráňte vyhoreniu spôsobenému paralelnou rezonanciou kondenzátorovej banky a systémového obvodu a zabezpečte normálnu prevádzku skrine kompenzácie jalového výkonu;
2) Harmonické prúdy sa po liečbe účinne zlepšili.Prúdy 5., 7. a 11. harmonickej, ktoré neboli uvedené do prevádzky, boli vážne prekročené.Napríklad prúd 5. harmonickej klesne z 312A na približne 16A;prúd 7. harmonickej klesne z 153A na približne 11A;prúd 11. harmonickej klesne zo 101A na približne 9A;Vyhovuje národnej norme GB/T14549-93 „Harmonické vlastnosti výkonu verejnej siete“;
3) Po harmonickej regulácii sa teplota transformátora zníži zo 75 stupňov na 50 stupňov, čím sa ušetrí veľa elektrickej energie, zníži sa dodatočná strata transformátora, zníži sa hluk, zlepší sa zaťažiteľnosť transformátora a predĺži sa životnosť transformátora;
4) Po spracovaní sa kvalita napájania stredofrekvenčnej pece účinne zlepší a zlepší sa miera využitia strednofrekvenčného napájacieho zdroja, čo vedie k dlhodobej bezpečnej a ekonomickej prevádzke systému a zlepšeniu ekonomické výhody;
5) Znížte efektívnu hodnotu prúdu pretekajúceho rozvodným vedením, zlepšite účinník a eliminujte harmonické prúdenie rozvodným vedením, čím sa výrazne zníži strata vedenia, zníži sa nárast teploty rozvodného kábla a zlepší sa zaťaženie. kapacita linky;
6) Znížiť nesprávne fungovanie alebo odmietnutie ovládacích zariadení a reléových ochranných zariadení a zlepšiť bezpečnosť a spoľahlivosť napájania;
7) Kompenzujte nerovnováhu trojfázového prúdu, znížte stratu medi transformátora a vedenia a neutrálny prúd a zlepšite kvalitu napájania;
8) Po pripojení APF môže zvýšiť aj zaťažiteľnosť transformátora a rozvodných káblov, čo je ekvivalentné rozšíreniu systému a znižuje investície do rozšírenia systému.
Čas odoslania: 13. apríla 2023