Да би се смањило загађење импулсне струје узроковано пећи средње фреквенције, Кина је усвојила технологију исправљача са више импулса и развила неколико опреме за пећи средње фреквенције као што су пећи са 6 импулса, 12 импулса и 24 импулса, али јер је цена овог последњег релативно висока Висока, многе компаније за производњу гвожђа још увек топе металне материјале у пећима средње фреквенције са 6 импулса, а проблем загађења животне средине импулсним струјама не може се занемарити.Тренутно постоје углавном две врсте шема управљања за хармонике фреквенцијских пећи: једна је шема управљања растерећењем, која је један од метода да се отарасите тренутних хармонских проблема, и превентивна је мера за спречавање хармоника међупроизвода. фреквенцијске индукционе пећи.Иако друга метода може да се носи са све озбиљнијим проблемом хармонијског загађења животне средине на много начина, за индукционе пећи средње фреквенције које се тренутно користе, само први метод се може користити за компензацију резултујућих хармоника.Овај рад разматра принцип ИФ пећи и њене мере контроле хармоника, и предлаже филтер активне снаге (АПФ) за компензацију и контролу хармоника у различитим фазама 6-импулсне ИФ пећи.
Електрични принцип пећи средње фреквенције.
Пећ средње фреквенције је брз и стабилан уређај за грејање метала, а његова основна опрема је напајање средње фреквенције.Напајање пећи средње фреквенције обично усваја метод конверзије АЦ-ДЦ-АЦ, а наизменична струја улазне фреквенције снаге излази као наизменична струја средње фреквенције, а промена фреквенције није ограничена фреквенцијом електричне мреже.Блок дијаграм кола је приказан на слици 1:
На слици 1, главна функција дела инверторског кола је да претвори трофазну комерцијалну наизменичну струју провајдера за пренос и дистрибуцију електричне енергије у наизменичну струју, укључујући струјно коло снабдевача за пренос и дистрибуцију енергије, мосног исправљача коло, коло филтера и управљачки круг исправљача.Главна функција инверторског дела је да претвори наизменичну струју у једнофазну високофреквентну наизменичну струју (50~10000Хз), укључујући струјни круг инвертора, стартно струјни круг и струјни круг оптерећења.Коначно, једнофазна наизменична струја средње фреквенције у индукционом калему у пећи генерише наизменично магнетно поље средње фреквенције, које узрокује да пуњење у пећи генерише индукциону електромоторну силу, генерише велику вртложну струју у пуњењу, и загрева пуњење да се истопи.
Хармониц Аналисис
Хармоници који се убризгавају у електричну мрежу путем напајања средње фреквенције углавном се јављају у исправљачком уређају.Овде узимамо трофазно шестопулсно мосно исправљачко коло пуне контроле као пример за анализу садржаја хармоника.Занемарујући цео процес преноса фазе и пулсирање струје тиристорског инверторског кола трофазног ланца ослобађања производа, под претпоставком да је реактанса на страни наизменичне струје нула, а индуктивност наизменичне струје бесконачна, коришћењем методе Фуријеове анализе, негативна и позитивна половина -таласне струје могу бити Центар круга се користи као нулта тачка времена, а формула се изводи за израчунавање напона а-фазе на страни наизменичне струје.
У формули: Ид је просечна вредност једносмерне бочне струје исправљачког кола.
Из горње формуле се може видети да за пећ средње фреквенције са 6 импулса може да генерише велики број 5., 7., 1., 13., 17., 19. и других хармоника, који се могу сумирати као 6к ± 1 (к је позитиван цео број) хармоника, ефективна вредност сваког хармоника је обрнуто пропорционална хармонијском реду, а однос према основној ефективној вредности је реципрочна вредност хармонијског реда.
Структура кола пећи средње фреквенције.
Према различитим компонентама за складиштење ДЦ енергије, пећи средње фреквенције се генерално могу поделити на пећи средње фреквенције тренутног типа и пећи средње фреквенције напонског типа.Елемент за складиштење енергије пећи средње фреквенције тренутног типа је велики индуктор, док је елемент за складиштење енергије пећи средње фреквенције напонског типа велики кондензатор.Постоје и друге разлике између њих, као што су: пећ средње фреквенције струјног типа контролише тиристор, коло резонанције оптерећења је паралелна резонанција, док пећ средње фреквенције напонског типа контролише ИГБТ, а резонантно коло оптерећења је резонанција серије.Његова основна структура је приказана на слици 2 и слици 3.
хармонска генерација
Такозвани хармоници високог реда односе се на компоненте изнад целобројног умножака основне фреквенције добијене декомпозицијом периодичних несинусоидних АЦ Фуријеових редова, који се генерално називају хармоници високог реда.Фреквенција (50Хз) Компонента исте фреквенције.Хармоничне сметње представљају велику „јавну сметњу“ која утиче на квалитет струје тренутног електроенергетског система.
Хармоници смањују пренос и искоришћеност електроенергетике, доводе до прегревања електричне опреме, изазивају вибрације и буку, погоршавају изолациони слој, смањују животни век и узрокују уобичајене кварове и прегоревање.Повећајте садржај хармоника, сагорејте опрему за компензацију кондензатора и другу опрему.У случају када се накнада за поништавање не може користити, настају новчане казне и рачуни за струју ће се повећати.Пулсне струје високог реда ће узроковати погрешан рад уређаја за заштиту релеја и интелигентних робота, а прецизно мерење потрошње енергије ће бити збуњено.Изван система напајања, хармоници имају велики утицај на комуникациону опрему и електронске производе.Привремени пренапон и привремени пренапон који генеришу хармонике уништиће изолациони слој машина и опреме, узрокујући трофазне кварове кратког споја, а струја хармоника и напон оштећених трансформатора ће делимично произвести серијску резонанцију и паралелну резонанцу у јавној електроенергетској мрежи. , узрокујући велике безбедносне несреће.
Електрична пећ средње фреквенције је врста напајања средње фреквенције, која се претвара у средње фреквенцију кроз прецизност и инвертер, и генерише велики број штетних хармоника високог реда у електричној мрежи.Због тога је побољшање квалитета електричне енергије у пећима средње фреквенције постало главни приоритет научног истраживања.
план управљања
Велики број веза за пренос података пећи средње фреквенције погоршао је загађење електроенергетске мреже импулсним струјама.Истраживање хармонијског управљања пећима средње фреквенције постало је хитан задатак и научници су га веома ценили.Да би утицај хармоника које ствара фреквенцијска пећ на јавну мрежу задовољио захтеве система за напајање и дистрибуцију опреме за привредно земљиште, потребно је активно предузимати мере за отклањање хармонског загађења.Практичне мере предострожности су следеће.
Прво, трансформатор користи И/И/ образац везе.У индукционој пећи средње фреквенције великог простора, прекидачки трансформатор отпоран на експлозију усваја метод ожичења И/И/△.Променом методе ожичења баласта за комуникацију са трансформатором на страни наизменичне струје, он може да поништи карактеристичну импулсну струју високог реда која није висока.Али цена је висока.
Други је употреба ЛЦ пасивног филтера.Главна структура је коришћење кондензатора и реактора у серији да би се формирали прстенови серије ЛЦ, који су паралелни у систему.Ова метода је традиционална и може компензовати и хармонике и реактивна оптерећења.Има једноставну структуру и широко се користи.Међутим, на перформансе компензације утичу карактеристична импеданса мреже и радног окружења, и лако је изазвати паралелну резонанцију са системом.Може да компензује само импулсне струје фиксне фреквенције, а ефекат компензације није идеалан.
Треће, коришћењем АПФ активног филтера, потискивање хармоника високог реда је релативно нова метода.АПФ је динамички уређај за компензацију импулсне струје, са високим дизајном партиција и брзим одзивом, може пратити и компензовати импулсне струје са променама фреквенције и интензитета, има добре динамичке перформансе, а на перформансе компензације неће утицати карактеристична импеданса.Ефекат текуће компензације је добар, па је надалеко цењен.
Филтер активне снаге је развијен на основу пасивног филтрирања, а његов ефекат филтрирања је одличан.У оквиру опсега његовог номиналног оптерећења реактивне снаге, ефекат филтрирања је 100%.
Филтер активне снаге, односно филтер активне снаге, АПФ филтер активне снаге разликује се од методе фиксне компензације традиционалног ЛЦ филтера и остварује динамичку компензацију праћења, која може прецизно компензовати хармонике и реактивну снагу величине и фреквенције.АПФ активни филтер припада серијској опреми за компензацију импулсне струје високог реда.Он прати струју оптерећења у реалном времену према екстерном претварачу, израчунава компоненту пулсне струје високог реда у струји оптерећења према интерном ДСП-у и шаље сигнал контролних података у напајање претварача., Инвертерско напајање се користи за генерисање хармонијске струје високог реда исте величине као струја високог хармонија оптерећења, а обрнута струја хармоника високог реда се уводи у електричну мрежу да би се одржала активна функција филтера.
Принцип рада АПФ-а
Хонгиан активни филтер детектује струју оптерећења у реалном времену преко екстерног струјног трансформатора ЦТ, и издваја хармонијску компоненту струје оптерећења кроз интерни ДСП прорачун и претвара је у контролни сигнал у процесору дигиталних сигнала.Истовремено, дигитални процесор сигнала генерише серију ПВМ сигнала ширине импулса модулације и шаље их унутрашњем ИГБТ модулу напајања, контролишући излазну фазу претварача да буде супротна смеру хармонске струје оптерећења, а струја са истом амплитудом, две хармонске струје су тачно супротне једна другој.Оффсет, тако да се постигне функција филтрирања хармоника.
АПФ техничке карактеристике
1. Трофазни баланс
2. Компензација реактивне снаге, пружајући фактор снаге
3. Са функцијом аутоматског ограничавања струје неће доћи до преоптерећења
4. Хармонска компензација, може филтрирати 2 ~ 50. хармонску струју у исто време
5. Једноставан дизајн и избор, потребно је само измерити величину хармонске струје
6. Једнофазна динамичка струја убризгавања, на коју не утиче неравнотежа система
7. Одговор на промене оптерећења унутар 40УС, укупно време одговора је 10мс (1/2 циклуса)
Ефекат филтрирања
Стопа регулације хармоника је чак 97%, а опсег контроле хармоника је широк и до 2~50 пута.
Сигурнији и стабилнији метод филтрирања;
Водећи режим дисруптивне контроле у индустрији, фреквенција пребацивања је чак 20КХз, што минимизира губитак филтрирања и значајно побољшава брзину филтрирања и тачност излаза.И представља бесконачну импедансу мрежном систему, што не утиче на импедансу мрежног система;а излазни таласни облик је тачан и беспрекоран и неће утицати на другу опрему.
Јача прилагодљивост околини
Компатибилан са дизел генераторима, побољшавајући способност резервног ранжирања снаге;
Већа толеранција на флуктуације и изобличења улазног напона;
Стандардни уређај за заштиту од грома Ц-класе, побољшати способност да издржи лоше временске услове;
Применљиви опсег температуре околине је јачи, до -20°Ц~70°Ц.
Апликације
Главна опрема ливничког предузећа је електрична пећ средње фреквенције.Електрична пећ средње фреквенције је типичан извор хармоника, који генерише велики број хармоника, због чега компензациони кондензатор не ради нормално.Отприлике, температура трансформатора лети достиже 75 степени, што узрокује расипање електричне енергије и скраћује његов животни век.
Ливничка радионица средњефреквентне пећи напаја се напоном 0,4КВ, а њено главно оптерећење је 6-пулсна исправљачка пећ средње фреквенције.Опрема за исправљач генерише велики број хармоника док претвара АЦ у ДЦ током рада, што је типичан извор хармоника;хармонична струја се убризгава у електричну мрежу, Хармонични напон се генерише на импеданси мреже, изазивајући изобличење напона и струје у мрежи, утичући на квалитет напајања и безбедност рада, повећавајући губитак линије и померање напона, и имајући негативан утицај на мрежу и електро опреме саме фабрике.
1. Хармонска анализа карактеристика
1) Уређај за исправљање пећи средње фреквенције је 6-пулсна контролна исправљачка јединица;
2) Хармоници које генерише исправљач су 6К+1 непарни хармоници.Фуријеов ред се користи за разлагање и трансформацију струје.Може се видети да тренутни таласни облик садржи 6К±1 виши хармоник.Према подацима испитивања пећи средње фреквенције, садржај хармоника таласне струје је приказан у табели испод:
Током процеса рада пећи средње фреквенције, ствара се велики број хармоника.Према резултатима испитивања и прорачуна пећи средње фреквенције, карактеристични хармоници су углавном 5., а струје 7., 11. и 13. хармоника су релативно велике, а изобличење напона и струје је озбиљно.
2. Шема хармоничне контроле
У складу са стварном ситуацијом у предузећу, Хонгиан Елецтриц је дизајнирао комплетан сет филтерских решења за хармонијску контролу пећи средње фреквенције.Узимајући у обзир фактор снаге оптерећења, потребе за апсорпцијом хармоника и позадинске хармонике, сет активних уређаја за филтрирање је инсталиран на 0,4КВ нисконапонској страни трансформатора предузећа.Хармоници су регулисани.
3. Анализа ефеката филтера
1) Активни филтер уређај је пуштен у рад и аутоматски прати промене различите опреме за оптерећење пећи средње фреквенције, тако да се сваки хармоник може ефикасно филтрирати.Избегавајте прегоревање изазвано паралелном резонанцом кондензаторске банке и системског кола и обезбедите нормалан рад ормана за компензацију реактивне снаге;
2) Хармоничне струје су ефикасно побољшане након третмана.Озбиљно су прекорачене струје 5., 7. и 11. хармоника које нису пуштене у употребу.На пример, струја 5. хармоника пада са 312А на око 16А;струја 7. хармоника пада са 153А на око 11А;струја 11. хармоника пада са 101А на око 9А;У складу са националним стандардом ГБ/Т14549-93 “Хармонике квалитета електричне енергије јавне мреже”;
3) Након хармонске контроле, температура трансформатора се смањује са 75 степени на 50 степени, што штеди много електричне енергије, смањује додатни губитак трансформатора, смањује буку, побољшава носивост трансформатора и продужава радни капацитет трансформатора. радни век трансформатора;
4) Након третмана, квалитет напајања пећи средње фреквенције је ефикасно побољшан, а степен искоришћења напајања средње фреквенције је побољшан, што доприноси дугорочном безбедном и економичном раду система и побољшању економске користи;
5) Смањите ефективну вредност струје која тече кроз дистрибуциони вод, побољшајте фактор снаге и елиминишите хармонике који пролазе кроз дистрибутивни вод, чиме се у великој мери смањује губитак у линији, смањује пораст температуре дистрибутивног кабла и побољшава оптерећење капацитет линије;
6) смањи неисправност или одбијање контролне опреме и уређаја за релејну заштиту и побољша сигурност и поузданост напајања;
7) Надокнадити неравнотежу трофазне струје, смањити губитак бакра трансформатора и линије и неутралне струје и побољшати квалитет напајања;
8) Након што је АПФ прикључен, он такође може повећати носивост трансформатора и разводних каблова, што је еквивалентно проширењу система и смањује улагање у проширење система.
Време поста: 13. април 2023