Lai samazinātu starpfrekvences krāsns radīto impulsu strāvas piesārņojumu, Ķīna ir pieņēmusi vairāku impulsu taisngriežu tehnoloģiju un izstrādājusi vairākas vidējas frekvences krāsns iekārtas, piemēram, 6 impulsu, 12 impulsu un 24 impulsu vidējās frekvences krāsnis, bet jo pēdējās izmaksas ir salīdzinoši augstas. Daudzi dzelzs ražošanas uzņēmumi joprojām kausē metālu materiālus 6 impulsu vidējās frekvences krāsnīs, un nevar ignorēt impulsa strāvas vides piesārņojuma problēmu.Pašlaik galvenokārt ir divu veidu frekvenču krāsns harmoniku pārvaldības shēmas: viena ir reljefa pārvaldības shēma, kas ir viena no metodēm, kā atbrīvoties no pašreizējām harmoniku problēmām, un ir preventīvs pasākums, lai novērstu starpposma harmonikas. frekvences indukcijas krāsnis.Lai gan ar otro metodi var tikt galā ar arvien nopietnāko harmoniskā vides piesārņojuma problēmu, pašlaik izmantotajām vidējās frekvences indukcijas krāsnīm radušos harmoniku kompensēšanai var izmantot tikai pirmo metodi.Šajā rakstā aplūkots IF krāsns princips un tās harmonikas kontroles pasākumi, kā arī piedāvāts aktīvās jaudas filtrs (APF), lai kompensētu un kontrolētu harmonikas dažādos 6 impulsu IF krāsns posmos.
Vidējās frekvences krāsns elektriskais princips.
Vidējās frekvences krāsns ir ātra un stabila metāla sildīšanas ierīce, un tās galvenais aprīkojums ir starpfrekvences barošanas avots.Vidējās frekvences krāsns barošanas avots parasti izmanto maiņstrāvas-līdzstrāvas-maiņstrāvas pārveidošanas metodi, un ieejas jaudas frekvences maiņstrāva tiek izvadīta kā starpfrekvences maiņstrāva, un frekvences izmaiņas neierobežo elektrotīkla frekvence.Ķēdes blokshēma ir parādīta 1. attēlā:
1. attēlā invertora ķēdes daļas galvenā funkcija ir pārveidot elektroenerģijas pārvades un sadales nodrošinātāja trīsfāzu komerciālo maiņstrāvu maiņstrāvā, ieskaitot elektroenerģijas pārvades un sadales nodrošinātāja barošanas ķēdi, tilta taisngriezi. ķēde, filtra ķēde un taisngrieža vadības ķēde.Invertora daļas galvenā funkcija ir pārveidot maiņstrāvu par vienfāzes augstfrekvences maiņstrāvu (50 ~ 10000 Hz), ieskaitot invertora strāvas ķēdi, palaišanas strāvas ķēdi un slodzes strāvas ķēdi.Visbeidzot, vienfāzes vidējas frekvences maiņstrāva indukcijas spolē krāsnī rada vidējas frekvences mainīgu magnētisko lauku, kas liek krāsnī esošajam lādiņam ģenerēt indukcijas elektromotora spēku, lādiņā rada lielu virpuļstrāvu un uzsilda lādiņu, lai tas izkūst.
Harmoniskā analīze
Harmonikas, ko elektrotīklā ievada starpfrekvences barošanas avots, galvenokārt rodas taisngrieža ierīcē.Šeit mēs ņemam trīsfāzu sešu impulsu pilnas kontroles tilta taisngrieža ķēdi kā piemēru, lai analizētu harmoniku saturu.Neņemot vērā visu fāzes pārneses procesu un trīsfāzu produkta izlaišanas ķēdes tiristora invertora ķēdes strāvas pulsāciju, pieņemot, ka maiņstrāvas sānu pretestība ir nulle un maiņstrāvas induktivitāte ir bezgalīga, izmantojot Furjē analīzes metodi, negatīvā un pozitīvā puse -viļņu strāvas var būt Apļa centrs tiek izmantots kā nulles laika punkts, un formula ir iegūta, lai aprēķinātu maiņstrāvas puses a-fāzes spriegumu.
Formulā: Id ir taisngrieža ķēdes līdzstrāvas sānu strāvas vidējā vērtība.
No iepriekš minētās formulas var redzēt, ka 6 impulsu vidējās frekvences krāsnī tā var ģenerēt lielu skaitu 5., 7., 1., 13., 17., 19. un citu harmoniku, ko var apkopot kā 6k ± 1 (k ir pozitīva vesels skaitlis) harmonikas, katras harmonikas efektīvā vērtība ir apgriezti proporcionāla harmoniku secībai, un attiecība pret pamata efektīvo vērtību ir harmonikas secības apgrieztā vērtība.
Vidējās frekvences krāsns ķēdes struktūra.
Atbilstoši dažādiem līdzstrāvas enerģijas uzglabāšanas komponentiem vidējās frekvences krāsnis parasti var iedalīt strāvas tipa starpfrekvences krāsnīs un sprieguma tipa starpfrekvences krāsnīs.Strāvas tipa starpfrekvences krāsns enerģijas uzkrāšanas elements ir liels induktors, savukārt sprieguma tipa starpfrekvences krāsns enerģijas uzkrāšanas elements ir liels kondensators.Starp abām ir arī citas atšķirības, piemēram: strāvas tipa starpfrekvences krāsni kontrolē tiristoru, slodzes rezonanses ķēde ir paralēla rezonanse, savukārt sprieguma tipa starpfrekvences krāsni kontrolē IGBT, un slodzes rezonanses ķēde ir paralēla rezonanse. sērijas rezonanse.Tās pamatstruktūra parādīta 2. un 3. attēlā.
harmoniku ģenerēšana
Tā sauktās augstākās kārtas harmonikas attiecas uz komponentiem, kas ir virs pamatfrekvences veseliem skaitļiem, kas iegūti, sadalot periodiskas nesinusoidālās maiņstrāvas Furjē rindas, ko parasti sauc par augstas kārtas harmonikām.Frekvence (50Hz) Tās pašas frekvences sastāvdaļa.Harmoniskie traucējumi ir liels “sabiedriskais traucēklis”, kas ietekmē pašreizējās energosistēmas elektroenerģijas kvalitāti.
Harmonikas samazina enerģētikas pārraidi un izmantošanu, liek elektroiekārtām pārkarst, rada vibrāciju un troksni, pasliktina izolācijas slāni, samazina kalpošanas laiku un izraisa bieži sastopamas kļūdas un izdegšanu.Palieliniet harmonikas saturu, izdegiet kondensatora kompensācijas iekārtas un citas iekārtas.Gadījumā, ja kompensāciju par atzīšanu par spēkā neesošu nevar izmantot, tiks iekasēta soda nauda un pieaugs elektrības rēķini.Augstas pakāpes impulsu strāvas izraisīs releju aizsardzības ierīču un viedo robotu nepareizu darbību, un tiks sajaukts precīzs enerģijas patēriņa mērījums.Ārpus barošanas sistēmas harmonikas ļoti ietekmē sakaru iekārtas un elektroniskos izstrādājumus.Pagaidu pārspriegums un īslaicīgais pārspriegums, kas rada harmonikas, iznīcinās mašīnu un iekārtu izolācijas slāni, izraisot trīsfāzu īssavienojumu bojājumus, bet bojāto transformatoru harmoniskā strāva un spriegums daļēji radīs virknes rezonansi un paralēlo rezonansi publiskajā elektrotīklā. , izraisot lielus drošības negadījumus.
Vidējās frekvences elektriskā krāsns ir sava veida starpfrekvences barošanas avots, kas tiek pārveidots par starpfrekvenci, izmantojot precizitāti un invertoru, un ģenerē lielu skaitu kaitīgu augstas pakāpes harmoniku elektrotīklā.Tāpēc starpfrekvences krāšņu jaudas kvalitātes uzlabošana ir kļuvusi par zinātniskās pētniecības galveno prioritāti.
pārvaldības plāns
Liels skaits starpfrekvences krāšņu datu savienojumu ir pastiprinājis elektrotīkla impulsu strāvas piesārņojumu.Vidējās frekvences krāšņu harmoniskās kontroles izpēte ir kļuvusi par steidzamu uzdevumu, un zinātnieki to ir plaši novērtējuši.Lai frekvenču krāsns radīto harmoniku ietekme uz publisko tīklu atbilstu energoapgādes un sadales sistēmas prasībām iekārtu komercplatībām, nepieciešams aktīvi veikt pasākumus harmoniskā piesārņojuma likvidēšanai.Praktiskie piesardzības pasākumi ir šādi.
Pirmkārt, transformators izmanto Y / Y / savienojuma modeli.Lielās telpas vidējās frekvences indukcijas krāsnī sprādziendrošais pārslēgšanas transformators izmanto Y/Y/△ vadu metodi.Mainot balasta elektroinstalācijas metodi, lai sazinātos ar maiņstrāvas sānu transformatoru, tas var kompensēt raksturīgo augstas pakāpes impulsa strāvu, kas nav augsta.Bet izmaksas ir augstas.
Otrais ir izmantot LC pasīvo filtru.Galvenā struktūra ir izmantot kondensatorus un reaktorus virknē, lai izveidotu LC sērijas gredzenus, kas ir paralēli sistēmā.Šī metode ir tradicionāla un var kompensēt gan harmonikas, gan reaktīvās slodzes.Tam ir vienkārša struktūra un tas ir plaši izmantots.Tomēr kompensācijas veiktspēju ietekmē tīkla un darbības vides raksturīgā pretestība, un ir viegli izraisīt paralēlu rezonansi ar sistēmu.Tas var kompensēt tikai fiksētas frekvences impulsu strāvas, un kompensācijas efekts nav ideāls.
Treškārt, izmantojot APF aktīvo filtru, augstas pakāpes harmoniku slāpēšana ir salīdzinoši jauna metode.APF ir dinamiska impulsa strāvas kompensācijas ierīce ar augstu nodalījuma dizainu un ātrgaitas reaģētspēju, tā var izsekot un kompensēt impulsu strāvas ar frekvences un intensitātes izmaiņām, tai ir laba dinamiskā veiktspēja, un kompensācijas veiktspēju neietekmēs raksturīgā pretestība.Pašreizējās kompensācijas ietekme ir laba, tāpēc tā tiek plaši novērtēta.
Aktīvās jaudas filtrs ir izstrādāts, pamatojoties uz pasīvo filtrēšanu, un tā filtrēšanas efekts ir lielisks.Nominālās reaktīvās jaudas slodzes diapazonā filtrēšanas efekts ir 100%.
Aktīvās jaudas filtrs, tas ir, aktīvās jaudas filtrs, APF aktīvās jaudas filtrs atšķiras no tradicionālā LC filtra fiksētās kompensācijas metodes un realizē dinamisku izsekošanas kompensāciju, kas var precīzi kompensēt harmonikas un izmēru un frekvences reaktīvo jaudu.APF aktīvais filtrs pieder sērijas tipa augstas pakāpes impulsu strāvas kompensācijas iekārtai.Tas uzrauga slodzes strāvu reāllaikā saskaņā ar ārējo pārveidotāju, aprēķina augstas pakāpes impulsa strāvas komponentu slodzes strāvā saskaņā ar iekšējo DSP un izvada vadības datu signālu invertora barošanas blokā., Invertora barošanas bloks tiek izmantots, lai ģenerētu augstas pakāpes harmonisko strāvu, kas ir tāda paša izmēra kā slodzes augstākās pakāpes harmoniskā strāva, un apgrieztā augstas pakāpes harmoniskā strāva tiek ievadīta elektrotīklā, lai uzturētu aktīvā filtra funkciju.
APF darbības princips
Hongyan aktīvais filtrs reāllaikā nosaka slodzes strāvu caur ārējo strāvas transformatoru CT un, izmantojot iekšējo DSP aprēķinu, ekstrahē slodzes strāvas harmonisko komponentu un pārvērš to vadības signālā digitālajā signālu procesorā.Tajā pašā laikā digitālais signālu procesors ģenerē virkni PWM impulsa platuma modulācijas signālu un nosūta tos uz iekšējo IGBT jaudas moduli, kontrolējot invertora izejas fāzi, lai tā būtu pretēja slodzes harmoniskās strāvas virzienam un strāvai. ar tādu pašu amplitūdu abas harmoniskās strāvas ir tieši pretējas viena otrai.Nobīde, lai sasniegtu harmoniku filtrēšanas funkciju.
APF tehniskās īpašības
1. Trīsfāzu līdzsvars
2. Reaktīvās jaudas kompensācija, nodrošinot jaudas koeficientu
3. Izmantojot automātisko strāvas ierobežošanas funkciju, pārslodze nenotiks
4. Harmoniskā kompensācija, vienlaikus var izfiltrēt 2 ~ 50. harmonisko strāvu
5. Vienkārša konstrukcija un izvēle, tikai jāizmēra harmoniskās strāvas lielums
6. Vienfāzes dinamiskā iesmidzināšanas strāva, ko neietekmē sistēmas nelīdzsvarotība
7. Reakcija uz slodzes izmaiņām 40 USV robežās, kopējais reakcijas laiks ir 10 ms (1/2 cikla)
Filtrēšanas efekts
Harmonisko vadības līmenis ir pat 97%, un harmonikas vadības diapazons ir 2–50 reizes plašs.
Drošāka un stabilāka filtrēšanas metode;
Vadošais traucējošais vadības režīms nozarē, pārslēgšanās frekvence ir pat 20 kHz, kas samazina filtrēšanas zudumus un ievērojami uzlabo filtrēšanas ātrumu un izvades precizitāti.Un tas rada bezgalīgu pretestību režģa sistēmai, kas neietekmē tīkla sistēmas pretestību;un izejas viļņu forma ir precīza un nevainojama, un tā neietekmēs citas iekārtas.
Spēcīgāka pielāgošanās spēja videi
Savietojams ar dīzeļģeneratoriem, uzlabojot rezerves jaudas manevru spēju;
Augstāka tolerance pret ieejas sprieguma svārstībām un kropļojumiem;
Standarta C klases zibensaizsardzības ierīce, uzlabo spēju izturēt sliktus laika apstākļus;
Piemērojamais apkārtējās vides temperatūras diapazons ir spēcīgāks, līdz -20°C ~ 70°C.
Lietojumprogrammas
Liešanas uzņēmuma galvenais aprīkojums ir vidējas frekvences elektriskā krāsns.Vidējās frekvences elektriskā krāsns ir tipisks harmonikas avots, kas ģenerē lielu skaitu harmoniku, izraisot kompensācijas kondensatora nedarbošanos normāli.Vai arī tā, transformatora temperatūra vasarā sasniedz 75 grādus, radot elektroenerģijas izšķērdēšanu un saīsinot tā kalpošanas laiku.
Vidējās frekvences krāsns lietuves cehs tiek darbināts ar 0,4 KV spriegumu, un tā galvenā slodze ir 6 impulsu rektifikācijas starpfrekvences krāsns.Taisngrieža iekārta ģenerē lielu skaitu harmoniku, darba laikā pārveidojot maiņstrāvu līdzstrāvā, kas ir tipisks harmonikas avots;harmoniskā strāva tiek ievadīta elektrotīklā, harmoniskais spriegums tiek ģenerēts uz tīkla pretestības, izraisot tīkla sprieguma un strāvas traucējumus, ietekmējot barošanas avota kvalitāti un darbības drošību, palielinot līnijas zudumus un sprieguma nobīdi, kā arī negatīvi ietekmējot tīklu un pašas rūpnīcas elektroiekārtas.
1. Raksturīgo harmoniku analīze
1) starpfrekvences krāsns taisnošanas ierīce ir 6 impulsu vadāma taisngriešana;
2) Taisngrieža radītās harmonikas ir 6K+1 nepāra harmonikas.Furjē sērija tiek izmantota, lai sadalītu un pārveidotu strāvu.Var redzēt, ka pašreizējā viļņu forma satur 6K±1 augstākas harmonikas.Saskaņā ar starpfrekvences krāsns testa datiem, harmoniskā viļņu strāvas saturs ir parādīts tabulā zemāk:
Vidējās frekvences krāsns darba procesā tiek ģenerēts liels skaits harmoniku.Saskaņā ar starpfrekvences krāsns testa un aprēķinu rezultātiem raksturīgās harmonikas galvenokārt ir 5., 7., 11. un 13. harmonikas strāva ir salīdzinoši liela, un sprieguma un strāvas kropļojumi ir nopietni.
2. Harmoniskās vadības shēma
Atbilstoši uzņēmuma faktiskajai situācijai Hongyan Electric ir izstrādājis pilnu filtrēšanas risinājumu komplektu starpfrekvences krāšņu harmoniskai vadībai.Ņemot vērā slodzes jaudas koeficientu, harmonikas absorbcijas vajadzības un fona harmonikas, uzņēmuma transformatora 0,4KV zemsprieguma pusē ir uzstādīts aktīvo filtrēšanas ierīču komplekts.Harmonikas tiek regulētas.
3. Filtra efekta analīze
1) Aktīvā filtra ierīce tiek nodota ekspluatācijā un automātiski izseko starpfrekvences krāsns dažādu slodzes iekārtu izmaiņām, lai katru harmoniku varētu efektīvi filtrēt.Izvairieties no izdegšanas, ko izraisa kondensatora bloka un sistēmas ķēdes paralēlā rezonanse, un nodrošiniet normālu reaktīvās jaudas kompensācijas skapja darbību;
2) Harmoniskās strāvas ir efektīvi uzlabotas pēc ārstēšanas.Tika nopietni pārsniegta 5., 7. un 11. harmoniskā strāva, kas netika nodota ekspluatācijā.Piemēram, 5. harmoniskā strāva samazinās no 312A līdz aptuveni 16A;7. harmoniskā strāva samazinās no 153A līdz aptuveni 11A;11. harmoniskā strāva samazinās no 101A līdz aptuveni 9A;Atbilst valsts standartam GB/T14549-93 “Publiskā tīkla jaudas kvalitātes harmonikas”;
3) Pēc harmoniskās vadības transformatora temperatūra tiek samazināta no 75 grādiem līdz 50 grādiem, kas ievērojami ietaupa elektrisko enerģiju, samazina transformatora papildu zudumus, samazina troksni, uzlabo transformatora kravnesību un pagarina tā darbības laiku. transformatora kalpošanas laiks;
4) Pēc apstrādes tiek efektīvi uzlabota starpfrekvences krāsns barošanas kvalitāte, kā arī tiek uzlabots starpfrekvences barošanas avota izmantošanas līmenis, kas veicina sistēmas ilgtermiņa drošu un ekonomisku darbību un uzlabo ekonomiskie ieguvumi;
5) Samaziniet caur sadales līniju plūstošās strāvas efektīvo vērtību, uzlabojiet jaudas koeficientu un likvidējiet harmonikas, kas plūst caur sadales līniju, tādējādi ievērojami samazinot līnijas zudumus, samazinot sadales kabeļa temperatūras paaugstināšanos un uzlabojot slodzi. līnijas jauda;
6) Samazināt vadības iekārtu un releja aizsardzības ierīču nepareizu darbību vai atteikumu, kā arī uzlabot elektroapgādes drošību un uzticamību;
7) kompensēt trīsfāzu strāvas nelīdzsvarotību, samazināt transformatora un līnijas vara zudumus un neitrālo strāvu un uzlabot barošanas kvalitāti;
8) Pēc APF pievienošanas tas var arī palielināt transformatora un sadales kabeļu kravnesību, kas ir līdzvērtīgs sistēmas paplašināšanai un samazina ieguldījumus sistēmas paplašināšanā.
Publicēšanas laiks: 13.04.2023