A közbenső frekvenciájú kemence által okozott impulzusáram-szennyezés csökkentése érdekében Kína több impulzusos egyenirányító technológiát fogadott el, és számos középfrekvenciás kemenceberendezést fejlesztett ki, például 6 impulzusos, 12 impulzusos és 24 impulzusos köztes frekvenciájú kemencéket, de mert az utóbbi költsége viszonylag magas. Sok vasgyártó cég még mindig 6 impulzusos középfrekvenciás kemencékben olvasztja a fémeket, és az impulzusáramú környezetszennyezés problémáját nem lehet figyelmen kívül hagyni.Jelenleg kétféle kezelési séma létezik a frekvenciakemencék felharmonikusaira: az egyik a tehermentesítési séma, amely az egyik módszer a jelenlegi felharmonikus problémák megszüntetésére, valamint megelőző intézkedés a köztes felharmonikusok megelőzésére. frekvencia indukciós kemencék.Bár a második módszerrel sokféleképpen kezelhető a harmonikus környezetszennyezés egyre súlyosabb problémája, a jelenleg használt középfrekvenciás indukciós kemencéknél csak az első módszerrel lehet kompenzálni a keletkező harmonikusokat.Ez a cikk tárgyalja az IF kemence elvét és harmonikus szabályozási intézkedéseit, és egy aktív teljesítményszűrőt (APF) javasol a harmonikusok kompenzálására és szabályozására a 6 impulzusos IF kemence különböző fokozataiban.
A közepes frekvenciájú kemence elektromos elve.
A középfrekvenciás kemence egy gyors és stabil fém fűtőberendezés, központi berendezése pedig egy köztes frekvenciájú tápegység.A közbenső frekvenciájú kemence tápegysége általában az AC-DC-AC konverziós módszert alkalmazza, és a bemeneti teljesítményfrekvenciás váltakozó áramot közbenső frekvenciájú váltakozó áramként adják ki, és a frekvenciaváltozást nem korlátozza az elektromos hálózat frekvenciája.Az áramköri blokkvázlat az 1. ábrán látható:
Az 1. ábrán az inverter áramkör egy részének fő funkciója az áramátviteli és elosztó szolgáltató háromfázisú kereskedelmi váltóáramának váltakozó árammá alakítása, beleértve az energiaátviteli és elosztó szolgáltató tápáramkörét, a híd egyenirányítót. áramkör, szűrő áramkör és egyenirányító vezérlő áramkör .Az inverter rész fő funkciója a váltakozó áram egyfázisú, nagyfrekvenciás váltakozó árammá (50-10000 Hz) történő átalakítása, beleértve az inverter tápáramkörét, indító áramkörét és terhelési áramkörét.Végül a kemencében lévő indukciós tekercsben az egyfázisú, közepes frekvenciájú váltakozó áram közepes frekvenciájú váltakozó mágneses teret hoz létre, melynek hatására a kemencében lévő töltés indukciós elektromotoros erőt generál, a töltésben nagy örvényáramot hoz létre, ill. felmelegíti a töltetet, hogy megolvadjon.
Harmonikus elemzés
A közbenső frekvenciájú tápegység által a hálózatba bevitt harmonikusok főként az egyenirányító berendezésben fordulnak elő.Itt a háromfázisú, hat impulzusos teljes vezérlésű híd egyenirányító áramkört vesszük példaként a harmonikusok tartalmának elemzésére.A háromfázisú termékkioldó lánc tirisztor inverter áramkörének teljes fázisátviteli folyamatát és árampulzálását figyelmen kívül hagyva, feltételezve, hogy az AC oldali reaktancia nulla és a váltakozó áramú induktivitás végtelen, a Fourier analízis módszerével a negatív és pozitív fele -hullámáramok lehetnek A kör középpontja az idő nullapontja, és a képletből származtatjuk az AC oldal a-fázisú feszültségét.
A képletben: Id az egyenirányító áramkör egyenáramának átlagos értéke.
A fenti képletből látható, hogy egy 6 impulzusos közbülső frekvenciás kemence esetén nagyszámú 5., 7., 1., 13., 17., 19. és egyéb harmonikusokat tud generálni, amelyek így 6k ± 1 (k) összegezhetők. pozitív Integer) felharmonikusok, az egyes felharmonikusok effektív értéke fordítottan arányos a harmonikus sorrenddel, az alapvető effektív értékhez viszonyított arány pedig a harmonikus sorrend reciproka.
Köztes frekvenciájú kemence áramköri felépítése.
A különböző egyenáramú energiatároló komponensek szerint a köztes frekvenciájú kemencék általában áram típusú köztes frekvenciájú kemencékre és feszültség típusú köztes frekvenciás kemencékre oszthatók.Az áram típusú köztes frekvenciájú kemence energiatároló eleme egy nagy induktor, míg a feszültség típusú középfrekvenciás kemence energiatároló eleme egy nagy kondenzátor.Más különbségek is vannak a kettő között, mint például: az áram típusú köztes frekvenciájú kemence tirisztorral vezérelt, a terhelési rezonancia áramkör párhuzamos rezonancia, míg a feszültség típusú köztes frekvenciájú kemence IGBT vezérlésű, és a terhelési rezonancia áramkör sorozat rezonancia.Alapfelépítését a 2. és 3. ábra mutatja.
harmonikus generálás
Az úgynevezett magasrendű harmonikusok a periodikus nem szinuszos AC Fourier-sorok felbontásával kapott alapfrekvencia egész számú többszöröse feletti összetevőkre utalnak, amelyeket általában magasrendű harmonikusoknak neveznek.Frekvencia (50 Hz) Azonos frekvenciájú összetevő.A harmonikus interferencia jelentős „közzavar”, amely befolyásolja a jelenlegi villamosenergia-rendszer energiaminőségét.
A harmonikusok csökkentik az energiatechnika átvitelét és kihasználását, az elektromos berendezéseket túlmelegítik, rezgést és zajt okoznak, rontják a szigetelőréteget, csökkentik az élettartamot, gyakori hibákat és kiégést okoznak.Növelje a harmonikus tartalmat, égesse ki a kondenzátor kompenzációs berendezéseket és egyéb berendezéseket.Abban az esetben, ha az érvénytelenítési kompenzáció nem vehető igénybe, érvénytelenítési bírság kerül felszámításra és a villanyszámla emelkedik.A nagyfokú impulzusáramok a relévédelmi eszközök és az intelligens robotok hibás működését okozzák, és az energiafogyasztás pontos mérése zavart lesz.Az áramellátó rendszeren kívül a harmonikusok nagy hatással vannak a kommunikációs berendezésekre és az elektronikai termékekre.A felharmonikusokat generáló átmeneti túlfeszültség és átmeneti túlfeszültség tönkreteszi a gépek és berendezések szigetelőrétegét, háromfázisú zárlati hibákat okozva, a sérült transzformátorok harmonikus árama és feszültsége pedig részben soros rezonanciát és párhuzamos rezonanciát kelt a közüzemi hálózatban. , súlyos biztonsági baleseteket okozva.
A középfrekvenciás elektromos kemence egyfajta köztes frekvenciájú tápegység, amelyet precíziós és inverteres köztes frekvenciává alakítanak át, és nagyszámú káros, magas rendű harmonikust hoz létre az elektromos hálózatban.Ezért a köztes frekvenciájú kemencék energiaminőségének javítása a tudományos kutatás legfontosabb prioritásává vált.
kormányzási terv
A köztes frekvenciájú kemencék nagyszámú adatkapcsolata súlyosbította az elektromos hálózat impulzusáram-szennyezését.A köztes frekvenciájú kemencék harmonikus szabályozásának kutatása sürgető feladattá vált, és a tudósok nagyra értékelték.Annak érdekében, hogy a frekvencia kemence által generált harmonikusok közcélú hálózatra gyakorolt hatása megfeleljen a berendezési kereskedelmi telkekre vonatkozó villamosenergia-ellátó és elosztó rendszer követelményeinek, aktív intézkedések megtétele szükséges a harmonikus szennyezés megszüntetésére.A gyakorlati óvintézkedések a következők.
Először is, a transzformátor Y/Y/csatlakozási mintát használ.A nagyméretű, közepes frekvenciájú indukciós kemencében a robbanásbiztos kapcsolótranszformátor az Y/Y/△ bekötési módszert alkalmazza.Az előtét huzalozási módjának megváltoztatásával a váltakozó áramú oldali transzformátorral való kommunikációhoz képes kiegyenlíteni a jellemző, nem magas nagyrendű impulzusáramot.De a költség magas.
A második az LC passzív szűrő használata.A fő felépítés az, hogy a kondenzátorokat és reaktorokat sorba kapcsolva LC sorozatú gyűrűket alakítanak ki, amelyek párhuzamosak a rendszerben.Ez a módszer hagyományos, és képes mind a harmonikus, mind a meddő terhelések kompenzálására.Egyszerű szerkezetű és széles körben elterjedt.A kompenzációs teljesítményt azonban befolyásolja a hálózat karakterisztikus impedanciája és a működési környezet, és könnyen lehet párhuzamos rezonanciát okozni a rendszerrel.Csak rögzített frekvenciájú impulzusáramokat képes kompenzálni, és a kompenzációs hatás nem ideális.
Harmadszor, az APF aktív szűrő használatával a nagyfokú harmonikus elnyomás viszonylag új módszer.Az APF egy dinamikus impulzusáram-kompenzációs eszköz, nagy partíciós kialakítással és nagy sebességű reagálóképességgel, képes követni és kompenzálni az impulzusáramokat frekvencia- és intenzitásváltozással, jó dinamikus teljesítménnyel rendelkezik, és a kompenzációs teljesítményt nem befolyásolja a jellemző impedancia.A jelenlegi kompenzáció hatása jó, ezért széles körben értékelik.
Az aktív teljesítményszűrő passzív szűrésre épül, szűrő hatása kiváló.A névleges meddőteljesítmény-terhelés tartományán belül a szűrési hatás 100%.
Az aktív teljesítményszűrő, azaz az aktív teljesítményszűrő, az APF aktív teljesítményszűrő eltér a hagyományos LC szűrő rögzített kompenzációs módszerétől, és dinamikus követési kompenzációt valósít meg, amely pontosan kompenzálja a felharmonikusokat és a méret és frekvencia meddő teljesítményét.Az APF aktív szűrő a soros típusú nagyrendű impulzusáram-kompenzáló berendezéshez tartozik.A külső átalakító szerint valós időben figyeli a terhelési áramot, a belső DSP szerint kiszámítja a terhelési áramban a nagyrendű impulzusáram-komponenst, és a vezérlő adatjelet kiadja az inverter tápegységére., Az inverteres tápegységet a terhelési nagyrendű harmonikus árammal azonos méretű, nagyrendű harmonikus áram generálására használják, és a fordított nagyrendű harmonikus áramot vezetik be az elektromos hálózatba az aktív szűrőfunkció fenntartása érdekében.
Az APF működési elve
A Hongyan aktív szűrő valós időben érzékeli a terhelési áramot a külső CT áramtranszformátoron keresztül, és a terhelési áram harmonikus összetevőjét belső DSP számítással kinyeri, és vezérlőjellé alakítja a digitális jelfeldolgozó processzorban.Ezzel egyidejűleg a digitális jelfeldolgozó egy sor PWM impulzusszélesség-modulációs jelet generál, és elküldi azokat a belső IGBT teljesítménymodulnak, szabályozva az inverter kimeneti fázisát a terhelési harmonikus áram irányával ellentétes irányba. azonos amplitúdó mellett a két harmonikus áram pontosan ellentétes egymással.Offset, hogy elérje a harmonikusok szűrésének funkcióját.
APF műszaki jellemzői
1. Háromfázisú egyensúly
2. Meddőteljesítmény kompenzáció, teljesítménytényező biztosítása
3. Az automatikus áramkorlátozó funkcióval nem lép fel túlterhelés
4. Harmonikus kompenzáció, egyidejűleg ki tudja szűrni a 2-50. harmonikus áramot
5. Egyszerű tervezés és kiválasztás, csak a harmonikus áram méretét kell megmérni
6. Egyfázisú dinamikus befecskendező áram, amelyet nem befolyásol a rendszer kiegyensúlyozatlansága
7. Válasz a terhelés változásaira 40 US-n belül, a teljes válaszidő 10 ms (1/2 ciklus)
Szűrő hatás
A harmonikus szabályozási arány akár 97%, a harmonikus szabályozási tartomány pedig 2-50-szeres.
Biztonságosabb és stabilabb szűrési módszer;
Az iparág vezető zavaró vezérlési módja, a kapcsolási frekvencia eléri a 20 KHz-et, ami minimalizálja a szűrési veszteséget, és nagymértékben javítja a szűrési sebességet és a kimeneti pontosságot.És végtelen impedanciát mutat a rácsrendszernek, ami nincs hatással a rácsrendszer impedanciájára;és a kimeneti hullámforma pontos és hibátlan, és nincs hatással a többi berendezésre.
Erősebb környezeti alkalmazkodóképesség
Kompatibilis a dízel generátorokkal, javítva a tartalék teljesítmény tolatás képességét;
Magasabb tolerancia a bemeneti feszültség ingadozásaival és torzításaival szemben;
Szabványos C-osztályú villámvédelmi eszköz, javítja a rossz időjárási viszonyoknak való ellenálló képességet;
Az alkalmazható környezeti hőmérsékleti tartomány erősebb, -20°C-70°C-ig.
Alkalmazások
Egy öntödei cég fő berendezése egy közepes frekvenciájú elektromos kemence.A közepes frekvenciájú elektromos kemence tipikus harmonikus forrás, amely nagyszámú harmonikust generál, ami miatt a kompenzációs kondenzátor nem működik megfelelően.Illetve a transzformátor hőmérséklete nyáron eléri a 75 fokot, ami elektromos energia pazarlását okozza és lerövidíti az élettartamát.
A középfrekvenciás kemence öntödei műhelye 0,4KV feszültséggel működik, fő terhelése a 6 impulzusos egyenirányítós közbenső frekvenciás kemence.Az egyenirányító berendezés nagyszámú felharmonikust generál, miközben munka közben váltakozó áramot egyenárammá alakít, ami tipikus felharmonikus forrás;harmonikus áramot injektálnak az elektromos hálózatba, Harmonikus feszültség keletkezik a hálózat impedanciáján, ami hálózati feszültséget és áramtorzulást okoz, befolyásolja az áramellátás minőségét és működési biztonságát, növeli a vezetékveszteséget és a feszültségeltolást, valamint negatív hatással van a hálózatra és a magának a gyárnak az elektromos berendezései.
1. Karakterharmonikus elemzés
1) A köztes frekvenciájú kemence egyenirányító berendezése egy 6 impulzusos vezérelhető egyenirányító;
2) Az egyenirányító által generált harmonikusok 6K+1 páratlan harmonikusok.A Fourier-sort az áram lebontására és átalakítására használják.Látható, hogy az áram hullámalakja 6K±1-gyel magasabb harmonikusokat tartalmaz.A köztes frekvenciájú kemence vizsgálati adatai szerint a harmonikus A hullámáram tartalma az alábbi táblázatban látható:
A köztes frekvenciájú kemence munkafolyamata során nagyszámú harmonikus keletkezik.A köztes frekvenciájú kemence vizsgálati és számítási eredményei szerint a karakterisztikus felharmonikusok elsősorban az 5., illetve a 7., 11. és 13. harmonikus áramok viszonylag nagyok, a feszültség- és áramtorzulás pedig komoly.
2. Harmonikus szabályozási séma
A vállalat jelenlegi helyzetének megfelelően a Hongyan Electric egy komplett szűrési megoldást tervezett a köztes frekvenciájú kemencék harmonikus szabályozására.Figyelembe véve a terhelési teljesítménytényezőt, a felharmonikus elnyelési igényeket és a háttérharmonikusokat, a vállalati transzformátor 0,4KV-os kisfeszültségű oldalán aktív szűrőberendezések vannak telepítve.A harmonikusokat szabályozzák.
3. Szűrőhatás elemzése
1) Az aktív szűrőeszközt üzembe helyezik, és automatikusan követi a közbenső frekvenciájú kemence különböző terhelési berendezéseinek változásait, így minden harmonikus hatékonyan kiszűrhető.Kerülje el a kondenzátortelep és a rendszeráramkör párhuzamos rezonanciája által okozott kiégést, és biztosítsa a meddőteljesítmény-kiegyenlítő szekrény normál működését;
2) A harmonikus áramok hatékonyan javultak a kezelés után.A használatba nem vett 5., 7. és 11. harmonikus áramot súlyosan túllépték.Például az 5. harmonikus áram 312A-ről körülbelül 16A-re csökken;a 7. harmonikus áram 153A-ról körülbelül 11A-re csökken;a 11. harmonikus áram 101A-ról körülbelül 9A-re csökken;Megfelel a GB/T14549-93 „Public Grid Power Quality Harmonics” nemzeti szabványnak;
3) A harmonikus szabályozás után a transzformátor hőmérséklete 75 fokról 50 fokra csökken, ami sok elektromos energiát takarít meg, csökkenti a transzformátor járulékos veszteségét, csökkenti a zajt, javítja a transzformátor terhelhetőségét és meghosszabbítja a transzformátor terhelhetőségét. a transzformátor élettartama;
4) A kezelés után hatékonyan javul a közbenső frekvenciájú kemence tápellátási minősége, és javul a közbenső frekvenciájú tápegység kihasználtsága, ami elősegíti a rendszer hosszú távú biztonságos és gazdaságos működését, valamint az energiaellátás javítását. gazdasági előnyök;
5) Csökkentse az elosztóvezetéken átfolyó áram effektív értékét, javítsa a teljesítménytényezőt, és szüntesse meg az elosztóvezetéken átfolyó harmonikusokat, ezáltal nagymértékben csökkenti a vezeték veszteségét, csökkenti az elosztókábel hőmérséklet-emelkedését és javítja a terhelést a vonal kapacitása;
6) Csökkentse a vezérlőberendezések és relévédelmi eszközök helytelen működését vagy visszautasítását, és javítsa az áramellátás biztonságát és megbízhatóságát;
7) Kompenzálja a háromfázisú áramkiegyensúlyozatlanságot, csökkenti a transzformátor és a vezeték rézveszteségét és a nulla áramot, és javítja az áramellátás minőségét;
8) Az APF csatlakoztatása után a transzformátor és az elosztó kábelek terhelhetőségét is növelheti, ami egyenértékű a rendszer bővítésével és csökkenti a rendszer bővítésére fordított befektetést.
Feladás időpontja: 2023.04.13