Каб паменшыць забруджванне імпульсным токам, выкліканае печчу прамежкавай частаты, Кітай прыняў шматімпульсную тэхналогію выпрамніка і распрацаваў некалькі печаў з прамежкавай частатой, такіх як 6-імпульсныя, 12-імпульсныя і 24-імпульсныя печы прамежкавай частаты, але паколькі кошт апошніх адносна высокі, многія кампаніі па вытворчасці жалеза па-ранейшаму плавяць металічныя матэрыялы ў 6-імпульсных печах прамежкавай частаты, і нельга ігнараваць праблему забруджвання навакольнага асяроддзя імпульсным токам.У цяперашні час існуе ў асноўным два выгляду схем кіравання для гармонік печы частоты: адна - гэта схема кіравання рэльефам, якая з'яўляецца адным з метадаў пазбаўлення ад бягучых гарманічных праблем, і з'яўляецца прафілактычнай мерай для прадухілення гармонік прамежкавага ўзроўню. частотныя індукцыйныя печы.Нягледзячы на тое, што другі метад можа вырашаць усё больш сур'ёзную праблему гарманічнага забруджвання навакольнага асяроддзя рознымі спосабамі, для індукцыйных печаў прамежкавай частаты, якія выкарыстоўваюцца ў цяперашні час, толькі першы метад можа быць выкарыстаны для кампенсацыі выніковых гармонік.У гэтым артыкуле абмяркоўваецца прынцып ПЧ-печы і яе меры па кантролі за гармонікамі, а таксама прапануецца актыўны фільтр магутнасці (APF) для кампенсацыі і кіравання гармонікамі на розных этапах 6-імпульснай ПЧ-печы.
Электрычны прынцып працы печы прамежкавай частаты.
Печ прамежкавай частаты - гэта хуткая і стабільная прылада для нагрэву металу, а яе асноўным абсталяваннем з'яўляецца крыніца харчавання прамежкавай частоты.Блок сілкавання печы прамежкавай частаты звычайна выкарыстоўвае метад пераўтварэння AC-DC-AC, і пераменны ток уваходнай сеткавай частаты выводзіцца як пераменны ток прамежкавай частаты, і змена частоты не абмяжоўваецца частатой электрасеткі.Блок-схема схемы паказана на малюнку 1:
На малюнку 1 асноўная функцыя часткі схемы інвертара заключаецца ў пераўтварэнні трохфазнага камерцыйнага пераменнага току пастаўшчыка электраперадачы і размеркавання ў пераменны ток, уключаючы ланцуг сілкавання пастаўшчыка электраперадачы і размеркавання, моставы выпрамнік схема, схема фільтра і схема кіравання выпрамніком.Асноўная функцыя часткі інвертара - пераўтварэнне пераменнага току ў аднафазны высокачашчынны пераменны ток (50~10000 Гц), уключаючы ланцуг сілкавання інвертара, ланцуг пускавога сілкавання і ланцуг сілкавання нагрузкі.Нарэшце, аднафазны сярэднечашчынны пераменны ток у індукцыйнай шпульцы ў печы стварае сярэднечашчыннае пераменнае магнітнае поле, якое прымушае загрузку ў печы ствараць індукцыйную электрарухаючую сілу, стварае вялікі віхравы ток у загрузцы і награвае шыхту да расплаўлення.
Гарманічны аналіз
Гарамонікі, якія ўводзяцца ў электрасетку крыніцай харчавання прамежкавай частаты, у асноўным адбываюцца ў выпрамніцкай прыладзе.Тут мы возьмем трохфазную шасціімпульсную маставую схему выпрамніка з поўным кіраваннем у якасці прыкладу для аналізу зместу гармонік.Грэбуючы ўсім працэсам фазавага пераносу і пульсацыяй току тырыстарнай інвертарнай ланцуга трохфазнай ланцуга выдзялення прадукту, мяркуючы, што бакавое рэактыўнае супраціўленне пераменнага току роўна нулю, а індуктыўнасць пераменнага току бясконцая, выкарыстоўваючы метад аналізу Фур'е, адмоўную і дадатную палову -хвалевыя токі могуць быць Цэнтр акружнасці выкарыстоўваецца ў якасці нулявога моманту часу, і формула выводзіцца для разліку напружання фазы а на баку пераменнага току.
У формуле: Id - сярэдняе значэнне бакавога пастаяннага току ланцуга выпрамніка.
З прыведзенай вышэй формулы відаць, што для 6-імпульснай печы прамежкавай частаты яна можа генераваць вялікую колькасць 5-й, 7-й, 1-й, 13-й, 17-й, 19-й і іншых гармонік, якія можна абагульніць як 6k ± 1 (k з'яўляецца дадатным цэлым) гарамонікам, эфектыўнае значэнне кожнай гармонікі адваротна прапарцыянальна гарманічнаму парадку, а стаўленне да фундаментальнага эфектыўнага значэння з'яўляецца зваротнай велічынёй гарманічнага парадку.
Структура схемы печы прамежкавай частаты.
У адпаведнасці з рознымі кампанентамі захоўвання энергіі пастаяннага току, печы прамежкавай частаты ў цэлым можна падзяліць на печы прамежкавай частаты тыпу току і печы прамежкавай частаты тыпу напружання.Элементам назапашвання энергіі ў печы прамежкавай частаты току з'яўляецца вялікі індуктар, а элементам назапашвання энергіі ў печы прамежкавай частаты напружання з'яўляецца вялікі кандэнсатар.Існуюць і іншыя адрозненні паміж імі, напрыклад: печ прамежкавай частаты току кіруецца тырыстарам, ланцуг рэзанансу нагрузкі з'яўляецца паралельным рэзанансам, а печ прамежкавай частаты тыпу напружання кіруецца IGBT, а ланцуг рэзанансу нагрузкі - серыя рэзананс.Яго базавая структура паказана на малюнках 2 і 3.
генерацыя гармонік
Так званыя гарамонікі вышэйшага парадку адносяцца да кампанентаў вышэй цэлага кратнага асноўнай частаты, атрыманых раскладаннем перыядычнага несінусоіднага шэрагу Фур'е пераменнага току, звычайна званых гармонікамі высокага парадку.Частата (50 Гц) Кампанент той жа частаты.Гарманічныя перашкоды з'яўляюцца сур'ёзнай "непрыемнасцю для насельніцтва", якая ўплывае на якасць электраэнергіі бягучай энергасістэмы.
Гармонікі зніжаюць перадачу і выкарыстанне энергіі, выклікаюць перагрэў электраабсталявання, выклікаюць вібрацыю і шум, пагаршаюць ізаляцыйны пласт, памяншаюць тэрмін службы і выклікаюць агульныя няспраўнасці і перагаранне.Павялічце ўтрыманне гармонік, выгарайце абсталяванне для кампенсацыі кандэнсатараў і іншае абсталяванне.У выпадку, калі кампенсацыя за прызнанне несапраўднасці не можа быць выкарыстана, будуць спаганяцца штрафы за прызнанне несапраўднасці, а рахункі за электрычнасць павялічацца.Імпульсныя токі высокага парадку прывядуць да няправільнай працы прылад рэлейнай абароны і інтэлектуальных робатаў, і дакладнае вымярэнне спажыванай магутнасці будзе блытаным.Па-за сістэмай электразабеспячэння гармонікі аказваюць вялікі ўплыў на абсталяванне сувязі і электронныя вырабы.Часовае перанапружанне і часовае перанапружанне, якія ствараюць гармонікі, прывядуць да разбурэння ізаляцыйнага пласта машын і абсталявання, што прывядзе да трохфазнага кароткага замыкання, а гарманічны ток і напружанне пашкоджаных трансфарматараў часткова прывядуць да паслядоўнага і паралельнага рэзанансу ў грамадскай электрасетцы. , выклікаючы сур'ёзныя аварыі.
Электрычная печ прамежкавай частаты - гэта свайго роду крыніца харчавання прамежкавай частаты, якая пераўтворыцца ў прамежкавую частату з дапамогай прэцызійных і інвертараў і стварае вялікую колькасць шкодных гармонік высокага парадку ў электрасетцы.Такім чынам, павышэнне якасці электраэнергіі печаў прамежкавай частаты стала галоўным прыярытэтам навуковых даследаванняў.
план кіравання
Вялікая колькасць злучэнняў перадачы дадзеных печаў прамежкавай частаты пагоршыла забруджванне электрасеткі імпульсным токам.Даследаванне гарманічнага кіравання печамі прамежкавай частаты стала актуальнай задачай і атрымала высокую ацэнку навукоўцаў.Для таго каб уздзеянне гармонік, якія ствараюцца частатнай печчу, на сетку агульнага карыстання адпавядала патрабаванням сістэмы электразабеспячэння і размеркавання абсталявання камерцыйнай зямлі, неабходна актыўна прымаць меры па ліквідацыі забруджвання гарманікамі.Практычныя меры засцярогі наступныя.
Па-першае, трансфарматар выкарыстоўвае шаблон злучэння Y/Y/.У вялікай касмічнай сярэднечашчыннай індукцыйнай печы выбухаабаронены пераключальны трансфарматар выкарыстоўвае метад праводкі Y/Y/△.Змяніўшы метад праводкі баласта для сувязі з бакавым трансфарматарам пераменнага току, ён можа кампенсаваць характэрны імпульсны ток высокага парадку, які не з'яўляецца высокім.Але кошт высокі.
Другі - выкарыстоўваць LC пасіўны фільтр.Асноўная структура заключаецца ў выкарыстанні паслядоўных кандэнсатараў і рэактараў для фарміравання паслядоўных кольцаў LC, якія з'яўляюцца паралельнымі ў сістэме.Гэты метад з'яўляецца традыцыйным і дазваляе кампенсаваць як гармонікі, так і рэактыўныя нагрузкі.Ён мае простую структуру і шырока выкарыстоўваецца.Аднак на прадукцыйнасць кампенсацыі ўплывае характарыстычны імпеданс сеткі і працоўнае асяроддзе, і лёгка выклікаць паралельны рэзананс з сістэмай.Ён можа кампенсаваць толькі імпульсныя токі з фіксаванай частатой, і эфект кампенсацыі не ідэальны.
Па-трэцяе, пры выкарыстанні актыўнага фільтра APF падаўленне гармонік высокага парадку з'яўляецца адносна новым метадам.APF з'яўляецца прыладай дынамічнай кампенсацыі імпульснага току з высокай канструкцыяй перагародак і высокай хуткасцю рэагавання, яна можа адсочваць і кампенсаваць імпульсныя токі са зменамі частаты і інтэнсіўнасці, мае добрыя дынамічныя характарыстыкі, і характарыстыка кампенсацыі не будзе залежаць ад характарыстычнага супраціўлення.Эфект ад кампенсацыі току добры, таму яна шырока цэніцца.
Актыўны фільтр магутнасці распрацаваны на аснове пасіўнай фільтрацыі, і яго эфект фільтрацыі выдатны.У межах намінальнай нагрузкі па рэактыўнай магутнасці эфект фільтрацыі складае 100%.
Фільтр актыўнай магутнасці, гэта значыць фільтр актыўнай магутнасці, фільтр актыўнай магутнасці APF, адрозніваецца ад метаду фіксаванай кампенсацыі традыцыйнага фільтра LC і рэалізуе кампенсацыю дынамічнага адсочвання, якая можа дакладна кампенсаваць гармонікі і рэактыўную магутнасць памеру і частоты.Актыўны фільтр APF належыць да серыйнага абсталявання для кампенсацыі імпульснага току высокага парадку.Ён кантралюе ток нагрузкі ў рэжыме рэальнага часу ў адпаведнасці са знешнім пераўтваральнікам, разлічвае складнік імпульснага току высокага парадку ў току нагрузкі ў адпаведнасці з унутраным DSP і выдае сігнал даных кіравання на крыніцу харчавання інвертара., Інвертарны блок сілкавання выкарыстоўваецца для генерацыі току гаранік высокага парадку таго ж памеру, што і ток гаранік высокага парадку нагрузкі, а зваротны ток гаранік высокага парадку ўводзіцца ў электрасетку для падтрымання актыўнай функцыі фільтра.
Прынцып працы АПФ
Актыўны фільтр Hongyan выяўляе ток нагрузкі ў рэжыме рэальнага часу праз знешні трансфарматар току CT і вылучае гарманічную складнік току нагрузкі праз унутранае вылічэнне DSP і пераўтварае яе ў сігнал кіравання ў лічбавым сігнальным працэсары.У той жа час лічбавы сігнальны працэсар генеруе шэраг сігналаў ШІМ-шыротна-імпульснай мадуляцыі і адпраўляе іх на ўнутраны модуль сілкавання IGBT, кантралюючы, каб выхадная фаза інвертара была супрацьлеглая кірунку гарманічнага току нагрузкі, а ток з аднолькавай амплітудай два гарманічных току дакладна супрацьлеглыя адзін аднаму.Зрушэнне, каб дасягнуць функцыі фільтрацыі гармонік.
Тэхнічныя асаблівасці АПФ
1. Трохфазны баланс
2. Кампенсацыя рэактыўнай магутнасці, забяспечваючы каэфіцыент магутнасці
3. З функцыяй аўтаматычнага абмежавання току перагрузкі не будзе
4. Гарманічная кампенсацыя, можа адфільтраваць 2~50-ю гармоніку току адначасова
5. Простая канструкцыя і выбар, трэба толькі вымераць памер гарманічнага току
6. Аднафазны дынамічны ток ін'екцыі, на які не ўплывае дысбаланс сістэмы
7. Рэакцыя на змены нагрузкі ў межах 40 US, агульны час водгуку складае 10 мс (1/2 цыкла)
Эфект фільтрацыі
Хуткасць гарманічнага рэгулявання дасягае 97%, а дыяпазон гарманічнага рэгулявання - у 2-50 разоў.
Больш бяспечны і стабільны метад фільтрацыі;
Вядучы разбуральны рэжым кіравання ў галіны, частата пераключэння дасягае 20 кГц, што мінімізуе страты фільтрацыі і значна павышае хуткасць фільтрацыі і дакладнасць вываду.І ён прадстаўляе бясконцы супраціў сістэме сеткі, што не ўплывае на супраціў сістэмы сеткі;і форма выхаднога сігналу з'яўляецца дакладнай і бездакорнай, і не паўплывае на іншае абсталяванне.
Больш моцная адаптыўнасць да навакольнага асяроддзя
Сумяшчальнасць з дызель-генератарамі, паляпшэнне магчымасці шунтавання рэзервовага сілкавання;
Больш высокая ўстойлівасць да ваганняў і скажэнняў уваходнага напружання;
Стандартнае прылада маланкааховы класа C, паляпшае здольнасць вытрымліваць дрэнныя ўмовы надвор'я;
Дастасавальны дыяпазон тэмператур навакольнага асяроддзя мацней, да -20°C~70°C.
Прыкладанні
Асноўным абсталяваннем ліцейнага прадпрыемства з'яўляецца электрычная печ прамежкавай частоты.Электрычная печ прамежкавай частаты з'яўляецца тыповай крыніцай гармонік, якая генеруе вялікую колькасць гармонік, у выніку чаго кампенсацыйны кандэнсатар не можа нармальна працаваць.Ці так, летам тэмпература трансфарматара дасягае 75 градусаў, што прыводзіць да марнавання электрычнай энергіі і скарачэння тэрміну яго службы.
Ліцейны цэх печы прамежкавай частаты сілкуецца напругай 0,4 кВ, а асноўнай нагрузкай з'яўляецца 6-імпульсная выпрамніцкая печ прамежкавай частоты.Абсталяванне выпрамніка генеруе вялікую колькасць гармонік пры пераўтварэнні пераменнага току ў пастаянны падчас працы, што з'яўляецца тыповай крыніцай гарманічных сігналаў;гарманічны ток падаецца ў электрасетку, гарманічнае напружанне генеруецца на імпедансе сеткі, выклікаючы скажэнне напружання сеткі і току, уплываючы на якасць электразабеспячэння і бяспеку працы, павялічваючы страты ў лініі і зрушэнне напружання, а таксама негатыўна ўплывае на сетку і электраабсталяванне самой фабрыкі.
1. Характарыстычны гарманічны аналіз
1) Рэктыфікацыйная прылада печы прамежкавай частоты - 6-імпульсная кіраваная рэктыфікацыйная;
2) Гарамонікі, якія ствараюцца выпрамніком, складаюць 6K+1 няцотных гармонік.Шэрагі Фур'е выкарыстоўваюцца для раскладання і пераўтварэння току.Відаць, што форма бягучага сігналу змяшчае 6K±1 вышэйшыя гармонікі.Згодна з дадзенымі выпрабаванняў печы прамежкавай частаты, утрыманне гарманічнага хвалевага току паказана ў табліцы ніжэй:
У працэсе працы печы прамежкавай частаты генеруецца вялікая колькасць гармонік.Згодна з вынікамі выпрабаванняў і разлікаў печы прамежкавай частаты, характэрныя гармонікі складаюць у асноўным 5-ю, а 7-ю, 11-ю і 13-ю гармонікі токаў адносна вялікія, а скажэнні напружання і току сур'ёзныя.
2. Схема гарманічнага кіравання
У адпаведнасці з рэальнай сітуацыяй на прадпрыемстве Hongyan Electric распрацавала поўны набор фільтруючых рашэнняў для гарманічнага кіравання печамі прамежкавай частаты.Улічваючы каэфіцыент магутнасці нагрузкі, патрэбы ў паглынанні гармонік і фонавыя гармонікі, набор актыўных фільтруючых прылад усталяваны на баку нізкага напружання 0,4 кВ трансфарматара прадпрыемства.Гармонік рэгулюецца.
3. Аналіз эфекту фільтра
1) Прылада актыўнага фільтра ўводзіцца ў дзеянне і аўтаматычна адсочвае змены рознага абсталявання нагрузкі печы прамежкавай частаты, так што кожная гармоніка можа быць эфектыўна адфільтраваная.Пазбягайце перагарання, выкліканага паралельным рэзанансам батарэі кандэнсатараў і ланцуга сістэмы, і забяспечвайце нармальную працу шафы кампенсацыі рэактыўнай магутнасці;
2) Гарманічныя токі былі эфектыўна палепшаны пасля лячэння.Былі сур'ёзныя перавышэнні неўведзеных у эксплуатацыю токаў 5, 7 і 11 гармонік.Напрыклад, ток 5-й гармонікі падае з 312 А прыкладна да 16 А;ток 7-й гармонікі падае са 153А прыкладна да 11А;ток 11-й гармонікі падае са 101А прыкладна да 9А;Адпавядаюць нацыянальнаму стандарту GB/T14549-93 «Гармонікі якасці электраэнергіі грамадскай сеткі»;
3) Пасля гарманічнага кантролю тэмпература трансфарматара зніжаецца з 75 градусаў да 50 градусаў, што дазваляе зэканоміць шмат электраэнергіі, паменшыць дадатковыя страты трансфарматара, паменшыць шум, палепшыць грузападымальнасць трансфарматара і падоўжыць час працы. тэрмін службы трансфарматара;
4) Пасля апрацоўкі якасць электразабеспячэння печы прамежкавай частаты эфектыўна паляпшаецца, і каэфіцыент выкарыстання крыніцы харчавання прамежкавай частаты паляпшаецца, што спрыяе доўгатэрміновай бяспечнай і эканамічнай працы сістэмы і паляпшэнню эканамічныя выгады;
5) Паменшыце эфектыўнае значэнне току, які праходзіць праз размеркавальную лінію, палепшыце каэфіцыент магутнасці і ліквідуйце гармонікі, якія праходзяць праз размеркавальную лінію, тым самым значна зніжаючы страты ў лініі, памяншаючы рост тэмпературы размеркавальнага кабеля і паляпшаючы нагрузку магутнасць лініі;
6) Скарачэнне няправільнай працы або адмовы абсталявання кіравання і прылад рэлейнай абароны, а таксама павышэнне бяспекі і надзейнасці электразабеспячэння;
7) Кампенсаваць дысбаланс трохфазнага току, паменшыць страты ў медзі трансфарматара і лініі, а таксама нейтральны ток і палепшыць якасць электразабеспячэння;
8) Пасля падключэння APF ён таксама можа павялічыць нагрузачную здольнасць трансфарматара і размеркавальных кабеляў, што эквівалентна пашырэнню сістэмы і зніжае інвестыцыі ў пашырэнне сістэмы.
Час публікацыі: 13 красавіка 2023 г