Со цел да се намали загадувањето на импулсната струја предизвикана од печката со средна фреквенција, Кина усвои технологија на повеќепулсен исправувач и разви неколку опрема за печки со средна фреквенција, како што се печки со 6-пулсни, 12-пулсни и 24-пулсни среднофреквентни печки, но бидејќи цената на второто е релативно висока.Во моментов, главно постојат два вида шеми за управување со хармониците на фреквентните печки: едната е шемата за управување на олеснување, која е еден од методите за да се ослободиме од тековните хармонични проблеми и е превентивна мерка за спречување на хармониците на средно фреквентни индукциски печки.Иако вториот метод може да се справи со сè посериозниот проблем на хармониското загадување на животната средина на многу начини, за индукциските печки со средна фреквенција што се користат во моментов, само првиот метод може да се користи за да се компензира за добиените хармоници.Овој труд го разгледува принципот на IF печката и нејзините хармонични контролни мерки и предлага филтер за активна моќност (APF) за компензирање и контрола на хармониците во различни фази на 6-пулсната IF печка.
Електричен принцип на печка со средна фреквенција.
Печката со средна фреквенција е брз и стабилен метален уред за греење, а нејзината основна опрема е напојување со средна фреквенција.Напојувањето на печката со средна фреквенција обично го усвојува методот на конверзија AC-DC-AC, а наизменичната струја на влезната фреквенција на моќност излегува како наизменична струја со средна фреквенција, а промената на фреквенцијата не е ограничена со фреквенцијата на електричната мрежа.Блок-дијаграмот на колото е прикажан на Слика 1:
На слика 1, главната функција на дел од колото на инвертерот е да ја претвори трифазната комерцијална наизменична струја на давателот на електрична енергија за пренос и дистрибуција во наизменична струја, вклучувајќи го и колото за напојување на давателот на електрична енергија за пренос и дистрибуција, исправувач на мост коло, коло за филтер и контролно коло на исправувач.Главната функција на делот на инвертерот е да ја претвори AC струјата во еднофазна високофреквентна наизменична струја (50~10000Hz), вклучувајќи го колото за напојување на инвертерот, колото за напојување за стартување и колото за напојување на оптоварување.Конечно, еднофазната наизменична струја со средна фреквенција во индукцискиот калем во печката генерира наизменично магнетно поле со средна фреквенција, што предизвикува полнењето во печката да генерира индукциона електромоторна сила, генерира голема вртложна струја во полнењето и го загрева полнењето за да се стопи.
Хармонична анализа
Хармониците што се вбризгуваат во електричната мрежа од напојувањето со средна фреквенција главно се појавуваат во исправувачкиот уред.Овде го земаме трифазното шест-пулсно коло за исправување на мостот со целосна контрола како пример за анализа на содржината на хармониците.Занемарување на целиот процес на пренос на фази и пулсирање на струјата на колото на тиристорскиот инвертер на трифазниот синџир за ослободување на производот, под претпоставка дека страничната реактанса на наизменична струја е нула, а AC индуктивноста е бесконечна, користејќи го методот на Фуриеова анализа, негативната и позитивната половина -брановите струи може да бидат Центарот на кругот се користи како нулта временска точка, а формулата е изведена за пресметување на а-фазен напон на страната наизменична струја.
Во формулата: Id е просечната вредност на DC страничната струја на колото на исправувачот.
Од горната формула може да се види дека за 6-пулсна печка со средна фреквенција, може да генерира голем број 5-ти, 7-ми, 1-ви, 13-ти, 17-ти, 19-ти и други хармоници, кои може да се сумираат како 6k ± 1 (k е позитивен Цел број) хармоници, ефективната вредност на секој хармоник е обратно пропорционална на хармонискиот ред, а односот кон основната ефективна вредност е реципроцитет на хармонискиот ред.
Структура на колото на печката со средна фреквенција.
Според различните компоненти за складирање на еднонасочна енергија, печките со средна фреквенција генерално можат да се поделат на тековни печки со средно фреквенција и напонски типови на среднофреквентни печки.Елементот за складирање на енергија на тековниот тип на печка со средно фреквенција е голем индуктор, додека елементот за складирање на енергија на печката со среднофреквенција на напон е голем кондензатор.Постојат и други разлики меѓу двете, како што се: печката со средна фреквенција од типот на струја е контролирана од тиристор, колото на оптоварување на резонанца е паралелна резонанца, додека напонската печка со средна фреквенција е контролирана од IGBT, а колото за резонанца на оптоварување е сериска резонанца.Нејзината основна структура е прикажана на Слика 2 и Слика 3.
хармонична генерација
Таканаречените хармоници од висок ред се однесуваат на компонентите над целобројниот множител на основната фреквенција добиена со разложување на периодичните несинусоидни AC Фуриеови серии, генерално наречени хармоници од висок ред.Фреквенција (50Hz) Компонента на иста фреквенција.Хармоничните пречки се голема „јавна непријатност“ што влијае на квалитетот на моќноста на сегашниот електроенергетски систем.
Хармониците го намалуваат преносот и искористувањето на електротехниката, предизвикуваат прегревање на електричната опрема, предизвикуваат вибрации и бучава, го влошуваат изолациониот слој, го намалуваат работниот век и предизвикуваат вообичаени дефекти и изгорување.Зголемете ја содржината на хармониците, изгорете ја опремата за компензација на кондензаторот и друга опрема.Во случај кога не може да се користи неважечки надоместок, ќе се направат неважечки казни и ќе се зголемат сметките за струја.Импулсните струи од висок ред ќе предизвикаат погрешна работа на уредите за заштита на релето и интелигентните роботи, а прецизното мерење на потрошувачката на енергија ќе биде збунето.Надвор од системот за напојување, хармониците имаат големо влијание врз комуникациската опрема и електронските производи.Привремениот пренапон и привремениот пренапон кои генерираат хармоници ќе го уништат изолациониот слој на машините и опремата, предизвикувајќи трифазни дефекти на краток спој, а хармоничната струја и напонот на оштетените трансформатори делумно ќе произведуваат сериска резонанца и паралелна резонанца во јавната електроенергетска мрежа. , предизвикувајќи големи безбедносни несреќи.
Електричната печка со средна фреквенција е еден вид среднофреквентно напојување, кое преку прецизност и инвертер се претвора во средна фреквенција и генерира голем број штетни хармоници од висок ред во електричната мрежа.Затоа, подобрувањето на квалитетот на моќноста на печките со средно фреквенција стана главен приоритет на научните истражувања.
план за управување
Голем број на податочни конекции на печки со средно фреквенција го влошија загадувањето на пулсната струја на електричната мрежа.Истражувањето за хармоничната контрола на печките со средно фреквенција стана итна задача и беше широко ценето од научниците.Со цел влијанието на хармониците генерирани од фреквентната печка на јавната мрежа да ги исполни барањата на системот за напојување и дистрибуција за опрема за комерцијално земјиште, неопходно е активно да се преземат мерки за елиминирање на хармониското загадување.Практичните мерки на претпазливост се како што следува.
Прво, трансформаторот користи Y/Y/ шема за поврзување.Во големата просторна индукциона печка со средна фреквенција, преклопниот трансформатор отпорен на експлозија го прифаќа методот на поврзување Y/Y/△.Со менување на методот на поврзување на баластот за комуникација со страничниот трансформатор на наизменична струја, тој може да ја надомести карактеристичната пулсна струја од висок ред што не е висока.Но цената е висока.
Вториот е да се користи LC пасивен филтер.Главната структура е да се користат кондензатори и реактори во серија за да се формираат прстени од серијата LC, кои се паралелни во системот.Овој метод е традиционален и може да ги компензира и хармониците и реактивните оптоварувања.Има едноставна структура и е широко користен.Сепак, перформансите на компензацијата се под влијание на карактеристичната импеданса на мрежата и работната средина и лесно е да се предизвика паралелна резонанца со системот.Може да компензира само пулсни струи со фиксна фреквенција, а ефектот на компензација не е идеален.
Трето, со користење на активниот филтер APF, потиснувањето на хармониците од висок ред е релативно нов метод.APF е уред за компензација на динамична импулсна струја, со дизајн на висок партиција и одговор со голема брзина, може да ги следи и компензира пулсните струи со промени во фреквенцијата и интензитетот, има добри динамички перформанси, а перформансите на компензацијата нема да бидат засегнати од карактеристичната импеданса.Ефектот на тековната компензација е добар, па затоа е широко ценет.
Филтерот за активна моќност е развиен врз основа на пасивно филтрирање, а неговиот ефект на филтрирање е одличен.Во опсегот на оптоварувањето со номинална реактивна моќност, ефектот на филтрирање е 100%.
Филтер за активна моќност, односно филтер за активна моќност, филтер за активна моќност APF се разликува од методот на фиксна компензација на традиционалниот LC филтер и реализира компензација за динамично следење, што може точно да ги компензира хармониците и реактивната моќност на големината и фреквенцијата.Активниот филтер APF припаѓа на опремата за компензација на импулсна струја од висок ред од сериски тип.Ја следи струјата на оптоварување во реално време според надворешниот конвертор, ја пресметува компонентата на импулсна струја од висок ред во струјата на оптоварување според внатрешниот DSP и го емитува сигналот за контролни податоци до напојувањето на инвертерот., Напојувањето на инвертерот се користи за генерирање на хармонична струја од висок ред со иста големина како оптоварената хармонична струја од висок ред, а обратната хармонична струја од висок ред се внесува во електричната мрежа за да се одржи функцијата на активниот филтер.
Принцип на работа на APF
Активниот филтер Hongyan ја детектира струјата на оптоварување во реално време преку надворешниот струен трансформатор КТ и ја извлекува хармоничната компонента на струјата на оптоварување преку внатрешна пресметка DSP и ја претвора во контролен сигнал во процесорот за дигитален сигнал.Во исто време, процесорот за дигитален сигнал генерира серија сигнали за модулација на ширината на пулсот PWM и ги испраќа до внатрешниот IGBT модул за напојување, контролирајќи ја излезната фаза на инверторот да биде спротивна на насоката на хармоничната струја на оптоварувањето и струјата со иста амплитуда, двете хармонични струи се точно спротивни една на друга.Офсет, за да се постигне функцијата на филтрирање на хармониците.
Технички карактеристики на APF
1. Трофазен баланс
2. Компензација на реактивна моќност, обезбедувајќи фактор на моќност
3. Со функцијата за автоматско ограничување на струјата, нема да дојде до преоптоварување
4. Хармонична компензација, може да ја филтрира 2~50-тата хармонична струја во исто време
5. Едноставен дизајн и избор, само треба да се измери големината на хармоничната струја
6. Еднофазна динамична струја за вбризгување, која не е засегната од дисбалансот на системот
7. Одговор на промените на вчитувањето во рок од 40 САД, вкупното време на одговор е 10ms (1/2 циклус)
Ефект на филтрирање
Стапката на хармониска контрола е висока до 97%, а опсегот на хармониска контрола е широк од 2~50 пати.
Побезбеден и постабилен метод на филтрирање;
Водечкиот режим на контрола на нарушувањето во индустријата, фреквенцијата на префрлување е висока до 20 KHz, што ја минимизира загубата на филтрирање и значително ја подобрува брзината на филтрирање и точноста на излезот.И претставува бесконечна импеданса на мрежниот систем, што не влијае на импедансата на мрежниот систем;а излезната бранова форма е точна и беспрекорна и нема да влијае на друга опрема.
Посилна еколошка приспособливост
Компатибилен со дизел генератори, подобрување на способноста за резервна моќност;
Поголема толеранција на флуктуации и изобличувања на влезниот напон;
Стандарден уред за заштита од гром од класа C, подобрување на способноста да се издржат лоши временски услови;
Применливиот опсег на температурата на околината е посилен, до -20°C~70°C.
Апликации
Главната опрема на компанијата за леење е електрична печка со средна фреквенција.Електричната печка со средна фреквенција е типичен извор на хармоници, кој генерира голем број хармоници, што предизвикува компензациониот кондензатор да не работи нормално.Или така, температурата на трансформаторот во лето достигнува 75 степени, предизвикувајќи губење на електрична енергија и скратување на неговиот животен век.
Работилницата за леење на печката со средна фреквенција се напојува со напон од 0,4KV, а главното оптоварување е 6-пулсната ректификациона печка со среднофреквенција.Исправувачката опрема генерира голем број хармоници додека конвертира AC во DC за време на работата, што е типичен извор на хармоници;хармоничната струја се вбризгува во електричната мрежа, хармоничниот напон се генерира на импедансата на мрежата, предизвикувајќи нарушување на напонот и струјата на мрежата, влијаејќи на квалитетот на напојувањето и безбедноста на работата, зголемувајќи ја загубата на линијата и поместувањето на напонот и има негативно влијание врз мрежата и електрична опрема на самата фабрика.
1. Карактеристична хармонична анализа
1) Уредот за исправување на печката со средна фреквенција е 6-пулсен контролиран ректификација;
2) Хармониците генерирани од исправувачот се 6K+1 непарни хармоници.Фуриевата серија се користи за разложување и трансформирање на струјата.Може да се види дека тековната бранова форма содржи 6K±1 повисоки хармоници.Според податоците од тестот на печката со средна фреквенција, хармониката Содржината на брановата струја е прикажана во табелата подолу:
Во текот на работниот процес на печката со среднофреквенција се генерираат голем број хармоници.Според резултатите од тестот и пресметката на печката со средна фреквенција, карактеристичните хармоници се главно 5-тата, а 7-мата, 11-тата и 13-та хармонична струја се релативно големи, а изобличувањето на напонот и струјата е сериозно.
2. Шема за хармонична контрола
Според фактичката состојба на претпријатието, Hongyan Electric дизајнираше комплетен сет на решенија за филтрирање за хармониска контрола на печки со средна фреквенција.Со оглед на факторот на моќност на оптоварување, потребите за апсорпција на хармоници и хармониците на позадината, сет на активни уреди за филтрирање се инсталирани на нисконапонската страна од 0,4KV на трансформаторот на претпријатието.Хармониците се регулирани.
3. Анализа на ефектот на филтерот
1) Активниот филтер уред се става во функција и автоматски ги следи промените на различната оптоварена опрема на печката со средна фреквенција, така што секој хармоник може ефективно да се филтрира.Избегнувајте изгорување предизвикано од паралелна резонанца на кондензаторскиот брег и системското коло и обезбедете нормално функционирање на кабинетот за компензација на реактивна моќност;
2) Хармоничните струи се ефективно подобрени по третманот.Сериозно се надминати 5-тата, 7-мата и 11-та хармонична струја кои не беа пуштени во употреба.На пример, 5-тата хармонична струја паѓа од 312А на околу 16А;седмата хармонична струја паѓа од 153А на околу 11А;11-тата хармонична струја паѓа од 101А на околу 9А;Во согласност со националниот стандард GB/T14549-93 „Хармоники за квалитет на електрична енергија на јавната мрежа“;
3) По хармониска контрола, температурата на трансформаторот се намалува од 75 степени на 50 степени, со што се заштедува многу електрична енергија, се намалува дополнителната загуба на трансформаторот, се намалува бучавата, се подобрува носивоста на трансформаторот и се продолжува работниот век на трансформаторот;
4) По третманот, квалитетот на напојувањето на печката со средна фреквенција е ефикасно подобрен, а стапката на искористеност на напојувањето со средно фреквенција е подобрена, што е погодно за долгорочно безбедно и економично функционирање на системот и за подобрување на економски придобивки;
5) Намалете ја ефективната вредност на струјата што тече низ дистрибутивната линија, подобрете го факторот на моќност и елиминирајте ги хармониците што течат низ линијата за дистрибуција, а со тоа значително ќе ја намалите загубата на линијата, ќе го намалите порастот на температурата на дистрибутивниот кабел и ќе го подобрите оптоварувањето капацитет на линијата;
6) Намалете ја погрешната работа или одбивањето на контролната опрема и уредите за релејна заштита и подобрување на безбедноста и доверливоста на напојувањето;
7) Намалете ја загубата на бакар на трансформаторот и линијата и неутралната струја и подобрување на квалитетот на напојувањето;
8) Откако ќе се приклучи APF, исто така може да ја зголеми носивоста на трансформаторот и дистрибутивните кабли, што е еквивалентно на проширување на системот и ја намалува инвестицијата во проширувањето на системот.
Време на објавување: април-13-2023 година