Kako bi se smanjilo zagađenje impulsnom strujom uzrokovano peći srednje frekvencije, Kina je usvojila tehnologiju ispravljača s više impulsa i razvila nekoliko opreme za peći srednje frekvencije kao što su peći srednje frekvencije sa 6 impulsa, 12 impulsa i 24 impulsa, ali jer je cijena potonjeg relativno visoka Visoka, mnoge kompanije za proizvodnju željeza još uvijek tope metalne materijale u 6-impulsnim pećima srednje frekvencije, a problem zagađenja okoliša impulsnom strujom ne može se zanemariti.Trenutno postoje uglavnom dvije vrste šema upravljanja za harmonike frekvencijskih peći: jedna je shema upravljanja rasterećenjem, koja je jedna od metoda za rješavanje trenutnih problema harmonika, i preventivna mjera za sprečavanje harmonika međuproizvoda. frekvencijske indukcijske peći.Iako se druga metoda može nositi sa sve ozbiljnijim problemom harmonijskog zagađenja okoliša na mnogo načina, za indukcijske peći srednje frekvencije koje se trenutno koriste, samo se prva metoda može koristiti za kompenzaciju rezultirajućih harmonika.U ovom radu se razmatra princip rada IF peći i njene mjere kontrole harmonika, te se predlaže filter aktivne snage (APF) za kompenzaciju i kontrolu harmonika u različitim fazama 6-impulsne IF peći.
Električni princip peći srednje frekvencije.
Peć srednje frekvencije je brz i stabilan metalni uređaj za grijanje, a njegova osnovna oprema je napajanje srednje frekvencije.Napajanje peći srednje frekvencije obično usvaja metodu AC-DC-AC konverzije, a naizmjenična struja ulazne frekvencije snage izlazi kao naizmjenična struja srednje frekvencije, a promjena frekvencije nije ograničena frekvencijom električne mreže.Blok dijagram kola prikazan je na slici 1:
Na slici 1, glavna funkcija dijela inverterskog kola je pretvaranje trofazne komercijalne naizmjenične struje provajdera za prijenos i distribuciju energije u naizmjeničnu struju, uključujući strujni krug provajdera za prijenos i distribuciju energije, mosnog ispravljača krug, krug filtera i upravljački krug ispravljača.Glavna funkcija invertorskog dijela je pretvaranje izmjenične struje u jednofaznu visokofrekventnu izmjeničnu struju (50~10000Hz), uključujući strujni krug pretvarača, startni strujni krug i strujni krug opterećenja.Konačno, jednofazna srednjefrekventna izmjenična struja u indukcijskom svitku u peći stvara naizmjenično magnetsko polje srednje frekvencije, koje uzrokuje da punjenje u peći stvara indukcijsku elektromotornu silu, stvara veliku vrtložnu struju u punjenju i zagrijava punjenje da se topi.
Harmonic Analysis
Harmonici koji se ubrizgavaju u električnu mrežu putem napajanja srednje frekvencije uglavnom se javljaju u ispravljačkom uređaju.Ovdje uzimamo trofazno šestopulsno mosno ispravljačko kolo punog upravljanja kao primjer za analizu sadržaja harmonika.Zanemarujući cijeli proces prijenosa faze i pulsiranje struje tiristorskog inverterskog kola trofaznog lanca oslobađanja proizvoda, uz pretpostavku da je reaktancija na strani izmjenične struje nula, a induktivnost naizmjenične struje beskonačna, koristeći metodu Fourierove analize, negativna i pozitivna polovina -valne struje mogu biti Središte kruga se koristi kao nulta tačka vremena, a formula je izvedena za izračunavanje napona a-faze na AC strani.
U formuli: Id je prosječna vrijednost jednosmjerne bočne struje ispravljačkog kruga.
Iz gornje formule se može vidjeti da za peć srednje frekvencije sa 6 impulsa može generirati veliki broj 5., 7., 1., 13., 17., 19. i drugih harmonika, koji se mogu sažeti kao 6k ± 1 (k je pozitivan cijeli broj) harmonika, efektivna vrijednost svakog harmonika je obrnuto proporcionalna harmonijskom redu, a odnos prema osnovnoj efektivnoj vrijednosti je recipročan harmonijskom redu.
Struktura kruga peći srednje frekvencije.
Prema različitim komponentama skladištenja DC energije, peći srednje frekvencije se općenito mogu podijeliti na peći srednje frekvencije tekućeg tipa i peći srednje frekvencije naponskog tipa.Element za pohranu energije u peći srednje frekvencije trenutnog tipa je veliki induktor, dok je element za pohranu energije srednjefrekventne peći naponskog tipa veliki kondenzator.Postoje i druge razlike između njih, kao što su: peć srednje frekvencije strujnog tipa kontrolira tiristor, krug rezonancije opterećenja je paralelna rezonancija, dok peć srednje frekvencije naponskog tipa kontrolira IGBT, a krug rezonancije opterećenja je rezonancija serije.Njegova osnovna struktura prikazana je na slikama 2 i 3.
harmonična generacija
Takozvani harmonici visokog reda odnose se na komponente iznad cjelobrojnog višekratnika osnovne frekvencije dobivene dekompozicijom periodičnog nesinusoidnog AC Fourierovog niza, općenito nazvanog harmonici visokog reda.Frekvencija (50Hz) Komponenta iste frekvencije.Harmonične smetnje su velika "javna smetnja" koja utiče na kvalitet struje trenutnog elektroenergetskog sistema.
Harmonici smanjuju prijenos i korištenje elektroenergetike, pregrijavaju električnu opremu, uzrokuju vibracije i buku, propadaju izolacijski sloj, skraćuju vijek trajanja i uzrokuju uobičajene kvarove i izgaranje.Povećati sadržaj harmonika, pregorjeti opremu za kompenzaciju kondenzatora i drugu opremu.U slučaju kada se naknada za poništavanje ne može koristiti, nastaju novčane kazne i računi za struju će se povećati.Pulsne struje visokog reda će uzrokovati pogrešan rad uređaja relejne zaštite i inteligentnih robota, a precizno mjerenje potrošnje energije će biti zbunjeno.Izvan sistema napajanja, harmonici imaju veliki uticaj na komunikacionu opremu i elektronske proizvode.Privremeni prenapon i privremeni prenapon koji stvaraju harmonike uništit će izolacijski sloj strojeva i opreme, uzrokujući trofazne kvarove kratkog spoja, a struja harmonika i napon oštećenih transformatora djelomično će proizvesti serijsku i paralelnu rezonanciju u javnoj elektroenergetskoj mreži. , uzrokujući velike sigurnosne nesreće.
Električna peć srednje frekvencije je vrsta napajanja srednje frekvencije, koja se precizno i inverterom pretvara u međufrekventnu i stvara veliki broj štetnih harmonika visokog reda u električnoj mreži.Stoga je poboljšanje kvaliteta električne energije u pećima srednje frekvencije postalo glavni prioritet naučnog istraživanja.
plan upravljanja
Veliki broj povezivanja podataka peći srednje frekvencije pogoršao je zagađenje elektroenergetske mreže impulsnom strujom.Istraživanje harmonijskog upravljanja pećima srednje frekvencije postalo je hitan zadatak, a naučnici su ga naveliko cijenili.Kako bi uticaj harmonika koje stvara frekvencijska peć na javnu mrežu zadovoljio zahtjeve sistema za napajanje i distribuciju opreme za privredno zemljište, potrebno je aktivno preduzimati mjere za otklanjanje harmonijskog zagađenja.Praktične mjere opreza su sljedeće.
Prvo, transformator koristi Y/Y/vezni obrazac.U indukcijskoj peći srednje frekvencije velikog prostora, sklopni transformator otporan na eksploziju usvaja metodu ožičenja Y/Y/△.Promjenom metode ožičenja prigušnice za komunikaciju sa transformatorom na strani naizmjenične struje, može se kompenzirati karakteristična impulsna struja visokog reda koja nije visoka.Ali cijena je visoka.
Drugi je korištenje LC pasivnog filtera.Glavna struktura je korištenje kondenzatora i reaktora u seriji kako bi se formirali prstenovi serije LC, koji su paralelni u sistemu.Ova metoda je tradicionalna i može kompenzirati i harmonijska i reaktivna opterećenja.Ima jednostavnu strukturu i široko se koristi.Međutim, na performanse kompenzacije utiče karakteristična impedansa mreže i radnog okruženja, i lako je izazvati paralelnu rezonanciju sa sistemom.Može kompenzirati samo impulsne struje fiksne frekvencije, a efekat kompenzacije nije idealan.
Treće, korišćenjem APF aktivnog filtera, supresija harmonika visokog reda je relativno nova metoda.APF je dinamički uređaj za kompenzaciju impulsne struje, sa visokim dizajnom particija i brzim odzivom, može pratiti i kompenzirati impulsne struje s promjenama frekvencije i intenziteta, ima dobre dinamičke performanse, a na performanse kompenzacije neće utjecati karakteristična impedancija.Efekat tekuće kompenzacije je dobar, pa je nadaleko cijenjen.
Filter aktivne snage razvijen je na bazi pasivnog filtriranja, a njegov učinak filtriranja je odličan.Unutar raspona njegovog nazivnog opterećenja jalove snage, učinak filtriranja je 100%.
Filter aktivne snage, odnosno filter aktivne snage, APF filter aktivne snage razlikuje se od metode fiksne kompenzacije tradicionalnog LC filtera i ostvaruje dinamičku kompenzaciju praćenja, koja može precizno kompenzirati harmonike i reaktivnu snagu veličine i frekvencije.APF aktivni filter pripada serijskoj opremi za kompenzaciju impulsne struje visokog reda.On prati struju opterećenja u realnom vremenu prema eksternom pretvaraču, izračunava komponentu pulsne struje visokog reda u struji opterećenja prema internom DSP-u i šalje signal upravljačkih podataka u napajanje pretvarača., Invertersko napajanje se koristi za generiranje harmonijske struje visokog reda iste veličine kao i struja visokog harmonija opterećenja, a obrnuta struja visokog harmonija se uvodi u električnu mrežu kako bi se održala aktivna funkcija filtera.
Princip rada APF-a
Hongyan aktivni filter detektuje struju opterećenja u realnom vremenu preko eksternog strujnog transformatora CT, i izdvaja harmonijsku komponentu struje opterećenja kroz interni DSP proračun i pretvara je u kontrolni signal u procesoru digitalnih signala.Istovremeno, digitalni signalni procesor generira niz PWM signala širine impulsa i šalje ih internom IGBT modulu napajanja, kontrolirajući izlaznu fazu pretvarača da bude suprotna smjeru harmoničke struje opterećenja, a struja sa istom amplitudom, dve harmonske struje su tačno suprotne jedna drugoj.Offset, tako da se postigne funkcija filtriranja harmonika.
APF tehničke karakteristike
1. Trofazni balans
2. Kompenzacija reaktivne snage, osiguravajući faktor snage
3. Sa funkcijom automatskog ograničavanja struje neće doći do preopterećenja
4. Harmonička kompenzacija, može filtrirati 2 ~ 50. harmonsku struju u isto vrijeme
5. Jednostavan dizajn i izbor, potrebno je samo izmjeriti veličinu harmonijske struje
6. Monofazna dinamička struja ubrizgavanja, na koju ne utiče neravnoteža sistema
7. Odgovor na promjene opterećenja unutar 40US, ukupno vrijeme odgovora je 10ms (1/2 ciklusa)
Efekat filtriranja
Stopa regulacije harmonika je čak 97%, a opseg regulacije harmonika je širok i do 2~50 puta.
Sigurnija i stabilnija metoda filtriranja;
Vodeći režim disruptivne kontrole u industriji, frekvencija prebacivanja je čak 20KHz, što minimizira gubitak filtriranja i značajno poboljšava brzinu filtriranja i tačnost izlaza.I predstavlja beskonačnu impedanciju mrežnom sistemu, što ne utiče na impedanciju mrežnog sistema;a izlazni valni oblik je precizan i besprijekoran i neće utjecati na drugu opremu.
Jača prilagodljivost okolini
Kompatibilan sa dizel generatorima, poboljšavajući mogućnost rezervnog ranžiranja snage;
Veća tolerancija na fluktuacije ulaznog napona i izobličenja;
Standardni uređaj za zaštitu od groma C-klase, poboljšava sposobnost da izdrži loše vremenske uslove;
Primjenjivi raspon temperature okoline je jači, do -20°C~70°C.
Prijave
Glavna oprema livničkog preduzeća je električna peć srednje frekvencije.Električna peć srednje frekvencije je tipičan izvor harmonika, koji stvara veliki broj harmonika, što uzrokuje da kompenzacijski kondenzator ne radi normalno.Otprilike, temperatura transformatora ljeti dostigne 75 stepeni, što uzrokuje rasipanje električne energije i skraćuje njegov vijek trajanja.
Livnička radionica srednjefrekventne peći napaja se naponom 0,4KV, a glavno opterećenje joj je 6-pulsna ispravljačka peć srednje frekvencije.Oprema za ispravljač generiše veliki broj harmonika dok pretvara AC u DC tokom rada, što je tipičan izvor harmonika;harmonična struja se ubrizgava u električnu mrežu , Harmonični napon se stvara na impedanciji mreže, uzrokujući izobličenje napona i struje u mreži, utječući na kvalitetu napajanja i sigurnost rada, povećavajući gubitak linije i pomak napona, te imajući negativan utjecaj na mrežu i elektro opreme same fabrike.
1. Harmonička analiza karakteristika
1) Rektifikaciona naprava peći srednje frekvencije je 6-pulsna kontrolna ispravljačka jedinica;
2) Harmonici koje generira ispravljač su 6K+1 neparni harmonici.Fourierov red se koristi za razlaganje i transformaciju struje.Može se vidjeti da trenutni talasni oblik sadrži 6K±1 viši harmonik.Prema podacima ispitivanja peći srednje frekvencije, sadržaj harmonika talasne struje prikazan je u tabeli ispod:
U toku rada peći srednje frekvencije stvara se veliki broj harmonika.Prema rezultatima ispitivanja i proračuna peći srednje frekvencije, karakteristični harmonici su uglavnom 5., a struje 7., 11. i 13. harmonika su relativno velike, a izobličenje napona i struje je ozbiljno.
2. Šema harmonične kontrole
U skladu sa stvarnom situacijom u preduzeću, Hongyan Electric je dizajnirao kompletan set filterskih rešenja za harmonijsku kontrolu peći srednje frekvencije.Uzimajući u obzir faktor snage opterećenja, potrebe za apsorpcijom harmonika i pozadinske harmonike, set aktivnih uređaja za filtriranje je instaliran na 0,4KV niskonaponskoj strani transformatora preduzeća.Harmonici su regulisani.
3. Analiza efekta filtera
1) Aktivni filter uređaj je pušten u rad i automatski prati promjene različite opreme za opterećenje peći srednje frekvencije, tako da se svaki harmonik može efikasno filtrirati.Izbjegnite sagorevanje uzrokovano paralelnom rezonancom kondenzatorske banke i kruga sistema i osigurajte normalan rad ormara za kompenzaciju reaktivne snage;
2) Harmonične struje su efikasno poboljšane nakon tretmana.Struje 5., 7. i 11. harmonika koje nisu puštene u upotrebu su ozbiljno prekoračene.Na primjer, struja 5. harmonika pada sa 312A na oko 16A;struja 7. harmonika pada sa 153A na oko 11A;struja 11. harmonika pada sa 101A na oko 9A;U skladu sa nacionalnim standardom GB/T14549-93 “Harmonika kvaliteta električne energije javne mreže”;
3) Nakon harmonijske kontrole, temperatura transformatora se smanjuje sa 75 stepeni na 50 stepeni, čime se štedi mnogo električne energije, smanjuje se dodatni gubitak transformatora, smanjuje buka, poboljšava se nosivost transformatora i produžava radni kapacitet transformatora. vijek trajanja transformatora;
4) Nakon tretmana, kvalitet napajanja peći srednje frekvencije je efektivno poboljšan, a stepen iskorišćenja napajanja srednje frekvencije je poboljšan, što doprinosi dugoročnom sigurnom i ekonomičnom radu sistema i poboljšanju ekonomske koristi;
5) Smanjite efektivnu vrijednost struje koja teče kroz distributivni vod, poboljšajte faktor snage i eliminišite harmonike koji teku kroz distributivni vod, čime se uvelike smanjuju gubici u liniji, smanjujući porast temperature distributivnog kabla i poboljšavajući opterećenje kapacitet linije;
6) smanji neispravnost ili odbijanje kontrolne opreme i uređaja za relejnu zaštitu i poboljša sigurnost i pouzdanost napajanja;
7) Nadoknaditi neravnotežu trofazne struje, smanjiti gubitak bakra transformatora i linije i neutralne struje i poboljšati kvalitet napajanja;
8) Nakon što je APF priključen, može povećati nosivost transformatora i razvodnih kablova, što je ekvivalentno proširenju sistema i smanjuje ulaganje u proširenje sistema.
Vrijeme objave: Apr-13-2023