Aby se snížilo znečištění pulzního proudu způsobeného mezifrekvenční pecí, Čína přijala technologii multipulzního usměrňovače a vyvinula několik zařízení pro mezifrekvenční pece, jako jsou 6-pulzní, 12-pulzní a 24-pulzní mezifrekvenční pece, ale protože náklady na posledně jmenované jsou relativně vysoké Vysoké, mnoho společností vyrábějících železo stále taví kovové materiály v 6pulzních mezifrekvenčních pecích a problém znečištění životního prostředí pulzním proudem nelze ignorovat.V současné době existují hlavně dva druhy schémat řízení harmonických kmitočtových pecí: jedním je schéma řízení odlehčení, což je jedna z metod, jak se zbavit aktuálních problémů s harmonickými, a je preventivním opatřením k zamezení harmonických středních harmonických. frekvenční indukční pece.Přestože se druhá metoda může vypořádat se stále závažnějším problémem harmonického znečištění životního prostředí mnoha způsoby, pro aktuálně používané mezifrekvenční indukční pece lze pro kompenzaci výsledných harmonických použít pouze první způsob.Tento článek pojednává o principu IF pece a jejích opatřeních pro řízení harmonických a navrhuje aktivní výkonový filtr (APF) pro kompenzaci a řízení harmonických v různých fázích 6pulzní IF pece.
Elektrický princip mezifrekvenční pece.
Středofrekvenční pec je rychlé a stabilní zařízení pro ohřev kovu a jeho základním vybavením je mezifrekvenční napájecí zdroj.Napájecí zdroj mezifrekvenční pece obvykle používá metodu konverze AC-DC-AC a vstupní frekvenční střídavý proud je vydáván jako mezifrekvenční střídavý proud a změna frekvence není omezena frekvencí elektrické sítě.Blokové schéma obvodu je znázorněno na obrázku 1:
Na obrázku 1 je hlavní funkcí části invertorového obvodu převést třífázový komerční střídavý proud poskytovatele přenosu a distribuce energie na střídavý proud, včetně napájecího obvodu poskytovatele přenosu a distribuce energie, můstkového usměrňovače obvod, filtrační obvod a řídící obvod usměrňovače .Hlavní funkcí invertorové části je převést střídavý proud na jednofázový vysokofrekvenční střídavý proud (50~10000Hz), včetně napájecího obvodu střídače, spouštěcího napájecího obvodu a napájecího obvodu zátěže.Nakonec jednofázový středofrekvenční střídavý proud v indukční cívce v peci generuje středofrekvenční střídavé magnetické pole, které způsobí, že vsázka v peci generuje indukční elektromotorickou sílu, generuje ve vsázce velký vířivý proud a ohřívá náboj k roztavení.
Harmonická analýza
Harmonické složky injektované do elektrické sítě mezifrekvenčním zdrojem energie se vyskytují hlavně v usměrňovacím zařízení.Zde použijeme třífázový šestipulzní můstkový usměrňovací obvod jako příklad pro analýzu obsahu harmonických.Zanedbání celého procesu fázového přenosu a pulzace proudu tyristorového invertorového obvodu třífázového řetězce uvolňování produktu za předpokladu, že reaktance na straně střídavého proudu je nulová a indukčnost střídavého proudu je nekonečná, s použitím metody Fourierovy analýzy, záporná a kladná polovina -vlnové proudy mohou být Střed kruhu se používá jako nulový bod času a vzorec je odvozen pro výpočet napětí fáze a na straně střídavého proudu.
Ve vzorci: Id je průměrná hodnota stejnosměrného bočního proudu obvodu usměrňovače.
Z výše uvedeného vzorce je vidět, že pro 6pulzní mezifrekvenční pec může generovat velké množství 5., 7., 1., 13., 17., 19. a dalších harmonických, které lze shrnout jako 6k ± 1 (k je kladné celé číslo) harmonických, efektivní hodnota každé harmonické je nepřímo úměrná řádu harmonických a poměr k základní efektivní hodnotě je převrácená hodnota řádu harmonických.
Struktura obvodu mezifrekvenční pece.
Podle různých komponent pro uchovávání stejnosměrné energie lze mezifrekvenční pece obecně rozdělit na běžné mezifrekvenční pece a napěťové mezifrekvenční pece.Akumulační prvek energie běžného typu mezifrekvenční pece je velký induktor, zatímco prvek akumulace energie mezifrekvenční pece napěťového typu je velký kondenzátor.Mezi těmito dvěma jsou další rozdíly, například: proudová mezifrekvenční pec je řízena tyristorem, zátěžový rezonanční obvod je paralelní rezonance, zatímco napěťová mezifrekvenční pec je řízena IGBT a zátěžový rezonanční obvod je sériová rezonance.Jeho základní struktura je znázorněna na obrázku 2 a obrázku 3.
harmonické generování
Takzvané harmonické vyššího řádu se týkají složek nad celočíselným násobkem základní frekvence získané rozkladem periodické nesinusové AC Fourierovy řady, obecně nazývané harmonické vyššího řádu.Frekvence (50Hz) Složka stejné frekvence.Harmonické rušení je hlavní „veřejné obtěžování“, které ovlivňuje kvalitu napájení současného energetického systému.
Harmonické snižují přenos a využití energetiky, přehřívají se elektrická zařízení, způsobují vibrace a hluk, zhoršují izolační vrstvu, zkracují životnost a způsobují běžné poruchy a vyhoření.Zvyšte obsah harmonických, zařízení pro kompenzaci vyhoření kondenzátoru a další zařízení.V případě, že kompenzaci za zneplatnění nelze použít, budou uloženy pokuty za zneplatnění a zvýší se účty za elektřinu.Pulzní proudy vysokého řádu způsobí nesprávnou činnost reléových ochranných zařízení a inteligentních robotů a přesné měření spotřeby energie bude zmatené.Mimo systém napájení mají harmonické složky velký vliv na komunikační zařízení a elektronické produkty.Dočasné přepětí a dočasné přepětí, které generují harmonické, zničí izolační vrstvu strojů a zařízení a způsobí třífázové zkratové poruchy a harmonický proud a napětí poškozených transformátorů částečně způsobí sériovou rezonanci a paralelní rezonanci ve veřejné elektrické síti. , což způsobuje velké bezpečnostní nehody.
Středofrekvenční elektrická pec je druh mezifrekvenčního napájecího zdroje, který je převáděn na střední frekvenci prostřednictvím přesnosti a invertoru a generuje velké množství škodlivých vyšších harmonických v rozvodné síti.Proto se zlepšování kvality energie středofrekvenčních pecí stalo hlavní prioritou vědeckého výzkumu.
vládní plán
Velké množství datových připojení mezifrekvenčních pecí zhoršilo znečištění elektrické sítě pulzním proudem.Výzkum harmonického řízení středofrekvenčních pecí se stal naléhavým úkolem a vědci jej široce oceňují.Aby dopad harmonických generovaných frekvenční pecí na veřejnou síť odpovídal požadavkům napájecí a distribuční soustavy pro zařízení komerčních pozemků, je nutné aktivně přijímat opatření k eliminaci harmonického znečištění.Praktická opatření jsou následující.
Za prvé, transformátor používá schéma zapojení Y/Y/.Ve velkoprostorové středněfrekvenční indukční peci využívá spínací transformátor odolný proti výbuchu způsob zapojení Y/Y/△.Změnou způsobu zapojení předřadníku pro komunikaci s transformátorem na straně AC může kompenzovat charakteristický pulzní proud vysokého řádu, který není vysoký.Ale cena je vysoká.
Druhým je použití LC pasivního filtru.Hlavní strukturou je použití kondenzátorů a reaktorů v sérii k vytvoření kruhů řady LC, které jsou v systému paralelní.Tato metoda je tradiční a může kompenzovat harmonické i jalové zatížení.Má jednoduchou strukturu a je široce používán.Výkon kompenzace je však ovlivněn charakteristickou impedancí sítě a provozního prostředí a je snadné způsobit paralelní rezonanci se systémem.Může kompenzovat pouze pulzní proudy s pevnou frekvencí a kompenzační efekt není ideální.
Za třetí, použitím aktivního filtru APF je potlačení harmonických vyšších řádů relativně novou metodou.APF je zařízení pro kompenzaci dynamického pulzního proudu s vysokým designem oddílů a vysokou rychlostí odezvy, může sledovat a kompenzovat pulzní proudy se změnami frekvence a intenzity, má dobrý dynamický výkon a výkon kompenzace nebude ovlivněn charakteristickou impedancí.Účinek kompenzace proudu je dobrý, proto je široce ceněn.
Aktivní výkonový filtr je vyvinut na základě pasivního filtrování a jeho filtrační účinek je vynikající.V rozsahu jeho jmenovitého jalového výkonu je filtrační účinek 100 %.
Aktivní výkonový filtr, tedy aktivní výkonový filtr, aktivní výkonový filtr APF se liší od metody pevné kompenzace tradičního LC filtru a realizuje dynamickou kompenzaci sledování, která dokáže přesně kompenzovat harmonické a jalový výkon velikosti a frekvence.Aktivní filtr APF patří k sériovému zařízení pro kompenzaci pulzního proudu vyššího řádu.Monitoruje proud zátěže v reálném čase podle externího převodníku, vypočítává složku pulzního proudu vyššího řádu v proudu zátěže podle interního DSP a vysílá signál řídicích dat do napájení střídače., Napájecí zdroj měniče se používá ke generování proudu vyšších harmonických složek stejné velikosti jako proud vyšších harmonických zátěže a zpětný proud vyšších harmonických je přiváděn do rozvodné sítě, aby byla zachována funkce aktivního filtru.
Princip činnosti APF
Aktivní filtr Hongyan detekuje zátěžový proud v reálném čase přes externí proudový transformátor CT a extrahuje harmonickou složku zátěžového proudu pomocí interního výpočtu DSP a převádí ji na řídicí signál v digitálním signálovém procesoru.Současně digitální signálový procesor generuje řadu signálů pulsně šířkové modulace PWM a posílá je do interního výkonového modulu IGBT, čímž řídí výstupní fázi invertoru tak, aby byla proti směru harmonického proudu zátěže, a proud se stejnou amplitudou jsou dva harmonické proudy přesně opačné.Offset, aby bylo dosaženo funkce filtrování harmonických.
Technické vlastnosti APF
1. Třífázová bilance
2. Kompenzace jalového výkonu poskytující účiník
3. S funkcí automatického omezení proudu nedojde k přetížení
4. Harmonická kompenzace, může odfiltrovat proud 2~50. harmonické současně
5. Jednoduchý design a výběr, stačí změřit velikost harmonického proudu
6. Jednofázový dynamický injekční proud, neovlivněný nevyvážeností systému
7. Odezva na změny zatížení v rámci 40US, celková doba odezvy je 10 ms (1/2 cyklu)
Filtrační efekt
Frekvence řízení harmonických je až 97% a rozsah řízení harmonických je široký 2~50krát.
Bezpečnější a stabilnější metoda filtrování;
Přední režim rušivého řízení v průmyslu, spínací frekvence je až 20 kHz, což minimalizuje ztráty filtrováním a výrazně zlepšuje rychlost filtrování a přesnost výstupu.A představuje nekonečnou impedanci mřížkového systému, která neovlivňuje impedanci mřížkového systému;a výstupní tvar vlny je přesný a bezchybný a neovlivní ostatní zařízení.
Silnější přizpůsobivost prostředí
Kompatibilní s dieselovými generátory, zlepšuje schopnost záložního posunu energie;
Vyšší tolerance ke kolísání vstupního napětí a zkreslení;
Standardní zařízení na ochranu před bleskem třídy C, zlepšuje schopnost odolávat špatným povětrnostním podmínkám;
Použitelný rozsah okolní teploty je silnější, až -20 °C~70 °C.
Aplikace
Hlavním vybavením slévárenské společnosti je mezifrekvenční elektrická pec.Mezifrekvenční elektrická pec je typickým zdrojem harmonických, který generuje velké množství harmonických, což způsobuje, že kompenzační kondenzátor nefunguje normálně.Nebo tak, teplota transformátoru dosahuje v létě 75 stupňů, což způsobuje plýtvání elektrickou energií a zkracuje jeho životnost.
Slévárna mezifrekvenční pece je napájena napětím 0,4KV a její hlavní zátěží je 6-pulzní rektifikační mezifrekvenční pec.Usměrňovací zařízení generuje velké množství harmonických při přeměně AC na DC během práce, což je typický zdroj harmonických;harmonický proud je injektován do elektrické sítě, na impedanci sítě se generuje harmonické napětí, které způsobuje zkreslení síťového napětí a proudu, ovlivňuje kvalitu napájení a bezpečnost provozu, zvyšuje ztrátu vedení a napěťový offset a má negativní dopad na síť a elektrické zařízení samotné továrny.
1. Charakteristická harmonická analýza
1) Rektifikační zařízení mezifrekvenční pece je 6-pulzní řízená rektifikace;
2) Harmonické složky generované usměrňovačem jsou 6K+1 liché harmonické.Fourierova řada se používá k rozkladu a transformaci proudu.Je vidět, že průběh proudu obsahuje o 6K±1 vyšší harmonické.Podle zkušebních dat mezifrekvenční pece, harmonická Obsah vlnového proudu je uveden v tabulce níže:
Během pracovního procesu mezifrekvenční pece vzniká velké množství harmonických.Podle výsledků zkoušek a výpočtů mezifrekvenční pece jsou charakteristické harmonické zejména proudy 5., 7., 11. a 13. harmonické jsou relativně velké a zkreslení napětí a proudu je vážné.
2. Schéma harmonického řízení
Podle aktuální situace podniku společnost Hongyan Electric navrhla kompletní sadu filtračních řešení pro harmonické řízení mezifrekvenčních pecí.S ohledem na účiník zátěže, potřeby absorpce harmonických a harmonické pozadí je na nízkonapěťové straně podnikového transformátoru 0,4KV instalována sada aktivních filtračních zařízení.Harmonické se řídí.
3. Analýza efektu filtru
1) Aktivní filtrační zařízení je uvedeno do provozu a automaticky sleduje změny různých zátěžových zařízení mezifrekvenční pece, takže každá harmonická může být efektivně odfiltrována.Zabraňte vyhoření způsobenému paralelní rezonancí kondenzátorové banky a systémového obvodu a zajistěte normální provoz skříně kompenzace jalového výkonu;
2) Harmonické proudy byly po léčbě účinně zlepšeny.Proudy 5., 7. a 11. harmonické, které nebyly uvedeny do provozu, byly vážně překročeny.Například proud 5. harmonické klesne z 312A na přibližně 16A;proud 7. harmonické klesne z 153A na přibližně 11A;proud 11. harmonické klesne z 101A na přibližně 9A;Vyhovuje národní normě GB/T14549-93 „Power Quality Harmonics of Public Grid“;
3) Po harmonické regulaci se teplota transformátoru sníží ze 75 stupňů na 50 stupňů, což ušetří mnoho elektrické energie, sníží dodatečné ztráty transformátoru, sníží hluk, zlepší zatížitelnost transformátoru a prodlouží dobu provozu. životnost transformátoru;
4) Po ošetření se kvalita napájení mezifrekvenční pece účinně zlepší a míra využití mezifrekvenčního napájení se zlepší, což přispívá k dlouhodobému bezpečnému a ekonomickému provozu systému a zlepšení ekonomické výhody;
5) Snižte efektivní hodnotu proudu protékajícího rozvodným vedením, zlepšujte účiník a eliminujte harmonické proudy rozvodným vedením, čímž výrazně snižujete ztráty vedení, snižujete nárůst teploty rozvodného kabelu a zlepšujete zatížení. kapacita linky;
6) Snížit nesprávnou funkci nebo odmítnutí ovládacího zařízení a reléových ochranných zařízení a zlepšit bezpečnost a spolehlivost napájení;
7) Kompenzujte nevyváženost třífázového proudu, snižte ztráty mědi transformátoru a vedení a nulový proud a zlepšujte kvalitu napájení;
8) Po připojení APF může také zvýšit zatížitelnost transformátoru a distribučních kabelů, což odpovídá rozšíření systému a snižuje investice do rozšíření systému.
Čas odeslání: 13. dubna 2023