For å redusere pulsstrømforurensningen forårsaket av mellomfrekvensovnen, har Kina tatt i bruk multi-puls likeretterteknologi og utviklet flere mellomfrekvensovnsutstyr som 6-puls, 12-puls og 24-puls mellomfrekvensovner, men fordi kostnadene for sistnevnte er relativt høye, smelter mange jernfremstillingsbedrifter fortsatt metallmaterialer i 6-puls mellomfrekvensovner, og problemet med pulsstrøm miljøforurensning kan ikke ignoreres.For tiden er det hovedsakelig to typer styringsordninger for harmoniske frekvensovner: den ene er styringsordningen for avlastning, som er en av metodene for å bli kvitt de nåværende harmoniske problemene, og er et forebyggende tiltak for å forhindre harmoniske av mellomtoner. frekvensinduksjonsovner.Selv om den andre metoden kan håndtere det stadig mer alvorlige problemet med harmonisk miljøforurensning på mange måter, for de mellomfrekvensinduksjonsovner som for tiden brukes, kan bare den første metoden brukes til å kompensere for de resulterende harmoniske.Denne artikkelen diskuterer prinsippet for IF-ovn og dens harmoniske kontrolltiltak, og foreslår et aktivt effektfilter (APF) for å kompensere og kontrollere harmoniske i forskjellige stadier av 6-puls IF-ovn.
Elektrisk prinsipp for mellomfrekvensovn.
Mellomfrekvensovnen er en rask og stabil metallvarmeanordning, og kjerneutstyret er en mellomfrekvensstrømforsyning.Strømforsyningen til mellomfrekvensovnen vedtar vanligvis AC-DC-AC-konverteringsmetoden, og inngangsstrømfrekvensens vekselstrøm sendes ut som mellomfrekvensvekselstrøm, og frekvensendringen er ikke begrenset av frekvensen til strømnettet.Kretsblokkskjemaet er vist i figur 1:
I figur 1 er hovedfunksjonen til en del av omformerkretsen å konvertere den trefasede kommersielle vekselstrømmen til kraftoverførings- og distribusjonsleverandøren til vekselstrøm, inkludert strømforsyningskretsen til kraftoverførings- og distribusjonsleverandøren, bro likeretter krets, filterkrets og likeretterkontrollkrets .Hovedfunksjonen til inverterdelen er å konvertere AC-strømmen til en enfaset høyfrekvent AC-strøm (50~10000Hz), inkludert omformerens strømkrets, startstrømkrets og belastningsstrømkrets.Til slutt genererer den enfasede mellomfrekvente vekselstrømmen i induksjonsspolen i ovnen et mellomfrekvent magnetisk vekselfelt, som får ladningen i ovnen til å generere induksjonselektromotorisk kraft, genererer en stor virvelstrøm i ladningen, og varmer opp ladningen for å smelte.
Harmonisk analyse
Overtonene som injiseres i strømnettet av mellomfrekvensstrømforsyningen forekommer hovedsakelig i likeretteranordningen.Her tar vi den trefasede seks-puls full-kontroll bro likeretterkretsen som et eksempel for å analysere innholdet i harmoniske.Forsømmelse av hele faseoverføringsprosessen og strømpulsering av tyristor-inverterkretsen til den trefasede produktfrigjøringskjeden, forutsatt at AC-sidereaktansen er null og AC-induktansen er uendelig, ved bruk av Fourier-analysemetoden, den negative og positive halvdelen -bølgestrømmer kan være Sentrum av sirkelen brukes som nulltidspunkt, og formelen er utledet for å beregne a-fasespenningen til AC-siden.
I formelen: Id er gjennomsnittsverdien av likestrømsiden til likeretterkretsen.
Det kan sees fra formelen ovenfor at for en 6-puls mellomfrekvensovn kan den generere et stort antall 5., 7., 1., 13., 17., 19. og andre harmoniske, som kan oppsummeres som 6k ± 1 (k er positivt heltall) harmoniske, er den effektive verdien av hver harmonisk omvendt proporsjonal med den harmoniske rekkefølgen, og forholdet til den grunnleggende effektive verdien er den resiproke av den harmoniske rekkefølgen.
Mellomfrekvens ovnskretsstruktur.
I henhold til de forskjellige DC-energilagringskomponentene, kan mellomfrekvensovner generelt deles inn i strømtype mellomfrekvensovner og spenningstype mellomfrekvensovner.Energilagringselementet til mellomfrekvensovnen av strømtypen er en stor induktor, mens energilagringselementet til mellomfrekvensovnen av spenningstypen er en stor kondensator.Det er andre forskjeller mellom de to, for eksempel: mellomfrekvensovnen av strømtypen styres av tyristor, lastresonanskretsen er parallellresonans, mens spenningstypen mellomfrekvensovn styres av IGBT, og lastresonanskretsen er serieresonans.Dens grunnleggende struktur er vist i figur 2 og figur 3.
harmonisk generering
De såkalte høyordens harmoniske refererer til komponentene over heltallsmultippelet av grunnfrekvensen oppnådd ved å dekomponere den periodiske ikke-sinusformede AC Fourier-serien, vanligvis kalt høyordens harmoniske.Frekvens (50Hz) Komponenten av samme frekvens.Harmonisk interferens er en stor "offentlig plage" som påvirker strømkvaliteten til det nåværende kraftsystemet.
Overtoner reduserer overføringen og utnyttelsen av kraftteknikk, får elektrisk utstyr til å overopphetes, forårsaker vibrasjoner og støy, gjør at isolasjonslaget forringes, reduserer levetiden og forårsaker vanlige feil og utbrenthet.Øk det harmoniske innholdet, brenn ut kondensatorkompensasjonsutstyr og annet utstyr.I tilfelle ugyldighetserstatning ikke kan benyttes, vil det påløpe ugyldighetsgebyr og strømregningene øke.Høyordens pulsstrømmer vil forårsake feildrift av relébeskyttelsesenheter og intelligente roboter, og den nøyaktige målingen av strømforbruket vil bli forvirret.Utenfor strømforsyningssystemet har harmoniske stor innvirkning på kommunikasjonsutstyr og elektroniske produkter.Den midlertidige overspenningen og den midlertidige overspenningen som genererer harmoniske vil ødelegge isolasjonslaget til maskiner og utstyr, forårsake trefase kortslutningsfeil, og den harmoniske strømmen og spenningen til skadede transformatorer vil delvis produsere serieresonans og parallellresonans i det offentlige kraftnettet , forårsaker store sikkerhetsulykker.
Mellomfrekvens elektrisk ovn er en slags mellomfrekvens strømforsyning, som omdannes til mellomfrekvens gjennom presisjon og inverter, og genererer et stort antall skadelige høyordens harmoniske i strømnettet.Derfor har forbedring av kraftkvaliteten til mellomfrekvensovner blitt toppprioriteten for vitenskapelig forskning.
styringsplan
Et stort antall dataforbindelser av mellomfrekvensovner har forverret pulsstrømforurensningen av strømnettet.Forskningen på harmonisk kontroll av mellomfrekvensovner har blitt en presserende oppgave, og har blitt mye verdsatt av forskere.For å få virkningen av harmoniske generert av frekvensovnen på det offentlige nettet til å oppfylle kravene til strømforsynings- og distribusjonssystemet for utstyrs kommersielle land, er det nødvendig å aktivt iverksette tiltak for å eliminere harmonisk forurensning.De praktiske forholdsreglene er som følger.
Først bruker transformatoren et Y/Y/koblingsmønster.I den store mellomfrekvensinduksjonsovnen, bruker den eksplosjonssikre svitsjingstransformatoren Y/Y/△ ledningsmetoden.Ved å endre ledningsmetoden til ballasten for å kommunisere med AC-sidetransformatoren, kan den utligne den karakteristiske høyordens pulsstrømmen som ikke er høy.Men kostnaden er høy.
Den andre er å bruke LC passivt filter.Hovedstrukturen er å bruke kondensatorer og reaktorer i serie for å danne LC-serieringer, som er parallelle i systemet.Denne metoden er tradisjonell og kan kompensere både harmoniske og reaktive belastninger.Den har en enkel struktur og har vært mye brukt.Kompensasjonsytelsen påvirkes imidlertid av den karakteristiske impedansen til nettverket og driftsmiljøet, og det er lett å forårsake parallell resonans med systemet.Den kan bare kompensere for fastfrekvente pulsstrømmer, og kompensasjonseffekten er ikke ideell.
For det tredje, ved å bruke det aktive APF-filteret, er høyordens harmonisk undertrykkelse en relativt ny metode.APF er en dynamisk pulsstrømkompensasjonsenhet, med høy partisjonsdesign og høyhastighetsrespons, den kan spore og kompensere pulsstrømmer med frekvens- og intensitetsendringer, har god dynamisk ytelse, og kompensasjonsytelsen vil ikke bli påvirket av den karakteristiske impedansen.Effekten av dagens kompensasjon er god, så den verdsettes bredt.
Aktivt kraftfilter er utviklet basert på passiv filtrering, og filtreringseffekten er utmerket.Innenfor området for dens nominelle reaktive effektbelastning er filtreringseffekten 100 %.
Aktivt kraftfilter, det vil si aktivt effektfilter, APF-aktivt effektfilter er forskjellig fra den faste kompensasjonsmetoden til tradisjonelle LC-filter, og realiserer dynamisk sporingskompensasjon, som nøyaktig kan kompensere harmoniske og reaktiv effekt av størrelse og frekvens.Det aktive APF-filteret tilhører serietypen høyordens pulsstrømkompensasjonsutstyr.Den overvåker laststrømmen i sanntid i henhold til den eksterne omformeren, beregner høyordens pulsstrømkomponenten i laststrømmen i henhold til den interne DSP, og sender ut kontrolldatasignalet til omformerens strømforsyning., Inverterstrømforsyningen brukes til å generere en høyordens harmonisk strøm av samme størrelse som lasten høyordens harmonisk strøm, og den omvendte høyordens harmoniske strømmen introduseres i strømnettet for å opprettholde den aktive filterfunksjonen.
Arbeidsprinsipp for APF
Hongyan aktivt filter oppdager laststrømmen i sanntid gjennom den eksterne strømtransformatoren CT, og trekker ut den harmoniske komponenten av laststrømmen gjennom intern DSP-beregning, og konverterer den til et kontrollsignal i den digitale signalprosessoren.Samtidig genererer den digitale signalprosessoren en serie PWM-pulsbreddemodulasjonssignaler og sender dem til den interne IGBT-strømmodulen, og kontrollerer utgangsfasen til omformeren til å være motsatt av retningen til lastens harmoniske strøm, og strømmen. med samme amplitude er de to harmoniske strømmene nøyaktig motsatte av hverandre.Offset, for å oppnå funksjonen til å filtrere harmoniske.
APF tekniske funksjoner
1. Trefasebalanse
2. Reaktiv effektkompensasjon, gir effektfaktor
3. Med automatisk strømbegrensningsfunksjon vil det ikke oppstå overbelastning
4. Harmonisk kompensasjon, kan filtrere ut 2~50. harmonisk strøm på samme tid
5. Enkel design og valg, trenger bare å måle størrelsen på harmonisk strøm
6. Enfaset dynamisk injeksjonsstrøm, ikke påvirket av systemubalanse
7. Respons på lastendringer innen 40 US, den totale responstiden er 10ms (1/2 syklus)
Filtrerende effekt
Den harmoniske kontrollhastigheten er så høy som 97%, og den harmoniske kontrollområdet er så bredt som 2~50 ganger.
Sikrere og mer stabil filtreringsmetode;
Den ledende forstyrrende kontrollmodusen i bransjen, bryterfrekvensen er så høy som 20KHz, noe som minimerer filtreringstapet og forbedrer filtreringshastigheten og utgangsnøyaktigheten betraktelig.Og det presenterer uendelig impedans til nettsystemet, som ikke påvirker nettsystemets impedans;og utgangsbølgeformen er nøyaktig og feilfri, og vil ikke påvirke annet utstyr.
Sterkere miljøtilpasningsevne
Kompatibel med dieselgeneratorer, forbedrer muligheten for reservestrømshunting;
Høyere toleranse for inngangsspenningsfluktuasjoner og forvrengninger;
Standard C-klasse lynbeskyttelsesenhet, forbedrer evnen til å motstå dårlige værforhold;
Det gjeldende området for omgivelsestemperatur er sterkere, opptil -20°C~70°C.
applikasjoner
Hovedutstyret til et støperifirma er en mellomfrekvens elektrisk ovn.Den elektriske mellomfrekvensovnen er en typisk harmonisk kilde, som genererer et stort antall harmoniske, noe som gjør at kompensasjonskondensatoren ikke fungerer normalt.Eller så, temperaturen på transformatoren når 75 grader om sommeren, noe som fører til sløsing med elektrisk energi og forkorter levetiden.
Støpeverkstedet til mellomfrekvensovnen drives av 0,4KV spenning, og hovedbelastningen er 6-puls likerettingsmellomfrekvensovnen.Likeretterutstyret genererer et stort antall harmoniske mens det konverterer AC til DC under arbeid, som er en typisk harmonisk kilde;harmonisk strøm injiseres i strømnettet, harmonisk spenning genereres på nettimpedansen, forårsaker nettspenning og strømforvrengning, påvirker strømforsyningskvaliteten og driftssikkerheten, øker linjetap og spenningsforskyvning, og har en negativ innvirkning på nettet og elektrisk utstyr til selve fabrikken.
1. Karakteristisk harmonisk analyse
1) Rettingsanordningen til mellomfrekvensovnen er en 6-puls kontrollerbar likeretting;
2) Overtonene generert av likeretteren er 6K+1 oddetallsharmoniske.Fourier-serier brukes til å dekomponere og transformere strømmen.Det kan sees at den gjeldende bølgeformen inneholder 6K±1 høyere harmoniske.I henhold til testdataene til mellomfrekvensovnen, er den harmoniske Bølgestrøminnholdet vist i tabellen nedenfor:
Under arbeidsprosessen til mellomfrekvensovnen genereres et stort antall harmoniske.I henhold til test- og beregningsresultatene til mellomfrekvensovnen er de karakteristiske harmoniske hovedsakelig den 5., og den 7., 11. og 13. harmoniske strømmer er relativt store, og spennings- og strømforvrengningen er alvorlig.
2. Harmonisk kontrollskjema
I henhold til den faktiske situasjonen til bedriften har Hongyan Electric designet et komplett sett med filtreringsløsninger for harmonisk kontroll av mellomfrekvensovner.Med tanke på belastningsfaktoren, behovene for harmonisk absorpsjon og bakgrunnsharmoniske, er et sett med aktive filtreringsenheter installert på 0,4KV lavspenningssiden av bedriftstransformatoren.Harmonikk er styrt.
3. Filtereffektanalyse
1) Den aktive filteranordningen settes i drift, og sporer automatisk endringene til forskjellige belastningsutstyr i mellomfrekvensovnen, slik at hver harmonisk effektivt kan filtreres ut.Unngå utbrenning forårsaket av parallell resonans av kondensatorbanken og systemkretsen, og sørg for normal drift av reaktiv effektkompensasjonsskapet;
2) Harmoniske strømmer har blitt effektivt forbedret etter behandling.De 5., 7. og 11. harmoniske strømmene som ikke ble tatt i bruk ble alvorlig overskredet.For eksempel faller den femte harmoniske strømmen fra 312A til omtrent 16A;den 7. harmoniske strømmen faller fra 153A til omtrent 11A;den 11. harmoniske strømmen faller fra 101A til omtrent 9A;Samsvar med den nasjonale standarden GB/T14549-93 "Power Quality Harmonics of Public Grid";
3) Etter harmonisk kontroll reduseres temperaturen på transformatoren fra 75 grader til 50 grader, noe som sparer mye elektrisk energi, reduserer ekstra tap av transformatoren, reduserer støy, forbedrer transformatorens belastningskapasitet og forlenger levetiden til transformatoren;
4) Etter behandling forbedres strømforsyningskvaliteten til mellomfrekvensovnen effektivt, og utnyttelsesgraden til mellomfrekvensstrømforsyningen forbedres, noe som bidrar til langsiktig sikker og økonomisk drift av systemet og forbedring av økonomiske fordeler;
5) Reduser den effektive verdien av strømmen som strømmer gjennom distribusjonslinjen, forbedre effektfaktoren og eliminer harmoniske som strømmer gjennom distribusjonslinjen, og reduserer dermed linjetapet sterkt, reduserer temperaturøkningen til distribusjonskabelen og forbedrer belastningen kapasiteten til linjen;
6) Reduser feildrift eller avvisning av kontrollutstyr og relébeskyttelsesenheter, og forbedre sikkerheten og påliteligheten til strømforsyningen;
7) Kompenser den trefasede strømubalansen, reduser kobbertapet til transformatoren og linjen og nøytralstrømmen, og forbedre kvaliteten på strømforsyningen;
8) Etter at APF er tilkoblet kan den også øke belastningskapasiteten til transformatoren og distribusjonskablene, noe som tilsvarer en utvidelse av systemet og reduserer investeringen i utvidelse av systemet.
Innleggstid: 13-apr-2023