For at reducere pulsstrømforureningen forårsaget af mellemfrekvensovnen har Kina vedtaget multi-impuls ensretterteknologi og udviklet flere mellemfrekvensovnsudstyr såsom 6-puls, 12-puls og 24-puls mellemfrekvensovne, men fordi omkostningerne ved sidstnævnte er relativt høje, smelter mange jernfremstillingsvirksomheder stadig metalmaterialer i 6-puls mellemfrekvensovne, og problemet med pulsstrøms miljøforurening kan ikke ignoreres.På nuværende tidspunkt er der hovedsageligt to slags styringsordninger for harmoniske frekvensovne: den ene er styringsordningen for aflastning, som er en af metoderne til at slippe af med de nuværende harmoniske problemer, og er en forebyggende foranstaltning til at forhindre mellemtoner. frekvensinduktionsovne.Selvom den anden metode kan håndtere det stadig mere alvorlige problem med harmonisk miljøforurening på mange måder, kan kun den første metode bruges til at kompensere for de resulterende harmoniske for de mellemfrekvensinduktionsovne, der i øjeblikket anvendes.Dette papir diskuterer princippet om IF-ovn og dets harmoniske kontrolforanstaltninger og foreslår et aktivt effektfilter (APF) til at kompensere og kontrollere harmoniske i forskellige stadier af 6-puls IF-ovn.
Elektrisk princip for mellemfrekvensovn.
Mellemfrekvensovnen er en hurtig og stabil metalopvarmningsenhed, og dens kerneudstyr er en mellemfrekvensstrømforsyning.Strømforsyningen til mellemfrekvensovnen anvender sædvanligvis AC-DC-AC-konverteringsmetoden, og indgangsstrømfrekvensens vekselstrøm udsendes som mellemfrekvensvekselstrøm, og frekvensændringen er ikke begrænset af frekvensen af elnettet.Kredsløbsblokdiagrammet er vist i figur 1:
I figur 1 er hovedfunktionen af en del af inverterkredsløbet at konvertere den trefasede kommercielle vekselstrøm fra strømtransmissions- og distributionsleverandøren til vekselstrøm, inklusive strømforsyningskredsløbet for strømtransmissions- og distributionsleverandøren, broensretter kredsløb, filterkredsløb og ensretterstyrekreds .Inverterdelens hovedfunktion er at konvertere AC-strømmen til en enkeltfaset højfrekvent AC-strøm (50~10000Hz), inklusive inverterstrømkredsløbet, startstrømkredsløbet og belastningsstrømkredsløbet.Endelig genererer den enfasede mellemfrekvente vekselstrøm i induktionsspolen i ovnen et mellemfrekvent magnetisk vekselfelt, som får ladningen i ovnen til at generere induktion elektromotorisk kraft, genererer en stor hvirvelstrøm i ladningen, og opvarmer ladningen til at smelte.
Harmonisk analyse
De harmoniske, der indsprøjtes i elnettet af mellemfrekvensstrømforsyningen, forekommer hovedsageligt i ensretteranordningen.Her tager vi den trefasede seks-puls fuld-kontrol bro ensretter kredsløb som et eksempel til at analysere indholdet af harmoniske.Forsømmelse af hele faseoverførselsprocessen og strømpulsering af tyristor-inverterkredsløbet i den trefasede produktfrigivelseskæde, idet det antages, at AC-sidereaktansen er nul, og AC-induktansen er uendelig, ved hjælp af Fourier-analysemetoden, den negative og positive halvdel -bølgestrømme kan være Cirklens centrum bruges som nulpunkt, og formlen er udledt til at beregne a-fasespændingen på AC-siden.
I formlen: Id er gennemsnitsværdien af DC-sidestrømmen i ensretterkredsløbet.
Det kan ses af ovenstående formel, at for en 6-puls mellemfrekvensovn kan den generere et stort antal 5., 7., 1., 13., 17., 19. og andre harmoniske, som kan opsummeres som 6k ± 1 (k) er positive heltal) harmoniske, er den effektive værdi af hver harmonisk omvendt proportional med den harmoniske rækkefølge, og forholdet til den grundlæggende effektive værdi er den reciprokke af den harmoniske rækkefølge.
Mellemfrekvens ovnkredsløbsstruktur.
Ifølge de forskellige DC-energilagringskomponenter kan mellemfrekvensovne generelt opdeles i mellemfrekvensovne af strømtype og mellemfrekvensovne af spændingstype.Energilagringselementet i den nuværende type mellemfrekvensovn er en stor induktor, mens energilagringselementet i spændingstypen mellemfrekvensovn er en stor kondensator.Der er andre forskelle mellem de to, såsom: mellemfrekvensovnen af strømtypen styres af tyristor, belastningsresonanskredsløbet er parallelresonans, mens spændingstypen mellemfrekvensovn styres af IGBT, og belastningsresonanskredsløbet er serie resonans.Dens grundlæggende struktur er vist i figur 2 og figur 3.
harmonisk generering
De såkaldte højordens harmoniske refererer til komponenterne over heltalsmultiplet af grundfrekvensen opnået ved at dekomponere den periodiske ikke-sinusformede AC Fourier-serie, generelt kaldet højordens harmoniske.Frekvens (50Hz) Komponenten af samme frekvens.Harmonisk interferens er en stor "offentlig gener", der påvirker strømkvaliteten af det nuværende elsystem.
Overtoner reducerer transmissionen og udnyttelsen af kraftteknik, får elektrisk udstyr til at overophedes, forårsager vibrationer og støj, får isoleringslaget til at forringes, reducerer levetiden og forårsager almindelige fejl og udbrænding.Øg det harmoniske indhold, udbrænd kondensatorkompensationsudstyr og andet udstyr.I det tilfælde, hvor ugyldighedserstatning ikke kan anvendes, vil der blive pålagt ugyldighedsbøder, og elregningen vil stige.Højordens pulsstrømme vil forårsage fejlfunktion af relæbeskyttelsesenheder og intelligente robotter, og den præcise måling af strømforbruget vil blive forvirret.Uden for strømforsyningssystemet har harmoniske stor indflydelse på kommunikationsudstyr og elektroniske produkter.Den midlertidige overspænding og midlertidige overspænding, der genererer harmoniske, vil ødelægge isoleringslaget af maskiner og udstyr, hvilket forårsager trefasede kortslutningsfejl, og den harmoniske strøm og spænding af beskadigede transformere vil delvist producere serieresonans og parallel resonans i det offentlige elnet. , hvilket forårsager større sikkerhedsulykker.
Mellemfrekvenselektrisk ovn er en slags mellemfrekvensstrømforsyning, som omdannes til mellemfrekvens gennem præcision og inverter, og genererer et stort antal skadelige højordens harmoniske i elnettet.Derfor er forbedring af strømkvaliteten af mellemfrekvensovne blevet topprioriteten for videnskabelig forskning.
styringsplan
Et stort antal dataforbindelser af mellemfrekvensovne har forværret pulsstrømforureningen af elnettet.Forskningen i den harmoniske kontrol af mellemfrekvensovne er blevet en presserende opgave og er blevet meget værdsat af forskere.For at få virkningen af de harmoniske, der genereres af frekvensovnen på det offentlige net, til at opfylde kravene til strømforsyningen og distributionssystemet til kommercielt udstyr, er det nødvendigt aktivt at træffe foranstaltninger for at eliminere harmonisk forurening.De praktiske forholdsregler er som følger.
For det første bruger transformeren et Y/Y/forbindelsesmønster.I den store mellemfrekvens-induktionsovn anvender den eksplosionssikre koblingstransformator Y/Y/△-ledningsmetoden.Ved at ændre ledningsmetoden for ballasten til at kommunikere med AC-sidetransformatoren, kan den udligne den karakteristiske højordens pulsstrøm, der ikke er høj.Men omkostningerne er høje.
Den anden er at bruge LC passivt filter.Hovedstrukturen er at bruge kondensatorer og reaktorer i serie til at danne LC-serieringe, som er parallelle i systemet.Denne metode er traditionel og kan kompensere både harmoniske og reaktive belastninger.Den har en enkel struktur og er blevet meget brugt.Kompensationsydelsen påvirkes dog af netværkets og driftsmiljøets karakteristiske impedans, og det er let at forårsage parallel resonans med systemet.Den kan kun kompensere for pulsstrømme med fast frekvens, og kompensationseffekten er ikke ideel.
For det tredje, ved at bruge det aktive APF-filter, er højordens harmonisk undertrykkelse en relativt ny metode.APF er en dynamisk pulsstrømkompensationsenhed, med høj partitionsdesign og højhastighedsrespons, den kan spore og kompensere pulsstrømme med frekvens- og intensitetsændringer, har god dynamisk ydeevne, og kompensationsydelsen vil ikke blive påvirket af den karakteristiske impedans.Effekten af den nuværende kompensation er god, så den værdsættes bredt.
Active power filter er udviklet baseret på passiv filtrering, og dets filtreringseffekt er fremragende.Inden for området for dens nominelle reaktive effektbelastning er filtreringseffekten 100 %.
Aktivt effektfilter, det vil sige aktivt effektfilter, APF-aktivt effektfilter er forskellig fra den faste kompensationsmetode for traditionelt LC-filter og realiserer dynamisk sporingskompensation, som nøjagtigt kan kompensere harmoniske og reaktive effekt af størrelse og frekvens.Det aktive APF-filter tilhører serietypen højordens pulsstrømkompensationsudstyr.Den overvåger belastningsstrømmen i realtid i henhold til den eksterne konverter, beregner højordens pulsstrømkomponenten i belastningsstrømmen i henhold til den interne DSP og udsender styredatasignalet til inverterens strømforsyning., Inverterens strømforsyning bruges til at generere en højordens harmonisk strøm af samme størrelse som belastningen højordens harmonisk strøm, og den omvendte højordens harmoniske strøm indføres i strømnettet for at opretholde den aktive filterfunktion.
Arbejdsprincip for APF
Hongyan aktivt filter detekterer belastningsstrømmen i realtid gennem den eksterne strømtransformator CT, og udtrækker den harmoniske komponent af belastningsstrømmen gennem intern DSP-beregning og konverterer den til et styresignal i den digitale signalprocessor.Samtidig genererer den digitale signalprocessor en række PWM-impulsbreddemodulationssignaler og sender dem til det interne IGBT-strømmodul, der styrer vekselretterens udgangsfase til at være modsat retningen af den harmoniske belastningsstrøm og strømmen. med samme amplitude er de to harmoniske strømme nøjagtigt modsatte af hinanden.Offset for at opnå funktionen med at filtrere harmoniske.
APF tekniske funktioner
1. Trefasebalance
2. Reaktiv effektkompensation, der giver effektfaktor
3. Med automatisk strømbegrænsende funktion vil der ikke forekomme overbelastning
4. Harmonisk kompensation, kan filtrere 2~50. harmonisk strøm på samme tid
5. Enkelt design og valg, behøver kun at måle størrelsen af harmonisk strøm
6. Enfaset dynamisk indsprøjtningsstrøm, ikke påvirket af systemubalance
7. Respons på belastningsændringer inden for 40 US, den samlede responstid er 10ms (1/2 cyklus)
Filtrerende effekt
Den harmoniske kontrolhastighed er så høj som 97%, og den harmoniske kontrolområde er så bred som 2 ~ 50 gange.
Sikrere og mere stabil filtreringsmetode;
Den førende forstyrrende kontroltilstand i branchen, omskiftningsfrekvensen er så høj som 20KHz, hvilket minimerer filtreringstabet og i høj grad forbedrer filtreringshastigheden og udgangsnøjagtigheden.Og det præsenterer uendelig impedans til gittersystemet, hvilket ikke påvirker gittersystemets impedans;og udgangsbølgeformen er nøjagtig og fejlfri og vil ikke påvirke andet udstyr.
Stærkere miljøtilpasningsevne
Kompatibel med dieselgeneratorer, hvilket forbedrer muligheden for reservestrømshunting;
Højere tolerance over for indgangsspændingsudsving og forvrængninger;
Standard C-klasse lynbeskyttelsesenhed, forbedrer evnen til at modstå dårlige vejrforhold;
Det anvendelige område for omgivelsestemperatur er stærkere, op til -20°C~70°C.
Ansøgninger
Hovedudstyret i en støberivirksomhed er en mellemfrekvens elektrisk ovn.Mellemfrekvensen elektrisk ovn er en typisk harmonisk kilde, som genererer et stort antal harmoniske, hvilket får kompensationskondensatoren til ikke at fungere normalt.Eller så når transformatorens temperatur 75 grader om sommeren, hvilket forårsager spild af elektrisk energi og forkorter dens levetid.
Mellemfrekvensovnens støbeværksted er drevet af 0,4KV spænding, og dens hovedbelastning er 6-puls ensretningsmellemfrekvensovnen.Ensretterudstyret genererer et stort antal harmoniske, mens det konverterer AC til DC under arbejde, hvilket er en typisk harmonisk kilde;harmonisk strøm injiceres i elnettet, harmonisk spænding genereres på netimpedansen, hvilket forårsager netspænding og strømforvrængning, påvirker strømforsyningens kvalitet og driftssikkerhed, øger ledningstab og spændingsforskydning og har en negativ indvirkning på nettet og selve fabrikkens elektriske udstyr.
1. Karakteristisk harmonisk analyse
1) Ensretningsenheden i mellemfrekvensovnen er en 6-puls kontrollerbar ensretning;
2) De harmoniske, der genereres af ensretteren, er 6K+1 ulige harmoniske.Fourierrækker bruges til at nedbryde og transformere strømmen.Det kan ses, at den aktuelle bølgeform indeholder 6K±1 højere harmoniske.Ifølge testdataene for mellemfrekvensovnen er den harmoniske Bølgestrømindhold vist i nedenstående tabel:
Under arbejdsprocessen af mellemfrekvensovnen genereres et stort antal harmoniske.Ifølge test- og beregningsresultaterne for mellemfrekvensovnen er de karakteristiske harmoniske hovedsageligt 5. og 7., 11. og 13. harmoniske strømme relativt store, og spændings- og strømforvrængning er alvorlig.
2. Harmonisk kontrolskema
Ifølge virksomhedens faktiske situation har Hongyan Electric designet et komplet sæt filtreringsløsninger til harmonisk kontrol af mellemfrekvensovne.I betragtning af belastningseffektfaktoren, behov for harmonisk absorption og baggrundsharmoniske, er et sæt aktive filtreringsenheder installeret på 0,4KV lavspændingssiden af virksomhedens transformator.Harmonikken er styret.
3. Filtereffektanalyse
1) Den aktive filterenhed sættes i drift og sporer automatisk ændringerne af forskellige belastningsudstyr i mellemfrekvensovnen, så hver harmonisk effektivt kan filtreres fra.Undgå udbrænding forårsaget af parallel resonans af kondensatorbanken og systemkredsløbet, og sørg for normal drift af reaktiv effektkompensationskabinet;
2) Harmoniske strømme er blevet effektivt forbedret efter behandling.De 5., 7. og 11. harmoniske strømme, der ikke blev taget i brug, blev alvorligt overskredet.For eksempel falder den 5. harmoniske strøm fra 312A til omkring 16A;den 7. harmoniske strøm falder fra 153A til ca. 11A;den 11. harmoniske strøm falder fra 101A til ca. 9A;Overhold den nationale standard GB/T14549-93 "Power Quality Harmonics of Public Grid";
3) Efter harmonisk styring reduceres transformatorens temperatur fra 75 grader til 50 grader, hvilket sparer en masse elektrisk energi, reducerer det ekstra tab af transformeren, reducerer støj, forbedrer transformatorens belastningskapacitet og forlænger levetid for transformeren;
4) Efter behandling forbedres strømforsyningskvaliteten af mellemfrekvensovnen effektivt, og udnyttelsesgraden af mellemfrekvensstrømforsyningen forbedres, hvilket er befordrende for den langsigtede sikker og økonomisk drift af systemet og forbedring af økonomiske fordele;
5) Reducer den effektive værdi af strømmen, der strømmer gennem distributionsledningen, forbedre effektfaktoren og eliminer de harmoniske, der strømmer gennem distributionslinjen, hvorved ledningstabet i høj grad reduceres, temperaturstigningen af distributionskablet reduceres og belastningen forbedres kapacitet af linjen;
6) Reducer fejlbetjening eller afvisning af kontroludstyr og relæbeskyttelsesanordninger og forbedre sikkerheden og pålideligheden af strømforsyningen;
7) Kompenser den trefasede strømubalance, reducer kobbertabet af transformeren og linjen og neutralstrømmen og forbedre kvaliteten af strømforsyningen;
8) Efter at APF er tilsluttet, kan den også øge belastningskapaciteten af transformatoren og fordelerkabler, hvilket svarer til en udvidelse af systemet og reducerer investeringen i udvidelsen af systemet.
Indlægstid: 13-apr-2023