Aby zmniejszyć zanieczyszczenie prądem pulsacyjnym powodowanym przez piec o częstotliwości pośredniej, Chiny przyjęły technologię prostownika wielopulsowego i opracowały kilka urządzeń pieca o częstotliwości pośredniej, takich jak piece o częstotliwości pośredniej 6-pulsowej, 12-pulsowej i 24-pulsowej, ale ponieważ koszt tego ostatniego jest stosunkowo wysoki, wiele firm hutniczych nadal topi materiały metalowe w 6-pulsowych piecach o średniej częstotliwości, a problemu zanieczyszczenia środowiska prądem pulsacyjnym nie można ignorować.Obecnie istnieją głównie dwa rodzaje schematów zarządzania harmonicznymi pieca częstotliwości: jeden to schemat zarządzania ulgą, który jest jedną z metod pozbycia się bieżących problemów z harmonicznymi i jest środkiem zapobiegawczym zapobiegającym harmonicznym pośrednim piece indukcyjne częstotliwości.Chociaż druga metoda może na wiele sposobów poradzić sobie z coraz poważniejszym problemem harmonicznego zanieczyszczenia środowiska, w przypadku obecnie stosowanych pieców indukcyjnych o pośredniej częstotliwości tylko pierwsza metoda może być stosowana do kompensacji powstających harmonicznych.W artykule omówiono zasadę działania pieca IF i jego środki kontroli harmonicznych oraz zaproponowano filtr mocy czynnej (APF) do kompensacji i kontroli harmonicznych w różnych stopniach 6-pulsowego pieca IF.
Zasada elektryczna pieca o średniej częstotliwości.
Piec pośredniej częstotliwości jest szybkim i stabilnym metalowym urządzeniem grzewczym, a jego podstawowym wyposażeniem jest zasilacz częstotliwości pośredniej.Zasilanie pieca o częstotliwości pośredniej zwykle przyjmuje metodę konwersji AC-DC-AC, a prąd przemienny o częstotliwości wejściowej jest wyprowadzany jako prąd przemienny o częstotliwości pośredniej, a zmiana częstotliwości nie jest ograniczona częstotliwością sieci energetycznej.Schemat blokowy obwodu pokazano na rysunku 1:
Na rysunku 1 główną funkcją części obwodu falownika jest konwersja trójfazowego komercyjnego prądu przemiennego dostawcy przesyłu i dystrybucji energii na prąd przemienny, w tym obwód zasilania dostawcy przesyłu i dystrybucji energii, prostownik mostkowy obwód, obwód filtra i obwód sterowania prostownika.Główną funkcją części falownika jest konwersja prądu przemiennego na jednofazowy prąd przemienny o wysokiej częstotliwości (50 ~ 10000 Hz), w tym obwód zasilania falownika, obwód zasilania rozruchowego i obwód zasilania obciążenia.Wreszcie, jednofazowy prąd przemienny o średniej częstotliwości w cewce indukcyjnej w piecu generuje zmienne pole magnetyczne o średniej częstotliwości, które powoduje, że ładunek w piecu generuje indukcyjną siłę elektromotoryczną, generuje duży prąd wirowy w ładunku i podgrzewa ładunek do stopienia.
Analiza harmoniczna
Harmoniczne wprowadzane do sieci elektroenergetycznej przez zasilacz o częstotliwości pośredniej występują głównie w urządzeniu prostowniczym.Tutaj bierzemy trójfazowy sześciopulsowy obwód prostownika mostkowego z pełną kontrolą jako przykład do analizy zawartości harmonicznych.Pomijając cały proces przenoszenia faz i pulsację prądu w obwodzie inwertera tyrystorowego trójfazowego łańcucha uwalniania produktu, zakładając, że reaktancja strony AC wynosi zero, a indukcyjność AC jest nieskończona, stosując metodę analizy Fouriera, ujemną i dodatnią połowę -prądy falowe mogą być Środek okręgu jest używany jako punkt zerowy czasu, a wzór jest wyprowadzany do obliczania napięcia fazy a po stronie prądu przemiennego.
We wzorze: Id jest wartością średnią prądu strony DC obwodu prostownika.
Z powyższego wzoru widać, że 6-pulsowy piec o częstotliwości pośredniej może generować dużą liczbę 5., 7., 1., 13., 17., 19. i innych harmonicznych, które można podsumować jako 6k ± 1 (k jest dodatnią liczbą całkowitą) harmonicznych, efektywna wartość każdej harmonicznej jest odwrotnie proporcjonalna do rzędu harmonicznych, a stosunek do podstawowej wartości efektywnej jest odwrotnością rzędu harmonicznych.
Struktura obwodu pieca o średniej częstotliwości.
Zgodnie z różnymi komponentami do przechowywania energii prądu stałego, piece o średniej częstotliwości można ogólnie podzielić na piece o średniej częstotliwości typu prądowego i piece o pośredniej częstotliwości typu napięciowego.Element magazynujący energię pieca o średniej częstotliwości typu prądowego jest dużym cewką indukcyjną, podczas gdy elementem magazynującym energię pieca o pośredniej częstotliwości typu napięciowego jest duży kondensator.Istnieją inne różnice między nimi, takie jak: piec o częstotliwości pośredniej typu prądowego jest sterowany przez tyrystor, obwód rezonansu obciążenia jest rezonansem równoległym, podczas gdy piec o częstotliwości pośredniej typu napięciowego jest sterowany przez IGBT, a obwód rezonansu obciążenia jest rezonans szeregowy.Jego podstawową strukturę pokazano na rysunku 2 i rysunku 3.
generacja harmonicznych
Tak zwane harmoniczne wyższego rzędu odnoszą się do składowych powyżej całkowitej wielokrotności częstotliwości podstawowej otrzymanej z rozkładu okresowego niesinusoidalnego szeregu Fouriera AC, ogólnie nazywanych harmonicznymi wyższego rzędu.Częstotliwość (50Hz) Składowa o tej samej częstotliwości.Zakłócenia harmoniczne są poważnym „uciążliwością publiczną”, która wpływa na jakość energii w obecnym systemie elektroenergetycznym.
Harmoniczne zmniejszają transmisję i wykorzystanie energii elektrycznej, powodują przegrzewanie się urządzeń elektrycznych, powodują wibracje i hałas, niszczą warstwę izolacyjną, skracają żywotność, powodują powszechne awarie i przepalenia.Zwiększ zawartość harmonicznych, wypal sprzęt do kompensacji kondensatorów i inny sprzęt.W przypadku niemożności skorzystania z odszkodowania za unieważnienie, naliczone zostaną kary za unieważnienie oraz wzrosną rachunki za energię elektryczną.Prądy impulsowe wysokiego rzędu spowodują nieprawidłowe działanie zabezpieczeń przekaźnikowych i inteligentnych robotów, a dokładny pomiar zużycia energii będzie zagmatwany.Poza systemem zasilania harmoniczne mają ogromny wpływ na sprzęt komunikacyjny i produkty elektroniczne.Chwilowe przepięcia i chwilowe przepięcia, które generują harmoniczne, zniszczą warstwę izolacyjną maszyn i urządzeń, powodując zwarcia trójfazowe, a harmoniczne prądu i napięcia uszkodzonych transformatorów będą częściowo wytwarzać rezonans szeregowy i rezonans równoległy w publicznej sieci elektroenergetycznej , powodując poważne wypadki związane z bezpieczeństwem.
Piec elektryczny o częstotliwości pośredniej jest rodzajem zasilacza o częstotliwości pośredniej, który jest konwertowany na częstotliwość pośrednią za pomocą precyzji i falownika i generuje dużą liczbę szkodliwych harmonicznych wysokiego rzędu w sieci energetycznej.Dlatego poprawa jakości zasilania pieców średniej częstotliwości stała się priorytetem badań naukowych.
plan zarządzania
Duża liczba połączeń danych pieców pośredniej częstotliwości pogorszyła zanieczyszczenie sieci elektroenergetycznej prądem pulsacyjnym.Badania nad regulacją harmoniczną pieców o średniej częstotliwości stały się pilnym zadaniem i zostały powszechnie docenione przez naukowców.Aby wpływ harmonicznych generowanych przez piec częstotliwościowy na sieć publiczną spełniał wymagania systemu zasilania i dystrybucji urządzeń komercyjnych gruntów, konieczne jest aktywne podejmowanie działań w celu wyeliminowania zanieczyszczeń harmonicznych.Praktyczne środki ostrożności są następujące.
Po pierwsze, transformator wykorzystuje wzór połączenia Y/Y/połączenia.W piecu indukcyjnym średniej częstotliwości o dużej przestrzeni przeciwwybuchowy transformator przełączający przyjmuje metodę okablowania Y / Y / △.Zmieniając metodę okablowania statecznika w celu komunikacji z transformatorem po stronie prądu przemiennego, może on zrównoważyć charakterystyczny prąd impulsowy wysokiego rzędu, który nie jest wysoki.Ale koszt jest wysoki.
Drugim jest użycie filtra pasywnego LC.Główną strukturą jest szeregowe wykorzystanie kondensatorów i dławików w celu utworzenia pierścieni serii LC, które są równoległe w systemie.Ta metoda jest tradycyjna i może kompensować zarówno harmoniczne, jak i obciążenia bierne.Ma prostą strukturę i jest szeroko stosowany.Jednak na wydajność kompensacji ma wpływ charakterystyczna impedancja sieci i środowiska operacyjnego, i łatwo jest spowodować równoległy rezonans z systemem.Może kompensować tylko prądy impulsowe o stałej częstotliwości, a efekt kompensacji nie jest idealny.
Po trzecie, dzięki zastosowaniu aktywnego filtra APF, tłumienie wyższych harmonicznych jest stosunkowo nową metodą.APF to urządzenie do dynamicznej kompensacji prądu pulsacyjnego, o dużej konstrukcji partycji i szybkiej reakcji, może śledzić i kompensować prądy pulsacyjne ze zmianami częstotliwości i intensywności, ma dobrą wydajność dynamiczną, a impedancja charakterystyczna nie będzie miała wpływu na wydajność kompensacji.Efekt kompensacji prądowej jest dobry, dlatego jest powszechnie ceniony.
Aktywny filtr mocy został opracowany w oparciu o filtrowanie pasywne, a jego efekt filtrowania jest doskonały.W zakresie znamionowego obciążenia mocą bierną efekt filtrowania wynosi 100%.
Aktywny filtr mocy, czyli aktywny filtr mocy, aktywny filtr mocy APF różni się od metody stałej kompensacji tradycyjnego filtra LC i realizuje dynamiczną kompensację śledzenia, która może dokładnie kompensować harmoniczne i moc bierną o wielkości i częstotliwości.Filtr aktywny APF należy do szeregowego sprzętu do kompensacji prądu impulsowego wysokiego rzędu.Monitoruje prąd obciążenia w czasie rzeczywistym zgodnie z zewnętrznym konwerterem, oblicza składową prądu pulsacyjnego wysokiego rzędu w prądzie obciążenia zgodnie z wewnętrznym procesorem DSP i wysyła sygnał danych sterujących do zasilacza falownika., Zasilacz falownika jest używany do generowania prądu harmonicznego wyższego rzędu o tej samej wielkości, co prąd harmoniczny wyższego rzędu obciążenia, a prąd harmoniczny wyższego rzędu odwrotny jest wprowadzany do sieci energetycznej w celu utrzymania aktywnej funkcji filtra.
Zasada działania APF
Aktywny filtr Hongyan wykrywa prąd obciążenia w czasie rzeczywistym przez zewnętrzny przekładnik prądowy CT i wyodrębnia składową harmoniczną prądu obciążenia poprzez wewnętrzne obliczenia DSP i przekształca je w sygnał sterujący w cyfrowym procesorze sygnałowym.W tym samym czasie cyfrowy procesor sygnałowy generuje serię sygnałów modulacji szerokości impulsu PWM i wysyła je do wewnętrznego modułu mocy IGBT, kontrolując fazę wyjściową falownika, aby była przeciwna do kierunku prądu harmonicznego obciążenia, a prąd przy tej samej amplitudzie dwa prądy harmoniczne są dokładnie przeciwne do siebie.Przesunięcie, aby osiągnąć funkcję filtrowania harmonicznych.
Cechy techniczne APF
1. Równowaga trójfazowa
2. Kompensacja mocy biernej zapewniająca współczynnik mocy
3. Dzięki automatycznej funkcji ograniczenia prądu nie wystąpi żadne przeciążenie
4. Kompensacja harmonicznych, może jednocześnie odfiltrować prąd harmoniczny 2 ~ 50
5. Prosta konstrukcja i wybór, wystarczy zmierzyć wielkość prądu harmonicznego
6. Jednofazowy dynamiczny prąd wtrysku, na który nie ma wpływu asymetria systemu
7. Reakcja na zmiany obciążenia w ciągu 40US, całkowity czas reakcji to 10ms (1/2 cyklu)
Efekt filtrowania
Współczynnik kontroli harmonicznych wynosi aż 97%, a zakres kontroli harmonicznych jest tak szeroki, jak 2 ~ 50 razy.
Bezpieczniejsza i stabilniejsza metoda filtrowania;
Wiodący zakłócający tryb sterowania w branży, częstotliwość przełączania wynosi nawet 20 KHz, co minimalizuje straty filtrowania i znacznie poprawia szybkość filtrowania i dokładność wyjściową.I przedstawia nieskończoną impedancję dla systemu sieci, co nie wpływa na impedancję systemu sieci;a kształt fali wyjściowej jest dokładny i bezbłędny i nie wpłynie na inne urządzenia.
Większa zdolność adaptacji do środowiska
Kompatybilny z generatorami diesla, poprawiając zdolność bocznikowania zasilania rezerwowego;
Wyższa tolerancja na wahania i zniekształcenia napięcia wejściowego;
Standardowe urządzenie odgromowe klasy C, poprawiające odporność na złe warunki pogodowe;
Obowiązujący zakres temperatur otoczenia jest wyższy, do -20°C ~ 70°C.
Aplikacje
Głównym wyposażeniem odlewni jest piec elektryczny średniej częstotliwości.Piec elektryczny o średniej częstotliwości jest typowym źródłem harmonicznych, które generuje dużą liczbę harmonicznych, powodując nieprawidłową pracę kondensatora kompensacyjnego.Albo tak, temperatura transformatora dochodzi latem do 75 stopni, powodując straty energii elektrycznej i skracając jej żywotność.
Odlewnia pieca pośredniej częstotliwości zasilana jest napięciem 0,4KV, a jej głównym obciążeniem jest 6-pulsowy piec rektyfikacyjny pośredniej częstotliwości.Urządzenie prostownika generuje dużą liczbę harmonicznych podczas przetwarzania prądu przemiennego na stały podczas pracy, co jest typowym źródłem harmonicznych;prąd harmoniczny jest wprowadzany do sieci elektroenergetycznej, napięcie harmoniczne jest generowane na impedancji sieci, powodując zniekształcenie napięcia sieciowego i prądu, wpływając na jakość zasilania i bezpieczeństwo pracy, zwiększając straty linii i przesunięcie napięcia oraz wywierając negatywny wpływ na sieć i wyposażenie elektryczne samej fabryki.
1. Charakterystyczna analiza harmoniczna
1) Urządzeniem rektyfikacyjnym pieca o średniej częstotliwości jest prostownik sterowany 6-impulsowo;
2) Harmoniczne generowane przez prostownik to harmoniczne nieparzyste 6K+1.Szereg Fouriera służy do rozkładu i przekształcania prądu.Można zauważyć, że przebieg prądu zawiera wyższe harmoniczne o 6K±1.Zgodnie z danymi testowymi pieca o częstotliwości pośredniej zawartość harmonicznych prądu fali pokazano w poniższej tabeli:
Podczas procesu roboczego pieca o średniej częstotliwości generowana jest duża liczba harmonicznych.Zgodnie z wynikami testów i obliczeń pieca o średniej częstotliwości, charakterystyczne harmoniczne to głównie piąta, a prądy harmoniczne 7, 11 i 13 są stosunkowo duże, a zniekształcenia napięcia i prądu są poważne.
2. Schemat regulacji harmonicznej
Zgodnie z rzeczywistą sytuacją przedsiębiorstwa, Hongyan Electric zaprojektował kompletny zestaw rozwiązań filtrujących do harmonicznej kontroli pieców o średniej częstotliwości.Biorąc pod uwagę współczynnik mocy obciążenia, potrzeby absorpcji harmonicznych i harmoniczne tła, po stronie niskiego napięcia 0,4 kV transformatora zakładowego zainstalowano zestaw aktywnych urządzeń filtrujących.Harmoniczne są regulowane.
3. Analiza efektu filtra
1) Aktywne urządzenie filtrujące zostaje uruchomione i automatycznie śledzi zmiany różnych urządzeń obciążeniowych pieca o średniej częstotliwości, dzięki czemu można skutecznie odfiltrować każdą harmoniczną.Unikaj przepalenia spowodowanego równoległym rezonansem baterii kondensatorów i obwodu systemu oraz zapewnij normalną pracę szafy kompensacji mocy biernej;
2) Prądy harmoniczne zostały skutecznie poprawione po leczeniu.Prądy 5., 7. i 11. harmonicznej, które nie zostały wprowadzone do użytku, zostały poważnie przekroczone.Na przykład prąd piątej harmonicznej spada z 312 A do około 16 A;prąd 7. harmonicznej spada z 153A do około 11A;11-ta harmoniczna prądu spada ze 101A do około 9A;Zgodne z krajową normą GB/T14549-93 „Harmoniczne jakości energii w publicznej sieci energetycznej”;
3) Po regulacji harmonicznej temperatura transformatora jest obniżana z 75 stopni do 50 stopni, co pozwala zaoszczędzić dużo energii elektrycznej, zmniejsza dodatkowe straty transformatora, zmniejsza hałas, poprawia nośność transformatora i przedłuża czas pracy żywotność transformatora;
4) Po obróbce skutecznie poprawia się jakość zasilania pieca o częstotliwości pośredniej i poprawia się stopień wykorzystania zasilacza o częstotliwości pośredniej, co sprzyja długoterminowej bezpiecznej i ekonomicznej eksploatacji systemu oraz poprawie korzyści ekonomiczne;
5) Zmniejsz efektywną wartość prądu przepływającego przez linię dystrybucyjną, popraw współczynnik mocy i wyeliminuj harmoniczne przepływające przez linię dystrybucyjną, znacznie zmniejszając w ten sposób straty linii, zmniejszając wzrost temperatury kabla dystrybucyjnego i poprawiając obciążenie przepustowość linii;
6) Zmniejszyć nieprawidłowe działanie lub odmowę urządzeń sterujących i przekaźnikowych urządzeń zabezpieczających oraz poprawić bezpieczeństwo i niezawodność zasilania;
7) Kompensacja nierównowagi prądu trójfazowego, zmniejszenie strat miedzi transformatora i linii oraz prądu neutralnego oraz poprawa jakości zasilania;
8) Po podłączeniu APF może również zwiększyć obciążalność transformatora i kabli dystrybucyjnych, co jest równoznaczne z rozbudową systemu i zmniejsza inwestycje w rozbudowę systemu.
Czas postu: 13-04-2023