Kako bi se smanjilo onečišćenje pulsnom strujom uzrokovano međufrekventnom peći, Kina je usvojila tehnologiju višepulsnog ispravljača i razvila nekoliko opreme za međufrekventne peći kao što su 6-pulsne, 12-pulsne i 24-pulsne međufrekventne peći, ali budući da je cijena potonjeg relativno visoka. Visoka, mnoge tvrtke za proizvodnju željeza još uvijek tale metalne materijale u 6-pulsnim pećima srednje frekvencije, a problem onečišćenja okoliša pulsnom strujom ne može se zanemariti.Trenutačno postoje uglavnom dvije vrste shema upravljanja za harmonike peći frekvencije: jedna je shema upravljanja rasterećenjem, koja je jedna od metoda za rješavanje trenutnih harmonijskih problema i preventivna je mjera za sprječavanje harmonika srednjeg stupnja frekvencijske indukcijske peći.Iako se druga metoda može nositi sa sve ozbiljnijim problemom harmonijskog onečišćenja okoliša na mnogo načina, za indukcijske peći srednje frekvencije koje se trenutno koriste, samo se prva metoda može koristiti za kompenzaciju nastalih harmonika.Ovaj rad raspravlja o principu IF peći i mjerama kontrole harmonika, te predlaže filtar aktivne snage (APF) za kompenzaciju i kontrolu harmonika u različitim stupnjevima 6-pulsne IF peći.
Električni princip međufrekventne peći.
Međufrekventna peć je brz i stabilan uređaj za zagrijavanje metala, a njegova osnovna oprema je međufrekventni izvor napajanja.Napajanje međufrekventne peći obično usvaja metodu AC-DC-AC pretvorbe, a ulazna izmjenična struja frekvencije izlaza je kao izmjenična struja srednje frekvencije, a promjena frekvencije nije ograničena frekvencijom električne mreže.Blok dijagram kruga prikazan je na slici 1:
Na slici 1, glavna funkcija dijela inverterskog kruga je pretvaranje trofazne komercijalne izmjenične struje dobavljača prijenosa i distribucije električne energije u izmjeničnu struju, uključujući strujni krug napajanja dobavljača prijenosa i distribucije električne energije, mosni ispravljač strujni krug, krug filtera i upravljački krug ispravljača .Glavna funkcija inverterskog dijela je pretvaranje izmjenične struje u jednofaznu visokofrekventnu izmjeničnu struju (50~10000Hz), uključujući krug napajanja pretvarača, strujni krug pokretanja i strujni krug opterećenja.Konačno, jednofazna izmjenična struja srednje frekvencije u indukcijskom svitku u peći stvara izmjenično magnetsko polje srednje frekvencije, koje uzrokuje da punjenje u peći stvara indukcijsku elektromotornu silu, stvara veliku vrtložnu struju u šarži i zagrijava naboj da se rastopi.
Harmonijska analiza
Harmonici uneseni u elektroenergetsku mrežu međufrekventnim napajanjem uglavnom se javljaju u ispravljačkom uređaju.Ovdje uzimamo trofazni šestimpulsni mosni ispravljački krug s punom kontrolom kao primjer za analizu sadržaja harmonika.Zanemarujući cijeli proces faznog prijenosa i pulsiranje struje tiristorskog inverterskog kruga trofaznog lanca otpuštanja proizvoda, uz pretpostavku da je bočna reaktancija izmjenične struje nula, a induktivitet izmjenične struje beskonačan, korištenjem metode Fourierove analize, negativna i pozitivna polovica -valne struje mogu biti Središte kruga se koristi kao nulta točka vremena, a formula je izvedena za izračunavanje a-faznog napona AC strane.
U formuli: Id je prosječna vrijednost istosmjerne bočne struje kruga ispravljača.
Iz gornje formule može se vidjeti da za 6-pulsnu međufrekventnu peć 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 obrnuto je proporcionalna harmonijskom poretku, a omjer temeljne efektivne vrijednosti recipročan je harmonijskom poretku.
Struktura kruga međufrekventne peći.
Prema različitim komponentama za pohranu istosmjerne energije, međufrekventne peći općenito se mogu podijeliti na međufrekventne peći strujnog tipa i međufrekventne peći naponskog tipa.Element za pohranu energije međufrekventne peći trenutnog tipa je veliki induktor, dok je element za pohranu energije međufrekventne peći naponskog tipa veliki kondenzator.Postoje druge razlike između to dvoje, kao što su: međufrekventnom peći strujnog tipa upravlja tiristor, rezonantni krug opterećenja je paralelna rezonancija, dok međufrekventnu peć naponskog tipa upravlja IGBT, a rezonantni krug opterećenja je serijska rezonancija.Njegova osnovna struktura prikazana je na slici 2 i slici 3.
harmonijska generacija
Takozvani harmonici visokog reda odnose se na komponente iznad cjelobrojnog višekratnika osnovne frekvencije dobivene dekompozicijom periodičkog nesinusoidnog izmjeničnog Fourierovog niza, koji se općenito nazivaju harmonici visokog reda.Frekvencija (50Hz) Komponenta iste frekvencije.Harmonijske smetnje velika su "javna smetnja" koja utječe na kvalitetu struje trenutnog elektroenergetskog sustava.
Harmonici smanjuju prijenos i korištenje električne energije, uzrokuju pregrijavanje električne opreme, uzrokuju vibracije i buku, propadaju izolacijski sloj, smanjuju radni vijek i uzrokuju uobičajene kvarove i pregorevanje.Povećajte sadržaj harmonika, izgorjeti opremu za kompenzaciju kondenzatora i drugu opremu.U slučaju kada se naknada za invaliditet ne može koristiti, nastat će kazne za invaliditet i računi za struju će se povećati.Pulsne struje visokog reda uzrokovat će neispravan rad relejnih zaštitnih uređaja i inteligentnih robota, a precizno mjerenje potrošnje energije bit će zbunjeno.Izvan sustava napajanja, harmonici imaju veliki utjecaj na komunikacijsku opremu i elektroničke proizvode.Privremeni prenapon i privremeni prenapon koji stvaraju harmonike uništit će izolacijski sloj strojeva i opreme, uzrokujući kvarove trofaznog kratkog spoja, a harmonijska struja i napon oštećenih transformatora djelomično će proizvesti serijsku i paralelnu rezonanciju u javnoj elektroenergetskoj mreži , uzrokujući velike sigurnosne nesreće.
Međufrekventna električna peć je vrsta međufrekventnog izvora napajanja, koji se pretvara u međufrekvenciju preko preciznosti i invertera, te stvara veliki broj štetnih harmonika visokog reda u električnoj mreži.Stoga je poboljšanje kvalitete energije međufrekventnih peći postalo glavni prioritet znanstvenog istraživanja.
plan upravljanja
Velik broj podatkovnih priključaka međufrekventnih peći pogoršao je onečišćenje elektroenergetske mreže pulsnom strujom.Istraživanje harmonijskog upravljanja međufrekventnim pećima postalo je hitan zadatak, a znanstvenici su ga visoko cijenili.Kako bi utjecaj harmonika koje generira frekvencijska peć na javnu mrežu zadovoljio zahtjeve sustava napajanja i distribucije električne energije za opremu komercijalnog zemljišta, potrebno je aktivno poduzimati mjere za uklanjanje harmoničkog onečišćenja.Praktične mjere opreza su sljedeće.
Prvo, transformator koristi uzorak Y/Y/veze.U srednjofrekventnoj indukcijskoj peći velikog prostora, sklopni transformator otporan na eksploziju koristi metodu ožičenja Y/Y/△.Promjenom metode ožičenja balasta za komunikaciju s transformatorom na strani izmjenične struje, može se neutralizirati karakteristična pulsna struja visokog reda koja nije velika.Ali trošak je visok.
Drugi je korištenje LC pasivnog filtra.Glavna struktura je korištenje kondenzatora i reaktora u seriji za formiranje LC serijskih prstenova, koji su paralelni u sustavu.Ova metoda je tradicionalna i može kompenzirati i harmonike i jalova opterećenja.Ima jednostavnu strukturu i naširoko se koristi.Međutim, na performanse kompenzacije utječu karakteristična impedancija mreže i radna okolina, te je lako izazvati paralelnu rezonanciju sa sustavom.Može kompenzirati samo impulsne struje fiksne frekvencije, a učinak kompenzacije nije idealan.
Treće, korištenjem APF aktivnog filtra, potiskivanje harmonika visokog reda je relativno nova metoda.APF je dinamički uređaj za kompenzaciju pulsne struje, s visokim dizajnom particija i brzim odzivom, može pratiti i kompenzirati pulsne struje s promjenama frekvencije i intenziteta, ima dobre dinamičke performanse, a na kompenzacijske performanse neće utjecati karakteristična impedancija.Učinak trenutne kompenzacije je dobar, pa se jako cijeni.
Aktivni filter snage razvijen je na temelju pasivnog filtriranja, a njegov učinak filtriranja je izvrstan.Unutar raspona nazivnog opterećenja jalove snage, učinak filtriranja je 100%.
Filtar aktivne snage, odnosno filtar aktivne snage, APF filtar aktivne snage razlikuje se od metode fiksne kompenzacije tradicionalnog LC filtra i ostvaruje dinamičku kompenzaciju praćenja, koja može točno kompenzirati harmonike i jalovu snagu veličine i frekvencije.APF aktivni filtar pripada serijskoj opremi za kompenzaciju pulsne struje visokog reda.Prati struju opterećenja u stvarnom vremenu prema vanjskom pretvaraču, izračunava komponentu pulsne struje visokog reda u struji opterećenja prema internom DSP-u i šalje signal upravljačkih podataka na napajanje pretvarača., Napajanje pretvarača koristi se za generiranje struje visokog harmonika iste veličine kao i struja visokog reda harmonika opterećenja, a obrnuta struja visokog reda harmonika uvodi se u električnu mrežu kako bi se održala aktivna funkcija filtera.
Princip rada APF-a
Hongyan aktivni filtar detektira struju opterećenja u stvarnom vremenu putem vanjskog strujnog transformatora CT i izdvaja harmonijsku komponentu struje opterećenja kroz interni DSP izračun i pretvara je u kontrolni signal u procesoru digitalnog signala.U isto vrijeme, procesor digitalnih signala generira niz signala modulacije širine pulsa PWM i šalje ih unutarnjem IGBT modulu napajanja, kontrolirajući izlaznu fazu pretvarača suprotno od smjera harmonijske struje opterećenja, a struja s istom amplitudom, dvije harmonijske struje točno su suprotne jedna drugoj.Offset, kako bi se postigla funkcija filtriranja harmonika.
APF tehničke karakteristike
1. Trofazna ravnoteža
2. Kompenzacija jalove snage, osiguravajući faktor snage
3. Uz funkciju automatskog ograničenja struje, neće doći do preopterećenja
4. Harmonijska kompenzacija, može filtrirati struju 2~50 harmonika u isto vrijeme
5. Jednostavan dizajn i odabir, potrebno je samo izmjeriti veličinu harmonijske struje
6. Jednofazna dinamička struja ubrizgavanja, na koju ne utječe neravnoteža sustava
7. Odziv na promjene opterećenja unutar 40US, ukupno vrijeme odziva je 10ms (1/2 ciklusa)
Učinak filtriranja
Stupanj harmonijske kontrole je čak 97%, a raspon harmonijske kontrole je širok čak 2~50 puta.
Sigurniji i stabilniji način filtriranja;
Vodeći disruptivni način upravljanja u industriji, frekvencija prebacivanja je čak 20 KHz, što smanjuje gubitak filtriranja i uvelike poboljšava brzinu filtriranja i točnost izlaza.I predstavlja beskonačnu impedanciju mrežnom sustavu, što ne utječe na impedanciju mrežnog sustava;a izlazni valni oblik je točan i besprijekoran i neće utjecati na drugu opremu.
Jača prilagodljivost okolišu
Kompatibilan s dizelskim generatorima, poboljšavajući sposobnost ranžiranja rezervne energije;
Veća tolerancija na fluktuacije i izobličenja ulaznog napona;
Standardni uređaj za zaštitu od munje klase C, poboljšava sposobnost podnošenja loših vremenskih uvjeta;
Primjenjivi raspon temperature okoline je jači, do -20°C~70°C.
Prijave
Glavna oprema ljevaonice je međufrekventna električna peć.Električna peć srednje frekvencije je tipičan izvor harmonika, koji generira veliki broj harmonika, uzrokujući da kompenzacijski kondenzator ne radi normalno.Ili tako, temperatura transformatora ljeti doseže 75 stupnjeva, uzrokujući rasipanje električne energije i skraćujući njegov vijek trajanja.
Ljevaonica međufrekventne peći napajana je naponom od 0,4 KV, a glavno opterećenje je 6-pulsna ispravljačka međufrekventna peć.Oprema ispravljača generira veliki broj harmonika dok pretvara AC u DC tijekom rada, što je tipičan izvor harmonika;harmonijska struja ubrizgava se u elektroenergetsku mrežu, harmonijski napon se stvara na impedanciji mreže, uzrokujući izobličenje mrežnog napona i struje, utječući na kvalitetu napajanja i sigurnost rada, povećavajući gubitke u liniji i pomak napona te negativno utječući na mrežu i električna oprema same tvornice.
1. Karakteristična harmonijska analiza
1) Uređaj za ispravljanje međufrekventne peći je 6-pulsni kontrolirani ispravljač;
2) Harmonici koje generira ispravljač su 6K+1 neparni harmonici.Fourierov red se koristi za dekompoziciju i transformaciju struje.Može se vidjeti da trenutni valni oblik sadrži 6K±1 viši harmonik.Prema podacima ispitivanja međufrekventne peći, sadržaj harmoničke valne struje prikazan je u donjoj tablici:
Tijekom procesa rada međufrekventne peći generira se veliki broj harmonika.Prema rezultatima ispitivanja i proračuna međufrekventne peći, karakteristični harmonici su uglavnom 5., a 7., 11. i 13. harmoničke struje su relativno velike, a izobličenje napona i struje je ozbiljno.
2. Harmonijska shema upravljanja
U skladu sa stvarnom situacijom u poduzeću, Hongyan Electric dizajnirao je kompletan set rješenja za filtriranje za harmonijsku kontrolu međufrekventnih peći.Uzimajući u obzir faktor snage opterećenja, potrebe za harmonijskom apsorpcijom i pozadinske harmonike, set aktivnih uređaja za filtriranje instaliran je na 0,4 KV niskonaponskoj strani transformatora poduzeća.Harmonici su regulirani.
3. Analiza učinka filtra
1) Aktivni filtarski uređaj se stavlja u rad i automatski prati promjene različite opreme za opterećenje međufrekventne peći, tako da se svaki harmonik može učinkovito filtrirati.Izbjegavajte izgaranje uzrokovano paralelnom rezonancijom kondenzatorske baterije i kruga sustava i osigurajte normalan rad ormara za kompenzaciju jalove snage;
2) Harmonijske struje su učinkovito poboljšane nakon tretmana.Ozbiljno su prekoračene struje 5., 7. i 11. harmonika koje nisu puštene u uporabu.Na primjer, struja 5. harmonika pada s 312 A na oko 16 A;struja 7. harmonika pada sa 153 A na oko 11 A;struja 11. harmonika pada sa 101 A na oko 9 A;U skladu s nacionalnom normom GB/T14549-93 “Harmonici kvalitete električne energije javne mreže”;
3) Nakon harmonijske kontrole, temperatura transformatora se smanjuje sa 75 stupnjeva na 50 stupnjeva, čime se štedi puno električne energije, smanjuju dodatni gubici transformatora, smanjuje buka, poboljšava nosivost transformatora i produljuje životni vijek transformatora;
4) Nakon tretmana, kvaliteta napajanja međufrekventne peći je učinkovito poboljšana, a stopa iskorištenja međufrekventnog napajanja je poboljšana, što je pogodno za dugoročno siguran i ekonomičan rad sustava i poboljšanje ekonomske koristi;
5) Smanjite efektivnu vrijednost struje koja teče kroz distribucijski vod, poboljšajte faktor snage i eliminirajte harmonike koji teku kroz distribucijski vod, čime se uvelike smanjuje gubitak u liniji, smanjuje porast temperature distribucijskog kabela i poboljšava opterećenje kapacitet linije;
6) Smanjiti neispravan rad ili odbijanje kontrolne opreme i relejnih zaštitnih uređaja, te poboljšati sigurnost i pouzdanost napajanja;
7) Kompenzirati neravnotežu trofazne struje, smanjiti gubitak bakra u transformatoru i liniji te neutralnu struju i poboljšati kvalitetu napajanja;
8) Nakon priključenja APF također može povećati nosivost transformatora i distribucijskih kabela, što je ekvivalentno proširenju sustava i smanjuje investiciju u proširenje sustava.
Vrijeme objave: 13. travnja 2023