För att minska pulsströmsföroreningarna som orsakas av mellanfrekvensugnen, har Kina antagit flerpulslikriktarteknik och utvecklat flera mellanfrekvensugnar som 6-puls, 12-puls och 24-puls mellanfrekvensugnar, men eftersom kostnaden för det senare är relativt hög, smälter många järntillverkningsföretag fortfarande metallmaterial i 6-puls ugnar med mellanfrekvens, och problemet med pulsströms miljöföroreningar kan inte ignoreras.För närvarande finns det huvudsakligen två typer av hanteringsscheman för frekvensugnsövertoner: det ena är hanteringsschemat för lättnad, vilket är en av metoderna för att bli av med de nuvarande harmoniska problemen, och är en förebyggande åtgärd för att förhindra övertoner av mellanliggande övertoner. frekvensinduktionsugnar.Även om den andra metoden kan hantera det allt allvarligare problemet med harmonisk miljöförorening på många sätt, för de mellanfrekvensinduktionsugnar som för närvarande används, kan endast den första metoden användas för att kompensera för de resulterande övertonerna.Det här dokumentet diskuterar principen för IF-ugn och dess övertonskontrollåtgärder, och föreslår ett aktivt effektfilter (APF) för att kompensera och kontrollera övertonerna i olika stadier av 6-puls IF-ugn.
Elektrisk princip för mellanfrekvensugn.
Mellanfrekvensugnen är en snabb och stabil metallvärmeanordning, och dess kärnutrustning är en mellanfrekvensströmförsörjning.Strömförsörjningen till mellanfrekvensugnen antar vanligtvis AC-DC-AC-omvandlingsmetoden, och växelströmmen för ingångsströmfrekvensen matas ut som mellanfrekvensväxelström, och frekvensändringen är inte begränsad av frekvensen på elnätet.Kretsblockschemat visas i figur 1:
I figur 1 är huvudfunktionen för en del av växelriktarkretsen att omvandla den trefasiga kommersiella växelströmmen från kraftöverförings- och distributionsleverantören till växelström, inklusive strömförsörjningskretsen för kraftöverförings- och distributionsleverantören, brygglikriktare krets, filterkrets och likriktarstyrkrets .Inverterdelens huvudfunktion är att omvandla växelströmsströmmen till en enfas högfrekvent växelströmsström (50~10000Hz), inklusive växelriktarströmkretsen, startströmkretsen och lastströmkretsen.Slutligen genererar den enfasiga medelfrekventa växelströmmen i induktionsspolen i ugnen ett medelfrekvent magnetiskt växelfält, vilket gör att laddningen i ugnen genererar induktionselektromotorisk kraft, genererar en stor virvelström i laddningen, och värmer laddningen för att smälta.
Harmonisk analys
Övertonerna som injiceras i elnätet av mellanfrekvensströmförsörjningen förekommer huvudsakligen i likriktaranordningen.Här tar vi den trefasiga sexpulsade fullstyrda brygglikriktarkretsen som ett exempel för att analysera innehållet i övertonerna.Försummar hela fasöverföringsprocessen och strömpulseringen av tyristorväxelriktarkretsen i den trefasiga produktfrisättningskedjan, förutsatt att AC-sidans reaktans är noll och AC-induktansen är oändlig, med hjälp av Fourier-analysmetoden, den negativa och positiva halvan -vågströmmar kan vara Cirkelns centrum används som nolltidpunkt, och formeln härleds för att beräkna a-fasspänningen på AC-sidan.
I formeln: Id är medelvärdet för likriktarkretsens DC-sida.
Det kan ses från formeln ovan att för en 6-puls mellanfrekvensugn kan den generera ett stort antal 5:e, 7:e, 1:a, 13:e, 17:e, 19:e och andra övertoner, vilka kan sammanfattas som 6k ± 1 (k är positivt heltal) övertoner, är det effektiva värdet för varje överton omvänt proportionellt mot övertonsordningen, och förhållandet till det grundläggande effektiva värdet är det reciproka av övertonsordningen.
Mellanfrekvensugnskretsstruktur.
Enligt de olika DC-energilagringskomponenterna kan mellanfrekvensugnar i allmänhet delas in i mellanfrekvensugnar av strömtyp och mellanfrekvensugnar av spänningstyp.Energilagringselementet i mellanfrekvensugnen av strömtyp är en stor induktor, medan energilagringselementet i mellanfrekvensugnen av spänningstyp är en stor kondensator.Det finns andra skillnader mellan de två, såsom: mellanfrekvensugnen av strömtyp styrs av tyristor, belastningsresonanskretsen är parallellresonans, medan mellanfrekvensugnen av spänningstyp styrs av IGBT, och belastningsresonanskretsen är serieresonans.Dess grundläggande struktur visas i figur 2 och figur 3.
harmonisk generering
De så kallade övertonerna av hög ordning hänvisar till komponenterna över heltalsmultipeln av grundfrekvensen som erhålls genom att dekomponera den periodiska icke-sinusformade AC Fourier-serien, allmänt kallad övertoner av hög ordning.Frekvens (50Hz) Komponenten av samma frekvens.Övertonsstörningar är en stor "allmän olägenhet" som påverkar strömkvaliteten i det nuvarande elsystemet.
Övertoner minskar transmissionen och utnyttjandet av kraftteknik, gör att elektrisk utrustning överhettas, orsakar vibrationer och buller, gör att isoleringsskiktet försämras, minskar livslängden och orsakar vanliga fel och utbrändhet.Öka övertonsinnehållet, bränn ut kondensatorkompensationsutrustning och annan utrustning.I det fall ogiltigförklaringsersättning inte kan användas tillkommer ogiltigförklaringsböter och elräkningar ökar.Högordnade pulsströmmar kommer att orsaka felfunktion av reläskyddsanordningar och intelligenta robotar, och den exakta mätningen av strömförbrukningen kommer att förväxlas.Utanför strömförsörjningssystemet har övertoner stor inverkan på kommunikationsutrustning och elektroniska produkter.Den tillfälliga överspänningen och tillfälliga överspänningen som genererar övertoner kommer att förstöra isoleringsskiktet av maskiner och utrustning, vilket orsakar trefasiga kortslutningsfel, och den övertonska strömmen och spänningen hos skadade transformatorer kommer delvis att producera serieresonans och parallellresonans i det offentliga kraftnätet , vilket orsakar stora säkerhetsolyckor.
Mellanfrekvenselektrisk ugn är ett slags mellanfrekvensströmförsörjning, som omvandlas till mellanfrekvens genom precision och växelriktare, och genererar ett stort antal skadliga övertoner av hög ordning i elnätet.Därför har förbättring av strömkvaliteten hos mellanfrekvensugnar blivit högsta prioritet för vetenskaplig forskning.
styrningsplan
Ett stort antal dataanslutningar av mellanfrekvensugnar har förvärrat pulsströmsföroreningarna i elnätet.Forskningen om harmonisk kontroll av mellanfrekvensugnar har blivit en brådskande uppgift och har uppskattats av forskare.För att få inverkan av de övertoner som genereras av frekvensugnen på det allmänna nätet att uppfylla kraven i kraftförsörjnings- och distributionssystemet för kommersiell mark för utrustning, är det nödvändigt att aktivt vidta åtgärder för att eliminera harmoniska föroreningar.De praktiska försiktighetsåtgärderna är följande.
Först använder transformatorn ett Y/Y/anslutningsmönster.I den stora medelfrekvensinduktionsugnen, använder den explosionssäkra kopplingstransformatorn Y/Y/△-ledningsmetoden.Genom att ändra kopplingsmetoden för förkopplingsdonet för att kommunicera med växelströmstransformatorn kan den kompensera för den karakteristiska högordningens pulsström som inte är hög.Men kostnaden är hög.
Det andra är att använda passivt LC-filter.Huvudstrukturen är att använda kondensatorer och reaktorer i serie för att bilda LC-serieringar, som är parallella i systemet.Denna metod är traditionell och kan kompensera både övertoner och reaktiva belastningar.Den har en enkel struktur och har använts flitigt.Kompensationsprestandan påverkas dock av nätverkets karakteristiska impedans och driftsmiljön, och det är lätt att orsaka parallell resonans med systemet.Den kan bara kompensera för pulsströmmar med fast frekvens, och kompensationseffekten är inte idealisk.
För det tredje, genom att använda det aktiva APF-filtret, är övertonsundertryckning av hög ordning en relativt ny metod.APF är en dynamisk pulsströmkompensationsanordning, med hög partitionsdesign och höghastighetsrespons, den kan spåra och kompensera pulsströmmar med frekvens- och intensitetsförändringar, har god dynamisk prestanda och kompensationsprestandan kommer inte att påverkas av den karakteristiska impedansen.Effekten av nuvarande ersättning är god, så den värderas allmänt.
Active power filter är utvecklat baserat på passiv filtrering, och dess filtreringseffekt är utmärkt.Inom området för dess nominella reaktiva effektbelastning är filtreringseffekten 100 %.
Aktivt effektfilter, det vill säga aktivt effektfilter, APF aktivt effektfilter skiljer sig från den fasta kompensationsmetoden för traditionella LC-filter, och realiserar dynamisk spårningskompensation, som exakt kan kompensera övertoner och reaktiv effekt av storlek och frekvens.Det aktiva APF-filtret tillhör serietyps pulsströmkompensationsutrustning av hög ordning.Den övervakar belastningsströmmen i realtid enligt den externa omvandlaren, beräknar pulsströmkomponenten av hög ordning i belastningsströmmen enligt den interna DSP:n och matar ut styrdatasignalen till växelriktarens strömförsörjning., Växelriktarens strömförsörjning används för att generera en övertonsström av hög ordning av samma storlek som den övertonade strömmen av hög ordning, och den omvända övertonsströmmen av hög ordning införs i elnätet för att upprätthålla den aktiva filterfunktionen.
Arbetsprincip för APF
Hongyan aktivt filter detekterar belastningsströmmen i realtid genom den externa strömtransformatorn CT, och extraherar den harmoniska komponenten av belastningsströmmen genom intern DSP-beräkning och omvandlar den till en styrsignal i den digitala signalprocessorn.Samtidigt genererar den digitala signalprocessorn en serie PWM-pulsbreddsmoduleringssignaler och skickar dem till den interna IGBT-kraftmodulen, och kontrollerar växelriktarens utgångsfas så att den är motsatt riktningen för den harmoniska lastströmmen och strömmen. med samma amplitud är de två övertonsströmmarna exakt motsatta varandra.Offset, för att uppnå funktionen att filtrera övertoner.
APF tekniska funktioner
1. Trefasbalans
2. Reaktiv effektkompensation, ger effektfaktor
3. Med automatisk strömbegränsningsfunktion uppstår ingen överbelastning
4. Harmonisk kompensation, kan filtrera bort 2~50:e övertonsström samtidigt
5. Enkel design och val, behöver bara mäta storleken på harmonisk ström
6. Enfas dynamisk insprutningsström, påverkas inte av obalans i systemet
7. Svar på belastningsändringar inom 40 US, den totala svarstiden är 10ms (1/2 cykel)
Filtrerande effekt
Övertonsstyrningsgraden är så hög som 97%, och övertonsstyrningsområdet är så brett som 2~50 gånger.
Säkrare och mer stabil filtreringsmetod;
Det ledande störande kontrollläget i branschen, växlingsfrekvensen är så hög som 20KHz, vilket minimerar filtreringsförlusten och förbättrar filtreringshastigheten och utmatningsnoggrannheten avsevärt.Och det uppvisar oändlig impedans för nätsystemet, vilket inte påverkar nätsystemets impedans;och den utgående vågformen är korrekt och felfri och kommer inte att påverka annan utrustning.
Starkare miljöanpassningsförmåga
Kompatibel med dieselgeneratorer, förbättrar möjligheten för reservkraftshunting;
Högre tolerans för inspänningsfluktuationer och distorsioner;
Standard C-klass blixtskyddsanordning, förbättra förmågan att motstå dåliga väderförhållanden;
Det tillämpliga området för omgivningstemperatur är starkare, upp till -20°C~70°C.
Ansökningar
Huvudutrustningen för ett gjuteriföretag är en mellanfrekvens elektrisk ugn.Den elektriska mellanfrekvensugnen är en typisk övertonskälla, som genererar ett stort antal övertoner, vilket gör att kompensationskondensatorn inte fungerar normalt.Eller så, temperaturen på transformatorn når 75 grader på sommaren, vilket orsakar slöseri med elektrisk energi och förkortar dess livslängd.
Mellanfrekvensugnens gjuteriverkstad drivs av 0,4KV spänning, och dess huvudbelastning är 6-puls likriktarmellanfrekvensugnen.Likriktarutrustningen genererar ett stort antal övertoner samtidigt som den omvandlar AC till DC under arbete, vilket är en typisk övertonskälla;harmonisk ström injiceras i elnätet, övertonsspänning genereras på nätimpedansen, vilket orsakar nätspänning och strömförvrängning, påverkar strömförsörjningskvaliteten och driftsäkerheten, ökar ledningsförlusten och spänningsförskjutningen och har en negativ inverkan på nätet och fabrikens elektriska utrustning.
1. Karakteristisk övertonsanalys
1) Likriktningsanordningen för mellanfrekvensugnen är en 6-puls styrbar likriktning;
2) Övertonerna som genereras av likriktaren är 6K+1 udda övertoner.Fourierserier används för att dekomponera och transformera strömmen.Det kan ses att den aktuella vågformen innehåller 6K±1 högre övertoner.Enligt testdata för mellanfrekvensugnen visas övertonen Vågströminnehållet i tabellen nedan:
Under arbetsprocessen för mellanfrekvensugnen genereras ett stort antal övertoner.Enligt test- och beräkningsresultaten för mellanfrekvensugnen är de karakteristiska övertonerna huvudsakligen den 5:e, och den 7:e, 11:e och 13:e övertonsströmmarna är relativt stora, och spännings- och strömdistorsionen är allvarlig.
2. Harmoniskt kontrollschema
Enligt företagets faktiska situation har Hongyan Electric designat en komplett uppsättning filtreringslösningar för harmonisk styrning av mellanfrekvensugnar.Med tanke på belastningseffektfaktorn, behov av övertonsabsorption och bakgrundsövertoner, är en uppsättning aktiva filtreringsenheter installerade på 0,4KV lågspänningssidan av företagstransformatorn.Övertoner styrs.
3. Filtereffektanalys
1) Den aktiva filteranordningen sätts i drift och spårar automatiskt förändringarna av olika belastningsutrustningar i mellanfrekvensugnen, så att varje överton effektivt kan filtreras bort.Undvik utbrändhet orsakad av parallell resonans hos kondensatorbanken och systemkretsen, och säkerställ normal drift av kompensationsskåpet för reaktiv effekt;
2) Harmoniska strömmar har förbättrats effektivt efter behandling.De 5:e, 7:e och 11:e övertonsströmmarna som inte togs i bruk överskreds allvarligt.Till exempel sjunker den 5:e övertonsströmmen från 312A till cirka 16A;den 7:e övertonsströmmen sjunker från 153A till cirka 11A;den 11:e övertonsströmmen sjunker från 101A till ca 9A;Överensstämmer med den nationella standarden GB/T14549-93 "Power Quality Harmonics of Public Grid";
3) Efter övertonsstyrning sänks transformatorns temperatur från 75 grader till 50 grader, vilket sparar mycket elektrisk energi, minskar den extra förlusten av transformatorn, minskar brus, förbättrar transformatorns belastningskapacitet och förlänger livslängd för transformatorn;
4) Efter behandling förbättras strömförsörjningskvaliteten för mellanfrekvensugnen effektivt, och utnyttjandegraden för mellanfrekvensströmförsörjningen förbättras, vilket bidrar till en långsiktig säker och ekonomisk drift av systemet och förbättringen av ekonomiska fördelar;
5) Minska det effektiva värdet av strömmen som strömmar genom distributionsledningen, förbättra effektfaktorn och eliminera övertonerna som strömmar genom distributionsledningen, vilket avsevärt minskar ledningsförlusten, minskar temperaturökningen på distributionskabeln och förbättrar belastningen kapaciteten hos linjen;
6) Minska felaktig användning eller vägran av kontrollutrustning och reläskyddsanordningar, och förbättra säkerheten och tillförlitligheten för strömförsörjningen;
7) Kompensera trefasströmobalansen, minska kopparförlusten hos transformatorn och linjen och neutralströmmen och förbättra kvaliteten på strömförsörjningen;
8) Efter att APF anslutits kan den också öka belastningskapaciteten på transformatorn och distributionskablarna, vilket motsvarar en utbyggnad av systemet och minskar investeringen i utbyggnaden av systemet.
Posttid: 2023-apr-13