Om de pulsstroomvervuiling veroorzaakt door de middenfrequentieoven te verminderen, heeft China multi-pulsgelijkrichtertechnologie toegepast en verschillende middenfrequentieovenapparatuur ontwikkeld, zoals 6-puls, 12-puls en 24-puls middenfrequentieovens, maar omdat de kosten van laatstgenoemde relatief hoog zijn Hoog, smelten veel ijzerproducerende bedrijven nog steeds metalen materialen in 6-puls middenfrequentieovens, en het probleem van pulsstroom milieuvervuiling kan niet worden genegeerd.Momenteel zijn er hoofdzakelijk twee soorten beheersschema's voor frequentieovenharmonischen: het ene is het beheersschema van reliëf, wat een van de methoden is om de huidige harmonische problemen op te lossen, en het is een preventieve maatregel om de harmonischen van tussenliggende frequentie inductie ovens.Hoewel de tweede methode het steeds ernstiger wordende probleem van harmonische milieuvervuiling op veel manieren kan aanpakken, kan voor de momenteel gebruikte middenfrequente inductieovens alleen de eerste methode worden gebruikt om de resulterende harmonischen te compenseren.Dit document bespreekt het principe van IF-oven en de maatregelen voor harmonische controle, en stelt een actief vermogensfilter (APF) voor om de harmonischen in verschillende stadia van een 6-puls IF-oven te compenseren en te regelen.
Elektrisch principe van middenfrequentoven.
De middenfrequentieoven is een snel en stabiel metaalverwarmingsapparaat en de kernuitrusting is een middenfrequentievoeding.De voeding van de middenfrequentie-oven gebruikt meestal de AC-DC-AC-conversiemethode, en de ingangsfrequentie wisselstroom wordt uitgevoerd als middenfrequentie wisselstroom, en de frequentieverandering wordt niet beperkt door de frequentie van het elektriciteitsnet.Het circuitblokschema wordt getoond in figuur 1:
In figuur 1 is de hoofdfunctie van een deel van het invertercircuit het omzetten van de driefasige commerciële wisselstroom van de energietransmissie- en distributieprovider in wisselstroom, inclusief het voedingscircuit van de energietransmissie- en distributieprovider, bruggelijkrichter circuit, filtercircuit en gelijkrichterbesturingscircuit.De belangrijkste functie van het omvormergedeelte is om de wisselstroom om te zetten in een enkelfasige hoogfrequente wisselstroom (50 ~ 10000 Hz), inclusief het stroomcircuit van de omvormer, het startstroomcircuit en het belastingsstroomcircuit.Ten slotte genereert de eenfasige middenfrequente wisselstroom in de inductiespoel in de oven een middenfrequent wisselend magnetisch veld, waardoor de lading in de oven een inductie-elektromotorische kracht genereert, een grote wervelstroom in de lading genereert, en verwarmt de lading om te smelten.
Harmonische analyse
De harmonischen die door de middenfrequente voeding in het elektriciteitsnet worden geïnjecteerd, komen voornamelijk voor in de gelijkrichter.Hier nemen we het driefasige zes-puls bruggelijkrichtercircuit met volledige controle als voorbeeld om de inhoud van de harmonischen te analyseren.Verwaarlozing van het hele faseoverdrachtsproces en stroompulsatie van het thyristor-invertercircuit van de driefasige productafgifteketen, ervan uitgaande dat de AC-zijreactantie nul is en de AC-inductantie oneindig, met behulp van de Fourier-analysemethode, de negatieve en positieve helft -golfstromen kunnen zijn. Het middelpunt van de cirkel wordt gebruikt als het nulpunt van de tijd en de formule wordt afgeleid om de a-fasespanning van de AC-zijde te berekenen.
In de formule: Id is de gemiddelde waarde van de DC-zijstroom van het gelijkrichtercircuit.
Uit de bovenstaande formule blijkt dat voor een 6-puls middenfrequentieoven een groot aantal 5e, 7e, 1e, 13e, 17e, 19e en andere harmonischen kan worden gegenereerd, die kunnen worden samengevat als 6k ± 1 (k is positief geheel getal) harmonischen, de effectieve waarde van elke harmonische is omgekeerd evenredig met de harmonische orde, en de verhouding tot de fundamentele effectieve waarde is het omgekeerde van de harmonische orde.
Structuur van het ovencircuit met gemiddelde frequentie.
Volgens de verschillende DC-energieopslagcomponenten kunnen middenfrequentieovens over het algemeen worden onderverdeeld in middenfrequentieovens van het huidige type en middenfrequentieovens van het spanningstype.Het energieopslagelement van de middenfrequentieoven van het huidige type is een grote inductor, terwijl het energieopslagelement van de middenfrequentieoven van het spanningstype een grote condensator is.Er zijn nog andere verschillen tussen de twee, zoals: de middenfrequentieoven van het stroomtype wordt bestuurd door thyristor, het belastingsresonantiecircuit is parallelle resonantie, terwijl de middenfrequentieoven van het spanningstype wordt bestuurd door IGBT, en het belastingsresonantiecircuit is serie resonantie.De basisstructuur wordt getoond in figuur 2 en figuur 3.
harmonische generatie
De zogenaamde harmonischen van hoge orde verwijzen naar de componenten boven het gehele veelvoud van de grondfrequentie die wordt verkregen door de periodieke niet-sinusvormige AC Fourier-reeks te ontleden, in het algemeen harmonischen van hoge orde genoemd.Frequentie (50Hz) De component van dezelfde frequentie.Harmonische interferentie is een grote "openbare overlast" die de stroomkwaliteit van het huidige stroomsysteem aantast.
Harmonischen verminderen de overdracht en het gebruik van energietechniek, zorgen ervoor dat elektrische apparatuur oververhit raakt, trillingen en geluid veroorzaken, de isolatielaag verslechteren, de levensduur verkorten en veelvoorkomende storingen en burn-out veroorzaken.Verhoog de harmonische inhoud, doorbrand condensatorcompensatieapparatuur en andere apparatuur.In het geval dat de schadevergoeding niet kan worden gebruikt, worden er boetes opgelegd en de elektriciteitsrekening verhoogd.Pulsstromen van hoge orde zullen leiden tot een verkeerde werking van relaisbeveiligingsapparaten en intelligente robots, en de precieze meting van het stroomverbruik zal in de war raken.Buiten het voedingssysteem hebben harmonischen een grote invloed op communicatieapparatuur en elektronische producten.De tijdelijke overspanning en tijdelijke overspanning die harmonischen genereren, zullen de isolatielaag van machines en apparatuur vernietigen, waardoor driefasige kortsluitfouten ontstaan, en de harmonische stroom en spanning van beschadigde transformatoren zullen gedeeltelijk serieresonantie en parallelle resonantie produceren in het openbare elektriciteitsnet , die grote veiligheidsongevallen veroorzaken.
De middenfrequente elektrische oven is een soort middenfrequente voeding, die via precisie en omvormer wordt omgezet in middenfrequentie en een groot aantal schadelijke harmonischen van hoge orde in het elektriciteitsnet genereert.Daarom is het verbeteren van de vermogenskwaliteit van middenfrequentovens de topprioriteit van wetenschappelijk onderzoek geworden.
bestuursplan
Een groot aantal dataverbindingen van middenfrequentovens heeft de pulsstroomvervuiling van het elektriciteitsnet verergerd.Het onderzoek naar de harmonische regeling van middenfrequentovens is een urgente taak geworden en wordt door wetenschappers alom gewaardeerd.Om ervoor te zorgen dat de impact van de harmonischen die door de frequentieoven op het openbare net worden gegenereerd, voldoet aan de eisen van het stroomvoorzienings- en distributiesysteem voor commerciële grondapparatuur, is het noodzakelijk om actief maatregelen te nemen om harmonische vervuiling te elimineren.De praktische voorzorgsmaatregelen zijn als volgt.
Ten eerste gebruikt de transformator een Y/Y/verbindingspatroon.In de grote inductieoven met gemiddelde frequentie gebruikt de explosieveilige schakeltransformator de Y/Y/△-bedradingsmethode.Door de bedradingsmethode van de ballast te wijzigen om te communiceren met de transformator aan de AC-zijde, kan deze de karakteristieke pulsstroom van hoge orde die niet hoog is, compenseren.Maar de kostprijs is hoog.
De tweede is om LC passief filter te gebruiken.De hoofdstructuur is om condensatoren en reactoren in serie te gebruiken om ringen uit de LC-serie te vormen, die parallel in het systeem staan.Deze methode is traditioneel en kan zowel harmonischen als reactieve belastingen compenseren.Het heeft een eenvoudige structuur en wordt veel gebruikt.De compensatieprestaties worden echter beïnvloed door de karakteristieke impedantie van het netwerk en de besturingsomgeving, en het is gemakkelijk om parallelle resonantie met het systeem te veroorzaken.Het kan alleen pulsstromen met een vaste frequentie compenseren en het compensatie-effect is niet ideaal.
Ten derde is onderdrukking van hoge-orde harmonischen door gebruik te maken van het actieve APF-filter een relatief nieuwe methode.APF is een dynamisch pulsstroomcompensatieapparaat, met een hoog partitieontwerp en snelle responsiviteit, het kan pulsstromen volgen en compenseren met frequentie- en intensiteitsveranderingen, heeft goede dynamische prestaties en de compensatieprestaties worden niet beïnvloed door de karakteristieke impedantie.Het effect van huidige compensatie is goed, dus het wordt algemeen gewaardeerd.
Actief vermogensfilter is ontwikkeld op basis van passieve filtering en het filtereffect is uitstekend.Binnen het bereik van de nominale blindvermogenbelasting is het filtereffect 100%.
Actief vermogensfilter, dat wil zeggen actief vermogensfilter, APF actief vermogensfilter verschilt van de vaste compensatiemethode van traditioneel LC-filter en realiseert dynamische volgcompensatie, die harmonischen en reactief vermogen van grootte en frequentie nauwkeurig kan compenseren.Het actieve APF-filter behoort tot de hoogwaardige pulsstroomcompensatieapparatuur van het serietype.Het bewaakt de belastingsstroom in real-time volgens de externe omvormer, berekent de hoge-orde pulsstroomcomponent in de belastingsstroom volgens de interne DSP en voert het besturingsgegevenssignaal uit naar de voeding van de omvormer., De voeding van de omvormer wordt gebruikt om een harmonische stroom van hoge orde te genereren van dezelfde grootte als de harmonische stroom van de belasting, en de omgekeerde harmonische stroom van hoge orde wordt in het elektriciteitsnet geïntroduceerd om de actieve filterfunctie te behouden.
Werkingsprincipe van APF
Het actieve filter van Hongyan detecteert de belastingsstroom in realtime via de externe stroomtransformator CT, en extraheert de harmonische component van de belastingsstroom via interne DSP-berekening en zet deze om in een besturingssignaal in de digitale signaalprocessor.Tegelijkertijd genereert de digitale signaalprocessor een reeks PWM-pulsbreedtemodulatiesignalen en stuurt deze naar de interne IGBT-voedingsmodule, waarbij de uitgangsfase van de omvormer wordt geregeld om tegengesteld te zijn aan de richting van de harmonische stroom van de belasting, en de stroom met dezelfde amplitude zijn de twee harmonische stromen precies tegengesteld aan elkaar.Offset, om de functie van het filteren van harmonischen te bereiken.
APF technische kenmerken
1. Driefasige balans
2. Compensatie van reactief vermogen, met arbeidsfactor
3. Met de automatische stroombegrenzingsfunctie zal er geen overbelasting optreden
4. Harmonische compensatie, kan tegelijkertijd 2 ~ 50e harmonische stroom filteren
5. Eenvoudig ontwerp en selectie, hoeft alleen de grootte van de harmonische stroom te meten
6. Eenfasige dynamische injectiestroom, niet beïnvloed door systeemonbalans
7. Reactie op belastingsveranderingen binnen 40US, de totale responstijd is 10 ms (1/2 cyclus)
Filterend effect
De harmonische controlesnelheid is zo hoog als 97% en het harmonische controlebereik is zo breed als 2 ~ 50 keer.
Veiligere en stabielere filtermethode;
De toonaangevende verstorende besturingsmodus in de branche, de schakelfrequentie is zo hoog als 20 KHz, wat het filterverlies minimaliseert en de filtersnelheid en uitvoernauwkeurigheid aanzienlijk verbetert.En het presenteert een oneindige impedantie voor het roostersysteem, wat geen invloed heeft op de impedantie van het roostersysteem;en de uitgangsgolfvorm is nauwkeurig en foutloos en heeft geen invloed op andere apparatuur.
Sterker aanpassingsvermogen aan het milieu
Compatibel met dieselgeneratoren, waardoor het vermogen van het rangeren van back-upstroom wordt verbeterd;
Hogere tolerantie voor schommelingen en vervormingen van de ingangsspanning;
Standaard C-klasse bliksembeveiligingsapparaat, verbetert het vermogen om slechte weersomstandigheden te weerstaan;
Het toepasselijke bereik van de omgevingstemperatuur is sterker, tot -20°C~70°C.
toepassingen
De belangrijkste uitrusting van een gieterijbedrijf is een elektrische oven met gemiddelde frequentie.De elektrische oven met middenfrequentie is een typische bron van harmonischen, die een groot aantal harmonischen genereert, waardoor de compensatiecondensator niet normaal werkt.Of zo bereikt de temperatuur van de transformator in de zomer 75 graden, wat verspilling van elektrische energie veroorzaakt en de levensduur verkort.
De gieterijwerkplaats van de middenfrequentieoven wordt aangedreven door een spanning van 0,4 KV en de hoofdbelasting is de 6-puls rectificatie middenfrequentieoven.De gelijkrichterapparatuur genereert een groot aantal harmonischen tijdens het omzetten van wisselstroom naar gelijkstroom tijdens het werk, wat een typische bron van harmonischen is;harmonische stroom wordt geïnjecteerd in het elektriciteitsnet, harmonische spanning wordt gegenereerd op de netimpedantie, waardoor netspanning en stroomvervorming worden veroorzaakt, de kwaliteit van de voeding en de bedrijfsveiligheid worden beïnvloed, het lijnverlies en de spanningsoffset toenemen en een negatieve invloed hebben op het net en de elektrische uitrusting van de fabriek zelf.
1. Karakteristieke harmonische analyse
1) Het rectificatie-apparaat van de middenfrequentieoven is een 6-puls bestuurbare rectificatie;
2) De door de gelijkrichter gegenereerde harmonischen zijn 6K+1 oneven harmonischen.Fourier-reeksen worden gebruikt om de stroom te ontleden en te transformeren.Het is te zien dat de huidige golfvorm 6K ± 1 hogere harmonischen bevat.Volgens de testgegevens van de middenfrequentieoven wordt de harmonische golfstroominhoud weergegeven in de onderstaande tabel:
Tijdens het werkproces van de middenfrequentieoven wordt een groot aantal harmonischen gegenereerd.Volgens de test- en berekeningsresultaten van de middenfrequentieoven zijn de karakteristieke harmonischen voornamelijk de 5e, en de 7e, 11e en 13e harmonische stromen zijn relatief groot en de spannings- en stroomvervorming is ernstig.
2. Harmonisch regelschema
Volgens de werkelijke situatie van de onderneming heeft Hongyan Electric een complete set filteroplossingen ontworpen voor de harmonische regeling van middenfrequentovens.Rekening houdend met de belastingsvermogensfactor, harmonische absorptiebehoeften en achtergrondharmonischen, is een set actieve filterapparaten geïnstalleerd aan de 0,4 KV laagspanningszijde van de bedrijfstransformator.Harmonischen worden beheerst.
3. Filtereffectanalyse
1) Het actieve filterapparaat wordt in werking gesteld en volgt automatisch de veranderingen van verschillende belastingsapparatuur van de middenfrequentieoven, zodat elke harmonische effectief kan worden uitgefilterd.Voorkom doorbranden veroorzaakt door parallelle resonantie van de condensatorbank en het systeemcircuit en zorg voor de normale werking van de blindvermogencompensatiekast;
2) Harmonische stromen zijn effectief verbeterd na behandeling.De niet in gebruik genomen 5e, 7e en 11e harmonische stromen werden ernstig overschreden.De 5e harmonische stroom daalt bijvoorbeeld van 312A naar ongeveer 16A;de 7e harmonische stroom daalt van 153A naar ongeveer 11A;de 11e harmonische stroom daalt van 101A naar ongeveer 9A;Voldoen aan de nationale norm GB/T14549-93 "Power Quality Harmonics of Public Grid";
3) Na harmonische controle wordt de temperatuur van de transformator verlaagd van 75 graden naar 50 graden, wat veel elektrische energie bespaart, het extra verlies van de transformator vermindert, ruis vermindert, het laadvermogen van de transformator verbetert en de levensduur verlengt levensduur van de transformator;
4) Na behandeling wordt de kwaliteit van de voeding van de middenfrequentieoven effectief verbeterd en wordt de bezettingsgraad van de middenfrequentievoeding verbeterd, wat bevorderlijk is voor de veilige en economische werking van het systeem op de lange termijn en de verbetering van economische voordelen;
5) Verminder de effectieve waarde van de stroom die door de distributielijn vloeit, verbeter de vermogensfactor en elimineer de harmonischen die door de distributielijn stromen, waardoor het lijnverlies aanzienlijk wordt verminderd, de temperatuurstijging van de distributiekabel wordt verminderd en de belasting wordt verbeterd capaciteit van de lijn;
6) Verminder de verkeerde werking of weigering van besturingsapparatuur en relaisbeveiligingsapparaten en verbeter de veiligheid en betrouwbaarheid van de voeding;
7) Compenseer de huidige onbalans in drie stadia, verminder het koperverlies van de transformator en de lijn en de neutrale stroom, en verbeter de kwaliteit van voeding;
8) Nadat de APF is aangesloten, kan deze ook het laadvermogen van de transformator en distributiekabels verhogen, wat gelijk staat aan een uitbreiding van het systeem en de investering in de uitbreiding van het systeem vermindert.
Posttijd: 13 april 2023