Vähentääkseen välitaajuisen uunin aiheuttamaa pulssivirtasaastetta Kiina on ottanut käyttöön monipulssisen tasasuuntaustekniikan ja kehittänyt useita välitaajuisia uunilaitteita, kuten 6-pulssi-, 12-pulssi- ja 24-pulssisia välitaajuusuuneja, mutta koska jälkimmäisen kustannukset ovat suhteellisen korkeat, monet raudanvalmistusyritykset sulattavat edelleen metallimateriaaleja 6-pulssivälitaajuisissa uuneissa, eikä pulssivirran ympäristön saastumisen ongelmaa voida jättää huomiotta.Tällä hetkellä taajuusuunien harmonisten yliaaltojen hallintajärjestelmiä on pääasiassa kahdenlaisia: yksi on helpotuksen hallintajärjestelmä, joka on yksi menetelmistä päästä eroon nykyisistä harmonisista ongelmista ja ennaltaehkäisevä toimenpide väliaaltojen yliaaltojen estämiseksi. taajuusinduktiouunit.Vaikka toisella menetelmällä voidaan käsitellä yhä vakavampaa harmonisen ympäristön saastumisen ongelmaa monin tavoin, tällä hetkellä käytettävissä keskitaajuisissa induktiouuneissa vain ensimmäistä menetelmää voidaan käyttää tuloksena olevien harmonisten kompensoimiseen.Tässä artikkelissa käsitellään IF-uunin periaatetta ja sen harmonisten säätötoimenpiteitä sekä ehdotetaan aktiivitehosuodatinta (APF), joka kompensoi ja ohjaa yliaaltoja 6-pulssisen IF-uunin eri vaiheissa.
Keskitaajuisen uunin sähköperiaate.
Välitaajuusuuni on nopea ja vakaa metallilämpölaite ja sen ydinlaitteisto on välitaajuusvirtalähde.Välitaajuusuunin teholähde käyttää yleensä AC-DC-AC-muunnosmenetelmää, ja tulotehon taajuuden vaihtovirta lähetetään välitaajuisena vaihtovirtana, eikä taajuuden muutosta rajoita sähköverkon taajuus.Piirilohkokaavio on esitetty kuvassa 1:
Kuvassa 1 vaihtosuuntaajapiirin osan päätehtävänä on muuntaa sähkönsiirto- ja jakelutoimittajan kolmivaiheinen kaupallinen vaihtovirta AC-virraksi, mukaan lukien voimansiirto- ja jakelutoimittajan tehonsyöttöpiiri, siltatasasuuntaaja. piiri, suodatinpiiri ja tasasuuntaajan ohjauspiiri .Invertteriosan päätehtävä on muuntaa vaihtovirta yksivaiheiseksi suurtaajuiseksi vaihtovirtavirraksi (50 ~ 10000 Hz), mukaan lukien invertterin tehopiiri, käynnistysvirtapiiri ja kuormavirtapiiri.Lopuksi uunin induktiokäämin yksivaiheinen keskitaajuinen vaihtovirta synnyttää keskitaajuisen vaihtomagneettikentän, joka saa uunissa olevan varauksen synnyttämään induktiosähkömotorisen voiman, synnyttää suuren pyörrevirran varauksessa ja lämmittää panoksen sulamaan.
Harmoninen analyysi
Välitaajuusteholähteen sähköverkkoon syöttämät harmoniset esiintyvät pääasiassa tasasuuntaajassa.Tässä otamme kolmivaiheisen kuusipulssisen täyden ohjauksen siltatasasuuntaajan piirin esimerkkinä harmonisten sisällön analysoimiseksi.Jättäen huomioimatta kolmivaiheisen tuotevapautusketjun tyristoriinvertteripiirin koko vaiheensiirtoprosessin ja virran pulsaation olettaen, että vaihtovirtapuolen reaktanssi on nolla ja vaihtovirtainduktanssi ääretön, Fourier-analyysimenetelmää käyttäen negatiivinen ja positiivinen puolikas -aaltovirrat voivat olla Ympyrän keskustaa käytetään ajan nollapisteenä, ja kaava johdetaan AC-puolen a-vaihejännitteen laskemiseen.
Kaavassa: Id on tasasuuntauspiirin DC-puolen virran keskiarvo.
Yllä olevasta kaavasta voidaan nähdä, että 6-pulssisessa välitaajuusuunissa se voi tuottaa suuren määrän 5., 7., 1., 13., 17., 19. ja muita harmonisia, jotka voidaan tiivistää 6k ± 1 (k) on positiivinen kokonaisluku) harmoninen, kunkin harmonisen tehollinen arvo on kääntäen verrannollinen harmonisten järjestykseen, ja suhde perusteholliseen arvoon on harmonisen järjestyksen käänteisluku.
Keskitaajuisen uunin piirin rakenne.
Erilaisten DC-energian varastointikomponenttien mukaan välitaajuusuunit voidaan yleensä jakaa virtatyyppisiin välitaajuusuuneihin ja jännitetyyppisiin välitaajuusuuneihin.Nykyisen välitaajuusuunin energian varastointielementti on suuri kela, kun taas jännitetyyppisen välitaajuusuunin energiavarastoelementti on suuri kondensaattori.Näiden kahden välillä on muita eroja, kuten: virtatyyppistä välitaajuusuunia ohjataan tyristorilla, kuormitusresonanssipiiri on rinnakkaisresonanssi, kun taas jännitetyyppistä välitaajuista uunia ohjaa IGBT ja kuormitusresonanssipiiri on sarjan resonanssi.Sen perusrakenne on esitetty kuvassa 2 ja kuva 3.
harmoninen sukupolvi
Ns. korkean kertaluvun harmoniset viittaavat komponentteihin, jotka ovat perustaajuuden kokonaislukukerrannan yläpuolella, joka saadaan hajottamalla jaksollinen ei-sinimuotoinen AC Fourier-sarja, jota yleensä kutsutaan korkean kertaluvun harmonisiksi.Taajuus (50 Hz) Saman taajuuden komponentti.Harmoniset häiriöt ovat suuri "julkinen häiriö", joka vaikuttaa nykyisen sähköjärjestelmän virranlaatuun.
Yliaallot vähentävät voimatekniikan välitystä ja hyödyntämistä, aiheuttavat sähkölaitteiden ylikuumenemista, aiheuttavat tärinää ja melua, heikentävät eristekerrosta, lyhentävät käyttöikää ja aiheuttavat yleisiä vikoja ja palamista.Lisää harmonista sisältöä, polta kondensaattorikompensointilaitteita ja muita laitteita.Mikäli mitätöintikorvausta ei voida käyttää, aiheutuu mitätöintisakkoja ja sähkölasku nousee.Korkealuokkaiset pulssivirrat aiheuttavat releen suojalaitteiden ja älykkäiden robottien toimintahäiriöitä ja virrankulutuksen tarkka mittaus hämmentyy.Virtalähdejärjestelmän ulkopuolella harmonisilla on suuri vaikutus viestintälaitteisiin ja elektronisiin tuotteisiin.Yliaaltoja synnyttävä tilapäinen ylijännite ja tilapäinen ylijännite tuhoavat koneiden ja laitteiden eristyskerroksen aiheuttaen kolmivaiheisia oikosulkuvikoja, ja vaurioituneiden muuntajien harmoninen virta ja jännite aiheuttavat osittain sarjaresonanssia ja rinnakkaisresonanssia yleisessä sähköverkossa. aiheuttaen vakavia turvallisuusonnettomuuksia.
Keskitaajuinen sähköuuni on eräänlainen välitaajuusvirtalähde, joka muunnetaan välitaajuudelle tarkkuus- ja invertterin avulla ja tuottaa suuren määrän haitallisia korkealuokkaisia harmonisia sähköverkkoon.Siksi välitaajuusuunien tehonlaadun parantamisesta on tullut tieteellisen tutkimuksen tärkein tavoite.
hallintosuunnitelma
Suuri määrä välitaajuisten uunien datayhteyksiä on pahentanut sähköverkon pulssivirran saastumista.Keskitaajuisten uunien harmonisen ohjauksen tutkimuksesta on tullut kiireellinen tehtävä, ja tutkijat ovat arvostaneet sitä laajasti.Jotta taajuusuunin tuottamien harmonisten vaikutus julkiseen verkkoon vastaisi sähkönsyöttö- ja jakelujärjestelmän vaatimuksia laitteille, liikealueille, on välttämätöntä ryhtyä aktiivisesti toimenpiteisiin harmonisen saastumisen poistamiseksi.Käytännön varotoimet ovat seuraavat.
Ensinnäkin muuntaja käyttää Y/Y/liitäntäkuviota.Suuressa tilassa keskitaajuisessa induktiouunissa räjähdyssuojattu kytkentämuuntaja käyttää Y/Y/△-johdotusmenetelmää.Muuttamalla liitäntälaitteen kytkentätapaa kommunikoimaan vaihtovirtapuolen muuntajan kanssa, se voi kompensoida ominaista korkealuokkaista pulssivirtaa, joka ei ole korkea.Mutta hinta on korkea.
Toinen on passiivisen LC-suodattimen käyttö.Päärakenne on käyttää kondensaattoreita ja reaktoreita sarjassa muodostamaan LC-sarjan renkaita, jotka ovat rinnakkaisia järjestelmässä.Tämä menetelmä on perinteinen ja voi kompensoida sekä harmonisia että loiskuormia.Sillä on yksinkertainen rakenne ja sitä on käytetty laajalti.Kompensointisuorituskykyyn vaikuttaa kuitenkin verkon ja käyttöympäristön ominaisimpedanssi, ja rinnakkaisresonanssia on helppo aiheuttaa järjestelmän kanssa.Se voi kompensoida vain kiinteätaajuisia pulssivirtoja, eikä kompensointivaikutus ole ihanteellinen.
Kolmanneksi, käyttämällä APF-aktiivista suodatinta, korkean tason harmoninen vaimennus on suhteellisen uusi menetelmä.APF on dynaaminen pulssivirran kompensointilaite, jolla on korkea osiorakenne ja nopea reagointikyky, se voi seurata ja kompensoida pulssivirtoja taajuuden ja intensiteetin muutoksilla, sillä on hyvä dynaaminen suorituskyky, ja ominaisimpedanssi ei vaikuta kompensointisuorituskykyyn.Nykyisen korvauksen vaikutus on hyvä, joten sitä arvostetaan laajalti.
Aktiivinen tehosuodatin on kehitetty passiiviseen suodatukseen perustuen ja sen suodatusvaikutus on erinomainen.Nimellisloistehokuormituksen alueella suodatusvaikutus on 100 %.
Aktiivinen tehosuodatin, eli aktiivinen tehosuodatin, APF-aktiivinen tehosuodatin eroaa perinteisen LC-suodattimen kiinteästä kompensointimenetelmästä ja toteuttaa dynaamisen seurantakompensoinnin, joka voi kompensoida tarkasti harmoniset ja loisteho koon ja taajuuden mukaan.APF-aktiivinen suodatin kuuluu sarjatyyppiseen korkealuokkaiseen pulssivirran kompensointilaitteistoon.Se tarkkailee kuormitusvirtaa reaaliajassa ulkoisen muuntimen mukaan, laskee kuormitusvirran korkean pulssivirtakomponentin sisäisen DSP:n mukaisesti ja lähettää ohjaustietosignaalin vaihtosuuntaajan virransyöttöön., Invertterin teholähdettä käytetään tuottamaan korkealuokkainen harmoninen virta, joka on samankokoinen kuin kuorman korkealuokkainen harmoninen virta, ja käänteinen korkean kertaluvun harmoninen virta johdetaan sähköverkkoon aktiivisen suodattimen toiminnan ylläpitämiseksi.
APF:n toimintaperiaate
Hongyan-aktiivinen suodatin havaitsee kuormitusvirran reaaliajassa ulkoisen virtamuuntajan CT kautta ja erottaa kuormitusvirran harmonisen komponentin sisäisen DSP-laskennan avulla ja muuntaa sen ohjaussignaaliksi digitaalisessa signaaliprosessorissa.Samanaikaisesti digitaalinen signaaliprosessori generoi sarjan PWM-pulssinleveysmodulaatiosignaaleja ja lähettää ne sisäiseen IGBT-tehomoduuliin ohjaten invertterin lähtövaihetta vastakkaiseksi kuormitusharmonisen virran suunnan ja virran suuntaan. samalla amplitudilla nämä kaksi harmonista virtaa ovat täsmälleen vastakkaisia toisiaan vastaan.Offset, jotta saavutetaan harmonisten suodatustoiminto.
APF:n tekniset ominaisuudet
1. Kolmivaiheinen tasapaino
2. Loistehon kompensointi, joka tarjoaa tehokertoimen
3. Automaattisella virranrajoitustoiminnolla ei tapahdu ylikuormitusta
4. Harmoninen kompensointi, voi suodattaa pois 2-50 harmonisen virran samanaikaisesti
5. Yksinkertainen suunnittelu ja valinta, tarvitsee vain mitata harmonisen virran koko
6. Yksivaiheinen dynaaminen injektiovirta, johon järjestelmän epätasapaino ei vaikuta
7. Reaktio kuormituksen muutoksiin 40 US:n sisällä, kokonaisvasteaika on 10 ms (1/2 jaksoa)
Suodattava vaikutus
Yliaaltojen säätöaste on jopa 97%, ja harmonisten säätöalue on jopa 2-50-kertainen.
Turvallisempi ja vakaampi suodatusmenetelmä;
Alan johtava häiritsevä ohjaustila, kytkentätaajuus on jopa 20 kHz, mikä minimoi suodatushäviön ja parantaa huomattavasti suodatusnopeutta ja lähtötarkkuutta.Ja se esittää äärettömän impedanssin verkkojärjestelmälle, mikä ei vaikuta verkkojärjestelmän impedanssiin;ja lähtöaaltomuoto on tarkka ja virheetön, eikä se vaikuta muihin laitteisiin.
Vahvempi sopeutumiskyky ympäristöön
Yhteensopiva dieselgeneraattoreiden kanssa, mikä parantaa varavoimanvaihtoa;
Korkeampi toleranssi tulojännitteen vaihteluille ja vääristymille;
Vakio C-luokan salamansuojalaite, parantaa kykyä kestää huonoja sääolosuhteita;
Sovellettava ympäristön lämpötila-alue on vahvempi, jopa -20°C ~ 70°C.
Sovellukset
Valimoyrityksen päälaitteisto on välitaajuinen sähköuuni.Keskitaajuinen sähköuuni on tyypillinen harmoninen lähde, joka tuottaa suuren määrän harmonisia, jolloin kompensointikondensaattori ei toimi normaalisti.Tai niin, muuntajan lämpötila nousee kesällä 75 asteeseen, mikä aiheuttaa sähköenergian hukkaa ja lyhentää sen käyttöikää.
Välitaajuusuunin valimopaja saa voimansa 0,4KV jännitteellä ja sen pääkuorma on 6-pulssinen tasasuuntausvälitaajuusuuni.Tasasuuntaajalaitteisto tuottaa suuren määrän yliaaltoja muuttaessaan AC:ksi DC:ksi työn aikana, mikä on tyypillinen harmoninen lähde;harmonista virtaa ruiskutetaan sähköverkkoon, verkon impedanssiin muodostuu harmonista jännitettä, mikä aiheuttaa verkon jännitteen ja virran vääristymiä, vaikuttaa virransyötön laatuun ja käyttöturvallisuuteen, lisää linjahäviöitä ja jännitteen poikkeamaa ja vaikuttaa negatiivisesti verkkoon ja tehtaan sähkölaitteet.
1. Ominainen harmoninen analyysi
1) Välitaajuusuunin tasasuuntauslaite on 6-pulssilla ohjattava tasasuuntaus;
2) Tasasuuntaajan synnyttämät harmoniset ovat 6K+1 paritonta harmonista.Fourier-sarjaa käytetään virran hajottamiseen ja muuntamiseen.Voidaan nähdä, että virran aaltomuoto sisältää 6K±1 suurempia harmonisia.Välitaajuusuunin testitulosten mukaan harmoninen Aaltovirran sisältö on esitetty alla olevassa taulukossa:
Välitaajuusuunin työprosessin aikana syntyy suuri määrä yliaaltoja.Välitaajuusuunin testaus- ja laskentatulosten mukaan ominaisharmoniset ovat pääosin 5. ja 7., 11. ja 13. harmoniset virrat ovat suhteellisen suuria, ja jännitteen ja virran vääristymä on vakava.
2. Harmoninen ohjausjärjestelmä
Yrityksen todellisen tilanteen mukaan Hongyan Electric on suunnitellut täydellisen sarjan suodatusratkaisuja välitaajuisten uunien harmoniseen ohjaukseen.Ottaen huomioon kuormitustehokertoimen, harmonisten absorptiotarpeiden ja taustaharmonisten yliaaltojen sarja aktiivisia suodatuslaitteita on asennettu yritysmuuntajan 0,4KV pienjännitepuolelle.Yliaaltoja ohjataan.
3. Suodattimen vaikutusanalyysi
1) Aktiivinen suodatinlaite otetaan käyttöön ja se seuraa automaattisesti välitaajuusuunin eri kuormituslaitteiden muutoksia, jotta jokainen harmoninen voidaan suodattaa tehokkaasti pois.Vältä kondensaattoripankin ja järjestelmäpiirin rinnakkaisresonanssin aiheuttamaa palamista ja varmista loistehokompensointikaapin normaali toiminta;
2) Harmoniset virrat ovat parantuneet tehokkaasti hoidon jälkeen.5., 7. ja 11. harmoninen virta, joita ei otettu käyttöön, ylitettiin vakavasti.Esimerkiksi 5. harmoninen virta putoaa 312A:sta noin 16A:iin;7. harmoninen virta laskee 153A:sta noin 11A:iin;11. harmoninen virta laskee 101A:sta noin 9A:iin;Noudata kansallista standardia GB/T14549-93 "Power Quality Harmonics of Public Grid";
3) Harmonisen ohjauksen jälkeen muuntajan lämpötila laskee 75 astetta 50 asteeseen, mikä säästää paljon sähköenergiaa, vähentää muuntajan lisähäviöitä, vähentää melua, parantaa muuntajan kuormitettavuutta ja pidentää muuntajan käyttöaikaa. muuntajan käyttöikä;
4) Käsittelyn jälkeen välitaajuisen uunin tehonsyötön laatu paranee tehokkaasti ja välitaajuuden teholähteen käyttöaste paranee, mikä edistää järjestelmän pitkäaikaista turvallista ja taloudellista toimintaa ja parantaa taloudelliset hyödyt;
5) Vähennä jakelujohdon läpi kulkevan virran tehollista arvoa, paranna tehokerrointa ja eliminoi jakelujohdon läpi kulkevat harmoniset, mikä vähentää huomattavasti linjahäviötä, vähentää jakelukaapelin lämpötilan nousua ja parantaa kuormaa linjan kapasiteetti;
6) Vähentää ohjauslaitteiden ja releen suojalaitteiden väärinkäyttöä tai kieltäytymistä sekä parantaa virransyötön turvallisuutta ja luotettavuutta;
7) Kompensoi kolmivaiheinen virran epätasapaino, vähennä muuntajan ja linjan kuparihäviötä ja nollavirtaa ja parantaa virransyötön laatua;
8) Kun APF on liitetty, se voi myös lisätä muuntajan ja jakelukaapeleiden kuormituskapasiteettia, mikä vastaa järjestelmän laajentamista ja vähentää järjestelmän laajentamiseen tehtäviä investointeja.
Postitusaika: 13.4.2023