Siekdama sumažinti tarpinio dažnio krosnies sukeliamą impulsinės srovės taršą, Kinija įdiegė kelių impulsų lygintuvų technologiją ir sukūrė keletą vidutinio dažnio krosnių įrangos, pvz., 6 impulsų, 12 impulsų ir 24 impulsų vidutinio dažnio krosnis, tačiau Kadangi pastarųjų kaina yra gana didelė, daugelis geležies gamybos įmonių vis dar lydo metalines medžiagas 6 impulsų vidutinio dažnio krosnyse, todėl negalima ignoruoti impulsinės srovės aplinkos taršos problemos.Šiuo metu dažniausiai yra dviejų tipų dažnių krosnies harmonikų valdymo schemos: viena yra reljefo valdymo schema, kuri yra vienas iš būdų atsikratyti esamų harmonikų problemų, ir prevencinė priemonė, skirta užkirsti kelią tarpinių harmonikų harmonikoms. dažnio indukcinės krosnys.Nors antruoju metodu vis rimtesnę harmoninės aplinkos taršos problemą galima spręsti įvairiais būdais, šiuo metu naudojamoms vidutinio dažnio indukcinėms krosnims susidariusioms harmonikoms kompensuoti galima naudoti tik pirmąjį metodą.Šiame darbe aptariamas IF krosnies principas ir jos harmonikų valdymo priemonės bei siūlomas aktyviosios galios filtras (APF), kuris kompensuotų ir valdytų harmonikas skirtingose 6 impulsų IF krosnies stadijose.
Vidutinio dažnio krosnies elektrinis principas.
Vidutinio dažnio krosnis yra greitas ir stabilus metalinis šildymo įrenginys, o jo pagrindinė įranga yra tarpinio dažnio maitinimo šaltinis.Vidutinio dažnio krosnies maitinimas paprastai naudoja AC-DC-AC konvertavimo metodą, o įvesties galios dažnio kintamoji srovė išvedama kaip tarpinio dažnio kintamoji srovė, o dažnio pokytis neribojamas elektros tinklo dažniu.Grandinės blokinė schema parodyta 1 paveiksle:
1 paveiksle pagrindinė keitiklio grandinės dalies funkcija yra paversti trifazę komercinę elektros perdavimo ir skirstymo tiekėjo kintamosios srovės srovę į kintamosios srovės srovę, įskaitant elektros perdavimo ir skirstymo tiekėjo maitinimo grandinę, tilto lygintuvą. grandinė, filtro grandinė ir lygintuvo valdymo grandinė.Pagrindinė keitiklio dalies funkcija yra konvertuoti kintamosios srovės srovę į vienfazę aukšto dažnio kintamosios srovės srovę (50–10000 Hz), įskaitant keitiklio maitinimo grandinę, paleidimo maitinimo grandinę ir apkrovos maitinimo grandinę.Galiausiai, vienfazė vidutinio dažnio kintamoji srovė krosnyje esančioje indukcinėje ritėje sukuria vidutinio dažnio kintamąjį magnetinį lauką, dėl kurio krosnyje esantis krūvis sukuria indukcinę elektrovaros jėgą, įkrovoje sukuria didelę sūkurinę srovę ir įkaitina įkrovą, kad ištirptų.
Harmoninė analizė
Harmonikos, kurias į elektros tinklą įleidžia tarpinio dažnio maitinimo šaltinis, daugiausia atsiranda lygintuvo įrenginyje.Čia kaip pavyzdį imame trifazių šešių impulsų pilno valdymo tilto lygintuvo grandinę, kad galėtume analizuoti harmonikų turinį.Neatsižvelgiant į visą fazių perdavimo procesą ir trifazės gaminio išleidimo grandinės tiristoriaus keitiklio grandinės srovės pulsavimą, darant prielaidą, kad kintamosios srovės šoninė reaktyvumas yra lygus nuliui, o kintamosios srovės induktyvumas yra begalinis, naudojant Furjė analizės metodą, neigiama ir teigiama pusė -bangų srovės gali būti Apskritimo centras naudojamas kaip nulinis laiko taškas, o formulė išvesta kintamosios srovės pusės a fazės įtampai apskaičiuoti.
Formulėje: Id yra vidutinė lygintuvo grandinės DC pusės srovės vertė.
Iš aukščiau pateiktos formulės matyti, kad 6 impulsų tarpinio dažnio krosnyje ji gali generuoti daug 5, 7, 1, 13, 17, 19 ir kitų harmonikų, kurias galima apibendrinti kaip 6k ± 1 (k). yra teigiamas sveikasis skaičius) harmonikų, kiekvienos harmonikos efektyvioji vertė yra atvirkščiai proporcinga harmonikų tvarkai, o santykis su pagrindine efektyvia verte yra harmonikų eilės atvirkštinė vertė.
Vidutinio dažnio krosnies grandinės struktūra.
Pagal skirtingus nuolatinės srovės energijos kaupimo komponentus, tarpinio dažnio krosnis paprastai galima suskirstyti į srovės tipo vidutinio dažnio krosnis ir įtampos tipo tarpinio dažnio krosnis.Srovės tipo tarpinio dažnio krosnies energijos kaupimo elementas yra didelis induktorius, o įtampos tipo tarpinio dažnio krosnies energijos kaupimo elementas yra didelis kondensatorius.Yra ir kitų skirtumų tarp šių dviejų, pavyzdžiui: srovės tipo tarpinio dažnio krosnį valdo tiristorius, apkrovos rezonanso grandinė yra lygiagrečiojo rezonanso, o įtampos tipo tarpinio dažnio krosnį valdo IGBT, o apkrovos rezonanso grandinė yra serijos rezonansas.Jo pagrindinė struktūra parodyta 2 ir 3 paveiksluose.
harmonikų generavimas
Vadinamosios aukštos eilės harmonikos reiškia komponentus, viršijančius sveikąjį pagrindinio dažnio kartotinį, gautą išskaidžius periodines nesiusoidines kintamosios srovės Furjė eilutes, paprastai vadinamas aukštos eilės harmonikomis.Dažnis (50 Hz) To paties dažnio komponentas.Harmoniniai trukdžiai yra pagrindinis „visuomenės trikdymas“, turintis įtakos dabartinės elektros energijos sistemos maitinimo kokybei.
Harmonikos sumažina energetikos perdavimą ir panaudojimą, verčia elektros įrenginius perkaisti, sukelia vibraciją ir triukšmą, blogina izoliacijos sluoksnį, sumažina tarnavimo laiką, sukelia dažnus gedimus ir perdegimą.Padidinkite harmonikų kiekį, sudeginkite kondensatoriaus kompensavimo įrangą ir kitą įrangą.Tuo atveju, kai negaliojančia kompensacija negali būti panaudota, bus taikomos baudos už pripažinimą negaliojančia ir padidės sąskaitos už elektrą.Didelės impulsinės srovės sukels relinės apsaugos prietaisų ir išmaniųjų robotų netinkamą veikimą, o tikslus energijos suvartojimo matavimas bus supainiotas.Už maitinimo sistemos ribų harmonikos turi didelį poveikį ryšio įrangai ir elektroniniams gaminiams.Laikina viršįtampis ir laikinas viršįtampis, generuojantys harmonikus, ardys mašinų ir įrenginių izoliacinį sluoksnį, sukeldami trifazius trumpojo jungimo gedimus, o pažeistų transformatorių harmoninė srovė ir įtampa iš dalies sukels nuoseklųjį ir lygiagretųjį rezonansą viešajame elektros tinkle. , sukeldamas dideles saugumo avarijas.
Vidutinio dažnio elektrinė krosnis yra tam tikras tarpinio dažnio maitinimo šaltinis, kuris tiksliai ir keitikliu paverčiamas tarpiniu dažniu ir generuoja daugybę kenksmingų aukšto lygio harmonikų elektros tinkle.Todėl tarpinio dažnio krosnių galios kokybės gerinimas tapo svarbiausiu mokslinių tyrimų prioritetu.
valdymo planą
Didelis tarpinio dažnio krosnių duomenų jungčių skaičius padidino elektros tinklo impulsinės srovės taršą.Vidutinio dažnio krosnių harmoninio valdymo tyrimai tapo neatidėliotina užduotimi ir buvo plačiai vertinami mokslininkų.Norint, kad dažninės krosnies generuojamų harmonikų poveikis viešajam tinklui atitiktų elektros energijos tiekimo ir skirstymo sistemos reikalavimus komercinės paskirties žemei, būtina aktyviai imtis priemonių harmoninei taršai šalinti.Praktinės atsargumo priemonės yra tokios.
Pirma, transformatorius naudoja Y / Y / jungties modelį.Didelėje erdvėje vidutinio dažnio indukcinėje krosnyje sprogimui atsparus perjungimo transformatorius naudoja Y/Y/△ laidų metodą.Pakeitus balasto prijungimo būdą, kad būtų galima susisiekti su kintamosios srovės šoniniu transformatoriumi, jis gali kompensuoti būdingą aukšto laipsnio impulsinę srovę, kuri nėra didelė.Bet kaina didelė.
Antrasis yra pasyvaus LC filtro naudojimas.Pagrindinė struktūra yra nuosekliai naudoti kondensatorius ir reaktorius, kad būtų suformuoti LC serijos žiedai, kurie yra lygiagrečiai sistemoje.Šis metodas yra tradicinis ir gali kompensuoti tiek harmonines, tiek reaktyviąsias apkrovas.Jis turi paprastą struktūrą ir buvo plačiai naudojamas.Tačiau kompensavimo našumą įtakoja būdinga tinklo varža ir veikimo aplinka, todėl lengva sukelti lygiagretų rezonansą su sistema.Jis gali kompensuoti tik fiksuoto dažnio impulsų sroves, o kompensavimo efektas nėra idealus.
Trečia, naudojant APF aktyvųjį filtrą, aukšto lygio harmonikų slopinimas yra palyginti naujas metodas.APF yra dinaminis impulsų srovės kompensavimo įtaisas, pasižymintis dideliu pertvarų dizainu ir greitu reagavimu, galintis sekti ir kompensuoti impulsų sroves su dažnio ir intensyvumo pokyčiais, pasižymi geromis dinaminėmis savybėmis, o kompensavimo veikimui neturės įtakos būdinga varža.Dabartinės kompensacijos poveikis yra geras, todėl jis yra plačiai vertinamas.
Aktyvios galios filtras sukurtas remiantis pasyviu filtravimu, o jo filtravimo efektas yra puikus.Vardinės reaktyviosios galios apkrovos diapazone filtravimo efektas yra 100%.
Aktyvios galios filtras, ty aktyviosios galios filtras, APF aktyviosios galios filtras skiriasi nuo fiksuoto tradicinio LC filtro kompensavimo metodo ir realizuoja dinaminę sekimo kompensaciją, kuri gali tiksliai kompensuoti harmonines ir reaktyviąją galią pagal dydį ir dažnį.APF aktyvusis filtras priklauso serijinio tipo aukštos eilės impulsinės srovės kompensavimo įrangai.Jis realiu laiku stebi apkrovos srovę pagal išorinį keitiklį, apskaičiuoja aukštesnio laipsnio impulsinės srovės komponentą apkrovos srovėje pagal vidinį DSP ir išveda valdymo duomenų signalą į keitiklio maitinimo šaltinį., Inverterio maitinimo šaltinis naudojamas generuoti tokio paties dydžio aukšto lygio harmoninę srovę, kaip ir apkrovos aukštos eilės harmoninė srovė, o atvirkštinė aukštos eilės harmoninė srovė įvedama į elektros tinklą, kad būtų išlaikyta aktyvi filtro funkcija.
APF veikimo principas
„Hongyan“ aktyvusis filtras realiu laiku aptinka apkrovos srovę per išorinį srovės transformatorių CT ir ištraukia apkrovos srovės harmoninį komponentą, atlikdamas vidinį DSP skaičiavimą, ir konvertuoja jį į valdymo signalą skaitmeniniame signalų procesoriuje.Tuo pačiu metu skaitmeninis signalų procesorius generuoja PWM impulsų pločio moduliavimo signalų seriją ir siunčia juos į vidinį IGBT galios modulį, valdydamas, kad keitiklio išėjimo fazė būtų priešinga apkrovos harmoninės srovės krypčiai ir srovei. su ta pačia amplitude, dvi harmoninės srovės yra visiškai priešingos viena kitai.Poslinkis, kad būtų pasiekta harmonikų filtravimo funkcija.
APF techninės savybės
1. Trifazis balansas
2. Reaktyviosios galios kompensavimas, suteikiantis galios koeficientą
3. Naudojant automatinio srovės ribojimo funkciją, nebus perkrovos
4. Harmoninė kompensacija, tuo pačiu metu gali išfiltruoti 2–50 harmoninę srovę
5. Paprastas dizainas ir pasirinkimas, tereikia išmatuoti harmoninės srovės dydį
6. Vienfazė dinaminė įpurškimo srovė, kuriai įtakos neturi sistemos disbalansas
7. Atsakas į apkrovos pokyčius per 40 US, bendras atsako laikas yra 10 ms (1/2 ciklo)
Filtravimo efektas
Harmonikos valdymo dažnis siekia net 97%, o harmonikų valdymo diapazonas siekia net 2–50 kartų.
Saugesnis ir stabilesnis filtravimo būdas;
Pagrindinis trikdantis valdymo režimas pramonėje, perjungimo dažnis yra net 20 kHz, o tai sumažina filtravimo nuostolius ir labai pagerina filtravimo greitį bei išvesties tikslumą.Ir ji pateikia begalinę tinklo sistemos varžą, kuri neturi įtakos tinklelio sistemos varžai;ir išvesties bangos forma yra tiksli ir nepriekaištinga ir neturės įtakos kitai įrangai.
Stipresnis prisitaikymas prie aplinkos
Suderinamas su dyzeliniais generatoriais, pagerinantis atsarginės galios manevravimo galimybes;
Didesnė tolerancija įėjimo įtampos svyravimams ir iškraipymams;
Standartinis C klasės žaibo apsaugos įrenginys, pagerina gebėjimą atlaikyti blogas oro sąlygas;
Aplinkos temperatūros diapazonas yra stipresnis, iki -20°C ~ 70°C.
Programos
Pagrindinė liejyklos įmonės įranga yra vidutinio dažnio elektrinė krosnis.Vidutinio dažnio elektrinė krosnis yra tipiškas harmonikų šaltinis, generuojantis daug harmonikų, todėl kompensacinis kondensatorius neveikia normaliai.Arba vasarą transformatoriaus temperatūra siekia 75 laipsnius, todėl eikvojama elektros energija ir sutrumpėja jo tarnavimo laikas.
Vidutinio dažnio krosnies liejyklos cechas maitinamas 0,4KV įtampa, o pagrindinė jo apkrova yra 6 impulsų rektifikacinė tarpinio dažnio krosnis.Lygintuvo įranga generuoja daug harmonikų darbo metu konvertuodama kintamąją srovę į DC, o tai yra tipiškas harmonikų šaltinis;harmoninė srovė įpurškiama į elektros tinklą, harmoninė įtampa generuojama ant tinklo varžos, sukelianti tinklo įtampos ir srovės iškraipymus, turinčius įtakos maitinimo kokybei ir veikimo saugumui, didinant linijos praradimą ir įtampos poslinkį bei neigiamą poveikį tinklui ir pačios gamyklos elektros įranga.
1. Charakteristikos harmonikų analizė
1) Vidutinio dažnio krosnies išlyginimo įtaisas yra 6 impulsų valdomas lygintuvas;
2) Lygintuvo generuojamos harmonikos yra 6K+1 nelyginės harmonikos.Furjė serija naudojama srovei skaidyti ir transformuoti.Matyti, kad srovės bangos formoje yra 6K±1 didesnės harmonikos.Remiantis tarpinio dažnio krosnies bandymo duomenimis, harmoninės bangos srovės turinys parodytas žemiau esančioje lentelėje:
Vidutinio dažnio krosnies darbo metu susidaro daug harmonikų.Remiantis tarpinio dažnio krosnies bandymo ir skaičiavimo rezultatais, būdingos harmonikos daugiausia yra 5-oji, o 7-oji, 11-oji ir 13-oji harmonikų srovės yra gana didelės, o įtampos ir srovės iškraipymai yra rimti.
2. Harmoninio valdymo schema
Atsižvelgdama į faktinę įmonės situaciją, Hongyan Electric sukūrė visą filtravimo sprendimų rinkinį, skirtą tarpinio dažnio krosnių harmoniniam valdymui.Atsižvelgiant į apkrovos galios koeficientą, harmonikų sugerties poreikius ir fono harmonikas, įmonės transformatoriaus 0,4KV žemos įtampos pusėje yra sumontuotas aktyvių filtravimo įrenginių rinkinys.Harmonikos yra valdomos.
3. Filtro efekto analizė
1) Įjungiamas aktyvus filtro įtaisas ir automatiškai seka įvairios tarpinio dažnio krosnies apkrovos įrangos pokyčius, kad kiekvieną harmoniką būtų galima efektyviai išfiltruoti.Venkite perdegimo, kurį sukelia lygiagretus kondensatoriaus bloko ir sistemos grandinės rezonansas, ir užtikrinkite normalų reaktyviosios galios kompensavimo spintos veikimą;
2) Po gydymo harmoninės srovės buvo efektyviai pagerintos.5, 7 ir 11 harmoninės srovės, kurios nebuvo pradėtos naudoti, buvo smarkiai viršytos.Pavyzdžiui, 5-osios harmonikos srovė sumažėja nuo 312A iki maždaug 16A;7 harmonikos srovė sumažėja nuo 153A iki maždaug 11A;11 harmoninė srovė sumažėja nuo 101A iki maždaug 9A;Atitinka nacionalinį standartą GB/T14549-93 „Viešojo tinklo galios kokybės harmonika“;
3) Po harmoninio valdymo transformatoriaus temperatūra sumažinama nuo 75 laipsnių iki 50 laipsnių, o tai sutaupo daug elektros energijos, sumažina papildomus transformatoriaus nuostolius, sumažina triukšmą, pagerina transformatoriaus apkrovą ir pailgina jo veikimo laiką. transformatoriaus tarnavimo laikas;
4) Po apdorojimo efektyviai pagerinama tarpinio dažnio krosnies maitinimo kokybė ir pagerinamas tarpinio dažnio maitinimo šaltinio panaudojimo lygis, o tai prisideda prie ilgalaikio saugaus ir ekonomiško sistemos veikimo ir gerinimo. ekonominė nauda;
5) Sumažinkite efektyviąją srovės, tekančios per skirstomąją liniją, vertę, pagerinkite galios koeficientą ir pašalinkite harmonikas, tekančias per paskirstymo liniją, taip labai sumažindami linijos nuostolius, sumažindami paskirstymo kabelio temperatūros kilimą ir pagerindami apkrovą. linijos pralaidumas;
6) Sumažinti valdymo įrangos ir relinės apsaugos įtaisų netinkamo veikimo ar atsisakymo atvejus, pagerinti elektros energijos tiekimo saugą ir patikimumą;
7) kompensuoti trifazių srovės disbalansą, sumažinti transformatoriaus ir linijos vario nuostolius bei neutralią srovę ir pagerinti maitinimo kokybę;
8) Prijungus APF, jis taip pat gali padidinti transformatoriaus ir skirstomųjų kabelių apkrovą, o tai prilygsta sistemos išplėtimui ir sumažina investicijas į sistemos išplėtimą.
Paskelbimo laikas: 2023-04-13