Untuk mengurangi polusi arus pulsa yang disebabkan oleh tungku frekuensi menengah, China telah mengadopsi teknologi penyearah multi-pulsa, dan mengembangkan beberapa peralatan tungku frekuensi menengah seperti tungku frekuensi menengah 6-pulsa, 12-pulsa, dan 24-pulsa, tetapi karena biaya yang terakhir relatif tinggi Tinggi, banyak perusahaan pembuat besi masih melebur bahan logam dalam tungku frekuensi menengah 6-pulsa, dan masalah pencemaran lingkungan arus pulsa tidak dapat diabaikan.Saat ini, terutama ada dua jenis skema manajemen untuk harmonik tungku frekuensi: satu adalah skema manajemen bantuan, yang merupakan salah satu metode untuk menghilangkan masalah harmonik saat ini, dan merupakan tindakan pencegahan untuk mencegah harmonik antara tungku induksi frekuensi.Meskipun metode kedua dapat menangani masalah pencemaran lingkungan harmonik yang semakin serius dalam banyak cara, untuk tungku induksi frekuensi menengah yang saat ini digunakan, hanya metode pertama yang dapat digunakan untuk mengkompensasi harmonik yang dihasilkan.Makalah ini membahas prinsip tungku IF dan langkah-langkah kontrol harmoniknya, dan mengusulkan filter daya aktif (APF) untuk mengkompensasi dan mengontrol harmonik dalam berbagai tahap tungku IF 6-pulsa.
Prinsip kelistrikan tungku frekuensi menengah.
Tungku frekuensi menengah adalah perangkat pemanas logam yang cepat dan stabil, dan peralatan intinya adalah catu daya frekuensi menengah.Catu daya tungku frekuensi menengah biasanya mengadopsi metode konversi AC-DC-AC, dan arus bolak-balik frekuensi daya masukan adalah keluaran sebagai arus bolak-balik frekuensi menengah, dan perubahan frekuensi tidak dibatasi oleh frekuensi jaringan listrik.Diagram blok sirkuit ditunjukkan pada Gambar 1:
Pada Gambar 1, fungsi utama bagian dari rangkaian inverter adalah untuk mengubah arus AC komersial tiga fase dari penyedia transmisi dan distribusi daya menjadi arus AC, termasuk rangkaian catu daya dari penyedia transmisi dan distribusi daya, penyearah jembatan sirkuit, sirkuit filter dan sirkuit kontrol penyearah.Fungsi utama bagian inverter adalah untuk mengubah arus AC menjadi arus AC frekuensi tinggi fase tunggal (50 ~ 10000Hz), termasuk rangkaian daya inverter, rangkaian daya awal, dan rangkaian daya beban.Akhirnya, arus bolak-balik frekuensi menengah fase tunggal dalam kumparan induksi dalam tungku menghasilkan medan magnet bolak-balik frekuensi menengah, yang menyebabkan muatan dalam tungku menghasilkan gaya gerak listrik induksi, menghasilkan arus eddy yang besar dalam muatan, dan memanaskan muatan hingga meleleh.
Analisis Harmonik
Harmonik yang disuntikkan ke jaringan listrik oleh catu daya frekuensi menengah terutama terjadi pada perangkat penyearah.Di sini kita mengambil rangkaian penyearah jembatan kontrol penuh tiga fase enam pulsa sebagai contoh untuk menganalisis konten harmonik.Mengabaikan seluruh proses transfer fase dan pulsasi arus rangkaian inverter thyristor dari rantai pelepasan produk tiga fase, dengan asumsi bahwa reaktansi samping AC adalah nol dan induktansi AC tidak terbatas, menggunakan metode analisis Fourier, setengah negatif dan positif -gelombang arus dapat Pusat lingkaran digunakan sebagai titik nol waktu, dan rumus diturunkan untuk menghitung tegangan fasa sisi AC.
Dalam rumus: Id adalah nilai rata-rata arus sisi DC dari rangkaian penyearah.
Dapat dilihat dari rumus di atas bahwa untuk tungku frekuensi menengah 6-pulsa, dapat menghasilkan sejumlah besar harmonik ke-5, ke-7, ke-1, ke-13, ke-17, ke-19 dan lainnya, yang dapat diringkas sebagai 6k ± 1 (k adalah bilangan bulat positif), nilai efektif setiap harmonik berbanding terbalik dengan orde harmonik, dan rasio terhadap nilai efektif fundamental adalah kebalikan dari orde harmonik.
Struktur sirkuit tungku frekuensi menengah.
Menurut komponen penyimpanan energi DC yang berbeda, tungku frekuensi menengah umumnya dapat dibagi menjadi tungku frekuensi menengah tipe saat ini dan tungku frekuensi menengah tipe tegangan.Elemen penyimpanan energi dari tungku frekuensi menengah tipe saat ini adalah induktor besar, sedangkan elemen penyimpanan energi dari tungku frekuensi menengah tipe tegangan adalah kapasitor besar.Ada perbedaan lain antara keduanya, seperti: tungku frekuensi menengah tipe arus dikendalikan oleh thyristor, rangkaian resonansi beban adalah resonansi paralel, sedangkan tungku frekuensi menengah tipe tegangan dikendalikan oleh IGBT, dan rangkaian resonansi beban adalah resonansi seri.Struktur dasarnya ditunjukkan pada Gambar 2 dan Gambar 3.
generasi harmonis
Yang disebut harmonik orde tinggi mengacu pada komponen di atas kelipatan bilangan bulat dari frekuensi fundamental yang diperoleh dengan menguraikan deret AC Fourier non-sinusoidal periodik, umumnya disebut harmonik orde tinggi.Frekuensi (50Hz) Komponen frekuensi yang sama.Interferensi harmonik adalah "gangguan publik" utama yang memengaruhi kualitas daya sistem daya saat ini.
Harmonik mengurangi transmisi dan pemanfaatan teknik tenaga, membuat peralatan listrik menjadi terlalu panas, menyebabkan getaran dan kebisingan, membuat lapisan insulasi memburuk, mengurangi masa pakai, dan menyebabkan kesalahan umum dan kejenuhan.Tingkatkan konten harmonik, bakar peralatan kompensasi kapasitor dan peralatan lainnya.Dalam hal kompensasi pembatalan tidak dapat digunakan, denda pembatalan akan dikenakan dan tagihan listrik akan meningkat.Arus pulsa orde tinggi akan menyebabkan kesalahan pengoperasian perangkat perlindungan relai dan robot cerdas, dan pengukuran konsumsi daya yang tepat akan membingungkan.Di luar sistem catu daya, harmonik berdampak besar pada peralatan komunikasi dan produk elektronik.Tegangan lebih sementara dan tegangan lebih sementara yang menghasilkan harmonik akan menghancurkan lapisan insulasi mesin dan peralatan, menyebabkan gangguan hubung singkat tiga fase, dan arus dan tegangan harmonik dari transformator yang rusak sebagian akan menghasilkan resonansi seri dan resonansi paralel di jaringan listrik publik , menyebabkan kecelakaan keselamatan besar.
Tungku listrik frekuensi menengah adalah sejenis catu daya frekuensi menengah, yang diubah menjadi frekuensi menengah melalui presisi dan inverter, dan menghasilkan sejumlah besar harmonik tingkat tinggi yang berbahaya di jaringan listrik.Oleh karena itu, peningkatan kualitas daya tungku frekuensi menengah telah menjadi prioritas utama penelitian ilmiah.
rencana tata kelola
Sejumlah besar koneksi data dari tungku frekuensi menengah telah memperburuk polusi arus pulsa dari jaringan listrik.Penelitian tentang kontrol harmonik tungku frekuensi menengah telah menjadi tugas yang mendesak, dan telah dihargai secara luas oleh para sarjana.Agar dampak harmonik yang dihasilkan oleh tungku frekuensi pada jaringan publik memenuhi persyaratan catu daya dan sistem distribusi untuk peralatan lahan komersial, perlu dilakukan tindakan aktif untuk menghilangkan polusi harmonik.Tindakan pencegahan praktis adalah sebagai berikut.
Pertama, trafo menggunakan pola Y/Y/sambungan.Dalam tungku induksi frekuensi menengah ruang besar, transformator switching tahan ledakan mengadopsi metode pengkabelan Y / Y / △.Dengan mengubah metode pengkabelan ballast untuk berkomunikasi dengan transformator sisi AC, ini dapat mengimbangi arus pulsa orde tinggi karakteristik yang tidak tinggi.Tapi biayanya tinggi.
Yang kedua adalah menggunakan filter pasif LC.Struktur utamanya adalah menggunakan kapasitor dan reaktor secara seri untuk membentuk cincin seri LC, yang paralel dalam sistem.Metode ini tradisional dan dapat mengkompensasi beban harmonik dan reaktif.Ini memiliki struktur yang sederhana dan telah banyak digunakan.Namun, kinerja kompensasi dipengaruhi oleh impedansi karakteristik jaringan dan lingkungan operasi, dan mudah menyebabkan resonansi paralel dengan sistem.Itu hanya dapat mengkompensasi arus pulsa frekuensi tetap, dan efek kompensasinya tidak ideal.
Ketiga, dengan menggunakan filter aktif APF, high-order harmonic suppression adalah metode yang relatif baru.APF adalah perangkat kompensasi arus pulsa dinamis, dengan desain partisi tinggi dan responsif kecepatan tinggi, dapat melacak dan mengkompensasi arus pulsa dengan perubahan frekuensi dan intensitas, memiliki kinerja dinamis yang baik, dan kinerja kompensasi tidak akan terpengaruh oleh impedansi karakteristik.Efek kompensasi saat ini bagus, sehingga dihargai secara luas.
Filter daya aktif dikembangkan berdasarkan penyaringan pasif, dan efek penyaringannya sangat baik.Dalam kisaran beban daya reaktif pengenalnya, efek penyaringan adalah 100%.
Filter daya aktif, yaitu, filter daya aktif, filter daya aktif APF berbeda dari metode kompensasi tetap filter LC tradisional, dan mewujudkan kompensasi pelacakan dinamis, yang dapat secara akurat mengkompensasi harmonik dan daya reaktif ukuran dan frekuensi.Filter aktif APF milik peralatan kompensasi arus pulsa urutan tinggi tipe seri.Ini memantau arus beban secara real time menurut konverter eksternal, menghitung komponen arus pulsa tingkat tinggi dalam arus beban menurut DSP internal, dan mengeluarkan sinyal data kontrol ke catu daya inverter., Catu daya inverter digunakan untuk menghasilkan arus harmonik orde tinggi dengan ukuran yang sama dengan arus harmonik orde tinggi beban, dan arus harmonik orde tinggi terbalik dimasukkan ke jaringan listrik untuk mempertahankan fungsi filter aktif.
Prinsip kerja APF
Filter aktif Hongyan mendeteksi arus beban secara real time melalui CT transformator arus eksternal, dan mengekstraksi komponen harmonik arus beban melalui perhitungan DSP internal, dan mengubahnya menjadi sinyal kontrol dalam prosesor sinyal digital.Pada saat yang sama, prosesor sinyal digital menghasilkan serangkaian sinyal modulasi lebar pulsa PWM dan mengirimkannya ke modul daya IGBT internal, mengendalikan fase keluaran inverter agar berlawanan dengan arah arus harmonisa beban, dan arus dengan amplitudo yang sama, kedua arus harmonik saling berlawanan.Offset, sehingga mencapai fungsi penyaringan harmonik.
Fitur teknis APF
1. Keseimbangan tiga fasa
2. Kompensasi daya reaktif, memberikan faktor daya
3. Dengan fungsi pembatas arus otomatis, tidak akan terjadi kelebihan beban
4. Kompensasi harmonik, dapat menyaring arus harmonik 2~50 pada saat yang bersamaan
5. Desain dan pemilihan sederhana, hanya perlu mengukur ukuran arus harmonik
6. Arus injeksi dinamis fase tunggal, tidak terpengaruh oleh ketidakseimbangan sistem
7. Respons terhadap perubahan beban dalam 40US, total waktu respons adalah 10ms (1/2 siklus)
Efek penyaringan
Tingkat kontrol harmonik setinggi 97%, dan rentang kontrol harmonik selebar 2 ~ 50 kali.
Metode penyaringan yang lebih aman dan lebih stabil;
Mode kontrol gangguan terkemuka di industri, frekuensi switching setinggi 20KHz, yang meminimalkan kerugian penyaringan dan sangat meningkatkan kecepatan penyaringan dan akurasi output.Dan itu menghadirkan impedansi tak terbatas ke sistem grid, yang tidak mempengaruhi impedansi sistem grid;dan bentuk gelombang keluaran akurat dan tanpa cacat, dan tidak akan memengaruhi peralatan lain.
Adaptasi lingkungan yang lebih kuat
Kompatibel dengan generator diesel, meningkatkan kemampuan shunting daya cadangan;
Toleransi yang lebih tinggi terhadap fluktuasi dan distorsi tegangan input;
Perangkat proteksi petir kelas C standar, meningkatkan kemampuan untuk menahan kondisi cuaca buruk;
Kisaran suhu sekitar yang berlaku lebih kuat, hingga -20°C~70°C.
Aplikasi
Peralatan utama perusahaan pengecoran adalah tungku listrik frekuensi menengah.Tungku listrik frekuensi menengah adalah sumber harmonik yang khas, yang menghasilkan sejumlah besar harmonik, menyebabkan kapasitor kompensasi gagal beroperasi secara normal.Atau lebih, suhu trafo mencapai 75 derajat di musim panas, menyebabkan pemborosan energi listrik dan memperpendek umurnya.
Bengkel pengecoran tungku frekuensi menengah ditenagai oleh tegangan 0,4KV, dan beban utamanya adalah tungku frekuensi menengah perbaikan 6-pulsa.Peralatan penyearah menghasilkan sejumlah besar harmonik saat mengubah AC ke DC selama bekerja, yang merupakan sumber harmonik yang khas;arus harmonik disuntikkan ke dalam jaringan listrik, Tegangan harmonik dihasilkan pada impedansi jaringan, menyebabkan tegangan jaringan dan distorsi arus, memengaruhi kualitas catu daya dan keselamatan operasi, meningkatkan kehilangan saluran dan offset tegangan, dan memiliki dampak negatif pada jaringan dan jaringan. peralatan listrik dari pabrik itu sendiri.
1. Analisis harmonik karakteristik
1) Perangkat rektifikasi tungku frekuensi menengah adalah rektifikasi 6-pulsa yang dapat dikontrol;
2) Harmoni yang dihasilkan oleh penyearah adalah harmonik ganjil 6K+1.Deret Fourier digunakan untuk menguraikan dan mengubah arus.Dapat dilihat bahwa bentuk gelombang saat ini mengandung harmonik 6K±1 lebih tinggi.Menurut data uji tungku frekuensi menengah, harmonik Kandungan arus gelombang ditunjukkan pada tabel di bawah ini:
Selama proses kerja tungku frekuensi menengah, sejumlah besar harmonik dihasilkan.Menurut hasil pengujian dan perhitungan tungku frekuensi menengah, harmonik karakteristik terutama arus harmonik ke-5, dan ke-7, ke-11, dan ke-13 relatif besar, dan distorsi tegangan dan arus serius.
2. Skema kontrol harmonik
Menurut situasi aktual perusahaan, Hongyan Electric telah merancang satu set lengkap solusi penyaringan untuk kontrol harmonik tungku frekuensi menengah.Mempertimbangkan faktor daya beban, kebutuhan penyerapan harmonik, dan harmonik latar belakang, satu set perangkat penyaringan aktif dipasang pada sisi tegangan rendah 0,4KV dari transformator perusahaan.Harmonik diatur.
3. Analisis efek filter
1) Perangkat filter aktif dioperasikan, dan secara otomatis melacak perubahan berbagai peralatan beban dari tungku frekuensi menengah, sehingga setiap harmonik dapat disaring secara efektif.Hindari kejenuhan yang disebabkan oleh resonansi paralel bank kapasitor dan sirkuit sistem, dan pastikan kabinet kompensasi daya reaktif beroperasi normal;
2) Arus harmonik telah ditingkatkan secara efektif setelah perawatan.Arus harmonik ke-5, ke-7, dan ke-11 yang tidak digunakan benar-benar terlampaui.Misalnya, arus harmonik ke-5 turun dari 312A menjadi sekitar 16A;arus harmonik ke-7 turun dari 153A menjadi sekitar 11A;arus harmonik ke-11 turun dari 101A menjadi sekitar 9A;Sesuai dengan standar nasional GB/T14549-93 “Harmonik Kualitas Daya Jaringan Publik”;
3) Setelah kontrol harmonik, suhu trafo berkurang dari 75 derajat menjadi 50 derajat, yang menghemat banyak energi listrik, mengurangi kerugian tambahan trafo, mengurangi kebisingan, meningkatkan kapasitas beban trafo, dan memperpanjang masa pakai transformator;
4) Setelah perawatan, kualitas catu daya dari tungku frekuensi menengah ditingkatkan secara efektif, dan tingkat pemanfaatan catu daya frekuensi menengah ditingkatkan, yang kondusif untuk operasi sistem yang aman dan ekonomis dalam jangka panjang dan peningkatan manfaat ekonomi;
5) Kurangi nilai efektif arus yang mengalir melalui jalur distribusi, tingkatkan faktor daya, dan hilangkan harmonisa yang mengalir melalui jalur distribusi, sehingga sangat mengurangi kehilangan jalur, mengurangi kenaikan suhu kabel distribusi, dan memperbaiki beban kapasitas jalur;
6) Mengurangi kesalahan operasi atau penolakan peralatan kontrol dan perangkat proteksi relai, dan meningkatkan keamanan dan keandalan catu daya;
7) Mengkompensasi ketidakseimbangan arus tiga fasa, mengurangi kehilangan tembaga pada trafo dan saluran serta arus netral, dan meningkatkan kualitas catu daya;
8) Setelah APF terhubung, itu juga dapat meningkatkan kapasitas beban trafo dan kabel distribusi, yang setara dengan perluasan sistem dan mengurangi investasi dalam perluasan sistem.
Waktu posting: Apr-13-2023