Pentru a reduce poluarea cu curent de puls cauzată de cuptorul cu frecvență intermediară, China a adoptat tehnologia redresorului cu mai multe impulsuri și a dezvoltat mai multe echipamente pentru cuptoare cu frecvență intermediară, cum ar fi cuptoare cu frecvență intermediară cu 6 impulsuri, 12 impulsuri și 24 de impulsuri, dar deoarece costul acestuia din urmă este relativ ridicat, multe companii producătoare de fier încă topesc materiale metalice în cuptoare cu frecvență intermediară cu 6 impulsuri, iar problema poluării mediului cu curent de impuls nu poate fi ignorată.În prezent, există în principal două tipuri de scheme de gestionare a armonicilor de furnal de frecvență: una este schema de gestionare a reliefului, care este una dintre metodele de a scăpa de problemele armonice actuale și este o măsură preventivă pentru prevenirea armonicilor intermediare. cuptoare cu inducție de frecvență.Deși a doua metodă poate aborda problema din ce în ce mai serioasă a poluării armonice a mediului în multe feluri, pentru cuptoarele cu inducție cu frecvență intermediară utilizate în prezent, doar prima metodă poate fi utilizată pentru a compensa armonicile rezultate.Această lucrare discută principiul cuptorului IF și măsurile sale de control al armonicilor și propune un filtru de putere activă (APF) pentru a compensa și controla armonicile în diferite etape ale cuptorului IF cu 6 impulsuri.
Principiul electric al cuptorului cu frecvență intermediară.
Cuptorul cu frecvență intermediară este un dispozitiv de încălzire rapid și stabil din metal, iar echipamentul său de bază este o sursă de alimentare cu frecvență intermediară.Sursa de alimentare a cuptorului cu frecvență intermediară adoptă de obicei metoda de conversie AC-DC-AC, iar curentul alternativ de frecvență de intrare este scos ca curent alternativ de frecvență intermediară, iar schimbarea frecvenței nu este limitată de frecvența rețelei electrice.Schema bloc a circuitului este prezentată în Figura 1:
În figura 1, funcția principală a unei părți a circuitului invertorului este de a converti curentul trifazat comercial de curent alternativ al furnizorului de transport și distribuție a energiei în curent alternativ, inclusiv circuitul de alimentare al furnizorului de transmisie și distribuție a energiei, redresor de punte. circuit, circuit de filtru și circuit de comandă redresor .Funcția principală a părții invertorului este de a converti curentul AC într-un curent AC monofazat de înaltă frecvență (50 ~ 10000Hz), inclusiv circuitul de alimentare al invertorului, circuitul de alimentare de pornire și circuitul de alimentare de sarcină.În cele din urmă, curentul alternativ monofazat de frecvență medie din bobina de inducție din cuptor generează un câmp magnetic alternativ de frecvență medie, care face ca sarcina din cuptor să genereze forță electromotoare de inducție, generează un curent turbionar mare în sarcină și încălzește încărcătura pentru a se topi.
Analiza armonică
Armonicile injectate în rețeaua electrică de sursa de alimentare cu frecvență intermediară apar în principal în dispozitivul redresor.Aici luăm ca exemplu circuitul redresor cu punte de control complet trifazat cu șase impulsuri pentru a analiza conținutul armonicilor.Neglijând întregul proces de transfer de fază și pulsația curentă a circuitului invertorului tiristor al lanțului trifazat de eliberare a produsului, presupunând că reactanța părții AC este zero și inductanța AC este infinită, folosind metoda de analiză Fourier, jumătatea negativă și pozitivă -curenții de undă pot fi Centrul cercului este folosit ca punct zero al timpului, iar formula este derivată pentru a calcula tensiunea a-fazată a părții AC.
În formula: Id este valoarea medie a curentului de curent continuu al circuitului redresor.
Din formula de mai sus se poate observa că, pentru un cuptor cu frecvență intermediară cu 6 impulsuri, poate genera un număr mare de armonice a 5-a, 7-a, 1-a, 13-a, 17-a, 19-a și alte armonice, care pot fi rezumate la 6k ± 1 (k). este Integer pozitiv) armonici, valoarea efectivă a fiecărei armonici este invers proporțională cu ordinea armonică, iar raportul la valoarea efectivă fundamentală este reciproca ordinii armonice.
Structura circuitului cuptorului cu frecvență intermediară.
Conform diferitelor componente de stocare a energiei DC, cuptoarele cu frecvență intermediară pot fi, în general, împărțite în cuptoare cu frecvență intermediară de tip curent și cuptoare cu frecvență intermediară de tip tensiune.Elementul de stocare a energiei al cuptorului cu frecvență intermediară de tip curent este un inductor mare, în timp ce elementul de stocare a energiei al cuptorului cu frecvență intermediară de tip tensiune este un condensator mare.Există și alte diferențe între cele două, cum ar fi: cuptorul de frecvență intermediară de tip curent este controlat de tiristor, circuitul de rezonanță de sarcină este rezonanță paralelă, în timp ce cuptorul de frecvență intermediară de tip tensiune este controlat de IGBT, iar circuitul de rezonanță de sarcină este rezonanța seriei.Structura sa de bază este prezentată în Figura 2 și Figura 3.
generare armonică
Așa-numitele armonice de ordin înalt se referă la componentele de deasupra multipluului întreg al frecvenței fundamentale obținute prin descompunerea seriei periodice nesinusoidale AC Fourier, numite în general armonici de ordin înalt.Frecvență (50Hz) Componenta aceleiași frecvențe.Interferența armonică este o „pacoste publică” majoră care afectează calitatea puterii sistemului actual de alimentare.
Armonicele reduc transmisia și utilizarea ingineriei energetice, fac ca echipamentele electrice să se supraîncălzească, provoacă vibrații și zgomot, deteriorează stratul de izolație, reduc durata de viață și provoacă defecțiuni comune și ardere.Creșteți conținutul de armonici, ardeți echipamentele de compensare a condensatorului și alte echipamente.În cazul în care compensația de invalidare nu poate fi utilizată, vor fi suportate amenzi de invalidare și facturile de energie electrică vor crește.Curenții de impulsuri de ordin înalt vor cauza funcționarea greșită a dispozitivelor de protecție a releului și a roboților inteligenți, iar măsurarea precisă a consumului de energie va fi confuză.În afara sistemului de alimentare cu energie, armonicile au un impact mare asupra echipamentelor de comunicații și produselor electronice.Supratensiunea temporară și supratensiunea temporară care generează armonici vor distruge stratul de izolație al mașinilor și echipamentelor, provocând defecțiuni de scurtcircuit trifazat, iar curentul și tensiunea armonică a transformatoarelor deteriorate vor produce parțial rezonanță serie și rezonanță paralelă în rețeaua publică de energie electrică. , provocând accidente majore de siguranță.
Cuptorul electric cu frecvență intermediară este un fel de sursă de alimentare cu frecvență intermediară, care este convertită în frecvență intermediară prin precizie și invertor și generează un număr mare de armonici dăunătoare de ordin înalt în rețeaua electrică.Prin urmare, îmbunătățirea calității puterii cuptoarelor cu frecvență intermediară a devenit prioritatea principală a cercetării științifice.
plan de guvernare
Un număr mare de conexiuni de date ale cuptoarelor cu frecvență intermediară au agravat poluarea cu curent de impuls a rețelei electrice.Cercetarea privind controlul armonic al cuptoarelor cu frecvență intermediară a devenit o sarcină urgentă și a fost apreciată pe scară largă de cercetători.Pentru ca impactul armonicilor generate de cuptorul de frecvență asupra rețelei publice să îndeplinească cerințele sistemului de alimentare și distribuție a energiei electrice pentru terenuri comerciale echipamente, este necesar să se ia în mod activ măsuri pentru eliminarea poluării armonice.Precauțiile practice sunt următoarele.
În primul rând, transformatorul folosește un model de conectare Y/Y/.În cuptorul cu inducție cu frecvență medie cu spațiu mare, transformatorul de comutare rezistent la explozie adoptă metoda de cablare Y/Y/△.Prin schimbarea metodei de cablare a balastului pentru a comunica cu transformatorul lateral AC, acesta poate compensa curentul de impuls caracteristic de ordin înalt care nu este mare.Dar costul este mare.
Al doilea este folosirea filtrului pasiv LC.Structura principală este de a folosi condensatoare și reactoare în serie pentru a forma inele din seria LC, care sunt paralele în sistem.Această metodă este tradițională și poate compensa atât sarcinile armonice, cât și reactive.Are o structură simplă și a fost utilizat pe scară largă.Cu toate acestea, performanța de compensare este afectată de impedanța caracteristică a rețelei și a mediului de operare și este ușor să provoace rezonanță paralelă cu sistemul.Poate compensa doar curenții de impulsuri cu frecvență fixă, iar efectul de compensare nu este ideal.
În al treilea rând, prin utilizarea filtrului activ APF, suprimarea armonică de ordin înalt este o metodă relativ nouă.APF este un dispozitiv de compensare a curentului de impuls dinamic, cu un design de partiție ridicat și o capacitate de răspuns de mare viteză, poate urmări și compensa curenții de impuls cu modificări de frecvență și intensitate, are performanțe dinamice bune, iar performanța de compensare nu va fi afectată de impedanța caracteristică.Efectul compensării curente este bun, deci este apreciat pe scară largă.
Filtrul de putere activă este dezvoltat pe baza filtrarii pasive, iar efectul său de filtrare este excelent.În intervalul sarcinii de putere reactivă nominală, efectul de filtrare este de 100%.
Filtrul de putere activă, adică filtrul de putere activă, filtrul de putere activă APF este diferit de metoda de compensare fixă a filtrului LC tradițional și realizează compensarea dinamică a urmăririi, care poate compensa cu precizie armonicile și puterea reactivă de dimensiune și frecvență.Filtrul activ APF aparține echipamentelor de compensare a curentului de impulsuri de ordin înalt de tip serie.Monitorizează curentul de sarcină în timp real în funcție de convertorul extern, calculează componenta curentului de impuls de ordin înalt în curentul de sarcină conform DSP-ului intern și transmite semnalul de date de control către sursa de alimentare a invertorului., Sursa de alimentare a invertorului este utilizată pentru a genera un curent armonic de ordin înalt de aceeași dimensiune ca și curentul armonic de ordin înalt de sarcină, iar curentul armonic de ordin înalt invers este introdus în rețeaua de alimentare pentru a menține funcția activă de filtru.
Principiul de funcționare al APF
Filtrul activ Hongyan detectează curentul de sarcină în timp real prin transformatorul de curent extern CT și extrage componenta armonică a curentului de sarcină prin calculul intern DSP și îl convertește într-un semnal de control în procesorul de semnal digital.În același timp, procesorul de semnal digital generează o serie de semnale de modulație a lățimii impulsului PWM și le trimite către modulul de putere IGBT intern, controlând faza de ieșire a invertorului să fie opusă direcției curentului armonic de sarcină și curentului. cu aceeași amplitudine, cei doi curenți armonici sunt exact opuși unul față de celălalt.Offset, astfel încât să se realizeze funcția de filtrare a armonicilor.
Caracteristici tehnice APF
1. Balanta trifazata
2. Compensarea puterii reactive, oferind factor de putere
3. Cu funcția de limitare automată a curentului, nu va apărea nicio suprasarcină
4. Compensare armonică, poate filtra curentul armonic 2 ~ 50 în același timp
5. Design și selecție simplă, trebuie doar să măsurați dimensiunea curentului armonic
6. Curent de injecție dinamică monofazată, neafectat de dezechilibrul sistemului
7. Răspunsul la modificările de sarcină în 40US, timpul total de răspuns este de 10ms (1/2 ciclu)
Efect de filtrare
Rata de control armonică este de până la 97%, iar intervalul de control armonic este de 2 ~ 50 de ori.
Metodă de filtrare mai sigură și mai stabilă;
Cel mai important mod de control perturbator din industrie, frecvența de comutare este de până la 20KHz, ceea ce reduce la minimum pierderile de filtrare și îmbunătățește considerabil viteza de filtrare și precizia de ieșire.Și prezintă impedanță infinită sistemului de rețea, care nu afectează impedanța sistemului de rețea;iar forma de undă de ieșire este precisă și impecabilă și nu va afecta alte echipamente.
Adaptabilitate mai puternică la mediu
Compatibil cu generatoarele diesel, îmbunătățind capacitatea de manevrare a puterii de rezervă;
Toleranță mai mare la fluctuațiile și distorsiunile tensiunii de intrare;
Dispozitiv standard de protecție împotriva trăsnetului clasa C, îmbunătățește capacitatea de a rezista la condiții meteorologice nefavorabile;
Intervalul aplicabil de temperatură ambientală este mai puternic, până la -20°C~70°C.
Aplicații
Echipamentul principal al unei companii de turnătorie este un cuptor electric cu frecvență intermediară.Cuptorul electric de frecvență intermediară este o sursă tipică de armonici, care generează un număr mare de armonici, ceea ce face ca condensatorul de compensare să nu funcționeze în mod normal.Sau așa, temperatura transformatorului ajunge la 75 de grade vara, provocând risipă de energie electrică și scurtând durata de viață a acestuia.
Atelierul de turnătorie al cuptorului cu frecvență intermediară este alimentat cu o tensiune de 0,4KV, iar sarcina sa principală este cuptorul cu frecvență intermediară cu rectificare în 6 impulsuri.Echipamentul redresor generează un număr mare de armonici în timp ce convertește AC în DC în timpul lucrului, care este o sursă tipică de armonice;curentul armonic este injectat în rețea electrică, tensiunea armonică este generată pe impedanța rețelei, provocând distorsiuni ale tensiunii și curentului rețelei, afectând calitatea sursei de alimentare și siguranța în funcționare, crescând pierderea liniei și compensarea tensiunii și având un impact negativ asupra rețelei și a rețelei. echipamentele electrice ale fabricii în sine.
1. Analiza armonică caracteristică
1) Dispozitivul de redresare al cuptorului cu frecvență intermediară este o redresare controlabilă în 6 impulsuri;
2) Armonicile generate de redresor sunt 6K+1 armonice impare.Seria Fourier este folosită pentru a descompune și transforma curentul.Se poate observa că forma de undă curentă conține 6K±1 armonici mai mari.Conform datelor de testare ale cuptorului cu frecvență intermediară, armonica Conținutul de curent de undă este prezentat în tabelul de mai jos:
În timpul procesului de lucru al cuptorului cu frecvență intermediară, se generează un număr mare de armonici.Conform rezultatelor testelor și calculelor cuptorului cu frecvență intermediară, armonicile caracteristice sunt în principal a 5-a, iar curenții armonici a 7-a, 11-a și a 13-a sunt relativ mari, iar distorsiunea de tensiune și curent este gravă.
2. Schema de control al armonicilor
Conform situației actuale a întreprinderii, Hongyan Electric a proiectat un set complet de soluții de filtrare pentru controlul armonic al cuptoarelor cu frecvență intermediară.Având în vedere factorul de putere de sarcină, nevoile de absorbție armonică și armonicile de fundal, pe partea de joasă tensiune de 0,4KV a transformatorului întreprinderii este instalat un set de dispozitive active de filtrare.Armonicile sunt guvernate.
3. Analiza efectului de filtru
1) Dispozitivul de filtru activ este pus în funcțiune și urmărește automat modificările diferitelor echipamente de încărcare ale cuptorului cu frecvență intermediară, astfel încât fiecare armonică să poată fi filtrată eficient.Evitați arderea cauzată de rezonanța paralelă a bancului de condensatori și a circuitului sistemului și asigurați funcționarea normală a cabinetului de compensare a puterii reactive;
2) Curenții armonici au fost îmbunătățiți eficient după tratament.Curenții armonici a 5-a, a 7-a și a 11-a care nu au fost dați în folosință au fost depășiți serios.De exemplu, curentul armonic a 5-a scade de la 312A la aproximativ 16A;curentul armonic al 7-lea scade de la 153A la aproximativ 11A;curentul armonic al 11-lea scade de la 101A la aproximativ 9A;Conform standardului național GB/T14549-93 „Power Quality Harmonics of Public Grid”;
3) După controlul armonic, temperatura transformatorului este redusă de la 75 de grade la 50 de grade, ceea ce economisește multă energie electrică, reduce pierderea suplimentară a transformatorului, reduce zgomotul, îmbunătățește capacitatea de încărcare a transformatorului și prelungește durata de viață a transformatorului;
4) După tratament, calitatea sursei de alimentare a cuptorului cu frecvență intermediară este îmbunătățită efectiv, iar rata de utilizare a sursei de alimentare cu frecvență intermediară este îmbunătățită, ceea ce conduce la funcționarea sigură și economică pe termen lung a sistemului și la îmbunătățirea Beneficii economice;
5) Reduceți valoarea efectivă a curentului care curge prin linia de distribuție, îmbunătățiți factorul de putere și eliminați armonicile care curg prin linia de distribuție, reducând astfel foarte mult pierderea liniei, reducând creșterea temperaturii cablului de distribuție și îmbunătățind sarcina capacitatea liniei;
6) Reduceți funcționarea greșită sau refuzul echipamentelor de control și a dispozitivelor de protecție a releului și îmbunătățiți siguranța și fiabilitatea sursei de alimentare;
7) Compensați dezechilibrul de curent trifazat, reduceți pierderea de cupru a transformatorului și a liniei și a curentului neutru și îmbunătățiți calitatea sursei de alimentare;
8) După conectarea APF-ului, poate crește și capacitatea de sarcină a transformatorului și a cablurilor de distribuție, ceea ce este echivalent cu o extindere a sistemului și reduce investiția în extinderea sistemului.
Ora postării: 13-apr-2023