Để giảm ô nhiễm dòng xung do lò trung tần gây ra, Trung Quốc đã áp dụng công nghệ chỉnh lưu đa xung và phát triển một số thiết bị lò tần số trung gian như lò tần số trung gian 6 xung, 12 xung và 24 xung, nhưng do chi phí của loại sau tương đối cao Cao, nhiều công ty luyện gang vẫn đang nấu chảy vật liệu kim loại trong lò tần số trung gian 6 xung, và không thể bỏ qua vấn đề ô nhiễm môi trường dòng xung.Hiện nay, chủ yếu có hai loại sơ đồ quản lý sóng hài của lò tần số: một là sơ đồ quản lý giảm nhẹ, đây là một trong những phương pháp để loại bỏ các vấn đề về sóng hài hiện tại, và là biện pháp phòng ngừa để ngăn chặn sóng hài của lò trung gian. lò cảm ứng tần số.Mặc dù phương pháp thứ hai có thể giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường hài hòa ngày càng nghiêm trọng theo nhiều cách, nhưng đối với các lò cảm ứng tần số trung gian hiện đang được sử dụng, chỉ có thể sử dụng phương pháp thứ nhất để bù cho sóng hài sinh ra.Bài báo này thảo luận về nguyên lý của lò IF và các biện pháp kiểm soát sóng hài của nó, đồng thời đề xuất bộ lọc công suất hoạt động (APF) để bù và kiểm soát sóng hài trong các giai đoạn khác nhau của lò IF 6 xung.
Nguyên lý điện của lò trung tần.
Lò tần số trung gian là một thiết bị gia nhiệt kim loại nhanh và ổn định, và thiết bị cốt lõi của nó là nguồn cung cấp năng lượng tần số trung gian.Nguồn điện của lò tần số trung gian thường áp dụng phương pháp chuyển đổi AC-DC-AC và dòng điện xoay chiều tần số nguồn đầu vào được xuất ra dưới dạng dòng điện xoay chiều tần số trung gian và sự thay đổi tần số không bị giới hạn bởi tần số của lưới điện.Sơ đồ khối mạch được hiển thị trong Hình 1:
Trong Hình 1, chức năng chính của một phần của mạch biến tần là chuyển đổi dòng điện xoay chiều thương mại ba pha của nhà cung cấp truyền tải và phân phối điện thành dòng điện xoay chiều, bao gồm mạch cấp điện của nhà cung cấp truyền tải và phân phối điện, bộ chỉnh lưu cầu mạch, mạch lọc và mạch điều khiển chỉnh lưu.Chức năng chính của bộ phận biến tần là chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện xoay chiều tần số cao một pha (50 ~ 10000Hz), bao gồm mạch nguồn biến tần, mạch nguồn khởi động và mạch nguồn tải.Cuối cùng, dòng điện xoay chiều trung tần một pha trong cuộn dây cảm ứng trong lò tạo ra từ trường xoay chiều trung tần, khiến điện tích trong lò sinh ra suất điện động cảm ứng, tạo ra dòng điện xoáy lớn trong điện tích, và làm nóng điện tích để nóng chảy.
Phân tích sóng hài
Sóng hài được đưa vào lưới điện bằng nguồn điện tần số trung gian chủ yếu xảy ra trong thiết bị chỉnh lưu.Ở đây chúng tôi lấy mạch chỉnh lưu cầu điều khiển toàn phần sáu xung ba pha làm ví dụ để phân tích nội dung của sóng hài.Bỏ qua toàn bộ quá trình chuyển pha và xung dòng điện của mạch biến tần thyristor của chuỗi phát hành sản phẩm ba pha, giả sử rằng điện kháng phía AC bằng 0 và độ tự cảm AC là vô hạn, sử dụng phương pháp phân tích Fourier, nửa âm và dương. -dòng điện sóng có thể là Tâm của vòng tròn được sử dụng làm điểm không của thời gian và công thức được rút ra để tính điện áp một pha của phía xoay chiều.
Trong công thức: Id là giá trị trung bình của dòng điện phía DC của mạch chỉnh lưu.
Từ công thức trên có thể thấy rằng đối với lò tần số trung gian 6 xung, nó có thể tạo ra một số lượng lớn sóng hài bậc 5, 7, 1, 13, 17, 19 và các sóng hài khác, có thể tóm tắt là 6k ± 1 (k là số nguyên dương), giá trị hiệu dụng của mỗi sóng hài tỷ lệ nghịch với bậc hài hòa và tỷ lệ với giá trị hiệu dụng cơ bản là nghịch đảo của bậc hài hòa.
Cấu trúc mạch lò trung tần.
Theo các thành phần lưu trữ năng lượng DC khác nhau, lò tần số trung gian thường có thể được chia thành lò tần số trung gian loại hiện tại và lò tần số trung gian loại điện áp.Phần tử lưu trữ năng lượng của lò tần số trung gian loại hiện tại là một cuộn cảm lớn, trong khi phần tử lưu trữ năng lượng của lò tần số trung gian loại điện áp là một tụ điện lớn.Có những khác biệt khác giữa hai loại, chẳng hạn như: lò tần số trung gian loại hiện tại được điều khiển bởi thyristor, mạch cộng hưởng tải là cộng hưởng song song, trong khi lò tần số trung gian loại điện áp được điều khiển bởi IGBT và mạch cộng hưởng tải là cộng hưởng loạt.Cấu trúc cơ bản của nó được thể hiện trong Hình 2 và Hình 3.
tạo sóng hài
Cái gọi là sóng hài bậc cao đề cập đến các thành phần trên bội số nguyên của tần số cơ bản thu được bằng cách phân tách chuỗi Fourier AC không hình sin định kỳ, thường được gọi là sóng hài bậc cao.Tần số (50Hz) Là thành phần cùng tần số.Nhiễu sóng hài là “mối phiền toái công cộng” lớn ảnh hưởng đến chất lượng điện năng của hệ thống điện hiện nay.
Sóng hài làm giảm khả năng truyền tải và sử dụng kỹ thuật điện, làm thiết bị điện quá nóng, gây rung và ồn, làm lớp cách điện xuống cấp, giảm tuổi thọ, gây ra các sự cố và cháy nổ thông thường.Tăng hàm lượng sóng hài, đốt cháy thiết bị tụ bù và các thiết bị khác.Trong trường hợp không thể sử dụng bồi thường mất hiệu lực, tiền phạt mất hiệu lực sẽ phát sinh và tiền điện sẽ tăng lên.Các dòng xung bậc cao sẽ gây ra sự vận hành sai của các thiết bị bảo vệ rơle và rô bốt thông minh, đồng thời việc đo lường chính xác mức tiêu thụ điện năng sẽ bị nhầm lẫn.Bên ngoài hệ thống cung cấp điện, sóng hài có ảnh hưởng lớn đến các thiết bị truyền thông và sản phẩm điện tử.Quá điện áp tạm thời và quá điện áp tạm thời sinh ra sóng hài sẽ phá hủy lớp cách điện của máy móc, thiết bị, gây ra sự cố ngắn mạch ba pha, đồng thời dòng điện và điện áp hài của máy biến áp bị hư hỏng sẽ sinh ra một phần cộng hưởng nối tiếp và cộng hưởng song song trong mạng điện công cộng , gây ra tai nạn an toàn lớn.
Lò điện tần số trung gian là một loại nguồn cung cấp năng lượng tần số trung gian, được chuyển đổi thành tần số trung gian thông qua độ chính xác và biến tần, đồng thời tạo ra một số lượng lớn sóng hài bậc cao có hại trong lưới điện.Vì vậy, việc nâng cao chất lượng điện năng của các lò trung tần đã trở thành ưu tiên hàng đầu của các nghiên cứu khoa học.
kế hoạch quản trị
Một số lượng lớn các kết nối dữ liệu của các lò tần số trung gian đã làm trầm trọng thêm tình trạng ô nhiễm dòng điện xung của lưới điện.Nghiên cứu về điều khiển sóng hài của lò trung tần đã trở thành một nhiệm vụ cấp thiết và được các học giả đánh giá cao.Để làm cho tác động của sóng hài do lò tần số tạo ra trên lưới điện công cộng đáp ứng các yêu cầu của hệ thống cung cấp và phân phối điện cho mặt đất thương mại thiết bị, cần tích cực thực hiện các biện pháp loại bỏ ô nhiễm sóng hài.Các biện pháp phòng ngừa thực tế như sau.
Đầu tiên, máy biến áp sử dụng kiểu kết nối Y/Y/.Trong lò cảm ứng tần số trung bình không gian rộng lớn, máy biến áp chuyển mạch chống cháy nổ sử dụng phương pháp nối dây Y/Y/△.Bằng cách thay đổi phương pháp nối dây của chấn lưu để giao tiếp với máy biến áp phía AC, nó có thể bù đắp dòng xung bậc cao đặc trưng không cao.Nhưng chi phí cao.
Thứ hai là sử dụng bộ lọc thụ động LC.Cấu trúc chính là sử dụng các tụ điện và cuộn kháng nối tiếp để tạo thành các vòng nối tiếp LC, song song trong hệ thống.Phương pháp này là truyền thống và có thể bù cả sóng hài và tải phản kháng.Nó có cấu trúc đơn giản và đã được sử dụng rộng rãi.Tuy nhiên, hiệu suất bù bị ảnh hưởng bởi trở kháng đặc trưng của mạng và môi trường hoạt động, dễ gây ra cộng hưởng song song với hệ thống.Nó chỉ có thể bù cho dòng xung tần số cố định và hiệu ứng bù không lý tưởng.
Thứ ba, bằng cách sử dụng bộ lọc tích cực APF, triệt tiêu sóng hài bậc cao là một phương pháp tương đối mới.APF là một thiết bị bù dòng xung động, với thiết kế phân vùng cao và khả năng đáp ứng tốc độ cao, nó có thể theo dõi và bù dòng xung với sự thay đổi tần số và cường độ, có hiệu suất động tốt và hiệu suất bù sẽ không bị ảnh hưởng bởi trở kháng đặc tính.Hiệu quả của bồi thường hiện tại là tốt, vì vậy nó được đánh giá cao.
Bộ lọc công suất hoạt động được phát triển dựa trên bộ lọc thụ động và hiệu quả lọc của nó rất tuyệt vời.Trong phạm vi tải công suất phản kháng định mức của nó, hiệu quả lọc là 100%.
Bộ lọc công suất hoạt động, tức là bộ lọc công suất hoạt động, bộ lọc công suất hoạt động APF khác với phương pháp bù cố định của bộ lọc LC truyền thống và thực hiện bù theo dõi động, có thể bù chính xác sóng hài và công suất phản kháng theo kích thước và tần số.Bộ lọc tích cực APF thuộc thiết bị bù dòng xung bậc cao kiểu sê-ri.Nó theo dõi dòng tải trong thời gian thực theo bộ chuyển đổi bên ngoài, tính toán thành phần dòng xung bậc cao trong dòng tải theo DSP bên trong và xuất tín hiệu dữ liệu điều khiển tới nguồn điện biến tần., Bộ nguồn biến tần được sử dụng để tạo ra dòng điện hài bậc cao có cùng kích thước với dòng điện hài bậc cao tải và dòng điện hài bậc cao ngược được đưa vào lưới điện để duy trì chức năng lọc tích cực.
Nguyên tắc làm việc của APF
Bộ lọc tích cực Hongyan phát hiện dòng tải trong thời gian thực thông qua CT biến dòng bên ngoài và trích xuất thành phần sóng hài của dòng tải thông qua tính toán DSP bên trong và chuyển đổi nó thành tín hiệu điều khiển trong bộ xử lý tín hiệu số.Đồng thời, bộ xử lý tín hiệu số tạo ra một loạt tín hiệu điều chế độ rộng xung PWM và gửi chúng đến mô-đun nguồn IGBT bên trong, điều khiển pha đầu ra của biến tần ngược với hướng của dòng điện hài tải và dòng điện cùng biên độ thì hai dòng điện dao động điều hòa ngược pha nhau.Bù đắp, để đạt được chức năng lọc sóng hài.
Tính năng kỹ thuật APF
1. Cân bằng ba pha
2. Bù công suất phản kháng, cung cấp hệ số công suất
3. Với chức năng tự động giới hạn dòng điện, sẽ không xảy ra tình trạng quá tải
4. Bù sóng hài, có thể lọc ra dòng điện hài thứ 2 ~ 50 cùng một lúc
5. Thiết kế và lựa chọn đơn giản, chỉ cần đo kích thước của dòng điện hài
6. Dòng phun động một pha, không bị ảnh hưởng bởi sự mất cân bằng của hệ thống
7. Đáp ứng tải thay đổi trong vòng 40US, tổng thời gian đáp ứng là 10ms (1/2 chu kỳ)
hiệu ứng lọc
Tỷ lệ kiểm soát sóng hài cao tới 97% và phạm vi kiểm soát sóng hài rộng tới 2 ~ 50 lần.
Phương pháp lọc an toàn và ổn định hơn;
Chế độ điều khiển đột phá hàng đầu trong ngành, tần số chuyển đổi cao tới 20KHz, giúp giảm thiểu tổn thất lọc và cải thiện đáng kể tốc độ lọc và độ chính xác của đầu ra.Và nó thể hiện trở kháng vô hạn đối với hệ thống lưới điện, không ảnh hưởng đến trở kháng của hệ thống lưới điện;và dạng sóng đầu ra là chính xác và hoàn hảo, và sẽ không ảnh hưởng đến các thiết bị khác.
Khả năng thích ứng môi trường mạnh mẽ hơn
Tương thích với máy phát điện diesel, cải thiện khả năng chuyển nguồn điện dự phòng;
Khả năng chịu đựng dao động và biến dạng điện áp đầu vào cao hơn;
Thiết bị chống sét tiêu chuẩn cấp C, nâng cao khả năng chống chọi với điều kiện thời tiết xấu;
Phạm vi áp dụng của nhiệt độ môi trường xung quanh mạnh hơn, lên tới -20°C~70°C.
Các ứng dụng
Thiết bị chính của công ty đúc là lò điện trung tần.Lò điện tần số trung gian là một nguồn sóng hài điển hình, tạo ra một số lượng lớn sóng hài, khiến tụ bù không hoạt động bình thường.Hoặc như vậy, nhiệt độ của máy biến áp lên tới 75 độ vào mùa hè, gây lãng phí năng lượng điện và giảm tuổi thọ của máy.
Xưởng đúc của lò tần số trung gian được cung cấp bởi điện áp 0,4KV và tải trọng chính của nó là lò tần số trung gian chỉnh lưu 6 xung.Thiết bị chỉnh lưu tạo ra một số lượng lớn sóng hài trong khi chuyển đổi AC thành DC trong quá trình làm việc, đây là một nguồn sóng hài điển hình;dòng điện hài được đưa vào lưới điện, điện áp hài được tạo ra trên trở kháng lưới điện, gây ra biến dạng điện áp và dòng điện lưới, ảnh hưởng đến chất lượng cung cấp điện và an toàn vận hành, làm tăng tổn thất đường dây và bù điện áp, và có tác động tiêu cực đến lưới điện và thiết bị điện của chính nhà máy.
1. Phân tích sóng hài đặc trưng
1) Thiết bị chỉnh lưu của lò tần số trung gian là thiết bị chỉnh lưu có thể điều khiển 6 xung;
2) Sóng hài do bộ chỉnh lưu tạo ra là sóng hài lẻ 6K+1.Chuỗi Fourier được sử dụng để phân tách và biến đổi dòng điện.Có thể thấy rằng dạng sóng hiện tại chứa sóng hài cao hơn 6K±1.Theo dữ liệu thử nghiệm của lò tần số trung gian, sóng hài Nội dung dòng sóng được thể hiện trong bảng dưới đây:
Trong quá trình làm việc của lò trung tần, một số lượng lớn sóng hài được tạo ra.Theo kết quả thử nghiệm và tính toán của lò tần số trung gian, sóng hài đặc trưng chủ yếu là sóng hài bậc 5, bậc 7, 11 và 13 tương đối lớn, điện áp và dòng điện bị biến dạng nghiêm trọng.
2. Sơ đồ điều khiển sóng hài
Theo tình hình thực tế của doanh nghiệp, Hongyan Electric đã thiết kế một bộ giải pháp lọc hoàn chỉnh để kiểm soát sóng hài của lò trung tần.Xem xét hệ số công suất tải, nhu cầu hấp thụ sóng hài và sóng hài nền, một bộ thiết bị lọc tích cực được lắp đặt ở phía hạ áp 0,4KV của máy biến áp doanh nghiệp.Sóng hài được điều chỉnh.
3. Phân tích hiệu ứng bộ lọc
1) Thiết bị lọc tích cực được đưa vào hoạt động và tự động theo dõi sự thay đổi của các thiết bị tải khác nhau của lò tần số trung gian, để có thể lọc từng sóng hài một cách hiệu quả.Tránh hiện tượng cháy do cộng hưởng song song của tụ bù và mạch hệ thống, đảm bảo hoạt động bình thường của tủ bù công suất phản kháng;
2) Dòng điện hài được cải thiện hiệu quả sau khi xử lý.Các dòng điện hài bậc 5, 7, 11 không đưa vào sử dụng đều bị vượt mức nghiêm trọng.Ví dụ dòng điện hài bậc 5 giảm từ 312A xuống còn khoảng 16A;sóng hài bậc 7 giảm từ 153A xuống còn khoảng 11A;dòng điều hòa thứ 11 giảm từ 101A xuống còn khoảng 9A;Tuân theo tiêu chuẩn quốc gia GB/T14549-93 “Siêu âm chất lượng điện của lưới điện công cộng”;
3) Sau khi điều khiển sóng hài, nhiệt độ của máy biến áp giảm từ 75 độ xuống 50 độ, giúp tiết kiệm rất nhiều năng lượng điện, giảm tổn thất bổ sung của máy biến áp, giảm tiếng ồn, cải thiện khả năng chịu tải của máy biến áp và kéo dài tuổi thọ tuổi thọ của máy biến áp;
4) Sau khi xử lý, chất lượng cung cấp điện của lò tần số trung gian được cải thiện một cách hiệu quả và tốc độ sử dụng của nguồn cung cấp điện tần số trung gian được cải thiện, điều này có lợi cho hoạt động kinh tế và an toàn lâu dài của hệ thống và cải thiện các lợi ích về kinh tế;
5) Giảm giá trị hiệu dụng của dòng điện chạy qua đường dây phân phối, cải thiện hệ số công suất và loại bỏ sóng hài chạy qua đường dây phân phối, do đó giảm đáng kể tổn thất đường dây, giảm sự gia tăng nhiệt độ của cáp phân phối và cải thiện tải công suất của đường dây;
6) Giảm hoạt động sai hoặc từ chối của thiết bị điều khiển và thiết bị bảo vệ rơle, đồng thời cải thiện độ an toàn và độ tin cậy của nguồn điện;
7) Bù mất cân bằng dòng điện ba pha, giảm tổn thất đồng của máy biến áp và đường dây và dòng trung tính, nâng cao chất lượng cung cấp điện;
8) Sau khi kết nối APF, nó cũng có thể tăng khả năng tải của máy biến áp và cáp phân phối, tương đương với việc mở rộng hệ thống và giảm đầu tư cho việc mở rộng hệ thống.
Thời gian đăng: 13-04-2023