Untuk mengurangkan pencemaran arus nadi yang disebabkan oleh relau frekuensi perantaraan, China telah menggunakan teknologi penerus berbilang nadi, dan membangunkan beberapa peralatan relau frekuensi perantaraan seperti relau frekuensi perantaraan 6 nadi, 12 nadi dan 24 nadi, tetapi kerana kos yang kedua adalah agak tinggi Tinggi, banyak syarikat pembuat besi masih mencairkan bahan logam dalam relau frekuensi perantaraan 6-nadi, dan masalah pencemaran alam sekitar semasa nadi tidak boleh diabaikan.Pada masa ini, terdapat terutamanya dua jenis skim pengurusan untuk harmonik relau frekuensi: satu ialah skim pengurusan pelepasan, yang merupakan salah satu kaedah untuk menghilangkan masalah harmonik semasa, dan merupakan langkah pencegahan untuk mengelakkan harmonik perantaraan. relau aruhan frekuensi.Walaupun kaedah kedua boleh menangani masalah pencemaran alam sekitar harmonik yang semakin serius dalam pelbagai cara, untuk relau aruhan frekuensi pertengahan yang digunakan pada masa ini, hanya kaedah pertama boleh digunakan untuk mengimbangi harmonik yang terhasil.Kertas kerja ini membincangkan prinsip relau IF dan langkah kawalan harmoniknya, dan mencadangkan penapis kuasa aktif (APF) untuk mengimbangi dan mengawal harmonik dalam pelbagai peringkat relau 6-nadi IF.
Prinsip elektrik relau frekuensi perantaraan.
Relau frekuensi perantaraan ialah peranti pemanasan logam yang cepat dan stabil, dan peralatan terasnya ialah bekalan kuasa frekuensi perantaraan.Bekalan kuasa relau frekuensi perantaraan biasanya menggunakan kaedah penukaran AC-DC-AC, dan arus ulang alik frekuensi kuasa input adalah output sebagai arus ulang alik frekuensi perantaraan, dan perubahan frekuensi tidak terhad oleh frekuensi grid kuasa.Rajah blok litar ditunjukkan dalam Rajah 1:
Dalam Rajah 1, fungsi utama sebahagian daripada litar penyongsang adalah untuk menukar arus AC komersial tiga fasa pembekal penghantaran dan pengagihan kuasa kepada arus AC, termasuk litar bekalan kuasa pembekal penghantaran dan pengedaran kuasa, penerus jambatan. litar, litar penapis dan litar kawalan penerus .Fungsi utama bahagian penyongsang adalah untuk menukar arus AC kepada arus AC frekuensi tinggi fasa tunggal (50~10000Hz), termasuk litar kuasa penyongsang, litar kuasa permulaan, dan litar kuasa beban.Akhir sekali, arus ulang-alik frekuensi sederhana fasa tunggal dalam gegelung aruhan dalam relau menghasilkan medan magnet berselang-seli frekuensi sederhana, yang menyebabkan cas dalam relau menjana daya gerak elektrik aruhan, menjana arus pusar yang besar dalam cas, dan memanaskan cas hingga cair.
Analisis Harmonik
Harmonik yang disuntik ke dalam grid kuasa oleh bekalan kuasa frekuensi perantaraan terutamanya berlaku dalam peranti penerus.Di sini kita mengambil litar penerus jambatan kawalan penuh enam nadi tiga fasa sebagai contoh untuk menganalisis kandungan harmonik.Mengabaikan keseluruhan proses pemindahan fasa dan denyutan arus litar penyongsang thyristor bagi rantai pelepasan produk tiga fasa, dengan mengandaikan bahawa reaktans sisi AC adalah sifar dan kearuhan AC adalah tidak terhingga, menggunakan kaedah analisis Fourier, separuh negatif dan positif. -arus gelombang boleh Pusat bulatan digunakan sebagai titik sifar masa, dan formula diperoleh untuk mengira voltan fasa-a sisi AC.
Dalam formula: Id ialah nilai purata arus sisi DC litar penerus.
Dari formula di atas dapat dilihat bahawa untuk relau frekuensi perantaraan 6 nadi, ia boleh menghasilkan sejumlah besar harmonik ke-5, ke-7, ke-1, ke-13, ke-17, ke-19 dan lain-lain, yang boleh diringkaskan sebagai 6k ± 1 (k). ialah Integer positif) harmonik, nilai berkesan setiap harmonik adalah berkadar songsang dengan tertib harmonik, dan nisbah kepada nilai berkesan asas ialah timbal balik tertib harmonik.
Struktur litar relau frekuensi pertengahan.
Mengikut komponen storan tenaga DC yang berbeza, relau frekuensi perantaraan secara amnya boleh dibahagikan kepada relau frekuensi perantaraan jenis semasa dan relau frekuensi perantaraan jenis voltan.Elemen penyimpanan tenaga bagi relau frekuensi perantaraan jenis semasa ialah induktor yang besar, manakala elemen simpanan tenaga bagi relau frekuensi perantaraan jenis voltan ialah pemuat besar.Terdapat perbezaan lain antara kedua-duanya, seperti: relau frekuensi perantaraan jenis semasa dikawal oleh thyristor, litar resonans beban adalah resonans selari, manakala relau frekuensi perantaraan jenis voltan dikawal oleh IGBT, dan litar resonans beban adalah resonans siri.Struktur asasnya ditunjukkan dalam Rajah 2 dan Rajah 3.
generasi harmonik
Apa yang dipanggil harmonik tertib tinggi merujuk kepada komponen di atas gandaan integer bagi frekuensi asas yang diperoleh dengan mengurai siri AC Fourier AC bukan sinus berkala, yang biasanya dipanggil harmonik tertib tinggi.Frekuensi (50Hz) Komponen frekuensi yang sama.Gangguan harmonik ialah "gangguan awam" utama yang menjejaskan kualiti kuasa sistem kuasa semasa.
Harmonik mengurangkan penghantaran dan penggunaan kejuruteraan kuasa, membuat peralatan elektrik menjadi terlalu panas, menyebabkan getaran dan bunyi bising, menjadikan lapisan penebat merosot, mengurangkan hayat perkhidmatan, dan menyebabkan kerosakan biasa dan kelesuan.Tingkatkan kandungan harmonik, habiskan peralatan pampasan kapasitor dan peralatan lain.Dalam kes di mana pampasan terbatal tidak boleh digunakan, denda terbatal akan ditanggung dan bil elektrik akan meningkat.Arus nadi tertib tinggi akan menyebabkan salah operasi peranti perlindungan geganti dan robot pintar, dan ukuran penggunaan kuasa yang tepat akan keliru.Di luar sistem bekalan kuasa, harmonik mempunyai kesan yang besar pada peralatan komunikasi dan produk elektronik.Voltan lampau sementara dan voltan lampau sementara yang menjana harmonik akan memusnahkan lapisan penebat jentera dan peralatan, menyebabkan kerosakan litar pintas tiga fasa, dan arus harmonik dan voltan transformer yang rosak sebahagiannya akan menghasilkan resonans siri dan resonans selari dalam rangkaian kuasa awam , menyebabkan kemalangan keselamatan yang besar.
Relau elektrik frekuensi perantaraan ialah sejenis bekalan kuasa frekuensi perantaraan, yang ditukar kepada frekuensi perantaraan melalui ketepatan dan penyongsang, dan menjana sejumlah besar harmonik tertib tinggi yang berbahaya dalam grid kuasa.Oleh itu, meningkatkan kualiti kuasa relau frekuensi perantaraan telah menjadi keutamaan penyelidikan saintifik.
rancangan tadbir urus
Sebilangan besar sambungan data relau frekuensi perantaraan telah memburukkan lagi pencemaran arus nadi pada grid kuasa.Penyelidikan mengenai kawalan harmonik relau frekuensi perantaraan telah menjadi tugas yang mendesak, dan telah dinilai secara meluas oleh para sarjana.Untuk menjadikan kesan harmonik yang dijana oleh relau frekuensi pada grid awam memenuhi keperluan bekalan kuasa dan sistem pengagihan untuk peralatan tanah komersial, adalah perlu untuk mengambil langkah secara aktif untuk menghapuskan pencemaran harmonik.Langkah berjaga-jaga praktikal adalah seperti berikut.
Pertama, pengubah menggunakan corak sambungan Y/Y/.Dalam relau aruhan frekuensi sederhana ruang besar, pengubah pensuisan kalis letupan menggunakan kaedah pendawaian Y/Y/△.Dengan menukar kaedah pendawaian balast untuk berkomunikasi dengan pengubah sisi AC, ia boleh mengimbangi ciri arus nadi pesanan tinggi yang tidak tinggi.Tetapi kosnya tinggi.
Yang kedua ialah menggunakan penapis pasif LC.Struktur utama adalah menggunakan kapasitor dan reaktor secara bersiri untuk membentuk cincin siri LC, yang selari dalam sistem.Kaedah ini adalah tradisional dan boleh mengimbangi kedua-dua beban harmonik dan reaktif.Ia mempunyai struktur yang mudah dan telah digunakan secara meluas.Walau bagaimanapun, prestasi pampasan dipengaruhi oleh impedans ciri rangkaian dan persekitaran operasi, dan ia adalah mudah untuk menyebabkan resonans selari dengan sistem.Ia hanya boleh mengimbangi arus nadi frekuensi tetap, dan kesan pampasan tidak sesuai.
Ketiga, dengan menggunakan penapis aktif APF, penindasan harmonik tertib tinggi adalah kaedah yang agak baru.APF ialah peranti pampasan arus denyut dinamik, dengan reka bentuk partition tinggi dan tindak balas berkelajuan tinggi, ia boleh menjejaki dan mengimbangi arus nadi dengan perubahan kekerapan dan keamatan, mempunyai prestasi dinamik yang baik, dan prestasi pampasan tidak akan terjejas oleh impedans ciri.Kesan pampasan semasa adalah baik, jadi ia dinilai secara meluas.
Penapis kuasa aktif dibangunkan berdasarkan penapisan pasif, dan kesan penapisannya sangat baik.Dalam julat beban kuasa reaktif terkadarnya, kesan penapisan ialah 100%.
Penapis kuasa aktif, iaitu penapis kuasa aktif, penapis kuasa aktif APF berbeza daripada kaedah pampasan tetap penapis LC tradisional, dan merealisasikan pampasan penjejakan dinamik, yang boleh mengimbangi harmonik dan kuasa reaktif saiz dan kekerapan dengan tepat.Penapis aktif APF tergolong dalam peralatan pampasan arus denyut pesanan tinggi jenis siri.Ia memantau arus beban dalam masa nyata mengikut penukar luaran, mengira komponen arus denyut tertib tinggi dalam arus beban mengikut DSP dalaman, dan mengeluarkan isyarat data kawalan kepada bekalan kuasa penyongsang., Bekalan kuasa penyongsang digunakan untuk menjana arus harmonik tertib tinggi dengan saiz yang sama dengan arus harmonik tertib tinggi beban, dan arus harmonik terbalik tertib tinggi dimasukkan ke dalam grid kuasa untuk mengekalkan fungsi penapis aktif.
Prinsip kerja APF
Penapis aktif Hongyan mengesan arus beban dalam masa nyata melalui CT transformer arus luaran, dan mengekstrak komponen harmonik arus beban melalui pengiraan DSP dalaman, dan menukarnya menjadi isyarat kawalan dalam pemproses isyarat digital.Pada masa yang sama, pemproses isyarat digital menjana satu siri isyarat modulasi lebar nadi PWM dan menghantarnya ke modul kuasa IGBT dalaman, mengawal fasa keluaran penyongsang supaya bertentangan dengan arah arus harmonik beban, dan arus dengan amplitud yang sama, kedua-dua arus harmonik adalah betul-betul bertentangan antara satu sama lain.Offset, untuk mencapai fungsi penapisan harmonik.
Ciri teknikal APF
1. Imbangan tiga fasa
2. Pampasan kuasa reaktif, menyediakan faktor kuasa
3. Dengan fungsi mengehadkan arus automatik, tiada beban berlebihan akan berlaku
4. Pampasan harmonik, boleh menapis arus harmonik ke-2~50 pada masa yang sama
5. Reka bentuk dan pemilihan yang mudah, hanya perlu mengukur saiz arus harmonik
6. Arus suntikan dinamik satu fasa, tidak terjejas oleh ketidakseimbangan sistem
7. Maklum balas kepada perubahan pemuatan dalam 40US, jumlah masa tindak balas ialah 10ms (1/2 kitaran)
Kesan penapisan
Kadar kawalan harmonik adalah setinggi 97%, dan julat kawalan harmonik adalah selebar 2~50 kali.
Kaedah penapisan yang lebih selamat dan stabil;
Mod kawalan gangguan terkemuka dalam industri, frekuensi pensuisan adalah setinggi 20KHz, yang meminimumkan kehilangan penapisan dan meningkatkan kelajuan penapisan dan ketepatan output.Dan ia membentangkan impedans tak terhingga kepada sistem grid, yang tidak menjejaskan impedans sistem grid;dan bentuk gelombang keluaran adalah tepat dan sempurna, dan tidak akan menjejaskan peralatan lain.
Kebolehsuaian persekitaran yang lebih kukuh
Serasi dengan penjana diesel, meningkatkan keupayaan shunting kuasa sandaran;
Toleransi yang lebih tinggi kepada turun naik voltan input dan herotan;
Peranti perlindungan kilat kelas C standard, meningkatkan keupayaan untuk menahan keadaan cuaca buruk;
Julat suhu ambien yang berkenaan adalah lebih kuat, sehingga -20°C~70°C.
Aplikasi
Peralatan utama syarikat faundri ialah relau elektrik frekuensi pertengahan.Relau elektrik frekuensi perantaraan ialah sumber harmonik biasa, yang menghasilkan sejumlah besar harmonik, menyebabkan kapasitor pampasan gagal beroperasi secara normal.Atau lebih, suhu pengubah mencapai 75 darjah pada musim panas, menyebabkan pembaziran tenaga elektrik dan memendekkan hayatnya.
Bengkel fauri relau frekuensi perantaraan dikuasakan oleh voltan 0.4KV, dan beban utamanya ialah relau frekuensi perantaraan pembetulan 6 nadi.Peralatan penerus menjana sejumlah besar harmonik semasa menukar AC kepada DC semasa kerja, yang merupakan sumber harmonik biasa;arus harmonik disuntik ke dalam grid kuasa, voltan harmonik dijana pada impedans grid, menyebabkan voltan grid dan herotan arus, menjejaskan kualiti bekalan kuasa dan keselamatan operasi, meningkatkan kehilangan talian dan mengimbangi voltan, dan mempunyai kesan negatif pada grid dan peralatan elektrik kilang itu sendiri.
1. Analisis harmonik ciri
1) Peranti pembetulan relau frekuensi perantaraan ialah pembetulan 6-nadi yang boleh dikawal;
2) Harmonik yang dihasilkan oleh penerus ialah harmonik ganjil 6K+1.Siri Fourier digunakan untuk mengurai dan mengubah arus.Ia boleh dilihat bahawa bentuk gelombang semasa mengandungi 6K±1 harmonik yang lebih tinggi.Menurut data ujian relau frekuensi pertengahan, harmonik Kandungan arus gelombang ditunjukkan dalam jadual di bawah:
Semasa proses kerja relau frekuensi perantaraan, sejumlah besar harmonik dihasilkan.Mengikut keputusan ujian dan pengiraan relau frekuensi perantaraan, harmonik ciri terutamanya yang ke-5, dan arus harmonik ke-7, ke-11, dan ke-13 adalah agak besar, dan herotan voltan dan arus adalah serius.
2. Skim kawalan harmonik
Mengikut situasi sebenar perusahaan, Hongyan Electric telah mereka set lengkap penyelesaian penapisan untuk kawalan harmonik relau frekuensi perantaraan.Memandangkan faktor kuasa beban, keperluan penyerapan harmonik dan harmonik latar belakang, satu set peranti penapisan aktif dipasang pada sisi voltan rendah 0.4KV pengubah perusahaan.Harmonik dikawal.
3. Analisis kesan penapis
1) Peranti penapis aktif dimasukkan ke dalam operasi, dan secara automatik menjejaki perubahan pelbagai peralatan beban relau frekuensi perantaraan, supaya setiap harmonik boleh ditapis dengan berkesan.Elakkan keletihan yang disebabkan oleh resonans selari bank kapasitor dan litar sistem, dan pastikan operasi normal kabinet pampasan kuasa reaktif;
2) Arus harmonik telah dipertingkatkan dengan berkesan selepas rawatan.Arus harmonik ke-5, ke-7, dan ke-11 yang tidak digunakan telah melebihi dengan serius.Sebagai contoh, arus harmonik ke-5 turun dari 312A kepada kira-kira 16A;arus harmonik ke-7 turun dari 153A kepada kira-kira 11A;arus harmonik ke-11 turun dari 101A kepada kira-kira 9A;Mematuhi standard kebangsaan GB/T14549-93 "Harmonik Kualiti Kuasa Grid Awam";
3) Selepas kawalan harmonik, suhu pengubah dikurangkan daripada 75 darjah kepada 50 darjah, yang menjimatkan banyak tenaga elektrik, mengurangkan kehilangan tambahan pengubah, mengurangkan bunyi bising, meningkatkan kapasiti beban pengubah, dan memanjangkan hayat perkhidmatan pengubah;
4) Selepas rawatan, kualiti bekalan kuasa relau frekuensi perantaraan dipertingkatkan dengan berkesan, dan kadar penggunaan bekalan kuasa frekuensi perantaraan bertambah baik, yang kondusif untuk operasi selamat dan ekonomi jangka panjang sistem dan penambahbaikan faedah ekonomi;
5) Kurangkan nilai berkesan arus yang mengalir melalui talian pengedaran, perbaiki faktor kuasa, dan hapuskan harmonik yang mengalir melalui talian pengedaran, dengan itu mengurangkan kehilangan talian, mengurangkan kenaikan suhu kabel pengedaran, dan meningkatkan beban. kapasiti talian;
6) Mengurangkan salah operasi atau penolakan peralatan kawalan dan peranti perlindungan geganti, dan meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan bekalan kuasa;
7) Mengimbangi ketidakseimbangan semasa tiga fasa, mengurangkan kehilangan tembaga pengubah dan talian dan arus neutral, dan meningkatkan kualiti bekalan kuasa;
8) Selepas APF disambungkan, ia juga boleh meningkatkan kapasiti beban pengubah dan kabel pengedaran, yang bersamaan dengan pengembangan sistem dan mengurangkan pelaburan dalam pengembangan sistem.
Masa siaran: Apr-13-2023