תוכנית טיפול מסנן הרמוני לתנור בתדר ביניים

על מנת להפחית את זיהום זרם הפולסים הנגרם על ידי תנור תדר הביניים, סין אימצה טכנולוגיית מיישר רב-פולסים, ופיתחה מספר ציוד לתנורי תדר ביניים כגון תנורי 6-פולסים, 12-פולסים ו-24-פולסים בתדר ביניים, אך מכיוון שהעלות של האחרון גבוהה יחסית, חברות רבות לייצור ברזל עדיין ממיסות חומרי מתכת בתנורים בתדר ביניים של 6 פעימות, ולא ניתן להתעלם מהבעיה של זיהום סביבתי דופק.כיום, ישנם בעיקר שני סוגים של סכימות ניהול להרמוניות של תנורי תדר: האחת היא סכימת הניהול של הקלה, שהיא אחת השיטות להיפטר מהבעיות ההרמוניות הנוכחיות, ומהווה אמצעי מניעה למניעת הרמוניות של ביניים. תנורי אינדוקציה בתדר.למרות שהשיטה השנייה יכולה להתמודד עם הבעיה החמורה יותר ויותר של זיהום סביבתי הרמוני בדרכים רבות, עבור תנורי האינדוקציה בתדר הביניים המשמשים כיום, ניתן להשתמש רק בשיטה הראשונה כדי לפצות על ההרמוניות המתקבלות.מאמר זה דן בעיקרון של תנור IF ואמצעי הבקרה הרמוניים שלו, ומציע מסנן כוח אקטיבי (APF) כדי לפצות ולשלוט על ההרמוניות בשלבים שונים של תנור IF 6-פולסים.
עקרון חשמלי של תנור תדר ביניים.

תנור תדר ביניים הוא מכשיר חימום מתכת מהיר ויציב, וציוד הליבה שלו הוא ספק כוח בתדר ביניים.אספקת הכוח של תנור תדר ביניים מאמץ בדרך כלל את שיטת ההמרה AC-DC-AC, וזרם החילופין של תדר הספק המבוא יוצא כזרם חילופין בתדר ביניים, ושינוי התדר אינו מוגבל על ידי התדר של רשת החשמל.תרשים בלוק המעגל מוצג באיור 1:

באיור 1, תפקידו העיקרי של חלק ממעגל המהפך הוא להמיר את זרם ה-AC המסחרי תלת-פאזי של ספק העברת הכוח והפצה לזרם חילופין, כולל מעגל אספקת החשמל של ספק הולכת וחלוקת הכוח, מיישר גשר. מעגל, מעגל מסנן ומעגל בקרת מיישר.הפונקציה העיקרית של חלק המהפך היא להמיר את זרם ה-AC לזרם AC חד-פאזי בתדר גבוה (50~10000Hz), כולל מעגל הכוח של המהפך, מעגל המתח המתנע ומעגל הספק העומס.לבסוף, זרם החילופין החד-פאזי בתדר הבינוני בסליל האינדוקציה בכבשן יוצר שדה מגנטי מתחלף בתדר בינוני, הגורם למטען בכבשן ליצור כוח אלקטרו-מוטיבי אינדוקציה, יוצר זרם מערבולת גדול במטען, וכן מחמם את המטען כדי להמיס.

ניתוח הרמוני
ההרמוניות המוזרקות לרשת החשמל על ידי ספק הכוח בתדר הביניים מתרחשות בעיקר במכשיר המיישר.כאן ניקח את מעגל מיישר הגשר תלת-פאזי שש פעימות בקרה מלאה כדוגמה לניתוח התוכן של ההרמוניות.הזנחת כל תהליך העברת הפאזות ופעימות הזרם של מעגל מהפך התיריסטור של שרשרת שחרור המוצר התלת-פאזי, בהנחה שהתגובתית הצד AC היא אפס ושראות ה-AC אינסופית, תוך שימוש בשיטת ניתוח פורייה, החצי השלילי והחיובי זרמי גל יכולים להיות מרכז המעגל משמש כנקודת זמן אפס, והנוסחה נגזרת לחישוב המתח a-פאזה של צד AC.

בנוסחה: Id הוא הערך הממוצע של זרם צד DC של מעגל המיישר.

ניתן לראות מהנוסחה לעיל כי עבור תנור תדר ביניים בעל 6 פעימות, הוא יכול ליצור מספר רב של הרמוניות 5, 7, 1, 13, 17, 19 ואחרות, שניתן לסכם כ-6k ± 1 (k הוא מספר שלם חיובי), הערך האפקטיבי של כל הרמוני הוא פרופורציונלי הפוך לסדר ההרמוני, והיחס לערך האפקטיבי הבסיסי הוא ההדדיות של הסדר ההרמוני.
מבנה מעגל תנור בתדר ביניים.

על פי רכיבי אחסון אנרגיה DC השונים, ניתן לחלק תנורים בתדר ביניים בדרך כלל לתנורים בתדר ביניים מסוג זרם ותנורים בתדר ביניים מסוג מתח.אלמנט אגירת האנרגיה של תנור תדר ביניים מסוג הנוכחי הוא משרן גדול, בעוד שאלמנט אגירת האנרגיה של תנור תדר ביניים מסוג מתח הוא קבל גדול.ישנם הבדלים נוספים בין השניים, כגון: תנור תדר ביניים מסוג זרם נשלט על ידי תיריסטור, מעגל תהודה העומס הוא תהודה מקבילה, בעוד תנור תדר ביניים מסוג מתח נשלט על ידי IGBT, ומעגל תהודה העומס הוא תהודה של סדרה.המבנה הבסיסי שלו מוצג באיור 2 ובאיור 3.

יצירת הרמונית

מה שנקרא הרמוניות מסדר גבוה מתייחסות לרכיבים שמעל הכפולה השלמה של התדר הבסיסי המתקבל על ידי פירוק סדרת ה-AC Fourier המחזורית הלא-סינוסואידית, הנקראת בדרך כלל הרמוניות מסדר גבוה.תדר (50Hz) הרכיב של אותו תדר.הפרעה הרמונית היא "מטרד ציבורי" גדול המשפיע על איכות ההספק של מערכת החשמל הנוכחית.

הרמוניות מפחיתות את ההולכה והניצול של הנדסת חשמל, גורמת לציוד חשמלי להתחמם יתר על המידה, גורמת לרטט ורעש, גורמת לשכבת הבידוד להידרדר, מפחיתה את חיי השירות וגורמת לתקלות ושחיקה נפוצות.הגדל את התוכן ההרמוני, שריפת ציוד פיצוי קבלים וציוד אחר.במקרה בו לא ניתן להשתמש בפיצויי פסילה, יחולו קנסות פסילה וחשבונות החשמל יעלו.זרמי פעימה מסדר גבוה יגרמו להפעלה שגויה של התקני הגנת ממסר ורובוטים חכמים, והמדידה המדויקת של צריכת החשמל תתבלבל.מחוץ למערכת אספקת החשמל, להרמוניות יש השפעה רבה על ציוד תקשורת ומוצרים אלקטרוניים.מתח היתר הזמני ומתח היתר הזמני המייצרים הרמוניות יהרסו את שכבת הבידוד של מכונות וציוד, ויגרמו לתקלות קצרות תלת פאזיות, והזרם והמתח ההרמוני של שנאים פגומים יפיקו חלקית תהודה סדרתית ותהודה מקבילה ברשת החשמל הציבורית. , הגורם לתאונות בטיחות גדולות.

התנור החשמלי בתדר ביניים הוא מעין ספק כוח בתדר ביניים, המומר לתדר ביניים באמצעות דיוק ומהפך, ומייצר מספר רב של הרמוניות מזיקות מסדר גבוה ברשת החשמל.לכן, שיפור איכות ההספק של תנורים בתדר ביניים הפך לעדיפות העליונה של המחקר המדעי.

תוכנית ממשל
מספר רב של חיבורי נתונים של תנורים בתדר ביניים החמירו את זיהום הזרם הדופק של רשת החשמל.המחקר על בקרה הרמונית של תנורים בתדר ביניים הפך למשימה דחופה, וזכה להערכה רבה על ידי חוקרים.על מנת להפוך את ההשפעה של ההרמוניות שנוצרות על ידי תנור התדר על הרשת הציבורית לעמוד בדרישות של מערכת אספקת החשמל וההפצה לקרקע מסחרית של ציוד, יש צורך לנקוט באופן אקטיבי באמצעים לביטול זיהום הרמוני.אמצעי הזהירות המעשיים הם כדלקמן.

ראשית, השנאי משתמש בתבנית Y/Y/חיבור.בתנור אינדוקציה בתדר בינוני בחלל גדול, שנאי המיתוג חסין פיצוץ מאמץ את שיטת החיווט Y/Y/△.על ידי שינוי שיטת החיווט של הנטל כדי לתקשר עם השנאי בצד AC, הוא יכול לקזז את זרם הפולס האופייני מסדר גבוה שאינו גבוה.אבל העלות גבוהה.

השני הוא להשתמש במסנן פסיבי LC.המבנה העיקרי הוא שימוש בקבלים ובכורים בסדרות ליצירת טבעות מסדרת LC, המקבילות במערכת.שיטה זו היא מסורתית ויכולה לפצות הן הרמוניות והן עומסים תגובתיים.יש לו מבנה פשוט והיה בשימוש נרחב.עם זאת, ביצועי הפיצוי מושפעים מהעכבה האופיינית של הרשת וסביבת ההפעלה, וקל לגרום לתהודה מקבילה עם המערכת.זה יכול רק לפצות על זרמי דופק בתדר קבוע, ואפקט הפיצוי אינו אידיאלי.

שלישית, על ידי שימוש במסנן הפעיל APF, דיכוי הרמוני מסדר גבוה הוא שיטה חדשה יחסית.APF הוא מכשיר לפיצוי זרם דופק דינמי, בעל עיצוב מחיצה גבוה ותגובתיות במהירות גבוהה, הוא יכול לעקוב ולפצות זרמי פולסים עם שינויים בתדר ובעוצמה, בעל ביצועים דינמיים טובים, וביצועי הפיצוי לא יושפעו מהעכבה האופיינית.ההשפעה של הפיצוי הנוכחי היא טובה, ולכן היא זוכה להערכה רבה.

מסנן כוח אקטיבי פותח על בסיס סינון פסיבי, ואפקט הסינון שלו מצוין.בתוך טווח עומס הכוח התגובתי המדורג שלו, אפקט הסינון הוא 100%.

מסנן כוח פעיל, כלומר מסנן כוח פעיל, מסנן כוח פעיל APF שונה משיטת הפיצוי הקבוע של מסנן LC מסורתי, ומממש פיצוי מעקב דינמי, שיכול לפצות במדויק הרמוניות והספק תגובתי של גודל ותדר.המסנן האקטיבי של APF שייך לציוד פיצוי זרם דופק מסדרה מסוג סדרה גבוהה.הוא מנטר את זרם העומס בזמן אמת לפי הממיר החיצוני, מחשב את רכיב זרם הדופק בסדר גבוה בזרם העומס לפי ה-DSP הפנימי, ומוציא את אות נתוני הבקרה לאספקת הכוח של המהפך., ספק הכוח של המהפך משמש ליצירת זרם הרמוני מסדר גבוה באותו גודל כמו זרם העומס ההרמוני מסדר גבוה, והזרם ההרמוני ההפוך מסדר גבוה מוכנס לרשת החשמל כדי לשמור על פונקציית המסנן הפעילה.

עקרון העבודה של APF

מסנן אקטיבי של Hongyan מזהה את זרם העומס בזמן אמת דרך שנאי הזרם החיצוני CT, ומחלץ את הרכיב ההרמוני של זרם העומס באמצעות חישוב DSP פנימי, וממיר אותו לאות בקרה במעבד האותות הדיגיטלי.במקביל, מעבד האותות הדיגיטלי מייצר סדרה של אותות אפנון רוחב דופק PWM ושולח אותם למודול הכוח הפנימי של IGBT, השולט על שלב המוצא של המהפך להיות מנוגד לכיוון של זרם העומס ההרמוני והזרם. עם אותה משרעת, שני הזרמים ההרמוניים מנוגדים זה לזה.היסט, כדי להשיג את הפונקציה של סינון הרמוניות.

תכונות טכניות של APF
1. איזון תלת פאזי
2. פיצוי כוח תגובתי, מתן גורם כוח
3. עם פונקציית הגבלת זרם אוטומטית, לא יתרחש עומס יתר
4. פיצוי הרמוני, יכול לסנן זרם הרמוני 2~50 בו-זמנית
5. עיצוב ובחירה פשוטים, צריך רק למדוד את גודל הזרם הרמוני
6. זרם הזרקה דינמי חד פאזי, לא מושפע מחוסר איזון במערכת
7. תגובה לשינויי עומס בתוך 40 ארה"ב, זמן התגובה הכולל הוא 10ms (מחזור חצי)

אפקט סינון
קצב הבקרה ההרמונית הוא עד 97%, וטווח הבקרה ההרמונית רחב עד פי 2~50.

שיטת סינון בטוחה ויציבה יותר;
מצב הבקרה המשבש המוביל בתעשייה, תדר המיתוג גבוה עד 20KHz, מה שממזער את אובדן הסינון ומשפר מאוד את מהירות הסינון ודיוק הפלט.והוא מציג עכבה אינסופית למערכת הרשת, שאינה משפיעה על עכבת מערכת הרשת;וצורת הגל של הפלט מדויקת וללא רבב, ולא תשפיע על ציוד אחר.

יכולת הסתגלות סביבתית חזקה יותר
תואם עם גנרטורים דיזל, משפר את היכולת של גיבוי כוח shunting;
סובלנות גבוהה יותר לתנודות ועיוותים במתח הכניסה;
מכשיר הגנת ברקים סטנדרטי מסוג C, משפר את היכולת לעמוד בתנאי מזג אוויר גרועים;
הטווח הרלוונטי של טמפרטורת הסביבה חזק יותר, עד -20°C~70°C.

יישומים
הציוד העיקרי של חברת יציקה הוא תנור חשמלי בתדר ביניים.הכבשן החשמלי בתדר הביניים הוא מקור הרמוני טיפוסי, אשר יוצר מספר רב של הרמוניות, מה שגורם לכך שקבל הפיצוי לא יפעל כרגיל.או כך, טמפרטורת השנאי מגיעה בקיץ ל-75 מעלות, מה שגורם לבזבוז של אנרגיה חשמלית ומקצר את חייו.

סדנת היציקה של תנור תדר ביניים מופעלת על ידי מתח 0.4KV, והעומס העיקרי שלו הוא תנור תדר ביניים לתיקון 6 פעימות.ציוד המיישר מייצר מספר רב של הרמוניות תוך המרת AC לDC במהלך העבודה, שהוא מקור הרמוני טיפוסי;זרם הרמוני מוזרק לרשת החשמל, מתח הרמוני נוצר על עכבת הרשת, הגורם לעיוות מתח וזרם ברשת, המשפיע על איכות אספקת החשמל ובטיחות הפעולה, הגדלת אובדן קו וקיזוז מתח, ובעל השפעה שלילית על הרשת ועל הרשת. ציוד חשמלי של המפעל עצמו.

1. ניתוח הרמוני אופייני
1) מכשיר התיקון של תנור תדר הביניים הוא תיקון 6-פולסים הניתן לשליטה;
2) ההרמוניות שנוצרות על ידי המיישר הן הרמוניות מוזרות של 6K+1.סדרת פורייה משמשת לפירוק והפיכת הזרם.ניתן לראות שצורת הגל הנוכחית מכילה 6K±1 הרמוניות גבוהות יותר.על פי נתוני הבדיקה של תנור תדר הביניים, ההרמוני תוכן זרם הגל מוצג בטבלה שלהלן:

במהלך תהליך העבודה של תנור תדר הביניים, נוצר מספר רב של הרמוניות.על פי תוצאות הבדיקה והחישוב של תנור תדר הביניים, ההרמוניות האופייניות הן בעיקר הזרמים ה-5, וה-7, ה-11 וה-13 ההרמוניים גדולים יחסית, ועיוות המתח והזרם חמורים.

2. ערכת בקרה הרמונית
על פי המצב בפועל של הארגון, Hongyan Electric תכננה סט שלם של פתרונות סינון לבקרה הרמונית של תנורים בתדר ביניים.בהתחשב בגורם כוח העומס, צרכי הקליטה הרמונית והרמוניות רקע, קבוצה של התקני סינון פעילים מותקנת בצד המתח הנמוך של 0.4KV של השנאי הארגוני.הרמוניה נשלטת.

3. ניתוח אפקט מסנן
1) התקן המסנן הפעיל מופעל ועוקב אוטומטית אחר השינויים של ציוד העומס השונות של תנור תדר הביניים, כך שניתן לסנן כל הרמונית ביעילות.הימנע משחיקה הנגרמת על ידי תהודה מקבילה של בנק הקבלים ומעגל המערכת, והבטח את הפעולה הרגילה של ארון פיצוי הכוח התגובתי;
2) זרמים הרמוניים שופרו ביעילות לאחר הטיפול.חריגה רצינית מהזרמים ההרמוניים ה-5, 7 ו-11 שלא הוכנסו לשימוש.לדוגמה, הזרם ההרמוני ה-5 יורד מ-312A לכ-16A;הזרם ההרמוני ה-7 יורד מ-153A לכ-11A;הזרם ההרמוני ה-11 יורד מ-101A לכ-9A;תואם לתקן הלאומי GB/T14549-93 "הרמוניקות איכות חשמל של רשת ציבורית";
3) לאחר בקרה הרמונית, הטמפרטורה של השנאי מופחתת מ-75 מעלות ל-50 מעלות, מה שחוסך הרבה אנרגיה חשמלית, מפחית את האובדן הנוסף של השנאי, מפחית רעש, משפר את כושר העומס של השנאי, ומאריך את חיי השירות של השנאי;
4) לאחר הטיפול, איכות אספקת החשמל של תנור התדר הבינוני משתפרת ביעילות, ושיעור הניצול של אספקת הכוח בתדר הביניים משתפר, דבר המסייע לתפעול בטוח וכלכלי של המערכת לטווח ארוך ולשיפור של הטבות כלכליות;
5) להפחית את הערך האפקטיבי של הזרם הזורם דרך קו החלוקה, לשפר את גורם ההספק ולבטל את ההרמוניות הזורמות דרך קו החלוקה, ובכך להפחית מאוד את אובדן הקו, להפחית את עליית הטמפרטורה של כבל ההפצה, ולשפר את העומס קיבולת הקו;
6) להפחית את ההפעלה השגויה או הסירוב של ציוד בקרה והתקני הגנת ממסר, ולשפר את הבטיחות והאמינות של אספקת החשמל;
7) לפצות את חוסר איזון הזרם התלת פאזי, להפחית את אובדן הנחושת של השנאי והקו והזרם הנייטרלי, ולשפר את איכות אספקת החשמל;
8) לאחר חיבור ה-APF הוא יכול גם להגדיל את כושר העומס של השנאי וכבלי החלוקה, דבר המקביל להרחבת המערכת ומצמצם את ההשקעה בהרחבת המערכת.