중간주파로로 인한 펄스전류 오염을 줄이기 위해 중국에서는 다중펄스 정류기 기술을 채택하여 6펄스, 12펄스, 24펄스 중간주파로 등 여러 가지 중간주파로 장비를 개발해 왔지만, 후자의 비용이 상대적으로 높기 때문에 많은 제철 회사는 여전히 6 펄스 중간 주파수로에서 금속 재료를 녹이고 있으며 펄스 전류 환경 오염 문제는 무시할 수 없습니다.현재 주파수로 고조파에 대한 관리 방식은 주로 두 가지 종류가 있습니다. 하나는 전류 고조파 문제를 제거하는 방법 중 하나인 완화 관리 방식이고 중간 주파수의 고조파를 방지하기 위한 예방 조치입니다. 주파수 유도로.두 번째 방법은 점점 더 심각해지고 있는 고조파 환경 오염 문제를 여러 가지 방법으로 처리할 수 있지만, 현재 사용되는 중간주파 유도로의 경우 결과적인 고조파를 보상하기 위해 첫 번째 방법만 사용할 수 있습니다.본 논문에서는 IF로의 원리와 고조파 제어 방안에 대해 논의하고, 6펄스 IF로의 여러 단계에서 고조파를 보상하고 제어하기 위한 능동 전력 필터(APF)를 제안합니다.
중간주파로의 전기적 원리.
중간주파로는 빠르고 안정적인 금속가열장치로, 핵심장비는 중간주파 전원공급장치입니다.중간 주파수 퍼니스의 전원 공급 장치는 일반적으로 AC-DC-AC 변환 방식을 채택하고 입력 전력 주파수 교류는 중간 주파수 교류로 출력되며 주파수 변화는 전력망의 주파수에 의해 제한되지 않습니다.회로 블록 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1에서 인버터 회로 일부의 주요 기능은 송배전 사업자의 3상 상용 교류 전류를 교류 전류로 변환하는 것이며, 송배전 사업자의 전원 공급 회로, 브리지 정류기 등을 포함한다. 회로, 필터 회로 및 정류기 제어 회로.인버터부의 주요 기능은 교류전류를 단상 고주파 교류전류(50~10000Hz)로 변환하는 역할을 하며, 인버터 전원회로, 기동전원회로, 부하전원회로 등을 포함합니다.마지막으로 화로 내 유도 코일의 단상 중주파 교류는 중주파 교류 자기장을 발생시켜 화로 내 장입물에 유도 기전력을 발생시키고 장입물에 큰 와전류를 발생시키며, 전하를 가열하여 녹입니다.
고조파 분석
중간주파 전원에 의해 전력망에 주입되는 고조파는 주로 정류기 장치에서 발생합니다.여기서는 고조파 내용을 분석하기 위한 예로 3상 6펄스 완전 제어 브리지 정류기 회로를 사용합니다.3상 제품 방출 체인의 사이리스터 인버터 회로의 전체 위상 전달 과정과 전류 맥동을 무시하고, AC 측 리액턴스가 0이고 AC 인덕턴스가 무한하다고 가정하고 푸리에 분석 방법을 사용하여 음과 양의 절반 -파동전류는 원의 중심을 시간의 영점으로 사용하고, 공식을 도출하여 AC측의 a상 전압을 계산한다.
공식에서: Id는 정류기 회로의 DC 측 전류의 평균값입니다.
위 공식에서 알 수 있듯이 6펄스 중간주파로는 5차, 7차, 1차, 13차, 17차, 19차 및 기타 고조파를 많이 생성할 수 있으며, 이는 6k ± 1(k)로 요약할 수 있습니다. 양의 정수) 고조파인 경우, 각 고조파의 실효값은 고조파 차수에 반비례하고 기본 실효값에 대한 비율은 고조파 차수의 역수입니다.
중간주파로 회로구조.
다양한 DC 에너지 저장 구성 요소에 따라 중간 주파수로는 일반적으로 전류형 중간 주파수로와 전압형 중간 주파수로로 나눌 수 있습니다.현행 중주파로의 에너지 저장소자는 대형 인덕터인 반면, 전압형 중주파로의 에너지 저장소자는 대형 커패시터이다.둘 사이에는 전류형 중간 주파수로는 사이리스터로 제어되고, 부하 공진 회로는 병렬 공진이며, 전압형 중간 주파수로는 IGBT로 제어되며, 부하 공진 회로는 다음과 같은 차이점이 있습니다. 시리즈 공명.기본 구조는 그림 2와 그림 3에 나와 있습니다.
고조파 생성
소위 고차 고조파는 주기적인 비정현파 AC 푸리에 급수를 분해하여 얻은 기본 주파수의 정수배 이상의 성분을 말하며, 일반적으로 고차 고조파라고 합니다.주파수(50Hz) 동일한 주파수의 성분입니다.고조파 간섭은 현재 전력 시스템의 전력 품질에 영향을 미치는 주요 "공공 방해물"입니다.
고조파는 전력 엔지니어링의 전송 및 활용을 감소시키고, 전기 장비를 과열시키고, 진동 및 소음을 유발하고, 절연층을 악화시키고, 서비스 수명을 단축시키며, 일반적인 결함 및 소손을 유발합니다.고조파 함량을 높이고 커패시터 보상 장비 및 기타 장비를 소진시킵니다.무효보상을 이용할 수 없는 경우에는 무효과태료가 부과되고 전기요금도 인상됩니다.고차 펄스 전류는 계전기 보호 장치 및 지능형 로봇의 오작동을 유발하고 정확한 전력 소비 측정을 혼란스럽게 합니다.전원 공급 시스템 외부에서 고조파는 통신 장비 및 전자 제품에 큰 영향을 미칩니다.고조파를 발생시키는 일시적 과전압, 일시적 과전압은 기계 및 장비의 절연층을 파괴하여 삼상단락사고를 일으키고, 손상된 변압기의 고조파 전류 및 전압은 부분적으로 공공전력망에 직렬공진과 병렬공진을 발생시킵니다. , 대형 안전사고를 일으키고 있습니다.
중간주파 전기로는 일종의 중간주파 전원으로서, 정밀화 및 인버터를 통해 중간주파로 변환되어 전력망에 유해한 고차 고조파를 다량 발생시킵니다.따라서 중간주파로의 전력 품질을 향상시키는 것이 과학 연구의 최우선 과제가 되었습니다.
거버넌스 계획
중간 주파수 전기로의 많은 수의 데이터 연결로 인해 전력망의 펄스 전류 오염이 악화되었습니다.중간주파로의 고조파 제어에 관한 연구는 시급한 과제가 되었으며, 학자들로부터 널리 높이 평가되어 왔습니다.주파수로에서 생성된 고조파가 공공 전력망에 미치는 영향이 장비 상업용 토지의 전원 공급 및 배전 시스템 요구 사항을 충족하도록 하려면 고조파 오염을 제거하기 위한 조치를 적극적으로 취할 필요가 있습니다.실질적인 예방조치는 다음과 같습니다.
첫째, 변환기는 Y/Y/연결 패턴을 사용합니다.대형 공간 중주파 유도로에서 방폭형 스위칭 변압기는 Y/Y/Δ 배선 방식을 채택합니다.AC 측 변압기와 통신하도록 안정기의 배선 방식을 변경함으로써 높지 않은 특성의 상위 펄스 전류를 상쇄할 수 있습니다.그러나 비용이 많이 듭니다.
두 번째는 LC 패시브 필터를 사용하는 것입니다.주요 구조는 커패시터와 리액터를 직렬로 사용하여 시스템에서 병렬인 LC 시리즈 링을 형성하는 것입니다.이 방법은 전통적이며 고조파와 반응성 부하를 모두 보상할 수 있습니다.구조가 간단하여 널리 사용됩니다.그러나 보상 성능은 네트워크의 특성 임피던스와 운영 환경에 영향을 받으며 시스템과 병렬 공진을 일으키기 쉽습니다.고정 주파수 펄스 전류만 보상할 수 있으며 보상 효과는 이상적이지 않습니다.
셋째, APF 능동 필터를 사용하여 고차 고조파 억제는 비교적 새로운 방법입니다.APF는 동적 펄스 전류 보상 장치로 높은 분할 설계와 고속 응답성을 갖추고 주파수 및 강도 변화에 따라 펄스 전류를 추적 및 보상할 수 있으며 동적 성능이 우수하고 보상 성능이 특성 임피던스의 영향을 받지 않습니다.전류 보상 효과가 좋기 때문에 널리 평가됩니다.
능동전력 필터는 수동 필터링을 기반으로 개발되었으며 필터링 효과가 뛰어납니다.정격 무효 전력 부하 범위 내에서 필터링 효과는 100%입니다.
유효 전력 필터, 즉 유효 전력 필터인 APF 유효 전력 필터는 기존 LC 필터의 고정 보상 방식과 달리 동적 추적 보상을 실현하여 크기와 주파수의 고조파 및 무효 전력을 정확하게 보상할 수 있습니다.APF 능동 필터는 직렬형 상위 펄스 전류 보상 장비에 속합니다.외부 컨버터에 따라 부하 전류를 실시간으로 모니터링하고 내부 DSP에 따라 부하 전류의 상위 펄스 전류 성분을 계산하여 제어 데이터 신호를 인버터 전원으로 출력합니다., 인버터 전원 공급 장치를 사용하여 부하 고차 고조파 전류와 동일한 크기의 고차 고조파 전류를 생성하고 역 고차 고조파 전류를 전력망에 도입하여 능동 필터 기능을 유지합니다.
APF의 작동 원리
Hongyan 능동 필터는 외부 변류기 CT를 통해 실시간으로 부하 전류를 감지하고 내부 DSP 계산을 통해 부하 전류의 고조파 성분을 추출하여 디지털 신호 프로세서에서 제어 신호로 변환합니다.동시에 디지털 신호 프로세서는 일련의 PWM 펄스 폭 변조 신호를 생성하여 내부 IGBT 전원 모듈로 전송하여 인버터의 출력 위상을 부하 고조파 전류의 방향과 반대가 되도록 제어합니다. 동일한 진폭으로 두 개의 고조파 전류는 서로 정확히 반대입니다.오프셋, 고조파 필터링 기능을 달성하기 위해.
APF 기술적 특징
1. 삼상평형
2. 무효전력 보상, 역률 제공
3. 자동 전류 제한 기능으로 과부하가 발생하지 않습니다.
4. 고조파 보상, 동시에 2~50번째 고조파 전류를 필터링할 수 있습니다.
5. 단순한 설계 및 선택으로 고조파 전류의 크기만 측정하면 됩니다.
6. 시스템 불균형의 영향을 받지 않는 단상 동적 주입 전류
7. 40US 이내의 부하 변화에 대한 응답, 총 응답 시간은 10ms(1/2주기)입니다.
필터링 효과
고조파 제어율은 97%에 달하며, 고조파 제어 범위는 2~50배까지 넓습니다.
보다 안전하고 안정적인 필터링 방법;
업계 최고의 파괴적 제어 모드인 스위칭 주파수는 최대 20KHz로 필터링 손실을 최소화하고 필터링 속도와 출력 정확도를 크게 향상시킵니다.그리고 그리드 시스템 임피던스에 영향을 주지 않는 무한 임피던스를 그리드 시스템에 제공합니다.출력 파형은 정확하고 완벽하며 다른 장비에 영향을 미치지 않습니다.
더욱 강력한 환경 적응성
디젤 발전기와 호환되어 백업 전력 분류 기능이 향상됩니다.
입력 전압 변동 및 왜곡에 대한 더 높은 내성;
표준 C급 낙뢰 보호 장치는 악천후 조건을 견딜 수 있는 능력을 향상시킵니다.
적용 가능한 주변 온도 범위는 -20°C~70°C까지 더 강합니다.
응용
주조회사의 주요장비는 중간주파전기로이다.중간주파 전기로는 대표적인 고조파 발생원으로 다량의 고조파가 발생하여 보상 콘덴서가 정상적으로 작동하지 못하는 원인이 됩니다.혹은 여름에는 변압기의 온도가 75도에 이르게 되어 전기에너지 낭비를 초래하고 수명을 단축시키는 요인이 됩니다.
중간주파로의 주조 작업장은 0.4KV 전압으로 구동되며, 주요 부하는 6펄스 정류 중간주파로입니다.정류기 장비는 작업 중 AC를 DC로 변환하면서 많은 수의 고조파를 생성하는데, 이는 대표적인 고조파 소스입니다.고조파 전류가 전력망에 주입되고, 그리드 임피던스에 고조파 전압이 발생하여 그리드 전압 및 전류 왜곡을 유발하고, 전원 공급 장치 품질 및 작동 안전성에 영향을 미치고, 라인 손실 및 전압 오프셋을 증가시키고, 그리드 및 전력망에 부정적인 영향을 미칩니다. 공장 자체의 전기 장비.
1. 특성고조파해석
1) 중간주파로의 정류 장치는 6펄스 제어 가능한 정류 장치입니다.
2) 정류기에 의해 생성된 고조파는 6K+1 홀수 고조파입니다.푸리에 급수는 전류를 분해하고 변환하는 데 사용됩니다.현재 파형에는 6K±1 더 높은 고조파가 포함되어 있음을 알 수 있습니다.중간 주파수 용광로의 테스트 데이터에 따르면 고조파 파동 전류 함량은 아래 표에 나와 있습니다.
중간주파로의 작업 과정에서 수많은 고조파가 생성됩니다.중간주파로의 시험 및 계산 결과에 따르면 특성 고조파는 주로 5차이며, 7차, 11차, 13차 고조파 전류가 상대적으로 크고, 전압 및 전류 왜곡이 심각합니다.
2. 고조파 제어 방식
기업의 실제 상황에 따라 Hongyan Electric은 중간 주파수 용광로의 고조파 제어를 위한 완벽한 필터링 솔루션 세트를 설계했습니다.부하 역률, 고조파 흡수 요구 사항 및 배경 고조파를 고려하여 능동 필터링 장치 세트가 기업용 변압기의 0.4KV 저전압 측에 설치됩니다.고조파가 관리됩니다.
3. 필터 효과 분석
1) 능동필터장치를 가동하여 중주파로의 각종 부하설비의 변화를 자동으로 추적하여 각 고조파를 효과적으로 필터링할 수 있습니다.커패시터 뱅크와 시스템 회로의 병렬 공진으로 인한 소진을 방지하고 무효 전력 보상 캐비닛의 정상적인 작동을 보장합니다.
2) 치료 후 고조파 전류가 효과적으로 개선되었습니다.사용되지 않은 5차, 7차, 11차 고조파 전류가 심각하게 초과되었습니다.예를 들어, 5차 고조파 전류는 312A에서 약 16A로 떨어집니다.7차 고조파 전류는 153A에서 약 11A로 떨어집니다.11차 고조파 전류는 101A에서 약 9A로 떨어집니다.국가 표준 GB/T14549-93 "공용 그리드의 전력 품질 고조파"를 준수합니다.
3) 고조파 제어 후 변압기의 온도를 75도에서 50도로 낮추어 전기에너지를 많이 절약하고 변압기의 추가 손실을 줄이며 소음을 줄이고 변압기의 부하용량을 향상시키며 수명을 연장시킨다. 변압기의 수명;
4) 처리 후, 중간주파로의 전원 품질이 효과적으로 향상되고, 중간주파 전원의 이용률이 향상되어 시스템의 장기적으로 안전하고 경제적인 운영과 성능 향상에 도움이 됩니다. 경제적 이익;
5) 배전선로에 흐르는 전류의 실효값을 감소시켜 역률을 향상시키며, 배전선로에 흐르는 고조파를 제거함으로써 선로손실을 대폭 감소시키고, 배전케이블의 온도상승을 감소시키며, 부하를 개선시킨다. 라인 용량;
6) 제어 장비 및 계전기 보호 장치의 오작동 또는 거부를 줄이고 전원 공급 장치의 안전성과 신뢰성을 향상시킵니다.
7) 3상 전류 불균형을 보상하고, 변압기와 선로의 구리 손실과 중성 전류를 줄이고, 전원 공급 장치의 품질을 향상시킵니다.
8) APF를 연결한 후에는 변압기 및 배전 케이블의 부하 용량을 늘릴 수도 있습니다. 이는 시스템 확장에 해당하며 시스템 확장에 대한 투자를 줄여줍니다.
게시 시간: 2023년 4월 13일