중간 주파수로로 인한 펄스 전류 오염을 줄이기 위해 중국은 다중 펄스 정류기 기술을 채택하고 6 펄스, 12 펄스 및 24 펄스 중간 주파수로와 같은 여러 중간 주파수로 장비를 개발했지만 후자의 비용이 상대적으로 높기 때문에 많은 제철 회사는 여전히 6 펄스 중간 주파수 용광로에서 금속 재료를 녹이고 있으며 펄스 전류 환경 오염 문제는 무시할 수 없습니다.현재 주파수로 고조파에 대한 관리 방식에는 크게 두 가지 종류가 있습니다. 하나는 전류 고조파 문제를 제거하는 방법 중 하나인 릴리프 관리 방식이고 중간 고조파를 방지하기 위한 예방 조치입니다. 주파수 유도로.두 번째 방법은 날로 심화되고 있는 고조파 환경오염 문제를 다방면으로 해결할 수 있지만, 현재 사용되고 있는 중주파 유도로의 경우 발생하는 고조파를 보상하기 위해서는 첫 번째 방법만이 가능하다.본 논문은 IF 전기로의 원리와 고조파 제어 방법에 대해 논의하고, 6펄스 IF 전기로의 여러 단계에서 고조파를 보상하고 제어하기 위한 능동 전력 필터(APF)를 제안합니다.
중간 주파수 용광로의 전기적 원리.
중주파로는 빠르고 안정적인 금속 가열 장치이며 핵심 장비는 중주파 전원 공급 장치입니다.중간 주파수로의 전원 공급 장치는 일반적으로 AC-DC-AC 변환 방법을 채택하고 입력 전원 주파수 교류는 중간 주파수 교류로 출력되며 주파수 변경은 전력망의 주파수에 의해 제한되지 않습니다.회로 블록 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1에서 송배전 사업자의 전원 공급 회로, 브리지 정류기를 포함하여 송배전 사업자의 3상 상용 교류 전류를 교류 전류로 변환하는 것이 인버터 회로 일부의 주요 기능이다. 회로, 필터 회로 및 정류기 제어 회로.인버터부의 주요 기능은 AC 전류를 단상 고주파 AC 전류(50~10000Hz)로 변환하는 것으로 인버터 전원 회로, 시동 전원 회로, 부하 전원 회로를 포함한다.마지막으로 화로 내 유도코일의 단상 중주파 교류는 중주파 교류 자기장을 발생시켜 화로 내 전하가 유도기전력을 발생하게 하고 전하에는 큰 와전류를 발생시키며, 전하를 가열하여 녹입니다.
고조파 분석
중간 주파수 전원 공급 장치에 의해 전력망에 주입되는 고조파는 주로 정류기 장치에서 발생합니다.여기서는 3상 6펄스 완전 제어 브리지 정류기 회로를 예로 들어 고조파 내용을 분석합니다.푸리에 분석 방법을 사용하여 AC 측 리액턴스가 0이고 AC 인덕턴스가 무한하다고 가정하고 3상 제품 릴리스 체인의 사이리스터 인버터 회로의 전체 위상 전송 프로세스 및 전류 맥동을 무시하고 음수 및 양수 절반 -파전류는 원의 중심을 영점으로 하여 AC측의 a상 전압을 계산하는 공식을 유도한다.
공식에서 Id는 정류기 회로의 DC 측 전류의 평균값입니다.
위의 공식에서 6펄스 중간 주파수 용광로의 경우 많은 수의 5, 7, 1, 13, 17, 19 및 기타 고조파를 생성할 수 있음을 알 수 있으며, 이는 6k ± 1(k 는 양의 정수) 고조파, 각 고조파의 실효값은 고조파 차수에 반비례하고 기본 실효값에 대한 비율은 고조파 차수의 역수입니다.
중간 주파수 퍼니스 회로 구조.
다른 DC 에너지 저장 구성 요소에 따라 중간 주파수로는 일반적으로 전류 유형 중간 주파수로와 전압 유형 중간 주파수로로 나눌 수 있습니다.전류형 중간주파로의 에너지 저장 소자는 대형 인덕터인 반면, 전압형 중간주파로의 에너지 저장 소자는 대형 커패시터이다.전류형 중간 주파수로는 사이리스터에 의해 제어되고 부하 공진 회로는 병렬 공진이며 전압형 중간 주파수로는 IGBT에 의해 제어되며 부하 공진 회로는 시리즈 공명.기본 구조는 그림 2와 그림 3에 나와 있습니다.
고조파 발생
소위 고차 고조파는 일반적으로 고차 고조파라고 하는 주기적인 비정현파 AC 푸리에 급수를 분해하여 얻은 기본 주파수의 정수배 이상의 성분을 말합니다.주파수(50Hz) 동일한 주파수의 구성 요소입니다.고조파 간섭은 현재 전력 시스템의 전력 품질에 영향을 미치는 주요 "공공 방해"입니다.
고조파는 전력 공학의 전송 및 활용을 줄이고, 전기 장비를 과열시키고, 진동 및 소음을 유발하고, 절연층을 악화시키고, 서비스 수명을 단축하고, 일반적인 결함 및 소손을 유발합니다.고조파 함량을 높이고 커패시터 보상 장비 및 기타 장비를 소진하십시오.무효 보상을 사용할 수 없는 경우 무효 벌금이 부과되고 전기 요금이 인상됩니다.고차 펄스 전류는 릴레이 보호 장치 및 지능형 로봇의 오작동을 유발하고 전력 소비의 정확한 측정을 혼란스럽게 합니다.전원 공급 시스템 외부에서 고조파는 통신 장비 및 전자 제품에 큰 영향을 미칩니다.고조파를 발생시키는 일시적인 과전압 및 일시적인 과전압은 기계 및 장비의 절연층을 파괴하여 삼상 단락 고장을 일으키고 손상된 변압기의 고조파 전류 및 전압은 공공 전력망에서 부분적으로 직렬 공진 및 병렬 공진을 생성합니다 , 대형 안전사고를 유발합니다.
중간 주파수 전기로는 일종의 중간 주파수 전원 공급 장치로 정밀 및 인버터를 통해 중간 주파수로 변환되어 전력망에 유해한 고차 고조파를 많이 생성합니다.따라서 중간 주파수 용광로의 전력 품질을 개선하는 것이 과학 연구의 최우선 순위가 되었습니다.
거버넌스 계획
중간 주파수 용광로의 많은 데이터 연결은 전력망의 펄스 전류 오염을 악화시켰습니다.중주파 전기로의 고조파 제어에 대한 연구는 시급한 과제가 되었으며, 학자들에게 널리 평가되고 있습니다.주파수로에서 생성된 고조파가 공공 그리드에 미치는 영향이 장비 상업용 토지에 대한 전력 공급 및 배전 시스템의 요구 사항을 충족하도록 하려면 고조파 오염을 제거하기 위한 조치를 적극적으로 취할 필요가 있습니다.실질적인 주의사항은 다음과 같습니다.
첫째, 변압기는 Y/Y/연결 패턴을 사용합니다.대공간 중주파 유도로에서 방폭형 개폐변압기는 Y/Y/△결선방식을 채택하고 있다.안정기의 결선 방식을 교류측 변압기와 통신하도록 변경하여 높지 않은 특징적인 상위 펄스 전류를 상쇄할 수 있습니다.그러나 비용이 높습니다.
두 번째는 LC 패시브 필터를 사용하는 것입니다.주요 구조는 커패시터와 리액터를 직렬로 사용하여 시스템에서 병렬인 LC 직렬 링을 형성하는 것입니다.이 방법은 전통적이며 고조파 및 무효 부하를 모두 보상할 수 있습니다.그것은 간단한 구조를 가지고 있으며 널리 사용되었습니다.그러나 보상 성능은 네트워크의 특성 임피던스와 운영 환경에 영향을 받으며 시스템과 병렬 공진을 일으키기 쉽습니다.고정 주파수 펄스 전류에 대해서만 보상할 수 있으며 보상 효과는 이상적이지 않습니다.
셋째, APF 능동 필터를 사용하여 고차 고조파 억제는 비교적 새로운 방법입니다.APF는 높은 분할 설계와 고속 응답성을 갖춘 동적 펄스 전류 보상 장치로, 주파수와 강도 변화로 펄스 전류를 추적하고 보상할 수 있으며 동적 성능이 우수하며 보상 성능은 특성 임피던스의 영향을 받지 않습니다.현재 보상의 효과가 좋기 때문에 널리 평가됩니다.
능동 전력 필터는 수동 필터링을 기반으로 개발되었으며 필터링 효과가 우수합니다.정격 무효 전력 부하 범위 내에서 필터링 효과는 100%입니다.
유효 전력 필터, 즉 유효 전력 필터, APF 유효 전력 필터는 기존 LC 필터의 고정 보상 방식과 다르며 크기와 주파수의 고조파 및 무효 전력을 정확하게 보상할 수 있는 동적 추적 보상을 실현합니다.APF 능동 필터는 직렬형 고차 펄스 전류 보상 장비에 속합니다.외부 컨버터에 따라 실시간으로 부하 전류를 모니터링하고, 내부 DSP에 따라 부하 전류의 상위 펄스 전류 성분을 계산하고 제어 데이터 신호를 인버터 전원 공급 장치에 출력합니다., 인버터 전원 공급 장치는 부하 상위 고조파 전류와 동일한 크기의 상위 고조파 전류를 생성하는 데 사용되며 역 상위 고조파 전류는 전력망에 도입되어 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 보내 인버터의 출력 위상을 부하 고조파 전류의 방향과 반대 방향으로 제어하고 전류 동일한 진폭으로 두 고조파 전류는 서로 정확히 반대입니다.고조파 필터링 기능을 달성하기 위해 오프셋.
APF 기술 특징
1. 삼상 균형
2. 무효 전력 보상, 역률 제공
3. 자동 전류 제한 기능으로 과부하가 발생하지 않습니다.
4. 고조파 보상, 2~50번째 고조파 전류를 동시에 필터링할 수 있습니다.
5. 단순한 설계 및 선택, 고조파 전류의 크기만 측정하면 됨
6. 시스템 불균형의 영향을 받지 않는 단상 동적 주입 전류
7. 40US 이내의 부하 변화에 대한 응답, 총 응답 시간은 10ms(1/2 주기)
필터링 효과
고조파 제어율은 97%로 높고, 고조파 제어 범위는 2~50배로 넓습니다.
보다 안전하고 안정적인 필터링 방법;
업계 최고의 파괴 제어 모드인 스위칭 주파수는 최대 20KHz로 필터링 손실을 최소화하고 필터링 속도와 출력 정확도를 크게 향상시킵니다.그리고 그것은 그리드 시스템 임피던스에 영향을 미치지 않는 그리드 시스템에 무한한 임피던스를 제공합니다.출력 파형은 정확하고 완벽하며 다른 장비에 영향을 미치지 않습니다.
더 강한 환경 적응성
디젤 발전기와 호환되어 백업 전원 분로 기능을 향상시킵니다.
입력 전압 변동 및 왜곡에 대한 더 높은 허용 오차;
표준 C 등급 낙뢰 보호 장치는 악천후 조건을 견딜 수 있는 능력을 향상시킵니다.
주변 온도의 적용 범위는 -20°C~70°C까지 더 강합니다.
애플리케이션
파운드리 회사의 주요 장비는 중간 주파수 전기로입니다.중간주파 전기로는 대표적인 고조파 발생원으로 다량의 고조파를 발생시켜 보상 콘덴서가 정상적으로 동작하지 못하게 한다.여름철에는 변압기의 온도가 75도에 이르러 전력낭비와 수명단축의 원인이 됩니다.
중간주파로의 주물 작업장은 0.4KV 전압으로 구동되며 주요 부하는 6 펄스 정류 중간주파로입니다.정류기 장비는 작업 중 AC를 DC로 변환하는 과정에서 많은 수의 고조파가 발생하는데, 이것이 대표적인 고조파원이다.고조파 전류가 전력망에 주입되고 고조파 전압이 그리드 임피던스에 생성되어 그리드 전압 및 전류 왜곡을 일으켜 전원 공급 장치 품질 및 운영 안전에 영향을 미치고 라인 손실 및 전압 오프셋을 증가시키고 그리드 및 공장 자체의 전기 장비.
1. 특성 조화 해석
1) 중간 주파수 퍼니스의 정류 장치는 6 펄스 제어 가능한 정류입니다.
2) 정류기에서 생성된 고조파는 6K+1개의 홀수 고조파입니다.푸리에 시리즈는 전류를 분해하고 변환하는 데 사용됩니다.전류 파형에는 6K±1개 높은 고조파가 포함되어 있음을 알 수 있습니다.중간 주파수 퍼니스의 테스트 데이터에 따르면 고조파 웨이브 전류 콘텐츠는 아래 표에 나와 있습니다.
중간 주파수 용광로의 작업 과정에서 많은 수의 고조파가 생성됩니다.중간 주파수로의 시험 및 계산 결과에 따르면 특성 고조파는 주로 5차이며 7차, 11차 및 13차 고조파 전류는 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 및 배경 고조파를 고려하여 엔터프라이즈 변압기의 0.4KV 저전압 측에 능동 필터링 장치 세트가 설치됩니다.고조파가 제어됩니다.
3. 필터 효과 분석
1) 활성 필터 장치가 작동되고 중간 주파수로의 다양한 부하 장비의 변화를 자동으로 추적하여 각 고조파를 효과적으로 필터링할 수 있습니다.커패시터 뱅크와 시스템 회로의 병렬 공진으로 인한 소손을 피하고 무효 전력 보상 캐비닛의 정상 작동을 보장하십시오.
2) 치료 후 고조파 전류가 효과적으로 개선되었습니다.사용하지 않은 5차, 7차, 11차 고조파 전류는 심각하게 초과했다.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 "공공 그리드의 전력 품질 고조파"를 준수합니다.
3) 고조파 제어 후 변압기의 온도를 75도에서 50도로 낮추어 많은 전기 에너지를 절약하고 변압기의 추가 손실을 줄이고 소음을 줄이며 변압기의 부하 용량을 향상시키고 수명을 연장시킵니다. 변압기 수명;
4) 처리 후 중간 주파수로의 전원 공급 품질이 효과적으로 개선되고 중간 주파수 전원 공급 장치의 활용률이 향상되어 시스템의 장기 안전하고 경제적 인 작동과 개선에 도움이됩니다. 경제적 이익;
5) 배전선로에 흐르는 전류의 실효값을 낮추고 역률을 개선하며 배전선로에 흐르는 고조파를 제거하여 선로 손실을 크게 줄이고 배전선로의 온도 상승을 줄이고 부하를 개선한다. 라인 용량;
6) 제어 장비 및 릴레이 보호 장치의 오작동 또는 거부를 줄이고 전원 공급 장치의 안전성과 신뢰성을 향상시킵니다.
7) 3상 전류 불균형을 보상하고 변압기와 라인 및 중성 전류의 구리 손실을 줄이고 전원 공급 장치의 품질을 향상시킵니다.
8) APF를 연결한 후 변압기 및 배전 케이블의 부하 용량을 증가시킬 수 있으며 이는 시스템 확장과 동일하며 시스템 확장에 대한 투자를 줄입니다.
게시 시간: 2023년 4월 13일