PDF《频炉工作原理及谐波治理》

谐波治理0引言 【 l 】 频炉工作原理及谐波治理 王亮(温州电业局 ,温州325000)近年来 ,公用电网 中 的谐波 电流和谐 波 电压 成 为对 电 网环境 最 严重 的一 种 污染 .

谐 波能使 电能的 传输 和 利用 的效 率 降低, 电容 器等 设 备烧毁 , 继电保护 和 自动 装置误 动作, 使 电能计 量 出现混 乱 ,对 通信 设 备和 电子 设备 会产 生严 重 干扰 等, 造成 十分 严重 的 危害 .电力电子 装置是 公用电网 中最 主要 的 谐波 源 ,如何 降低电力 电子设 备对电能质量 的影 响成了供 电部 门治 理谐 波 的主 要着 力点 .本 文结 合中频炉 的 工作原 理 及其 谐波 治理 措施 进 行讨论 , 并提 出了解 决方法, 现介绍如下.1中频炉工作原理

1 . 1中频炉电气原理 图 1为 国内较 多采用 的一 种 中频 电源 装置 的主电路, 图 2为其 电路 及 波形 图.KP,,

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3 图1 中频电源主电路 图2交一直 一交变换 电 网提供 工频 电源 , 经 整流 滤波后变成 直流 , 再 通过 逆 变器转 换成 负载所 需频 率的中频 交流 .滤 波电抗 器(L)除 滤波外 ,还起着整流 桥与逆 变桥 收稿 日期 :2

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1 1 -

2 8 之间的交流 隔离 和 限制短 路 时故 障 电流上 升速率 和 峰值 的作 用.在并联逆 变器 中, 由感应线 圈( L ) 和炉 料(R) 组成 的负载 与 中频 电容( c) 并联 ,工作 于接近 谐振的状 态. 因此 中频 感应 电源 设备 为 电炉提供 中频大电流, 使得熔炼 炉具备了良好 的加 热功 能.1.2谐波分析 中频炉 谐波 主要由三相 整流电路交 流三 相 和直 流电流不 断地换 相 引起 的, 在假 定理 想条 件下 ,确定其交流侧 电流 表达 式 ,对其 进 行傅里 叶 分解 , 以A相电压过 零点为时 间零 点, 则有 : f

2 √

3 / 丌[sin(wf~)一l/5sin5(wt一)一1/7((wt一1/11sinl1(wt 一l/13sin(wt 一5) 一1/17sin(wt 一)1/19(wt一)+…】 (

1 ) 由式 (

1 )可知 ,交流侧 电流 中仅含

6 k

4 -l( k 为正 整数 )次谐 波 ,各 次谐 波有 效值 与谐 波次 数成 反比,且 与基 波 有效 值的比值 为谐波 次数的倒 数.三相 桥 式整流 波 形和 频 谱如 图3. 以上讨论的是整流变压器二次侧电流,即阀侧 的线 电流 .至于整流 变压器 一 次侧 的线 电流 ,其波.I . . n 一l口《n/6,:C,II.1571113谐波次数 图3三相 桥式 整流 波形 和频谱

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0 6 年4期四圆

4 ,

1 维普资讯 http://www.cqvip.com 谐波治理形随变压 器 的联 结方式不同而 有所 不同.2中频炉谐波治理措施

2 .

1 L C滤波器 LC 波 滤器 也称为无源 滤 波器 , 是 由滤 波 电容 器 、电抗器 和电阻器适 当组 合 而成 的滤 波 装置 ,与 谐波 源并联 , 除起 滤波 作 用外 ,还 兼顾 无 功补 偿的需要 . 实际应 用 中常用 几组 单调 谐 滤波 器 和一 组高 通滤 波器 组成 滤波 装置 .单 调谐 滤 波器 是 利用 串联 的L、C 谐振 原 理构 成的, 只要 将 滤波 器 的谐振 次 数设 定 为与需 要滤 除 的谐 波次 数一 样 ,则 该次 谐波将大部分 流入 滤波 器 ,从 而起 到滤 除 该次 谐波 的目的.高通 滤波 器可 设置为对次 数较 高 谐波 呈现 低阻抗,使 得 这些 谐波电流大部 分 流入 高通滤波器 . 这种 滤波 器成 本 比较 低 ,但 也 存在 一 些较 难克服缺点: 中频炉 的功 率 因数较 高, 一般都在

0 . 9以上, 电容组 数多也 会出现无 功倒送 问题 ,方 案设 计较难 , 一 般只能对起主要作用 的

5、7次谐 波采 取分 流或滤 波 ;

单调 谐 滤波器 的谐振 频率会困电容、电感 参数的偏差或变化而改变,电网频 率也会有一定波动 ,这将 导致 滤波 器 失谐;

电 网阻 抗变化会对滤波装置尤其是其中的单调谐滤波器的滤波效果有较大影响, 更 为严 重 的是, 电 网阻抗与 滤波装置有发生并联 谐振的可能,需在设计 时充分 考虑.2.2有源电力滤波器 ( A P F ) 器未能补 偿 的谐 波这样的一 个混 合 系统性 能好 于 只使 用LC 滤 波器 , 而有 源 电力 滤波 器只 需提 供很 小 的补 偿 电流 , 因 而容 量不需很大.有源 与 无源 混 合补 偿,滤波 性 能较 好, 装 置容 量大(与有源比较 ) , 成 本相 对较低.2.4多相整流电路 本 文通 过改变整 流器 交 流侧 的 变压 器的 接线 形式抵消较 低次的特 征谐波.图4中 I、 Ⅱ两个 三相 桥 式整 流 电路就 是 通过 变压 器的不 同联结 构成

1 2相整 流电路 的,该 电路一 次侧只有 1个绕组, 为星 形联 结 ;

二 次侧有 2个绕 组 ,一 个 为星 形 联结 , 另一 个 为三 角形 联结 ,分别为桥 I 和桥Ⅱ 供电,三个绕组匝数比依次为1 :

1 : √

3 , 相 当于桥 I 和桥 n分 别接在 Yy O和Yd

1 1 联结的整流 变压 器上.图4由两个三相桥式电路构成的

1 2相整流 电路及其波形 有源 电 力滤 波器 是谐 波抑 制比较新 的方 法,它是一 种 电力 电子 装置 ,其 基本 原理 是 从补 偿对 象中检测 出谐 波 电流 , 由补偿 装置 产生 一 个与 该谐 波电流大小相 等而 极性 相反 的 补偿 电流 , 从而 使 电网 电 流只 含基 波分 量 .这种 滤 波器 能对 频率和幅值 都变化的 谐波进 行 跟踪 补偿 ,且补偿特 性 不受 阻抗 的影响, 因而 受到 广泛 重视 , 并且 已在 日本 等 国获 得广 泛应 用 .但 该 滤波 器成 本高昂,投资回报 长, 大多数中频 炉企 业 较难 承受.2.3混和型滤波补偿 利用 有源电力 滤波 器与多组 L C 滤波 器 并联 使用.LC 滤 波器 包括多组 单调 谐滤波器 及 高通 滤波器.对于三 相桥式 整流 电路 这样谐波源 ,L C 滤波器 典 型的组成 包括

5 、7次及高通 滤波器 ,有时可 能包 括11次 ,甚至

1 3次 滤波器 .这样, 绝大 多数 由谐 波 源产 生的谐 波已由LC 滤波 器 滤除 ,有源电力 滤波器能 起到拾 遗 补缺 的 作用 , 它只 需补 偿LC 滤波柏四豳豳

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0 6 年4期则桥 I的 阀侧线 电流与 其 感应 的 网侧 线 电流相 同,即:i,A=2√3/Trld{sinwt一1 /

5 i n

5 w t 一1 /

7 s i n

7 w t +

1 /

1 1 Si r l

1 1 wt +1/

1 3 s i n

1 3 wt 一1/1

7 s i n

1 7 Wt 一1/19inl9wt+…} (

2 ) 根据 Yd

1 1 变压器一 次与二次线 电流 的关系,桥 Ⅱ阀侧线 电流 表达式可 得其 感应 的网侧线电流应 为:ixA1/7 T, d { S i nwt +1 /

5 s i n

5 wt +1 /

7 s i n

7 wt +1 /

1 1 S i n

1 1 w t + 1/1

3 s i r l

1 3 wt +

1 /1

7 s i n

1 7 wt +1/

1 9 s i n l

9 wt +… } (

3 ) 故合成的网侧电流 为:iAiA+fTIA一--41d/【Sinwt +1 /

1 1 S i n

1 1 wt +1 /

1 3 s i n l

3 w t + …】 (

4 ) 可见, 两个整流 桥产生 的

5、7 、1

7 、1

9 …次谐 波相互抵消,注入 电网的只有 l

2 k土1( k为正整数 ) 次谐波,且 其有 效 值与 谐 波次 数咸 反比, 而 与基波 有效 值的比值 为谐波次数 的倒 数.既然通 过 2个相 角差

3 0.的变 压器分 别供 电的 2个三相 整流 桥可 构成

1 2相 整流 电路, 其网侧 电流 仅含12k4-1次谐 波,类似 地 ,通过依 次相 差20.维普资讯 http://www.cqvip.com P L C控制技术PLC给水泵自启动控制在发电厂巾的应用 张彬(永荣矿 业 有限 公 司发 电厂 ,重庆 荣昌402465)[摘要]介绍 了P L C在给水泵 自启动控制 f t . 统中的应用,以~- / &

r 系统的组成 、工作原理 ,运行情况及经济 安 全情 况 分析对 比.关键词PLC给水泵 自动控 制 0引言 永荣矿业有 限公 司发电厂现有 5台35t/h循 环流 化床 ( 沸腾炉 )锅炉,4台6000kW汽轮 发电机 组, 8台150kW给水泵,4台喷雾填料 式除氧器 ,总装机 容量

2 4 MW 由于我 厂各 台锅 炉 采用给 水母 管制, 为经 济调 度给 水泵 提供了前提 条件, 经过 实验 , 用 3台给水泵带 4台锅炉切 实可行,从 而可停运 1台给 水泵. 为 了保 证锅 炉 事故 状 态下 或给 水泵 事故 状态下锅 炉给 水 的可 靠性 和稳 定性, 以防止锅 炉 因缺 水 而全 部停 运 的事故 , 必须 使备 用 给水 泵在 事故 状态下紧急全 自动投运 , 从而 避免 事 故的 发生 , 因此 须 设计 给 水泵 自 启动 控制系统 . 1给水泵 自启动控制系统

1 . 1系统组成 给水泵 白启 动控 制系统 由信号 采集、P LC逻辑收稿 日期 :2

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3 0 控制 、给水泵、出水 电动 阀 门控 制 、被 调对 象 给水 泵及 出水 电动 阀 门组 成, 其 系统 框 图如 图1.给水 图1给水泵自启动控制系统框图 ........