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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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

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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