中频电源间谐波发射特性机理研究与应用

发布时间：2020-05-13 16:30

【摘要】：在工业高速发展的今天,钢铁是一个国家工业生产的重要原材料,中频感应炉等金属冶炼设备的广泛使用,满足了社会对钢铁的需求。随着中频感应炉的大量使用和用户对电力系统电能质量的要求进一步提高,中频感应炉作为非线性负荷产生大量谐波的问题也日趋受到人们的重视。中频电源产生整数次谐波的机理已经进行了深入的研究,但是在工程上检测到中频感应炉的进线侧存在含量很大的间谐波,这已成为影响电网电能质量和电力设备安全稳定运行最主要的因素之一。本文通过研究整流器和逆变器的工作原理,对两者的谐波传递特性进行了数学建模,并结合两者的数学模型进一步推导出了中频电源间谐波发射特性机理模型；然后在该模型基础上研究间谐波序分量特性理论,将间谐波分解为正序分量和负序分量,并说明该模型同样适用于对多脉波的中频电源间谐波发射特性机理分析。间谐波发射特性机理能够解释中频电源中间谐波的来源和传递过程,对电力系统间谐波的预防和治理提供了重要的理论依据。以二十四脉中频电源为例进行了仿真建模验证了该数学模型和间谐波序分量特性理论的可靠性和准确性,并结合工程上的实测数据分别对中频电源二十四脉整流器进线侧电流和十二脉整流器进线侧电流数据进行谐波电流含量频谱分析和间谐波电流有效值趋势分析。结果表明,中频电源间谐波发射机理模型和间谐波序分量特性理论能够满足工程应用的要求。最后,针对该工程案例中出现的11次滤波支路故障问题展开了深入得分析和研究,得出了11次滤波支路熔丝熔断的原因是中频电源发射了含量较大的间谐波,并与供电系统电路和滤波支路所形成的并联谐振点重合,得到了对中频电源发射的间谐波放大且远远超出了11次滤波支路额定电流的结论。本文通过对该案例中的单调谐滤波支路进行改造,解决了11次滤波支路熔丝熔断的问题。
【图文】：

中频感应炉

图２．１中频感应炉逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｍｅｄｉｕｍ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｉｎｄｕｃｔｉｏ口邋ｆｕｒｎａｃｅ逡逑如图２．１所示为中频感应炉，１为金属材料，２为感应线圈，３为巧巧。感应逡逑线圈缠绕在绝缘巧蜗的外面，在巧巧内部填充了需要融化的金属材料。在感应线逡逑圈内通Ｗ中频电流，巧巧内的每块钢料都是一个单面副线圈，，可Ｗ产生感应电流，逡逑所Ｗ钢斜能够产生高温并烙化成金属水。最后，在金属水中可Ｗ加入所需要的化逡逑学元素，从而配制成各式各样的金属制品。逡逑中频感应炉工作的进程中包含一系列复杂的物理变化，主要有电、磁等现象。逡逑这些物理变化很难进行定量的描述，但是可Ｗ通过对电和磁间的关系、电磁感应逡逑５逡逑

接线图,桥式整流电路,接线图

图３．１邋＝相桥式整流电路接线图逡逑Ｆｉｇ．３．１邋Ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｏｆ邋ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ邋ｂｒｉｄｇｅ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ逡逑中频电源的整流器多采用Ｈ相桥式整流电路接线，如图３．１所示。该电路的逡逑控制角０°￣９０°变化区间小、电压调节范围大的优点，有利于进行自动调节。Ｈ逡逑相桥式全控整流电路的直流侧电压脉动频率高，脉动数多，对直流滤波环节造成逡逑的负担小Ｐ９１。直流侧采用电感进行平波，减小纹波流入负载。逡逑３N２．２整流器控制电路逡逑晶闽管可控整流电路是通过控制触发角的大小来控制晶间管的导通和关断，逡逑即控制触发脉冲起始相位来输出电压大小，属于相控电路。电网向晶阐管整流电逡逑路供电，电网电压虽控制在５０Ｈｚ，但仍会在允许的范围内有一定的波动。触发逡逑电路的王作频率必须保证与主电路电网侧交流电源的频率一致。逡逑根据晶间管导通和关断的工作情况，将波形的一个周期分成六段，每段６０逡逑度
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM711;TF06

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