CN115377980A - 一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统、方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于中频炉谐振控制相关技术领域，提供了一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统、方法及装置，通过将隔离变压器串联在功率较小的中频炉输入侧的进线端，对供电线路的传导高频进行电气隔离，阻断线缆传导干扰；通过调整可调RC高频吸收装置中可投切RC串联支路数，改变可调RC高频吸收装置的谐振频率，对中频炉系统中的高频谐波进行抑制，减少中频炉在开关换向时，可控硅并联吸收RC装置的电流，使中频炉工作稳定，同时解决系统谐振问题。
Description
技术领域
本发明属于中频炉谐振控制相关技术领域，尤其涉及一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统、方法及装置。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
中频炉在钢铁行业的冶炼中应用广泛，将三相工频交流电整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。工作时产生大量的谐波，为了降低中频炉工作产生的谐波对电网影响，中频炉供电变压器一般采用副边多绕组供电方式，通过供电方式提高中频炉脉冲，减少中频炉谐波对上级配电系统的影响，但对中频炉系统内的电能质量污染严重。特别是配电系统中多套中频炉同时工作时，相互干扰影响正常使用，甚至烧毁可控硅吸收回路。
针对中频炉产生大量的谐波问题常见解决方案采用无源滤波和有源滤波两种方案进行电能质量治理。
采用无源滤波器是一种用L、C无源元件组成的被动式滤波器，来抑制进入公用电网的谐波电流。将其设计为某频率下低阻抗，对相应频率的谐波电流进行分流。无源滤波器补偿特性受电网阻抗影响大， 特别是串联中频炉功率因数高，基波无功功率需求少，不适合采用无源方式，容易造成装置过载甚至损坏。
采用有源滤波是主动注入式电力滤波器，通过产生与负载谐波电流大小相等、方向相反的电流，抵消中频炉产生的谐波电流，从而达到抑制谐波的目的，有源滤波器造价高，同时有源滤波输入端口的LCL载波回路的谐振频率为滤波器开关频率1/10，该频率会因为中频炉的高次谐波注入造成过载，降低载波频率会影响有源滤波器对中频炉电能质量治理效果，提高频率稳定性对中频炉产生的高频呈现容性，稳定性降低，不能确定能否完全解决中频炉相互干扰问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统、方法及装置，通过将隔离变压器串联在功率较小的中频炉输入侧的进线端，对供电线路的传导高频进行电气隔离，阻断线缆传导干扰；通过调整可调RC高频吸收装置中可投切RC串联支路数，改变可调RC高频吸收装置的谐振频率，对中频炉系统中的高频谐波进行抑制，减少中频炉在开关换向时，可控硅并联吸收RC装置的电流，使中频炉工作稳定，同时解决系统谐振问题。
为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：一种中频炉配电系统主动谐振抑制装置，包括：串联在中频炉与供电线路之间的隔离变压器、并联在中频炉供电进线端的可调RC高频吸收装置；
其中，可调RC高频吸收装置包括多组等容并联的可投切RC串联支路。
本发明的第二个方面提供一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统，包括主控单元、检测单元以及一种中频炉配电系统主动谐振抑制装置，所述主动谐振抑制装置安装在功率小中频炉侧；
所述检测单元用于检测中频炉工作时电流信号、三相交流电压并传输给主控单元；
所述主控单元分别根据接收的电流信号、三相交流电压进行谐波分析得到电流谐波、电压谐波，根据电流谐波、电压谐波调整所述可调RC高频吸收装置中所接入的RC串联支路数。
本发明的第三个方面提供一种中频炉配电系统主动谐振抑制方法，采用上述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统，包括：
获取中频炉工作电流、电压以及可调RC高频吸收装置工作电流；
根据中频炉工作电流、电压进行频谱分析；
根据中频炉电流、电压频谱分析结果以及可调RC高频吸收装置工作电流调整所接入的RC串联支路的电容值。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
在本发明中，通过将隔离变压器串联在功率较小的中频炉输入侧的进线端，对供电线路的传导高频进行电气隔离，阻断线缆传导干扰。
在本发明中，通过调整可调RC高频吸收装置中可投切RC串联支路数，改变可调RC高频吸收装置的谐振频率，对中频炉系统中的高频谐波进行抑制，减少中频炉在开关换向时，可控硅并联吸收RC装置的电流，使中频炉工作稳定，同时解决系统谐振问题。
本发明不需要增加谐波治理装置，通过隔离和主动谐振抑制方法消除中频炉之间的谐波影响。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为一种中频炉配电系统主动谐振抑制装置系统图；
图2为可调RC高频吸收装置拓扑图；
图3为主动谐振抑制装置系统图；
图4为一种中频炉配电系统主动谐振抑制装置控制方法流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1－图2所示，本实施例公开了一种中频炉配电系统主动谐振抑制装置，包括：串联在中频炉与供电线路之间的隔离变压器、并联在中频炉供电进线端的可调RC高频吸收装置；
其中，可调RC高频吸收装置包括多组并联的可投切RC串联支路。
在本实施例中，隔离变压器对供电系统进行隔离，对供电线路的传导高频进行电气隔离，阻断线缆传导干扰。
多组等容的可投切RC串联支路并联后串联高阻后接地，提高装置的稳定性。将隔
离变压器和中频炉供电线路等效为电感
，中频炉输入侧串联电感及线路等效为电感
，
可调RC高频吸收装置与等效电感
、等效电感
构成LCL可调谐振回路，通过增加可调RC
高频吸收装置，通过控制可调RC高频吸收装置中所投切的RC串联支路数，提高中频炉产生
谐波高频段的衰减特性，同时保持低频段较好的增益特性，高频吸收装置为中频炉产生的
高次谐波提供低阻通道，分担了中频炉整流侧可控硅换向时吸收回路RC的吸收压力。
在本实施例中，在隔离变压器与供电线路连接支路上设置有第一开关，在中频炉的供电线路进线端设置有第二开关。
实施例二
如图3所示，本实施例提供一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统，包括主控单元、检测单元以及主动谐振抑制装置，所述主动谐振抑制装置安装在功率小中频炉侧；
所述检测单元用于检测中频炉工作时电流信号、三相电压并传输给主控单元；
所述主控单元分别根据接收的电流信号、三相交流电压进行谐波分析得到电流谐波、电压谐波，根据电流谐波、电压谐波调整所述可调RC高频吸收装置中所接入的RC串联支路数。
检测单元检测中频炉的实时工作状态，检测中频炉工作的高频段谐波，通过电流互感器检测中频炉工作时的电流信号，将检测的电流信号采用隔离方式传输给主控单元，主控单元通过FFT方式将电流信号进行谐波分析；同时检测单元还检测中频炉的三相交流电压，将检测到的中频炉的三相交流电压采用隔离方式传输给主控单元，主控单元对中频炉的三相交流电压进行谐波分析。
主控单元根据上述的电流谐波、电压谐波的频谱特征进行高频吸收抑制，通过调整RC高频吸收装置中RC串联支路数，来调整内部吸收网络的电容大小，从而改变高频吸收装置的谐振频率，对中频炉系统中的高频谐波进行抑制，减小中频炉在开关换向时，可控硅并联吸收RC高频吸收装置的电流，使中频炉工作稳定，同时解决系统谐振问题。
现有的2套中频炉通过一台专用供电变压器提供电源，供电变压器采用星三角结构，本实施例将隔离变压器串联在功率较小的中频炉输入侧的进线端，隔离变压器功率与中频炉功率匹配，对供电线路的传导高频进行电气隔离，阻断线缆传导干扰。
实施例三
如图4所示，本实施例提供一种中频炉配电系统主动谐振抑制方法，采用上述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统，包括：
步骤1：获取隔离变压器等效电感、中频炉输入等效电感和中频炉频谱特性；
步骤2：根据隔离变压器等效电感、中频炉输入等效电感和中频炉频谱特性确定初始谐振频率，根据初始谐振频率确定接入的可调RC高频吸收装置内RC串联支路数。
其中，根据已知的电感
、
和中频炉工作频率的特征次谐波进行初始参数设
定，为了保证装置运行的可靠性，RC高频吸收装置与系统电感等效的谐振频率低于中频炉
产生的高次谐波，对中频炉产生的高次谐波呈现感性特性，其谐振频率低于特征次频率
30%。
然后根据LCL型谐振计算公式计算初始谐振频率：
其中，
为可调RC高频吸收装置总的电容器容值，
是圆周率。通过初始谐振频率
的计算确定初始接入系统的RC串联支路数。
步骤3：获取中频炉实时工作电流、电压以及可调RC高频吸收装置实时工作电流；
步骤4：根据中频炉实时工作电流、电压进行频谱分析，根据已知的电感
、
、
计算出谐振频率值，对检测到的中频炉高频谱段进行抑制，谐振频率对中频炉高频谱段呈
感性抑制，通过并联分流的原理减小可控硅换向时吸收电路的电流。
步骤5：根据中频炉电流、电压频谱分析结果以及可调RC高频吸收装置实时工作电流调整所接入的RC串联支路的电容值。
其中，中频炉工作时根据功率大小和工作特性，工作中频炉会发生变化，通过实时检测分析的中频炉高频谱段，同时根据RC支路实际工作的电流值进行电容值的实时调整，动态跟踪中频炉高频谐波变化，实现稳定的治理，解决中频炉系统中谐波干扰问题。
本实施例实时检测中频炉电压、电流进行频谱分析，同时检测可调RC高频吸收装置实际工作电流，对主动谐振抑制装置的电流进行频谱分析，避免装置支路过载，将两部分的参数进行分析后，反馈给主控单元进行再次计算，然后调整谐振频率值，通过对可调RC高频吸收装置RC支路进行投切，调整电容容值，改变谐振点的谐振频率，并根据实时中频炉电压、电流和主动谐振抑制装置工作电流进行调整，调整电容值，最终确定主动谐振抑制装置工作频率值，使其对中频炉配电系统中的高频谐波进行实时抑制。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种中频炉配电系统主动谐振抑制装置，其特征在于，包括：串联在中频炉与供电线路之间的隔离变压器、并联在中频炉供电进线端的可调RC高频吸收装置；
其中，可调RC高频吸收装置包括多组等容并联的可投切RC串联支路。
2.如权利要求1所述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制装置，其特征在于，多组等容可投切RC串联支路并联后串联高阻后接地。
3.如权利要求1所述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制装置，其特征在于，还包括串联在中频炉供电进线端电流互感器，所述电流互感器用于检测中频炉工作时进线端电流值。
4.一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统，其特征在于，包括主控单元、检测单元以及如权利要求1-3任一项所述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制装置，所述主动谐振抑制装置安装在功率小的中频炉侧；
所述检测单元用于检测中频炉工作时电流信号、三相交流电压并传输给主控单元；
所述主控单元分别根据接收的电流信号、三相交流电压进行谐波分析得到电流谐波、电压谐波，根据电流谐波、电压谐波调整所述可调RC高频吸收装置中所接入的RC串联支路数。
5.如权利要求4所述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统，其特征在于，将所述隔
离变压器和中频炉供电线路等效为电感
，将中频炉进线端串联电感及线路等效为电感
，电感
、电感
以及可调RC高频吸收装置构成LCL可调谐振回路，主控单元根据电感
、电感
和中频炉频谱特性，确定初始接入的可调RC高频吸收装置中RC串联支路数。
6.如权利要求4所述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统，其特征在于，可调RC高频吸收装置投入运行后，所述主控单元根据中频炉工作时实时电流、电压以及可调RC高频吸收装置的工作实时电流调整可投切的RC串联支路数。
7.一种中频炉配电系统主动谐振抑制方法，采用如权利要求4-6任一项所述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制系统，其特征在于，包括：
获取中频炉工作电流、电压以及可调RC高频吸收装置工作电流；
根据中频炉工作电流、电压进行频谱分析；
根据中频炉电流、电压频谱分析结果以及可调RC高频吸收装置工作电流调整所接入的RC串联支路的电容值。
8.如权利要求7所述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制方法，其特征在于，获取隔离变压器等效电感、中频炉输入等效电感和中频炉频谱特性；
根据隔离变压器等效电感、中频炉输入等效电感和中频炉频谱特性确定初始谐振频率，根据初始谐振频率确定接入的可调RC高频吸收装置内RC串联支路数。
9.如权利要求8所述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制方法，其特征在于，所述初始谐振频率计算公式为：
其中，
为隔离变压器和中频炉供电线路等效电感，
为中频炉进线端串联电感及线
路等效电感，
为可调RC高频吸收装置总电容值，
是圆周率。
10.如权利要求8所述的一种中频炉配电系统主动谐振抑制方法，其特征在于，所述初始谐振频率低于中频炉特征次频率的30%。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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