中频炉工作原理及谐波治理.doc

中频炉工作原理及谐波治理.doc中频即工任原理及偕液治理
（温州电业局，温州
325000)
0引言
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■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 岀了解决方法，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.
图1中频电源主电路
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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（LJ除滤波外，还起着整流桥与逆变桥
收稿 E)期：2005-11-28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：
/a=2^3/n/d[sin（wr -（5） - l/5sin5（wr-（5）-- J）+1/1 lsinl l（wZ-（5）+l/13sin（wr- J）一 1/17sin（w/- （5）- l/19（wr-J）+…] （1）
由式（1 ）可知，交流侧电流中仅含6k ± 1 （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
1.0
0.8・
壬06 *
诡波次数
图3 三相桥式整流波形和频谱
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 LC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 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■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