中频电炉特征谐波电流的计算

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中频炉谐波治理装置无功补偿及中频炉谐波解决方案

中频炉谐波治理装置无功补偿及中频炉谐波解决方案中频炉行业分析谐波分为三类，即零序、负序、和正序。

零序的谐波如3次，6次，9次，12次，……，产生不变的磁场，使变压器、用电负载、线缆等的磁性损耗大大的增高，特别是造成中性线（零线）过流（是正常电流的3～20倍），并转化为高热而损失电能或产生事故。

负序的谐波如2次，5次，8次，11次，……，产生反方向的旋转磁场，使转动设备力矩下降，浪费动力而损失电能；正序的谐波如4次，7次，10次，13次，……，则产生间歇正向磁场，使转动设备转速不稳并与负序分量一起，造成设备的振动和抖动。

谐波的存在使电力设备损耗增加、寿命缩短、绝缘老化、温度升高。

高次谐波的存在对通讯系统工程产生干扰。

对自动化产生误动作。

加大计量误差。

影响设备正常运行。

当电网安装有补偿电容时，问题尤其严重。

高次谐波可能因电容器组的配置而造成系统谐波放大，产生并联或串联谐振。

损坏供、用电设备，或者进入电容器组,造成电容器组过载而发生击穿报废。

中频电炉属于典型谐波源，产生大量谐波，造成补偿电容器无法正常投入运行，功率因数达不到供电要求的0.9以上。

中频炉典型案例分析某铸造公司主要设备为中频电炉，中频电炉属于典型谐波源，产生大量谐波，造成补偿电容器无法正常投入运行，功率因数达不到供电要求的0.9以上，每月产生无功罚款1.2万元左右，变压器温度在夏季达75度，造成电能浪费，寿命缩短。

中频电炉铸造车间以0.66KV电压供电，其主要负荷为6脉动整流中频炉，整流设备在工作中在把交流变为直流的同时产生大量的谐波，属典型谐波源；谐波电流注入电网，在电网阻抗上产生谐波电压，引起电网电压电流畸变，影响供电质量及运行安全，使线路损耗及电压偏移增加，对电网和工厂本身电气设备均会产生不良的影响。

三相桥式全波整流电路将工频50HZ整流成脉动的直流电，可以调节的直流电压UD，来调节负载电流。

LD为滤波电抗，是把工频和中频网络隔开，并把直流电流滤成平化的波形。

串联谐振中频电炉原理_串联谐振中频电炉电路特点

串联谐振中频电炉原理_串联谐振中频电炉特点大家之前都在聊中频电炉，是不是对中频电炉非常了解呢，今天不妨大家一起来交流一下，互相学习一下经验，弥补一下自己的不足，那我就先来提一个问题，大家是否知道串联谐振中频电炉电路特点，还有就是串联谐振中频电炉原理有哪些具体应用，这个问题不好回答吧，既然大家都不知道，那今天就给大家科普一下串联谐振中频电炉原理，不知道的小伙伴可要仔细阅读哦！那么下文就开始介绍串联谐振中频电炉电路特点了。

【串联谐振中频电炉原理】串联谐振中频电炉电路特点所谓串联谐振是指回路中LC串联，两者阻抗之和刚好为0，所以整个回路呈纯电阻性，整个回路阻抗变小，电流将变大。

在电力系统中可能会造成过电压，所以在电力系统中也较电压谐振【串联谐振中频电炉控制板详解】串联谐振中频电炉电路特点整流控制电路简单，只是在一般三相晶闸管半控桥式整流电路用触发器的基础上，加一斜波发生器构成。

斜波发生器是代替触发器的移相角设定功能。

每次起动时，斜波发生器输出到触发器的电压会按预定的速率，由零逐渐升高，终稳定在某一值。

因此，串联谐振中频电炉原理相应的触发脉冲的控制角会从变大逐渐减小，终稳定在0°，使晶闸管全导通，从而实现软起动。

在正常停止时，情况则相反，串联谐振中频电炉电路特点斜波发生器的输出电压由恒定值逐渐降至零，晶闸管从全导通状态逐渐过渡到截止。

因故障停止时，则采取封锁触发脉冲的方法，使晶闸管快速截止。

逆变控制电路如图1-7-3所示．其工作波形示于图1-7-4。

在t=t0时刻触发KS1，方波环节把经电流互感器CT1检出的电流信号变成方波。

方波的作用有二：一是方波的后沿作为延时环节的延时起点：二是方渡使计数器复位。

方波结束，延时环节开始延时，计数器开始计数。

延时一td后，双稳环节输出端q3变成“1”，打开了图中上一个脉冲形成环节的门，串联谐振中频电炉原理允许计数器的溢出脉冲通过。

计数器的计数值是固定的(例如1024)，计数值到，其输出端qs成“1”，经脉冲形成环节，生成固定宽度的脉冲，再经脉冲功放去触发晶闸管KS2。

3_4MVA中频炉谐波测量与分析

中频感应加热炉（以下简称中频炉）是一种快速稳定的金属加热装置，三相工频交流电经过变频装置转变为中频单相交流电，通过感性负载给金属加热[1] ，其接线原理图如图1所示。

其中，变频装置是中频炉的核心设备，它产生的谐波使旋转电机产生附加功率损耗以及局部发热，增加变压器和输电线路的损耗，造成继电保护、自动化装置工作紊乱，引起电力测量误差，干扰通信系统等危害[2-3]。

因此，大功率中频炉的谐波问题不可忽视。

图1中频炉接线原理图Fig.1 Wiring diagram of IF furnace常用的谐波测量技术有以下两种：第一种是基于虚拟仪器的谐波测量系统。

系统的总体方案设计框图如图2所示。

这个系统以一台普通计算机为基础，用软件实现测量系统的功能，充分体现了“软件就是仪器”的虚拟仪器理念。

图中信号转换装置为自制电路，作用是将被测的高电压和大电流转换为-5V到+5V的电信号，数据采集卡是美国NI公司的ATMIO-16E-2。

12位A/D转换分辨率，16通道单端模拟输入，取样率500sps；第二种是基于PQPT1000电能质量分析仪的谐波测量。

瑞士莱姆LEM PQPT1000电能质量分析仪集多种功能于一体：电能质量分析、故障录波、暂态分析测量分析电压和电流谐波，间谐波、闪变、三相不平衡度（正、负、零序）、频率、有功、无功、功率因数、视在功率、电压偏差等。

图2 谐波测量虚拟仪器原理框图Fig.2 Block diagram of harmonic measurement virtual instrument本文采用第二种方法，使用瑞士莱姆L E M PQPT1000对35kV文家堡变电站10kV文长线进行谐波测量，对测量数据进行分析，建立等效谐波模型。

同时提出一种简化谐波模型，通过和等效模型对比，验证简化模型的可行性。

简化模型可以方便的设置滤波器和无功补偿装置的参数，便于滤波器和无功补偿装置的设计。

[收稿日期] 2012-06-01[作者简介] 梁德华（1964-），男（汉），重庆市人，本科，工程师，主要研究方向：电力电子技术，E-mail:1dn@摘要：中频感应加热炉（简称中频炉）是一种快速稳定的金属加热装置,由于中频炉内部具有变频装置及其功率较大等特点，所以对公共电网注入的谐波不可忽视。

中频炉谐波检测与无功补偿技术研究

中频炉谐波检测与无功补偿技术研究1 谐波概况这些负荷的非线性和不平衡的用电特性，产生了谐波。

由于谐波的频率较高，使导线的趋肤效应加重，因此铜损急剧增加，谐波会导致继电保护和自动装置的误动作。

现代工业、特别是精密机械加工设备对电能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。

工厂内部的谐波问题应该受到广泛重视。

2 谐波治理的方法谐波的治理方法有三种，分别为无源滤波器法、有源滤波器法、混合型滤波器法。

下面就以上三种治理方法做简单介绍。

2.1 无源滤波器器采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流，是抑制谐波污染的有效措。

无源滤波器对某一频率的谐波呈低阻抗，与电网阻抗形式成分流的关系，使大部分该频率的谐波流入滤波器。

源滤波是目前广泛采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。

但是滤波特性受系统参数的影响较大：只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用。

2.2 有源滤波器由于无源滤波具有以上缺点，随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。

与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性，不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变、补偿无功，其具体特点如下:滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险：具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。

但有源电力滤波器的成本较高，这一点是限制其推广使用的关键。

有源电力滤波器工作通过检测被补偿对象的电流瞬时值，经指令电流运算电路得出谐波补偿电流的指令信号，控制变流器产生所需要的补偿电流。

补偿电流与负载电流中要补偿的谐波成份及无功电流相抵消，最终获得期望的电源电流。

电网侧的谐波电流可以写为:2.3 混合型滤波器混合型滤波器其基本思想是利用LC滤波器来分担电力有源滤波器的部分补偿任务。

由于LC滤波器与电力有源滤波器相比，其优点在于结构简单、易实现且成本低，而电力有源滤波器的优点是补偿性能好。

二者结合同时使用，既可克服电力有源滤波器容量大、成本高的缺点，又可使整个系统获得良好的性能。

中频炉谐波治理方案

中频炉谐波治理方案中频炉谐波治理方案背景介绍中频炉是金属加热行业常用的设备，用于原材料加热、熔化和加工。

然而，中频炉在运行过程中会产生谐波，给设备运行和周围环境带来不良影响。

因此，开发一套中频炉谐波治理方案，对提高设备稳定性和降低谐波对周围环境的干扰具有重要意义。

谐波的产生原因中频电力设备在工作过程中，电流和电压会产生谐波，主要原因有以下几点：1. 非线性负载：中频炉采用电子元件进行控制和驱动，这些电子元件具有非线性特性，在工作时会引发谐波的产生。

2. 系统分布电感：中频电源系统由电缆、变压器、电容器等组成，其中的电缆和变压器等分布电感也会导致谐波产生。

3. 系统共轭电容：中频电源系统中存在的电容器会导致谐波产生，并且谐波频率与电容器的参数相关。

谐波的危害与影响谐波产生后，会对中频炉设备和周围环境产生不良影响，具体包括以下几个方面：1. 设备损坏：谐波会导致设备电气部件过热，加速元件老化和损坏，缩短设备寿命。

2. 能耗增加：谐波会增加电网传输损耗，导致设备能耗上升。

3. 噪声扰动：谐波会引起设备振动和噪声，影响工作环境和员工健康。

4. 周围设备干扰：谐波会对周围设备产生电磁干扰，影响其他设备的正常运行。

谐波治理方案为了解决中频炉谐波的问题，制定一套谐波治理方案非常必要。

以下是一些常见的谐波治理方法：1. 谐波滤波器谐波滤波器是一种常见的谐波治理装置，通过引入一个并联的谐波滤波器，可以将谐波流导向滤波器，从而去除谐波分量，使系统中的谐波得到有效抑制。

2. 变压器的配置优化通过对中频炉工作电压进行合理设计，可以减少变压器的励磁电流，降低谐波的产生。

3. 地电网优化通过对地电网进行优化，使用合适的接地电阻和接地方式，可以降低谐波对电网的污染。

4. 换流器技术改进对中频炉的变频装置进行改进，使用多级换流器等技术，可以有效减少谐波的产生。

5. 降噪措施采取一些降噪措施，如加装隔音材料、减振器、静音设备等，可以减少谐波对周围环境的噪声干扰。

中频炉谐波治理介绍

某钢厂中频炉谐波治理介绍
石家庄波宏科技有限公司
1
某钢厂中频炉谐波治理介绍
石家庄开发区波宏科技有限公
摘要：炼钢用中频电炉产生大量的谐波，导致电能质量下降，增加设备损耗。同时功率因数较低。本文通过对某钢厂中频电炉进行谐波测量和分析，采取治理措施，取得了预期的结果。关键词：中频电炉；谐波治理；无功补偿； 1. 供电系统概况
的电费单数据：
2#变压器
实际力率
缴纳的调整电费
5 月，投入滤波前 0.65
24904.34 元
6 月，投入滤波后 0.94
-968.19 元(即奖励电费)
注：由于测量期间中频炉设备属间歇运行，正常运行后实际力率应大于 0.95。
由于滤波设备提升了系统电压，每炉的生产周期由原来的 60 分钟降为 50 分钟，有功电量
某钢厂中频炉谐波治理介绍
石家庄波宏科技有限公司
2
n=kP±1
式中 P－变流器脉动数；
K－正整数，K=1、2、3、…
按上式计算，中频炉的特征谐波为 5、7、11、13 次谐波，由于存在非对称触发等原因，可能会产生其
它次数的非特征谐波，但是主要以特征次谐波为主。
3. 谐波测量结果
测量点选在 2#变压器的 10kV 进线侧，由测量结果可知，2#变压器的自然功率因数为 0.72，电压总畸变

Qc=1440kvar
Qc=1440kvar
图 1 供电系统图
2. 中频炉的谐波特性
中频电炉是将工频 50Hz 交流电进行整流，然后再逆变为中频 300Hz～10kHz 电源，利用电磁感应原理进
行加热。
中频炉属交一直一交供电，整流部分一般采用三相桥式电路，直流回路的脉动数为 6，

中频电源计算方法

1.中频加热炉功率计算P=（C×T×G）÷（0.24×S×η）注释：1.1 C=材质比热（kcal/kg℃）1.2 G=工件重量（kg）1.3 T=加热温度Heating（℃）1.4 t=时间（S）1.5 η=加热效率（0.6）2中频炉淬火功率计算P=（1.5—2.5）×S2.1 S=工件需淬火面积（平方厘米）3.中频炉熔炼功率计算P=T/23.1 T=电炉容量（T）4.中频电炉频率计算δ=4500/d24.1 4500=系数4.2 d=工件半径5.进线整流变压器容量的选择电炉电源功率变压器容量（kW）（kV A）50 100100 160200 250250 315350 400500 630750 100……6.中频炉进线截面的选择电源功率铜芯电缆铝芯电缆（kW）（mm2）（mm2）50 25 35100 50 75200 95 150250 2×70 2×120350 2×95 2×185500 3×95 3×185750 4×95 4×1851000 5×95 5×1857.中频电炉输出电缆截面的选择中频炉功率电源的输出频率KW kHz0.5 1.0 2.5 4.0 8.0以下电缆截面积单位为：mm250 35 50/90 70 95 120100 50 70 95 2×70 2×95200 95 2×70 2×95 4×70 4×95250 2×70 2×95 3×70 5×90 5×95350 2×95 3×95 4×95 5×100 5×100500 3×95 4×95 5×100 5×150 5×200750 4×95 5×100 5×150 5×200 （5×150）×31000 5×100 5×150 5×200（5×150）×2 （5×150）×48.冷却水流量的选择8.1 中频炉进水压力：0.15—0.3Mpa8.2 冷却水温度在5—30°范围内，水质硬度不超过8度，浑浊度不大于5，PH值在6.5—8的范围内。

中频炉谐波分析及治理措施研究_楚红波

中频炉谐波分析及治理措施研究_楚红波2012年12⽉Vol.35No.6⼴西电⼒GUANGXI ELECTRIC POWER中频炉谐波分析及治理措施研究Harmonic Analysis and Suppression of Intermediate FrequencyInduction Furnace楚红波，刘路，宁⽂辉，卢景⽂，刘蔚CHU Hong-bo ，LIU Lu ，NING Wen-hui ，LU Jing-wen ，LIU Wei（⼴西电⽹公司电⼒科学研究院，南宁530023）（Guangxi Power Grid Electric Power Research Institute ，Nanning 530023，China ）摘要：针对某铸造⼚中频炉配套滤波器谐波放⼤问题进⾏分析、研究，设计了新的滤波器⽅案。

新⽅案经过仿真计算及实际应⽤，证明能解决原有谐波放⼤问题，并有效降低了其他各次谐波，对其他类似⽤户谐波治理的⽅案设计有参考价值。

关键词：谐波；滤波器；中频炉Abstract ：The filter harmonic amplification problem of the intermediate frequency induction furnace in a certain foundry plant was analyzed and studied ，and a new filter scheme was designed.By the simulation and actual application ，the new scheme has been proved to be able to solve the harmonic problem ，and to suppress effectively other harmonics ，which has reference value for the scheme design of similar harmonic suppression.Key words:harmonic ，filter ，intermediate frequency induction furnace 中图分类号：TK714.3⽂献标志码：A⽂章编号：1671-8380（2012）06-0022-04收稿⽇期：2012-09-10；修回⽇期：2012-11-29⼴西某公司铸造中⼼现有3台额定功率为8000kW 的24脉中频炉，由110kV 铸造变电站提供电源，投运以来注⼊电⽹的23、25次谐波电流严重超标，针对此问题，为每台中频炉配置了滤波器[1]。

中频电炉专用谐波滤波器

中频电炉专用谐波滤波器中频电炉专用谐波滤波器 2011年08月12日重要提醒:系统检测到您的帐号可能存在被盗风险，请尽快查看风险提示，并立即修改密码。

| 关闭网易博客安全提醒:系统检测到您当前密码的安全性较低，为了您的账号安全，建议您适时修改密码立即修改 | 关闭变频器专用滤波器变频器专用滤波器，中频炉专用滤波器，焊机专用滤波器，伺服专用滤波器，滤波器一、中频电炉专用谐波滤波器概述:绿波杰能MLAD-M系列中频电炉专用谐波滤波器，是绿波杰能专门为中频感应炉而研发的消谐、补偿专用谐波滤波器产品。

在长期从事中频电炉消谐、补偿的过程中，绿波杰能发现:大多数的熔炼熔炼碳钢、合金钢、特种钢等钢铁制品的工厂，以及熔炼铜、铝等有色金属的工厂使用的中频电炉，采用的是200-2500Hz中频电源进行感应加热、熔炼保温。

中频电炉因其设备体积小、重量轻、效率高、耗电少、熔化升温快、炉温易控制、生产效率高等诸多特点，而在冶炼及机加工行业中得到了较为广泛的应用。

二、中频电炉专用谐波滤波器工作原理在冶炼和机加工行业中，中频电炉是最常见的谐波源，又以6脉冲中频电炉、10脉冲中频电炉和12脉冲中频电炉最为常见。

对于6脉冲中频电炉，其产生的谐波主要为5、7、11、13、17、19次高频谐波;而12脉冲中频电路炉，主要产生11、13、23、25次等高频谐波;一般情况下，小型换流装置采用6脉冲，较为大型采用12脉冲。

绿波杰能MLAD-M系列中频电炉专用谐波滤波器，已经有多套成功运行在冶炼厂、铸造厂、机加工厂。

安装绿波杰能MLAD-M系列中频电炉专用谐波滤波器后，电压畸变率、功率因数等主要指标都会控制到供电部门考核所要求要求的标准之内。

中频电炉产生在不断的工作阶段，其产生的谐波状况是不同的:在中频电炉加热升温阶段，此时工作电流大、谐波含量高;在融化阶段:此时工作情况和加热升温阶段一样，处于大电流、高谐波含量状态;在保温出炉阶段，此时工作电流小、谐波含量相对较低。

中频炉工作原理及谐波治理

中频炉工作原理及谐波治理摘要：本文主要介绍了中频炉的工作原理以及如何进行谐波治理。

中频炉作为一种重要的工业加热设备，在金属加工、熔炼和铸造等领域中广泛应用。

然而，中频炉在工作过程中会产生谐波，给设备和电网带来一系列的问题。

因此，了解中频炉的工作原理以及谐波治理方法对于确保设备安全稳定运行具有重要意义。

一、中频炉工作原理中频炉是一种利用电磁感应原理进行加热的设备。

它主要由电源系统、电容电池、中频炉体和控制系统等组成。

电源系统：电源系统提供稳定的交流电源，通常为三相交流电源。

它将高压交流电源通过变压器降压后，通过整流装置进行整流处理，将交流电转换为直流电来供电。

电容电池：电容电池是中频炉的核心部件之一，它由多个电容器组成。

电容电池的作用是存储电能，提供中频炉工作所需的高电能。

中频炉体：中频炉体是中频炉的主要部件，它由线圈和感应盘组成。

线圈通电产生强磁场，感应盘由导电材料制成，放置在线圈中。

当感应盘置于炉体中的金属工件上时，由于感应盘中的感应电流产生的涡流效应，工件表面会受到加热。

控制系统：控制系统用于对中频炉的工作进行参数调节和监控。

通过控制系统，可以调整电源输出的电流和频率，以确保中频炉的稳定运行。

二、谐波产生的原因在中频炉的工作过程中，电源输入的交流电会引起谐波的产生。

主要的谐波成分有三次谐波和五次谐波。

谐波的产生主要有以下几个原因：1. 非线性负载：中频炉在工作时，产生的感应电流是非线性载荷，会引起谐波的产生。

非线性负载通常指的是电容电池和感应盘等部件。

2. 电源波形不纯：电源的波形不纯也是谐波产生的原因之一。

如果电源波形不纯，包含有寄生谐波，将会导致谐波的增加。

3. 外部影响：中频炉周围的其他设备和线路也可能对电源产生干扰，引起谐波的产生。

三、谐波治理方法为了减少谐波对中频炉和电网的影响，谐波治理变得非常重要。

下面介绍几种常见的谐波治理方法：1. 滤波器的应用：滤波器是一种常见的谐波治理设备。

中频炉谐波分析与治理

中频炉谐波分析与治理摘要：文章对中频炉谐波产生原理及谐波特点进行分析，并对珠海凌达压缩机有限公司铸造车间中频炉谐波进行测量提出治理方案，以减少谐波对电网的影响，提高电网质量。

关键词：谐波；中频炉中频炉是将工频交流电整流成直流后转变为中频交流电的电源装置，一般频率可达300～1 000 Hz。

中频电流通过电容和感应线圈在线圈中形成高密度磁力线，切割线圈中的金属材料并产生涡流使金属材料熔化。

中频炉工作时产生的谐波会增加变压器和电网损耗，对继电保护及计量设施产生干扰，谐波还会使无功补偿电容器回路被放大。

本文通过对中频炉整流电路进行分析，对珠海凌达压缩机有限公司的中频炉谐波进行测量，并通过分析及测量对谐波提出治理方案，以达到提高电网质量的目的。

1 谐波简析从严格意义上说谐波是指电流中所含有的频率为基波整数倍的电量，我们正常使用的电网电压波形可看作是正弦波，其电压可表示为：式中，u为电压有效值，α为相角，ω为频率。

当一个正弦电压源加在一个非线性装置上时，其产生的电流不是完全的正弦波形。

由于存在系统阻抗，将造成非正弦的压降，因而在负荷端引起电压畸变，也就是我们平常所说的谐波。

对于周期为T=2π/ω的非正弦电压u（ωt），当满足狄里赫利条件，则傅里叶级数展开为：上式中频率与工频相同的分量成为基波，频率为基波整数倍的分量称为谐波（同理可得出非正弦电流）。

n次谐波电压及电流含有率分别为：式中，Un为n次谐波电压有效值，U1为基波电压有效值，In为n次谐波电流有效值，I1为基波电流有效值。

谐波电压含有量UH及电流含有量IH分别为。

电压谐波总畸率及电流谐波总畸变率分别为。

2 中频炉整流电路谐波分析我们通过目前常用的6脉动和12脉动整流电路对对中频炉产生的谐波情况进行分析。

6脉动整流电路指以6个晶闸管组成的三相桥式整流电路，如图1所示。

如电路满足狄利克雷条件，即直流侧电感无穷大，交流侧电抗为零，迟触发角α为零，对交流侧电流按傅里叶级数展开为：通过上面的公式可以看出，6脉动整流电路谐波分量主要为5、7、11、13等6k±1（k为整数）次，因此6脉动整流电路的特征谐波分量主要为6k±1（k 为整数）次。

中频炉谐波治理

中频炉谐波治理近年来，随着工业化进程的不断加快，中国正在成为世界工厂”，同时周边环境污染也正日益加剧。

公用电网对用电设备来说也是一种吓境”，它也面临着污染，公用电网中的谐波电流和谐波电压就是对电网环境的最严重的一种污染。

谐波使电能的传输和利用的效率降低，使电气设备过热，产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁;谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁;谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。

对电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

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。

可控硅中频炉工作原理1.1中频炉电气原理可控硅中频电源在我国诞生于20世纪70年代，可控硅静止变频与旋转式机组变频相比，具有很多优点，因此近三十年来可控硅中频电源在感应加热领域得到大量应用，传统的可控硅中频电源。

电网提供正弦交流电流，先输入整流器，通常采用三相桥式整流电路，然后经由逆变电路，负载为并联谐振形式，为电炉提供高频大电流。

1.2中频炉电磁感应加热原理根据英国物理学家法拉弟电磁感应理论，当电路围绕的区域内存在交变磁场时，电路两端就会感应出电动势，如果闭合就会产生感应电流。

中频炉即利用较高频率，交变电流产生交变磁场，再利用交变磁场产生涡流达到加热效果，常见感应加热电源原理示意中频大电流来进行感应加热是充分利用电流的集肤效应，当交流的电流流过导体的时候，会在导体中产生感应电流，从而导致电流向导体表现扩散。

也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。

这也就无形中减少了导体的导电截面，从而增加了导体交流电阻，损耗增大。

工程上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e=0.368的距离8为集肤深度。

在常温下可用以下公式来计算铜的集肤深度:。

中频炉谐波治理设计方案

中频炉谐波治理设计方案根据用户/电力部门的要求，我公司对该项目的 X 吨中频炉谐波进了测量，根据测量数据，设计一台低压＜ X KV＞中频炉谐波治理装置一套，由于用户中频炉在投运中功率因数已经很高，本方案仅以治理谐波为主，设计要求是滤波装置投入后，使注入系统的各次谐波电流和谐波电压，达到国家标准。

一、参考标准：1.GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》2.GB10229-88 电抗器3.GB12325-90 《电能质量，供电电压允许偏差》4.GB12326-90 《电能质量，电压允许波动和闪变》5.GB/T15576-1995低压无功功率静态补偿装置总技术条件6.GB3983.1-89 《低电压并联电容器》7.GB4208-93 外壳防护等级（IP代码）8.GB4720-84 电控设备第一部分低压电器电控设备9.GB12747-91 自愈式低压并联电容器二、基本参数变压器容量 X KVA， X KV/ X KV，△U%= X %，负载 X 吨中频炉。

三、按经验值数据设计I=XA ，I1=XA, I5=X%, I7=X%, I11=X%, I13=X%,谐波电流选取：I1=X×K=XA，I5=XA, I7=XA,I11=XA四、滤波方案的确定1、为了保证设备正常运行和可靠供电，减少谐波对电网的污染，根据我国GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》规定，我们采用在低压侧安装滤波补偿装置。

从数据分析，中频炉为6脉冲整流，特征谐波为6K+1，主要谐波次数为5、7、11、13次。

2、方案：由于中频炉功率因较高，谐波电流又大，既要考虑无功不能过补，又要谐波滤除率达到标准，因此基波补偿容量不能过大，但必须有足够的安装容量使谐波滤除率达到标准，考虑背景谐波影响及以往的经验，经计算：决定基波补偿容量XKvar，在低压侧功率因数大于0.96，高压侧大于0.92。

本方案设计X条滤波支路：5次X条支路，7次X条支路，11次X条支路（高通支路），为了使各支路无功消耗相同，每支路补偿容量都为XKvar.五、接线图：六、滤波装置主要功能：1、从测量数据所知，中频炉负荷变化比较稳定（除出炉时外），不需要采用快速晶闸管投切的自动补偿，而且晶闸管容易损坏，控制回路复杂,运行不可靠，维修工作量大，成本高，因此本方案中采用真空交流接触器投切开关，用智能控制器按负荷无功功率变化，自动跟踪快速投切。

中频电源电流及各参数计算

中频电源已广泛应用于工业加热领域0 引言工频加热技术与其它各种物理加热技术相比，确实具有较高的效率，但存在一些明显的不足。

在现代工业的金属熔炼、热处理、焊接等过程中，感应加热被广泛应用。

感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量进行加热的，它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热[1]。

随着电力电子技术的不断成熟，感应加热技术得到了迅速发展。

本文设计的70KW/500HZ中频感应加热电源采用IGBT 串联谐振式逆变电路，能够实现频率自动，电路结构简单，高效节能。

1 主电路结构主电路由整流电路、逆变电路、保护电路组成，其结构如图1。

2 主要器件的设计2.1 整流电路的设计中频电源采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高可以减轻直流滤波环节的负担[2]。

根据设计要求：额定输出功率P=70KW，输出频率f=500HZ，进线电压UIN=380V，取逆变器的变换效率=0.9。

1）确定电压额定值URRM考虑到其峰值、波动、雷击等因素，取波动系数为 1.1，安全系数=2，选取电压为：URRM≥UIN× ×1.1 =1179V根据实际二极管电压等级，取URRM=1600V。

2）确定电流额定值IT(AV)IT(AV)=0.368×Id=0.368×=0.368× =56A考虑冲击电流和安全系数，实取额定电压1600V，额定电流200A的整流模块。

2.2 逆变电路的设计逆变电路是由全控器件IGBT构成的串联谐振式逆变器，两组全控器件V1、V4和V2、V3交替导通，输出所需要的交流电压。

IGBT的主要参数有最高集射极电压（额定电压）、集射极电流等[3]。

1）确定电压额定值UCEPIGBT的输入端与电容相并联，起到了缓冲波动和干扰的作用，因此安全系数不必取得很大，一般取安全系数=1.1平波后的直流电压：Ed=380V× × =590V关断时的峰值电压：UCESP=(590×1.15+150)× =912V式中1.15为电压保护系数，150为L 引起的尖峰电压。

中频炉谐波生成原理及治理方法

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图３非标准周期波形的标准分析示意图
对于中频开关电源来说，（１）谐波主要产生在三相桥式整流电路，整流输出为脉动数为６的脉动直流，变频器的特征谐波频谱计算公式为６Ｋ ±１，式中Ｋ为正整数，Ｋ＝１、２、３．．．．按以上公式计算，中频炉的特征谐波为５、７、ｎ、１３．．．．各次谐波有效
Ｌ４厂ＫＰｌ．ｒＫＰ３．：５
值与谐波次数成反比，且为基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
可以看出最严重的是５次谐波，其次是７次，再其次是ｌ１次、ｌ３次。（２）在逆变过程中，首先由直流得到的是方波电源，方波相当于含有大量高次谐波的正弦波叠加，这也是产生谐波的原因；还有存在非对称触发等原因，可能会产生其它次数的非特征谐波，但主要以特征次谐波为主。３谐波治理中频炉在使用中产生大量的谐波，导致公共电网中的谐波污染非常严重，因而改善中频炉电力品质成为应对的主要着力点。３．１Ｌｃ滤波器Ｌｃ滤波器几乎安装于所有中频炉中，是无源谐波抑制装置。它由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。这种滤波器出现最早，成本比较低，但同时存在一些较难克服的缺点，比如只能针对单次谐波，易发生谐波共振，导致设备损坏。同时，这一方式无法应对瞬变、浪涌和高次谐波，存在节能的漏洞。・３．２有源电力滤波器（ＡＰＦ）有源电力滤波器是抑制谐波比较新的方法，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，且补偿特性不受电网阻抗的影响，因而受到广泛的重视，并且已在日本等国获得广泛应用。但有源滤波器成本高昂，价格昂贵，投资回报期长，大多数企业难以承受。３．３ＬＣ＋ＡＰＦ混合型滤波补偿利用有源滤波器ＡＰＦ与多组Ｌｃ无源滤波器并联使用。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谐波源，Ｌｃ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ｕ次甚至１３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，有源电力滤波器可说是起拾遗补缺的作用，它只需补偿Ｌｃ滤波器未能补偿的谐波，这样有源电力滤波器只需提供很小的补偿的电流，因而容量不需很大，成本相对较低。３．４采用１２脉动整流电路消除谐波（下转第４７７页）