冷库工程变频压缩机组的谐波治理.pdf
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1、541http:/冷库工程变频压缩机组的谐波治理(张伯乐李国涛刁明毅,赵斌)41UHUUuULaULILINUUUICHarmoOO电能质量冷库工程变频压缩机组的谐波治理张伯乐李国涛刁明毅赵斌(华商国际工程有限公司,北京市100069)nic Control of Variable Frequency Compressor Units in Cold Storage EngineeringTC(Huashang International Engineering Co.,Ltd.,Beijing100069,China)Abstract:With the increasingapplicati
2、onofhigh-power variable frequencyycompressorsincoldstorage engineering,t h e p r o b l e m o f h a r m o n i c sinlow-voltage distribution systems becomes increasinglysevere,the use of active filters in conjunction withreactors(connected in series at the front end ofcapacitor banks for reactive powe
3、rcompensationcabinets can effectively control harmonics.By analyzingthe working principle of the frequency converter andconsidering practical engineering case,the harmoniccontent of each order can be calculated.This allowsfor the accurate selection of the series reactance ratioand the required capac
4、ity of the active filter.It isproposed that,from the perspective of protectingcapacitors and ensuring the safe operation of reactivepower compensation devices,a series reactance ratio of7%is more suitable for cold storage engineering.Keywords:coldstorageengineering;frequencyy converter;active filter
5、;harmonic current;harmonic content;harmonic control;reactance ratio;power quality摘要:针对冷库工程大功率变频压缩机应用越来越普遍、低压配电系统的谐波危害越来越严重的问题,在无功功率补偿柜电容器前端串接电抗+有源作者信息张伯乐,男,华商国际工程有限公司,高级工程师。李国涛,男,华商国际工程有限公司,高级工程师。刁明毅,男,华商国际工程有限公司,工程师。赵斌,男,华商国际工程有限公司,助理工程师。滤波器可以很好地治理谐波。通过对变频器工作原理的分析,结合实际工程案例计算各次谐波含量,可以准确选择串联的电抗率和需要配置
6、的有源滤波器容量,提出:从保护电容器、保证无功补偿装置安全运行的角度考虑,串联电抗率7%更适合冷库工程的使用。关键词:冷库工程;变频器;有源滤波器;谐波电流;谐波含量;谐波治理;电抗率;电能质量中图分类号:TM714文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1003-8493.2023.08.0070引言随着国内冷链物流行业的蓬勃发展,各种型式和规模的冷库在国内应运而生,在日常运营中,电费成为冷库的主要成本,为了节约电能,提高生产效率,增强自身的竞争力,变频压缩机组、变频蒸发冷凝器在项目中得到越来越多的应用。变频技术在节能方面有着优越的表现,但是变频器产生的谐波会严重影响电能质量,造
7、成变压器过热、影响并联电容器的使用寿命、使断路器误动作、干扰电子设备等危害。采用有源滤波(APF)可以有效消除谐波,确保供配电系统安全、可靠运行,在无功功率补偿柜电容器前端串接适当的电抗器,可以避免配电系统产生谐振,限制电容器的合闸涌流。本文以具体工程为例,542http:/Aug.2023Vol.42No.8422023年第8 期ELECTRICITYBUILDING建筑电介绍变频压缩机组谐波电流的计算过程以及串联电抗率的选择依据,从而更准确治理谐波。压缩机组常用变频器的谐波电流压缩机组应用最广泛的是电压源交直一交变频器,这种变频器由整流器(交流整流成直流)和逆变器(直流逆变成交流)两部分组
8、成。通常,整流器为三相桥式不可逆或可逆整流,输出侧有大电容可看作是电压源,逆变器为PWM方式。对电网而言,变频器就是一个整流装置,其网侧谐波电流次数h=km1(k=1,2,3,m=整流器整流脉波数)。整流器为三相桥式整流(m=6)时,变频器网侧谐波电流的次数为5、7、11、13、17、19、2 3、25在考虑谐波电流的影响时,一般情况下考虑到2 5次已足够。由于整流器的负载是电容电阻性质,因此理论计算网侧谐波比较复杂。很多变频器厂商都可以提供变频器谐波含量的数据或资料,读者可以据此计算谐波含量。如果得不到相关的数据或资料时,也可由表1来计算变频器的谐波含量1。2压缩机组变频器谐波电流的计算过程
9、某工程选用2 台变频压缩机组,变频器的数据如表2 所示。计算谐波源1在10 0%负载率时的各次谐波电流,根据表1可求得:1s=60032%=192A;I=600 9.1%=54.6A;I=600 6.2%=37.2 A;I13=6003.5%=21A;I1z=600 2.5%=15 A;lig=600 1.9%=11.4A;|23=6001.3%=7.8A;125=6001.2%=7.2 A。计算谐波源2 在10 0%负载率时的各次谐波电流,根据表1可求得:1,=7 2 0 32%=2 30.4 A;I,=7209.1%=65.5A;In=7206.2%=44.6A;li3=7203.5%=2
10、5.2A;l17=7202.5%=18 A;Iig=7201.9%=13.7A;123=7201.3%=9.4A;12s=7201.2%=8.6A。两个谐波源的同次谐波电流在一条线路的同一相上叠加时,合成的谐波电流2 :I=Vm+Ih222+Kh/hi/h2(1)式中:Ih波源1的h次谐波电流,A;lh2谐波源2 的h次谐波电流,A;Kh一一计算系数,可按表3选取。计算可得:Is=382.85A,ZI,=99.2 3A,I=60.6 A,13=33.44 A,ZIi7=23.43 A,l1g=17.82A,123=12.21 A,Z2s=11.22A。谐波电流含量IH=(38 2.8 52+9
11、9.2 32+6 0.6 2+33.442+23.432+17.822+12.212+11.222)1/2=402.93 A。根据计算结果,本工程选用50 0 A的有源滤波器。从图1、图2 可以看出:治理前低压侧(0.4 k V)的电压总谐波畸变率约5.7%,电流总谐波畸变率约30%;治理后的电压总谐波畸变率约2.1%,电流总谐波畸变率约6.8%。从图3、图4可以看出:治理前低压侧(0.4 kV)的5次谐波电压表1大不同负载率情况下的基波及谐波含量Tab.1Fundamental and harmonic content under different load factors(I,/L0N)
12、/%负载率基波571113171923251./loN=25%26157.82.61.71.30.800.600.461./IoN=50%50238.94.12.31.81.20.820.691./LoN=75%75288.95.42.72.31.71.00.901./loN=100%100329.16.23.52.51.91.31.2注:Ih为h次谐波电流有效值;1。为变频器输出电流有效值;lo为变频器额定输出电流有效值。整流器为三相桥式整流,整流器交流侧有进线电抗器。表2 变频压缩机组数据Tab.2 Data for variable frequency compressor units谐
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