[发明专利]晶体生长炉电能质量分布式补偿与品质提升方法

说明书

本发明公开了一种晶体生长炉电能质量分布式补偿与品质提升方法，所述方法具体如下：通过对每一晶体生长炉进线端并接一有源滤波器，并通过485通信总线将有源滤波器通信端连接到晶体炉电能质量集中管控平台形成分布式就地补偿系统；晶体炉电能质量集中管控平台采集每一有源滤波器检测数据和补偿数据，并完成协调控制；每一所述有源滤波器对每一晶体生长炉进行监测和自适应投切；另外，分布式就地补偿系统通过对母线进行监测，并通过有源滤波器实时补偿，消除各有源滤波器之间形成的干扰信号。本发明的晶体生长炉电能质量分布式补偿与品质提升方法，生长炉并接的有源滤波器进行就地补偿，并通过开关柜有源滤波器进行总体补偿，提高生产生产质量。

技术领域

本发明涉及一种晶体生长炉供电补偿系统，具体涉及一种晶体生长炉电能质量分布式补偿与品质提升方法，属于晶体生长炉供电补偿系统技术领域。

背景技术

对于晶体生长炉来说，优质的电能质量非常重要，母线上的电流谐波会最终传导进入变压器，除了导致变压器损耗增加外，过大的谐波电流会导致变压器电压波动，影响晶体炉的控制效果；畸变的电压和电流会使整流效率和质量降低，时时刻刻影响晶体的质量；晶体生长炉现场存在很多不可控整流设备，外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压，经电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流电压；在整流回路中，输入电流的波形为不规则的矩形波，波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，谐波次数通常为6n±1次高次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统；由于谐波引起电压畸变、电流放大超出元器件额定的工作电压和电流，所以抗谐波主要是通过提高电容、开关等元器件的耐压和通流参数的方法从而提高补偿设备抗谐波干扰能力，但是元器件的物理参数是有一定限度的，电容合闸时仍会将谐波电流放大，倒送至电网，导致元器件经常损坏，所以此种方法不能从根本上解决谐波污染的问题；谐波抑制主要是通过在电容补偿回路中串联与之相匹配的电抗器同时提高电容、开关的物理参数，从而有效滤除电网中的部分谐波电流，一般30%左右，另外电容合闸时不会产生谐波电流放大，倒送至电网加重污染等问题，该方法既能有效抑制谐波，又能保证补偿设备正常工作；此种谐波治理方法是目前最经济也是最常用的有效方法，但是在谐波污染较为严重的情况下，此种方法不能从根源上彻底解决谐波污染状况，必须量身定做无源滤波器或有源滤波器；无源滤波器是指用电阻 R/电感 L/电容C等无源元件组合设计构成的滤波器，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到滤除谐波的作用；无源滤波装置是目前应用较为广泛的谐波治理手段，它是按照希望抑制的谐波次数专门量身制造的，采用电感、电容的调谐原理，将谐波陷落在滤波器中，以减少对电网的注入；特点：结构简单，技术己比较成熟，应用领域广泛，相比有源滤波成本较低，与抑制谐波方法相比成本较高，但是谐波滤除效果受电网阻抗及元器件品质参数影响较大，滤波参数容易发生漂移，自适应差，滤波不够彻底，所以需经常进行系统参数的校正，或重新设计；有源滤波方案是采用现代电力电子技术和基于高速DSP 器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。通过检测系统中的电流等信号，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波；特点是从原理上讲，可以基本完全滤除系统中的谐波，具有不用电感、体积小、重量轻等优点：但是技术相对不够成熟，价格太高，受硬件限制，容量较小，应用场合有限等；基于有源电力滤波器的谐波补偿原理是有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿，其原理为：APF系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流；现有技术中，晶体生长炉在APF的集中补偿方案是目前最常见的APF补偿安装方式，其基本原理如下图所示，在配电主变压器机房，集中配置APF配电柜，将APF统一安装；集中补偿的好处是工程量小，安装管理方便，而且安装位置离变压器近，对变压器补偿效果更好，更容易满足电网考核要求；因此集中补偿是很多企业第一选择；但其无法提高产品质量，由于现场晶体炉安装方式为一字串联，每个晶体炉都会产生谐波，在配电室集中补偿并不能有效降低母线上的谐波，特别是离变压器远的晶体炉；所以并联补偿不适合与本系统。