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羅氏線圈在有源濾波中的應用

PRBTEK ? 來源:PRBTEK ? 作者:PRBTEK ? 2022-08-31 16:41 ? 次閱讀

在使用有源濾波器中,負載電流的收集是影響濾波效果的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的工程使用CT面臨體積大、設備不方便、測量規(guī)模變化精度差等問題。

非線性負荷在電網(wǎng)中的大量應用,帶來了一系列的諧波問題。

諧波主要危害包括:

增加電力設施負荷,降低系統(tǒng)功率因數(shù),降低發(fā)電、輸電及用電設備的有效容量和效率,造成設備浪費、線路浪費和電能損失;

引起無功補償電容器諧振和諧波電流放大,導致電容器組因過電流或過電壓而損壞或無法投入運行;

諧波會改變保護繼電器的動作特性,引起繼電保護設施的誤動作,造成繼電保護等自動裝置工作紊亂。

為了消除或減少電網(wǎng)中的諧波,人們提出了無源濾波和有源濾波的解決方案。無源濾波(FC)主要是利用阻容元器件的LC諧振特性,對系統(tǒng)中的某一特定頻率形成一個低阻通道,這個低阻通道與系統(tǒng)阻抗形成并聯(lián)分流關(guān)系,讓諧波成份從濾波系統(tǒng)中流過,達到對系統(tǒng)濾波的作用。有源濾波(APF)則是利用現(xiàn)代電力電子器件主動產(chǎn)生一個與系統(tǒng)諧波大小相等相位相反的諧波,以“抵消”系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波。

在有源濾波原理圖中可以看到,測量負載電流并輸入到電流跟蹤控制電路是有源濾波的關(guān)鍵環(huán)節(jié),測量的精度和響應時間會直接影響濾波的效果。

1、工程難題

有源濾波的應用行業(yè)包括電解電鍍企業(yè)、水處理設備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機場/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機構(gòu)等。負載電流從幾百安到幾千安不等。通常濾波器廠家采用傳統(tǒng)的CT對負載電流進行測量,但是由于現(xiàn)場情況的不同,面臨著不同的困難。

在改造項目中,由于母排或電纜已經(jīng)安裝好,采用穿心式CT必須要進行大量的拆卸和安裝工作;

有的開關(guān)柜內(nèi)部空間狹窄,母排之間的距離剛剛滿足絕緣需求,CT尺寸大于間隙,難以進行安裝。或者CT尺寸適合,但是工程人員現(xiàn)場施工難度非常大;

母排的尺寸和形狀差別很大,不同工程項目需要采購不同尺寸的CT,給采購工作帶來很多難題。有的項目甚至要定制CT,不僅成本高,還有可能影響工期;

有的項目在最初啟用時負載很小,隨著時間的發(fā)展,負載逐漸增加。這樣的項目中,如果選擇小量程的CT,后期由于飽和問題需要更換CT,如果一開始就選擇大量程的CT,在開始階段電流很小,會影響測量精度和濾波效果。

2、羅氏線圈簡介

羅氏線圈(Rogowski Coil),全稱羅哥夫斯基線圈,由于羅氏線圈不含鐵芯,也稱空心線圈。

羅氏線圈是一個均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線圈。輸出信號是電流對時間的微分。通過一個對輸出的電壓信號進行積分的電路,就可以真實還原輸入電流。

羅氏線圈不含鐵磁性材料,無磁滯效應,幾乎為零的相位誤差;無磁飽和現(xiàn)象,因而測量范圍可從數(shù)安培到數(shù)百千安的電流;結(jié)構(gòu)簡單,并且和被測電流之間沒有直接的電路聯(lián)系;響應頻帶寬0.1Hz-1MHz。與帶鐵芯的傳統(tǒng)互感器相比,羅氏線圈具有測量范圍寬,精度高,穩(wěn)定可靠,響應頻帶寬,同時具有測量和繼電保護功能,體積小、重量輕、安全且符合環(huán)保要求。

羅氏線圈可應用于繼電保護,可控硅整流,變頻調(diào)速,電阻焊等信號嚴重畸變以及電爐、短路測試、雷電信號采集等大電流的場合。

3、工程應用

羅氏線圈產(chǎn)品是一個開口型的柔性線圈,線徑只有6-13mm,孔徑有多種選擇。在接口處采用旋轉(zhuǎn)鎖緊式卡扣,安裝非常方便。

可測量低至1mA的小電流及大于1MA的大電流

線圈可套在被測導體上并在接頭處進行對接。接頭處可以是“拔插式”連接或“螺紋型”對接。螺紋型連接適用于長期性的安裝。拔插式更為適合于移動式應用,因為其安裝連接更為快速。不推薦在導體帶電情況下進行安裝或移除線圈,因為導體上可能附帶危險的高壓

線圈的電連接僅連接至插頭一端。另一端可自由地在不規(guī)則的導體或密閉空間內(nèi)的導體上移動對接。配備拔插式的插頭,線圈的連接插頭僅為13mm直徑,其尺寸足已允許線圈安裝于緊密的空間內(nèi)。

導體并非一定要處于線圈的中心位置。但若導體偏離中心位置通常會導致1-2%的誤差。若線圈足夠大,可將其多次纏繞包裹于導體外部再進行正確對接。其輸出與纏繞的圈數(shù)成正比。柔性線圈可應用于大型或有限空間內(nèi)的不規(guī)則導體上,并可用于測量非常大的電流(MA級以上)。

羅氏線圈沒有磁芯,二次輸出是一個很小的電壓信號,容易轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號,十分符合未來產(chǎn)品環(huán)保化,數(shù)字化的技術(shù)趨勢,將來會在越來越多的使用中替代傳統(tǒng)的CT產(chǎn)品。

以上就是羅氏線圈在有源濾波中的應用的相關(guān)介紹,如您使用中還有其他問題,歡迎登錄西安普科電子科技。

審核編輯:湯梓紅

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