隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，中國(guó)逐漸成為了世界工廠，在不斷發(fā)展的同時(shí)環(huán)境污染也在日益加劇。如公用電網(wǎng)現(xiàn)在正面臨著污染，公用電網(wǎng)中的諧波電流和諧波電壓就是對(duì)電網(wǎng)環(huán)境比較嚴(yán)重的一種污染。另外還有中頻爐諧波，其可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備損壞。諧波還會(huì)引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)電力系統(tǒng)外部，諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。電力電子裝置是公用電網(wǎng)中很主要的諧波源，如何降低電力電子設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的影響成了供電部門(mén)治理諧波的要點(diǎn)。
一、可控硅中頻爐工作原理
1.中頻爐電氣原理
可控硅中頻電源在我國(guó)誕生于20世紀(jì)70年代，可控硅靜止變頻與旋轉(zhuǎn)式機(jī)組變頻相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此近三十年來(lái)可控硅中頻電源在感應(yīng)加熱領(lǐng)域得到大量應(yīng)用，傳統(tǒng)的可控硅中頻電源。其主要電路圖如下所示：
電網(wǎng)提供正弦交流電流，先輸入整流器，通常采用三相橋式整流電路，然后經(jīng)由逆變電路，負(fù)載為并聯(lián)諧振形式，為電爐提供高頻大電流。
2.中頻爐電磁感應(yīng)加熱原理
根據(jù)電磁感應(yīng)理論，當(dāng)電路圍繞的區(qū)域內(nèi)存在交變磁場(chǎng)時(shí)，電路兩端就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，如果閉合就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。中頻爐利用較高頻率，交變電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，再利用交變磁場(chǎng)產(chǎn)生渦流達(dá)到加熱效果，常見(jiàn)感應(yīng)加熱電源原理示意如下圖所示。
中頻大電流來(lái)進(jìn)行感應(yīng)加熱是充分利用電流的集膚效應(yīng)，當(dāng)交流的電流流過(guò)導(dǎo)體的時(shí)候，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而導(dǎo)致電流向?qū)w表現(xiàn)擴(kuò)散。也就是導(dǎo)體表面的電流密度會(huì)大于中心的電流密度。這也就無(wú)形中減少了導(dǎo)體的導(dǎo)電截面，從而增加了導(dǎo)體交流電阻，損耗增大。
3.中頻爐諧波的分析：
諧波主要產(chǎn)生在三相橋式整流電路，在假定理想條件下，將交流側(cè)電流表達(dá)式確定后，即可對(duì)其進(jìn)行分解，可以得知交流側(cè)電流中僅含6k±1 k為正整數(shù)次諧波，各次諧波有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。
二、中頻爐諧波的治理方案：
1.集中治理適用于多臺(tái)中頻電爐同時(shí)運(yùn)行，在配電房安裝諧波濾除裝置
（1）采用諧波治理支路+無(wú)功調(diào)節(jié)支路，投入濾波補(bǔ)償裝置后，供電系統(tǒng)諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償都達(dá)到要求。
（2）采用有源濾波器和諧波治理支路+無(wú)功調(diào)節(jié)支路，投入濾波補(bǔ)償裝置后，供電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償達(dá)到要求。
2.就地治理
（1）采用諧波治理支路，中頻爐運(yùn)行是自動(dòng)跟蹤，諧波就地解決，生產(chǎn)時(shí)不影響其他設(shè)備的運(yùn)行，投入后諧波無(wú)功達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
（2）采用有源濾波器和濾波支路，投入后諧波無(wú)功達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。