臺(tái)達(dá)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG在汽車行業(yè)的應(yīng)用

/中達(dá)電通股份有限公司 施寶君/

臺(tái)達(dá)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG在汽車行業(yè)的應(yīng)用

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［1］ GB/T 18802.12—2014 低壓電涌保護(hù)器（SPD）第12部分：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器選擇和使用導(dǎo)則［S］.

［2］GB/T 18802.12—2006 低壓電涌保護(hù)器（SPD）第12部分：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器選擇和使用導(dǎo)則［S］.

［3］IEC 61643-12：2008 Low—voltage surge protective devices Part 12： Surge protective devices connected to low-voltage power distribution systems Selection and application principles［S］.

本文主要闡述了臺(tái)達(dá)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG在某汽車車身沖壓焊接零部件重點(diǎn)配套企業(yè)的成功應(yīng)用。通過(guò)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償不能有效進(jìn)行無(wú)功和諧波綜合治理、傳統(tǒng)補(bǔ)償器電容器衰減損壞、電抗器燒毀和接觸器晶閘管燒毀擊穿等問(wèn)題。同時(shí)，其提高了焊接車間的電能質(zhì)量，減少了力率電費(fèi)罰款，保證了生產(chǎn)線上焊接機(jī)器人的可靠運(yùn)行。此外，還保證了焊機(jī)端電壓，使產(chǎn)品的焊接質(zhì)量獲得了保障。

有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG 焊接車間 點(diǎn)焊機(jī)

1 項(xiàng)目背景

在汽車行業(yè)的沖壓、焊接、涂裝、總裝四大工藝生產(chǎn)線中，從電能質(zhì)量來(lái)看，以焊接生產(chǎn)線的電能質(zhì)量最為惡劣。焊接生產(chǎn)線大部分焊機(jī)采用2相380V電源，運(yùn)行時(shí)造成系統(tǒng)嚴(yán)重的三相不平衡，快速變化的沖擊電流導(dǎo)致系統(tǒng)壓降較大，從而引起客戶生產(chǎn)線的焊接質(zhì)量下降。

某汽車配套企業(yè)立足于轎車零部件的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，目前已成為一汽、一汽大眾、上海大眾等主機(jī)廠捷達(dá)、奧迪、紅旗、寶來(lái)、馬自達(dá)M6、PQ35等中高檔轎車消聲器、凈化器、車身沖壓焊接零部件的重點(diǎn)配套企業(yè)。該企業(yè)原供電系統(tǒng)采用傳統(tǒng)補(bǔ)償器，不能快速跟蹤負(fù)載變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功和諧波，造成原有補(bǔ)償裝置接觸器、電容器、電抗器頻繁燒毀，系統(tǒng)功率因數(shù)偏低，并造成力率電費(fèi)罰款。由于系統(tǒng)諧波電流含量豐富，造成變壓器、母線發(fā)熱嚴(yán)重，變壓器響聲異常（見(jiàn)圖1）。另外，生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊機(jī)因?yàn)殡娔苜|(zhì)量問(wèn)題而保護(hù)停機(jī)。為解決這些現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，該企業(yè)率先在生產(chǎn)線中的2臺(tái)變壓器上加裝了臺(tái)達(dá)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG。

現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)焊機(jī)的運(yùn)行工況（負(fù)載電流特性）為：量測(cè)負(fù)載變動(dòng)最快為4個(gè)周波；負(fù)載最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為10個(gè)周波；負(fù)載（點(diǎn)焊機(jī)）變化為隨機(jī)兩相變化。點(diǎn)焊機(jī)的電流波形，如圖2所示。

圖1 某企業(yè)原供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題

圖2 點(diǎn)焊機(jī)的電流波形

2 項(xiàng)目方案

臺(tái)達(dá)按照該企業(yè)的技術(shù)文件要求，分別在1#變壓器、2#變壓器安裝配置有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG產(chǎn)品，配置清單如下表所示。

有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG接入系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

治理點(diǎn)有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG接入系統(tǒng)如圖4所示。

3 產(chǎn)品原理

有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG是第三代先進(jìn)的靜止無(wú)功發(fā)生器的全面升級(jí)換代產(chǎn)品，代表了電力領(lǐng)域里無(wú)功補(bǔ)償、電壓穩(wěn)壓、三相平衡、振蕩阻尼、抗瞬變、低電壓穿越等電能質(zhì)量控制、改善、提高的最新技術(shù)。

表 有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG的配置清單

圖3 有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG接入系統(tǒng)示意圖

圖4 治理點(diǎn)有源無(wú)功補(bǔ)償器接入系統(tǒng)

圖5 有源濾波裝置的基本原理

有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG是一種用于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，能對(duì)大小變化的無(wú)功進(jìn)行快速和連續(xù)的補(bǔ)償，可克服LC補(bǔ)償器等傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償器響應(yīng)速度慢、補(bǔ)償效果不能精確控制、容易與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振和投切震蕩等缺點(diǎn)。其基本原理是將全控IGBT橋式電路通過(guò)電抗器直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側(cè)電流，使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無(wú)功和諧波電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制的目的。

有源濾波裝置的基本原理如圖5所示。

4 項(xiàng)目效果

1）20ms內(nèi)修正調(diào)整功率因數(shù)，保證功率因數(shù)在0.95以上，如圖6所示。

2）解決了該企業(yè)力率電費(fèi)月罰款5000元的問(wèn)題，應(yīng)用有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG產(chǎn)品后，得到供電局月電費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)1000多元。

3）三相電壓平衡度改善，電壓穩(wěn)定，提升了客戶三相用電負(fù)載效率。

4）有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG改善了配電系統(tǒng)三相電流不平衡的問(wèn)題，系統(tǒng)電流下降了40%～50%，降低了線損，具有顯著的節(jié)能降耗效果，如圖7所示。

圖6 功率因數(shù)修正效果圖

圖7 針對(duì)R相與T相間的負(fù)載做不平衡補(bǔ)償與諧波補(bǔ)償

5）有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG有效地消除了大量低次諧波，減少了點(diǎn)焊機(jī)與機(jī)械手臂等控制設(shè)備受干擾的可能性，提高了該企業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)與產(chǎn)能。

6）驗(yàn)證了有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG產(chǎn)品在焊裝供電系統(tǒng)的濾波補(bǔ)償性能，有效、快速地跟蹤無(wú)功和諧波進(jìn)行補(bǔ)償，如圖8所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該汽車配套企業(yè)焊接車間有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償不能有效進(jìn)行無(wú)功和諧波綜合治理的問(wèn)題，解決了傳統(tǒng)補(bǔ)償器電容器衰減損壞的問(wèn)題，解決了電抗器燒毀、接觸器晶閘管燒毀擊穿的問(wèn)題。同時(shí)，提升了電能質(zhì)量，解決了焊接生產(chǎn)線電能質(zhì)量的問(wèn)題，減少了力率電費(fèi)罰款，降低了生產(chǎn)線因電能質(zhì)量出現(xiàn)的焊接機(jī)器人停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，為生產(chǎn)線的焊接質(zhì)量起到保駕護(hù)航的作用。可以說(shuō)，有源無(wú)功補(bǔ)償器SVG在汽車行業(yè)焊接生產(chǎn)線上的成功應(yīng)用，結(jié)束了傳統(tǒng)補(bǔ)償器不能進(jìn)行無(wú)功與諧波綜合補(bǔ)償?shù)臍v史。

圖8 濾波補(bǔ)償性能圖