0引言

    近年來，隨著工業化進程的不斷加快，中國正在成為世界工廠”，同時周邊環境污染也正日益加劇。公用電網對用電設備來說也是一種嚇境”，它也面臨著污染，公用電網中的諧波電流和諧波電壓就是對電網環境的最嚴重的一種污染。諧波使電能的傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱，產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀;諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀;諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。對電力系統外部，諧波對通信設備和電子設備會產生嚴重干擾。電力電子裝置是公用電網中最主要的諧波源，如何降低電力電子設備對電能質量的影響成了供電部門治理諧波的主要著力點。本文結合可控硅中頻爐的工作特性和諧波治理進行討論，并提出解決辦法。

可控硅中頻爐工作原理

1.1中頻爐電氣原理

    可控硅中頻電源在我國誕生于20世紀70年代，可控硅靜止變頻與旋轉式機組變頻相比，具有很多優點，因此近三十年來可控硅中頻電源在感應加熱領域得到大量應用，傳統的可控硅中頻電源，其主要電路如圖1所示，電路框圖如圖2所示。

    電網提供正弦交流電流，先輸入整流器，通常采用三相橋式整流電路，然后經由逆變電路，負載為并聯諧振形式，為電爐提供高頻大電流。

1.2中頻爐電磁感應加熱原理

    根據英國物理學家法拉弟電磁感應理論，當電路圍繞的區域內存在交變磁場時，電路兩端就會感應出電動勢，如果閉合就會產生感應電流。中頻爐即利用較高頻率，交變電流產生交變磁場，再利用交變磁場產生渦流達到加熱效果，常見感應加熱電源原理示意如圖3。

    中頻大電流來進行感應加熱是充分利用電流的集膚效應，當交流的電流流過導體的時候，會在導體中產生感應電流如圖4），從而導致電流向導體表現擴散。也就是導體表面的電流密度會大于中心的電流密度。這也就無形中減少了導體的導電截面，從而增加了導體交流電阻，損耗增大。工程上規定從導體表面到電流密度為導體表面的1/e=0.368的距離8為集膚深度。在常溫下可用以下公式來計算銅的集膚深度:

3諧波分析

  諧波主要產生在三相橋式整流電路，在假定理想條件下，

將交流側電流表達式確定后，即可對其進行傅里葉分解，可以得知交流側電流中僅含6k±1 k為正整數)次諧波，各次諧波有效值與諧波次數成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數的倒數。

    以上討論的交流側電流實際上是整流變壓器二次側，也就是閥側的線電流。至于整流變壓器一次側的線電流，其波形隨變壓器的聯結方式不同而有所不同。例如，變壓器為Yy0聯結，則一、二次電壓和電流的波形和相位都相同。若變壓器為Yd11，聯結，則由于不同次數的諧波其相序不同，經變壓器移相的角度也因此不同，從而引起一次線電流波形與二次側有所不同。