Безактивная компенсация монокристаллической печи за резонансное управление 

Печь для выращивания монокристаллов — это оборудование, которое плавит поликристаллические материалы, такие как поликремний, с помощью графитовых нагревателей в среде инертного газа, а затем выращивает монокристаллы без дислокаций по методу Чохральского. Эти печи находят широкое применение, а продукты, включая монокристаллический кремний, монокристаллический германий и монокристаллический арсенид галлия, служат чрезвычайно важным сырьем для электронной промышленности и других высокотехнологичных секторов. С быстрым ростом экономики Китая использование печей для выращивания монокристаллов будет становиться все более распространенным.

В настоящее время печи для выращивания монокристаллов доступны в трех вариантах мощности: 150 кВт, 190 кВт и 200 кВт. Один главный трансформатор обычно питает несколько выпрямительных трансформаторов для монокристаллического кремния со стандартным соотношением напряжений 380 В/60 В. Первичная цепь состоит из: трехфазной полностью управляемой мостовой тиристорной выпрямительной цепи, трехфазного синхронного трансформатора, защиты главной цепи с помощью быстродействующих предохранителей, цепей защиты тиристоров и трансформаторов тока. Трехфазная полностью управляемая мостовая тиристорная выпрямительная схема генерирует значительные всплески 5-й, 7-й и 11-й гармоник в сеть. Это приводит к гармоническому загрязнению сети, снижению качества электроэнергии и низкому коэффициенту мощности, составляющему в среднем от 0,60 до 0,70.

Являясь важным сегментом промышленного оборудования, печи для выращивания монокристаллов потребляют значительное количество энергии. Высокие затраты на электроэнергию и ухудшение качества продукции, вызванное гармоническим загрязнением, стали постоянной проблемой для многих пользователей. В ответ на срочные экологические и энергосберегающие требования большого числа пользователей печей для выращивания монокристаллов как в стране, так и за рубежом, многие производители предприняли ряд полезных мер и провели многочисленные испытания. Некоторые из них предприняли попытки технического усовершенствования систем печей для выращивания монокристаллов с помощью средств защиты системы от переходных процессов, скачков напряжения и высокочастотных гармоник. Однако практическое применение показало: Преобладающими гармоническими частотами в монокристаллических печах являются 5-я, 7-я и 11-я гармоники (при этом 5-я гармоника достигает максимального содержания 40%, 7-я — 20%, а 11-я — 11%, что приводит к общему коэффициенту искажения 40–50%, в то время как коэффициент мощности обычно колеблется между 0,4 и 0,7). Следовательно, нельзя игнорировать необходимость снижения уровня гармоник для такого оборудования. Результаты энергосбережения оказываются неудовлетворительными, а что еще более важно, гармонические токи значительно превышают допустимые пределы для электрических приборов. Длительная эксплуатация создает риск частых отказов оборудования, нарушая нормальный производственный процесс, приводя к растрате ресурсов и создавая значительные неудобства для пользователей.

Решение:

В этом устройстве используются реакторы с фиксированным коэффициентом реактивности (например, 5,5%, 6% или 13%), соединенные последовательно в конденсаторных ветвях, чтобы предотвратить повреждение конденсаторов. Оно одновременно смягчает гармоники и компенсирует реактивную мощность, обеспечивая нормальную работу шкафов компенсации реактивной мощности. Благодаря модульной конструкции и интеллектуальному управлению, данное устройство уделяет приоритетное внимание компенсации основной реактивной мощности, а подавление гармоник является его вторичной функцией. Коэффициент мощности после компенсации достигает ≥0,95, а одновременное подавление гармоник обеспечивает значительную экономию энергии. Как правило, инвестиции окупаются в течение трех месяцев.

Основные характеристики продукта:

1. Специально разработан для пользовательских систем с целью устранения характерных гармоник, таких как 5-й, 7-й, 11-й и 13-й порядки, обеспечивая высокую эффективность фильтрации.

2. Способен как смягчать гармоники, так и компенсировать реактивную мощность, обеспечивая соответствие гармонических токов национальным стандартам после обработки. В зависимости от характеристик нагрузки можно достичь средней экономии на электроэнергии в размере 7–30%, избегая штрафов за реактивную мощность и получая право на соответствующие льготы.

3. После ввода в эксплуатацию фильтрующего устройства качество электроэнергии значительно улучшается. Оно смягчает скачки тока, вызванные ударными нагрузками, уменьшает колебания напряжения, подавляет мерцание напряжения и улучшает стабильность и качество напряжения. Коэффициент мощности может быть повышен до более чем 0,95, что снижает потери в линии для пользователей и увеличивает эффективность нагрузки распределительных трансформаторов, принося значительные экономические выгоды.