[發明專利]一種基于PLC的電弧爐電能質量控制器

無效

• 申請號: 201110299527.5
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102354993A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 趙輝;唐微;王紅君;岳有軍
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種基于PLC的電弧爐電能質量控制器，其特征在于該控制器包括：

數據采樣單元：實時采集三相交流電弧爐電網側的三相電壓值和三相電流值；

數據處理單元：由DSP數據處理單元、雙口通信單元和單片機單元構成；主要作用是根據數據采樣單元采集的三相電壓值和電流值，采用基于三相瞬時無功功率的ip-iq算法對三相無功功率進行計算，有：

pq=eaia+ebib+ecic1/3[(eb-ec)ia+(ec-ea)ib+(ea-eb)ic]]]>

經DSP數據處理單元運算后，計算得出所需投入的TSC的支路數，投切信號經由輸出單元送到過零觸發電路，過零對TSC進行觸發；TSC的投切信息經保護電路和單片機單元饋送回DSP數據處理單元，結合當時的爐況信息和觸摸屏預設的參數值以及TSC的投入信息，修正TCR的觸發角度，相位觸發信號通過脈沖觸發放大電路發出控制信息，該信號經過脈沖保護電路限幅后，控制TCR導通；

爐況判斷單元：核心算法是在PLC1上實現模糊專家系統控制，增強了判斷的準確性，爐況判斷單元將爐況信息返回工控機單元；電弧爐的主要任務是完成鋼鐵的融化任務，大量的電能消耗在熔化期；熔化期又分為以下幾個階段：點弧期、穿井期、主熔化期和融末升溫期；這四個工作狀態的工作特點和用電量以及電極位置不同，其產生的電能質量問題也不同，準確的電弧爐的工作時期，并根據不同時間的產生的電能質量問題的不同設定不同的補償參數，有利于提高補償系統的控制精度和不產效果；本發明利用輸入電量和電極位置相結合的辦法判斷爐況；設電極下降距離為S，電極半徑為d，則可以通過如下關系判斷電弧爐處于哪一工作時期：

采用PLC對電壓輸入量進行采樣計算電極位置，并把電極位置作為一個參數，把輸入電弧爐的能量比作為另一個參數，將二者進行模糊化，結合上表中的專家知識，進行模糊推理，通過反模糊化就可以得到電弧爐的工作爐況；

工控機：根據爐況信息，電弧爐電網側瞬時三相電壓、電流信息，發出補償器控制信號；當爐況異常時發出報警信號，同時啟動保護電路，防止補償系統遭到毀壞；爐況正常工作狀況下，則執行后續操作；

PLC：其作用是計算TSC和TCR的控制信號；

光電隔離電路：由于輸出單元輸出的脈沖為高頻脈沖，該脈沖在經過光電隔離電路實現光電轉換以后，通過光纖連接到過零觸發電路；

過零觸發電路：過零觸發電路的主要主用是判斷TSC的投入時機，使得TSC投入時的沖擊電流為零，同時縮短暫態過程，提高響應速度；

脈沖觸發放大電路：其作用是將PLC輸出的相位控制信號轉換成觸發脈沖；

TCR、TSC和特征濾波支路：采用TSC進行分級粗調，平衡系統的主要電能質量問題；TCR用于相控細調，為了抑制TSC投入數目增加以及投入時機選取的誤差所造成的沖擊電流。