[發明專利]電解鋁整流系統的建模方法

有效

• 申請號: 201210441995.6
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102944998A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 許和平;仇新宏;許其品;楊銘
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;C25C3/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本發明及一種電解鋁整流系統的建模方法，屬于化工和冶金用低壓大電流整流設備的控制技術領域。

背景技術

對于鋁電解行業來說，直流電流的平穩度是影響鋁電解產量的重要因素之一。鋁電解中，陽極效應能引起系列電流大幅度波動；若無穩流措施，鋁液面會出現振擺，易造成極間短路。為正常生產，必須加大電解槽極距，結果導致槽電壓上升、電耗增多、槽溫過高和電流效率降低等不良局面發生，穩流控制就成了鋁冶煉中不可缺少的重要環節，而長期倍受關注。研究鋁電解過程中系列電流的穩流控制是當前鋁電解行業供電系統中值得研究的一個重要課題。

為研究和分析電解鋁控制系統暫態及穩態特性，更好的實現電解鋁生產過程的良好控制，需要建立電解鋁整流系統模型，從而對電解鋁整流系統進行仿真和理論計算，電解槽作為電解鋁整流系統的負載，其的電氣模型及具體參數的確定是個復雜的過程，目前，尚未有將電解槽負載與整流系統相結合的模型，以及當前的對電解槽用的有載調壓變壓器的調節主要由人工完成，使得電解鋁的電壓調節有大量的不穩定因素，還有現有的若電解鋁控制系統中整流設備出現異常的情況下都需要將機組切除，停機次數較多，影響生產，產生較大的經濟損失。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供的電解鋁整流系統的建模方法，通過研究和分析電解鋁控制系統的暫態及穩態特性，并結合調壓策略及異常機組控制策略，構建電解鋁整流系統的模型，原理清晰，方法簡單，易于實現，且模型精確可靠，可應用于數字仿真，有效檢驗系統的穩態及暫態控制性能。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種電解鋁整流系統的建模方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟（1）建立電解鋁整流系統所需的穩流控制器模型穩流控制器采用PID控制器，其中PID控制器的傳遞函數G(s)，如公式（1）所示，

G(s)=K+Kis+Kds---(1)]]>

其中，K為PID控制器的比例常數，K_i為PID控制器的積分常數，K_d為PID控制器的微分常數，s為G(s)傳遞函數中的復參量；

步驟（2）建立電解鋁整流系統所需的整流器組模型

采用多個整流器并聯構成整流器組，各整流器均采用晶閘管整流方式或者帶自飽和電抗器的二極管整流方式改變輸出電壓，將整流器中的晶閘管或二極管承受正向正極電壓起到開關管導通的電角度定義為整流器的控制角用α表示，整流器的輸出電壓u_d與整流器控制角

α之間存在關系，如公式（2）所示，

ud=3Umπcosα---(2)]]>

其中，U_m為整流器的三相線電壓的最大值；

步驟（3）建立電解鋁整流系統所需的有載調壓變壓器模型