[發(fā)明專利]一種超高功率電弧爐模型的構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010516489.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN111639440B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張逸;林才華;邵振國;劉雄飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學(xué)俊

1.一種超高功率電弧爐模型的構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1:根據(jù)能量守恒定律，建立超高功率電弧爐的功率平衡方程式；

步驟S2:根據(jù)超高功率電弧爐的功率平衡方程式，構(gòu)建電弧爐的確定性電弧模型；

步驟S3:采用基于不對(duì)稱非線性電阻蔡氏電路產(chǎn)生的低頻混沌信號(hào)對(duì)靜態(tài)電弧電壓進(jìn)行調(diào)制，構(gòu)建反映電弧爐負(fù)載運(yùn)行隨機(jī)性的不確定性模型；

步驟S4:根據(jù)電弧爐的確定性電弧模型和反映電弧爐負(fù)載運(yùn)行隨機(jī)性的不確定性模型，構(gòu)建得到用于低頻非平穩(wěn)間諧波研究的交流電弧爐仿真模型；

所述功率平衡方程式，具體為：

p＝p₁+p₂ (1)

式中：p為電弧爐的輸入功率；p₁為電弧爐能量轉(zhuǎn)換功率；p₂為電弧爐對(duì)外的耗散功率；

所述步驟S2具體為：

步驟S21:電弧爐的輸入功率p與電弧電導(dǎo)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

p＝i²/g (2)

式中：i為電弧瞬時(shí)輸入電流；g為超高功率電弧爐的電弧電導(dǎo)；

p₁為電弧爐能量轉(zhuǎn)換功率，其大小與電弧積累能量有關(guān)，即

p₁＝dQ/dt (3)

式中：Q為電弧弧柱中所積累的能量；t為時(shí)間；

步驟S22:由薩哈方程式推導(dǎo)可得

dQ＝k₂g^βdg (4)

p₂表示電弧爐對(duì)外的耗散功率，其大小與電弧電導(dǎo)有關(guān)，即

p₂＝k₁g^α (5)

式中：k₁、α為定系數(shù)，其大小與電弧爐種類有關(guān)；

步驟S23:將式(4)-(5)代入式(3)，整理可得微分方程描述的確定性電弧模型為

式中：k₁、k₂、_m和_n為待確定參數(shù)，n＝α-β，m＝β-1；

采用基于不對(duì)稱非線性電阻蔡氏電路產(chǎn)生的低頻混沌信號(hào)v_choat對(duì)靜態(tài)電弧電壓u進(jìn)行調(diào)制，即

式中：u_arc為電弧電壓仿真計(jì)算值；η為混沌信號(hào)電壓與電弧靜態(tài)電壓之間的比例系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高功率電弧爐模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述待確定參數(shù)k₁、k₂、m、n和η，通過最小二乘法、遺傳算法或粒子群算法，以實(shí)測電流數(shù)據(jù)為輸入，電弧爐仿真電壓為輸出，將仿真電壓與實(shí)測電壓進(jìn)行對(duì)比來確定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高功率電弧爐模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟S4在Matlab/Simulink環(huán)境下，建立用于低頻非平穩(wěn)間諧波研究的交流電弧爐仿真模型。