[發明專利]一種直流電弧爐整流電源裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202010725415.0
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111952987A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 孫倩倩;郝亞川;干永革;勾立爭;張豫川;趙聰;熊濤
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪電氣技術有限公司;中冶賽迪工程技術股份有限公司;中冶賽迪技術研究中心有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種直流電弧爐整流電源裝置，其特征在于：包括真空斷路器、預充電路、多繞組移相變壓器、一個及以上整流功率單元和多個隔離開關；

三相交流電網通過所述真空斷路器、預充電路連接多繞組移相變壓器一次側繞組，所述整流功率單元并聯，且所述移相變壓器經降壓后二次側繞組分別連接各整流功率單元的輸入端，各整流功率單元的正、負極輸出端均連接有隔離開關，多組整流功率單元的正極經由隔離開關輸出匯流后通過短網連接至直流電弧爐的底陽極，多組整流功率單元的負極經由隔離開關輸出匯流后通過短網連接至電弧爐的頂陰極。

2.根據權利要求1所述的直流電弧爐整流電源裝置，其特征在于：所述整流功率單元包括熔斷器、不控整流橋、LC濾波器、H橋、高頻變壓器及輸出平波電抗器；所述不控整流橋輸入端通過熔斷器連接至交流電網，另一端接LC濾波器；所述LC濾波器輸出接H橋直流母線，經H橋逆變為高頻脈沖信號后輸出給高頻變壓器，高頻變壓器整流電路將高壓小電流的交流脈沖信號整流為低壓大電流的直流信號，然后經平波電抗器輸出給直流電弧爐負載。

3.根據權利要求2所述的直流電弧爐整流電源裝置，其特征在于：所述整流功率單元內H橋的四個電力電子開關分別定義為Q1、Q2、Q3、Q4，且電力電子開關為IGBT、IGCT或IEGT中的一種；所述整流功率單元采用載波移相策略，控制每個整流功率單元內H橋的Q1、Q4同時導通，Q2、Q3同時導通，并滿足一個周期T_S內Q1、Q4與Q2、Q3導通的時間相同、相位相差T_S/2，n個整流功率單元并聯，整流功率單元之間控制脈沖錯開的時間差為T_S/(2n)。

4.根據權利要求3所述的直流電弧爐整流電源裝置，其特征在于：所述直流電弧爐整流電源裝置采用冗余設計，單個整流功率單元故障時系統降額運行，提高裝置的整體可用性。

5.根據權利要求4所述的直流電弧爐整流電源裝置，其特征在于：對系統功率進行提升，包括：

(1)根據直流電弧爐系統的功率等級，合理分配移相變壓器的個數及變壓器副邊繞組的數量；

(2)對整流功率單元的功率進行提升：將各整流功率單元的二極管并聯、后級斬波單元并聯、IGBT器件并聯。

6.一種直流電弧爐整流電源裝置控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：將工藝控制器設定的電源裝置額定工作電流I_set與從負載側采集的輸出電流I_real做差后輸入至下級PI參數模糊控制器；

步驟二：PI參數模糊控制器根據電源裝置當前所處的工作狀態自適應調節最優PI參數，工作狀態包括起弧期、熔化期、氧化期、還原期，調節后的結果經下級動態限幅后輸出，以防止裝置過流；

步驟三：動態限幅輸出結果與各單元移相三角載波相比經載波移相控制器得到依次錯開的脈沖信號，經光纖輸出至各整流功率單元。