[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010725415.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111952987A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫倩倩;郝亞川;干永革;勾立爭(zhēng);張?jiān)ゴ?/a>;趙聰;熊濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶賽迪電氣技術(shù)有限公司;中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司;中冶賽迪技術(shù)研究中心有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種直流電弧爐整流電源裝置，屬于供電整流電源領(lǐng)域，包括真空斷路器、預(yù)充電路、多繞組移相變壓器、一個(gè)及以上整流功率單元和多個(gè)隔離開(kāi)關(guān)；三相交流電網(wǎng)通過(guò)所述真空斷路器、預(yù)充電路連接多繞組移相變壓器一次側(cè)繞組，所述整流功率單元并聯(lián)，且所述移相變壓器經(jīng)降壓后二次側(cè)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(fù)極輸出端均連接有隔離開(kāi)關(guān)，多組整流功率單元的正極經(jīng)由隔離開(kāi)關(guān)輸出匯流后通過(guò)短網(wǎng)連接至直流電弧爐的底陽(yáng)極，多組整流功率單元的負(fù)極經(jīng)由隔離開(kāi)關(guān)輸出匯流后通過(guò)短網(wǎng)連接至電弧爐的頂陰極。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于供電整流電源領(lǐng)域，涉及一種直流電弧爐整流電源裝置及控制方法。

背景技術(shù)

電弧爐是利用電極電弧產(chǎn)生的高溫熔煉礦石和金屬的裝置。

與其他煉鋼爐相比，電弧爐工藝靈活性大，能有效地除去硫、磷等雜質(zhì)，爐溫容易控制，設(shè)備占地面積小，適于優(yōu)質(zhì)合金鋼的熔煉。因此目前在國(guó)際上，電弧爐煉鋼產(chǎn)量的比例正在逐年上升。

電弧爐按供電方式分類可分為交流電弧爐和直流電弧爐兩種。相較于交流電弧爐而言，直流電弧爐具有電弧燃燒穩(wěn)定，電極損耗少，電流和電壓波動(dòng)小、可大幅減少對(duì)電網(wǎng)沖擊等優(yōu)點(diǎn)，但是受限于無(wú)法獲得高可靠性的大功率直流電源，因此極大程度上限制了直流電弧爐的發(fā)展。

傳統(tǒng)直流電弧爐電源通常采用6脈波或12脈波晶閘管相控整流技術(shù)，如圖1所示，但是受制于晶閘管本身通態(tài)電流臨界上升率(di/dt)的承受能力，在電弧爐電源等要求快速響應(yīng)突變的大電流應(yīng)用工況下極易造成晶閘管的損壞，另外該拓?fù)渲C波含量大、易造成并網(wǎng)點(diǎn)電壓閃爍，因此需額外增加濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置，同時(shí)為了提高功率因數(shù)通常在變壓器上設(shè)置多個(gè)調(diào)壓抽頭，存在造價(jià)昂貴、機(jī)械部件易損壞、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種響應(yīng)速度快、抗沖擊能力強(qiáng)、功率因數(shù)高、并網(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)穩(wěn)定的直流電弧爐整流電源裝置及其控制方法，解決現(xiàn)有直流電弧爐電源結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損壞、勞動(dòng)生產(chǎn)率低的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種直流電弧爐整流電源裝置，包括真空斷路器、預(yù)充電路、多繞組移相變壓器、一個(gè)及以上整流功率單元和多個(gè)隔離開(kāi)關(guān)；

三相交流電網(wǎng)通過(guò)所述真空斷路器、預(yù)充電路連接多繞組移相變壓器一次側(cè)繞組，所述整流功率單元并聯(lián)，且所述移相變壓器經(jīng)降壓后二次側(cè)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(fù)極輸出端均連接有隔離開(kāi)關(guān)，多組整流功率單元的正極經(jīng)由隔離開(kāi)關(guān)輸出匯流后通過(guò)短網(wǎng)連接至直流電弧爐的底陽(yáng)極，多組整流功率單元的負(fù)極經(jīng)由隔離開(kāi)關(guān)輸出匯流后通過(guò)短網(wǎng)連接至電弧爐的頂陰極。

進(jìn)一步，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(guò)熔斷器連接至交流電網(wǎng)，另一端接LC濾波器；所述LC濾波器輸出接H橋直流母線，經(jīng)H橋逆變?yōu)楦哳l脈沖信號(hào)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(hào)整流為低壓大電流的直流信號(hào)，然后經(jīng)平波電抗器輸出給直流電弧爐負(fù)載。

進(jìn)一步，整流功率單元部分H橋內(nèi)的四個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)器件分別定義為Q1、Q2、Q3、Q4，且器件可以為IGBT、IGCT或IEGT中的一種；所述整流功率單元采用載波移相策略，且為了保證高頻變壓器伏秒平衡，控制每個(gè)整流功率單元內(nèi)H橋的Q1、Q4同時(shí)導(dǎo)通，Q2、Q3同時(shí)導(dǎo)通，并滿足一個(gè)周期T_S內(nèi)Q1、Q4與Q2、Q3導(dǎo)通的時(shí)間相同、相位相差T_S/2，n個(gè)整流功率單元并聯(lián)，整流功率單元之間控制脈沖錯(cuò)開(kāi)的時(shí)間差為T(mén)_S/(2n)。

進(jìn)一步，所述直流電弧爐整流電源裝置采用冗余設(shè)計(jì)，單個(gè)整流功率單元故障時(shí)系統(tǒng)降額運(yùn)行，提高裝置的整體可用性。

進(jìn)一步，對(duì)系統(tǒng)功率進(jìn)行提升，包括：