專利名稱：單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁電解整流供電系統(tǒng)的穩(wěn)流控制系統(tǒng)，具體地說是涉及一種整流變壓器自飽和電抗器二次單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，鋁電解整流供電穩(wěn)流技術(shù)，是在現(xiàn)有整流變壓器自飽和電抗器二次具有2-3個繞組上進行穩(wěn)流控制，其穩(wěn)流機制是(1)三個繞組分別是功能為用于動態(tài)穩(wěn)流控制的主要繞組-控制繞組、功能為用于改善自飽和電抗器的高壓范圍和確定該電抗器的高壓工作點的偏移繞組、以及功能為用于系列總電流穩(wěn)流控制的備用繞組。(2)控制繞組、偏移繞組和備用繞組繞制在同一個鐵芯上，分別獨立。控制繞組與偏移繞組的電流方向反向連接，通過改變電抗器的鐵芯磁通方向和大小，改變自飽和電抗器動態(tài)的電抗值實現(xiàn)連續(xù)電壓調(diào)整?？刂评@組和偏移繞組在電流通路上沒有電的聯(lián)系，是磁勢的聯(lián)系。(3)控制繞組的運行電流在0-30A，偏移繞組的運行電流在0-20A。現(xiàn)有技術(shù)中控制和偏移電流大，通常為20A-30A，且功率損耗大，自飽和電抗器二次繞組為2用1備明顯不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中控制、偏移工作電流大(20A-30A)、功率損耗大、自飽和電抗器二次繞組2用1備等不足，提供一種依靠單一繞組的自飽和電抗器改變電抗器的動態(tài)電抗實現(xiàn)電壓連續(xù)調(diào)整的單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置及方法。
本發(fā)明單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制方法通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)本發(fā)明單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置及方法包括平波電抗器、控制電源裝置、偏移電源裝置、電阻器和一個電抗器二次繞組構(gòu)成，第一平波電抗器L1、L2用于隔離來自自飽和電抗動態(tài)磁耦合產(chǎn)生的脈沖高電壓，降低控制電源裝置、偏移電源裝置等二次回路的絕緣水平；第二平波電抗器L1、L2、電阻器R1、電阻器R2、電阻器R3和R4、電阻器R5和R6減少和抑制控制電源裝置和偏移電源裝置因兩電動勢相互作用而產(chǎn)生的互擾；第三平波電抗器繞組L1和L2均為A、B兩柱，A、B柱分別繞制匝數(shù)相等的2個線圈，即平波電抗器繞組L1或L2共計4個線圈；第四電抗器二次繞組為單一繞組的自飽和電抗器二次繞組，與控制電源裝置、偏移電源裝置、電阻器R1、電阻器R2、電阻器R3和R4、電阻器R5和R6、平波電抗器繞組L1、平波電抗器繞組L2共同組成由控制回路和偏移回路的單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制系統(tǒng)。
本發(fā)明單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置及方法與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下有益效果本發(fā)明增設(shè)計了4線圈平波電抗器，可隔離來自自飽和電抗動態(tài)磁耦合產(chǎn)生的脈沖高電壓，(一般脈沖電壓可達到2-5KV左右，降低絕緣水平后操作人員可以靠近和接觸設(shè)備)提高了控制電源裝置和偏移電源裝置等二次控制回路的安全可靠性，保證了設(shè)備和人員安全；同時減少了控制和偏移電源裝置因兩電動勢相互作用而產(chǎn)生的互擾，提高了穩(wěn)流精度。通過自飽和電抗器的控制電流和偏移電流的疊加與相減來改變自飽和電抗器的動態(tài)電抗，從而實現(xiàn)電壓的調(diào)整，達到穩(wěn)流的目的。按照本發(fā)明實施的穩(wěn)流控制其優(yōu)點是(1)控制電源裝置運行電流由原來的最大30A降至最大10A，偏移電源裝置運行電流輸出由原來的最大20A降至最大6AA，減少了穩(wěn)流系統(tǒng)的功率損耗。
(2)自飽和電抗器二次繞組由原來的2用1備，變?yōu)?用2備，提高了自飽和電抗器的繞組在線備用能力，同時增大了自飽和電抗器的二次繞組應(yīng)用范圍。
(3)本發(fā)明單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制方法穩(wěn)流系統(tǒng)運行可靠，易于控制；同時為企業(yè)進一步實施數(shù)字高精度穩(wěn)流提供了硬件基礎(chǔ)。
(4)本發(fā)明適用于2個以上自飽和電抗器繞組的電抗器穩(wěn)流系統(tǒng)的改造。


本發(fā)明單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制方法有如下附圖圖1為現(xiàn)有技術(shù)二次2繞組以上的自飽和電抗器線路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明單一繞組自飽和電抗器線路結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1、為平波電抗器18繞組1A輸入端；2、為平波電抗器18繞組1A輸出端；3、為平波電抗器18繞組2B輸入端；4、為平波電抗器18繞組2B輸出端；5、平波電抗器18繞組3A輸入端；6、平波電抗器18繞組3A輸出端；7、為平波電抗器18繞組4B輸入端；8、為平波電抗器18繞組4B輸出端；9、為平波電抗器19繞組1A輸入端；10、為平波電抗器19繞組1A輸出端；11、為平波電抗器19繞組2B輸入端；12、為平波電抗器19繞組2B輸出端；13、平波電抗器19繞組3A輸入端；14、為平波電抗器19繞組3A輸出端；15、為平波電抗器19繞組4B輸入端；16、為平波電抗器19繞組4B輸出端；17、為電抗器二次控制繞組；18、為平波電抗器L1；19、為平波電抗器L2；21、為控制電源裝置；22、為偏移電源裝置；31、電阻器R1；32、為電阻器R2；33、為電阻器R3；34、為電阻器R4；35、為電阻器R5；36、為電阻器R6。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置及方法技術(shù)方案作進一步描述。
如圖2所示，本發(fā)明單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置包括平波電抗器18、19、控制電源裝置21、偏移電源裝置22和一個電抗器二次繞組17構(gòu)成，所述的單一自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置包括第一平波電抗器19、20用于隔離來自自飽和電抗動態(tài)磁耦合產(chǎn)生的脈沖高電壓，適應(yīng)控制電源裝置21、偏移電源裝置22等二次回路的絕緣要求；第二平波電抗器18、19、電阻器R131、電阻器R232、電阻器R333和電阻器R434、電阻器R535和電阻器R636減少和抑制控制電源裝置21和偏移電源裝置22因兩電動勢相互作用而產(chǎn)生的互擾；第三平波電抗器繞組18和19均為A、B兩柱，A、B柱分別繞制匝數(shù)相等的2個線圈，即平波電抗器繞組18或19共計4個線圈；第四電抗器二次繞組17為單一繞組的自飽和電抗器二次繞組，與控制電源裝置21、偏移電源裝置22、電阻器R131、電阻器R232、電阻器R333和電阻器R434、電阻器R535和電阻器R636、平波電抗器繞組18、平波電抗器繞組19共同組成由控制回路和偏移回路的單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制系統(tǒng)。
所述的單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制回路包括，第一控制電源裝置21正極電流通過電阻器R131、平波電抗器18繞組1A的1和2、平波電抗器18繞組2B的3和4、電抗器二次控制繞組17、平波電抗器19繞組2B的12和11、平波電抗器19繞組1A的10和9、電阻器R232回到控制電源裝置21負(fù)極，形成控制電流回路；
第二偏移電源裝置22正極電流通過電阻器R535和電阻器R636、平波電抗器19繞組4B的16和15、平波電抗器19繞組3A的14和13、電抗器二次控制繞組17、平波電抗器18繞組3A的5和6、平波電抗器18繞組4B的7和8、電阻器R333和電阻器R434回到偏移電源裝置22負(fù)極，形成偏移電流回路。
所述的控制電源裝置21和偏移電源裝置22，在分別不同的電流設(shè)置工況下產(chǎn)生的偏移電流與控制電流共同作用于電抗器二次控制繞組17，兩組電流并聯(lián)疊加或并聯(lián)相減，改變流過電抗器二次控制繞組17的電流，從而改變電抗器二次控制繞組17的勵磁電流和鐵芯中的磁通量，得到自飽和電抗器電抗量的變化，根據(jù)整流機組實際運行參數(shù)進行自飽和電抗器的連續(xù)電壓細(xì)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電解鋁整流裝置的高精度穩(wěn)流控制。
所述的平波電抗器11、12為4線圈帶鐵芯電抗器，單線圈電感量為93mH，電阻器31～36R1～R6阻值為1.7Ω，功率為150w；控制回路最大工作電流10A；偏移回路最大工作電流6A。
實施例1。
將現(xiàn)有整流變壓器自飽和電抗器二次的2個繞組控制繞組和偏移繞組改為單一繞組即電抗器二次控制繞組17，按照以下技術(shù)方案實施第一步取消原有穩(wěn)流系統(tǒng)的控制電源裝置與自飽和電抗器二次控制繞組的連接，取消原有穩(wěn)流系統(tǒng)的偏移電源裝置與自飽和電抗器二次偏移繞組的連接第二步制作平波電抗器18和19，平波電抗器繞組18和19均為A、B兩柱，A、B柱分別繞制匝數(shù)相等的2個線圈，即平波電抗器繞組18或19共計4個線圈；單線圈電感量為93mH。
第三選擇功率電阻器31～36R1-R6參數(shù)為電阻值1.7Ω，功率為150W，共計6只。
第四步按照單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制主接線圖，實施主回路連接。
第五步控制電源裝置的電流路徑確定控制電源裝置21正極電流通過電阻器R131、平波電抗器18繞組1A的1和2、平波電抗器18繞組2B的3和4、電抗器二次控制繞組17、平波電抗器19繞組2B的4和3、平波電抗器19繞組1A的2和1、電阻器R232回到控制電源裝置21負(fù)極，形成控制電流回路；第六步偏移電源裝置的電流路徑確定偏移電源裝置22正極電流通過電阻器R535和R636、平波電抗器19繞組4B的8和7、平波電抗器19繞組3A的6和5、電抗器二次控制繞組17、平波電抗器18繞組3A的5和6、平波電抗器18繞組4B的7和8、電阻器R333和R434回到偏移電源裝置14負(fù)極，形成偏移電流回路；第七步控制電源裝置21與偏移電源裝置22在外支路上是通過連接導(dǎo)線直接進行電流的聯(lián)系，兩套電動勢在運行中因共同作用在同一個電抗器二次控制繞組17上，相互電流作用會產(chǎn)生互擾，影響流經(jīng)電抗器二次控制繞組17的電流而降低穩(wěn)流精度，采用電阻器R1～R631～36和平波電抗器18和19配合，完成兩套電源裝置的電源阻抗匹配，消除互擾現(xiàn)象，滿足穩(wěn)流技術(shù)要求。
第八步在偏移電源裝置的回路上施加4.5A直流電流，使自飽和電抗器反向激磁，將自飽和電抗器的工作點確定在整個自飽和電抗器的磁滯特性曲線的反向一端(任何一端均可，要視自飽和電抗器是正控還是反控方式而定，該項發(fā)明是以正控方式論述的，同樣適合反控方式)。
第九步控制電源裝置21的回路的電流變化，是根據(jù)穩(wěn)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制量，電流隨穩(wěn)流設(shè)定值在0-9A范圍變化。在自飽和電抗器二次控制繞組17中
(1)控制電流(包括電抗器二次控制繞組17通過控制電源裝置內(nèi)電路產(chǎn)生的自感電流)和偏移電流同向時，偏移電流與控制電流作用相同，兩組電源并聯(lián)疊加，改變流過電抗器的勵磁電流和鐵芯中的磁通量，得到電抗器電抗量的變化，連續(xù)進行電壓調(diào)節(jié)；(2)控制電流和偏移電流反向時，偏移電流與控制電流作用相反，兩組電源電流相減，改變電抗器的勵磁電流和鐵芯中的磁通量，得到電抗器電抗量的變化，連續(xù)進行電壓調(diào)節(jié)；(3)控制電流和偏移電流在電流通路上進行聯(lián)系，電抗器二次即控制回路和偏移回路及電抗器二次控制繞組與自飽和電抗器的一次通過磁通聯(lián)系。
權(quán)利要求
1.一種單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置，包括平波電抗器(18)、(19)、控制電源裝置(21)、偏移電源裝置(22)和一個電抗器二次繞組(17)構(gòu)成，其特征所述在于第一平波電抗器(19)、(20)用于隔離來自自飽和電抗動態(tài)磁耦合產(chǎn)生的脈沖高電壓，適應(yīng)控制電源裝置(21)、偏移電源裝置(22)等二次回路的絕緣要求；第二平波電抗器(18)、(19)、電阻器R1(31)、電阻器R2(32)、電阻器R3(33)和電阻器R4(34)、電阻器R5(35)和電阻器R6(36)減少和抑制控制電源裝置(21)和偏移電源裝置(22)因兩電動勢相互作用而產(chǎn)生的互擾；第三平波電抗器繞組(18)和(19)均為A、B兩柱，A、B柱分別繞制匝數(shù)相等的2個線圈，即平波電抗器繞組(18)或(19)共計4個線圈；第四電抗器二次繞組(17)為單一繞組的自飽和電抗器二次繞組，與控制電源裝置(21)、偏移電源裝置(22)、電阻器R1(31)、電阻器R2(32)、電阻器R3(33)和電阻器R4(34)、電阻器R5(35)和電阻器R6、平波電抗器繞組(18)、平波電抗器繞組(19)共同組成由控制回路和偏移回路的單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置，其特征所述在于第一控制電源裝置(21)正極電流通過電阻器R1(31)、平波電抗器(18)繞組1A的(1)和(2)、平波電抗器(18)繞組2B的(3)和(4)、電抗器二次控制繞組(17)、平波電抗器(19)繞組2B的(12)和(11)、平波電抗器(19)繞組1A的(10)和(9)、電阻器R2(32)回到控制電源裝置(21)負(fù)極，形成控制電流回路；第二偏移電源裝置(22)正極電流通過電阻器R5(35)和電阻器R6(36)、平波電抗器(19)繞組4B的(16)和(15)、平波電抗器(19)繞組3A的(14)和(13)、電抗器二次控制繞組(17)、平波電抗器(18)繞組3A的(5)和(6)、平波電抗器(18)繞組4B的(7)和(8)、電阻器R3(33)和電阻器R4(34)回到偏移電源裝置(22)負(fù)極，形成偏移電流回路。
3.一種單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制方法，其特征在于所述的控制電源裝置(21)和偏移電源裝置(22)，在分別不同的電流設(shè)置工況下產(chǎn)生的偏移電流與控制電流共同作用于電抗器二次控制繞組(17)，兩組電流并聯(lián)疊加或并聯(lián)相減，改變流過電抗器二次控制繞組(17)的電流，從而改變電抗器二次控制繞組(17)的勵磁電流和鐵芯中的磁通量，得到自飽和電抗器電抗量的變化，根據(jù)整流機組實際運行參數(shù)進行自飽和電抗器的連續(xù)電壓細(xì)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電解鋁整流裝置的高精度穩(wěn)流控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制方法，其特征在于所述的平波電抗器(18)、(19)為4線圈帶鐵芯電抗器，單線圈電感量為93mH，電阻器(31)、(32)、(33)、(34)、(35)、(36)R1～R6阻值為1.7Ω，功率為150w；控制回路最大工作電流10A；偏移回路最大工作電流6A。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁電解整流供電系統(tǒng)的穩(wěn)流控制系統(tǒng)，具體地說是涉及一種整流變壓器自飽和電抗器二次單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制裝置及方法。本發(fā)明包括平波電抗器、控制電源裝置、偏移電源裝置、電阻器和一個電抗器二次繞組構(gòu)成。本發(fā)明有如下有益效果(1)控制電源裝置運行電流由原來的最大30A降至最大10A，偏移電源裝置運行電流輸出由原來的最大20A降至最大6AA，減少了穩(wěn)流系統(tǒng)的功率損耗。(2)自飽和電抗器二次繞組由原來的2用1備，變?yōu)?用2備，提高了自飽和電抗器的繞組在線備用能力，同時增大了自飽和電抗器的二次繞組應(yīng)用范圍。(3)本發(fā)明單一繞組自飽和電抗器穩(wěn)流控制方法穩(wěn)流系統(tǒng)運行可靠，易于控制。(4)本發(fā)明適用于2個以上自飽和電抗器繞組的電抗器穩(wěn)流系統(tǒng)的改造。
文檔編號G05F1/14GK1900873SQ20061002103
公開日2007年1月24日 申請日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者周新林, 何躍貴, 王廣穩(wěn), 付新民, 葉延林, 徐俊霞, 卿紅軍, 吳紹稚, 祁生, 倪保利, 王保寧, 雷向軍, 焦健, 安華 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司