一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、控制器、功率測(cè)量單元、功率調(diào)節(jié)單元、功率補(bǔ)償電路、實(shí)時(shí)對(duì)電弧爐結(jié)晶器的重量進(jìn)行檢測(cè)的稱重傳感器、實(shí)時(shí)對(duì)所述電弧爐結(jié)晶器的底部水箱中的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器以及分別與溫度傳感器和控制器相接的溫控單元。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝布設(shè)方便、使用效果好；采用TSC與TCR結(jié)合的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，即減小了TCR本身產(chǎn)生的高次諧波含量，也彌補(bǔ)了TSC只能進(jìn)行分級(jí)補(bǔ)償?shù)牟蛔?；可以根?jù)電弧爐的實(shí)時(shí)工況，設(shè)定不同的工作參數(shù)和控制精度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的控制靈活性。
【專利說明】一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電弧爐是一種利用重熔電流產(chǎn)生熱能熔化插入渣池的自耗電極，金屬熔滴通過渣液清洗后，在水冷結(jié)晶器中結(jié)晶成電渣錠的一種特殊冶煉設(shè)備，是特殊鋼廠必不可少的生產(chǎn)設(shè)備。隨著高生產(chǎn)率、低能耗、低物料消耗和高環(huán)保指標(biāo)的產(chǎn)業(yè)要求，現(xiàn)代電弧爐向著超高功率、超大容量的方向發(fā)展。然而隨著容量和功率的增大，電弧爐運(yùn)行帶來的諧波、電壓波動(dòng)和閃變、功率因數(shù)低等電能質(zhì)量問題越來越突出。不僅危害其他用戶的用電安全，同時(shí)也影響自身的產(chǎn)品質(zhì)量。
[0003]傳統(tǒng)的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，有的只注重了控制功率恒定，并未考慮電能質(zhì)量問題；有的雖然采用了功率補(bǔ)償裝置，但由于結(jié)構(gòu)不合理，補(bǔ)償效果并不好，無(wú)法達(dá)到提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，提高電能質(zhì)量的目的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝布設(shè)方便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有控制系統(tǒng)功率補(bǔ)償效果不好、系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能差、電能質(zhì)量不高等問題。
[0005]為解決上述技 術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)、控制器、功率測(cè)量單元、功率調(diào)節(jié)單元、功率補(bǔ)償電路、實(shí)時(shí)對(duì)電弧爐結(jié)晶器的重量進(jìn)行檢測(cè)的稱重傳感器、實(shí)時(shí)對(duì)所述電弧爐結(jié)晶器的底部水箱中的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器以及分別與溫度傳感器和控制器相接的溫控單元；所述功率測(cè)量單元包括對(duì)串接在磁性調(diào)壓器與電弧爐電極間的短網(wǎng)中的電壓和電流分別進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單元、分別與電壓檢測(cè)單元和電流檢測(cè)單兀相接的光電稱合器一、與光電稱合器一相接的有功功率變換器以及分別與有功功率變換器和控制器相接且將有功功率變換器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的Ι/v轉(zhuǎn)換電路；所述功率調(diào)節(jié)單元包括與控制器相接且用于驅(qū)動(dòng)雙向可控硅工作的移相觸發(fā)電路一和與雙向可控硅相接的整流電路，所述雙向可控硅與移相觸發(fā)電路相接；所述功率補(bǔ)償電路包括分別并聯(lián)在所述短網(wǎng)中的晶閘管投切電容器TSC和晶閘管控制電抗器TCR、接收并處理采集的瞬時(shí)電壓和電流值同時(shí)結(jié)合設(shè)定參數(shù)和當(dāng)前爐況計(jì)算出所需投入的TSC數(shù)目并發(fā)出相應(yīng)投切信號(hào)的處理器、與處理器相接的脈沖輸出電路、用于判斷TSC的投入時(shí)機(jī)以使TSC投入時(shí)的沖擊電流為零的過零觸發(fā)電路、串接在脈沖輸出電路和過零觸發(fā)電路之間的光電耦合器二、對(duì)晶閘管投切電容器TSC進(jìn)行保護(hù)并將其投切信息饋送回處理器的保護(hù)電路和將控制器輸出的相位信號(hào)轉(zhuǎn)換為觸發(fā)脈沖的移相觸發(fā)電路二 ；所述上位機(jī)分別與處理器和控制器相接，所述光電耦合器一和保護(hù)電路均與處理器相接，所述晶閘管投切電容器TSC分別與過零觸發(fā)電路和保護(hù)電路相接，所述移相觸發(fā)電路二分別與控制器和晶閘管控制電抗器TCR相接，所述磁性調(diào)壓器分別與整流電路和電弧爐電極相接，所述稱重傳感器和溫度傳感器均與控制器相接。
[0006]上述一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征是:所述上位機(jī)為工控機(jī)。
[0007]上述一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征是:所述控制器為PLC。
[0008]上述一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征是:所述處理器為DSP。
[0009]上述一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征是:所述電壓檢測(cè)單元為電壓互感器。
[0010]上述一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征是:所述電流檢測(cè)單元為電流互感器。
[0011]上述一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征是:所述有功功率變換器為MOOR公司的PWT功率變送器。
[0012]上述一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征是:所述晶閘管投切電容器TSC的數(shù)量為多個(gè)。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有 技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝布設(shè)方便、使用效果好。
[0015]2、采用TSC與TCR結(jié)合的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，即減小了 TCR本身產(chǎn)生的高次諧波含量，也彌補(bǔ)了 TSC只能進(jìn)行分級(jí)補(bǔ)償?shù)牟蛔恪?br>
[0016]3、可以根據(jù)電弧爐的實(shí)時(shí)工況，設(shè)定不同的工作參數(shù)和控制精度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的控制靈活性。
[0017]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝布設(shè)方便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有控制系統(tǒng)功率補(bǔ)償效果不好、系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能差、電能質(zhì)量不高等問題。
[0018]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明:
[0021]I一上位機(jī)；2—控制器；3—稱重傳感器；
[0022]4一溫度傳感器； 5—溫控單元；6—磁性調(diào)壓器；
[0023]7一電弧爐電極；8 —電壓檢測(cè)單兀； 9一電流檢測(cè)單兀；
[0024]10—光電耦合器一；11一有功功率變換器；
[0025]12一I/V轉(zhuǎn)換電路；13—移相觸發(fā)電路一 ；14一雙向可控桂；
[0026]15—整流電路；16—晶閘管投切電容器TSC ;
[0027]17—晶閘管控制電抗器TCR ; 18—處理器；19一脈沖輸出電路；
[0028]20—過零觸發(fā)電路；21—光電耦合器二； 22—保護(hù)電路；
[0029]23—移相觸發(fā)電路二?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]如圖1所示，本實(shí)用新型包括上位機(jī)1、控制器2、功率測(cè)量單元、功率調(diào)節(jié)單元、功率補(bǔ)償電路、實(shí)時(shí)對(duì)電弧爐結(jié)晶器的重量進(jìn)行檢測(cè)的稱重傳感器3、實(shí)時(shí)對(duì)所述電弧爐結(jié)晶器的底部水箱中的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器4以及分別與溫度傳感器4和控制器2相接的溫控單元5 ;所述功率測(cè)量單元包括對(duì)串接在磁性調(diào)壓器6與電弧爐電極7間的短網(wǎng)中的電壓和電流分別進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的電壓檢測(cè)單元8和電流檢測(cè)單元9、分別與電壓檢測(cè)單兀8和電流檢測(cè)單兀9相接的光電稱合器一 10、與光電稱合器一 10相接的有功功率變換器11以及分別與有功功率變換器11和控制器2相接且將有功功率變換器11輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的I/V轉(zhuǎn)換電路12 ;所述功率調(diào)節(jié)單元包括與控制器2相接且用于驅(qū)動(dòng)雙向可控硅14工作的移相觸發(fā)電路一 13和與雙向可控硅14相接的整流電路15，所述雙向可控硅14與移相觸發(fā)電路13相接；所述功率補(bǔ)償電路包括分別并聯(lián)在所述短網(wǎng)中的晶閘管投切電容器TSC16和晶閘管控制電抗器TCR17、接收并處理采集的瞬時(shí)電壓和電流值同時(shí)結(jié)合設(shè)定參數(shù)和當(dāng)前爐況計(jì)算出所需投入的TSC數(shù)目并發(fā)出相應(yīng)投切信號(hào)的處理器18、與處理器18相接的脈沖輸出電路19、用于判斷TSC的投入時(shí)機(jī)以使TSC投入時(shí)的沖擊電流為零的過零觸發(fā)電路20、串接在脈沖輸出電路19和過零觸發(fā)電路20之間的光電耦合器二21、對(duì)晶閘管投切電容器TSC16進(jìn)行保護(hù)并將其投切信息饋送回處理器18的保護(hù)電路22和將控制器2輸出的相位信號(hào)轉(zhuǎn)換為觸發(fā)脈沖的移相觸發(fā)電路二 23 ;所述上位機(jī)I分別與處理器18和控制器2相接，所述光電耦合器一 10和保護(hù)電路22均與處理器18相接，所述晶閘管投切電容器TSC16分別與過零觸發(fā)電路20和保護(hù)電路22相接，所述移相觸發(fā)電路
二23分別與控制器2和晶閘管控制電抗器TCR17相接，所述磁性調(diào)壓器6分別與整流電路15和電弧爐電極7相接，所述稱重傳感器3和溫度傳感器4均與控制器2相接。
[0031 ] 本實(shí)施例中，所述上位機(jī)I為工控機(jī)。
[0032]本實(shí)施例中，所述控制器2為PLC。
[0033]本實(shí)施例中，所述處理器18為DSP。
[0034]本實(shí)施例中，所述電壓檢測(cè)單元8為電壓互感器。
[0035]本實(shí)施例中，所述電流檢測(cè)單元9為電流互感器。
[0036]本實(shí)施例中，所述有功功率變換器11為MOOR公司的PWT功率變送器。
[0037]本實(shí)施例中，晶閘管投切電容器TSC16的數(shù)量為多個(gè)。
[0038]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)(I)、控制器(2)、功率測(cè)量單元、功率調(diào)節(jié)單元、功率補(bǔ)償電路、實(shí)時(shí)對(duì)電弧爐結(jié)晶器的重量進(jìn)行檢測(cè)的稱重傳感器(3)、實(shí)時(shí)對(duì)所述電弧爐結(jié)晶器的底部水箱中的溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器(4)以及分別與溫度傳感器(4)和控制器(2)相接的溫控單元(5);所述功率測(cè)量單元包括對(duì)串接在磁性調(diào)壓器(6)與電弧爐電極(7)間的短網(wǎng)中的電壓和電流分別進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的電壓檢測(cè)單元(8 )和電流檢測(cè)單元(9 )、分別與電壓檢測(cè)單元(8 )和電流檢測(cè)單元(9 )相接的光電稱合器一(10)、與光電稱合器一(10)相接的有功功率變換器(11)以及分別與有功功率變換器(11)和控制器(2 )相接且將有功功率變換器(11)輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的I/V轉(zhuǎn)換電路(12);所述功率調(diào)節(jié)單元包括與控制器(2)相接且用于驅(qū)動(dòng)雙向可控硅(14)工作的移相觸發(fā)電路一(13)和與雙向可控硅(14)相接的整流電路(15)，所述雙向可控硅(14)與移相觸發(fā)電路(13)相接；所述功率補(bǔ)償電路包括分別并聯(lián)在所述短網(wǎng)中的晶閘管投切電容器TSC (16)和晶閘管控制電抗器TCR (17)、接收并處理采集的瞬時(shí)電壓和電流值同時(shí)結(jié)合設(shè)定參數(shù)和當(dāng)前爐況計(jì)算出所需投入的TSC數(shù)目并發(fā)出相應(yīng)投切信號(hào)的處理器(18 )、與處理器(18 )相接的脈沖輸出電路(19 )、用于判斷TSC的投入時(shí)機(jī)以使TSC投入時(shí)的沖擊電流為零的過零觸發(fā)電路(20)、串接在脈沖輸出電路(19)和過零觸發(fā)電路(20)之間的光電耦合器二(21)、對(duì)晶閘管投切電容器TSC (16)進(jìn)行保護(hù)并將其投切信息饋送回處理器(18)的保護(hù)電路(22)和將控制器(2)輸出的相位信號(hào)轉(zhuǎn)換為觸發(fā)脈沖的移相觸發(fā)電路二(23);所述上位機(jī)(I)分別與處理器(18)和控制器(2)相接，所述光電耦合器一(10)和保護(hù)電路(22)均與處理器(18)相接，所述晶閘管投切電容器TSC (16)分別與過零觸發(fā)電路(20)和保護(hù)電路(22)相接，所述移相觸發(fā)電路二(23)分別與控制器(2)和晶閘管控制電抗器TCR (17)相接，所述磁性調(diào)壓器(6)分別與整流電路(15)和電弧爐電極(7)相接，所述稱重傳感器(3)和溫度傳感器(4)均與控制器(2)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)(I)為工控機(jī)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器(2)為PLC。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器(18)為DSP。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓檢測(cè)單元(8)為電壓互感器。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電流檢測(cè)單元(9)為電流互感器。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述有功功率變換器(11)為MOOR公司的PWT功率變送器。
8.按照權(quán)利要求1或2所述的一種帶功率補(bǔ)償電路的電弧爐恒功率控制系統(tǒng)，其特征在于:所述晶閘管投切電容器TSC (16)的數(shù)量為多個(gè)。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK203607853SQ201320585014
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月20日
【發(fā)明者】周曉麗 申請(qǐng)人:西安擴(kuò)力機(jī)電科技有限公司