一種三相平衡的電渣重熔爐的製作方法
2023-04-30 06:13:21 3
專利名稱：一種三相平衡的電渣重熔爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於煉鋼企業冶鍊金屬及其合金的三相平衡電渣重熔爐。
背景技術：
目前，煉鋼企業所用的電渣爐，基本都是單相電渣爐，包括兩種類型:單極和雙極。在電渣爐重熔過程中，隨著熔化的進行，電極不斷縮短而鋼錠逐漸上漲，導致了電極電阻與鋼錠阻值處於變化狀態，從而導致了電壓、電流波動的問題。同時，企業使用單相電渣爐煉鋼時，基本都是選取電網A、B、C三相中的兩相經過變壓器連接到電渣爐，這樣造成了流入電網中的電流有一相為零，可能導致了三相不平衡。為了解決不平衡的問題，部分企業利用三個單相電渣爐分別接入電網每一相，避免嚴重的三相不平衡問題，如此以來，成本相對較高，也不符合節能減排的要求。鑑於普通單相電渣爐帶來的一系列問題，實用新型了一種新型的帶有基於模塊化多電平的糾偏裝置的電渣爐，即普通的電渣爐和基於模塊化多電平的糾偏裝置作為一體的新型電渣爐，既解決了三相不平衡的問題，也降低了企業成本。
實用新型內容技術問題:本實用新型提供一種三相平衡的電渣重熔爐，其目的是將普通的電渣爐和基於模塊化多電平的糾偏裝置作為一體，解決三相不平衡的問題，提高了負載的功率因數，降低企業的生產成本，實現節能減排的目的。技術方案:本實用新型的三相平衡的電渣重熔爐，包括基於模塊化多電平的糾偏裝置、普通電渣爐、三相電源和變壓器，基於模塊化多電平的糾偏裝置通過三相進線與三相電源相連，三相電源中的兩相通過變壓器與普通電渣爐相連，基於模塊化多電平的糾偏裝置採用三相半橋拓撲結構，三相半橋拓撲結構中的每個橋臂為兩個變流子模塊串聯後通過電抗器與三相電源中的一相連接。本實用新型中，普通電渣爐包括鍋爐和設置在鍋爐中的電極，變壓器的次級線圈a端與電極的上端相接，變壓器的次級線圈b端與鍋爐的底部相接，次級線圈a端與電極之間，以及次級線圈b端與鍋爐之間存在短網阻抗。本實用新型結構包括基於模塊化多電平的糾偏裝置、普通電渣爐、短網阻抗、三相電源、變壓器，其中基於模塊化多電平的糾偏裝置通過三相進線與電網三相電源相連，電網三相電源中的二相通過變壓器與普通電渣爐相連，基於模塊化多電平的糾偏裝置的輸出端經過電抗器與三相進線相連，變壓器的次級線圈中的a端經過短網阻抗與鍋爐內的電極的上端相接，鍋爐的底部經過短網阻抗與變壓器的次級線圈中的b端相接。有益效果:現有技術中普通電渣爐單獨工作時，相當於電網的A、B兩相給普通電渣爐供電，在電網的A、B兩相產生大小相等、方向相反的電流流入電網，這樣容易造成電網中三相電流不平衡，影響電能質量，可能導致一系列電力事故發生。本實用新型與現有技術相比，解決了單相電渣爐對電網造成的三相不平衡問題，提高了負載的功率因數，減小了電網不平衡問題帶來的一系列影響，節約了煉鋼企業的投資成本，同時達到節能減排的目的，提高了電能的利用率，減少了對電網的汙染。
圖1是本實用新型三相平衡的電渣重熔爐結構示意圖；圖2為本實用新型中基於模塊化多電平的糾偏裝置結構示意圖；圖3為本實用新型中基於模塊化多電平的糾偏裝置的變流子模塊結構示意圖。圖中:1.基於模塊化多電平的糾偏裝置，2普通電渣爐，3.短網阻抗，4.三相電源，
5.變壓器，6.變流子模塊，7.電抗器，8.絕緣柵雙極型電晶體，9.二極體，10.電容器。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和實施例，對本實用新型做進步說明。本實用新型的三相平衡電渣重熔爐，包括基於模塊化多電平的糾偏裝置1、普通電渣爐2、三相電源4和變壓器5，基於模塊化多電平的糾偏裝置I通過三相進線與三相電源4相連，三相電源4中的兩相通過變壓器5與普通電渣爐2相連，基於模塊化多電平的糾偏裝置I採用三相半橋拓撲結構，三相半橋拓撲結構中的每個橋臂為兩個變流子模塊6串聯後通過L電抗器7與三相電源4中的一相連接。基於模塊化多電平的糾偏裝置I中的變流子模塊結構為半橋結構，由兩個全控型開關器件絕緣柵雙極型電晶體8串聯後再並聯電容器10組成，每個絕緣柵雙極型電晶體8的開關器件均反並聯一個二極體9。普通電渣爐2包括鍋爐21和設置在鍋爐21中的電極22，變壓器5的次級線圈a端與電極22的上端相接，變壓器5的次級線圈b端與鍋爐21的底部相接，次級線圈a端與電極22之間，以及次級線圈b端與鍋爐21之間存在短網阻抗。基於模塊化多電平的糾偏裝置，運用MMC (Modular Multilevel Converter)模塊化多電平變流技術，採用三相半橋拓撲結構，上線橋臂上各有兩個變流子模塊。工作時，當普通電渣爐2單獨工作時，相當於電網的A、B兩相給普通電渣爐2供電，在電網的A、B兩相產生大小相等、方向相反的電流；使用開關器件為絕緣柵雙極型電晶體(IGBT),組成變流子模塊6，變流子模塊6再按照級聯結構構成基於模塊化多電平的糾偏裝置1，通過電抗器7與電網相連，通過控制變流子模塊6的絕緣柵雙極型電晶體8的通斷，達到控制基於模塊化多電平的糾偏裝置輸出的三相電流的目的。當鍋爐工作後，基於模塊化多電平的糾偏裝置實時檢測爐體負載的進線電流，通過不平衡算法(dq算法)的分析，實時的計算出三相平衡的電流，此三相平衡的電流與普通電渣爐2在單獨工作時具有相同的有功分量；三相平衡的目標電流與普通電渣爐2自身產生的電流相減後，作為基於模塊化多電平的糾偏裝置的指令電流，基於模塊化多電平的糾偏裝置跟蹤指令電流，利用PWM調製方法產生PWM波，該PWM波控制開關器件的通斷來控制流入電網中的基於模塊化多電平的糾偏裝置的三相電流，經過電抗器7後接入電網。此時，電網電流為基於模塊化多電平的糾偏裝置電流與電渣爐自身的電流疊加，實現電渣爐的三相平衡功能。本實用新型的三相平衡電渣重熔爐能夠適用於大部分的煉鋼企業，對電網的電能質量要求比較高的地區，該新型電渣爐優勢比較明顯，解決了常見的單相電渣爐帶來的三相不平衡問題，提高了電渣爐的功率因數，而且對電網的幾乎沒有汙染，保證了電能的質量。
權利要求1.一種三相平衡的電渣重熔爐，其特徵在於，該電渣重熔爐包括基於模塊化多電平的糾偏裝置(I)、普通電渣爐(2)、三相電源(4)和變壓器(5)，所述基於模塊化多電平的糾偏裝置(I)通過三相進線與三相電源(4 )相連，三相電源(4 )中的兩相通過變壓器(5 )與普通電渣爐(2)相連，所述基於模塊化多電平的糾偏裝置(I)採用三相半橋拓撲結構，三相半橋拓撲結構中的每個橋臂為兩個變流子模塊(6)串聯後通過電抗器(7)與三相電源(4)中的一相連接。
2.根據權利要求1所述的三相平衡的電渣重熔爐，其特徵在於，所述普通電渣爐(2)包括鍋爐(21)和設置在所述鍋爐(21)中的電極(22)，所述變壓器(5)的次級線圈a端與電極(22)的上端相接，變壓器(5)的次級線圈b端與鍋爐(21)的底部相接，所述次級線圈a端與電極(22)之間，以及次級線圈b端與鍋爐(21)之間存在短網阻抗。
專利摘要本實用新型公開了一種三相平衡的電渣重熔爐，包括基於模塊化多電平的糾偏裝置、普通電渣爐、三相電源和變壓器，基於模塊化多電平的糾偏裝置通過三相進線與三相電源相連，三相電源中的兩相通過變壓器與普通電渣爐相連，基於模塊化多電平的糾偏裝置採用三相半橋拓撲結構，三相半橋拓撲結構中的每個橋臂為兩個變流子模塊串聯後通過電抗器與三相電源中的一相連接。本實用新型解決了單相電渣爐對電網造成的三相不平衡問題，提高了負載的功率因數，減小了電網不平衡問題帶來的一系列影響，節約了煉鋼企業的投資成本，同時達到節能減排的目的，提高了電能的利用率，減少了對電網的汙染。
文檔編號C22B9/187GK203065549SQ201320052200
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月30日 優先權日2013年1月30日
發明者王寶安, 汪良坤, 商姣 申請人:東南大學