一种电子调压电炉变压器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电气工程技术领域，更具体地，设及一种电子调压电炉变压器。
【背景技术】
[0002] 在大型工业企业中，如冶金工业、化学工业、机械工业等，电炉是其重要的工艺装 备，作为电炉电源的电炉变压器其重要性不言而喻。
[0003] 电炉变压器具有副方负荷重及低电压大电流等特点，其负载特性随着冶炼阶段的 变化；一方面，根据负载特性和工艺生产过程的需要，电炉变压器需要很大的电压调节范围 及更为频繁的调节动作和更为精确调节精度，并且由于其恶劣的工作条件，电炉变压器需 要具有较高的过载能力和很高的绝缘水平；另一方面，在电炉工作过程中电弧的频繁点燃 与焰灭会使变压器经常处于瞬变状态，对电网电能质量和变压器本身也造成很大影响。
[0004] 为了满足电炉工艺生产过程的需要，常规的电炉变压器多采用机械分接开关调压 方式，存在W下问题：（1)变压器分接头数量多，制造工艺复杂，可靠性低；（2)分接头动作 频繁，对分接开关机械寿命和电气寿命要求苛刻，维护工作量大；（3)机械调压动作慢，过 渡过程不平稳；(4)不能动态无级差地调节；(5)在调压过程中机械分接头的调节时刻不能 准确控制易产生冲击电压；(6)电炉负载的冲击及不平衡直接对电网电能质量造成影响； 上述问题，在生产过程中不仅影响产品质量，变压器本身的可靠、安全、经济运行得不到保 障，对电网电能质量也存在影响。
[0005] 针对现有技术中电炉变压器上述问题，国内外的研究多集中于电炉变压器分接开 关的改造，如采用电力电子开关（如晶闽管）代替机械开关并采用组合式调压，然而此法 仅仅W改造分接开关为目的，并未从电炉变压器整体入手，无法解决上述问题（1)、（4)及 化）；另外也有一些方案集中于变压器的有载调压方式上，如试图将动态电压恢复器的功能 引入W实现无触点无级调压，但单一的动态电压恢复器并不能很好地实现有功功率控制， 调压范围有限，不能有效解决上述问题。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的W上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电子调压电炉变压器， 其目的在于解决现有技术中电炉变压器分接头数量多、输出电压质量难W控制的技术问 题。
[0007] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电子调压电炉变压器，为= 相结构，包括第一=绕组变压器、第二=绕组变压器、第==绕组变压器、第一变换器、第二 变换器、第=变换器和交直变换器；
[0008] 其中，第一=绕组变压器的高压绕组接电源A相；交直变换器的A相输入端连接第 一=绕组变压器的控制绕组；第一变换器的直流侧连接交直变换器的A相输出端，交流侧 连接第一=绕组变压器的工作绕组；
[0009] 第二=绕组变压器的高压绕组接电源B相；交直变换器的B相输入端连接第二= 绕组变压器的控制绕组；第二变换器的直流侧连接交直变换器的B相输出端，交流侧连接 第二=绕组变压器的工作绕组；
[0010] 第==绕组变压器的高压绕组接电源C相；交直变换器的C相输入端连接第== 绕组变压器的控制绕组；第=变换器的直流侧连接交直变换器的C相输出端，交流侧连接 第==绕组变压器的工作绕组；
[0011] 外部电源经=绕组变压器后被分为两路：一路是经工作绕组提供的具有低电压大 电流特性作为电炉变压器输出的基础电压；一路是经控制绕组提供的具有高电压小电流特 性的电压，运部分电压经交直变换器整流为直流，再经变换器逆变为大小可调的交流电压， W该大小可调的交流电压作为电炉变压器输出的调节电压，调节电压与基础电压叠加后作 为电子调压电炉变压器的输出，供给电炉。
[0012] 优选的，各变换器均包括单相变换器和变压器；其中，单相变换器的直流侧作为变 换器的直流侧，变压器的原方绕组与单相变换器的交流侧并联；变压器的副方绕组作为变 换器的交流侧，串联于=绕组变压器的工作绕组输出线路。
[0013] 优选的，各=绕组的工作绕组应数小于其控制绕组应数的;各变换器的变压器 10 的原方绕组应数大于其副方绕组应数的10倍。
[0014] 上述方案为本发明提供的基础方案，可解决W下技术问题：
[0015] (1)对输出电压的调节及生产质量控制方面：变换器交流侧输出电压可控，该电 压与工作绕组输出电压叠加后作为电炉变压器的输出；通过对变换器交流侧电压的控制， 便可实现对电炉变压器输出电压的大范围、快速、无级和连续调节，可灵活控制电炉变压器 W恒定电压或恒定电流或按照工艺生产过程需要给定的电压或者电流曲线输出，可有效保 障和提局生广质量；
[0016] (2)对电能质量的控制方面：当负荷侧的电炉工作产生电压谐波或过电压时，变 换器可按相输出补偿电压隔离其对电网侧的影响，并实现负荷侧电压=相平衡；交直变换 器工作在整流或逆变状态稳定直流电压的同时还可W通过控制绕组对电网侧进行一定的 无功或谐波电流的补偿；
[0017] (3)可实现性及节能运行方面绕组变压器工作绕组和控制绕组的设计主要是 为了适应工作绕组始终工作在低电压大电流的电炉工况；对于控制绕组来讲，提高其输出 电压将大幅度减小其回路电流，有利于大功率电力电子器件选型和降低损耗，提高可实现 性，也有利于节能；
[001引进一步考虑电力电子模块的串联（单相变换器采用级联结构、S相线/四线） 变换器采用MMC(模块化多电平变换器）结构），则可W允许更高的控制绕组电压，其回路电 流更小，同时也有利于本发明应用于更大容量的电炉变压器；变换器只需调节电压升高或 降低的部分，因而控制绕组、电力电子控制回路的容量较小，与工作绕组需要补偿的输出电 压范围成比例。
[0019] 优选的，在基础方案的基础上，第一、第二和第==绕组变压器的高压绕组上均设 有分接头；分接头用于对外部接入的电源电压按照档位进行调节；=绕组变压器高压绕组 上的分接头拨到相应的档化对外部接入的电源先进行电压粗调，再由变换器进行细调，然 后供给电炉；粗调与细调配合，使得电子调压电炉变压器的调压动作次数少，调压过程过渡 平稳；同时粗调的设置使得细调部分的容量减小，可较大幅度减小交直变换器与变换器的 容量，兼顾了电子调压电炉变压器的成本与功能；本方案亦大大减少了传统电炉变压器调 压分接头数量，提高了其可靠性。
[0020] 优选的，上述电子调压电炉变压器还包括第四变换器、第五变换器和第六变换 器；
[0021] 第四变换器的直流侧与第一变换器的直流侧并联，交流侧并联于第一=绕组变压 器工作绕组输出线路；
[0022] 第五变换器的直流侧与第二变换器的直流侧并联，交流侧并联于第二=绕组变压 器工作绕组输出线路；
[0023] 第六变换器的直流侧与第=变换器的直流侧并联，交流侧并联于第==绕组变压 器工作绕组输出线路；
[0024] 增加运一组=个变换器后，线路中功率的流动更加灵活、可控；运一组变换器可辅 助输出电流（功率），提高控制绕组通过交直变换器输送功率的效率，并且可降低交直变换 器和第一、第二和第=变换器的容量；本优选方案里，第四、第五和第六变换器工作于整流 或逆变状态时，在负荷侧对电流谐波、电流不平衡和无功功率进行补偿，可改善电能质量。 [00巧]优选的，上述电子调压电炉变压器还包括储能装置，储能装置的第一输入端连接 第一变换器的直流侧，第二输入端连接第二变换器的直流侧，第=输入端连接第=变换器 的直流侧；储能装置的输出端用于连接电炉供电端；第一、第二和第=变换器对储能装置 进行充放电控制，在有功波峰时储存电能而在