一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，包括上位机、控制器、功率测量单元、功率调节单元、功率补偿电路、实时对电弧炉结晶器的重量进行检测的称重传感器、实时对所述电弧炉结晶器的底部水箱中的温度进行检测的温度传感器以及分别与温度传感器和控制器相接的温控单元。本实用新型结构简单、安装布设方便、使用效果好；采用TSC与TCR结合的静止无功补偿装置，即减小了TCR本身产生的高次谐波含量，也弥补了TSC只能进行分级补偿的不足；可以根据电弧炉的实时工况，设定不同的工作参数和控制精度，增强了系统的控制灵活性。
【专利说明】一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种冶金【技术领域】，尤其是涉及一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统。
【背景技术】
[0002]电弧炉是一种利用重熔电流产生热能熔化插入渣池的自耗电极，金属熔滴通过渣液清洗后，在水冷结晶器中结晶成电渣锭的一种特殊冶炼设备，是特殊钢厂必不可少的生产设备。随着高生产率、低能耗、低物料消耗和高环保指标的产业要求，现代电弧炉向着超高功率、超大容量的方向发展。然而随着容量和功率的增大，电弧炉运行带来的谐波、电压波动和闪变、功率因数低等电能质量问题越来越突出。不仅危害其他用户的用电安全，同时也影响自身的产品质量。
[0003]传统的电弧炉恒功率控制系统，有的只注重了控制功率恒定，并未考虑电能质量问题；有的虽然采用了功率补偿装置，但由于结构不合理，补偿效果并不好，无法达到提高系统稳定性、改善系统动态性能，提高电能质量的目的。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其结构简单、安装布设方便、使用效果好，能有效解决现有控制系统功率补偿效果不好、系统稳定性和动态性能差、电能质量不高等问题。
[0005]为解决上述技 术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征在于:包括上位机、控制器、功率测量单元、功率调节单元、功率补偿电路、实时对电弧炉结晶器的重量进行检测的称重传感器、实时对所述电弧炉结晶器的底部水箱中的温度进行检测的温度传感器以及分别与温度传感器和控制器相接的温控单元；所述功率测量单元包括对串接在磁性调压器与电弧炉电极间的短网中的电压和电流分别进行实时检测的电压检测单元和电流检测单元、分别与电压检测单元和电流检测单兀相接的光电稱合器一、与光电稱合器一相接的有功功率变换器以及分别与有功功率变换器和控制器相接且将有功功率变换器输出的电流信号转换为电压信号的Ι/v转换电路；所述功率调节单元包括与控制器相接且用于驱动双向可控硅工作的移相触发电路一和与双向可控硅相接的整流电路，所述双向可控硅与移相触发电路相接；所述功率补偿电路包括分别并联在所述短网中的晶闸管投切电容器TSC和晶闸管控制电抗器TCR、接收并处理采集的瞬时电压和电流值同时结合设定参数和当前炉况计算出所需投入的TSC数目并发出相应投切信号的处理器、与处理器相接的脉冲输出电路、用于判断TSC的投入时机以使TSC投入时的冲击电流为零的过零触发电路、串接在脉冲输出电路和过零触发电路之间的光电耦合器二、对晶闸管投切电容器TSC进行保护并将其投切信息馈送回处理器的保护电路和将控制器输出的相位信号转换为触发脉冲的移相触发电路二 ；所述上位机分别与处理器和控制器相接，所述光电耦合器一和保护电路均与处理器相接，所述晶闸管投切电容器TSC分别与过零触发电路和保护电路相接，所述移相触发电路二分别与控制器和晶闸管控制电抗器TCR相接，所述磁性调压器分别与整流电路和电弧炉电极相接，所述称重传感器和温度传感器均与控制器相接。
[0006]上述一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征是:所述上位机为工控机。
[0007]上述一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征是:所述控制器为PLC。
[0008]上述一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征是:所述处理器为DSP。
[0009]上述一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征是:所述电压检测单元为电压互感器。
[0010]上述一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征是:所述电流检测单元为电流互感器。
[0011]上述一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征是:所述有功功率变换器为MOOR公司的PWT功率变送器。
[0012]上述一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征是:所述晶闸管投切电容器TSC的数量为多个。
[0013]本实用新型与现有 技术相比具有以下优点:
[0014]1、结构简单、安装布设方便、使用效果好。
[0015]2、采用TSC与TCR结合的静止无功补偿装置，即减小了 TCR本身产生的高次谐波含量，也弥补了 TSC只能进行分级补偿的不足。
[0016]3、可以根据电弧炉的实时工况，设定不同的工作参数和控制精度，增强了系统的控制灵活性。
[0017]综上所述，本实用新型结构简单、安装布设方便、使用效果好，能有效解决现有控制系统功率补偿效果不好、系统稳定性和动态性能差、电能质量不高等问题。
[0018]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0020]附图标记说明:
[0021]I一上位机；2—控制器；3—称重传感器；
[0022]4一温度传感器； 5—温控单元；6—磁性调压器；
[0023]7一电弧炉电极；8 —电压检测单兀； 9一电流检测单兀；
[0024]10—光电耦合器一；11一有功功率变换器；
[0025]12一I/V转换电路；13—移相触发电路一 ；14一双向可控桂；
[0026]15—整流电路；16—晶闸管投切电容器TSC ;
[0027]17—晶闸管控制电抗器TCR ; 18—处理器；19一脉冲输出电路；
[0028]20—过零触发电路；21—光电耦合器二； 22—保护电路；
[0029]23—移相触发电路二。【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本实用新型包括上位机1、控制器2、功率测量单元、功率调节单元、功率补偿电路、实时对电弧炉结晶器的重量进行检测的称重传感器3、实时对所述电弧炉结晶器的底部水箱中的温度进行检测的温度传感器4以及分别与温度传感器4和控制器2相接的温控单元5 ;所述功率测量单元包括对串接在磁性调压器6与电弧炉电极7间的短网中的电压和电流分别进行实时检测的电压检测单元8和电流检测单元9、分别与电压检测单兀8和电流检测单兀9相接的光电稱合器一 10、与光电稱合器一 10相接的有功功率变换器11以及分别与有功功率变换器11和控制器2相接且将有功功率变换器11输出的电流信号转换为电压信号的I/V转换电路12 ;所述功率调节单元包括与控制器2相接且用于驱动双向可控硅14工作的移相触发电路一 13和与双向可控硅14相接的整流电路15，所述双向可控硅14与移相触发电路13相接；所述功率补偿电路包括分别并联在所述短网中的晶闸管投切电容器TSC16和晶闸管控制电抗器TCR17、接收并处理采集的瞬时电压和电流值同时结合设定参数和当前炉况计算出所需投入的TSC数目并发出相应投切信号的处理器18、与处理器18相接的脉冲输出电路19、用于判断TSC的投入时机以使TSC投入时的冲击电流为零的过零触发电路20、串接在脉冲输出电路19和过零触发电路20之间的光电耦合器二21、对晶闸管投切电容器TSC16进行保护并将其投切信息馈送回处理器18的保护电路22和将控制器2输出的相位信号转换为触发脉冲的移相触发电路二 23 ;所述上位机I分别与处理器18和控制器2相接，所述光电耦合器一 10和保护电路22均与处理器18相接，所述晶闸管投切电容器TSC16分别与过零触发电路20和保护电路22相接，所述移相触发电路
二23分别与控制器2和晶闸管控制电抗器TCR17相接，所述磁性调压器6分别与整流电路15和电弧炉电极7相接，所述称重传感器3和温度传感器4均与控制器2相接。
[0031 ] 本实施例中，所述上位机I为工控机。
[0032]本实施例中，所述控制器2为PLC。
[0033]本实施例中，所述处理器18为DSP。
[0034]本实施例中，所述电压检测单元8为电压互感器。
[0035]本实施例中，所述电流检测单元9为电流互感器。
[0036]本实施例中，所述有功功率变换器11为MOOR公司的PWT功率变送器。
[0037]本实施例中，晶闸管投切电容器TSC16的数量为多个。
[0038]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征在于:包括上位机(I)、控制器(2)、功率测量单元、功率调节单元、功率补偿电路、实时对电弧炉结晶器的重量进行检测的称重传感器(3)、实时对所述电弧炉结晶器的底部水箱中的温度进行检测的温度传感器(4)以及分别与温度传感器(4)和控制器(2)相接的温控单元(5);所述功率测量单元包括对串接在磁性调压器(6)与电弧炉电极(7)间的短网中的电压和电流分别进行实时检测的电压检测单元(8 )和电流检测单元(9 )、分别与电压检测单元(8 )和电流检测单元(9 )相接的光电稱合器一(10)、与光电稱合器一(10)相接的有功功率变换器(11)以及分别与有功功率变换器(11)和控制器(2 )相接且将有功功率变换器(11)输出的电流信号转换为电压信号的I/V转换电路(12);所述功率调节单元包括与控制器(2)相接且用于驱动双向可控硅(14)工作的移相触发电路一(13)和与双向可控硅(14)相接的整流电路(15)，所述双向可控硅(14)与移相触发电路(13)相接；所述功率补偿电路包括分别并联在所述短网中的晶闸管投切电容器TSC (16)和晶闸管控制电抗器TCR (17)、接收并处理采集的瞬时电压和电流值同时结合设定参数和当前炉况计算出所需投入的TSC数目并发出相应投切信号的处理器(18 )、与处理器(18 )相接的脉冲输出电路(19 )、用于判断TSC的投入时机以使TSC投入时的冲击电流为零的过零触发电路(20)、串接在脉冲输出电路(19)和过零触发电路(20)之间的光电耦合器二(21)、对晶闸管投切电容器TSC (16)进行保护并将其投切信息馈送回处理器(18)的保护电路(22)和将控制器(2)输出的相位信号转换为触发脉冲的移相触发电路二(23);所述上位机(I)分别与处理器(18)和控制器(2)相接，所述光电耦合器一(10)和保护电路(22)均与处理器(18)相接，所述晶闸管投切电容器TSC (16)分别与过零触发电路(20)和保护电路(22)相接，所述移相触发电路二(23)分别与控制器(2)和晶闸管控制电抗器TCR (17)相接，所述磁性调压器(6)分别与整流电路(15)和电弧炉电极(7)相接，所述称重传感器(3)和温度传感器(4)均与控制器(2)相接。
2.按照权利要求1所述的一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征在于:所述上位机(I)为工控机。
3.按照权利要求1或2所述的一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征在于:所述控制器(2)为PLC。
4.按照权利要求1或2所述的一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征在于:所述处理器(18)为DSP。
5.按照权利要求1或2所述的一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征在于:所述电压检测单元(8)为电压互感器。
6.按照权利要求1或2所述的一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征在于:所述电流检测单元(9)为电流互感器。
7.按照权利要求1或2所述的一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征在于:所述有功功率变换器(11)为MOOR公司的PWT功率变送器。
8.按照权利要求1或2所述的一种带功率补偿电路的电弧炉恒功率控制系统，其特征在于:所述晶闸管投切电容器TSC (16)的数量为多个。
【文档编号】H02J3/18GK203607853SQ201320585014
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年9月20日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】周晓丽 申请人:西安扩力机电科技有限公司