[发明专利]一种电弧炉直流斩波供电电源装置及方法

权利要求书

1.一种电弧炉直流斩波供电电源装置，其特征在于，包括移相变压器和斩波功率组；移相变压器一次端连接交流电网，二次端连接斩波功率组的输入端，经斩波功率组的交流-直流-可控直流的变换，其输出的可控直流电经过直流短网连接电弧炉的电极；

所述的移相变压器的二次侧包括多个输出绕组，具有多个移相输出端；

所述的斩波功率组包括多组直流斩波功率组件，每组直流斩波功率组件输入端均连接一个移相变压器的移相输出端，多组直流斩波功率组件的多组直流电源输出端并联，连接至电弧炉的电极；

所述的直流斩波功率组件的电路结构包括依次连接的整流电路和可控直流变换单元，可控直流变换单元包括依次连接的直流输入电抗器、支撑电容、直流斩波单元和直流输出电抗器。

2.根据权利要求1所述的一种电弧炉直流斩波供电电源装置，其特征在于，在每组直流斩波功率组件的电路结构中，所述的可控直流变换单元均包括多个，每一个整流电路输出端均连接多个可控直流变换单元，多个可控直流变换单元输出端并联共同输出一组直流电源输出端；并且，多组直流斩波功率组件输出的多组直流电源并联，共同输出电弧炉的直流供电电源。

3.根据权利要求2所述的一种电弧炉直流斩波供电电源装置，其特征在于，或为多个直流斩波单元先并联接入同一直流输入电抗器输出端后，再将多个输入电抗器的输入端并联接入同一整流电路的输出端中。

4.根据权利要求1所述的一种电弧炉直流斩波供电电源装置，其特征在于，每组直流斩波功率组件的输出端均连接有隔离开关，多组直流斩波功率组件均经由各自的隔离开关后并联输出至电弧炉的电极，直流斩波功率组件经隔离开关后冗余性设计，单个功率组故障，不影响其他功率组运行。

5.根据权利要求1所述的一种电弧炉直流斩波供电电源装置，其特征在于，所述的直流斩波单元为由功率器件构成的全桥或半桥DC-DC电路。

6.根据权利要求4所述的一种电弧炉直流斩波供电电源装置，其特征在于，所述的直流斩波单元中的功率器件为IGBT、IEGT或IGCT其中之一。

7.根据权利要求1所述的一种电弧炉直流斩波供电电源装置，其特征在于，所述的整流电路为三相不控整流或三相全控整流。

8.一种如权利要求1所述的电弧炉直流斩波供电电源装置的直流斩波控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、分别采集电弧炉直流斩波供电电源装置的直流输出端的电压V及电流I，计算出负载侧的功率值P；

步骤二、将负载侧采集的功率值P与功率设定值P_set的差值P_E输入第一调节器；

步骤三、将第一调节器的输出做为电流调节的设定值I_set，与采集的负载侧的电流I做差，将差值I_E输入第二调节器；

步骤四、将第二调节器的输出作为载波移相调制调制度的调节量△V；

步骤五、载波移相的调制中，对于上述N个直流斩波功率组件，同时单个直流斩波功率组件中包括M个可控直流变换单元，可控直流变换单元的移相角值，按下式计算：

步骤六、以叠加调节量△V后的调制度和经过移相角值Φ后生成的载波对每个功率器件进行PWM调制，由功率器件构成的如权利要求1所述的电弧炉直流斩波供电电源装置输出直流供电电源，在电弧电压大幅度波动的情况下，电网侧有功功率和无功功率波动幅值明显减小。

9.一种如权利要求1所述的电弧炉直流斩波供电电源装置的方法，其特征在于，为直流斩波功率组件的功率扩展方法，包括如下：

(1)根据直流电弧炉系统所需功率等级，选择配置移相整流变压器个数和单个移相变压器二次侧副边绕组的数量；

(2)根据移相变压器个数和单个移相变压器副边绕组的数量，确定直流斩波功率组件的个数，以及与移相变压器二次绕组的连接方式，直流斩波功率组件可扩展为1,2,3…N台；

(3)直流斩波功率组件内至少包含一个整流器，单个整流器内可以扩展每个桥臂的二极管数量，整流器中的桥臂可进一步包含二极管1,2,3…N个，同时，直流斩波功率组件中二极管整流单元的数量也可进一步扩展；

(4)直流斩波功率组件包含的直流支撑电容可进一步扩展为直流电容1,2,3…M，可控直流变换单元可扩展为1,2,3…M。