[发明专利]一种电弧炉直流斩波供电电源装置及方法

说明书

一种电弧炉直流斩波供电电源装置及方法，装置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。移相变压器的二次侧具有多个移相输出端。斩波功率组包括多组直流斩波功率组件，多组直流斩波功率组件的多组直流电源输出端并联。能够快速补偿电弧波动，使得电弧功率保持基本稳定，并且从源头上去解决电网电能污染问题，不需要配置无功补偿设备，同时通过电力电子器件组成的可控斩波单元，大幅减小了输出电流纹波，无需输出平波电抗器，从而提高了电弧炉工作效率，延长了电极使用寿命。

技术领域

本发明涉及电弧炉技术领域，特别涉及一种电弧炉直流斩波供电电源装置及方法。

背景技术

电弧炉采用石墨电极，以废钢为主要原料，也可加入部分铁水，通过连接直流电或交流电，使电极和炉料之间放电，从而产生电弧，来加热和融化炉料。

电弧炉相较于转炉炼钢，其具有工艺流程短，热效率高，设备布置紧凑，易于控制污染，建设投资少，占地面积小，不需要依托于庞杂的炼铁系统等优点。

目前，在发达国家钢铁厂中，电弧炉炼钢已是主流生产方式。

传统电弧炉装置是电力系统中严重干扰负载的典型代表，电弧炉供电电源的特点是快速功率变化，特别是在初始熔化的阶段，电弧中断的变化，负载侧可等效为短路或开路，因此在传统电弧炉装置的设计上，通常要求供电电网具有非常大的短路容量，同时由于电弧熔化的工作性质，传统装置还会在电网上产生很大的电能质量问题，如谐波污染，电压闪变，电压不平衡等。而最初电弧炉控制基本靠调整电炉内电极位置和炉前变压器的分接头，来控制电炉的燃烧功率，但是这种机械调节的方式，调节过程缓慢，很难补偿电弧波动，因此导致电弧功率非常不稳定。

图1为传统直流电弧炉供电系统，在电网侧配置无功补偿设备102，补偿无功波动和消除谐波电流，同时在输出侧配置大感值的平波电抗器103，从而限制输出纹波电流，无功补偿设备和平波电抗器，不仅价格昂贵，而且损耗大，使得维护和运营成本居高不下。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种电弧炉直流斩波供电电源装置及方法，能够快速补偿电弧波动，使得电弧功率保持基本稳定，并且从源头上去解决电网电能污染问题，不需要配置无功补偿设备，同时通过电力电子器件组成的可控斩波单元，大幅减小了输出电流纹波，无需输出平波电抗器，从而提高了电弧炉工作效率，延长了电极使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种电弧炉直流斩波供电电源装置，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由输入端至输出端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。

进一步地，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。

还可以是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。