电弧炉自动化在高炉渣矿岩棉生产中的应用

本文介绍了高炉渣矿岩棉生产工艺、电弧炉系统的组成,重点阐述了电弧炉控制系统的硬件组成和系统实现。     

电弧炉电气系统谐波分析的频域方法研究

文中对电弧炉电气系统谐波分析的频域方法进行了研究。首先对电弧电压波形进行了傅立叶分析，接着讨论了电弧炉系统谐波分析的思路。从替代定理和叠加原理出发，将三相对称及不对称电弧炉系统简化为单相系统进行求解。经过电路分析，导出了电弧炉系统主电路谐波、注入电网谐波、流过电容器谐波的解析计算公式。分析表明：电弧炉系统的主电路谐波的大小与系统的谐波阻抗、电弧电压波形和电弧炉的平均功率因数有关，电弧炉注入电网的谐波主要为低次谐波。当电弧炉电气系统在串联谐振点和并联谐振点附近时，均会出较大谐波电流，而串联谐振对系统的影响更大一些。     

直流电弧炉无功超短期滚动预测及控制

为提升直流电弧炉系统SVC装置动态补偿性能，提出了一种直流电弧炉无功超短期滚动预测及控制方法。首先，分析并揭示了直流电弧炉的控制原理及无功特性；其次，建立了直流电弧炉超短期无功滚动预测模型，基于AIC信息准则和历史冶炼数据实现了预测模型的定阶；然后，基于预测模型提出了直流电弧炉无功超短期滚动预测控制方法；最后，对预测及控制效果进行了仿真验证。与传统控制方法相比，采用预测控制算法后，瞬时闪变降低了31.16%。所提预测控制算法对直流电弧炉系统SVC装置的闪变抑制效果改善显著。     

基于无源鲁棒控制的单相电弧炉电极调节系统

针对单相电弧炉电极调节系统,建立其数学模型。分析了单相电弧炉电极调节系统的非线性.在此基础上,针对单相电弧炉电极调节系统的复杂性以及单相电弧炉电极调节系统跟踪效果差和弧长扰动抑制能力差的问题,设计了电弧炉电极调节系统的无源鲁棒控制器,从而实现电弧炉电极调节系统的无源鲁棒控制。将设计出的无源鲁棒控制器通过Simulink来仿真研究,结果表明该控制方法具有很好的跟踪性能,且对弧长扰动产生的影响有很好的抑制能力。     

综合智能控制策略在电弧炉控制中的应用

介绍综合智能控制策略在电弧炉炼钢中对提高性能的作用。简述高阻抗电弧炉系统的特点和基于WindowsNT环境下高阻抗电弧炉系统的组成 ,阐述了瞬时值电量采集到有效值的变换算法。针对电弧炉炼钢过程的高度非线性、时变性和不确定性 ,采用了基于遗传退火算法的神经网络控制策略 ,设计了神经网络预估模型和神经网络控制器 ,并优化了功率设定点 ,实现了高阻抗电弧炉炼钢过程的最优化控制。在石家庄钢铁厂的实际应用表明 ,该系统能较好地适应负荷变化与外部干扰 ,其控制性能优于普通电弧炉系统。     

电能质量问题案例分析与治理

详细介绍了2起由交流电弧熔炼炉引起的电能质量问题分析及处理案例。案例1介绍了交流电弧炉在运行中，特别在熔化期，随机产生的大幅度无功功率波动，恶化电能质量的分析及采用增加无功补偿容量的改造措施。案例2介绍了单相交流电弧炉引起系统三相不平衡，造成负序电流超标的分析计算及换用特种平衡变压器，较好地改善了电能质量的成功经验。     

直流电弧炉的电气控制

采用直流供电的直流电弧炉是近几年发展的新型电弧炉。与交流电炉相比，具有对电网容量要求小，电弧平稳，石墨电极消耗低等一系列优点，该文着重介绍了直流电弧炉电气控制系统的结构，原理及以微机控制为中心的分布式计算机控制系统，这种电弧炉将成为冶金工业的主要设备。     

电弧炉非线性特性对供电网影响的仿真研究

针对电弧炉系统对供电网的影响进行了仿真研究。建立交流电弧的等效数学模型，导出电弧炉系统的状态方程，以谐波分析为实例验证了模型的可用性。进一步考虑了电弧电阻较大时，电弧炉系统对供电网的影响。利用Matlab软件进行仿真，给出了不同系统功率因数时系统电流电压波形及频谱分析结果。仿真表明随着电弧电阻非线性作用的增强，系统出现了电网电压波动的基本特征，可以认为电网电压波动是电弧非线性与系统相互复杂作用的结果。     

基于西门子TIA架构的电弧炉能效控制系统

阐述以西门子S7系统组态的电弧炉DCS控制系统设计思路和集成技巧,实现对电弧炉设备及相关联设备运行状态的高效监测与控制,实现结合电弧炉作业过程电能质量的智能整治,全方位优化产能效率。     

电弧炉电气系统的谐波分析研究

本文为进行电弧炉系统谐波分析的仿真研究。在理论上作了初步探讨，得到一些结果。本文首先建立了交流电弧的等效数学模型，导出了电弧炉系统的数学模型；进而提出了估算电弧模型中参数的方法。采用此方法。对３ｔ及３０ｔ电弧炉进行了谐波分析的仿真研究。并与实测结果进行了对照。     

Nonlinear properties of voltage and current transfer ratios for electric arc furnaces

A method of arc voltage gradient calculation for an electric arc furnace (EAF) is presented. The arc voltage gradient is the basic characteristic in study and simulation of an automatic power control system of an EAF. This characteristic is a strongly nonlinear multifactorial function that depends on electrical parameters of a power supply system, thermal conditions, and processes of arc heat exchange in an EAF melting bath. The method of arc voltage gradient calculation considers the relation between the electric and thermal conditions of an EAF in order to describe feasible nonlinear properties and to improve expressions for voltage and current transfer ratios as nonlinear multifactorial functions in particular. An EAF is regarded as a subject of control. Multifactorial properties are defined by the parameters of an equivalent electrical circuit of a furnace and by variable conditions of arc heat exchange in a melting chamber during steel melting. The method is effective for overcoming the uncertainty of the arc length in simulation of an EAR power controller. The unstable behavior of the furnace at a high impedance was explained using the obtained functions of the arc current and the arc voltage for various electrodes and the arc length. The minimum allowed arc current was found. The automatic power controller becomes unstable and the arc is extinguished under this value.     

Curve-fitting-based method for modeling voltage–current characteristic of an ac electric arc furnace

Field measurements of voltage and current are the most effective way for characterizing the electric response of an ac electric arc furnace that describes its nonlinear behavior. Sufficient measured information can be adopted to determine the background harmonic level in a power system, to characterize specific sources of harmonics, and to develop an appropriate nonlinear voltage–current characteristic. In this paper, a curve-fitting-based method called cubic spline interpolation is proposed to model the voltage–current characteristic of an ac electric arc furnace in the steady state. Meanwhile, the actual measured data are collected for modeling use. Two classic methods, harmonic current injections and equivalent harmonic voltage sources, for modeling the electric arc furnace load are reviewed and used to evaluate the performance of proposed model. Results obtained from the measured data and computer simulations of the three electric arc furnace models are then compared according to the voltage and current waveforms, as well as the voltage–current characteristic. It is shown that the proposed model is more accurate than the two classic approaches for harmonic assessment of electric arc furnaces and can be used for modeling similar types of nonlinear loads in the harmonic penetration study.     

SVC改造方案分析

电弧炉（EAF）利用电极之间的弧光产生热量来熔化金属,特别是在起弧的瞬间,电流变化为突然变化,波动极为剧烈,最大时可接近短路,最小时为开路,频繁变化的电流在电网阻抗上形成了电压降,引起电网电压的波动,导致电网电能质量恶化,笔者针对起弧瞬间电压波动的问题对某变电站现有的SVC系统进行了分析,指出了其中的不足之处,并依据仿真结果的比较,给出了合理的改进方案,最后得到了较为满意的结果。     

用于电压波动研究的交流电弧炉电弧模型

电弧炉对供电系统造成的电能质量问题主要是引起供电系统电压波动。建立了用于电压波动研究的电弧模型,新模型是将确定性电弧模型与弧长变化规则相结合来模拟电弧炉负荷的非线性和随机性。其中确定性电弧模型以能量守恒定律为基础,用非线性微分方程描述电弧电导、电流和弧长之间的函数关系;电弧弧长变化规则是在理想弧长基础上叠加带通白噪声。在Simulink环境下,将新的电弧数学模型作为一个等效电压源接入电弧炉供电系统进行仿真。通过与现场实测数据进行对比,证明新模型可用于仿真研究电弧炉引起的供电系统电压波动问题。     

交流电弧炉的间谐波检测及状态判断

针对交流电弧炉不同工况的状态判断问题,文中将能量平衡关系推导出的交流电弧炉时变电阻,与经典非线性电阻模型相叠加,创新地加入弧长随机变化模型,形成了新的可模拟电弧炉不同工况状态的时变电阻模型。应用Matlab/Simulink软件仿真验证了模型的准确性。对仿真出的电弧炉在熔化期、精炼期中的电压电流,用总体平均经验模态分解(EEMD)方法分别进行分解,得到了电弧炉不同时期下全然不同的间谐波特征。实验结果表明,EEMD可消除经验模态分解(EMD)遇到的模态混叠问题,保证了提取出的两个时期电压电流中间谐波信息的准确性与有效性。基于此结果,提出了一种依据不同工况下间谐波特征对电弧炉进行状态判断的方法。     

电弧炉电极调节器对电网电压波动影响的仿真研究

针对电弧炉电极调节器性能对电网电压波动的影响进行了仿真研究。利用Matlab/Simulink提供的基本模块库和电力系统专用模块库相结合,搭建交流电弧炉系统的仿真模型。整个仿真模型可分为两部分,即电弧炉主电路和电弧炉电极调节系统,两部分结合构成一个闭环系统。根据电弧炉的工作特点,在仿真时,考虑分别加入两种类型的弧长扰动,即短路扰动和低频正弦扰动。在每种扰动下,通过改变电极调节器的性能参数,研究电网电压的波动。仿真结果表明在电极调节器性能参数设计不合理的情况下,电网电压波动剧烈,在性能参数理想的情况下,电网电压的波动幅值会大大地减小。     

Adaptive static VAR controller for simultaneous elimination of voltage flickers and phase current imbalances due to arc furnaces loads

The present paper aims at utilizing the Static VAR Compensator SVC for simultaneously load balancing and voltage flicker elimination due to arc furnace loads. The SVC of thyristor controlled reactor-fixed capacitor TCR-FC type is considered. The effective susceptance of SVC is controlled and adapted by varying the thyristors firing delay angle. The three-phase imbalanced currents of arc furnace load is balanced by adjusting the effective susceptance of SVC Further, at the same time, the voltage oscillations due to arc furnace load currents are eliminated by updating the thyristor firing delay angle of SVC. An equivalent power system comprises a constant voltage source connected to arc furnace load through transmission system and step down transformer. The proposed SVC is connected at the terminal of the arc furnace load. To validate the effectiveness of the SVC in sense of load current balancing, improvement of power factor, and voltage flicker elimination due to arc furnace load, the above power system is simulated digitally over a wide range of arc resistances. The digital simulation results prove the power of SVC in terms of a constant terminal voltage and three-phase balanced unity power factor line currents with varying arc furnace currents.     

基于模型预测电流补偿的电压稳定控制策略

在电力推进系统中,随着永磁同步电机功率的增加,驱动系统输入阻抗和LC滤波环节的输出阻抗不匹配,引起直流环节电压振荡,导致系统不稳定.因此,提出了一种基于模型预测电流补偿稳定控制策略,同时,推导了系统的输入阻抗和输出阻抗,并利用Middlebrook稳定判据等分析系统的稳定性.最后,与基于参考电流的PI稳定控制策略进行对...