ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДУГОВОЙ ПЕЧИ С РЕЗОНАНСНОЙ СХЕМОЙ Российский патент 2023 года по МПК H02M5/06 H02M5/12 H05B7/148 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится области дуговых печей. В частности, изобретение относится к системе электропитания для электродуговой печи, способу и контроллеру для управления системой электропитания, также как к дуговой печи с такой системой электропитания.

Уровень техники

Электродуговые печи часто непосредственно подключаются к сети переменного тока (AC) через трансформатор. Тогда может быть трудно ограничивать ток электрода во время работы, что может ограничивать использование электрода и производительность. Дополнительно, трансформатор может тогда нуждаться в дорогостоящей системе переключателя ответвлений под нагрузкой, которая часто используется, и дуговая печь может формировать пульсацию в AC-сети. Следовательно, дополнительный статический регулируемый компенсатор может быть необходим, чтобы смягчать проблемы пульсации.

В EP 0 589 544 B1 и US 6 603 795 B2 показан источник питания дуговой печи, который приспосабливается для ограничения тока электрода с помощью последовательно соединенных встречно-параллельных тиристоров с или без параллельной индукционной катушки. Таким образом, производительность дуговой печи может быть улучшена. Однако, посредством ограничения тока, внутреннее сопротивление электродуговой печи может быть увеличено больше необходимого, что может снижать эффективность электродуговой печи.

US 6 274 851 B1 показывает источник электропитания для дуговой печи, который содержит полупроводниковый переключатель в каждой из фаз. Демпферная цепь с конденсатором и катушкой индуктивности соединяется параллельно переключателю.

EP 0 429 774 A1 показывает источник электропитания дуговой печи с двухсторонним полупроводниковым переключателем, соединенным параллельно индукционной катушке, которая соединяется с фазой источника электропитания.

US 2012/314728 A1 показывает источник электропитания дуговой печи с двухсторонними полупроводниковыми переключателями, соединенными последовательно с индукционной катушкой, которая соединена с фазой источника электропитания.

WO 2016/191861 A1 описывает систему управления для источника электропитания дуговой печи, которая приспосабливается для регулирования пульсации. Показан двухсторонний полупроводниковый переключатель, который соединяется последовательно и параллельно с индукционными катушками, соединенными с фазой источника электропитания.

Описание изобретения

Задачей изобретения является предоставление источника питания дуговой печи, с регулируемым током электрода и высокой эффективностью.

Эта задача решается посредством объекта изобретения из независимых пунктов формулы изобретения. Дополнительные примерные варианты осуществления очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения и последующего описания.

Первый аспект изобретения относится к системе электропитания для электродуговой печи. Электродуговая печь может быть устройством, которое приспособлено для плавления или переплавки металлических материалов с помощью электрической дуги, которая создается посредством электрического тока. Электрический ток создается системой электропитания, которая может быть подключена между средней AC-электросетью и электродами дуговой печи. Система электропитания также может содержать трансформатор, который преобразует среднее входное напряжение переменного тока в низкое выходное напряжение переменного тока, которое подается к электродам.

Среднее напряжение может быть напряжением между 1 кВ и 20 кВ. Низкое напряжение может быть напряжением ниже 1 кВ. Следует отметить, что ток через электроды может быть выше 1000 А.

Система электропитания может быть многофазной системой, имеющей несколько, например, три, фазы. Входное напряжение может быть трехфазным напряжением, например, с частотой 50 или 60 Гц.

Согласно варианту осуществления изобретения, система электропитания содержит AC-вход, который может содержать одну или более фаз, соединяемых с электрической сетью, и AC-выход, который может содержать одну или более фаз для питания по меньшей мере одного электрода дуговой печи. AC-вход может содержать три фазы. Также, AC-выход может содержать три фазы.

Согласно варианту осуществления изобретения, система электропитания содержит резонансную схему, соединяющую AC-вход и AC-выход, при этом резонансная схема содержит управляемый обходной переключатель для соединения и разъединения входа схемы и выхода схемы в резонансной схеме. Резонансная схема может содержать конденсатор и главную индукционную катушку, соединенную параллельно с обходным переключателем. Конденсатор и главная индукционная катушка могут быть соединены последовательно и/или могут быть соединены между входом схемы и выходом схемы. Резонансная схема может быть соединена с фазой AC-входа и/или с фазой AC-выхода.

Согласно варианту осуществления изобретения, система электропитания содержит контроллер для управления обходным переключателем, так что кольцевой ток формируется в резонансной схеме, когда обходной переключатель замкнут, который понижает ток через систему электропитания.

Посредством управления обходным переключателем ток через резонансную схему может регулироваться, когда обходной переключатель разомкнут, ток через резонансную схему может протекать только от входа схемы через конденсатор и главную индукционную катушку к выходу схемы и наоборот. В случае, когда обходной переключатель замкнут, ток также может протекать от входа схемы через обходной переключатель к выходу схемы и наоборот. Дополнительно, кольцевой ток может протекать через резонансную схему, когда обходной переключатель замыкается. Этот кольцевой ток может протекать через обходной переключатель, конденсатор и главную индукционную катушку.

Посредством регулирования тока через резонансную схему таким способом ток через систему электропитания может регулироваться. В частности, ток через устройство электропитания может управляться и/или регулироваться до конкретного номинального и/или определенного тока, который может быть ниже максимального тока, который может быть создан системой электропитания.

Емкость конденсатора и индуктивность индукционной катушки могут быть выбраны, так что резонансная схема имеет низкий импеданс при частоте заземления AC-напряжения, обрабатываемого дуговой печью, т.е., AC-напряжения из электрической сети. Импеданс при этой частоте может быть более низким по сравнению с другими частотами и/или может иметь минимум. Таким образом, внутреннее сопротивление дуговой печи может быть уменьшено.

Согласно варианту осуществления изобретения, дополнительная индукционная катушка подключается последовательно с обходным переключателем между входом и выходом. Дополнительная индукционная катушка может быть развязана от тока через резонансную схему, когда обходной переключатель является разомкнутым.

Согласно варианту осуществления изобретения, дополнительная индукционная катушка подключается параллельно с конденсатором и главной индукционной катушкой. Когда обходной переключатель является замкнутым, ток через обходной переключатель также может протекать через дополнительную индукционную катушку. Кроме того, дополнительная индукционная катушка может вносить свой вклад в индуктивность резонансной схемы с учетом кольцевых токов.

Согласно варианту осуществления изобретения, главная индукционная катушка имеет более высокую индуктивность по сравнению с дополнительной индукционной катушкой. Например, главная индукционная катушка может иметь индуктивность по меньшей мере в 10 раз выше по сравнению с дополнительной индукционной катушкой.

Согласно варианту осуществления изобретения, обходной переключатель состоит из полупроводниковых переключателей. Например, обходной переключатель может содержать один или более транзисторов или тиристоров, таких как множество IGBT, IGCT и т.д.

Согласно варианту осуществления изобретения, обходной переключатель является двухсторонним переключателем. Это может быть осуществлено посредством соединения двух однонаправленных полупроводниковых переключателей встречно-параллельно друг другу.

Согласно варианту осуществления изобретения, обходной переключатель содержит два встречно-параллельных полупроводниковых переключателя, таких как два встречно-параллельных тиристора. Тиристоры выполнены с возможностью переключения высоких токов, которые обычно присутствуют в источнике питания электродуговой печи.

Согласно варианту осуществления изобретения, система электропитания дополнительно содержит трансформатор, который соединяется между AC-входом и AC-выходом системы электропитания. Как уже описано, трансформатор, который может быть многофазным трансформатором, может преобразовывать более высокое напряжение на AC-входе в более низкое напряжение на AC-выходе.

Согласно варианту осуществления изобретения, трансформатор может быть соединен между AC-входом и резонансной схемой. Другими словами, резонансная схема может быть предусмотрена на стороне системы электропитания с более высоким напряжением.

Согласно варианту осуществления изобретения, трансформатор может быть соединен между резонансной схемой и AC-выходом. Другими словами, резонансная схема может быть предусмотрена на стороне системы электропитания с более низким напряжением.

Согласно варианту осуществления изобретения, система электропитания дополнительно содержит фильтр гармоник, соединенный с AC-входом. С помощью фильтра гармоник гармоники высшего порядка в напряжении на AC-входе, которые могут создаваться компонентами дуговой печи, могут быть отфильтрованы. Фильтр гармоник может содержать по меньшей мере два компонента фильтра, каждый из которых содержит конденсатор фильтра и индукционную катушку фильтра, и каждый из которых приспособлен к другой гармонике высшего порядка для напряжения питания, т.е., напряжения на AC-входе.

Фильтр гармоник может быть емкостным и/или индуктивным фильтром, соединенным параллельно с AC-входом. В случае многофазной системы компоненты фильтра гармоник могут соединять звездой фазы AC-входа. Следует отметить, что также последовательно соединенный фильтр может быть соединен с AC-входом.

Согласно варианту осуществления изобретения, система электропитания дополнительно содержит активный индуктивный реактор, соединенный с AC-входом, при этом активный индуктивный реактор содержит обходной переключатель и индукционную катушку, соединенную с AC-входом. Обходной переключатель активного индуктивного реактора может быть спроектирован как обходной переключатель резонансной схемы, например, с двумя встречно-параллельными тиристорами. В случае многофазной системы, активный индуктивный реактор может иметь ветви реактора, которые соединяют звездой фазы AC-входа.

Согласно варианту осуществления изобретения, система электропитания дополнительно содержит компенсирующий преобразователь, соединенный с AC-входом. Компенсирующий преобразователь может быть источником напряжения на основе статического компенсатора (STATCOM). В случае многофазной системы, компенсирующий преобразователь может иметь ветви преобразователя, которые соединяют звездой фазы AC-входа.

Активный индуктивный реактор и/или компенсирующий преобразователь могут управляться контроллером системы электропитания и/или могут быть использованы для компенсации изменений потока мощности через систему электропитания и/или для компенсации изменений напряжения на AC-входе.

Согласно варианту осуществления изобретения, активный индуктивный реактор и/или компенсирующий преобразователь управляются, чтобы минимизировать пульсацию на AC-входе. Пульсация может быть минимизирована в точке общего соединения дуговой печи с электрической сетью. Уменьшение пульсации может быть второй целью управления в дополнение к управлению потоком мощности к дуговой печи.

Пульсация в электрической сети может быть колебаниями в напряжении сети и может быть определена на основе измерений напряжения на AC-входе. Стандарт IEC 61000-4-15 предоставляет способы и/или формулы для оценки пульсации.

Согласно варианту осуществления изобретения, AC-вход имеет по меньшей мере две фазы, например, три фазы, и/или AC-выход имеет по меньшей мере две фазы, например, три фазы. Резонансная схема, как описано выше и в последующем, может соединяться с каждой фазой AC-входа или AC-выхода. В случае многофазной системы, каждая фаза на стороне источника электропитания перед или после преобразователя может быть снабжена резонансной схемой.

Дополнительные аспекты изобретения относятся к способу и контроллеру для управления системой электропитания, как описано выше и в последующем. Следует понимать, что признаки способа, которые описаны выше и в последующем, могут быть признаками контроллера и/или системы электропитания, как описано выше и в последующем. Контроллер может быть приспособлен для автоматического выполнения способа.

Согласно варианту осуществления изобретения, способ содержит: определение тока электрода, подаваемого по меньшей мере на один электрод; и управление обходным переключателем, так что ток электрода регулируется до определенного тока, такого как номинальный ток. Ток через систему электропитания может быть измерен посредством контроллера на входной стороне и/или на выходной стороне. Из него может быть определен ток электрода. В зависимости от необходимой мощности, которая должна быть подана к электродам, которая, например, может зависеть от фазы процесса плавления и/или количества расплавленного материала, определенный ток может быть предоставлен, и контроллер может регулировать ток электрода до этого тока. Определенный ток может быть предоставлен контроллером, например, на основе измерений в системе электропитания.

Обходной переключатель управляется так, что кольцевой ток формируется в резонансной схеме, когда обходной переключатель замнут, который снижает ток через систему электропитания.

Управление может выполняться посредством размыкания и замыкания обходного переключателя соответствующим образом. Это может выполняться с конкретной частотой.

Согласно варианту осуществления изобретения, рабочий цикл обходного переключателя регулируется, чтобы регулировать ток электрода. Рабочий цикл обходного переключателя может быть временным интервалом периода тока через резонансную схему, в котором обходной переключатель является разомкнутым, т.е., проводящим. Чем дольше рабочий цикл, тем выше ток.

Согласно варианту осуществления изобретения, способ дополнительно содержит: обнаружение перенапряжения и/или выброса тока в резонансной схеме; и защиту резонансной схемы с помощью обходного переключателя, когда обнаруживается перенапряжение и/или выброс тока, посредством размыкания и/или замыкания обходного переключателя. Обходной переключатель также может быть использован для защиты резонансной схемы против перенапряжения и/или выбросов тока, например, во время запуска и/или работы в неустановившемся режиме. Напряжение и/или ток в резонансной схеме могут быть измерены посредством контроллера, который также может сравнивать эти значения с пороговыми значениями, которые указывают перенапряжение и/или выброс тока. Когда соответствующие значения превышают пороговое значение, функция защиты может быть активизирована. Например, обходной переключатель может быть замкнут, чтобы уменьшать напряжение на концах конденсатора и главной индукционной катушки и/или чтобы уменьшать ток через конденсатор и главную индукционную катушку.

Дополнительный аспект изобретения относится к электродуговой печи, которая содержит систему электропитания, как описано выше и в последующем.

Согласно варианту осуществления изобретения, электродуговая печь дополнительно содержит резервуар для приема металлического материала и/или токовые электроды для плавления металлического материала, когда снабжаются током от системы электропитания. Токовые электроды также могут иметь механический механизм, который выполнен с возможностью регулирования расстояния электродов до металлического материала. Контроллер системы электропитания также может управлять этим механизмом для регулирования импеданса системы, содержащей электроды и металлический материал. Предполагаются меньшее использование переключателя ответвлений и/или меньшие перемещения электродов. Переключатели ответвлений могут даже быть устранены.

Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и разъяснены со ссылкой на описанные далее варианты осуществления.

Краткое описание чертежей

Предмет изучения изобретения будет объяснен более подробно в последующем тексте со ссылкой на примерные варианты осуществления, которые иллюстрируются на прилагаемых чертежах.

Фиг. 1 показывает принципиальную электрическую схему дуговой печи согласно варианту осуществления изобретения.

Фиг. 2 показывает принципиальную электрическую схему дуговой печи согласно дополнительному варианту осуществления изобретения.

Фиг. 3 показывает резонансную схему для дуговой печи на фиг. 1 и 2.

Фиг. 4 показывает компенсирующий преобразователь для дуговой печи на фиг. 1 и 2.

Фиг. 5 показывает активный индуктивный реактор для дуговой печи на фиг. 1 и 2.

Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа управления дуговой печью на фиг. 1 и 2.

Ссылочные символы, используемые на чертежах, и их значения, перечисляются в краткой форме в списке ссылочных символов. В принципе, идентичные части снабжаются одинаковыми ссылочными символами на чертежах.

Подробное описание примерных вариантов осуществления

Фиг. 1 и 2 показывают дуговую печь 10 с системой 12 электропитания, которая снабжает электроды 14 дуговой печи 10 электрической мощностью. Электроды 14 могут быть предусмотрены в резервуаре 16, который является приспособленным для размещения металлического материала. Когда электроды 14 снабжаются током, формируется электрическая дуга, и металлический материал плавится. Электроды могут перемещаться в резервуаре с помощью механических актуаторов 18. Таким образом, длина дуги может регулироваться.

Система 12 электропитания соединяется с помощью AC-входа 20 с электрической сетью 22 и питает с помощью AC-выхода 24 электроды 14. AC-вход 20 и AC-выход 24 гальванически разделяются трансформатором 26. Трансформатор 26 преобразует среднее AC-напряжение из электрической сети 22 в низкое AC-напряжение на AC-выходе 24. Оба напряжения могут иметь частоту 50 Гц или 60 Гц.

Как показано на фиг. 1 и 2, система 12 электропитания может быть трехфазной системой. Напряжение на AC-входе может иметь три компонента, и система 12 электропитания может иметь три фазы 28a, 28b, 28c на первичной обмотке со средним напряжением трансформатора 26. Как показано, система 12 электропитания может также иметь три фазы 30a, 30b, 30c на вторичной обмотке с низким напряжением трансформатора 26. Однако, также является возможным, что различное количество фаз присутствует как на первичной обмотке, так и на вторичной обмотке. Также является возможным, что количества фаз различаются на обеих обмотках, например, когда трансформатор 26 проектируется с более чем тремя обмотками на вторичной стороне.

Может быть, что активный индуктивный реактор 32 и/или компенсирующий преобразователь 34 взаимосвязываются и/или соединяются с AC-входом 20, который используется для управления пульсацией, которая формируется дуговой печью 10. Активный индуктивный реактор 32 и/или компенсирующий преобразователь 34 могут быть соединены параллельно с AC-входом 20. Компоненты 32, 34 будут описаны более подробно ниже относительно фиг. 4 и 5.

Кроме того, фильтр 36 гармоник может быть взаимосвязан и/или соединен с AC-входом 20. Фильтр 36 гармоник может быть соединен параллельно AC-входу 20. Фильтр 36 гармоник может содержать несколько компонентов 36a, 36b, 36c, 36d фильтра, каждый из которых приспосабливается, чтобы отфильтровывать конкретную гармонику высшего порядка из AC-напряжения на AC-входе 20. Например, компоненты 36a, 36b, 36c, 36d фильтра могут быть приспособлены для фильтрации гармоники 5-го, 7-го, 11-го и 13-го высшего порядка. Каждый из компонентов 36a, 36b, 36c, 36d фильтра может быть LC-фильтром и может содержать конденсатор 38 и индукционную катушку 40, которые могут быть соединены последовательно. В настоящем случае системы с тремя фазами 28a, 28b, 28c каждый из компонентов 36a, 36b, 36c, 36d фильтра может содержать для каждой фазы конденсатор 38 и индукционную катушку 40, которые соединены звездой.

Также может быть, что линейный фильтр 42, который соединяется последовательно с AC-входом 20, присутствует, причем этот линейный фильтр 42 может содержать индукционную катушку 44, которая последовательно соединяется с каждой фазой 28a, 28b, 28c.

Как показано на фиг. 1, система 12 электропитания, кроме того, может содержать резонансную схему 46a, 46b, 46c, которая последовательно соединена с каждой фазой 28a, 28b, 28c первичной обмотки. Как показано на фиг. 2, альтернативно или дополнительно, резонансная схема 46a, 46b, 46c преобразователя может быть последовательно соединена с каждой фазой 30a, 30b, 30c вторичной обмотки. Резонансные схемы 46a, 46b, 46c используются для ограничения тока и/или регулирования мощности и будут описаны более подробно относительно фиг. 3.

Может быть возможным, что пассивный фильтр/реактор 48 подключается между схемами 46a, 46b, 46c и трансформатором 26, и/или что пассивный фильтр/реактор 50 подключается между трансформатором 26 и AC-выходом 24. Такой пассивный фильтр/реактор 48 (или 50) может содержать три соединенных звездой индукционных катушки 52, каждая из которых соединяется с фазой 28a, 28b, 28c (или 30a, 30b, 30c) первичной обмотки (или вторичной обмотки) системы 12 электропитания.

Фиг. 1 и 2 также показывают контроллер 54 для управления дуговой печью и системой 12 электропитания. Контроллер 54 может принимать измеренные значения напряжений и/или токов в системе 12 электропитания, такие как напряжение на AC-входе, ток на AC-входе, промежуточное напряжение и промежуточный ток между резонансными схемами 46a, 46b, 46c и трансформатором, напряжение на AC-выходе и ток на AC-выходе. Все эти величины могут быть многофазными величинами.

На основе этих измеренных значений и номинальных величин, таких как номинальный ток электрода, номинальная мощность, подаваемая к электродам 14, максимальная пульсация и т.д., контроллер может управлять перемещением электродов 14, т.е., механическими актуаторами 18, активным индуктивным реактором 32, компенсирующим преобразователем 34 и резонансными схемами 46a, 46b, 46c. Это также будет описано более подробно относительно фиг. 6.

Фиг. 3 показывает одну из резонансных схем 46a, 46b, 46c, которые могут быть одинаково спроектированы. Резонансная схема 46a, 46b, 46c содержит вход 56 схемы и выход 58 схемы, с помощью которых она соединяется с соответствующей фазой 28a, 28b, 28c, 30a, 30b, 30c. Обходной переключатель 60 и индукционная катушка 62 последовательно соединяются между входом 56 и выходом 58. Кроме того, конденсатор 64 и главная индукционная катушка 66, которые могут быть последовательно соединены, соединяются между входом 56 и выходом 58. Конденсатор 64 фильтра и главная индукционная катушка 66 соединяются параллельно с обходным переключателем 60.

Индукционная катушка 62 является опциональной. Она может иметь индуктивность по меньшей мере в 10 раз меньше по сравнению с индукционной катушкой 66. С индукционной катушкой 62 общая индуктивность резонансной схемы 46a, 46b, 46c может быть задана.

Обходной переключатель 60 является управляемым, двухсторонним переключателем, который состоит из двух встречно-параллельных тиристоров 68. Контроллер 54 может управлять обходным переключателем 60 для размыкания (проведения тока) или замыкания (изолирования). Управляя рабочим циклом обходного переключателя 60, контроллер 54 может регулировать средний ток через обходной переключатель 60.

Когда обходной переключатель 60 замкнут, конденсатор 64 фильтра, главная индукционная катушка 66 и опциональная индукционная катушка 62 формируют резонансную схему. Резонансная схема 46a, 46b, 46c, следовательно, может рассматриваться как управляемая резонансная схема. Циркулирующий ток может формироваться в резонансной схеме 46a, 46b, 46c, который может быть использован для снижения тока через резонансную схему 46a, 46b, 46c и, следовательно, ток через систему 12 электропитания.

Фиг. 4 показывает активный индуктивный реактор 32 и/или компенсирующий преобразователь 34 более подробно. В случае активного индуктивного реактора 32 каждая ветвь 70 может быть такой, как показано на фиг. 5. Ветви 70 могут быть соединены звездой на одном конце и соединены с одной из фаз 28a, 28b, 28c другим концом.

В случае компенсирующего преобразователя 34, каждая ветвь 70 может быть преобразователем (таким как активный управляемый мостовой преобразователь) с внутренним хранилищем энергии, например, в форме конденсатора. Ветви 70 могут формировать статический регулируемый компенсатор, который может управляться посредством контроллера 54.

Фиг. 5 показывает фазу активного индуктивного реактора 32. Активный индуктивный реактор 32 содержит вход 72 и выход 74. Обходной переключатель 76 и индукционная катушка 78 последовательно соединяются между входом 72 и выходом 74. Обходной переключатель 76 является управляемым, двухсторонним переключателем, который состоит из двух встречно-параллельных тиристоров 82.

Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа, который может выполняться автоматически контроллером 54.

На этапе S10 контроллер 54 измеряет один или более токов и/или одно или более напряжений в системе 12 электропитания. Эти напряжения или токи могут быть напряжением на AC-входе, током на AC-входе, промежуточным напряжением и/или промежуточным током между резонансными схемами 46a, 46b, 46c и трансформатором 26, напряжением на AC-выходе и/или током на AC-выходе.

Из измеренных величин может быть определен ток электрода, подаваемый к электродам 14. Например, ток электрода может быть непосредственно измерен как ток на AC-выходе или может быть оценен из других измеренных величин.

На этапе S12 обходной переключатель 60 управляется, так что ток электрода регулируется до определенного тока. Определенный ток может быть предоставлен посредством внешнего контура управления или может быть определен самим контроллером 54, например, в зависимости от рабочего состояния и/или мощности, которая должна быть подана к электродам 14.

Управление обходным переключателем 60 может выполняться, так что рабочий цикл обходного переключателя 60 регулируется, чтобы регулировать ток электрода. После пересечения нуля тока через соответствующую резонансную схему 46a, 46b, 46c тиристоры 68 резонансной схемы могут отключаться автоматически, и контроллер 54 может ожидать в течение конкретного времени ожидания, прежде чем возбуждать тиристоры и включать их снова. Чем дольше время ожидания, тем короче рабочий цикл и тем меньше ток через резонансные схемы 46a, 46b, 46c.

На этапе S14 перенапряжение и/или выброс тока в резонансной схеме 46a, 46b, 46c обнаруживается контроллером на основе измеренных величин. В случае, когда обнаруживается короткое замыкание, контроллер 54 защищает резонансную схему 46a, 46b, 46c с помощью обходного переключателя 60, размыкая и/или замыкая обходной переключатель 60 на время, которое может быть дольше по сравнению с периодом переменного тока, т.е., переключение может отличаться от регулирования рабочего цикла.

На этапе S16 контроллер 54 также определяет значение пульсации из измеренных величин, например, из напряжения на AC-входе. Активный индуктивный реактор 32 и/или компенсирующий преобразователь 34 затем могут управляться посредством контроллера 54, чтобы минимизировать значение пульсации. Также может быть, что дополнительной целью управления резонансными схемами 46a, 46b, 46c является минимизация пульсации, и резонансная схема 46a, 46b, 46c может управляться соответственно.

В то время как изобретение было иллюстрировано и описано подробно на чертежах и в предшествующем описании, такая иллюстрация и описание должны рассматриваться как иллюстративные или примерные, а не ограничивающие; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Другие вариации в раскрытых вариантах осуществления могут быть поняты и выполнены специалистами в данной области техники, применяющими на практике заявленное изобретение, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а указание единственного числа не исключает множества. Один процессор или контроллер или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Простой факт того, что определенные меры упомянуты в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, чтобы комбинация этих мер не может быть использована с выгодой. Любые ссылочные символы в формуле изобретения не должны истолковываться как ограничивающие рамки.

Список ссылочных символов

10 дуговая печь

12 система электропитания

14 электрод

16 резервуар

18 механический актуатор

20 AC-вход

22 электрическая сеть

24 AC-выход

26 трансформатор

28a фаза первичной обмотки

28b фаза первичной обмотки

28c фаза первичной обмотки

30a фаза вторичной обмотки

30b фаза вторичной обмотки

30c фаза вторичной обмотки

32 активный индуктивный реактор

34 компенсирующий преобразователь

36 фильтр гармоник

36a компонент фильтра

36b компонент фильтра

36c компонент фильтра

36d компонент фильтра

38 конденсатор фильтра

40 индукционная катушка фильтра

42 линейный фильтр

44 индукционная катушка фильтра

46a резонансная схема

46b резонансная схема

46c резонансная схема

48 пассивный фильтр и/или реактор

50 пассивный фильтр и/или реактор

52 индукционная катушка фильтра

54 контроллер

56 вход схемы

58 выход схемы

60 обходной переключатель

62 индукционная катушка

64 конденсатор

66 главная индукционная катушка

68 тиристор

70 ветвь

72 вход

74 выход

76 обходной переключатель

78 индукционная катушка

82 тиристор

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системе электропитания для электродуговой печи, способу и контроллеру для управления системой электропитания. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности источника питания дуговой печи. Система (12) электропитания для электродуговой печи (10) содержит AC-вход (20), соединяемый с электрической сетью (22), и AC-выход (24) для питания по меньшей мере одного токового электрода (14) дуговой печи (10); резонансную схему (46a, 46b, 46c), соединенную между AC-входом (20) и AC-выходом (24). Резонансная схема (46a, 46b, 46c) содержит управляемый обходной переключатель (60) для соединения и разъединения входа (56) схемы и выхода (58) схемы в резонансной схеме (46a, 46b, 46c) и конденсатор (64) и главную индукционную катушку (66), соединенные параллельно с обходным переключателем (60). 4 н. и 11 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Система (12) электропитания для электродуговой печи (10), причем система (12) электропитания содержит:

AC-вход (20), соединяемый с электрической сетью (22), и AC-выход (24) для питания по меньшей мере одного токового электрода (14) дуговой печи (10);

резонансную схему (46a, 46b, 46c), соединенную между AC-входом (20) и AC-выходом (24);

при этом резонансная схема (46a, 46b, 46c) содержит управляемый обходной переключатель (60) для соединения и разъединения входа (56) схемы и выхода (58) схемы в резонансной схеме (46a, 46b, 46c);

при этом резонансная схема (46a, 46b, 46c) содержит конденсатор (64) и главную индукционную катушку (66), соединенные параллельно с обходным переключателем (60);

при этом система (12) электропитания содержит контроллер (54) для управления обходным переключателем (60), так что кольцевой ток формируется в резонансной схеме (46a, 46b, 46c), когда обходной переключатель (60) замкнут, который снижает ток через систему (12) электропитания.

2. Система (12) электропитания по п. 1,

при этом дополнительная индукционная катушка (62) соединена последовательно с обходным переключателем (60) между входом (56) схемы и выходом (58) схемы.

3. Система (12) электропитания по п. 2,

при этом дополнительная индукционная катушка (62) соединена параллельно с конденсатором (64) и главной индукционной катушкой (66); и/или

при этом конденсатор (64) и главная индукционная катушка (66) соединены последовательно.

4. Система электропитания (12) по п. 2 или 3,

при этом главная индукционная катушка (66) имеет более высокую индуктивность по сравнению с дополнительной индукционной катушкой (62).

5. Система (12) электропитания по одному из предшествующих пунктов,

при этом обходной переключатель (60) состоит из полупроводниковых переключателей (68); и/или

при этом обходной переключатель (60) является двухсторонним переключателем.

6. Система (12) электропитания по одному из предшествующих пунктов,

при этом обходной переключатель (60) содержит два встречно-параллельных полупроводниковых переключателя (68); и/или

при этом обходной переключатель (60) содержит два встречно-параллельных тиристора (68).

7. Система (12) электропитания по одному из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая:

трансформатор (26), соединенный между AC-входом (20) и резонансной схемой (46a, 46b, 46c); или

трансформатор, соединенный между резонансной схемой (46a, 46b, 46c) и AC-выходом (24).

8. Система (12) электропитания по одному из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая:

фильтр (36) гармоник, соединенный с AC-входом (20);

при этом фильтр (36) гармоник содержит по меньшей мере два компонента (36a, 36b, 36c, 36d) фильтра, каждый из которых содержит конденсатор (38) фильтра и индукционную катушку (40) фильтра, и каждый из которых приспособлен для другой гармоники высшего порядка напряжения на AC-входе.

9. Система (12) электропитания по одному из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая:

активный индуктивный реактор (32), соединенный с AC-входом (20), при этом активный индуктивный реактор (32) содержит обходной переключатель (76) и индукционную катушку (78), соединенную с AC-входом (20); и/или

компенсирующий преобразователь (34), соединенный с AC-входом (20);

при этом активный индуктивный реактор (32) и/или компенсирующий преобразователь (34) управляются, чтобы минимизировать пульсацию на AC-входе (20).

10. Система (12) электропитания по одному из предшествующих пунктов,

при этом AC-вход (20) имеет по меньшей мере две фазы (28a, 28b, 28c) и/или AC-выход имеет по меньшей мере две фазы (30a, 30b, 30c);

при этом резонансная схема (46a, 46b, 46c) соединена с каждой фазой (28a, 28b, 28c) AC-входа (20) и/или с каждой фазой (30a, 30b, 30c) AC-выхода (24).

11. Способ управления системой (12) электропитания по одному из предыдущих пунктов, причем способ содержит этапы, на которых:

определяют ток электрода, подаваемый по меньшей мере к одному электроду (14);

управляют обходным переключателем (60), так что ток электрода регулируется до определенного тока, при этом кольцевой ток формируется в резонансной схеме (46a, 46b, 46c), когда обходной переключатель (60) замкнут, который понижает ток через систему (12) электропитания.

12. Способ по п. 11,

при этом рабочий цикл обходного переключателя (60) регулируется, чтобы регулировать ток электрода.

13. Способ по п. 11 или 12, дополнительно содержащий этапы, на которых:

обнаруживают перенапряжение и/или выброс тока в резонансной схеме (46a, 46b, 46c);

защищают резонансную схему (46a, 46b, 46c) с помощью обходного переключателя (60), когда обнаруживается перенапряжение и/или выброс тока, размыкая и/или замыкая обходной переключатель (60).

14. Контроллер (54) для электродуговой печи (10) с системой (12) электропитания по одному из пп. 1-10, выполненный с возможностью выполнения способа по пп. 11-13.

15. Электродуговая печь (10), содержащая:

систему (12) электропитания по одному из пп. 1-10;

резервуар (16) для приема металлического материала;

токовые электроды (14) для плавления металлического материала, когда снабжаются током из системы (12) электропитания.