【技术实现步骤摘要】
交流电弧炉的混合柔性供电系统及其控制方法
本专利技术涉及冶金技术及特种负荷供配电
，特别涉及一种交流电弧炉的混合柔性供电系统及其控制方法。
技术介绍
近年来，由于我国废钢的累积与中频感应炉的全面取缔，短流程交流电弧炉(EAF)将迎来新一轮发展机遇。然而若沿用现有供电模式，当单体电弧炉功率等级发展数十至百兆瓦时，负载侧无功损耗导致的附加电费及特种变压器容量与制造难度，系统侧电能质量补偿装置体积、占地面积与控制难度等均将显著上升，供电系统因严重依赖人工经验，数字化水平偏低，可能制约我国电弧炉产业的推广及缩短与西方国家在冶金关键装备的差距。针对交流电弧炉供电系统主电路，国内工程应用中尚未摆脱电能消耗-补偿的固有模式，且实际运行效果与理论存在偏差。已有研究提出将含全控功率半导体器件(IGBT/IGCT)的电力电子模块串入主回路的供电方案以调节负载侧电气特性，但未能针对电弧炉的特殊性设计合理的拓扑与控制策略：一方面，电弧炉采用低压电弧熔炼金属(典型值为1kV)而负载电流极大(典型值为数十kA)，功率模块需大量并联...
【技术保护点】
1.一种交流电弧炉的混合柔性供电系统，其特征在于，包括：主电路和控制-保护系统；/n所述主电路包括多绕组工频移相变压器、功率单元、分布式可再生能源-储能单元、短网和电极执行机构；/n所述控制-保护系统包括控制目标生成模块、电极控制模块、电力电子控制模块及水冷系统；/n多绕组工频移相变压器输入端连接外部电网，用于调节输入电压；/n所述功率单元输入端与所述多绕组工频移相变压器输出端连接，输出端与负载侧短网输入端连接，用于对输入交流电整流得到稳定直流电压，再逆变以及调节系统的供电模式；/n所述分布式可再生能源-储能单元与所述功率单元连接，用于生成可再生能源为系统供电；/n所述短网...
【技术特征摘要】
1.一种交流电弧炉的混合柔性供电系统，其特征在于，包括：主电路和控制-保护系统；
所述主电路包括多绕组工频移相变压器、功率单元、分布式可再生能源-储能单元、短网和电极执行机构；
所述控制-保护系统包括控制目标生成模块、电极控制模块、电力电子控制模块及水冷系统；
多绕组工频移相变压器输入端连接外部电网，用于调节输入电压；
所述功率单元输入端与所述多绕组工频移相变压器输出端连接，输出端与负载侧短网输入端连接，用于对输入交流电整流得到稳定直流电压，再逆变以及调节系统的供电模式；
所述分布式可再生能源-储能单元与所述功率单元连接，用于生成可再生能源为系统供电；
所述短网输出端与所述电极执行机构连接，用于通过布局使得三相对称；
所述电极执行机构包括多根电极，与所述短网输出端串联，并与熔料液面间形成电弧熔炼金属；
所述控制目标生成模块用于生成控制目标；
所述电力电子控制模块用于根据所述控制目标生成电极控制策略；
所述电极控制模块用于根据所述控制目标及所述电极控制策略对电极进行控制；
所述水冷系统用于为系统的多个模块降温。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功率单元包括整流级、逆变级、直流斩波保护电路与直流断路器；
整流级采用三相两电平不控或全控桥式整流电路，输入端与前级变压器一个副边绕组相连；
逆变级采用多个两电平H桥全控逆变模块，逆变级与整流级经L-C高频滤波电路背靠背连接，各相逆变级构成组合式逆变结构，采用角形接法，将第一相正极与第二相负极、第一相负极与第三相正极分别连接形成三个输出端，分别与负载侧短网输入端相连；
直流斩波保护电路用于能量泄放以维持直流母线电压在设定范围；
直流断路器用于使系统进入完全由所述分布式可再生能源-储能单元对负载供电的孤岛模式，由混合供电模式退化为第一独立供电模式，或对系统侧进行检修。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分布式可再生能源-储能单元包括：能量收集模块、直流升压模块、直流断路器及电磁储能模块；
能量收集模块包括分布式光伏板或风力发电机，电磁储能模块并联在能量收集模块的低压直流母线，在电弧炉不生产时可选择存储可再生能源的能量；直流升压模块通过电力电子DC-DC功率变换升压，汇入所述功率单元的高压直流母线；直流断路器可使分布式可再生能源-储能单元退出系统完成检修，并由混合供电模式退化为第二独立供电模式。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制目标生成模块具体用于，预测并收集分布式可再生能源出力水平，制定交流电弧炉工作计划，以及确定不同冶炼阶段输出电压、电流稳态值。
5.一种交流电弧炉的混合柔性供电系统的控制方法，其特征在于，...
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