用于电弧炉的集成闪变控制制造技术

一种用于电弧炉(12)的控制设备(14)，包括用于控制电弧炉(12)的电弧炉控制模块(32)以及用于确定为电弧炉(12)供电的电网(28)中的闪变值(36a、36b、36c)的闪变模块(30)，其中电弧炉控制模块(32)适于基于闪变值(36a，36b、36c)来控制电弧炉(12)，以及其中电弧炉控制模块(32)和闪变模块(30)被集成到一个结构部件(14)中。(14)中。(14)中。

【技术实现步骤摘要】
用于电弧炉的集成闪变控制
[0001]本申请是国际申请号为PCT/EP2018/052306、国际申请日为2018年1月30日、中国申请号为201880008282.6的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及电网中的闪变减少。特别地，本专利技术涉及用于电弧炉的控制设备、电弧炉系统以及用于控制电弧炉的方法。

技术介绍

[0003]电弧炉系统向至少一个电极提供AC或DC电压的电源，该至少一个电极生成用于加热炉的电弧。通常，为了优化电弧炉过程，供应到电极的功率被控制。例如，电极的位置可以被控制用于调整电压(经由电弧的长度)。此外，通过电极的电流可以用转换器来控制。
[0004]电弧炉的重负载变化可能在电网上引起干扰，电力从电网汲取。结果是作为闪变可见的电压波动。通过连接到受干扰的电网的静态无功补偿(SVC)或者通过使用像整流器或可控硅堆的电流控制装备来稳定电弧，可以减少闪变。为了优化控制，所谓的闪变计可以用于计算短期和长期闪变值。长期和短期闪变值被用来改进和调整电弧炉控制并降低电网上的闪变。
[0005]闪变测量装备的要求在国际电工技术标准IEC 61000
‑4‑
15中被定义。
[0006]DE10 2012 217 232A1描述了可以如何基于熔融过程的起始阶段中的状态确定来减少由电弧炉引起的闪变的方法。
[0007]WO2016/19861A1涉及用于电弧炉的闪变控制，其包括可以被包括在管理控制器中的闪变计。闪变计可以根据标准IEC61000
‑4‑
15输出信号。
[0008]WO03/034566A1涉及用于电弧炉中的电压稳定的控制系统，其中闪变计适于加权每秒0.1到15次波动之间的波动。
[0009]WO98/27476A1描述了用于监测电弧炉的闪变控制器，其基于电压源转换器的控制，该电压源转换器被连接到公共耦合点。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是减少由电弧炉引起的闪变。
[0011]该目的通过独立权利要求的主题来实现。根据从属权利要求和以下描述，进一步的示例性实施例是明显的。
[0012]本专利技术的一个方面涉及用于电弧炉的控制设备。电弧炉可以是在使用电弧的情况下用于加热和/或熔化材料的任何设备。通常，电弧炉包括一个或多个电极，该一个或多个电极被供应有相当高的电流，以用于供应和产生电弧，该电弧在包含待加热或熔化的材料的容器内生成。例如，电弧炉可以用于熔化废金属。
[0013]除了电极之外，电弧炉还可以包括用于控制电弧炉的供电电流的设备，例如转换器和/或另外的装备，诸如冷却设备(例如用于冷却容器)。
[0014]控制设备可以通过改变电弧的长度来控制电弧的电压(改变电弧的长度可以通过移动电极来实现)和/或可以通过控制转换器来控制电流。
[0015]根据本专利技术的实施例，控制设备包括用于控制电弧炉的电弧炉控制模块和用于确定为电弧炉供电的电网中的闪变值的闪变模块，闪变值表示连接到电网的灯的可见改变，其中，电弧炉控制模块适于基于闪变值和可选地基于电流和/或电压来控制电弧炉。电弧炉控制模块和闪变模块被集成到一个结构部件中。
[0016]在控制设备中，提供闪变计和电弧炉控制模块的功能的闪变模块被集成在一个设备中，以改进控制性能并减少由电弧炉引起的闪变。由一个结构部件提供的控制设备可以包括执行闪变模块和电弧炉控制模块的功能所需的所有硬件。不需要额外的设备并且不需要额外的通信链路来向电弧炉控制模块提供与电网中的闪变有关的信息。
[0017]一个结构部件可以意味着硬件被设置在一个板上和/或一个壳体内。
[0018]电网中的闪变可以被定义为连接到电网的灯的亮度的可见变化，这可能是由于电网电压的快速波动。这种闪变可以基于电网中的电压测量结果由闪变模块来确定。针对闪变的信息由闪变模块以闪变值的形式提供，闪变值是表示电网中的闪变的数字。
[0019]通常，闪变模块可以模拟灯的行为以及人类感知系统以确定闪变值。标准IEC 61000
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15提供用于估计闪变值的方法和/或公式。该闪变值基于观察间隔中的负载改变和作为形状因数的另外的量，该形状因数对负载的形状改变进行建模并且随着负载的相对电压幅度的改变而建模。
[0020]根据本专利技术的实施例，电弧炉控制模块和闪变模块是在同一计算设备中的控制设备中可执行的软件模块。通常，由控制设备接收的测量信号可以由电弧炉控制模块和/或闪变模块进行数字化和处理。闪变模块可以以数字形式确定闪变值，并且电弧炉控制模块可以基于闪变值和数字化测量信号来生成用于电弧炉的数字控制信号。
[0021]计算设备可以包括在其上执行两个模块的一个或多个处理器。例如，电弧炉控制模块和闪变模块在可编程逻辑控制器中被实现。不需要额外的硬件来测量闪变以及调整控制设备。
[0022]根据本专利技术的实施例，电弧炉控制模块适于根据闪变值来控制供应到电弧炉的电功率。例如，当闪变值较低时，这表示电弧炉过程是稳定的并且供应到电弧炉的功率可以被增加。另一方面，当闪变值较高时，这表示不稳定的过程，并且可以降低功率。
[0023]根据本专利技术的实施例，当闪变值高于阈值时，电弧炉控制模块适于降低供应到电弧炉的电功率。此外，在更简单的控制方案中，当闪变值变得太高时，电弧炉控制模块可以降低功率。
[0024]根据本专利技术的实施例，闪变模块适于向电弧炉控制模块提供瞬时闪变值，瞬时闪变值基于在小于10秒的间隔中在电网中的电压测量结果，为了确定闪变，电网中的电压测量结果必须在时间间隔内被评估。为此，闪变模块可以评估在相当短的时间间隔内的电网电压测量结果，该时间间隔短于10秒，诸如1秒的间隔。通过这样的瞬时闪变值，电弧炉控制模块可以对电网中变化的闪变做出非常快速地反应。对电弧炉过程的问题的直接检测是可能的。此外，由于将闪变模块集成到还容纳了电弧炉控制模块的控制设备中，瞬时闪变值在到电弧炉控制模块没有任何延迟的情况下是可用的。
[0025]标准IEC61000
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15定义了两个另外的闪变值，然而，这两个闪变值基于更长的测
量间隔：
[0026]根据本专利技术的实施例，闪变模块适于向电弧炉控制模块提供短期闪变值Pst，通过对瞬时闪变值进行平均，短期闪变值基于在10分钟的定义间隔中在电网中的电压测量结果。
[0027]根据本专利技术的实施例，电弧闪变模块适于向电弧炉控制模块提供长期闪变值Plt，通过对2小时内的Pst闪变值进行平均，长期闪变值基于在2小时的间隔中在电网中的电压测量结果。
[0028]本专利技术的另一方面涉及一种电弧炉系统，该电弧炉系统包括具有用于利用电能生成电弧的至少一个电极的电弧炉以及用于控制电弧炉的控制设备，如在上面和下面描述的。
[0029]根据本专利技术的实施例，电弧炉系统还包括变压器，该变压器用于将来自电网的电压变换成要供应给电弧炉的电压。变压器可以适于将来自电网的AC中压变换成例如小于2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电弧炉(12)的控制设备(14)，所述控制设备(14)包括：闪变模块(30)，用于确定为所述电弧炉(12)供电的电网(28)中的闪变值；电弧炉控制模块(32)，用于基于所述闪变值来控制所述电弧炉(12)；其中所述电弧炉控制模块(32)和所述闪变模块(30)被集成到一个结构部件(14)中；其中所述闪变模块(30)适于向所述电弧炉控制模块(32)提供短期闪变值(36a)和长期闪变值(36b)中的至少一个闪变值，所述短期闪变值基于在10分钟的间隔中在所述电网(32)中的电压测量结果(40)，所述长期闪变值基于在2小时的间隔中在所述电网(28)中的电压测量结果(40)；其中所述闪变模块(30)适于向所述电弧炉控制模块(32)提供瞬时闪变值(36c)，所述瞬时闪变值基于在小于10秒的间隔中在所述电网(28)中的电压测量结果(40)；其中所述电弧炉控制模块(32)适于基于所述短期闪变值(36a)和所述长期闪变值(36b)中的至少一个闪变值以及所述瞬时闪变值(36c)来控制液压设备或电驱动(22)以及转换器(26)，以控制所述电弧炉(12)的电弧电压和电弧电流，所述转换器(26)用于生成针对所述电弧炉(12)的所述电弧电流，所述液压设备或电驱动(22)用于移动所述电弧炉的电极，其中所述转换器(26)是AC
‑
DC转换器或DC
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DC转换器。2.根据权利要求1所述的控制设备(14)，其中所述电弧炉控制模块(32)和所述闪变模块(30)是在同一计算设备中的所述控制设备(14)中可执行的软件模块。3.根据权利要求1或2所述的控制设备(14)，其中所述电弧炉控制模块(32)和所述闪变模块(30)在可编程逻辑控制器中被实现。4.根据权利要求1或2所述的控制设备(14)，其中所述电弧炉控制模块(32)适于根据所述闪变值来控制供应到所述电弧炉(12)的电功率；和/或其中当所述闪变值高于阈值时，所述电弧炉控制模块(32)适于降低供应到所述电弧炉(12)的所述电功率。5.一种电弧炉系统(10)，包括：电弧炉(12)，具有用于通过电能生成电弧的至少一个电极(20)；根据前述权利要求中任一项所述的控制设备(14)，用于控制电弧炉(12)的电弧电...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：