电解铝整流系统的建模方法技术方案

技术编号:8366535 阅读:354 留言:0更新日期:2013-02-28 04:29
本发明专利技术公开了一种电解铝整流系统的建模方法,通过依次建立的电解槽负载、稳流控制器、整流器组和有载调压变压器四个模型,并将其组合成电解铝整流系统的建模,本发明专利技术的电解铝整流系统的建模方法,通过研究和分析电解铝控制系统的暂态及稳态特性,并结合调压策略及异常机组控制策略,构建电解铝整流系统的模型,原理清晰,方法简单,易于实现,且模型精确可靠,可应用于数字仿真,能够有效的检验电解铝整流系统的稳态及暂态控制性能,具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术及一种,属于化工和冶金用低压大电流整流设备的控制

技术介绍
对于铝电解行业来说,直流电流的平稳度是影响铝电解产量的重要因素之一。铝电解中,阳极效应能引起系列电流大幅度波动;若无稳流措施,铝液面会出现振摆,易造成极间短路。为正常生产,必须加大电解槽极距,结果导致槽电压上升、电耗增多、槽温过高和电流效率降低等不良局面发生,稳流控制就成了铝冶炼中不可缺少的重要环节,而长期倍受关注。研究铝电解过程中系列电流的稳流控制是当前铝电解行业供电系统中值得研究的一个重要课题。为研究和分析电解铝控制系统暂态及稳态特性,更好的实现电解铝生产过程的良好控制,需要建立电解铝整流系统模型,从而对电解铝整流系统进行仿真和理论计算,电解槽作为电解铝整流系统的负载,其的电气模型及具体参数的确定是个复杂的过程,目前,尚未有将电解槽负载与整流系统相结合的模型,以及当前的对电解槽用的有载调压变压器的调节主要由人工完成,使得电解铝的电压调节有大量的不稳定因素,还有现有的若电解铝控制系统中整流设备出现异常的情况下都需要将机组切除,停机次数较多,影响生产,产生较大的经济损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足,提供的,通过研究和分析电解铝控制系统的暂态及稳态特性,并结合调压策略及异常机组控制策略,构建电解铝整流系统的模型,原理清晰,方法简单,易于实现,且模型精确可靠,可应用于数字仿真,有效检验系统的稳态及暂态控制性能。为了实现上述目标,本专利技术采用如下的技术方案一种,其特征在于包括以下步骤,步骤(I)建立电解铝整流系统所需的稳流控制器模型稳流控制器采用PID控制器,其中PID控制器的传递函数G (s),如公式(I)所示,(八S) 二 K+L +K -(I)其中,K为PID控制器的比例常数,Ki为PID控制器的积分常数,Kd为PID控制器的微分常数,s为G(S)传递函数中的复参量;步骤(2)建立电解铝整流系统所需的整流器组模型 采用多个整流器并联构成整流器组,各整流器均采用晶闸管整流方式或者带自饱和电抗器的二极管整流方式改变输出电压,将整流器中的晶闸管或二极管承受正向正极电压起到开关管导通的电角度定义为整流器的控制角用α表示,整流器的输出电压Ud与整流器控制角α之间存在关系,如公式(2)所示,权利要求1.,其特征在于包括以下步骤,步骤(I)建立电解铝整流系统所需的稳流控制器模型稳流控制器采用PID控制器,其中PID控制器的传递函数G (s),如公式(I)所示,2.根据权利要求I所述的,其特征在于步骤(2)所述整流器控制角α的计算方法如下,设整流器中控制器的输出电压为%,则整流器控制角α通过公式(5)得到,3.根据权利要求I所述的,其特征在于步骤(4)所述的电解铝负载模型的等效模型,满足公式(6 ),Vac=Va+RbI+Vc (6)其中,Vac为电解槽正负极间的压降;Va为电解槽正极电压;Vc为电解槽负极电压;Rb为电解槽电阻为电解槽负载模型中的电流。4.根据权利要求3所述的,其特征在于所述电解槽电阻Rb是由电解铝过程中各参数变量决定,所述各参数变量包括MAlm、Tb、A⑶、Hm、Hb、、A/_MCaFl,其中MAlm为氧化铝含量、Tb为槽温、ACD为电解槽负载正极与负极间的距离、Hffl为金属高度;Hb为平均槽高度VK为氟化铝含量和为氟化钙的含量。全文摘要本专利技术公开了一种,通过依次建立的电解槽负载、稳流控制器、整流器组和有载调压变压器四个模型,并将其组合成电解铝整流系统的建模,本专利技术的,通过研究和分析电解铝控制系统的暂态及稳态特性,并结合调压策略及异常机组控制策略,构建电解铝整流系统的模型,原理清晰,方法简单,易于实现,且模型精确可靠,可应用于数字仿真,能够有效的检验电解铝整流系统的稳态及暂态控制性能,具有良好的应用前景。文档编号G05B13/04GK102944998SQ20121044199公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日专利技术者许和平, 仇新宏, 许其品, 杨铭 申请人:国电南瑞科技股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
电解铝整流系统的建模方法,其特征在于:包括以下步骤,步骤(1)建立电解铝整流系统所需的稳流控制器模型稳流控制器采用PID控制器,其中PID控制器的传递函数G(s),如公式(1)所示,G(s)=K+Kis+Kds---(1)其中,K为PID控制器的比例常数,Ki为PID控制器的积分常数,Kd为PID控制器的微分常数,s为传递函数G(s)中的复参量;步骤(2)建立电解铝整流系统所需的整流器组模型采用多个整流器并联构成整流器组,各整流器均采用晶闸管整流方式或者带自饱和电抗器的二极管整流方式改变输出电压,将整流器中的晶闸管或二极管承受正向正极电压起到开关管导通的电角度定义为整流器的控制角用α表示,整流器的输出电压ud与整流器控制角α之间存在关系,如公式(2)所示,ud=3Umπcosα---(2)其中,Um为整流器的三相线电压的最大值;步骤(3)建立电解铝整流系统所需的有载调压变压器模型将整流器组的调控状态作为有载调压变压器动作的依据,设步骤(2)的整流器控制角α的范围为0?αm,并分为三个区间,区间Ⅰ:[0,α1];区间Ⅱ(α1,α2);区间Ⅲ:[α2,αm],若整流器控制角α处于区间Ⅰ,则进行有载调压变压器的升档操作;若整流器控制角α处于区间Ⅲ,进行有载调压变压器的降档操作,保证整流器控制角α始终处于区间Ⅱ,得到有载调压变压器的调压模型,如公式(3) 所示,其中,nk为第k次调节时的有载调压变压器中变压器的变比;d为有载调压变压器中变压器分接头的调节步距;f(V)升降档控制量;α为整流器控制角;Δt为定时器延时参数和有载调压变压器分接头调节机械延时参数的之和;nmin?、nmax分别为有载调压变压器中变压器分接头变比的上限值和下限值;步骤(4)建立电解铝整流系统所需的电解槽负载模型采用电阻串联反电动势的方式,得出电解铝负载模型的等效模型,并步骤(3)所述整流器的输出电压ud,根据公式(1)得到电解槽负载模型中的电流I,I=Ud-mER---(4)其中,m为电解槽的数量;E为电解槽负载正负极上的反电动势;R为电解槽负载的等效电阻;步骤(5)根据步骤(1)至步骤(4)建立的电解槽负载、稳流控制器、整流器组和有载调压变压器四个模型,输入电源经有载调压变压器进入整流器组给电解槽负载供电,稳流控制器控制整流器组输出平稳的电流,完成对电解铝整流系统的建模。FDA00002371235000021.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:许和平仇新宏许其品杨铭
申请(专利权)人:国电南瑞科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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