[实用新型]一种含储能的电弧炉供能电源系统

说明书

技术领域:

本实用新型涉及一种含储能的电弧炉供能电源及其控制方法。

背景技术

我国的交流电弧炉快速发展于上个世纪年90代，冶炼产品的质量取决于炉温的控制，因此供电稳定性对电弧炉至关重要。同时为一种大功率用电设备，交流电弧炉正常工作时仍对电网功率因数及电压稳定有很大的影响，许多问题待解决。主要包括以下几个方面：

(1)电弧炉功率的大幅度冲击性变化导致电网局部波动和闪变；

(2)负荷不对称引起三相不平衡；

(3)电弧炉的强电感性特性导致电网接入点功率因数偏低。

实用新型内容

实用新型目的：

本实用新型提出一种含储能的电弧炉供能电源系统及其控制方法，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

含储能的电弧炉供能电源系统，该系统包括电网接入及测量单元、网侧变流单元、直流母线、储能功率控制单元、大功率储能装置、逆变单元和主控制器组成，电网接入及测量单元通过网侧变流单元、直流母线和逆变单元连接电弧炉，通过网侧变流单元、直流母线和逆变单元将电弧炉和电网隔离，大功率储能装置通过DC/DC单元接入直流母线；主控制器通过AD转换器采集网侧变流单元功率、电弧炉功率、储能系统输出功率的测量信号，主控制器采用现场总线和网侧变流单元、逆变单元、储能功率控制单元通讯；储能功率控制单元是含储能的电弧炉供能电源的重要组成部分，它连接储能装置和系统直流母线。

通过网侧变流单元、直流母线和逆变单元将电弧炉和电网隔离，大功率储能装置通过DC/DC单元接入直流母线。

不同的单元独立成柜并通过母线链接在一起，各部分功率测量信号的传感器采用传感器固定装置设置在被测物上，传感器固定装置包括底板和设置在底板上的卡板，卡板包括固定卡板和滑动卡板，固定卡板和滑动卡板使用时夹紧测量信号的传感器，固定卡板和滑动卡板分列于底板上的两侧，滑动卡板的下端伸进底板的限位滑槽内，使其能够相对于固定卡板做靠近和分离的移动，限位滑槽内设置有拉紧弹簧，拉紧弹簧为将滑动卡板拉向固定卡板的结构；在滑动卡板伸进限位滑槽内的部分设置有防止滑动卡板倾斜及移出限位滑槽的限位卡，限位卡的上端顶触限位滑槽的顶板。

固定卡板和滑动卡板的上端均设置有一个活动的顶臂，该顶臂能与卡板一样呈竖直状态也能向内弯折与卡板呈90度角的状态。

限位滑槽内还设置有弧形顶簧，弧形顶簧与拉紧弹簧分列于滑动卡板的两侧，弧形顶簧的一端固定在限位滑槽内，另一端为活动端与滑动卡板接触，弧形顶簧的上端设置有伸进限位滑槽内使用时向下压紧弧形顶簧的顶紧螺栓，顶紧螺栓通过旋拧的方式完成上下升降。

电网经过整流得到稳定的直流电压，储能装置系统经双向DC/DC变换单元连接到直流母线起调节作用，直流母线经过逆变单元对交流电弧炉负载进行供电。当电网电压出现波动时，利用储能装置的存储能量稳定系统中直流母线的电压，使得交流电弧炉在电网不稳定时刻也可以在恒频恒压下正常的工作，达到不间断对电弧炉负载进行供电的目的。电网正常时，由能量管理模块负责调节网侧变流单元的实时有功和无功功率，平滑整个系统的功率波动。储能装置平衡直流电弧炉功率和电网功率的差，同时经过整流、逆变和混合储能系统解决电弧炉对电网造成的一系列冲击问题。

储能装置采用DC/DC变换装置通过直流母线链接，在网侧变流单元和逆变单元之间起到能量缓冲的作用，避免电网波动或故障对电弧炉温度造成影响。可以采用单一全钒液流电池满足电网对储能系统的功率和容量要求。全钒液流电池充放电过程是可逆的，在钒液流电池处于充电状态时，电池将电能转换为化学能储存起来，当钒液流电池处于放电状态下时，电池将钒离子溶液的化学能转换为电能释放出来。在充放电的过程中，随着不同价态的钒离子溶液浓度的变化，从而实现电能和化学能相互转换。因此，全钒液流电池功率和容量可独立设计，实现大功率、大容量储能。储能装置也可以采用混合装置(由钒液流电池、锂电池或其他类型电池组成)。锂电池实现对钒液流电池本身伺服系统供电，并缓解钒液流电池不同电池组启停过程的冲击。两种不同类型的储能容量可根据电网进行差异化配置，减小不同工况下储能自耗电，以达到最佳性价比。

主控制器通过AD转换器采集网侧变流单元功率P₂、电弧炉功率P₁、储能系统输出功率P₃等测量信号，采用现场总线和网侧变流单元、逆变单元、储能功率控制单元通讯，实现整个系统的能量调度。