[发明专利]一种交流电弧炉柔性供电设备

说明书

本发明提供了一种交流电弧炉柔性供电设备，采用交直交柔性供电方式，利用整流器、逆变器配合，将电网交流电经交流‑直流‑交流变化，输出可调压和调频的交流电，给电弧炉供电。其中，利用整流器转换得到的直流电对逆变器的电容器进行充放电，引入直流环节，电容器能隔离负载和电网，使得负载侧产生的无功和谐波电流不会传输至电网，解决无功和谐波电流注入电网，造成电网污染的问题，使电网侧不再需要配置无功补偿和滤波设备。另外，通过逆变器实现电弧电流的调节，使电弧电流的调节速度快，提高了电弧电流的稳定性，提升了电能传递效率，降低了系统的损耗，有效缩短了冶炼周期。

技术领域

本发明涉及供电领域，尤其涉及一种交流电弧炉柔性供电设备。

背景技术

交流电弧炉主要用于废钢的冶炼，其供电系统如图1所示，电网的电力通过串联电抗器101、电炉变压器102后降为冶炼所需的低电压(例如，35KV/1.5KV)，降压后的电流经短网103(水冷电缆及其附件等)进入三相电极100，在电弧炉105内产生电弧电流，用于冶炼金属。冶炼过程中，通过电极位置的调节和电炉变压器的分档调压，来控制冶炼过程中电弧电流的稳定和提高冶炼的效率。

目前国内交流电弧炉炼钢供电技术还处于跟随国外技术的阶段，国内同行开展了大量的电弧炉仿真工作，对电弧炉冶炼过程中阻抗特性的变化进行了深入研究，为电极控制和电弧炉变压器调压提供了一些控制思路，但是在电弧炉供电系统方面还未见提出新的方法和装备。

国外电炉公司在现有电弧炉技术的基础上，对电炉供电系统和负载特性进行深入研究后，针对供电系统提出了如下两种改进方案，改进方案一：在串联电抗器Lp两端并联可控硅调压装置，来控制串联电抗器的饱和度，从而调节电弧电流波形过零点的波形来提高电弧工作稳定性；改进方案二：在电弧炉变压器低压侧增加一套可控硅调压装置，通过可控硅触发角的调节，从而调节电弧电流波形过零点的波形来提高电弧工作稳定性。

上述电弧炉供电系统的改进方案主要是围绕提高电弧电流在冶炼过程中的稳定性和高效的有功功率传递为主要目标开展工作，但是，电弧炉对电网来说，是一种非线性负荷，在冶炼过程中，电弧炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，所以电弧炉的燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生无功和谐波电流，经变压器注入电网，污染电网。

现有电弧炉供电系统只能配置无功补偿设备104解决电网无功和谐波电流的染污问题，但是无功补偿设备价格昂贵，损耗高，导致电弧炉供电系统的维护和运行成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种交流电弧炉柔性供电设备，采用交直交柔性供电模式，解决谐波电流注入电网造成谐波污染的问题，使电网侧不再需要配置无功补偿设备，进而降低了电弧炉供电系统的成本。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种交流电弧炉柔性供电设备，包括：电网、柔性供电装置及短网。

柔性供电装置连接电网，用于将电网的交流进行降压及交流-直流-交流变换，变换后的交流电经短网后进入电弧炉的三相电极，在电弧炉内产生电弧电流。

一实施例中，柔性供电装置包括：整流变压器和中压变频电源。

整流变压器的原边连接电网，副边连接中压变频电源的输入端，用于将电网的交流电进行降压后输送至中压变频电源的输入端。

中压变频电源的输出端连接短网，用于将经整流变压器降压处理后的交流电进行交流-直流-交流变换后输至短网。

一实施例中，中压变频电源包括多个并联支路，形成低电压、大电流的输出拓扑。

每个并联支路的输入端分别连接对应的整流变压器的副边，输出端均连接短网；每个并联支路均包括：整流器、逆变器。

整流器输入端连接对应的整流变压器的副边，用于将整流变压器降压后的交流电变换为直流电。