[发明专利]电解铝整流系统的建模方法

摘要

本发明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。

主权项

1.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，K_i为PID控制器的积分常数，K_d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u_d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，U_m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-α_m，并分为三个区间，区间Ⅰ：[0,α₁]；区间Ⅱ（α₁,α₂）；区间Ⅲ：[α₂,α_m]，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，n_k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；n^min 、n^max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u_d，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。