FR2766635A1 - DEVICE FOR COMPENSATING FOR VOLTAGE FLUCTUATIONS AT THE TERMINALS OF AN UNSTABLE IMPEDANCE LOAD - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif de compensation de fluctuations de tension aux bornes d'une charge à impédance instable, telle qu'un four à arc. The present invention relates to a device for compensating for voltage fluctuations at the terminals of a load with unstable impedance, such as an arc furnace.
Les fours à arc, et de manière générale les appareillages électriques dont l'impédance est susceptible de varier de façon rapide, sont à l'origine de perturbations se propageant sur les réseaux d'alimentation en énergie électrique qui les alimentent. Ces perturbations se présentent essentiellement sous la forme de variations rapides de tension à des fréquences allant de 1 Hz à 30 Hz. Arc furnaces, and in general electrical equipment, the impedance of which may vary rapidly, are the source of disturbances propagating on the electrical energy supply networks which supply them. These disturbances are mainly in the form of rapid voltage variations at frequencies ranging from 1 Hz to 30 Hz.
Actuellement, ces perturbations sont compensées en disposant sur la ligne d'alimentation de la charge un compensateur statique de puissance réactive (CSPR) permettant de fournir ou d'absorber de la puissance réactive. Currently, these disturbances are compensated for by having on the load supply line a static reactive power compensator (CSPR) making it possible to supply or absorb reactive power.
Ce type de dispositif de compensation est toutefois peu satisfaisant. En effet, la compensation effectuée est imparfaite. En outre, le dimensionnement, en terme de puissance, de ces dispositifs, est relativement important et dépasse souvent la puissance de la charge elle-même. This type of compensation device is however unsatisfactory. Indeed, the compensation carried out is imperfect. In addition, the dimensioning, in terms of power, of these devices is relatively large and often exceeds the power of the load itself.
Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients et de fournir un dispositif de compensation de fluctuations de tension aux bornes d'une charge à impédance instable, d'un coût relativement faible et capable de réduire de façon efficace les perturbations engendrées par la charge, tout en augmentant les performances de cette dernière. The object of the invention is to overcome these drawbacks and to provide a device for compensating for voltage fluctuations at the terminals of a load with unstable impedance, of relatively low cost and capable of effectively reducing the disturbances caused by the load, while increasing the performance of the latter.
Elle a donc pour objet un dispositif de compensation de fluctuations de tension aux bornes d'une charge à impédance instable, telle qu'un four à arc, raccordée à une ligne d'alimentation en énergie électrique polyphasée d'un réseau d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit onduleur branché sur ladite ligne et alimenté par une source de tension continue, ledit onduleur étant piloté par une unité de commande pour injecter dans ladite ligne une tension alternative de compensation des fluctuations de tensions engendrées par les variations d'impédance de la charge. It therefore relates to a device for compensating for voltage fluctuations at the terminals of a load with unstable impedance, such as an arc furnace, connected to a polyphase electrical energy supply line of a supply network, characterized in that it comprises an inverter circuit connected to said line and supplied by a DC voltage source, said inverter being controlled by a control unit to inject into said line an AC voltage to compensate for the voltage fluctuations generated by the variations load impedance.
Le dispositif de compensation selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes
- le dispositif comporte en outre, raccordés à l'unité de commande, des moyens de mesure d'au moins une grandeur caractéristique de l'énergie électrique alimentant la charge, ladite unité de commande comportant des moyens de calcul de la tension à insérer en série dans ladite ligne en vue de la compensation desdites variations, à partir des valeurs délivrées par lesdits moyens de mesure
- la source de tension continue comporte un moyen de stockage d'énergie alimenté par une tension continue appliquée à ses bornes
- le dispositif comporte en outre, branchée aux bornes dudit moyen de stockage d'énergie, une bobine supraconductrice à stockage inductif associée à un hacheur pour l'alimentation dudit moyen de stockage d'énergie en tension continue
- le dispositif comporte des moyens de prélèvement de courant sur ladite ligne d'alimentation, raccordés à un circuit de conversion, dudit courant prélevé, en courant continu, ledit circuit de conversion étant connecté audit moyen de stockage d'énergie en vue de son alimentation
- lesdits moyens de prélèvement de courant sont constitués par un transformateur dont l'enroulement primaire est branché en parallèle sur ladite ligne d'alimentation et dont l'enroulement secondaire est raccordé audit circuit de conversion
- ledit circuit onduleur est raccordé à ladite ligne d'alimentation par l'intermédiaire d'un transformateur de découplage galvanique
- ledit circuit onduleur comporte un ensemble de cellules de commutation pilotées par ladite unite de commande et comportant un élément de commutation commutable à l'ouverture et à la fermeture et une diode branchée en anti-parallèle sur ledit élément de commutation
- le dispositif comporte en outre un circuit d'echange de puissance réactive avec ladite ligne d'alimentation en energie électrique
- ledit circuit d'échange de puissance réactive comporte un circuit onduleur d'échange de puissance réactive alimente par au moins une deuxième source de tension continue et pilote par ladite unité de commande, ledit circuit onduleur étant raccordé à ladite ligne d'alimentation par l'intermédiaire d'un transformateur de decouplage galvanique
- ladite au moins une deuxième source de tension continue est raccordee au moyen de stockage d'énergie du circuit onduleur de compensation des fluctuations de tension en vue de son chargement ; et
- ladite au moins une deuxième source de tension continue est raccordee au moyen de stockage d'énergie par l'intermédiaire d'un transformateur de découplage galvanique.The compensation device according to the invention may also include one or more of the following characteristics
the device also comprises, connected to the control unit, means for measuring at least one quantity characteristic of the electrical energy supplying the load, said control unit comprising means for calculating the voltage to be inserted in series in said line for the compensation of said variations, from the values delivered by said measuring means
- the DC voltage source includes an energy storage means supplied by a DC voltage applied to its terminals
the device also comprises, connected to the terminals of said energy storage means, a superconductive coil with inductive storage associated with a chopper for supplying said energy storage means with direct voltage
- The device comprises means for withdrawing current from said supply line, connected to a conversion circuit, from said withdrawn current, in direct current, said conversion circuit being connected to said energy storage means for supplying it
- Said current draw means consist of a transformer whose primary winding is connected in parallel on said supply line and whose secondary winding is connected to said conversion circuit
- said inverter circuit is connected to said supply line via a galvanic decoupling transformer
- said inverter circuit includes a set of switching cells controlled by said control unit and comprising a switching element which can be switched on opening and closing and a diode connected in anti-parallel to said switching element
- The device further comprises a reactive power exchange circuit with said electrical energy supply line
- said reactive power exchange circuit includes a reactive power exchange inverter circuit supplied by at least a second DC voltage source and piloted by said control unit, said inverter circuit being connected to said supply line by l through a galvanic decoupling transformer
- Said at least one second DC voltage source is connected to the energy storage means of the inverter circuit for compensating for voltage fluctuations with a view to charging it; and
- Said at least a second DC voltage source is connected to the energy storage means by means of a galvanic decoupling transformer.
D'autres caracteristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est un schéma illustrant la structure d'un dispositif de compensation selon l'invention, suivant un premier mode de réalisation ;
- la figure 2 est une courbe montrant les variations de puissance active et réactive, dans un four à arc
- la figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation du dispositif de compensation suivant l'invention ;
- la figure 4 montre un troisième mode de réalisation du dispositif de compensation suivant l'invention ;
- la figure 5 représente un quatrième mode de réalisation du dispositif de compensation suivant l'invention ; et
- la figure 6 illustre un cinquième mode de réalisation du dispositif de compensation de fluctuations suivant l'invention.Other characteristics and advantages will emerge from the following description, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is a diagram illustrating the structure of a compensation device according to the invention, according to a first embodiment;
- Figure 2 is a curve showing the variations of active and reactive power, in an arc furnace
- Figure 3 illustrates a second embodiment of the compensation device according to the invention;
- Figure 4 shows a third embodiment of the compensation device according to the invention;
- Figure 5 shows a fourth embodiment of the compensation device according to the invention; and
- Figure 6 illustrates a fifth embodiment of the fluctuation compensation device according to the invention.
Sur la figure 1, on a represente la structure générale d'un dispositif de compensation de fluctuations de tension selon l'invention, selon un premier mode de réalisation. In Figure 1, there is shown the general structure of a voltage fluctuation compensation device according to the invention, according to a first embodiment.
Ce dispositif, désigne par la référence numérique générale 10, est destiné à assurer la compensation de fluctuations de tension engendrées par une charge à impédance instable 12, constituee par un four à arc branché sur une ligne 14 d'alimentation en énergie électrique polyphasee d'un reseau d'alimentation. This device, designated by the general reference 10, is intended to compensate for voltage fluctuations generated by a load with unstable impedance 12, constituted by an arc furnace connected to a line 14 of polyphase electrical power supply of a supply network.
Le réseau d'alimentation est schématisé sous la forme d'une source de tension alternative 16. Son impédance est schematisee par une inductance L1 et une résistance R1. The supply network is shown diagrammatically in the form of an alternating voltage source 16. Its impedance is shown diagrammatically by an inductor L1 and a resistor R1.
L'impédance caractéristique du four à arc 12 est schématisée par une inductance L2 et une resistance R2. The characteristic impedance of the arc furnace 12 is shown diagrammatically by an inductance L2 and a resistance R2.
Comme mentionné précédemment, le four à arc 12 et, de façon genérale, les charges ayant une impédance instable qui fluctue de façon rapide est à l'origine d'un certain nombre de perturbations au niveau du réseau 16 qui l'alimente. Ces perturbations sont de differentes natures. As mentioned above, the arc furnace 12 and, generally, the loads having an unstable impedance which fluctuates rapidly is the source of a certain number of disturbances at the level of the network 16 which supplies it. These disturbances are of different natures.
Tout d'abord, un four à arc genère de grandes fluctuations de tension, relativement espacées dans le temps, par exemple dues à des courts-circuits monophases ou triphasés apparaissant au début de la fusion. Ce type de perturbation présente une fréquence de répétition très basse, par exemple inferieure à 0,3 Hz. First of all, an arc furnace generates large voltage fluctuations, relatively spaced over time, for example due to single-phase or three-phase short circuits appearing at the start of the melting. This type of disturbance has a very low repetition frequency, for example less than 0.3 Hz.
Par ailleurs, un four à arc engendre sur le reseau des fluctuations de tension de faible amplitude et dont la frequence est comprise entre environ 5 et 25 Hz. In addition, an arc furnace generates voltage fluctuations of low amplitude on the network, the frequency of which is between approximately 5 and 25 Hz.
En outre, les fours à arc sont d'importants consommateurs d'énergie réactive et degradent considerablement le facteur de puissance du reseau. In addition, arc furnaces are significant consumers of reactive energy and considerably degrade the power factor of the network.
Pour assurer la compensation de ces différents types de perturbations, le dispositif de compensation selon l'invention, dans le mode de réalisation représente sur la figure 1 comporte un premier module de compensation de puissance active 18 raccordé à la ligne d'alimentation 14 par l'intermédiaire d'un transformateur 20 de découplage galvanique et un deuxième module de compensation de puissance réactive 22 egalement raccorde à la ligne d'alimentation 14 par l'intermédiaire d'un deuxième transformateur 24 de découplage galvanique. To compensate for these different types of disturbance, the compensation device according to the invention, in the embodiment shown in FIG. 1, comprises a first active power compensation module 18 connected to the supply line 14 by l 'Intermediate of a galvanic decoupling transformer 20 and a second reactive power compensation module 22 also connected to the supply line 14 via a second galvanic decoupling transformer 24.
On notera que sur la figure 1 les modules de compensation 18 et 22 sont représentés sous la forme trifilaire alors que le réseau d'alimentation 16 et la ligne d'alimentation 14 sont representés sous une forme unifilaire. It will be noted that in FIG. 1, the compensation modules 18 and 22 are represented in the three-wire form while the supply network 16 and the supply line 14 are represented in a single wire form.
Le premier module 18 de compensation de puissance active comporte un circuit onduleur 26 constitue par un circuit convertisseur tension continue-tension alternative, dont le côté alternatif est raccorde à la ligne 14 par l'intermédiaire du transformateur 20 correspondant et dont le côté continu est relié à une source de tension continue comportant un moyen de stockage d'énergie, par exemple un condensateur C1, comme représenté sur la figure 1. The first active power compensation module 18 comprises an inverter circuit 26 constituted by a DC voltage-AC voltage converter circuit, the AC side of which is connected to the line 14 via the corresponding transformer 20 and the DC side of which is connected to a DC voltage source comprising an energy storage means, for example a capacitor C1, as shown in FIG. 1.
Le circuit onduleur 26 comporte un ensemble de cellules de commutation dont la commutation est pilotée par une unité de commande 28. Chaque cellule de commutation comporte un élément de commutation, tel que 30, commutable à l'ouverture et à la fermeture, par exemple un GTO, aux bornes duquel est branché une diode en anti-parallèle, telle que 32. The inverter circuit 26 comprises a set of switching cells, the switching of which is controlled by a control unit 28. Each switching cell comprises a switching element, such as 30, which can be switched on opening and closing, for example a GTO, at the terminals of which is connected an anti-parallel diode, such as 32.
La source de tension continue, constituée par le condensateur C1, est elle-même alimenté par une tension continue appliquée à ses bornes, délivrée par une source de courant, constituée par une bobine L3 supraconductrice à stockage inductif (SMES) avec interposition d'un hacheur 34 assurant la conversion du courant délivré par la bobine L3 en une tension continue correspondante. The DC voltage source, constituted by the capacitor C1, is itself supplied by a DC voltage applied to its terminals, delivered by a current source, constituted by a superconductive coil L3 with inductive storage (SMES) with the interposition of a chopper 34 ensuring the conversion of the current delivered by the coil L3 into a corresponding direct voltage.
On notera que la source de courant constitue en faite une source de puissance active destinée à être injectée dans la ligne 14 pour la compensation des fluctuations de tension de faible amplitude et de fréquence comprise entre 5 et 25 Hz. It will be noted that the current source in fact constitutes an active power source intended to be injected into line 14 for the compensation of voltage fluctuations of low amplitude and frequency between 5 and 25 Hz.
Le deuxième module 22 de compensation de puissance réactive comporte un circuit compensateur statique de puissance réactive (CSPR) désigne par la reference 36 et de type classique. Il est constitue de trois inductances, respectivement L4,L5 et L6, chaque inductance etant mise en serie avec deux thyristors, tels que 38, montés en têtebêche, ces thyristors étant pilotes par une deuxième unité de commande 40. The second reactive power compensation module 22 includes a static reactive power compensator (CSPR) circuit designated by the reference 36 and of conventional type. It is made up of three inductors, respectively L4, L5 and L6, each inductor being placed in series with two thyristors, such as 38, mounted at the top end, these thyristors being piloted by a second control unit 40.
On notera que les inductances L4, L5 et L6 sont couples en triangle afin de permettre l'amorçage des thyristors à tout instant de la demi periode de la tension d'alimentation. It will be noted that the inductors L4, L5 and L6 are couples in a triangle in order to allow the priming of the thyristors at any time of the half period of the supply voltage.
On notera que la puissance réactive absorbee par les bobines est contrôlée en agissant sur l'angle d'amorçage des thyristors pour que la puissance réactive absorbée par l'ensemble du four et les inductances soit sensiblement constante. Cette puissance réactive est ensuite compensee par une batterie de condensateur C2 raccordée entre le point de connexion du transformateur 24 et du CSPR 36 et la terre. It will be noted that the reactive power absorbed by the coils is controlled by acting on the ignition angle of the thyristors so that the reactive power absorbed by the whole of the furnace and the inductors is substantially constant. This reactive power is then compensated by a capacitor bank C2 connected between the connection point of the transformer 24 and the CSPR 36 and the earth.
Le dispositif representé sur la figure 1 est complété par des capteurs 42 et 44 de mesure d'au moins une grandeur caractéristique de l'énergie électrique alimentant le four 12 branchés sur la ligne 14 et raccordes aux unites de commande 28 et 40. The device shown in FIG. 1 is completed by sensors 42 and 44 for measuring at least one quantity characteristic of the electrical energy supplying the furnace 12 connected to line 14 and connected to the control units 28 and 40.
Ces capteurs de mesure sont de type classique et ne seront donc pas décrits en détail par la suite. Ils permettent de mesurer la tension, l'intensité ou la phase de l'énergie électrique délivrée par le réseau en vue du pilotage, par les unités de commande 28 et 40, des éléments de commutation de l'onduleur 26 et du CSPR 36, par exemple par comparaison avec des valeurs de référence fournies en entrée des unites de commande. These measurement sensors are of the conventional type and will therefore not be described in detail below. They make it possible to measure the voltage, intensity or phase of the electrical energy delivered by the network with a view to piloting, by the control units 28 and 40, the switching elements of the inverter 26 and of the CSPR 36, for example by comparison with reference values supplied as input to the control units.
Comme mentionné précédemment, le premier module 18 de compensation assure la compensation des fluctuations de puissance active absorbée par le four 12 pour contrer les fluctuations rapides et de faibles amplitudes de la tension présente à ses bornes et compenser ainsi les fluctuations de la valeur des sa résistance. As mentioned previously, the first compensation module 18 compensates for the fluctuations in active power absorbed by the furnace 12 to counter rapid fluctuations and small amplitudes of the voltage present at its terminals and thus compensate for fluctuations in the value of its resistance. .
Le deuxième module 22 de compensation assure principalement la compensation des fluctuations de puissance réactive échangee entre le reseau et le four 12. Il permet en outre d'équilibrer la charge, par exemple dans le cas de la cassure d'une des electrodes pendant la phase de fusion, et de corriger le facteur de puissance du reseau susceptible d'être dégradé par le four 12. The second compensation module 22 mainly compensates for the fluctuations in reactive power exchanged between the network and the furnace 12. It also makes it possible to balance the load, for example in the event of one of the electrodes breaking during the phase of fusion, and to correct the power factor of the network likely to be degraded by the furnace 12.
Sur la figure 2, on a représenté la variation de puissance active P, en fonction de la puissance réactive Q échangée entre le four à arc 12 et le reseau d'alimentation 16. In FIG. 2, the variation of active power P is shown, as a function of the reactive power Q exchanged between the arc furnace 12 and the supply network 16.
Sur cette figure, An correspond au point de fonctionnement nominal du four, Acc correspond au point de fonctionnement en court-circuit et Aoe correspond au point de fonctionnement pour un arc très long. In this figure, An corresponds to the nominal operating point of the oven, Acc corresponds to the short-circuit operating point and Aoe corresponds to the operating point for a very long arc.
Lors du fonctionnement normal du four, le point de fonctionnement du four se deplace entre les deux points Aln et A2n. On peut constater que, pour ce deplacement, la variation de puissance réactive AQ est plus importante que celle de la puissance active AP. Cette variation de puissance active P et réactive Q se traduit par une fluctuation de la tension aux bornes du four à arc. During normal oven operation, the oven operating point moves between the two points Aln and A2n. It can be seen that, for this displacement, the variation in reactive power AQ is greater than that of the active power AP. This variation in active power P and reactive Q results in a fluctuation in the voltage across the arc furnace.
Cette fluctuation de tension, engendrée par une fluctuation correspondante de la valeur de la resistance du four est compensée par le premier module 18 de compensation qui injecte dans la ligne d'alimentation 14 une puissance active P permettant de compenser la puissance active absorbee par le four, afin de maintenir constante l'amplitude de la composante active du courant absorbe par celui-ci. This voltage fluctuation, generated by a corresponding fluctuation in the value of the resistance of the oven is compensated by the first compensation module 18 which injects into the supply line 14 an active power P making it possible to compensate for the active power absorbed by the oven , in order to keep constant the amplitude of the active component of the current absorbed by it.
Pour ce faire, le premier module 18 injecte une tension en opposition de phase avec la tension d'alimentation du four 12, de telle sorte que la somme algébrique de ces deux tensions donnent lieu à une tension d'amplitude fixe. To do this, the first module 18 injects a voltage in phase opposition with the supply voltage of the furnace 12, so that the algebraic sum of these two voltages gives rise to a voltage of fixed amplitude.
On notera que ce type de compensation peut être purement une compensation de puissance active si la cause principale de la fluctuation de tension est une variation de la résistance du four. Elle peut aussi être une compensation d'actif et de réactif si la fluctuation de la tension est due à une variation d'impédance du four. It should be noted that this type of compensation may be purely an active power compensation if the main cause of the voltage fluctuation is a variation in the resistance of the furnace. It can also be an asset and reagent compensation if the voltage fluctuation is due to a variation in the impedance of the oven.
Comme mentionné précédemment, pour effectuer cette compensation de puissance active, l'onduleur 26 est pilote par l'unité de commande 28 dans laquelle est stocké un algorithme de calcul classique permettant la détermination de l'amplitude des fluctuations de tension à compenser en fonction de leur fréquence, à partir des valeurs des grandeurs caractéristiques délivrées par le capteur de mesure 42 correspondant. As mentioned previously, to perform this active power compensation, the inverter 26 is piloted by the control unit 28 in which a conventional calculation algorithm is stored allowing the determination of the amplitude of the voltage fluctuations to be compensated as a function of their frequency, from the values of the characteristic quantities delivered by the corresponding measurement sensor 42.
La tension injectee en serie dans le ligne 14 permet ainsi de compenser les fluctuations de tension presentes aux bornes du four à arc 12 pour d'une part réduire les perturbations engendrées sur le réseau électrique 16 et, d'autre part, augmenter le rendement du four. The voltage injected in series in line 14 thus makes it possible to compensate for the voltage fluctuations present at the terminals of the arc furnace 12 in order on the one hand to reduce the disturbances generated on the electrical network 16 and, on the other hand, to increase the efficiency of the oven.
Par ailleurs, le deuxième module 22 de compensation de puissance réactive assure la compensation des dysfonctionnements s'accompagnant de variations de tension de grande amplitude, pour lesquels le point de fonctionnement An du four se déplace entre Acc et Aoe. On notera que pour ce regime de fonctionnement, la variation de puissance réactive est, dans ce cas, de même ordre que celle de la puissance active. Le deuxième module 22 de compensation compense alors directement les fluctuations de puissance réactive Q afin de contrôler la tension au point de connexion du four 12. In addition, the second reactive power compensation module 22 compensates for malfunctions accompanied by large amplitude voltage variations, for which the operating point An of the furnace moves between Acc and Aoe. It will be noted that for this operating regime, the variation of reactive power is, in this case, of the same order as that of the active power. The second compensation module 22 then directly compensates for the fluctuations in reactive power Q in order to control the voltage at the connection point of the furnace 12.
Comme mentionne précédemment, ce deuxième module de compensation 22 est un module de compensation de type classique, equipant généralement les fours à arc. Il ne sera donc pas décrit plus en détail. On notera toutefois qu'il est associe à une batterie de condensateur C2 permettant la correction du facteur de puissance du réseau. As mentioned previously, this second compensation module 22 is a compensation module of the conventional type, generally equipping arc furnaces. It will therefore not be described in more detail. It should however be noted that it is associated with a capacitor bank C2 allowing the correction of the power factor of the network.
On notera en outre que le dimensionnement du premier module 18 de compensation, en terme de puissance, est près de 10 fois inférieur à celui du deuxième module 22 de compensation de puissance. Ce dimensionnement reduit permet d'utiliser une technologie de composants plus rapides à la commutation, tels que des IGBT (transistors bipolaires à grille isolée), ce qui permet de réduire les temps de réponse du dispositif de compensation. It will also be noted that the dimensioning of the first compensation module 18, in terms of power, is almost 10 times less than that of the second power compensation module 22. This reduced sizing makes it possible to use a technology of components that are faster at switching, such as IGBTs (bipolar transistors with insulated gate), which makes it possible to reduce the response times of the compensation device.
Par ailleurs, le premier module 18 étant relativement rapide, il peut servir comme filtre actif des harmoniques circulant sur le réseau d'alimentation électrique 16. Furthermore, the first module 18 being relatively fast, it can serve as an active filter of the harmonics circulating on the electrical supply network 16.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la source de tension, constituée par le condensateur C1 est alimentée par la bobine L3. In the embodiment shown in FIG. 1, the voltage source, constituted by the capacitor C1 is supplied by the coil L3.
Il est toutefois possible, comme représenté sur la figure 3, d'alimenter ce moyen de stockage d'énergie à partir d'un courant prelevé à partir de la ligne d'alimentation 14. It is however possible, as shown in FIG. 3, to supply this energy storage means from a current drawn from the supply line 14.
Sur cette figure 3, les éléments identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence. In this FIG. 3, the elements identical to those of FIG. 1 have the same reference numbers.
On voit sur cette figure que le condensateur C1 est raccorde à un redresseur triphasé constitué par un convertisseur courant alternatif-courant continu, designe par la référence numérique 46, de type classique, et piloté par l'unité de commande 28, ce convertisseur étant relié à la ligne d'alimentation 14, par l'intermédiaire d'un transformateur 48 assurant le prélèvement de courant et dont l'enroulement primaire est branché en parallèle sur la ligne d'alimentation et dont l'enroulement secondaire est raccorde au convertisseur 46. It can be seen in this figure that the capacitor C1 is connected to a three-phase rectifier constituted by an alternating current to direct current converter, designated by the reference numeral 46, of conventional type, and controlled by the control unit 28, this converter being connected to the supply line 14, by means of a transformer 48 ensuring the current draw and whose primary winding is connected in parallel to the supply line and whose secondary winding is connected to the converter 46.
On conçoit que le premier module de compensation 18 constitue en fait un convertisseur courant alternatifcourant alternatif. La puissance active nécessaire pour contrer les variations de la résistance de l'arc est acheminée au condensateur C1 par l'intermédiaire du redresseur triphase 46 assurant la conversion du courant prélevé en courant continu. It will be appreciated that the first compensation module 18 in fact constitutes an alternating current / alternating current converter. The active power necessary to counter variations in the resistance of the arc is sent to the capacitor C1 via the three-phase rectifier 46 ensuring the conversion of the current drawn to direct current.
On a represente sur la figure 4 un troisième mode de réalisation du dispositif de compensation de fluctuations de tension aux bornes du four à arc 12 selon l'invention. There is shown in Figure 4 a third embodiment of the voltage fluctuation compensation device across the arc furnace 12 according to the invention.
On voit sur cette figure que, dans ce mode de réalisation, le deuxième module 22 de compensation de puissance réactive est constitue par un onduleur triphase à thyristors GTO (interrupteurs commandables en ouverture et en fermeture) pilote par l'unité de commande 28, et alimente par une source de tension continue, constituée par un condensateur C3 et par des inductances de découplage, constituées par les inductances de fuites du transformateur 24 qui relie l'onduleur à la ligne 14. It can be seen in this figure that, in this embodiment, the second reactive power compensation module 22 is constituted by a three-phase inverter with GTO thyristors (switches controllable in opening and closing) piloted by the control unit 28, and supplied by a DC voltage source, constituted by a capacitor C3 and by decoupling inductors, constituted by the leakage inductors of transformer 24 which connects the inverter to line 14.
On voit en outre que le moyen de stockage d'énergie C1 du premier module 18 de compensation d'énergie active est alimenté par le condensateur C3, par l'intermédiaire d'un pont courant continu-courant continu constitué par une transformateur impulsionnel 49 de type classique. It can also be seen that the energy storage means C1 of the first active energy compensation module 18 is supplied by the capacitor C3, by means of a DC-DC bridge constituted by a pulse transformer 49 of classic type.
Ce pont de conversion réalise un découplage galvanique entre la tension du condensateur C1 du premier module 18 et la tension du condensateur C3 du deuxième module 22, ce qui permet de réduire le dimensionnement du premier module 18. This conversion bridge performs a galvanic decoupling between the voltage of the capacitor C1 of the first module 18 and the voltage of the capacitor C3 of the second module 22, which makes it possible to reduce the dimensioning of the first module 18.
Dans ce mode de réalisation, le deuxième module 22, qui effectue une compensation de la puissance réactive, assure en outre la fonction de prélèvement de la puissance active nécessaire pour le fonctionnement du premier module 18. Ce dernier comporte dès lors un nombre de composants réduit. In this embodiment, the second module 22, which compensates for the reactive power, also performs the function of taking the active power necessary for the operation of the first module 18. The latter therefore comprises a reduced number of components .
La présence du transformateur de découplage galvanique 49 permet donc de faciliter la commande du premier module 18. The presence of the galvanic decoupling transformer 49 therefore makes it easier to control the first module 18.
On notera toutefois que ce transformateur 49 est facultatif et qu'il peut être supprimé en cas de besoin. Note, however, that this transformer 49 is optional and that it can be deleted if necessary.
On a représenté sur la figure 5 un autre mode de réalisation, dans lequel les moyens de découplage galvanique entre les premier 18 et deuxième 22 modules de compensation ont éte supprimes. FIG. 5 shows another embodiment, in which the galvanic decoupling means between the first 18 and second 22 compensation modules have been eliminated.
Dans les modes de réalisation décrits en référence aux figures 1,3,4 et 5, le dispositif de compensation de fluctuations de tension peut être disposé dans un four à arc déjà équipe du module de compensation de puissance réactive 22. In the embodiments described with reference to FIGS. 1, 3, 4 and 5, the voltage fluctuation compensation device can be placed in an arc furnace already fitted with the reactive power compensation module 22.
Ainsi, le premier module de compensation de puissance active vient renforcer la compensation effectuée par le deuxième module 22, en particulier pour réaliser la compensation des fluctuations de tension de faible amplitude et de fréquence variant entre environ 5 et 25 Hz. Thus, the first active power compensation module reinforces the compensation performed by the second module 22, in particular to compensate for voltage fluctuations of low amplitude and frequency varying between approximately 5 and 25 Hz.
L'invention permet toutefois la réalisation d'un dispositif de compensation de fluctuations de tension formant un ensemble unitaire pour la compensation de la puissance active, comme representé sur la figure 6. Ce mode de réalisation ne diffère du mode de réalisation décrit en référence à la figure 1 que par l'absence du deuxième module de compensation de puissance réactive 22. The invention however allows the realization of a voltage fluctuation compensation device forming a unitary assembly for the compensation of the active power, as shown in FIG. 6. This embodiment does not differ from the embodiment described with reference to FIG. 1 that by the absence of the second reactive power compensation module 22.
Comme pour les modes de réalisation décrits en référence aux figures 1 et 3, ce module de compensation 18 est tout à fait autonome et son contrôle par l'unité de commande 28 et donc considérablement simplifié. As with the embodiments described with reference to FIGS. 1 and 3, this compensation module 18 is completely autonomous and its control by the control unit 28 and therefore considerably simplified.
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