CN100445919C - 单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝电解整流供电系统的稳流控制系统，具体地说是涉及一种整流变压器自饱和电抗器二次单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置及方法。本发明包括平波电抗器、控制电源装置、偏移电源装置、电阻器和一个电抗器二次绕组构成。本发明有如下有益效果：(1)控制电源装置运行电流由原来的最大30A降至最大10A，偏移电源装置运行电流输出由原来的最大20A降至最大6AA，减少了稳流系统的功率损耗。(2)自饱和电抗器二次绕组由原来的2用1备，变为1用2备，提高了自饱和电抗器的绕组在线备用能力，同时增大了自饱和电抗器的二次绕组应用范围。(3)本发明单一绕组自饱和电抗器稳流控制方法稳流系统运行可靠，易于控制。(4)本发明适用于2个以上自饱和电抗器绕组的电抗器稳流系统的改造。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解整流供电系统的稳流控制系统，具体地说是涉及一种整流变压器自饱和电抗器二次单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置及方法。
背景技术
目前，铝电解整流供电稳流技术，是在现有整流变压器自饱和电抗器二次具有2-3个绕组上进行稳流控制，其稳流机制是：
(1)三个绕组分别是功能为用于动态稳流控制的主要绕组-控制绕组、功能为用于改善自饱和电抗器的高压范围和确定该电抗器的高压工作点的偏移绕组、以及功能为用于系列总电流稳流控制的备用绕组。(2)控制绕组、偏移绕组和备用绕组绕制在同一个铁芯上，分别独立。控制绕组与偏移绕组的电流方向反向连接，通过改变电抗器的铁芯磁通方向和大小，改变自饱和电抗器动态的电抗值实现连续电压调整。控制绕组和偏移绕组在电流通路上没有电的联系，是磁势的联系。(3)控制绕组的运行电流在0-30A，偏移绕组的运行电流在0-20A。现有技术中控制和偏移电流大，通常为20A-30A，且功率损耗大，自饱和电抗器二次绕组为2用1备明显不足。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有技术中控制、偏移工作电流大(20A-30A)、功率损耗大、自饱和电抗器二次绕组2用1备等不足，提供一种依靠单一绕组的自饱和电抗器改变电抗器的动态电抗实现电压连续调整的单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置及方法。
本发明单一绕组自饱和电抗器稳流控制方法通过下述技术方案予以实现：本发明单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置包括第一平波电抗器绕组及其A、B两柱：L1-1A，L1-2B，L1-3A，L1-4B、第二平波电抗器绕组及其A、B两柱：L2-1A，L2-2B，L2-3A，L2-4B、控制电源装置、偏移电源装置、一个电抗器二次控制绕组和电阻器R1～R6，其特征在于：
第一：第一平波电抗器和第二平波电抗器用于隔离来自自饱和电抗动态磁耦合产生的脉冲高电压，适应控制电源装置和偏移电源装置等二次回路的绝缘要求；
第二：第一平波电抗器绕组、第二平波电抗器绕组、电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3和电阻器R4、电阻器R5和电阻器R6减少和抑制控制电源装置和偏移电源装置因两电动势相互作用而产生的互扰；
第三：第一平波电抗器绕组和第二平波电抗器绕组均为A、B两柱，A、B柱分别绕制匝数相等的2个线圈，即第一平波电抗器绕组共计4个线圈：L1-1A，L1-2B，L1-3A，L1-4B；第二平波电抗器绕组共计4个线圈：L2-1A，L2-2B，L2-3A，L2-4B；
第四：电抗器二次控制绕组为单一绕组的自饱和电抗器二次控制绕组，电抗器二次控制绕组与控制电源装置、电阻器R1、电阻器R2和平波电抗器绕组的L1-1A和L1-2B及第二平波电抗器绕组的L2-1A和L2-2B构成控制回路；电抗器二次控制绕组与偏移电源装置、电阻器R3和电阻器R4、电阻器R5和电阻器R6、第一平波电抗器绕组的L1-3A和L1-4B以及第二平波电抗器绕组的L2-3A和L2-4B构成偏移回路，控制回路和偏移回路共同组成单一绕组自饱和电抗器稳流控制系统。
本发明单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置及方法与现有技术相比有如下有益效果：本发明增设计了4线圈平波电抗器，可隔离来自自饱和电抗动态磁耦合产生的脉冲高电压，一般脉冲电压可达到2-5kV左右，降低绝缘水平后操作人员可以靠近和接触设备，提高了控制电源装置和偏移电源装置等二次控制回路的安全可靠性，保证了设备和人员安全；同时减少了控制和偏移电源装置因两电动势相互作用而产生的互扰，提高了稳流精度。通过自饱和电抗器的控制电流和偏移电流的叠加与相减来改变自饱和电抗器的动态电抗，从而实现电压的调整，达到稳流的目的。按照本发明实施的稳流控制其优点是：
(1)控制电源装置运行电流由原来的最大30A降至最大10A，偏移电源装置运行电流输出由原来的最大20A降至最大6A，减少了稳流系统的功率损耗。
(2)自饱和电抗器二次绕组由原来的2用1备，变为1用2备，提高了自饱和电抗器的绕组在线备用能力，同时增大了自饱和电抗器的二次绕组应用范围。
(3)本发明单一绕组自饱和电抗器稳流控制方法稳流系统运行可靠，易于控制；同时为企业进一步实施数字高精度稳流提供了硬件基础。
(4)本发明适用于2个以上自饱和电抗器绕组的电抗器稳流系统的改造。
附图说明
本发明单一绕组自饱和电抗器稳流控制方法有如下附图：
图1为现有技术二次2绕组以上的自饱和电抗器线路结构示意图；
图2为本发明单一绕组自饱和电抗器线路结构示意图。
其中：1、为平波电抗器18绕组L1-1A输入端；2、为平波电抗器18绕组L1-1A输出端；3、为平波电抗器18绕组L1-2B输入端；4、为平波电抗器18绕组L1-2B输出端；5、平波电抗器18绕组L1-3A输入端；6、平波电抗器18绕组L1-3A输出端；7、为平波电抗器18绕组L1-4B输入端；8、为平波电抗器18绕组L1-4B输出端；9、为平波电抗器19绕组L2-1A输入端；10、为平波电抗器19绕组L2-1A输出端；11、为平波电抗器19绕组L2-2B输入端；12、为平波电抗器19绕组L2-2B输出端；13、平波电抗器19绕组L2-3A输入端；14、为平波电抗器19绕组L2-3A输出端；15、为平波电抗器19绕组L2-4B输入端；16、为平波电抗器19绕组L2-4B输出端；17、为电抗器二次控制绕组；18、为平波电抗器L1；19、为平波电抗器L2；21、为控制电源装置；22、为偏移电源装置；31、电阻器R1；32、为电阻器R2；33、为电阻器R3；34、为电阻器R4；35、为电阻器R5；36、为电阻器R6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置及方法技术方案作进一步描述。
如图2所示，本发明单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置，包括第一平波电抗器绕组18及其A、B两柱：L1-1A 1，2，L1-2B 3，4，L1-3A 5，6，L1-4B 7，8、第二平波电抗器绕组19及其A、B两柱：L2-1A 9，10，L2-2B 11，12，L2-3A 13，14，L2-4B 15，16、控制电源装置21、偏移电源装置22、一个电抗器二次控制绕组17和电阻器R1～R631～36，本发明特征是：
第一：第一平波电抗器18和第二平波电抗器19用于隔离来自自饱和电抗动态磁耦合产生的脉冲高电压，适应控制电源装置21和偏移电源装置22等二次回路的绝缘要求；
第二：第一平波电抗器绕组18、第二平波电抗器绕组19、电阻器R1 31、电阻器R2 32、电阻器R3 33和电阻器R4 34、电阻器R5 35和电阻器R636减少和抑制控制电源装置21和偏移电源装置22因两电动势相互作用而产生的互扰；
第三：第一平波电抗器绕组18和第二平波电抗器绕组19均为A、B两柱，A、B柱分别绕制匝数相等的2个线圈，即第一平波电抗器绕组18共计4个线圈：L1-1A 1，2，L1-2B 3，4，L1-3A 5，6，L1-4B 7，8；第二平波电抗器绕组19共计4个线圈：L2-1A 9，10，L2-2B 11，12，L2-3A 13，14，L2-4B 15，16；
第四：电抗器二次控制绕组17为单一绕组的自饱和电抗器二次控制绕组，电抗器二次控制绕组17与控制电源装置21、电阻器R 131、电阻器R2 32和平波电抗器绕组18的L1-1A 1，2和L1-2B 3，4及第二平波电抗器绕组19的L2-1A 9，10和L2-2B 11，12构成控制回路；电抗器二次控制绕组17与偏移电源装置22、电阻器R333和电阻器R4 34、电阻器R53 5和电阻器R6 36、第一平波电抗器绕组18的L1-3A 5，6和L1-4B 7，8以及第二平波电抗器绕组19的L2-3A 13，14和L2-4B 15，16构成偏移回路，控制回路和偏移回路共同组成单一绕组自饱和电抗器稳流控制系统。
所述的单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置：
第一：控制电源装置21正极电流通过电阻器R1 31、第一平波电抗器绕组18的L1-1A 1，2、第一平波电抗器绕组18的L1-2B 3，4、电抗器二次控制绕组17、第二平波电抗器绕组19的L2-2B 12，11、第二平波电抗器绕组19的L2-1A 10，9、电阻器R232回到控制电源装置21负极，形成控制电流回路；
第二：偏移电源装置22正极电流通过电阻器R5 35和电阻器R6 36、第二平波电抗器绕组19的L2-4B 16，15、第二平波电抗器绕组19的L2-3A14，13、电抗器二次控制绕组17、第一平波电抗器绕组18的L1-3A 5，6、第一平波电抗器绕组18的L1-4B 7，8、电阻器R333和电阻器R4 34回到偏移电源装置22负极，形成偏移电流回路。
本发明单一绕组自饱和电抗器稳流控制方法包括第一平波电抗器绕组18及其A、B两柱：L1-1A 1，2，L1-2B 3，4，L1-3A 5，6，L1-4B 7，8、第二平波电抗器绕组19及其A、B两柱：L2-1A 9，10，L2-2B 11，12，L2-3A 13，14，L2-4B 15，16、控制电源装置21、偏移电源装置22、一个电抗器二次控制绕组17和电阻器R1～R6 31～36，所述的控制电源装置21和偏移电源装置22，在分别不同的电流设置工况下产生的偏移电流与控制电流共同作用于电抗器二次控制绕组17，两组电流并联叠加或并联相减，改变流过电抗器二次控制绕组17的电流，从而改变电抗器二次控制绕组17的励磁电流和铁芯中的磁通量，得到自饱和电抗器电抗量的变化，根据整流机组实际运行参数进行自饱和电抗器的连续电压细调节，实现电解铝整流装置的高精度稳流控制。
所述的第一平波电抗器绕组18和第二平波电抗器绕组19为4线圈带铁芯电抗器，单线圈电感量为93mH，电阻器R1～R6 31～36阻值为1.7Ω，功率为150w；控制回路最大工作电流10A；偏移回路最大工作电流6A。
实施例1。
将现有整流变压器自饱和电抗器二次的2个绕组控制绕组和偏移绕组改为单一绕组即电抗器二次控制绕组17，按照以下技术方案实施：
第一步：取消原有稳流系统的控制电源装置与自饱和电抗器二次控制绕组的连接，取消原有稳流系统的偏移电源装置与自饱和电抗器二次偏移绕组的连接
第二步：制作第一平波电抗器绕组18和第二平波电抗器绕组19，第一平波电抗器绕组18和第二平波电抗器绕组19均为A、B两柱，A、B柱分别绕制匝数相等的2个线圈，即第一平波电抗器绕组18或第二平波电抗器绕组19共计4个线圈；单线圈电感量为93mH。
第三：选择功率电阻器R1-R6 31～36参数为：电阻值1.7Ω，功率为150W，共计6只。
第四步：按照单一绕组自饱和电抗器稳流控制主接线图，实施主回路连接。
第五步：控制电源装置的电流路径确定
控制电源装置21正极电流通过电阻器R1 31、第一平波电抗器绕组18L1-1A的1和2、第一平波电抗器绕组18 L1-2B的3和4、电抗器二次控制绕组17、第二平波电抗器绕组19L2-2B的12和11、第二平波电抗器绕组19L2-1A的10和9、电阻器R2 32回到控制电源装置21负极，形成控制电流回路；
第六步：偏移电源装置的电流路径确定
偏移电源装置22正极电流通过电阻器R5 35和R6 36、第二平波电抗器绕组19 L2-4B的16和15、第二平波电抗器绕组19 L2-3A的14和13、电抗器二次控制绕组17、第一平波电抗器绕组18 L1-3A的5和6、第一平波电抗器绕组18 L1-4B的7和8、电阻器R333和R434回到偏移电源装置22负极，形成偏移电流回路；
第七步：控制电源装置21与偏移电源装置22在外支路上是通过连接导线直接进行电流的联系，两套电动势在运行中因共同作用在同一个电抗器二次控制绕组17上，相互电流作用会产生互扰，影响流经电抗器二次控制绕组17的电流而降低稳流精度，采用电阻器R1～R6 31～36和第一平波电抗器绕组18，第二平波电抗器绕组19配合，完成两套电源装置的电源阻抗匹配，消除互扰现象，满足稳流技术要求。
第八步：在偏移电源装置的回路上施加4.5A直流电流，使自饱和电抗器反向激磁，将自饱和电抗器的工作点确定在整个自饱和电抗器的磁滞特性曲线的反向一端(任何一端均可，要视自饱和电抗器是正控还是反控方式而定，该项发明是以正控方式论述的，同样适合反控方式)。
第九步：控制电源装置21的回路的电流变化，是根据稳流调节系统的控制量，电流随稳流设定值在0-9A范围变化。在自饱和电抗器二次控制绕组17中：
(1)控制电流(包括电抗器二次控制绕组17通过控制电源装置21内电路产生的自感电流)和偏移电流同向时，偏移电流与控制电流作用相同，两组电源并联叠加，改变流过电抗器的励磁电流和铁芯中的磁通量，得到电抗器电抗量的变化，连续进行电压调节；
(2)控制电流和偏移电流反向时，偏移电流与控制电流作用相反，两组电源电流相减，改变电抗器的励磁电流和铁芯中的磁通量，得到电抗器电抗量的变化，连续进行电压调节；
(3)控制电流和偏移电流在电流通路上进行联系，电抗器二次即控制回路和偏移回路及电抗器二次控制绕组与自饱和电抗器的一次通过磁通联系。
Claims (4)
1、一种单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置，包括第一平波电抗器绕组(18)、第二平波电抗器绕组(19)、控制电源装置(21)、偏移电源装置(22)、一个电抗器二次控制绕组(17)和电阻器R1～R6(31～36)，其特征在于：
第一：第一平波电抗器(18)和第二平波电抗器(19)用于隔离来自自饱和电抗动态磁耦合产生的脉冲高电压，适应控制电源装置(21)和偏移电源装置(22)二次回路的绝缘要求；
第二：第一平波电抗器绕组(18)、第二平波电抗器绕组(19)、电阻器R1(31)、电阻器R2(32)、电阻器R3(33)和电阻器R4(34)、电阻器R5(35)和电阻器R6(36)减少和抑制控制电源装置(21)和偏移电源装置(22)因两电动势相互作用而产生的互扰；
第三：第一平波电抗器绕组(18)和第二平波电抗器绕组(19)均为A、B两柱，A、B柱分别绕制匝数相等的2个线圈，即第一平波电抗器绕组(18)共计4个线圈：L1-1A(1，2)，L1-2B(3，4)，L1-3A(5，6)，L1-4B(7，8)；第二平波电抗器绕组(19)共计4个线圈：L2-1A(9，10)，L2-2B(11，12)，L2-3A(13，14)，L2-4B(15，16)；
第四：电抗器二次控制绕组(17)为单一绕组的自饱和电抗器二次控制绕组，电抗器二次控制绕组(17)与控制电源装置(21)、电阻器R1(31)、电阻器R2(32)和第一平波电抗器绕组(18)的L1-1A(1，2)和L1-2B(3，4)及第二平波电抗器绕组(19)的L2-1A(9，10)和L2-2B(11，12)构成控制回路；电抗器二次控制绕组(17)与偏移电源装置(22)、电阻器R3(33)和电阻器R4(34)、电阻器R5(35)和电阻器R6(36)、第一平波电抗器绕组(18)的L1-3A(5，6)和L1-4B(7，8)以及第二平波电抗器绕组(19)的L2-3A(13，14)和L2-4B(15，16)构成偏移回路，控制回路和偏移回路共同组成单一绕组自饱和电抗器稳流控制系统。
2、根据权利要求1所述的单一绕组自饱和电抗器稳流控制装置，其特征在于：
第一：控制电源装置(21)正极电流通过电阻器R1(31)、第一平波电抗器绕组(18)的L1-1A(1，2)、第一平波电抗器绕组(18)的L1-2B(3，4)、电抗器二次控制绕组(17)、第二平波电抗器绕组(19)的L2-2B(12，11)、第二平波电抗器绕组(19)的L2-1A(10，9)、电阻器R2(32)回到控制电源装置(21)负极，形成控制电流回路；
第二：偏移电源装置(22)正极电流通过电阻器R5(35)和电阻器R6(36)、第二平波电抗器绕组(19)的L2-4B(16，15)、第二平波电抗器绕组(19)的L2-3A(14，13)、电抗器二次控制绕组(17)、第一平波电抗器绕组(18)的L1-3A(5，6)、第一平波电抗器绕组(18)的L1-4B(7，8)、电阻器R3(33)和电阻器R4(34)回到偏移电源装置(22)负极，形成偏移电流回路。
3、一种单一绕组自饱和电抗器稳流控制方法，包括第一平波电抗器绕组(18)及其A、B两柱：L1-1A(1，2)，L1-2B(3，4)，L1-3A(5，6)，L1-4B(7，8)、第二平波电抗器绕组(19)及其A、B两柱：L2-1A(9，10)，L2-2B(11，12)，L2-3A(13，14)，L2-4B(15，16)、控制电源装置(21)、偏移电源装置(22)、一个电抗器二次控制绕组(17)和电阻器R1～R6(31～36)，其特征在于：所述的控制电源装置(21)和偏移电源装置(22)，在分别不同的电流设置工况下产生的偏移电流与控制电流共同作用于电抗器二次控制绕组(17)，两组电流并联叠加或并联相减，改变流过电抗器二次控制绕组(17)的电流，从而改变电抗器二次控制绕组(17)的励磁电流和铁芯中的磁通量，得到自饱和电抗器电抗量的变化，根据整流机组实际运行参数进行自饱和电抗器的连续电压细调节，实现电解铝整流装置的高精度稳流控制。
4、根据权利要求3所述的单一绕组自饱和电抗器稳流控制方法，其特征在于：所述的第一平波电抗器绕组(18)和第二平波电抗器绕组(19)为4线圈带铁芯电抗器，单线圈电感量为93mH，电阻器R1～R6(31～36)阻值为1.7Ω，功率为150w；控制回路最大工作电流10A；偏移回路最大工作电流6A。
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- 2006-05-24 CN CNB2006100210378A patent/CN100445919C/zh not_active Expired - Fee Related
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