CN109672172A - 电弧炉供电装置及电弧炉供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电弧炉供电装置及电弧炉供电方法，该电弧炉供电装置包括：交流输入电抗器、二极管整流装置、直流电容、放电电阻、可控逆变电流装置和交流输出电抗器；其中，交流输入电抗器的输入端与交流电网连接，其输出端接入二极管整流装置的输入端，二极管整流装置将交流电网的交流电转换为直流电，直流电容和放电电阻并联于直流电的两端，经过直流电容和放电电阻的直流电接入到可控逆变电流装置的输入端，其输出端通过交流输出电抗器与电弧炉连接；可控逆变电流装置用于控制所述交流输出电抗器输出交流电的电压、电流或频率。本发明将不可变的电网交流电信号，转换为频率、电压、电流的交流电信号，可以为电弧炉起弧提供柔性供电。

Description

电弧炉供电装置及电弧炉供电方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域，尤其涉及一种电弧炉供电装置及电弧炉供电方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

电弧炉是指利用金属电极或非金属电极产生电弧的高温矿石或金属冶炼(例如，废钢冶炼)的工业炉。电弧炉对电网来说，是一种非线性负荷，在冶炼过程中，会给电网带来无功冲击、三相电压不平衡、谐波污染等问题，造成电网电压剧烈波动。

现有的电弧炉起弧方法是，先将电弧炉的电极抬升到最高位置，然后在电弧炉内加入固态状废钢以及少量的液态钢水，采用试探的方式，将电路炉电极通上交流电，通过液压的电极调节系统，控制电极慢慢下降，直到电极接触到固态状的废钢，且电极无法继续下降时，认为当前电极下降到合适的位置。由于电极已经通了电，在电极接触到废钢的那一时刻，电极就开始放电，这就是业界内常说的起弧。

由于电弧炉加入固态废钢和液态钢水后，没有任何装置检测电弧炉内部分布和排列情况，也即无法确切检测电弧炉内废钢的排布情况，因此，通过电极调节系统控制通电电极下降的过程中，无法准确控制电极什么时候接触到废钢，也无法控制起弧的过程和电压、电流冲击过程，从而对上级电网造成了非常严重的负载扰动，甚至破坏上级电网的可靠、稳定运行。另外，由于电极本身是由高品质碳组成的柱状设备，在电极调节系统控制下，逐步下降并且接触到废钢和钢水，如果电极调节系统控制不当，电极在下降过程中与废钢发生严重撞击后，电极会发生断裂，甚至报废；同时，在电极通电后下降过程中，电极接触到废钢后瞬间产生巨大的电流冲击，使得电极更容易局部断裂和损坏，从而缩短了电极的使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种电弧炉供电装置，用以解决现有的电弧炉由于起弧过程不稳定，导致电弧炉对电网冲击剧烈，以及电弧炉顶部的电极损耗大的技术问题，该装置包括：交流输入电抗器、二极管整流装置、直流电容、放电电阻、可控逆变电流装置和交流输出电抗器；其中，交流输入电抗器的输入端与交流电网连接，交流输入电抗器的输出端接入二极管整流装置的输入端，二极管整流装置将交流电网的交流电转换为直流电，直流电容和放电电阻并联于直流电的两端，经过直流电容和放电电阻的直流电接入到可控逆变电流装置的输入端，可控逆变电流装置的输出端与交流输出电抗器的输入端连接，交流输出电抗器的输出端与电弧炉连接；可控逆变电流装置用于控制所述交流输出电抗器输出交流电的电压、电流或频率。

本发明实施例还提供一种电弧炉供电方法，用以解决现有的电弧炉由于起弧过程不稳定，导致电弧炉对电网冲击剧烈，以及电弧炉顶部的电极损耗大的技术问题，该方法应用于上述的电弧炉供电装置，包括：在电弧炉开始起弧的情况下，控制电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值、预定电流值的交流电信号；逐步增大输出电流的设定值，直到电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到预定频率、预定电压下的最大输出电流；逐步增大输出电压的设定值，直到电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到预定频率、最大输出电压下的最大输出电流；逐步降低输出频率的设定值，直到电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到最小输出频率、最大输出电压下的最大输出电流，完成电弧炉的起弧过程。

本发明实施例中，提供了一种“交直交”的电弧炉供电装置，通过二极管整流装置将交流电网的交流电转换为直流电，并经过直流电容、放电电阻后，通过可控逆变电流装置将直流电转换为为电压、电流和频率可控的交流电。通过直流电容存储直流电，通过放电电阻释放直流电容上存储的残留电压，通过交流输入电抗器实现平滑交流电输入，通过交流输出电抗器实现平滑交流电输出至电弧炉。

通过本发明实施例，实现了将不可变的电网交流电信号，转换为频率可变、电压可变、电流可变的交流电信号，为电弧炉起弧提供柔性供电，达到可控起弧、平稳起弧的目的，无电流冲击，大大降低了对电网的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中提供的一种电弧炉供电系统示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种电弧炉供电装置示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种用于电弧炉起弧前的供电方法流程图；

图4为本发明实施例中提供的一种用于电弧炉起弧过程中的供电方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例中提供了一种电弧炉供电装置，可以应用于但不限于图1所示的电弧炉供电系统中，如图1所示，将本发明实施例提供的电弧炉供电装置2置于电网1与电弧炉3之间，可以为电弧炉提供柔性供电。

由图1可以看出，电弧炉本体是一个大型的炼钢容器，内部放置的是无规则的废钢101和液态的钢水102，钢水多少也是变化的，废钢没有固定的尺寸和大小。交流电弧炉顶部具有三个根电极(如图1中图标103-1、图标103-2和图标103-3所示)，是由高品质碳构成的柱状装置，电极调节系统104通过液压装置分别控制三根电极进行上升、下降动作。正常炼钢过程中，通过本发明实施例提供的电弧炉供电装置为电弧炉内的三根电极供电提供频率、电压、电流都可变的交流电，使得三根电极内部通过大电流将废钢融化成钢水。本发明实施例提供的电弧炉供电装置持续监测输出的电压信号和电流信号，通过内部控制系统不断调节输出信号，使得输出的电压、电流、频率与设定值完全一致。

图2为本发明实施例中提供的一种电弧炉供电装置示意图，如图2所示，该电弧炉供电装置3包括：交流输入电抗器31、二极管整流装置32、直流电容33、放电电阻34、可控逆变电流装置35和交流输出电抗器36；其中，交流输入电抗器31的输入端与交流电网1连接，交流输入电抗器31的输出端接入二极管整流装置32的输入端，二极管整流装置32将交流电网1的交流电转换为直流电，直流电容33和放电电阻34并联于直流电的两端，经过直流电容33和放电电阻34的直流电接入到可控逆变电流装置35的输入端，可控逆变电流装置35的输出端与交流输出电抗器36的输入端连接，交流输出电抗器36的输出端与电弧炉2连接；可控逆变电流装置35用于控制所述交流输出电抗器36输出交流电的电压、电流或频率。

由上可知，在本发明实施例中，通过二极管整流装置32将交流电网1的交流电转换为直流电，并经过直流电容33、放电电阻34后，通过可控逆变电流装置35将直流电转换为为电压、电流和频率可控的交流电。通过直流电容33存储直流电，通过放电电阻34释放直流电容33上存储的残留电压，通过交流输入电抗器31实现平滑交流电输入，通过交流输出电抗器36实现平滑交流电输出至电弧炉2。

通过本发明实施例，实现了将不可变的电网交流电信号，转换为频率可变、电压可变、电流可变的交流电信号，为电弧炉起弧提供柔性供电，达到可控起弧、平稳起弧的目的，无电流冲击，大大降低了对电网的影响。

与传统的交流电弧炉供电装置相比，本发明实施例可以解决原有方案起弧过程不稳定、不可控，对电网冲击剧烈，对电极损耗增大的劣势，配合电极调节系统，实现了平稳起弧，电弧电压和电流持续稳定，使得电网友好性大大增强，便于交流电弧炉2在用户端的大面积推广。

需要注意的是，上述交流电网1可以是但不限于单相、三相或多相交流电网，本发明各个实施例以三相交流电为例来进行说明。当交流电网1为三相交流电的情况下，本发明实施例提供的电弧炉供电装置的输入信号为三相交流信号，因而，作为一种可选的实施方式，如图2所示，本发明实施例提供的电弧炉供电装置中，交流输入电抗器31可以包括：第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3；第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的输入端分别与三相交流电的U线、V线和W线连接；交流输出电抗器36包括：第四电感L4、第五电感L5和第六电感L6；第四电感L4、第五电感L5和第六电感L6的输出端分别通过三相交流电的R线、S线和T线与电弧炉2的三个电极连接。

交流电网1的三相输入信号经过第一电感L1、第二电感L2和第三电感L，进入到二极管整流装置32，从可控逆变电流装置35输出的三相交流信号经过第四电感L4、第五电感L5和第六电感L6输出到电弧炉2。通过交流输入电抗器31，可以实现平滑电流的输入，通过交流输出电抗器36，不仅可以实现平滑电流的输出，还可以抑制外部负载短路时冲击电流。本发明实施例提供的电弧炉供电装置通过交流输入电抗器31和交流输出电抗器36可以实现柔性供电的目的。

如图2所示，一种可选的实施方式中，本发明实施例提供的电弧炉供电装置中，用于将交流电转换为直流电的二极管整流装置32可以包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6，其中，第一二极管D1与第四二极管D4正向串联，第二二极管D2与第五二极管D5正向串联，第三二极管D3与第六二极管D6正向串联；第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3的阳极分别与第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的输出端连接，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3的阴极构成直流电的正极；第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6的阴极分别与第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的输出端连接，第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6的阳极构成二极管整流装置32输出直流电的负极。通过第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6，实现交流信号到直流信号的转变。

为了将交流电网1接入的不可变的交流电，转换为电压频率可变、电压幅值可变、电流幅值可变的交流电信号，本发明实施例提供的电弧炉供电装置的供电原理是将交流电网1固定电压频率、固定电压幅值的交流电整流为直流电，再将直流电逆变为可控交流电，输出到负载(即电弧炉2)。由此，本发明实施例提供的电弧炉供电装置通过并联直流电容33来对二极管整流装置32整流后的直流电进行存储。

如图2所示，本发明实施例提供的电弧炉供电装置中，直流电容33可以进一步包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，其中，第一电容C1的第一端与二极管整流装置32输出直流电的正极连接，第一电容C1的第二端与第三电容C3的第一端连接，第三电容C3的第二端与二极管整流装置32输出直流电的负极连接；第二电容C2的第一端与二极管整流装置32输出直流电的正极连接，第二电容C2的第二端与第四电容C4的第一端连接，第四电容C4的第二端与二极管整流装置32输出直流电的负极连接。通过第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，存储直流电荷的装置。

为了释放直流电容33上存储的残留电压，本发明实施例提供的电弧炉供电装置中，通过在直流电容33两端并联放电电阻34来实现放电目的，由此，如图2所示，作为一种可选的实施方式，本发明实施例提供的放电电阻34可以包括：第一电阻R1和第二电阻R2，其中，第一电阻R1的第一端与二极管整流装置32输出直流电的正极连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与二极管整流装置32输出直流电的负极连接。

一种可选的实施例中，本发明实施例提供的电弧炉供电装置中，可控逆变电流装置35可以由多个绝缘栅双极型晶体管IGBT构成，通过控制多个IGBT的导通时刻和导通时间，控制所述交流输出电抗器36输出交流电的电压、电流或频率。

基于上述实施例，作为一种可选的实施方式，如图2所示，本发明实施例提供的电弧炉供电装置中，可控逆变电流装置35可以包括：第一IGBT G1、第二IGBT G2、第三IGBTG3、第四IGBT G4、第五IGBT G5和第六IGBT G6，其中，第一IGBT G1、第二IGBT G2、第三IGBTG3的集电极分别与二极管整流装置32输出直流电的正极连接，第一IGBT G1、第二IGBT G2、第三IGBT G3的发射极分别与第四IGBT G4、第五IGBT G5、第六IGBT G6的集电极连接，第四IGBT G4、第五IGBT G5、第六IGBT G6的发射机分别与二极管整流装置32输出直流电的负极连接，第一IGBT G1与第四IGBT G4的连接点接入第四电感的输入端，第二IGBT G2与第五IGBT G5的连接点接入第五电感的输入端，第三IGBT G3与第六IGBT G6的连接点接入第六电感的输入端。通过控制IGBT模块的导通时刻和导通时间，实现了不同电压频率、不同电压幅值、不同电流幅值信号的输出。

本发明实施例中还提供了一种电弧炉供电方法，可以应用但不限于上述任意一种可选的或优选的电弧炉供电装置。该方法包括如下步骤：在电弧炉开始起弧的情况下，控制电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值、预定电流值的交流电信号；逐步增大输出电流的设定值，直到电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到预定频率、预定电压下的最大输出电流；逐步增大输出电压的设定值，直到电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到预定频率、最大输出电压下的最大输出电流；逐步降低输出频率的设定值，直到电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到最小输出频率、最大输出电压下的最大输出电流，完成电弧炉的起弧过程。

其中，控制电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值、预定电流值的交流电信号，具体可以包括如下步骤：在控制电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值的交流电信号的情况下，检测电弧炉供电装置输出交流电信号的电流是否稳定；在电弧炉供电装置输出交流电信号的电流稳定的情况下，检测电弧炉供电装置输出交流电信号的电流是否达到预定电流值；在电弧炉供电装置输出交流电信号的电流未达到预定电流值的情况下，维持电弧炉供电装置输出交流电信号不变，直到电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到预定电流值。

可选地，在电弧炉供电装置输出交流电信号的电流不稳定的情况下，通过电极调节系统控制电弧炉的电极下降，直到电弧炉供电装置输出交流电信号的电流稳定。

需要说明的是，在电弧炉起弧前，本发明实施例提供的电弧炉供电方法还可以包括：检测电弧炉的三个电极是否位于最高位置；在电弧炉的三个电极位于最高位置的情况下，通过电极调节系统控制第一电极下降，并在第一电极下降的过程中，根据电极调节系统中的液压压力确定第一电极是否接触到电弧炉内的废钢，其中，第一电极为三个电极中的任一个电极；在第一电极是否接触到电弧炉内的废钢的情况下，通过电极调节系统控制第二电极下降，并在第二电极下降的过程中，根据电极调节系统中的液压压力确定第二电极是否接触到电弧炉内的废钢，其中，第二电极为三个电极中除第一电极外的任一个电极；在第二电极接触到电弧炉内的废钢的情况下，启动电弧炉供电装置。

可选地，在电弧炉的三个电极没有位于最高位置的情况下，通过电极调节系统控制电弧炉的三个电极位于最高位置。

作为一种可选的实施方式，第一电极为三个电极中使用率最低的一个电极；第二电极为三个电极中除第一电极外使用率最低的一个电极。根据使用率选择被控制的电极，可以延长电弧炉电极整体使用寿命，延长了电极维护周期。

需要说明的是，初始状态下，可以选择任意一个电极作为第一个被控制的电极。

图3为本发明实施例中提供的一种用于电弧炉起弧前的供电方法流程图，如图3所示，将本发明实施例提供的电弧炉供电装置应用于电弧炉起弧前的供电方法包括如下步骤：

S301，启动电弧炉系统。

S302，关闭电弧炉供电装置的输出。

S303，检测电弧炉的三个电极是否位于最高位置。

S304，控制电弧炉的三个电极位于最高位置。

S305，根据三个电极的使用情况，选择使用率最低的第一电极。根据电弧炉三个电极的使用情况统计数据，选择使用率最低的电极作为第一个被控制的电极。

S306，控制第一电极下降。具体地，可以通过电极调节系统单独调节第一电极，使得第一电极缓慢下降。

S307，根据液压压力确定第一电极是否接触到电弧炉内的废钢。具体地，可以检测电极调节系统的液压压力是否达到阈值(该阈值可以是根据具体应用场景设定，例如，一种可选的实施方式中，该阈值可以是液压系统正常压力的80％)来确定第一电极是否接触到电弧炉内的废钢，当电极调节系统的液压压力达到阈值，则表明第一电极接触到电弧炉内的废钢，此时停止下降第一电极。

S308，根据三个电极的使用情况，选择利用率次低的第二电极。

S309，控制第二电极下降。与第一电极相同，也可以通过电极调节系统单独调节第二电极，使得第二电极缓慢下降。

S310，根据液压压力确定第二电极是否接触到电弧炉内的废钢。电极调节系统的液压压力达到阈值，则表明第二电极接触到电弧炉内的废钢，此时停止下降第二电极。

S311，启动电弧炉供电装置。当第二电极接触到电弧炉内的废钢的时候，则电弧炉起弧的所有准备工作就绪，等到进入起弧过程。

由于在起弧前封锁了电弧炉供电装置(通过软件参数设置，可以封锁电弧炉供电装置的电压、电流输出)，电弧炉供电装置完全不输出任何信号，保证在电极接触到废钢时，不会产生任何电气冲击信号，实现了起弧前的平稳供电。

图4为本发明实施例中提供的一种用于电弧炉起弧过程中的供电方法流程图，如图4所示，将本发明实施例提供的电弧炉供电装置应用于电弧炉起弧过程中的供电方法包括如下步骤：

S401，启动电弧炉供电装置。电弧炉开始起弧时，启动电弧炉供电装置。

S402，控制电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值、预定电流值的交流电信号。在电弧炉起弧过程中，首先控制电弧炉供电装置输出一个高频率、低电压、低电流幅值信号，例如，电弧炉供电装置输出一个电压频率为70Hz、输出电压为10V交流电信号。

S403，逐步降低输出频率的设定值。当输出电流设定值达到最大值的情况下，只能降低输出电压频率的设定值，使得输出电流进一步增大。不断下降电压频率，直到达到了最小的电压频率阈值，停止下降电压频率。通过降低输出电压频率的设定值，使得输出电流的频率也随着下降，使得单位时间内电弧电流的有效值会进一步增大。

S404，逐步增大输出电压的设定值。当输出电流达到最大值后，增加输出电压幅值，使得电弧电流可以进一步加大，不断调节输出电压的设定值，使得输出电流不断增加，直到达到输出电流的最大值，表明电弧电流在最大输出电压下达到了最大值。此时无法通过增大输出电压来使得输出电流增大。

S405，逐步增大输出电流的设定值。逐步加大输出电流的设定值，使得电弧电流也跟随着增大，直到电弧电流达到了最大值，无法继续增加，这就说明在给定频率、给定电压幅值下，电弧电流达到了最大值。

S406，检测输出交流电信号的电流是否稳定。当电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值的交流电信号的情况下，电弧电流会逐步增大，在电弧电流没有达到稳定值前，维持输出的信号不变，直到电弧电流逐渐稳定，如果输出交流电信号的电流不稳定，说明电弧燃烧不稳定，则执行S407。

S407，控制电弧炉的电极下降。通过电极调节系统下降电极，来维持电弧的稳定。

S408，检测输出交流电信号的电流是否达到预定电流值。在电弧电流会逐步增大的过程中，检测电弧电流是否达到预定电流值，如果达到预定电流值，则执行S405。

S409，检测输出交流电信号的电流是否达到最大输出电流。检测输出交流电信号是否达到最大输出电压设定值、最大输出电流设定值下的最大输出电流，如果是，执行S410；反之，执行S404。

S410，检测输出频率是否达到最小输出频率。如果是，则执行S411；反之，执行S403。

S411，完成电弧炉的起弧过程。当电弧炉供电装置输出信号，达到了最小的电压频率、最大电压幅值、最大电流幅值时，整个电弧炉的电弧就达到了最大功率平稳工作的状态，实现了全部的平稳起弧的过程。

本发明实施例上述S401至S411提供的方案，电弧炉开始起弧时，控制电弧炉供电装置输出一个预定频率(高频率)、预定电压(低电压幅值)、预定电流(低电流幅值)的交流电信号，输出电流会逐渐增大，在增大的过程中，如果输出电流不稳定，则通过电极调节系统下降电极来维持输出电流的稳定；如果输出电流稳定，则判断输出电流是否达到稳定的预定电流幅值，若未达到，则维持输出信号不变，若达到，则增加预定电流幅值(即输出电流的设定值)，使得输出电流也随着增大，直到达到最大值；当输出电流达到最大值(预定频率、预定电压下的最大输出电流)后，增加输出电压幅值，使得输出电流进一步增大，这个电流增大过程与前面类似，此处不再赘述。当输出电压幅值最大的情况下，输出电流达到最大值后，进一步降低输出电压频率，直到达到最小频率、最大电压幅值、最大电流幅值条件下的最大输出电流，使得电弧炉的电弧达到最大功率的平稳工作状态。

本发明实施例提供的上述电弧炉供电方法，可以对电弧炉起弧起到柔性供电的目的。将电弧电流从零开始，逐步增大，并且通过输出电压幅值、输出频率和电极调节系统，不断控制和调节电弧电流，来维持电弧电流的持续稳定，在逐步调整过程中，使得电弧电流逐渐加大，用电负荷平稳过度，对上级电网来说完全没有任何冲击。同时，电弧电流和功率维持稳定，平稳增加，使得电弧电流完全没有对电极的电气冲击，电极的使用寿命也得到的延长，减少了电极的维护成本。

综上，本发明实施例采用柔性供电的电弧炉供电装置，平稳控制电弧炉起弧过程，通过一系列逐步调节柔性供电装置输出电压频率、输出电压幅值、输出电流幅值，以及配合电极调节系统来控制电极位置，实现了电弧炉起弧过程的完全可控，对电网没有任何冲击，对电极也没有电气冲击。同时，解决了电弧炉起弧过程中对电网的无功冲击大、三相电压不平衡、谐波污染等问题，使得交流电弧炉供电系统对电网侧运行指标大为改进，电网侧不再需要无功补偿设备；可以通过逆变器输出工艺需要的各种频率的电压波形，控制手段多元化，系统响应快，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，提高了生产效率；采用本发明的技术方案，使得电弧炉供电系统对电网的短路容量要求大大降低，便于交流电弧炉在用户端的大面积推广。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电弧炉供电装置，其特征在于，包括：交流输入电抗器、二极管整流装置、直流电容、放电电阻、可控逆变电流装置和交流输出电抗器；

其中，所述交流输入电抗器的输入端与交流电网连接，所述交流输入电抗器的输出端接入所述二极管整流装置的输入端，所述二极管整流装置将所述交流电网的交流电转换为直流电，所述直流电容和所述放电电阻并联于所述直流电的两端，经过所述直流电容和所述放电电阻的直流电接入到所述可控逆变电流装置的输入端，所述可控逆变电流装置的输出端与所述交流输出电抗器的输入端连接，所述交流输出电抗器的输出端与电弧炉连接；所述可控逆变电流装置用于控制所述交流输出电抗器输出交流电的电压、电流或频率。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可控逆变电流装置由多个绝缘栅双极型晶体管IGBT构成，通过控制多个IGBT的导通时刻和导通时间，控制所述交流输出电抗器输出交流电的电压、电流或频率。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交流输入电抗器包括：第一电感、第二电感和第三电感；所述第一电感、所述第二电感和所述第三电感的输入端分别与三相交流电的U线、V线和W线连接；所述交流输出电抗器包括：第四电感、第五电感和第六电感；所述第四电感、第五电感和第六电感的输出端分别通过三相交流电的R线、S线和T线与电弧炉的三个电极连接。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述二极管整流装置包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，其中，所述第一二极管与所述第四二极管正向串联，所述第二二极管与所述第五二极管正向串联，所述第三二极管与所述第六二极管正向串联；所述第一二极管、第二二极管、第三二极管的阳极分别与所述第一电感、所述第二电感和所述第三电感的输出端连接，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管的阴极构成直流电的正极；所述第四二极管、所述第五二极管和所述第六二极管的阴极分别与所述第一电感、所述第二电感和所述第三电感的输出端连接，所述第四二极管、所述第五二极管和所述第六二极管的阳极构成所述二极管整流装置输出直流电的负极。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述直流电容包括：第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，其中，所述第一电容的第一端与所述二极管整流装置输出直流电的正极连接，所述第一电容的第二端与第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述二极管整流装置输出直流电的负极连接；所述第二电容的第一端与所述二极管整流装置输出直流电的正极连接，所述第二电容的第二端与第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端与所述二极管整流装置输出直流电的负极连接。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述放电电阻包括：第一电阻和第二电阻，其中，所述第一电阻的第一端与所述二极管整流装置输出直流电的正极连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述二极管整流装置输出直流电的负极连接。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述可控逆变电流装置包括：第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、第四IGBT、第五IGBT和第六IGBT，其中，所述第一IGBT、所述第二IGBT、所述第三IGBT的集电极分别与所述二极管整流装置输出直流电的正极连接，所述第一IGBT、所述第二IGBT、所述第三IGBT的发射极分别与所述第四IGBT、所述第五IGBT、所述第六IGBT的集电极连接，所述第四IGBT、所述第五IGBT、所述第六IGBT的发射机分别与所述二极管整流装置输出直流电的负极连接，所述第一IGBT与所述第四IGBT的连接点接入所述第四电感的输入端，所述第二IGBT与所述第五IGBT的连接点接入所述第五电感的输入端，所述第三IGBT与所述第六IGBT的连接点接入所述第六电感的输入端。

8.一种电弧炉供电方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1至7任一所述的电弧炉供电装置，包括：

在电弧炉开始起弧的情况下，控制所述电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值、预定电流值的交流电信号；

逐步增大输出电流的设定值，直到所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到所述预定频率、所述预定电压下的最大输出电流；

逐步增大输出电压的设定值，直到所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到所述预定频率、最大输出电压下的最大输出电流；

逐步降低输出频率的设定值，直到所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到最小输出频率、最大输出电压下的最大输出电流，完成所述电弧炉的起弧过程。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，控制所述电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值、预定电流值的交流电信号，包括：

在控制所述电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值的交流电信号的情况下，检测所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流是否稳定；

在所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流稳定的情况下，检测所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流是否达到所述预定电流值；

在所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流未达到所述预定电流值的情况下，维持所述电弧炉供电装置输出交流电信号不变，直到所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流达到所述预定电流值。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流不稳定的情况下，通过电极调节系统控制所述电弧炉的电极下降，直到所述电弧炉供电装置输出交流电信号的电流稳定。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在控制所述电弧炉供电装置输出预定频率、预定电压值、预定电流值的交流电信号之前，所述方法还包括：

检测电弧炉的三个电极是否位于最高位置；

在所述电弧炉的三个电极位于最高位置的情况下，通过电极调节系统控制第一电极下降，并在所述第一电极下降的过程中，根据电极调节系统中的液压压力确定所述第一电极是否接触到所述电弧炉内的废钢，其中，所述第一电极为所述三个电极中的任一个电极；

在所述第一电极是否接触到所述电弧炉内的废钢的情况下，通过电极调节系统控制第二电极下降，并在所述第二电极下降的过程中，根据电极调节系统中的液压压力确定所述第二电极是否接触到所述电弧炉内的废钢，其中，所述第二电极为所述三个电极中除第一电极外的任一个电极；

在所述第二电极接触到所述电弧炉内的废钢的情况下，启动所述电弧炉供电装置。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在检测电弧炉的三个电极是否位于最高位置之后，所述方法还包括：在所述电弧炉的三个电极没有位于最高位置的情况下，通过电极调节系统控制所述电弧炉的三个电极位于最高位置。

13.如权利要求11或12任一所述的方法，其特征在于，所述第一电极为所述三个电极中使用率最低的一个电极；所述第二电极为所述三个电极中除所述第一电极外使用率最低的一个电极。