CN110247562A - 一种直流电弧炉的供电装置和供电方法 - Google Patents

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黄其明
杨宁川
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Abstract

本发明提供一种直流电弧炉的供电装置和供电方法，所述供电装置包括整流移相变压器、整流单元以及调节器；通过整流移相变压器输出端的多条支路和多个整流单元的结构设计，以及多个整流单元的输出并联后经汇流母线接入直流电弧炉的供电短网的结构设计，形成了一个电流输出拓扑结构，能为一组电极组提供稳定的大电流，也可以通过多个电流输出拓扑结构为多组电极组供电，进而能满足直流电弧炉更大的供电电流需求；调节器根据实时工作参数判断调整所述顶电极的位置，保证了顶电极的升降机构能长期、稳定地发挥稳定电弧燃烧的功能；同时，调节器根据实时工作参数的反馈来调整整流单元的输出电压与输出电流，为直流电弧炉提供了稳定的电力能源。

Description

一种直流电弧炉的供电装置和供电方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种直流电弧炉的供电装置和供电方法。
背景技术
直流电弧炉用直流电源是直流电弧炉的核心设备，通常由降压变压器、整流装置串联电抗器组成，直流电经短网进入电极，且直流电弧炉中至少设置有一根顶电极和一个底电极，通过控制顶电极和底电极之间的距离产生电弧放电以熔炼金属料。
传统的直流电弧炉直流电源提供一定容量的直流容量电源，通过调整整流变压器抽头电压来调整输出电压，通过电极调节系统调节顶电极与底电极(固定)的距离来产生电弧，并通过检测输出电流或电压来调整顶电极与底电极的距离来维持电弧的稳定放电燃烧。而通过调整整流变压器抽头电压来调整输出电压时，其电压调节范围有限；通过调节顶电极与底电极的距离来稳定电弧时，由于炉料熔化过程中底电极的位置变化(废钢熔化或者熔池波动)和炉内电场强度的变化导致电弧的动态电气特性在使用过程中存在电弧电流变化，电弧弧柱不能快速进入下一个稳定点，从而导致调节系统要么超调，要么系统反复震荡，某些时候还会加剧短网系统的不稳定性的情况。
而目前，为了提高电弧炉炼钢的质量，虽然国内外开发出一系列的技术防止电弧炉电极调节系统发生上述的情况，但是效果并不理想，现有的电弧炉调节器依然存在着只能通过判断电弧电流、电压或者阻抗的变化进行调节，而无法判断实际电弧弧柱随炉况变化而发生的改变，导致电弧炉调节系统无法长期地保证最佳功能稳定实现的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种直流电弧炉的稳定供电技术方案，以解决上述技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种直流电弧炉的供电装置，包括：整流移相变压器、整流单元以及调节器；
所述整流移相变压器的输入端接电网，所述整流移相变压器的输出端引出多条支路，每条所述支路分别连接一个所述整流单元，多个所述整流单元的输出并联后经汇流母线接入直流电弧炉的供电短网，形成电流输出拓扑结构，将所述电网提供的交流电降压、移相、整流、斩波及汇流后为所述直流电弧炉的电极组供电，其中，所述电极组包括顶电极和底电极，所述顶电极设置在升降机构上；
所述调节器控制所述升降机构调整所述顶电极的位置；同时，所述调节器控制所述整流单元的输出电压与输出电流。
可选地，所述整流单元包括整流器和直流斩波器；所述整流器的输入端接所述整流移相变压器的输出端，所述整流器的输出端接所述直流斩波器的输入端，所述直流斩波器的输出端接所述汇流母线，所述汇流母线接所述供电短网；通过所述整流器将输入的交流电整流为直流电，通过所述调节器调整所述直流斩波器的输出电压值与输出电流值。
可选地，所述直流电弧炉的供电装置包括多个所述整流移相变压器，每个所述整流移相变压器对应的所述电流输出拓扑结构分别接一组所述汇流母线，一组所述汇流母线分别接一组所述电极组，一组所述电极组包括所述底电极及至少一根所述顶电极。
可选地，所述直流电弧炉包括多组所述电极组，多组所述电极组共用一个所述底电极。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种直流电弧炉的供电方法，包括步骤：
提供上述任意一项所述的直流电弧炉的供电装置；
采集所述直流电弧炉的工作参数，所述工作参数至少包括工艺参数、电气参数和每组所述汇流母线对应的升降立柱的位置参数；以及
根据所述工作参数，调整所述顶电极的位置，并调整所述整流单元的输出电压值与输出电流值。
可选地，所述工艺参数至少包括工艺冶炼阶段信息、冶炼阶段对电弧稳定的影响系数及所述顶电极的电流预设值，所述电气参数包括所述直流斩波器的输出电压平均值、所述直流斩波器的输出电流平均值及所述直流斩波器的导通时间。
可选地，所述根据所述工作参数，调整所述顶电极的位置的步骤包括：
根据所述工作参数，获取瞬时电弧稳定率，以及目标执行器的输出中间值；
分别计算所述输出中间值对应的电流值与所述电流预设值的差值，以及检测电流值与所述电流预设值的差值，并将两个差值进行比较；
根据比较结果，输出所述目标执行器的最终值。
可选地，所述瞬时电弧稳定率的计算公式如下：
其中，Gfn为第n根所述顶电极的瞬时电弧稳定率，K1n为第n根所述顶电极的电流变化修正系数，K2n为第n根所述顶电极的电压变化修正系数，K3n为第n根所述顶电极的电极立柱速度变化修正系数，in为第n根所述顶电极的电流函数，un为第n根所述顶电极的电压函数，dn为第n根所述顶电极的电极位置函数，n为正整数。
可选地，周期性地对所述顶电极的电极立柱速度进行检测，并根据检测结果对所述电极立柱速度变化修正系数进行动态修正。
可选地，所述目标执行器的输出中间值的计算公式如下：
其中，sn为第n根所述顶电极对应的所述目标执行器的输出中间值，Kp为比例系数，KI为积分时间转换常数，KD为微分时间转换常数，K为液压比例放大系数，βnN为第n根所述顶电极对应的第N阶段的工艺冶炼阶段信息参数，GfnN为第n根所述顶电极对应的第N阶段的瞬时电弧稳定率，Icn为第n根所述顶电极的电流预设值，βn(N-1)为第n根所述顶电极对应的第N-1阶段的工艺冶炼阶段信息参数，Gfn(N-1)为第n根所述顶电极对应的第N-1阶段的瞬时电弧稳定率，βn(N-2)为第n根所述顶电极对应的第N-2阶段的工艺冶炼阶段信息参数，Gfn(N-2)为第n根所述顶电极对应的第N-2阶段的瞬时电弧稳定率，N为大于等于3的整数。
可选地，所述根据比较结果，输出所述目标执行器的最终值的步骤包括：
当所述比较结果在预设阈值范围之内时，所述目标执行器的最终值为0；
当所述比较结果在所述预设阈值范围之外时：
如果K*sn-Icn>0，In-Icn>0，则
当K*sn>In时，
输出值为
当K*sn<In时，
输出值为
如果K*sn-Icn<0，In-Icn>0，或者K*sn-Icn>0，In-ICcn<0，则
输出值为
如果K*sn-Icn<0，In-Icn<0，
K*sn<In时，
输出值为
其中，K*sn为输出中间值sn对应的电流值，In为第n根所述顶电极的检测电流值，Sn为第n根所述顶电极对应的目标执行器的最终值，为调节灵敏度。
可选地，根据如下计算公式调整所述整流单元的输出电压值与输出电流值：
Varc＝Vdc×(Ton/T)，Iarc＝Idc×(T/Ton)
其中，Varc为所述直流斩波器的输出电压平均值，Vdc为所述整流器的输出电压，Ton为所述直流斩波器的导通时间，T为所述直流斩波器的工作周期，Iarc为所述直流斩波器的输出电流平均值，Idc为所述整流器的输出电流。
可选地，根据实时采集的所述工艺参数、电气参数和每组所述汇流母线对应的升降立柱的位置参数，建立预测模型，并对电弧进行预测。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法。
此外，为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子终端执行上述任一项所述方法。
如上所述，本发明提供的直流电弧炉的稳定供电技术方案，具有以下有益效果：
1)、通过所述整流移相变压器输出端的多条支路和多个所述整流单元的结构设计，以及多个所述整流单元的输出并联后经汇流母线接入直流电弧炉的供电短网的结构设计，形成了一个电流输出拓扑结构，为一组电极组提供稳定的大电流，也可以通过多个所述电流输出拓扑结构为多组所述电极组供电，进而满足直流电弧炉更大的供电电流需求；
2)、所述调节器根据实时工作参数判断调整所述顶电极的位置，从而保证了顶电极的升降机构能长期、稳定地发挥稳定电弧燃烧的功能；同时，所述调节器与所述整流单元相连，所述调节器根据实时工作参数的反馈来调整所述整流单元的输出电压与输出电流，为直流电弧炉提供了稳定的电力能源。
附图说明
图1显示为传统直流电弧炉供电装置的结构示意图。
图2显示为本发明一实施例中直流电弧炉供电装置的结构示意图。
图3显示为本发明一实施例中直流电弧炉供电方法的原理示意图。
零件标号说明
1、1-1、M-1 整流移相变压器
2、1-2、M-2 整流器
3 电抗器
1-3、M-3 直流斩波器
4 调节器
5、1-5、M-5 汇流母线
61、1-61、M-61 顶电极
62 底电极
具体实施方式
如前述在背景技术中所提及的，如图1所示，现有技术中的直流电弧炉电源通常由整流移相变压器1、整流器2串联电抗器3组成，整流移相变压器1的输入端接电网，整流移相变压器1的输出端引出多条支路，每条所述支路分别串接一个整流器2和电抗器3，多个所述支路的输出并联后经汇流母线5接入直流电弧炉的供电短网，形成电流输出拓扑结构，得到一套整流电源，将所述电网提供的交流电降压、整流、汇流后为所述直流电弧炉的电极组供电。其中，所述电极组包括顶电极61和底电极62，顶电极61为可移动电极(顶电极61设置在升降机构上)，底电极62为固定电极，通过控制顶电极61和底电极62之间的距离产生电弧放电以熔炼金属料。
发明人研究发现：基于如图1所示的结构，传统直流电弧炉电源一般通过调整整流移相变压器1的抽头电压来调整输出电压，但电压调节范围有限；同时，通过电极调节系统调节顶电极61与底电极62的距离来产生电弧，由于炉料熔化过程中底电极62的位置变化(废钢熔化或者熔池波动)和炉内电场强度的变化导致电弧的动态电气特性在使用过程中存在电弧电流变化，电弧弧柱不能快速进入下一个稳定点，从而导致调节系统要么超调，要么系统反复震荡，乃至加剧短网系统的不稳定性；电极调节系统通过检测输出电流或电压来调整顶电极61与底电极62的距离来维持电弧的稳定放电燃烧，当输入功率较大时，输入电流超过单根电极(顶电极61或底电极62)的电流密度，通过一套整流电源连接两根及以上的顶电极61(石墨电极)输入电能，由于电弧燃烧导致石墨电极烧损程度不一致，两根及以上的顶电极61在冶炼过程中与底电极62的位置不相同，导致输入电流不平衡，电极调节系统无法分别有效稳定电弧电流，造成电流波动放大；此外，由于电弧炉冶炼工况的特点，导致电流变化剧烈且变化时间快，常出现过载的情况，为避免频繁过流损坏直流整流电源，将整流移相变压器1和整流器2的设备余量放大，造成了设备浪费。
基于此，本发明提出一种直流电弧炉的供电装置，所述直流电弧炉的供电装置包括：整流移相变压器、整流单元以及调节器；
所述整流移相变压器的输入端接电网，所述整流移相变压器的输出端引出多条支路，每条所述支路分别连接一个所述整流单元，多个所述整流单元的输出并联后经汇流母线接入直流电弧炉的供电短网，形成电流输出拓扑结构，将所述电网提供的交流电降压、移相、整流、斩波及汇流后为所述直流电弧炉的电极组供电，其中，所述电极组包括顶电极和底电极，所述顶电极设置在升降机构上；
所述调节器控制所述升降机构调整所述顶电极的位置；同时，所述调节器控制所述整流单元的输出电压与输出电流。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
详细地，如图2所示，本发明提供一种直流电弧炉的供电装置，其包括：整流移相变压器1-1、整流单元以及调节器4；
其中，整流移相变压器1-1的输入端接电网，整流移相变压器1-1的输出端引出多条支路，每条支路分别连接一个所述整流单元，多个所述整流单元的输出并联后经汇流母线1-5接入直流电弧炉的供电短网，形成电流输出拓扑结构，将电网提供的交流电降压、移相、整流、斩波及汇流后为直流电弧炉的电极组(顶电极1-61、底电极62)供电，其中，顶电极1-61为可移动电极，其设置在升降机构上；
调节器4控制顶电极1-61的升降机构以调整顶电极1-61的位置；同时，调节器4控制所述整流单元的输出电压与输出电流。
更详细地，所述整流单元包括整流器1-2和直流斩波器1-3；整流器1-2的输入端接整流移相变压器1-1的输出端，整流器1-2的输出端接直流斩波器1-3的输入端，直流斩波器1-3的输出端接汇流母线1-5，汇流母线1-5接所述直流电弧炉的供电短网；通过整流器1-2将输入的交流电整流为直流电，通过调节器4调整直流斩波器1-3的输出电压值与输出电流值。
更详细地，如图2所示，所述直流电弧炉的供电装置包括M个整流移相变压器(1-1、…、M-1)，M为大于等于1的整数，每个整流移相变压器对应的电流输出拓扑结构分别接一组汇流母线，一组汇流母线分别接一组电极组，一组电极组包括一根或多根顶电极和对应的底电极。每个整流移相变压器对应的电流输出拓扑结构可以为一组电极组提供稳定的大电流，M个整流移相变压器对应的电流输出拓扑结构能为M组电极组供电，进而满足直流电弧炉更大的供电电流需求。
对应地，直流电弧炉的电极组不仅限于一组，其可以包括多组电极组，多组电极组中的顶电极相互独立，多组电极组可以共用一个底电极。如图2所示，M组电极组共用一个底电极62。可以理解的是，多组电极组中的底电极也可以是相互独立的。
其中，每个整流移相变压器对应的电流输出拓扑结构相同，如图2所示，整流移相变压器M-1的输入端接电网，整流移相变压器M-1的输出端引出多条支路，每条支路分别连接一个由整流器M-2和直流斩波器M-3构成的整流单元，多个整流单元的输出并联后经汇流母线M-5接入直流电弧炉的供电短网，形成电流输出拓扑结构，将电网提供的交流电降压、移相、整流、斩波及汇流后为直流电弧炉的电极组(顶电极M-61、底电极62)供电；同样地，调节器4控制顶电极M-61的升降机构以调整顶电极M-61的位置，调节器4控制直流斩波器M-3调整直流斩波器M-3的输出电压值与输出电流值。
基于上述直流电弧炉的供电装置，本发明还提供一种直流电弧炉的供电方法，包括步骤：
S1、提供所述直流电弧炉的供电装置；
S2、采集所述直流电弧炉的工作参数，所述工作参数至少包括工艺参数、电气参数和每组汇流母线对应的升降立柱的位置参数；以及
S3、根据所述工作参数，调整顶电极的位置，并调整整流单元的输出电压值与输出电流值。
详细地，在步骤S2中，所述工艺参数至少包括工艺冶炼阶段信息、冶炼阶段对电弧稳定的影响系数及顶电极(1-61、…、M-61)的电流预设值，所述电气参数包括直流斩波器(1-3、…、M-3)的输出电压平均值、直流斩波器(1-3、…、M-3)的输出电流平均值及直流斩波器(1-3、…、M-3)的导通时间。
可选地，在步骤S2与S3之间，本发明的直流电弧炉的供电方法还包括步骤：根据实时采集的所述工艺参数、电气参数和每组汇流母线对应的升降机构中升降立柱的位置参数，利用工艺模型计算机建立预测模型，并对电弧进行预测。
详细地，在直流电弧炉的生产过程中，实时采集其工艺参数和电气参数，并实时跟踪升降立柱的位置参数，根据上述参数预测电弧下一步的变化，进行相应的参数化建模，给出相应的顶电极的升降立柱控制策略，可以解决因为电弧本身的动态电气特性导致的调节器4超调或者因为炉内条件变化导致的电弧从一个平衡点到达另一个新的平衡点慢的问题。保证了调节器4能高效、稳定地发挥稳定电弧燃烧和因外界干扰能使电弧迅速达到新的平衡点的效果，当预测的冶炼阶段、工艺热平衡推导电弧周围温度和炉内压力值与实际存在明显区别时，可通过人工手动输入的方式对所述电流温度模型估算工艺冶炼阶段信息参数β的函数中所对应的参数进行修改。
详细地，在步骤S3中，根据所述工作参数，调整顶电极的位置的步骤包括：
S31、根据所述工作参数，获取当前顶电极的瞬时电弧稳定率，以及目标执行器的输出中间值；
S32、分别计算所述输出中间值对应的电流值与所述电流预设值的差值，以及检测电流值与所述电流预设值的差值，并将两个差值进行比较；
S33、根据比较结果，输出所述目标执行器的最终值。
更详细地，在步骤S21中，所述瞬时电弧稳定率的计算公式如下：
其中，Gfn为第n根顶电极的瞬时电弧稳定率，K1n为第n根顶电极的电流变化修正系数，K2n为第n根顶电极的电压变化修正系数，K3n为第n根顶电极的电极立柱速度变化修正系数，in为第n根顶电极的电流函数，un为第n根顶电极的电压函数，dn为第n根顶电极的电极位置函数，n为小于等于M的正整数。
可选地，在步骤S31中，周期性地对当前顶电极的电极立柱速度进行检测，并根据检测结果对电极立柱速度变化修正系数K3n进行动态修正。详细地，对直流电弧炉的电极液压升降机构进行定期的速度检测，将所检测的结果反馈至瞬时电弧稳定率模型，用于修正电极立柱速度变化修正系数K3n，进一步修正电极液压升降机构速度与瞬时电弧稳定率的函数关系。其中，速度检测是指通过输出比例阀的正负最大阈值和死区最小启动阈值找寻最大速度和最小速度，再通过实际速度与预设速度的比值来修正比例曲线，使比例阀修正到在自动条件下最大速度和最小速度满足预设值。
更详细地，在步骤S31中，所述目标执行器的输出中间值的计算公式如下：
其中，sn为第n根顶电极对应的所述目标执行器的输出中间值，Kp为比例系数，KI为积分时间转换常数，KD为微分时间转换常数，K为液压比例放大系数，βnN为第n根顶电极对应的第N阶段的工艺冶炼阶段信息参数，GfnN为第n根顶电极对应的第N阶段的瞬时电弧稳定率，Icn为第n根顶电极的电流预设值，βn(N-1)为第n根顶电极对应的第N-1阶段的工艺冶炼阶段信息参数，Gfn(N-1)为第n根顶电极对应的第N-1阶段的瞬时电弧稳定率，βn(N-2)为第n根顶电极对应的第N-2阶段的工艺冶炼阶段信息参数，Gfn(N-2)为第n根顶电极对应的第N-2阶段的瞬时电弧稳定率，N为大于等于3的整数。
更详细地，根据比较结果，输出所述目标执行器的最终值的步骤S33包括：
S331、当所述比较结果在预设阈值范围之内时，所述目标执行器的最终值为0；
S332、当所述比较结果在所述预设阈值范围之外时：
如果K*sn-Icn>0，In-Icn>0，则
当K*sn>In时，
输出值为
当K*sn<In时，
输出值为
如果K*sn-Icn<0，In-Icn>0，或者K*sn-Icn>0，In-ICcn<0，则
输出值为
如果K*sn-Icn<0，In-Icn<0，
K*sn<In时，
输出值为
其中，K*sn为输出中间值sn对应的电流值，In为第n根顶电极的检测电流值，Sn为第n根顶电极对应的目标执行器的最终值，为调节灵敏度。
在本发明的一可选实施例中，所述预设阈值范围为-0.02～0.02；调节灵敏度的取值范围为0.6～1，与液压系统的响应时间有关；每隔固定的时间周期(时间周期可根据具体的设备和现场条件确定，参考为0.0 5s)与工艺模型计算机通讯一次。
详细地，在步骤S3中，根据如下计算公式调整整流单元的输出电压值与输出电流值：
Varc＝Vdc×(Ton/T)，Iarc＝Idc×(T/Ton)
其中，Varc为直流斩波器的输出电压平均值，Vdc为整流器的输出电压，Ton为直流斩波器的导通时间，T为直流斩波器的工作周期，Iarc为直流斩波器的输出电流平均值，Idc为整流器的输出电流。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质和电子终端；所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法；所述电子终端包括处理器及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子终端执行上述任一项所述方法。
详细地，所述计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。所述计算机程序可以存储于所述计算机可读存储介质中，该计算机程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而所述计算机可读存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
详细地，所述电子终端包括处理器、存储器、收发器和通信接口，存储器和通信接口与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于通信，处理器和收发器用于运行所述计算机程序，使所述电子终端执行如上直流电弧炉的供电方法的各个步骤。
更详细地，所述存储器可能包含随机存取存储器(RAM)，也可以包含只读存储器(ROM)，也可能还包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器；所述处理器可以是中央处理器(CPU)、网络处理器(NP)等通用处理器，还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
综上所述，在本发明所提供的直流电弧炉的供电装置中，通过整流移相变压器输出端的多条支路和多个整流单元的结构设计，以及多个整流单元的输出并联后经汇流母线接入直流电弧炉的供电短网的结构设计，形成了一个电流输出拓扑结构，能为一组电极组提供稳定的大电流，也可以通过多个电流输出拓扑结构为多组电极组供电，进而能满足直流电弧炉更大的供电电流需求；调节器根据实时工作参数判断调整所述顶电极的位置，保证了顶电极的升降机构能长期、稳定地发挥稳定电弧燃烧的功能；同时，调节器根据实时工作参数的反馈来调整整流单元的输出电压与输出电流，为直流电弧炉提供了稳定的电力能源。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种直流电弧炉的供电装置，其特征在于，包括：整流移相变压器、整流单元以及调节器；
所述整流移相变压器的输入端接电网，所述整流移相变压器的输出端引出多条支路，每条所述支路分别连接一个所述整流单元，多个所述整流单元的输出并联后经汇流母线接入直流电弧炉的供电短网，形成电流输出拓扑结构，将所述电网提供的交流电降压、移相、整流、斩波及汇流后为所述直流电弧炉的电极组供电，其中，所述电极组包括顶电极和底电极，所述顶电极设置在升降机构上；
所述调节器控制所述升降机构调整所述顶电极的位置；同时，所述调节器控制所述整流单元的输出电压与输出电流。
2.根据权利要求1所述的直流电弧炉的供电装置，其特征在于，所述整流单元包括整流器和直流斩波器；所述整流器的输入端接所述整流移相变压器的输出端，所述整流器的输出端接所述直流斩波器的输入端，所述直流斩波器的输出端接所述汇流母线，所述汇流母线接所述供电短网；通过所述整流器将输入的交流电整流为直流电，通过所述调节器调整所述直流斩波器的输出电压值与输出电流值。
3.根据权利要求2所述的直流电弧炉的供电装置，其特征在于，所述直流电弧炉的供电装置包括多个所述整流移相变压器，每个所述整流移相变压器对应的所述电流输出拓扑结构分别接一组所述汇流母线，一组所述汇流母线分别接一组所述电极组，一组所述电极组包括所述底电极及至少一根所述顶电极。
4.根据权利要求3所述的直流电弧炉的供电装置，其特征在于，所述直流电弧炉包括多组所述电极组，多组所述电极组共用一个所述底电极。
5.一种直流电弧炉的供电方法，其特征在于，包括步骤：
提供权利要求2至4中任意一项所述的直流电弧炉的供电装置；
采集所述直流电弧炉的工作参数，所述工作参数至少包括工艺参数、电气参数和每组所述汇流母线对应的升降立柱的位置参数；以及
根据所述工作参数，调整所述顶电极的位置，并调整所述整流单元的输出电压值与输出电流值。
6.根据权利要求5所述的直流电弧炉的供电方法，其特征在于，所述工艺参数至少包括工艺冶炼阶段信息、冶炼阶段对电弧稳定的影响系数及所述顶电极的电流预设值，所述电气参数包括所述直流斩波器的输出电压平均值、所述直流斩波器的输出电流平均值及所述直流斩波器的导通时间。
7.根据权利要求6所述的直流电弧炉的供电方法，其特征在于，所述根据所述工作参数，调整所述顶电极的位置的步骤包括：
根据所述工作参数，获取瞬时电弧稳定率，以及目标执行器的输出中间值；
分别计算所述输出中间值对应的电流值与所述电流预设值的差值，以及检测电流值与所述电流预设值的差值，并将两个差值进行比较；
根据比较结果，输出所述目标执行器的最终值。
8.根据权利要求7所述的直流电弧炉的供电方法，其特征在于，所述瞬时电弧稳定率的计算公式如下：
其中，Gfn为第n根所述顶电极的瞬时电弧稳定率，K1n为第n根所述顶电极的电流变化修正系数，K2n为第n根所述顶电极的电压变化修正系数，K3n为第n根所述顶电极的电极立柱速度变化修正系数，in为第n根所述顶电极的电流函数，un为第n根所述顶电极的电压函数，dn为第n根所述顶电极的电极位置函数，n为正整数。
9.根据权利要求8所述的直流电弧炉的供电方法，其特征在于，周期性地对所述顶电极的电极立柱速度进行检测，并根据检测结果对所述电极立柱速度变化修正系数进行动态修正。
10.根据权利要求9所述的直流电弧炉的供电方法，其特征在于，所述目标执行器的输出中间值的计算公式如下：
其中，sn为第n根所述顶电极对应的所述目标执行器的输出中间值，Kp为比例系数，KI为积分时间转换常数，KD为微分时间转换常数，K为液压比例放大系数，βnN为第n根所述顶电极对应的第N阶段的工艺冶炼阶段信息参数，GfnN为第n根所述顶电极对应的第N阶段的瞬时电弧稳定率，Icn为第n根所述顶电极的电流预设值，βn(N-1)为第n根所述顶电极对应的第N-1阶段的工艺冶炼阶段信息参数，Gfn(N-1)为第n根所述顶电极对应的第N-1阶段的瞬时电弧稳定率，βn(N-2)为第n根所述顶电极对应的第N-2阶段的工艺冶炼阶段信息参数，Gfn(N-2)为第n根所述顶电极对应的第N-2阶段的瞬时电弧稳定率，N为大于等于3的整数。
11.根据权利要求10所述的直流电弧炉的供电方法，其特征在于，所述根据比较结果，输出所述目标执行器的最终值的步骤包括：
当所述比较结果在预设阈值范围之内时，所述目标执行器的最终值为0；
当所述比较结果在所述预设阈值范围之外时：
如果K*sn-Icn>0，In-Icn>0，则
当K*sn>In时，
输出值为
当K*sn<In时，
输出值为
如果K*sn-Icn<0，In-Icn>0，或者K*sn-Icn>0，In-ICcn<0，则
输出值为
如果K*sn-Icn<0，In-Icn<0，
K*sn<In时，
输出值为
其中，K*sn为输出中间值sn对应的电流值，In为第n根所述顶电极的检测电流值，Sn为第n根所述顶电极对应的目标执行器的最终值，为调节灵敏度。
12.根据权利要求6所述的直流电弧炉的供电方法，其特征在于，根据如下计算公式调整所述整流单元的输出电压值与输出电流值：
Varc＝Vdc×(Ton/T)，Iarc＝Idc×(T/Ton)
其中，Varc为所述直流斩波器的输出电压平均值，Vdc为所述整流器的输出电压，Ton为所述直流斩波器的导通时间，T为所述直流斩波器的工作周期，Iarc为所述直流斩波器的输出电流平均值，Idc为所述整流器的输出电流。
13.根据权利要求6所述的一种直流电弧炉稳定供电的方法和装置，其特征在于，根据实时采集的所述工艺参数、电气参数和每组所述汇流母线对应的升降立柱的位置参数，建立预测模型，并对电弧进行预测。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5至13中任一项所述方法。
15.一种电子终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子终端执行如权利要求5至13中任一项所述方法。
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