CN110260648B - 一种基于dsp的智能电弧炉稳弧控制系统 - Google Patents
一种基于dsp的智能电弧炉稳弧控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于DSP的智能电弧炉稳弧控制系统，包括：三相自耦变压器、功率叠加变压器、VIC变压器、电流/电压互感器、电弧炉、调整机构、三相自耦变压器电机拖动电路、SPWM波发生器、三相正弦波发生器、DSP芯片及采集单元；本发明解决了电弧的稳定受干扰的问题，使电弧炉内的电弧时刻保持稳定的状态，以保证炉内熔炼物达到高质量熔炼的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电弧炉技术领域，尤其涉及一种基于DSP的智能电弧炉稳弧控制系统。
背景技术
目前电弧炉应用于各类领域中，以炼钢领域为例，由于运行过程的复杂多变，多数控制系统在功率平衡、功率因素等方面具有很好的效果，但现有的控制系统往往不能实现电弧的稳定运行，无法使熔炼物得到充分的熔炼。
因此电弧炉内的电弧稳定性受干扰的因素很多，一般的控制难以达到稳弧的目的，因此发明一种能够稳弧的电弧炉系统是至关重要的。
发明内容
本发明解决了电弧炉内的电弧稳定性受干扰的因素很多，一般的控制难以达到稳弧的问题。
本发明提供一种基于DSP的智能电弧炉稳弧控制系统，包括：三相自耦变压器、功率叠加变压器、VIC变压器、电流/电压互感器、电弧炉、调整机构、三相自耦变压器电机拖动电路、SPWM波发生器、三相正弦波发生器、DSP芯片及采集单元；
所述采集单元包括第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器；所述第一传感器采集流入电路的三相交流电信号；所述第二传感器采集来自所述功率叠加变压器的三相交流电信号，所述第三传感器采集流入所述电弧炉前的所述三相交流电信号；所述第四传感器检测所述电弧炉内的温度及气流；
所述三相交流电信号流经串联的所述三相自耦变压器、所述功率叠加变压器、所述VIC变压器及所述电流/电压互感器，并流至所述电弧炉的电极上；所述功率叠加变压器接收所述SPWM波发生器发送的触发信号，对来自所述三相自耦变压器的三相交流电信号进行功率叠加；
所述DSP芯片接收来自所述三相正弦波发生器、所述第二传感器、所述第三传感器及所述第四传感器的信号，并调整输入的电压/电流，发出指令给所述三相自耦变压器电机拖动电路、所述调整机构及所述三相正弦波发生器，所述三相自耦变压器电机拖动电路将接收到的所述指令信号发送至所述三相自耦变压器，对所述三相自耦变压器的电极进行调整；所述调整机构将所述指令信号放大并发送至所述电弧炉以调整所述电弧炉内电极距离。
进一步地，所述第三传感器为大电流的传感器。
进一步地，还包括：图像采集单元及图像处理单元；
所述图像采集单元设置于所述电弧炉的观测口处，所述图像采集单元采集所述电弧炉内部的电弧形状及颜色，发送至所述图像处理单元进行图像及光谱分析，将分析的结果发送至所述DSP芯片。
进一步地，所述DSP芯片内设置有存储单元；
所述存储单元内预存入电弧标准图形、熔炼物成分重量、搅拌速度、温度时间曲线、时间曲线及温度对时间要求曲线，用与与所述采集单元及所述图像采集单元采集到的信息进行比较。
进一步地，还包括：数据可视化单元；
所述DSP芯片及所述图像处理单元均通过通讯接口及所述数据可视化单元进行连接，使所述DSP内存储的数据信息及所述图像处理单元内存储的图像信息通过所述通讯接口传输到所述数据可视化单元用于实现可视化数据查看。
本发明解决了电弧的稳定受干扰的问题，使电弧炉内的电弧时刻保持稳定的状态，以保证炉内熔炼物达到高质量熔炼的目的。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明控制流程示意图；
图2为本发明功率叠加部分的示意图；
图3为本发明经功率叠加后的三相电进入电弧炉的示意图。
其中，1、三相自耦变压器，2、功率叠加变压器，3、VIC变压器，4、电流/电压互感器，5、电弧炉，6、图像采集单元，7、调整机构，8、三相自耦变压器电机拖动电路，9、三相正弦波发生器，10、DSP芯片，11、图像处理单元，12、SPWM波发生器，13、第一传感器，14、第二传感器，15、第三传感器，16、数据可视化单元，17、第四传感器。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于DSP的智能电弧炉稳弧控制系统，包括：三相自耦变压器1、功率叠加变压器2、VIC变压器3、电流/电压互感器4、电弧炉5、调整机构7、三相自耦变压器电机拖动电路8、SPWM波发生器12、三相正弦波发生器9、DSP芯片10及采集单元；
所述采集单元包括第一传感器13、第二传感器14、第三传感器15及第四传感器17；所述第一传感器13采集流入电路的三相交流电信号；所述第二传感器14采集来自所述功率叠加变压器2的三相交流电信号，所述第三传感器15采集流入所述电弧炉5前的所述三相交流电信号；所述第四传感器17检测所述电弧炉5内的温度及气流；
所述三相交流电信号流经串联的所述三相自耦变压器1、所述功率叠加变压器2、所述VIC变压器3及所述电流/电压互感器4，并流至所述电弧炉5的电极上；所述功率叠加变压器2接收来自所述SPWM波发生器12的触发信号，对来自所述三相自耦变压器1的三相交流电信号进行功率叠加；
所述DSP芯片10接收来自所述三相正弦波发生器9、所述第二传感器14、所述第三传感器15及所述第四传感器17的信号，并调整输入的电压/电流，发出指令给所述三相自耦变压器电机拖动电路8、所述调整机构7及所述三相正弦波发生器9，所述三相自耦变压器电机拖动电路8将接收到的所述指令信号发送至所述三相自耦变压器1，对所述三相自耦变压器1的电极进行调整；所述调整机构7将所述指令信号放大并发送至所述电弧炉5以调整所述电弧炉5内电极距离。
进一步地，所述第三传感器15为大电流的传感器。
具体而言，如图1所示，所述第一传感器、所述第二传感器及所述第三传感器均为电压电流传感器，所述第四传感器用于采集所述电弧炉内的温度及气状态；所述第一传感器将采集到的所述三相交流电信号分别发送至所述三相自耦变压器及所述三相正弦波发生器，所述三相交流电信号流经串联的所述功率叠加变压器、所述VIC变压器、所述电流/电压互感器直至所述电弧炉的电极上，所述VIC变压器将接收到的所述三相交流电信号转换成所述电弧炉所需的低电压大电流信号，因此所述第三传感器为大电流的传感器；
所述第二传感器安装于所述功率叠加变压器之后，将检测到的电压电流信号发送至所述DSP芯片，所述第三传感器安装于所述电弧炉后，将检测到的所述电弧炉内的三相交流电信号发送至所述DSP芯片；所述三相正玄波发生器检测来自所述第一传感器的三相交流电信号的波形，并将所述波形发送至所述DSP芯片；所述DSP芯片将接收到所述第二传感器、第三传感器、所述第四传感器及所述三相正玄波发生器的信号进行处理，并发送指令给所述调整机构、所述三相正玄波发生器及所述三相自耦变压器电机拖动电路，所述调整机构为电极动作调整的机械结构及电气拖动机构，其中设置有中间级放大及功率驱动等电路，所述调整机构将所述指令进行放大处理并发送至所述电弧炉，对所述电弧炉内的电极距进行调节，达到最佳拉弧位置；所述三相正玄波发生器将所述指令发送至所述SPWM波发生器，所述SPWM波发生器为由IGBT构成的SPWM输出及驱动级，并将所述指令发送至所述功率叠加变压器，所述功率叠加变压器为补偿变压器，所述三相正玄波发生器与所述功率叠加变压器实现细调的作用；所述三相自耦变压器通过所述三相自耦变压器拖动电路拖动，其功率的容量和所述电弧炉所需功率容量相匹配，同时配有三相输入电流互感器，以实时监控所述电弧炉的实耗主回路电流及其波形，所述三相自耦变压器电机拖动电路接收所述指令对所述三相自耦变压器的电极进行调节，使所述三相自耦变压器电机转动并达到预定位置，所述三相自耦变压器实现了粗调的作用；所述粗调及所述细调两部分的结合使所述电弧炉内的电弧时刻保持稳定的状态，以保证炉内熔料达到高质量混炼目的。
如图2所示：
T1为所述三相自耦变压器，带有电动机调压及械机减速机构；
T2为三相变比3:1的三相变压器；
U1为所述三相自耦变压器的输出电压；
U2为所述三相变压器的输出电压；
在系统中U、V、W的输出电压为T1和T2输出电压的矢量和即
因此
的幅值的范围为:＝U1+U2；
U0MAX＝U1+U2
U0MIN＝U1-U2
由上述公式可以看出T1是粗调可由0调到自耗变压器最大值，而后是细调可进行毫伏级调整；由于U1的调整需要一定时间，即所述自耦变压器拖动电路电机拖动反应约于10ms到几十秒之间，而U2的调整则是处理微秒级；综上所述对所述电弧炉电弧的稳定起到关键作用。如图3所示，图3中的输入三相交流电(UinputAC、VinputAC及WinputAC)即为图2中输出的三相交流电(UoutputAC、VoutputAC及WoutputAC)，因此由所述功率叠加变压器出来的三相电能是U1和U2的矢量和进入T3即所述VIC变压器，将高压功率转变成低电压大电流，其为三相低压大电流变压器，经过所述电流/电压互感器的检测送到所述电弧炉的电极(ELECTRODE A、ELECTRODE B及ELECTRODE C)上。
进一步，还包括：图像采集单元6及图像处理单元11；
所述图像采集单元6设置于所述电弧炉5的观测口处，所述图像采集单元6采集所述电弧炉5内部的电弧形状及颜色，发送至所述图像处理单元11进行图像及光谱分析，将分析的结果发送至所述DSP芯片10。
进一步地，所述DSP芯片10内设置有存储单元；
所述存储单元内预存入电弧标准图形、熔炼物成分重量、搅拌速度、温度时间曲线、时间曲线及温度对时间要求曲线，用于与所述采集单元及所述图像采集单元6采集到的信息进行比较。
具体而言，所述图像采集单元实时监测所述电弧炉内电弧的形状及颜色、尺寸数据及炉内物质在各种温度下的实时图像，并将其传递给所述图像处理单元，所述图像处理单元为ARM9，用于将所述电弧的相关数据进行实时存储，并与所述存储单元的电弧标准图形相比较，找出图像差异的信息；并结合各传感器送达至所述DSP芯片的信息与预存储的熔炼物成分重量、供参考的温度时间曲线、搅拌速度、时间曲线及温度对时间要求曲线进行综合处理，对所述三相自耦变压器、所述功率叠加变压器及所述电弧炉的电机发送调整指令进而达到对所述电弧炉内的电弧实现稳弧的作用。
进一步地，还包括：数据可视化单元16；
所述DSP芯片10及所述图像处理单元11均通过通讯接口及所述数据可视化单元16进行连接，使所述DSP内存储的数据信息及所述图像处理单元11内存储的图像信息通过所述通讯接口传输到所述数据可视化单元16用于实现可视化数据查看。
具体而言，所述DSP芯片及所述图像处理单元均通过所述通讯接口与所述数据可视化单元相连用于实时监测所述图像采集单元采集的所述电弧炉内信息，以及向所述DSP芯片存入所述存储单元内预存入电弧标准图形、熔炼物成分重量、供参考的温度时间曲线、搅拌速度、时间曲线及温度对时间要求曲线，实现了对所述电弧炉的智能控制。
最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种基于DSP的智能电弧炉稳弧控制系统，其特征在于，包括：三相自耦变压器(1)、功率叠加变压器(2)、VIC变压器(3)、电流/电压互感器(4)、电弧炉(5)、调整机构(7)、三相自耦变压器电机拖动电路(8)、SPWM波发生器(12)、三相正弦波发生器(9)、DSP芯片(10)及采集单元；
所述采集单元包括第一传感器(13)、第二传感器(14)、第三传感器(15)及第四传感器(17)；所述第一传感器(13)采集流入电路的三相交流电信号；所述第二传感器(14)采集来自所述功率叠加变压器(2)的三相交流电信号，所述第三传感器(15)采集流入所述电弧炉(5)前的所述三相交流电信号；所述第四传感器(17)采集所述电弧炉(5)内的温度及气流；
所述三相交流电信号流经串联的所述三相自耦变压器(1)、所述功率叠加变压器(2)、所述VIC变压器(3)及所述电流/电压互感器(4)，并流至所述电弧炉(5)的电极上；所述功率叠加变压器(2)接收所述SPWM波发生器(12)发送的触发信号，对所述三相自耦变压器(1)的三相交流电信号进行功率叠加；
所述DSP芯片(10)接收来自所述三相正弦波发生器(9)、所述第二传感器(14)、所述第三传感器(15)及所述第四传感器(17)的信号，并调整输入的电压/电流，发送指令给所述三相自耦变压器电机拖动电路(8)、所述调整机构(7)及所述三相正弦波发生器(9)，所述三相自耦变压器电机拖动电路(8)将接收到的所述指令信号发送至所述三相自耦变压器(1)，对所述三相自耦变压器(1)的电极进行调整；所述调整机构(7)将所述指令信号放大并发送至所述电弧炉(5)以调整所述电弧炉(5)内电极距离。
2.根据权利要求1所述的基于DSP的智能电弧炉稳弧控制系统，其特征在于，所述第三传感器(15)为大电流的传感器。
3.根据权利要求1或2所述的基于DSP的智能电弧炉稳弧控制系统，其特征在于，还包括：图像采集单元(6)及图像处理单元(11)；
所述图像采集单元(6)设置于所述电弧炉(5)的观测口处，所述图像采集单元(6)采集所述电弧炉(5)内部的电弧形状及颜色，发送至所述图像处理单元(11)进行图像及光谱分析，将分析的结果发送至所述DSP芯片(10)。
4.根据权利要求3所述的基于DSP的智能电弧炉稳弧控制系统，其特征在于，所述DSP芯片(10)内设置有存储单元；
所述存储单元内预存入电弧标准图形、熔炼物成分重量、搅拌速度、温度时间曲线、时间曲线及温度对时间要求曲线，用于与所述采集单元及所述图像采集单元(6)采集到的信息进行比较。
5.根据权利要求4所述的基于DSP的智能电弧炉稳弧控制系统，其特征在于，还包括：数据可视化单元(16)；
所述DSP芯片(10)及所述图像处理单元(11)均通过通讯接口与所述数据可视化单元(16)进行连接，使所述DSP内存储的数据信息及所述图像处理单元(11)内存储的图像信息通过所述通讯接口传输到所述数据可视化单元(16)用于实现可视化数据查看。
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| CN101533053B (zh) * | 2009-04-24 | 2010-12-29 | 东北大学 | 静态无功补偿试验平台负载模拟及检测装置 |
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