CN113690901A - 一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，属于冶金熔炼设备技术领域，包括电网接入单元、变频电源单元、电容投切单元以及感应线圈单元，所述电网接入单元的输出端按照电力供应的工作线路电连接变频电源单元的输入端，所述变频电源单元的输出端电连接有电容投切单元的输入端，所述电容投切单元的输出端电连接有感应线圈单元的输入端；所述电网接入单元用于与外部的电网进行连接。该超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，通过设置投切电容器组C3和电容投切开关K，电容投切开关K对投切电容器组C3进行三挡的投切操作，在需要改变运行工况时，能及时方便的改变电容参数，达到改变熔炼炉性能的目的。

Description

一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置
技术领域
本发明属于冶金熔炼设备技术领域，具体为一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，大功率熔炼炉等冲击性负载在工业领域中被大量使用，造成电网中大量无功功率损耗。因而，无功功率控制是降低电网损耗、保证电力系统运行安全以及满足电能质量不可或缺的技术方法，对电路系统的影响是非常关键的。早期的重心型感应熔炼炉的补偿电容均为固定形式，不用投切，对炉子的性能影响不大。
目前，随着感应熔炼炉的大型化发展，吨位容量越来越大，补偿电容器的变化会对熔炼炉的性能产生很大的影响，为此我们提出了一种可以改变电容量参数的投切装置来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，包括电网接入单元、变频电源单元、电容投切单元以及感应线圈单元，所述电网接入单元的输出端按照电力供应的工作线路电连接变频电源单元的输入端，所述变频电源单元的输出端电连接有电容投切单元的输入端，所述电容投切单元的输出端电连接有感应线圈单元的输入端；所述电网接入单元用于与外部的电网进行连接，并采用线路传输方式接入来自外部的电网的电力，所述变频电源单元为应用在超大型合金感应熔炼炉上的感应熔炼炉变频电源，所述感应线圈单元为应用在超大型合金感应熔炼炉上的感应熔炼电炉线圈，所述电容投切单元用于对投切补偿电容；
所述电容投切单元包括并联电容器组C1、串联电容器组C2、投切电容器组C3以及一个电容投切开关K，其中，所述并联电容器组C1、串联电容器组C2与感应线圈单元、变频电源单元组成感应熔炼炉的负载谐振电路，所述并联电容器组C1、串联电容器组C2的电路为电容升压形式，所述投切电容器组C3并联在负载谐振电路上，所述电容投切开关K与投切电容器组C3进行串联，用于对投切电容器组C3进行投切；
所述投切监测单元包括开关校正模块、动作补偿模块以及动作计算模块，所述投切监测单元用于对电容投切单元中的电容投切开关K进行开关的校正以及开关动作的计算和补偿，并将经补偿后的数据反馈给电容投切单元；
所述电容投切单元将反馈后的补偿数据传递至补偿计算模块，所述补偿计算模块内置模型采用字母a、b、c分别表示C1、C2以及C3的投切逻辑变量，投切量用“1”进行表示，检测到所需求的无功功率用Qx表示，并约定感性无功功率为正，容性无功功率为负，需要补偿的无功功率Q0＝a×Qa+b×Qb+c×Qc；所述补偿计算模块将计算出的需要补偿的无功功率Q0传递给计算反馈模块，并由计算反馈模块将无功功率Q0的投切量反馈给感应线圈单元进行补偿。
进一步优化本技术方案，所述电容投切开关K为大电流高电压真空开关，所述电容投切开关K设定有三挡投切，所述三档投切分为高、中、低三个挡位。
进一步优化本技术方案，所述电容投切开关K在不带载状态下进行投切动作，用于防止带载状态下影响开关寿命以及产生开关故障。
进一步优化本技术方案，所述电网接入单元基于采样工作按照监测线路连接有电网测控模块，所述电网测控模块用于采集电网的电压、电流以及功率因数的参数信号。
进一步优化本技术方案，所述电容投切单元的输入端电连接有投切控制模块的输出端，所述投切控制模块用于对电容投切开关K进行挡位的开关控制，并执行并联电容器组C1、串联电容器组C2以及投切电容器组C3的补偿电容投切操作。
进一步优化本技术方案，所述电容投切单元的输入端电连接有电容监测模块的输出端，所述电容监测模块用于实时采集电容投切单元中并联电容器组C1、串联电容器组C2以及投切电容器组C3的电压和电流参数。
进一步优化本技术方案，所述补偿电容投切装置基于吨位容量在90T的超大型合金感应熔炼炉上进行使用。
进一步优化本技术方案，所述投切监测单元中的开关校正模块用于对电容投切开关K的初始动作时间进行校正；所述动作补偿模块用于对捕捉动作开关产生电路的脉冲信号进行补偿；所述动作计算模块用于对捕捉动作开关产生电路的脉冲信号进行计算。
与现有技术相比，本发明提供了一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，具备以下有益效果：
1、该超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，通过设置投切电容器组C3和电容投切开关K，电容投切开关K对投切电容器组C3进行三挡的投切操作，在需要改变运行工况时，能及时方便的改变电容参数，达到改变熔炼炉性能的目的。
2、该超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，通过投切操作可以改善整套合金感应熔炼炉功率因数，可以很好的适应冷炉料和热熔化后的各种炉况，同时，有效的调节了耐火材料炉衬的早、中、晚期厚度变化引起的负载功率的变化，在一定的程度上改善了炉子的启动性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置的结构示意图；
图2为本发明提出的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置中电容投切单元的结构组成图；
图3为本发明提出的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置中电容投切单元的连接示意图；
图4为本发明提出的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置中电网测控模块的监测示意图；
图5为现有技术中的一种电容投切单元的连接示意图；
图6为本发明提出的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置中投切监测单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例一：
一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，包括电网接入单元、变频电源单元、电容投切单元以及感应线圈单元，所述电网接入单元的输出端按照电力供应的工作线路电连接变频电源单元的输入端，所述变频电源单元的输出端电连接有电容投切单元的输入端，所述电容投切单元的输出端电连接有感应线圈单元的输入端；所述电网接入单元用于与外部的电网进行连接，并采用线路传输方式接入来自外部的电网的电力，所述变频电源单元为应用在超大型合金感应熔炼炉上的感应熔炼炉变频电源，所述感应线圈单元为应用在超大型合金感应熔炼炉上的感应熔炼电炉线圈，所述电容投切单元用于对投切补偿电容；
如图2和图3所示，所述电容投切单元包括并联电容器组C1、串联电容器组C2、投切电容器组C3以及一个电容投切开关K，其中，所述并联电容器组C1、串联电容器组C2与感应线圈单元、变频电源单元组成感应熔炼炉的负载谐振电路，所述并联电容器组C1、串联电容器组C2的电路为电容升压形式，所述投切电容器组C3并联在负载谐振电路上，所述电容投切开关K与投切电容器组C3进行串联，用于对投切电容器组C3进行投切。
具体的，所述电容投切开关K为大电流高电压真空开关，所述电容投切开关K设定有三挡投切，所述三档投切分为高、中、低三个挡位。
具体的，所述电容投切开关K在不带载状态下进行投切动作，用于防止带载状态下影响开关寿命以及产生开关故障。
具体的，所述电网接入单元基于采样工作按照监测线路连接有电网测控模块，如图4所示，所述电网测控模块用于采集电网的电压、电流以及功率因数的参数信号。
具体的，所述电容投切单元的输入端电连接有投切控制模块的输出端，所述投切控制模块用于对电容投切开关K进行挡位的开关控制，并执行并联电容器组C1、串联电容器组C2以及投切电容器组C3的补偿电容投切操作。
具体的，所述电容投切单元的输入端电连接有电容监测模块的输出端，所述电容监测模块用于实时采集电容投切单元中并联电容器组C1、串联电容器组C2以及投切电容器组C3的电压和电流参数。
具体的，所述补偿电容投切装置基于吨位容量在90T的超大型合金感应熔炼炉上进行使用。
实施例二：
请参阅图1，一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，包括电网接入单元、变频电源单元、电容投切单元以及感应线圈单元，所述电网接入单元的输出端按照电力供应的工作线路电连接变频电源单元的输入端，所述变频电源单元的输出端电连接有电容投切单元的输入端，所述电容投切单元的输出端电连接有感应线圈单元的输入端；所述电网接入单元用于与外部的电网进行连接，并采用线路传输方式接入来自外部的电网的电力，所述变频电源单元为应用在超大型合金感应熔炼炉上的感应熔炼炉变频电源，所述感应线圈单元为应用在超大型合金感应熔炼炉上的感应熔炼电炉线圈，所述电容投切单元用于对投切补偿电容；
如图2和图3所示，所述电容投切单元包括并联电容器组C1、串联电容器组C2、投切电容器组C3以及一个电容投切开关K，其中，所述并联电容器组C1、串联电容器组C2与感应线圈单元、变频电源单元组成感应熔炼炉的负载谐振电路，所述并联电容器组C1、串联电容器组C2的电路为电容升压形式，所述投切电容器组C3并联在负载谐振电路上，所述电容投切开关K与投切电容器组C3进行串联，用于对投切电容器组C3进行投切；
如图6所示，所述投切监测单元包括开关校正模块、动作补偿模块以及动作计算模块，所述投切监测单元用于对电容投切单元中的电容投切开关K进行开关的校正以及开关动作的计算和补偿，并将经补偿后的数据反馈给电容投切单元；
所述电容投切单元将反馈后的补偿数据传递至补偿计算模块，所述补偿计算模块内置模型采用字母a、b、c分别表示C1、C2以及C3的投切逻辑变量，投切量用“1”进行表示，检测到所需求的无功功率用Qx表示，并约定感性无功功率为正，容性无功功率为负，需要补偿的无功功率Q0＝a×Qa+b×Qb+c×Qc；所述补偿计算模块将计算出的需要补偿的无功功率Q0传递给计算反馈模块，并由计算反馈模块将无功功率Q0的投切量反馈给感应线圈单元进行补偿。
具体的，所述电容投切开关K为大电流高电压真空开关，所述电容投切开关K设定有三挡投切，所述三档投切分为高、中、低三个挡位。
具体的，所述电容投切开关K在不带载状态下进行投切动作，用于防止带载状态下影响开关寿命以及产生开关故障。
具体的，所述电网接入单元基于采样工作按照监测线路连接有电网测控模块，如图4所示，所述电网测控模块用于采集电网的电压、电流以及功率因数的参数信号。
具体的，所述电容投切单元的输入端电连接有投切控制模块的输出端，所述投切控制模块用于对电容投切开关K进行挡位的开关控制，并执行并联电容器组C1、串联电容器组C2以及投切电容器组C3的补偿电容投切操作。
具体的，所述电容投切单元的输入端电连接有电容监测模块的输出端，所述电容监测模块用于实时采集电容投切单元中并联电容器组C1、串联电容器组C2以及投切电容器组C3的电压和电流参数。
具体的，所述补偿电容投切装置基于吨位容量在90T的超大型合金感应熔炼炉上进行使用。
具体的，所述投切监测单元中的开关校正模块用于对电容投切开关K的初始动作时间进行校正；所述动作补偿模块用于对捕捉动作开关产生电路的脉冲信号进行补偿；所述动作计算模块用于对捕捉动作开关产生电路的脉冲信号进行计算。
实施例三：
采用实施例一或二所述的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置进行测试，与现有技术中的感应熔炼炉的补偿电容投切装置进行对比，现有技术中的感应熔炼炉的补偿电容投切装置的连接方式如图5所示。
对比现有技术中的感应熔炼炉的补偿电容投切装置，本发明所述的超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，通过设置投切电容器组C3和电容投切开关K，电容投切开关K对投切电容器组C3进行三挡的投切操作，在需要改变运行工况时，能及时方便的改变电容参数，达到改变熔炼炉性能的目的。并在国内最大吨位的超大型90吨合金感应熔炼炉上进行使用，取得了良好的效果。改善了整套合金感应熔炼炉功率因数，很好的适应了冷炉料和热熔化后的各种炉况，同时，有效的调节了耐火材料炉衬的早、中、晚期厚度变化引起的负载功率的变化，在一定的程度上改善了炉子的启动性能。
本发明的有益效果是：
1、该超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，通过设置投切电容器组C3和电容投切开关K，电容投切开关K对投切电容器组C3进行三挡的投切操作，在需要改变运行工况时，能及时方便的改变电容参数，达到改变熔炼炉性能的目的。
2、该超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，通过投切操作可以改善整套合金感应熔炼炉功率因数，可以很好的适应冷炉料和热熔化后的各种炉况，同时，有效的调节了耐火材料炉衬的早、中、晚期厚度变化引起的负载功率的变化，在一定的程度上改善了炉子的启动性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，包括电网接入单元、变频电源单元、电容投切单元、投切监测单元以及感应线圈单元，其特征在于，所述电网接入单元的输出端按照电力供应的工作线路电连接变频电源单元的输入端，所述变频电源单元的输出端电连接有电容投切单元的输入端，所述电容投切单元的输出端电连接有感应线圈单元的输入端；所述电网接入单元用于与外部的电网进行连接，并采用线路传输方式接入来自外部的电网的电力，所述变频电源单元为应用在超大型合金感应熔炼炉上的感应熔炼炉变频电源，所述感应线圈单元为应用在超大型合金感应熔炼炉上的感应熔炼电炉线圈，所述电容投切单元用于对投切补偿电容；
所述电容投切单元包括并联电容器组C1、串联电容器组C2、投切电容器组C3以及一个电容投切开关K，其中，所述并联电容器组C1、串联电容器组C2与感应线圈单元、变频电源单元组成感应熔炼炉的负载谐振电路，所述并联电容器组C1、串联电容器组C2的电路为电容升压形式，所述投切电容器组C3并联在负载谐振电路上，所述电容投切开关K与投切电容器组C3进行串联，用于对投切电容器组C3进行投切；
所述投切监测单元包括开关校正模块、动作补偿模块以及动作计算模块，所述投切监测单元用于对电容投切单元中的电容投切开关K进行开关的校正以及开关动作的计算和补偿，并将经补偿后的数据反馈给电容投切单元；
所述电容投切单元将反馈后的补偿数据传递至补偿计算模块，所述补偿计算模块内置模型采用字母a、b、c分别表示C1、C2以及C3的投切逻辑变量，投切量用“1”进行表示，检测到所需求的无功功率用Qx表示，并约定感性无功功率为正，容性无功功率为负，需要补偿的无功功率Q0＝a×Qa+b×Qb+c×Qc；所述补偿计算模块将计算出的需要补偿的无功功率Q0传递给计算反馈模块，并由计算反馈模块将无功功率Q0的投切量反馈给感应线圈单元进行补偿。
2.根据权利要求1所述的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，其特征在于，所述电容投切开关K为大电流高电压真空开关，所述电容投切开关K设定有三挡投切，所述三档投切分为高、中、低三个挡位。
3.根据权利要求1所述的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，其特征在于，所述电容投切开关K在不带载状态下进行投切动作，用于防止带载状态下影响开关寿命以及产生开关故障。
4.根据权利要求1所述的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，其特征在于，所述电网接入单元基于采样工作按照监测线路连接有电网测控模块，所述电网测控模块用于采集电网的电压、电流以及功率因数的参数信号。
5.根据权利要求1所述的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，其特征在于，所述电容投切单元的输入端电连接有投切控制模块的输出端，所述投切控制模块用于对电容投切开关K进行挡位的开关控制，并执行并联电容器组C1、串联电容器组C2以及投切电容器组C3的补偿电容投切操作。
6.根据权利要求1所述的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，其特征在于，所述电容投切单元的输入端电连接有电容监测模块的输出端，所述电容监测模块用于实时采集电容投切单元中并联电容器组C1、串联电容器组C2以及投切电容器组C3的电压和电流参数。
7.根据权利要求1所述的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，其特征在于，所述补偿电容投切装置基于吨位容量在90T的超大型合金感应熔炼炉上进行使用。
8.根据权利要求1所述的一种超大型合金感应熔炼炉的补偿电容投切装置，其特征在于，所述投切监测单元中的开关校正模块用于对电容投切开关K的初始动作时间进行校正；所述动作补偿模块用于对捕捉动作开关产生电路的脉冲信号进行补偿；所述动作计算模块用于对捕捉动作开关产生电路的脉冲信号进行计算。
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