CN208337171U - 一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统 - Google Patents

一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统 Download PDF

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陆波
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苏航
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Abstract

本实用新型提供了一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统，与镀锡生产线中的电阻软熔段输入导电辊及电阻软熔段输出导电辊连接，包括：电阻软熔电源及储能装置；储能装置包括：储能模块、双向变流器及控制器；电阻软熔电源的输出端分别连接电阻软熔段输入导电辊及电阻软熔段输出导电辊，形成软熔回路；储能装置与电阻软熔电源连接，并通过储能模块、双向变流器及控制器，向软熔回路输出补偿有功功率或补偿无功功率，以使软熔回路中的回路有功功率维持在一有功预设值以及回路无功功率维持在一无功预设值。本实用新型可提高软熔电源效率，实现精确调整频率、无功功率及有功功率，达到节约镀锡量及精确消除“木纹”的效果。

Description

一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统
技术领域
本实用新型涉及冶金领域，尤指一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统。
背景技术
软熔工艺，是镀锡生产线一道重要工序或者加工段，将镀锡带钢加热到锡的熔点232℃以上，让带钢表面的镀锡层熔化可流动状态，并产生金属光泽，然后，带钢经过水槽段，带钢光亮。在低镀锡量(1.1g/m2和2.8g/m2)生产情况下，经常出现木纹状条纹，造成视觉差异，即美观度也差，俗称“木纹”缺陷。并不影响质量，但卖像不好，降低了市场售出价格，影响经济效益。
电镀锡生产是以电能量型为主的典型生产线。镀锡生产中，出现一些钢带运行速度变化、钢板材质不均匀、镀锡段干扰均会导致镀锡电源的电流值波动，使电源功率波动，直接影响电路中的交流频率的变化。频率变化直接影响镀锡生产板的“木纹”缺陷的减少或存在。
目前镀锡生产线的软熔技术，可以通过设置高于工频的频率对应对镀锡板加热，基本解决了镀锡板的木纹缺陷，且已经摸索出一套工艺数据或者表，在不同镀锡工艺下，对应不同的频率F，属于粗调整范畴。但缺点是工作受镀锡生产镀锡厚度变化、生产线速度的变化、其他扰动的冲击等，软熔电源回路中的电流(负荷)波动→功率波动→回路中频率波动→影响木纹缺陷出现的波动，以及由于电源回路中存在一对扼流圈，工作时电源功率因数低导致系统电源效率低。
实用新型内容
为了解决目前软熔技术存在的频率不能精确调整、无法调整无功功率、软熔电源效率低等问题，本实用新型实施例的主要目的在于提供一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统，与镀锡生产线中的电阻软熔段输入导电辊及电阻软熔段输出导电辊连接，用于对所述镀锡生产线中的带钢进行软熔，所述系统包括：电阻软熔电源及储能装置；所述储能装置包括：储能模块、双向变流器及控制器；
所述电阻软熔电源的输出端分别连接所述电阻软熔段输入导电辊及电阻软熔段输出导电辊，形成软熔回路；
所述储能装置与所述电阻软熔电源连接，并通过所述储能模块、双向变流器及控制器，向所述软熔回路输出补偿有功功率或补偿无功功率，以使所述软熔回路中的回路有功功率维持在一有功预设值以及回路无功功率维持在一无功预设值；
其中，所述储能模块与所述双向变流器连接，用于向所述双向变流器输出电能；
所述双向变流器与所述电阻软熔电源连接，用于向所述软熔回路输出补偿有功功率或补偿无功功率；
所述控制器与所述储能模块及双向变流器连接，用于根据所述有功预设值及所述回路有功功率与所述无功预设值及回路无功功率输出控制指令，以控制所述储能模块向所述双向变流器输出电能，并控制所述双向变流器利用所述电能向所述软熔回路输出所述补偿有功功率或补偿无功功率。
可选的，在本实用新型的一实施例中，所述储能模块包括：蓄电池组及电池监控模块；所述电池监控模块与所述蓄电池组及所述控制器连接，用于采集所述蓄电池组的状态信息，将所述状态信息发送至所述控制器。
可选的，在本实用新型的一实施例中，所述双向变流器包括一变流器控制模块，所述变流器控制模块与所述控制器连接。
可选的，在本实用新型的一实施例中，所述储能装置还包括：第一电检测模块与第二电检测模块；所述第一电检测模块与所述控制器连接，用于采集所述软熔回路中的所述回路有功功率及回路无功功率，并将所述回路有功功率及回路无功功率发送至所述控制器；所述第二电检测模块与所述控制器连接，用于采集所述双向变流器输出的所述补偿有功功率或补偿无功功率，并将所述补偿有功功率或补偿无功功率发送至所述控制器。
可选的，在本实用新型的一实施例中，所述控制器与所述镀锡生产线中的总控制器连接，用于接收所述总控制器发送的所述有功预设值及无功预设值。
可选的，在本实用新型的一实施例中，所述电阻软熔电源包括电源模块及输出变压器，所述输出变压器与所述电源模块及所述储能装置连接。
本实用新型在软熔镀锡带钢过程中，可改变回路中的频率特性以及功率因数，提高软熔电源效率，实现精确调整频率、无功功率以及有功功率，达到节约镀锡量以及精确消除“木纹”的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统的储能装置结构示意图；
图3为本实用新型实施例一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统的等效电路图；
图4为本实用新型实施例一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统的效果仿真图。
符号说明：
110电阻软熔段输入接地辊 120电阻软熔段输出接地辊
210电阻软熔段输入扼流圈 220电阻软熔段输出扼流圈
300电阻软熔段软熔塔 400淬水槽和沉没辊
500挤干辊 610电阻软熔段输入导电辊
620电阻软熔段输出导电辊 700转向辊
800电阻软熔电源
810输出变压器(单相)
820电源模块(单相)
900储能装置
910双向变流器
920蓄电池组
930控制器
具体实施方式
本实用新型实施例提供一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示为本实用新型实施例一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统的结构示意图，图中系统与镀锡生产线中的电阻软熔段输入导电辊610及电阻软熔段输出导电辊620连接，用于对所述镀锡生产线中的带钢进行软熔，所述系统包括：电阻软熔电源800及储能装置900；所述储能装置900包括：储能模块920、双向变流器910及控制器930；
所述电阻软熔电源800的输出端分别连接所述电阻软熔段输入导电辊610及电阻软熔段输出导电辊620，形成软熔回路；
所述储能装置900与所述电阻软熔电源800连接，并通过所述储能模块920、双向变流器910及控制器930，向所述软熔回路输出补偿有功功率或补偿无功功率，以使所述软熔回路中的回路有功功率维持在一有功预设值以及回路无功功率维持在一无功预设值；
其中，所述储能模块920与所述双向变流器910连接，用于向所述双向变流器910输出电能；
所述双向变流器910与所述电阻软熔电源800连接，用于向所述软熔回路输出补偿有功功率或补偿无功功率；
所述控制器930与所述储能模块920及双向变流器910连接，用于根据所述有功预设值及所述回路有功功率与所述无功预设值及回路无功功率输出控制指令，以控制所述储能模块920向所述双向变流器910输出电能，并控制所述双向变流器910利用所述电能向所述软熔回路输出所述补偿有功功率或补偿无功功率。
在本实施例中，如图1所示的箭头方向为镀锡生产线中带钢的移动方向，电阻软熔电源800的两个输出端分别连接电阻软熔段输入导电辊610及电阻软熔段输出导电辊620，与电阻软熔段输入接地辊110、电阻软熔段输入扼流圈210、电阻软熔段软熔塔300、淬水槽和沉没辊400及挤干辊500共同形成回路，作为软熔回路，电阻软熔电源800通过软熔回路对带钢进行软熔。电阻软熔电源800同时与储能装置900并联连接，当软熔回路中出现带钢运行速度变化、钢板材质不均匀、镀锡段干扰等情况时，储能装置900向回路中输出有功功率或者无功功率，以维持软熔回路以稳定的工作状态运行。其中，软熔回路中的有功功率可称为回路有功功率，软熔回路中的无功功率可称为回路无功功率，可预先设置回路有功功率与回路无功功率的值，分别称为有功预设值与无功预设值，软熔回路保持在有功预设值与无功预设值时，可以保证软熔过程的顺利稳定进行，有功预设值与无功预设值可根据实际施工运行情况进行设定。
具体的，储能装置900包括储能模块920、双向变流器910及控制器930，其中，储能模块920与双向变流器910连接，控制器930与储能模块920、双向变流器910连接。控制器930根据软熔回路中的回路有功功率及有功预设值、回路无功功率及无功预设值，控制储能模块920向双向变流器910输出电能，具体可以为控制储能模块900输出的电压值及电流值大小。同时，控制器930控制双向变流器910利用储能模块920输出的电能，向软熔回路中输出有功功率或者无功功率，具体可以为控制双向变流器910输出电压、电流及相数等。由储能装置900输出的该有功功率可称作补偿有功功率、该无功功率可称作补偿无功功率。
作为本实用新型的一个实施例，如图2所示为本实用新型实施例一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统的储能装置结构示意图，图中所示储能模块920包括：蓄电池组及电池监控模块；电池监控模块与蓄电池组及所述控制器连接，用于采集蓄电池组的状态信息，将状态信息发送至控制器930。其中，电池监控模块与蓄电池组、控制器930连接，将采集到的蓄电池组的状态信息发送至控制器930，蓄电池组的状态信息具体可以为电池当前电量、电压、电流等数据。
在本实施例中，控制器930还用于根据有功预设值及回路有功功率、无功预设值及回路无功功率与状态信息，控制储能模块输出的电压值及电流值。控制器930接收到电池检测模块发送的蓄电池组状态信息后，根据回路有功功率及有功预设值、回路无功功率及无功预设值与状态信息，控制储能模块输出电能。具体的，控制器930根据回路有功功率及有功预设值、回路无功功率及无功预设值可以判断出所需要输出的补偿有功功率的值或补偿无功功率的值，同时根据蓄电池组的状态信息判断目前蓄电池组是否能够提供相应的电压及电流，由此实现提高蓄电池组的利用率，并有效保护蓄电池组。
作为本实用新型的一个实施例，如图2中所示的双向变流器910包括一变流器控制模块，变流器控制模块与控制器930连接；控制器930通过控制变流器控制模块调节双向变流器910输出的补偿有功功率或补偿无功功率。具体的，控制器930通过变压器控制模块实现对双向变流器910输出的功率值的调节，进一步的，可以通过变压器控制模块调节双向变流器910输出的电压、电流及相数等。较佳的，双向变流器可以采用例如PCS(Power ControlSystem)。
在本实施例中，如图2所示双向变流器910还包括一DC/AC双向变换模块，用于实现双向调节。
作为本实用新型的一个实施例，如图2中所示的储能装置900还包括：第一电检测模块与第二电检测模块；第一电检测模块与控制器930连接，用于采集软熔回路中的回路有功功率及回路无功功率，并将回路有功功率及回路无功功率发送至控制器930；第二电检测模块与控制器930连接，用于采集双向变流器910输出的补偿有功功率或补偿无功功率，并将补偿有功功率或补偿无功功率发送至控制器930。
在本实施例中，控制器930还用于比较回路有功功率与有功预设值及比较回路无功功率与无功预设值，输出比较结果；根据比较结果，控制储能模块及双向变流器向软熔回路输出补偿有功功率或补偿无功功率。
其中，控制器930根据第一电检测模块采集软熔回路中的回路有功功率及回路无功功率，比较回路有功功率与有功预设值，以及比较回路无功功率与无功预设值，输出比较结果。依据该比较结果控制储能模块920及双向变流器910输出补偿有功功率或补偿无功功率。具体的，当回路有功功率低于有功预设值时，控制器930控制储能模块920及双向变流器910向软熔回路输出补偿有功功率；当回路无功功率低于无功预设值时，控制器930控制储能模块920及双向变流器910向软熔回路输出补偿无功功率。
进一步的，当回路有功功率低于有功预设值时，控制器930判断回路有功功率的值与有功预设值的差值，根据该差值控制储能模块920及双向变流器910输出相应的有功功率。类似的，当回路无功功率低于无功预设值时，控制器930判断回路无功功率的值与无功预设值的差值，根据该差值控制储能模块920及双向变流器910输出相应的无功功率。
值得注意的，当储能装置900对软熔回路中的有功功率进行调节时，可以实现精确调整回路中的频率，当储能装置900对软熔回路中的无功功率进行调节时，可以实现精确调整回路中的功率因数，提高电阻软熔电源的效率。
在本实施例中，控制器930还用于根据第二电检测模块发送的补偿有功功率及有功预设值，调整双向变流器910输出的补偿有功功率的值；根据第二电检测模块发送的补偿无功功率及所述无功预设值，调整双向变流器910输出的补偿无功功率的值。控制器根据第二电检测模块采集的双向变流器输出的补偿有功功率的值以及回路有功功率，调整双向变流器910输出的补偿有功功率的值，调整双向变流器910输出的补偿无功功率的值与此过程一致。此过程为反馈控制过程，较佳的，可以下垂控制。
作为本实用新型的一个实施例，控制器930与所述镀锡生产线中的总控制器连接，用于接收总控制器发送的有功预设值及无功预设值。如图2所示控制器930与镀锡生产线的总控制器连接，通过总控制器可以预先设置有功预设值与无功预设值。此外，如图2所示，电阻软熔电源800输出端与电阻软熔段输入导电辊610及电阻软熔段输出导电辊620之间还设置有镀锡电源变压器。
作为本实用新型的一个实施例，电阻软熔电源包括电源模块820及输出变压器810，输出变压器810与电源模块820及储能装置900连接。如图1所示，电阻软熔电源内包括电源模块820及输出变压器810。
进一步的，储能装置900可以根据电阻软熔电源800输出侧的频率大小，调节其自身的工作状态。较佳的，可以例如为：当电阻软熔电源800输出侧频率范围F<96％F，储能装置900不处在充电状态(开始准备放电状态)；当电阻软熔电源800输出侧频率范围96％F≤F<99％F，储能装置900处在充电状态0.2s内转为放电状态，输出有功功率，并连续运行；电阻软熔电源800输出侧频率范围99％F≤F≤100.4％F，储能装置900处在正常充电或准备放电状态运行；电阻软熔电源800输出侧频率范围100.4％F<F≤101％F，储能装置900充电状态；电阻软熔电源800输出侧频率范围F>101％F，储能装置900继续处在充电状态，双向变流器910允许运行在频率调整范围之间工作或者暂定工作。
此外，储能装置900自行保护措施，当电阻软熔电源800的电压波动超出一个范围时，可控制储能装置900正常工作和停机运行。较佳的，可以例如为：电阻软熔电源800输出侧电压范围U>50％UN，辅助有源装置900处在分闸时间不超过0.2s，UN为电阻软熔电源800输出侧额定电压；电阻软熔电源800输出侧电压范围50％UN≤U<85％UN，储能装置900处在分闸时间不超过2s；电阻软熔电源800输出侧电压范围85％UN≤U<110％UN，储能装置900处在正常充电或放电运行；电阻软熔电源800输出侧电压范围110％UN≤U<120％UN，储能装置900处在分闸时间不超过2s；电阻软熔电源800输出侧电压范围120％UN≤U，储能装置900处在分闸时间不超过0.2s。
如图3所示为本实用新型实施例一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统的等效电路图，图3中可看出，电阻软熔电源800与储能装置900并联连接。同时，与电阻软熔电源800及储能装置900并联连接的还有电阻软熔段输入接地辊110与电阻软熔段输出接地辊120之间的带钢电阻，此外还包括两个电抗器。
其中，由于扼流圈210和220作为软熔系统的负载，电抗较大，大大降低了电阻软熔电源800的功率因数和电源效率。调整储能装置900输出的无功功率以及特定算法计算出结果，来闭环控制无功功率，在工艺设定某一个种工作状况下，达到精确控制功率因数。一般提高电源效率15％以上。较佳的，可以例如为：电阻软熔电源800输出功率因数只需在(超前)～0.98(滞后)之间(-0.98<CosΦ<+0.98)，储能装置900处在输出无功功率Q。调整无功功率以稳定电阻软熔电源800输出侧的电压，保证在镀锡板在加热中以某种频率中获得稳定的功率，均匀加热镀锡层，导致镀锡层均匀分布在基板上。
此外，储能装置900，具有控制功能：在镀锡生产线状况，可以自动进入充电后者放电工作状况；可以与外部通讯，直接连接工业级网络和外围网络；可以监控蓄电池工作状况；自动记录充电和放电次数，即有功功率、无功功率输出次数和输出数量，结合每种工艺镀锡量，进行成本核算；装置的自动保护能力。
如图4所示为本实用新型实施例一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统的效果仿真图，仿真条件为：电阻软熔电源容量：20kVA，储能装置：2kVA，电源频率：50Hz(作为标称值)，有功功率跟踪斜率：1/50储能装置功率。其中，利用有功功率与频率控制的下垂控制方法，来控制镀锡生产电源回路中的频率，具体过程为：a、频率响应在死区中：在频率低于标称值的情况下，有功功率不参与调制或控制。b、下垂控制：在频率偏差(低于标称值频率值)的情况下，储能电源装置须根据下垂的策略提供正的有功功率输出变化。需要注意的是，下垂控制可以对称使用。相反，在超过(高于标称频率值)频率设定值的情况下，必须提供负电变化。镀锡生产线频率高于设定值不影响消除“木文”缺陷。c、最大功率能力：首先，将最低频率值，设置在储能装置电源能提供的最大功率值。超过该值，控制系统不工作。
从图4中可以看出，在软熔系统频率下降时，利用本实用新型中的储能装置输出补偿有功功率，可以实现实时精确的调整系统频率，达到精确调频的效果，频率精度范围：-4％≤δ≤+1％。
通过本实用新型中镀锡生产线电阻软熔电源与储能装置一起工作，当受镀锡生产镀锡厚度变化、生产线速度的变化、其他扰动的冲击出现时，储能装置可确保回路中的工作频率不变。以及在工作中，电源回路中的电压偏低、或者无功功率低，储能装置可提高电阻软熔电源回路中的电压、功率因数和效率。由此改变回路中的频率特性以及功率因数，提高软熔电源效率，实现精确调整频率、无功功率以及有功功率，达到节约镀锡量以及精确消除“木纹”的效果。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统，与镀锡生产线中的电阻软熔段输入导电辊及电阻软熔段输出导电辊连接，用于对所述镀锡生产线中的带钢进行软熔，其特征在于，所述系统包括：电阻软熔电源及储能装置；所述储能装置包括：储能模块、双向变流器及控制器；
所述电阻软熔电源的输出端分别连接所述电阻软熔段输入导电辊及电阻软熔段输出导电辊，形成软熔回路；
所述储能装置与所述电阻软熔电源连接，并通过所述储能模块、双向变流器及控制器，向所述软熔回路输出补偿有功功率或补偿无功功率，以使所述软熔回路中的回路有功功率维持在一有功预设值以及回路无功功率维持在一无功预设值；
其中，所述储能模块与所述双向变流器连接，用于向所述双向变流器输出电能；
所述双向变流器与所述电阻软熔电源连接，用于向所述软熔回路输出补偿有功功率或补偿无功功率；
所述控制器与所述储能模块及双向变流器连接，用于根据所述有功预设值及所述回路有功功率与所述无功预设值及回路无功功率输出控制指令，以控制所述储能模块向所述双向变流器输出电能，并控制所述双向变流器利用所述电能向所述软熔回路输出所述补偿有功功率或补偿无功功率。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能模块包括：蓄电池组及电池监控模块；所述电池监控模块与所述蓄电池组及所述控制器连接，用于采集所述蓄电池组的状态信息，将所述状态信息发送至所述控制器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述双向变流器包括一变流器控制模块，所述变流器控制模块与所述控制器连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能装置还包括：第一电检测模块与第二电检测模块；
所述第一电检测模块与所述控制器连接，用于采集所述软熔回路中的所述回路有功功率及回路无功功率，并将所述回路有功功率及回路无功功率发送至所述控制器；
所述第二电检测模块与所述控制器连接，用于采集所述双向变流器输出的所述补偿有功功率或补偿无功功率，并将所述补偿有功功率或补偿无功功率发送至所述控制器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器与所述镀锡生产线中的总控制器连接，用于接收所述总控制器发送的所述有功预设值及无功预设值。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电阻软熔电源包括电源模块及输出变压器，所述输出变压器与所述电源模块及所述储能装置连接。
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CN108631339A (zh) * 2018-06-25 2018-10-09 中冶京诚工程技术有限公司 一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统
CN108631339B (zh) * 2018-06-25 2024-02-06 中冶京诚工程技术有限公司 一种基于储能装置的镀锡生产线软熔系统

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