JP2828478B2 - Power supply for DC arc furnace - Google Patents
Power supply for DC arc furnaceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、直流アークのアーク熱によって金属の溶解
や加熱を行ない、いわゆる直流アーク炉の電源装置に関
するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power supply device for a so-called DC arc furnace which melts or heats a metal by the arc heat of a DC arc.
(従来の技術) 直流アーク炉の電源装置の構成は、通常、第5図に示
すものによって代表される。(Prior Art) The configuration of a power supply device of a DC arc furnace is typically represented by that shown in FIG.
同図において、三相交流電源1の電圧は変換装置用変
圧器2によって目的とする直流電圧に比例した交流電圧
に降圧され、更に、サイリスタ変換装置からなる多相整
流装置3によって直流電圧に変換される。この整流装置
3の直流陽極側は、大電流母線7を経てアーク炉8の炉
底側電極4に接続されている。また、整流装置3の直流
陰極側は直流リアクトル5及び大電流母線7を経て可動
式の黒鉛電極6に接続されている。In FIG. 1, the voltage of a three-phase AC power supply 1 is reduced by a converter transformer 2 to an AC voltage proportional to a target DC voltage, and further converted to a DC voltage by a polyphase rectifier 3 comprising a thyristor converter. Is done. The DC anode side of the rectifier 3 is connected to the bottom electrode 4 of the arc furnace 8 via the large current bus 7. The DC cathode side of the rectifier 3 is connected to a movable graphite electrode 6 via a DC reactor 5 and a large current bus 7.
そして、黒鉛電極6の先端と炉底側電極4に接した被
溶解金属または被加熱金属Mとの間に直流アークAを発
生させ、そのアーク熱を利用することによって金属の溶
解や加熱を行なうものである。Then, a DC arc A is generated between the tip of the graphite electrode 6 and the metal to be melted or the metal to be heated M in contact with the furnace bottom side electrode 4, and the metal is melted or heated by utilizing the arc heat. Things.
このような直流アーク炉8では、直流アークAが発生
する熱エネルギーを有効に被溶解金属または被加熱金属
Mへ伝えるため、整流装置3を構成する整流素子を例え
ばサイリスタ(SCR)とし、その点弧位相角制御によっ
て直流電圧,電流を制御すると共に、可動式の黒鉛電極
6の位置を制御することで直流アークAの長さを制御し
ている。なお、サイリスタによる点弧位相角制御は、被
溶解金属等の物理的な状態変化に対応して数ms以内の高
速応答とし、黒鉛電極6はその機械系の制約により支配
される数十〜数百msの応答によって、比較的ゆっくりと
した位置制御が行なわれる。In such a DC arc furnace 8, in order to effectively transfer the thermal energy generated by the DC arc A to the metal to be melted or the metal to be heated M, the rectifying element constituting the rectifying device 3 is, for example, a thyristor (SCR). The length of the DC arc A is controlled by controlling the DC voltage and current by controlling the arc phase angle and controlling the position of the movable graphite electrode 6. The firing phase angle control by the thyristor has a high-speed response within several milliseconds in response to a physical state change of the metal to be melted, and the graphite electrode 6 has several tens to several A relatively slow position control is performed by a response of 100 ms.
上述の直流アーク炉8において、被溶解金属や被加熱
金属Mは、溶解・加熱の進行に従ってその物理的な形態
を時々刻々ランダムかつ高速に変化させていく。当然、
この物理的変化に対して、発生した直流アークAの長さ
も同じように変動しようとする。これに対し、黒鉛電極
6の位置制御の応答は前述の如く比較的ゆっくりとして
いるため、高速のアーク長変動をなくすことは不可能で
ある。従って、アーク長は溶解・加熱の進行に伴って高
速で変動せざるを得ない状況となっている。In the DC arc furnace 8 described above, the physical form of the metal to be melted or the metal to be heated M is changed at random and at high speed as the melting and heating progresses. Of course,
In response to this physical change, the length of the generated DC arc A also tends to vary. On the other hand, since the response of the position control of the graphite electrode 6 is relatively slow as described above, it is impossible to eliminate the high-speed fluctuation of the arc length. Therefore, the arc length has to be changed at high speed with the progress of melting and heating.
一方、直流アーク炉8の実用的な仕様は電圧が数百ボ
ルト、電流が数万アンペアのオーダーであるが、この程
度の大容量アークの場合にはアーク長はアーク電圧のほ
ぼ比例するとみなすことができる。従って、アーク長が
前述の如く高速で変動する場合、特にアーク長がある安
定状態よりも長くなろうとする場合、これに伴ってアー
ク電圧も高くしてやらないとアーク電流の減少やアーク
の消滅といった不安定状態に陥る結果となり、アーク炉
操業の安定化を阻害する結果となる。On the other hand, the practical specifications of the DC arc furnace 8 are a voltage of several hundred volts and a current of the order of tens of thousands of amps, but in the case of a large-capacity arc of this magnitude, it is assumed that the arc length is almost proportional to the arc voltage. Can be. Therefore, when the arc length fluctuates at a high speed as described above, especially when the arc length is going to be longer than a certain stable state, unless the arc voltage is increased accordingly, the arc current decreases or the arc disappears. This results in a stable state, which impairs stabilization of the arc furnace operation.
つまり、アーク長が高速で変動する場合には、アーク
を途切れさせないために、電源装置としてはいわゆる電
圧の突き上げを大きく確保できるものが要求されてい
る。In other words, when the arc length fluctuates at a high speed, a power supply device that can ensure a large so-called voltage thrust is required in order to prevent interruption of the arc.
このため実際の操業においては、第6図の直流電圧・
電流特性曲線に示すように、整流装置3の直流出力電圧
Edは、平均的なアーク電流Id1(直流電流定格値)及び
平均的なアーク電圧Ed1(直流電圧定格値)の交点から
アーク長が高速に長くなるように変化しても、このアー
ク長に対して十分な電圧を供給できるように十分な電圧
余裕を持たせて設定されている。Therefore, in actual operation, the DC voltage
As shown in the current characteristic curve, the DC output voltage of the rectifier 3
E d is also average arc current I d1 arc length from the intersection of (direct current rated value) and the average arc voltage E d1 (DC voltage rated value) is changed to be longer at a high speed, the arc The length is set with a sufficient voltage margin so that a sufficient voltage can be supplied to the length.
つまり、第6図では、平均的なアーク電圧Ed1に電圧
余裕ΔVを加えた電圧Ed1sが、電源装置の供給できるId
=Id1の時の最大電圧である。従ってこの特性曲線によ
れば、アーク長が電圧Ed1に相当する長さからEd1sに相
当する長さまで変動しても、直流電流(アーク電流)Id
はId1のままで直流アークAを途切れさせることなく継
続させ得ることが明らかである。That is, in FIG. 6, the voltage E d1s obtained by adding the voltage margin ΔV to the average arc voltage E d1 is equal to I d that can be supplied by the power supply device.
= Maximum voltage when Id1 . Therefore, according to this characteristic curve, even if the arc length fluctuates from the length corresponding to the voltage E d1 to the length corresponding to E d1s , the DC current (arc current) I d
It is apparent that DC arc A can be continued without interruption while maintaining I d1 .
なお、第6図において、VIsは電源装置が出力し得る
最大直流電圧・電流特性曲線であり、この曲線は整流装
置3のサイリスタの制御角αが最小値である場合のもの
である。また、VI1は電源装置が出力する直流電圧・電
流の目標設定曲線であり、制御角αが設定値(=α1)
の場合のものである。更に、Ed0は直流無負荷電圧を、E
0は等価直流無負荷電圧であって制御角αが最小時の値
を、E01は同じく等価直流無負荷電圧であって制御角α
が設定値(=α1)の時の値をそれぞれ示している。Note that in Figure 6, VI s is the maximum DC voltage-current characteristic curve of a power supply can output, the curve is of the case where the control angle of the thyristor rectifier 3 alpha is the minimum value. VI 1 is a target setting curve of the DC voltage / current output from the power supply, and the control angle α is a set value (= α 1 ).
This is the case. Furthermore, E d0 represents the DC no-load voltage,
0 is the equivalent DC no-load voltage and the value when the control angle α is the minimum, and E 01 is the equivalent DC no-load voltage and the control angle α
Indicates the value when the set value (= α 1 ).
ここで、直流電圧Edは下記の一般式で与えられる。Here, the DC voltage Ed is given by the following general formula.
Ed=Ed0・cosα−eT−eR …(1) この(1)式から明らかなように、直流電圧Edはcos
αを変化させて制御することができる。なお、(1)式
において、αは前述の如くサイリスタの制御角、eTは交
流電源1等のリアクタンスによる電圧降下、eRは抵抗に
よる電圧降下である。E d = E d0 · cos α−e T −e R (1) As is apparent from the equation (1), the DC voltage E d is cos
It can be controlled by changing α. In the equation (1), α is the control angle of the thyristor as described above, e T is the voltage drop due to the reactance of the AC power supply 1 and the like, and e R is the voltage drop due to the resistance.
第6図において、電圧余裕ΔVを十分に大きくとって
アークの安定を得ようとするならば、上記(1)式にお
いて制御角αを大きく設定すればよい。In FIG. 6, if the voltage margin ΔV is sufficiently large to obtain arc stability, the control angle α may be set large in the above equation (1).
一方、整流装置3の運転時の力率は、次の(2)式に
よって与えられる。On the other hand, the power factor during operation of the rectifier 3 is given by the following equation (2).
なお、この(2)式において、uは転流重なり角であ
る。上記(2)式から、アークの安定を得るために制御
角αを大きくすると、整流装置3の力率が低下すること
が明らかである。通常、この種の負荷を有する工場の受
電点力率は一定値以上になるように要求されており、上
述のように力率が低下するとそれに応じた力率改善用の
コンデンサ設備等が新たに要求されることとなる。 In the equation (2), u is a commutation overlap angle. It is apparent from the above equation (2) that when the control angle α is increased in order to obtain arc stability, the power factor of the rectifier 3 decreases. Usually, the power receiving point power factor of a factory having this kind of load is required to be a certain value or more, and when the power factor is reduced as described above, a capacitor facility or the like for improving the power factor is newly added. Will be required.
(発明が解決しようとする課題) このように、従来の直流アーク炉用電源装置において
は、アークの安定を得るために制御角αを常時大きくす
ると共に、整流装置3が発生し得る最大出力電圧よりも
十分に低い直流電圧を出力させることで電圧余裕ΔVを
大きくして電圧の突き上げを確保し、アーク長の変化に
備えていた。しかしながら、電圧の突き上げを大きくす
ると交流電源1から摂る無効電力が増大すると共に、定
常運転時の整流装置3の力率低下を招く結果となり、力
率改善用に大容量のコンデンサ設備等を必要として経済
的な負担が極めて大きなものとなっていた。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional power supply device for a DC arc furnace, the control angle α is constantly increased in order to obtain arc stability, and the maximum output voltage that can be generated by the rectifier 3 is obtained. By outputting a DC voltage that is sufficiently lower than that, the voltage margin ΔV is increased to secure the voltage thrust and to prepare for a change in the arc length. However, increasing the voltage boost increases the reactive power taken from the AC power supply 1 and results in a decrease in the power factor of the rectifier 3 during a steady operation, requiring a large-capacity capacitor facility or the like for improving the power factor. The financial burden was extremely high.
本発明は上記問題点を解決するために提案されたもの
で、その目的とすることろは、アークの安定を得るため
に電圧余裕を十分に確保しながら、電源装置が摂る無効
電力を小さくし、定常運転時の力率低下を未然に防止し
て力率改善設備等による経済的な負担を軽減した直流ア
ーク炉用電源装置を提供することにある。The present invention has been proposed to solve the above problems, and its purpose is to reduce the reactive power consumed by the power supply device while securing a sufficient voltage margin to obtain arc stability. Another object of the present invention is to provide a power supply device for a DC arc furnace in which a power factor is prevented from lowering during a steady operation and the economical burden of a power factor improving facility or the like is reduced.
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、第1の発明は、交流電源に
接続されて整流装置として動作可能な電力変換装置によ
り直流アーク炉に直流電力を供給する直流アーク炉用電
源装置において、前記電力変換装置を、並列接続された
低電圧・大電流定格のサイリスタ変換装置等からなる主
変換装置と高電圧・小電流定格のサイリスタ変換装置や
GTO変換装置等からなる補助変換装置とにより構成し、
前記直流アーク炉に流れるアーク電流が大きい時には前
記主変換装置及び補助変換装置を動作させて前記アーク
電流を両変換装置に分担させ、前記アーク電流が前記補
助変換装置の流し得るレベル以下になった時には前記主
変換装置を停止させて前記補助変換装置のみを動作さ
せ、電源装置の直流出力電圧を前記補助変換装置の出力
し得る電圧にまで高めるようにしたものである。(Means for Solving the Problems) To achieve the above object, a first invention is a DC arc furnace that supplies DC power to a DC arc furnace by a power converter connected to an AC power supply and operable as a rectifier. In the power supply device for use, the power conversion device, a main conversion device including a thyristor conversion device of a low voltage and a large current rating connected in parallel and a thyristor conversion device of a high voltage and a small current rating,
Auxiliary conversion device consisting of GTO conversion device etc.
When the arc current flowing in the DC arc furnace is large, the main converter and the auxiliary converter are operated to share the arc current between the two converters, and the arc current is below the level at which the auxiliary converter can flow. At times, the main converter is stopped and only the auxiliary converter is operated, so that the DC output voltage of the power supply is increased to a voltage that can be output by the auxiliary converter.
また、第2の発明は、サイリスタ変換装置等からなる
主変換装置及びダイオード整流装置やサイリスタ変換装
置等からなる補助変換装置を直列接続して前記主変換装
置が出力し得る直流電圧を前記補助変換装置が出力し得
る直流電圧よりも大きくし、前記直流アーク炉に流れる
アーク電流が変動した時の電源装置の直流出力電圧の変
動分を前記主変換装置側にて確保するようにしたもので
ある。Further, the second invention connects the main conversion device such as a thyristor conversion device and the auxiliary conversion device such as a diode rectifier and a thyristor conversion device in series to convert the DC voltage that can be output from the main conversion device into the auxiliary conversion device. The DC voltage that can be output by the device is larger than the DC voltage that can be output, and a fluctuation of the DC output voltage of the power supply device when the arc current flowing in the DC arc furnace fluctuates is secured on the main converter side. .
(作用) 第1の発明によれば、被溶解金属や被加熱金属の物理
的変化によりアーク長が長くなると、電源装置がアーク
炉に供給する直流電流(アーク電流)が小さくなる。こ
の直流電流が補助変換装置の流し得るレベル以下になっ
た時に主変換装置を停止させて高電圧・小電流定格の補
助変換装置のみを動作させることにより、電圧の突き上
げを十分に確保してアーク電流を減少させずにアークを
安定して継続させることができる。ここで、サイリスタ
変換装置等からなる主変換装置は定常状態において制御
角を小さくして動作させることができ、力率の低下を招
かないと共に、補助変換装置は本来的に小容量であって
交流電源から摂る無効電力が小さいため、電源装置全体
としての無効電力は小さくなる。(Operation) According to the first aspect, when the arc length is increased due to a physical change of the metal to be melted or the metal to be heated, the DC current (arc current) supplied to the arc furnace by the power supply device decreases. When the DC current falls below the level that can be passed by the auxiliary converter, the main converter is stopped and only the auxiliary converter with a high voltage and small current rating is operated to ensure sufficient voltage thrust and arc. The arc can be stably continued without reducing the current. Here, the main converter composed of a thyristor converter and the like can be operated with a small control angle in a steady state and does not cause a decrease in power factor. Since the reactive power taken from the power supply is small, the reactive power of the power supply device as a whole is small.
また、第2の発明によれば、電圧の突き上げをサイリ
スタ変換装置等からなる主変換装置側で確保するように
し、この主変換装置が摂る無効電力が大きくてもダイオ
ード整流装置やGTO変換装置等からなる補助変換装置が
摂る無効電力が極少または主変換装置の無効電力と相殺
可能であるため、電源装置全体としての無効電力は小さ
くなる。According to the second aspect of the present invention, the surge of the voltage is ensured on the side of the main converter including the thyristor converter, and even if the reactive power consumed by the main converter is large, the diode rectifier, the GTO converter, etc. Since the reactive power taken by the auxiliary converter consisting of is very small or can be canceled with the reactive power of the main converter, the reactive power of the power supply device as a whole is reduced.
(実施例) 以下、図に沿って各発明の実施例を説明する。まず、
第1図は第1の発明の第1実施例を示している。同図
(a)において、三相交流電源1には変換装置用変圧器
2a,2bがそれぞれ接続され、その出力側には整流装置と
しての補助サイリスタ変換装置3aと、この補助サイリス
タ変換装置3aよりも大容量の整流装置としての主サイリ
スタ変換装置3bとが接続されている。ここで、各変換装
置3a,3bを構成するサイリスタは通常、SCRと呼ばれる一
般的な逆阻止3端子サイリスタであり、後述するGTO
(ゲートターンオフ)サイリスタとは区別される。(Embodiment) Hereinafter, an embodiment of each invention will be described with reference to the drawings. First,
FIG. 1 shows a first embodiment of the first invention. In FIG. 1A, a three-phase AC power supply 1 includes a transformer for a conversion device.
An auxiliary thyristor converter 3a as a rectifier and a main thyristor converter 3b as a rectifier having a larger capacity than the auxiliary thyristor converter 3a are connected to output sides thereof. . Here, the thyristor constituting each of the converters 3a and 3b is generally a general reverse blocking three-terminal thyristor called SCR,
(Gate turn-off) It is distinguished from a thyristor.
これらの各サイリスタ変換装置3a,3bの直流陽極側は
共通接続されて直流アーク炉8の炉底側電極4に接続さ
れ、また、各サイリスタ変換装置3a,3bの直流陰極側は
それぞれ直流リアクトル5a,5bを介して直流アーク炉8
の黒鉛電極6に接続されている。The DC anode side of each of these thyristor converters 3a, 3b is commonly connected and connected to the bottom electrode 4 of the DC arc furnace 8, and the DC cathode side of each thyristor converter 3a, 3b is connected to a DC reactor 5a. Arc furnace 8 through 5b
Is connected to the graphite electrode 6.
そしてこの実施例では、第1図(b)に示すように、
主サイリスタ変換装置3bによる直流無負荷電圧Ed0Mと、
補助サイリスタ変換装置3aによる直流無負荷電圧Ed0Aと
の関係が、 Ed0M<Ed0A であり、かつ、主サイリスタ変換装置3bによる直流電流
定格値IdMと補助サイリスタ変換装置3aによる直流電流
定格値IdAとの関係が、 IdM>IdA となっている。すなわち、この実施例では、主サイリス
タ変換装置3bが低電圧・大電流定格、補助サイリスタ変
換装置3aが高電圧・小電流定格のものとなっている。In this embodiment, as shown in FIG.
DC no-load voltage E d0M by the main thyristor converter 3b,
The relationship between the DC no-load voltage E d0A by the auxiliary thyristor converter 3a is E d0M <E d0A , and the DC current rating I dM by the main thyristor converter 3b and the DC current rating by the auxiliary thyristor converter 3a. the relationship between the I dA has become a I dM> I dA. That is, in this embodiment, the main thyristor converter 3b has a low voltage and large current rating, and the auxiliary thyristor converter 3a has a high voltage and small current rating.
なお、第1図(b)において、前記同様にId1は電源
装置としての直流電流定格値であってId1=IdM+IdAの
関係にあり、Ed1は同じく直流電圧定格値、VI1は電源装
置が出力する直流電圧・電流の目標設定曲線、aは補助
サイリスタ変換装置3aが出力し得る最大直流電圧・電流
特性曲線、bは主サイリスタ変換装置3bが出力し得る最
大直流電圧・電流特性曲線をそれぞれ示している。In FIG. 1 (b), similarly to the above, I d1 is a DC current rated value as a power supply device and has a relationship of I d1 = I dM + I dA , and E d1 is also a DC voltage rated value, VI 1 Is a target setting curve of the DC voltage / current output from the power supply device, a is a maximum DC voltage / current characteristic curve that the auxiliary thyristor converter 3a can output, b is a maximum DC voltage / current that the main thyristor converter 3b can output The respective characteristic curves are shown.
このような構成において、定常状態では、両変換装置
3a,3bが任意の比率でアーク電流(電源装置全体として
の直流出力電流)を分担している。また、両変換装置3
a,3bの直流出力電圧はほぼ等しい値になっている。この
状態で被溶解金属または被加熱金属Mの物理的な形態が
変化し、アーク長が長くなって直流アーク炉8の電圧が
高くなると、直流電流が小さくなる。そして、この直流
電流が予め定められたレベルにまで小さくなって主サイ
リスタ変換装置3bを停止させると、直流出力電圧を高電
圧・小電流定格の補助サイリスタ変換装置3aが持つ能力
まで高めることができ、これによりアーク電流の減衰を
抑えてアーク切れを抑制することができる。In such a configuration, in the steady state, both conversion devices
3a and 3b share the arc current (DC output current of the power supply device as a whole) at an arbitrary ratio. In addition, both conversion devices 3
The DC output voltages of a and 3b are almost equal. In this state, when the physical form of the metal to be melted or the metal to be heated M changes, and the arc length increases and the voltage of the DC arc furnace 8 increases, the DC current decreases. Then, when this DC current is reduced to a predetermined level and the main thyristor converter 3b is stopped, the DC output voltage can be increased to the capability of the auxiliary thyristor converter 3a having a high voltage and a small current rating. Thereby, the arc current can be suppressed from being attenuated and the arc break can be suppressed.
この状態で黒鉛電極6を下降させてアーク長が元の長
さになるように制御し、主サイリスタ変換装置3bを再度
動作状態にする。すなわち、この実施例においては、定
常状態における主サイリスタ変換装置3bの制御角αを小
さくできるので、主サイリスタ変換装置3bが交流電源1
から摂る無効電力を低減することができる。一方、補助
サイリスタ変換装置3aの制御角αは大きいが、この変換
装置3aは元もと小容量であるため無効電力も比較的小さ
く、結局、電源装置全体としては無効電力を低減させる
ことができ、また、定常状態における力率の低下を防止
することができる。In this state, the graphite electrode 6 is lowered to control the arc length to the original length, and the main thyristor converter 3b is again operated. That is, in this embodiment, since the control angle α of the main thyristor converter 3b in the steady state can be reduced, the main thyristor converter 3b
The reactive power taken from the power supply can be reduced. On the other hand, although the control angle α of the auxiliary thyristor converter 3a is large, the reactive power is relatively small because the converter 3a is originally small in capacity, and as a result, the reactive power can be reduced as a whole of the power supply device. Further, it is possible to prevent the power factor from decreasing in the steady state.
例えば、この実施例について、無効電力の低減効果を
定量的に概算すると、以下のとおりとなる。For example, the effect of reducing the reactive power in this embodiment is quantitatively estimated as follows.
(イ)従来装置(第5図及び第6図参照) (ロ)本実施例 となる。従って、本実施例における無効電力QΣと従来
装置における無効電力Qとの関係は、 QΣ<Q となり、無効電力の低減効果が明らかである。(B) Conventional device (see FIGS. 5 and 6) (B) This embodiment Becomes Therefore, the relationship between the reactive power QΣ in the present embodiment and the reactive power Q in the conventional device is QΣ <Q, and the effect of reducing the reactive power is apparent.
次に、第1の発明の第2実施例を第2図に示す。この
実施例は、第1図(a)における補助サイリスタ変換装
置3aを第2図(a)に示すようにGTOサイリスタからな
るGTO変換装置3cと置き換えたものであり、動作として
は第1実施例と同様である。ただし、GTO変換装置3cは
進みの無効電力を摂るように制御できるので、主サイリ
スタ変換装置3bが摂る遅れの無効電力と相殺され、無効
電力は第1実施例よりも低減できることになる。Next, a second embodiment of the first invention is shown in FIG. In this embodiment, the auxiliary thyristor converter 3a in FIG. 1 (a) is replaced by a GTO converter 3c comprising a GTO thyristor as shown in FIG. 2 (a). Is the same as However, since the GTO converter 3c can be controlled so as to take the leading reactive power, the delay reactive power taken by the main thyristor converter 3b is offset, and the reactive power can be reduced as compared with the first embodiment.
この実施例について、第1実施例と同様に変換装置全
体の無効電力QΣ(=Q1+Q2)を概算すると、以下のと
おりとなる。About this embodiment, as in the first embodiment, the reactive power QΣ (= Q 1 + Q 2 ) of the entire converter is roughly calculated as follows.
従って、この実施例においても、従来装置における無
効電力Qとの関係は、 QΣ<Q となり、無効電力の低減を図ることができる。 Therefore, also in this embodiment, the relationship with the reactive power Q in the conventional device is QΣ <Q, and the reactive power can be reduced.
次いで、第3図は第2の発明の第1実施例である。前
記第1の発明における第1及び第2実施例が2組の変換
装置3a,3bまたは3c,3dの並列接続であったのに対し、本
実施例は2組の変換装置を直列接続したものである。Next, FIG. 3 shows a first embodiment of the second invention. Whereas the first and second embodiments of the first invention are parallel connection of two sets of converters 3a, 3b or 3c, 3d, the present embodiment has two sets of converters connected in series. It is.
すなわち、第3図(a)において、3dは変換装置用変
圧器2aに接続された補助変換装置としてのダイオード整
流装置であり、このダイオード整流装置3dの直流出力側
は、変換装置用変圧器2aに接続された主サイリスタ変換
装置3bの直流出力側に直列に接続されている。なお、同
図において5は直流リアクトルであり、その他の構成要
素は第1図(a),第2図(a)と同様である。That is, in FIG. 3 (a), 3d is a diode rectifier as an auxiliary converter connected to the converter transformer 2a, and the DC output side of the diode rectifier 3d is connected to the converter transformer 2a. Are connected in series to the DC output side of the main thyristor converter 3b connected to the main thyristor converter 3b. In this figure, reference numeral 5 denotes a DC reactor, and other components are the same as those in FIGS. 1 (a) and 2 (a).
この実施例においては、主サイリスタ変換装置3bを順
・逆変換領域で動作させることにより、合計直流出力電
圧を零から制御できるようにする。また、主サイリスタ
変換装置3b側で電圧の突き上げを確保するため、制御角
αを大きな値にして運転してもダイオード整流装置3dが
摂る無効電力が極少になり、全体として従来よりも無効
電力を低減することができる。In this embodiment, the total dc output voltage can be controlled from zero by operating the main thyristor converter 3b in the forward / inverse conversion region. In addition, in order to secure the voltage thrust on the main thyristor converter 3b side, the reactive power taken by the diode rectifier 3d becomes extremely small even when the operation is performed with the control angle α set to a large value. Can be reduced.
なお、第3図(b)はこの実施例における直流電圧・
電流特性曲線であり、同図においてb′は主サイリスタ
変換装置3bが出力し得る最大直流電圧・電流特性曲線、
dはダイオード整流装置3dが出力し得る最大直流電圧・
電流特性曲線をそれぞれ示している。また、Ed1Mは主サ
イリスタ変換装置3bの直流出力電圧定格値、Ed1Aはダイ
オード整流装置3dの直流出力電圧定格値であり、 Ed1<(Ed1M+Ed1A) の関係にある。FIG. 3 (b) shows the DC voltage / voltage in this embodiment.
In the figure, b ′ is the maximum DC voltage / current characteristic curve that can be output by the main thyristor converter 3b,
d is the maximum DC voltage that can be output by the diode rectifier 3d.
Each shows a current characteristic curve. E d1M is the rated DC output voltage of the main thyristor converter 3b, E d1A is the rated DC output voltage of the diode rectifier 3d, and has a relationship of E d1 <(E d1M + E d1A ).
この実施例における無効電力の低減効果は、次のとお
りである。The effect of reducing the reactive power in this embodiment is as follows.
となる。よって、従来装置における無効電力Qとの関係
は、 QΣ<Q となり、やはり無効電力の低減を図ることができる。 Becomes Therefore, the relationship with the reactive power Q in the conventional device is QΣ <Q, and the reactive power can be reduced as well.
更に、第4図は第2の発明の第2実施例を示してい
る。この実施例は、第4図(a)に示すごとく主サイリ
スタ変換装置3bとGTO変換装置3cとを直列に接続したも
のである。なお、他の構成要素は第3図(a)と同一で
あるため詳述を省略する。FIG. 4 shows a second embodiment of the second invention. In this embodiment, as shown in FIG. 4 (a), a main thyristor converter 3b and a GTO converter 3c are connected in series. The other components are the same as those shown in FIG.
ここで、主サイリスタ変換装置3bは遅れの無効電力
を、GTO変換装置3cは進みの無効電力を摂り、しかも両
無効電力の値を同じ大きさにすることも可能なので、全
運転領域にわたって無効電力をほぼ零にすることができ
る。すなわち電圧の突き上げを十分に確保しても、無効
電力を増大させることはない。Here, the main thyristor converter 3b takes the delayed reactive power, the GTO converter 3c takes the leading reactive power, and the values of both reactive powers can be set to the same value. Can be made almost zero. That is, even if the voltage is sufficiently increased, the reactive power does not increase.
なお、第4図(b)はこの実施例における直流電圧・
電流特性曲線であり、同図においてb″は主サイリスタ
変換装置3bが出力し得る最大直流電圧・電流特性曲線、
c′はGTO変換装置3cが出力し得る最大直流電圧・電流
特性曲線をそれぞれ示している。FIG. 4 (b) shows the DC voltage / voltage in this embodiment.
In the figure, b ″ represents the maximum DC voltage / current characteristic curve that can be output by the main thyristor converter 3b,
c ′ indicates the maximum DC voltage / current characteristic curve that can be output by the GTO converter 3c, respectively.
(発明の効果) 以上のように第1または第2の発明によれば、補助変
換装置または主変換装置側で電圧余裕を十分に確保する
ことによってアークを途切れさせることなく安定して継
続させることができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the first or second aspect of the present invention, a sufficient voltage margin is secured on the auxiliary conversion device or the main conversion device side to stably continue the arc without interruption. Can be.
また、電源装置が交流電源から摂る無効電力を小さく
して定常運転時の力率低下を未然に防止することがで
き、大容量コンデンサ等の力率改善設備を不要として経
済的な負担を軽減することができる等の効果がある。In addition, the power supply device can reduce the reactive power taken from the AC power supply to prevent the power factor from decreasing during normal operation, and reduce the economical burden by eliminating the need for power factor improvement equipment such as a large-capacity capacitor. There are effects such as being able to do.
第1図(a)は第1の発明の第1実施例を示す概略的な
構成図、同図(b)はその直流電圧・電流特性図、第2
図(a)は第1の発明の第2実施例を示す概略的な構成
図、同図(b)はその直流電圧・電流特性図、第3図
(a)は第2の発明の第1実施例を示す概略的な構成
図、同図(b)はその直流電圧・電流特性図、第4図
(a)は第2の発明の第2実施例を示す概略的な構成
図、同図(b)はその直流電圧・電流特性図、第5図は
従来の技術を示す概略的な構成図、第6図はその直流電
圧・電流特性図である。 1……三相交流電源 2a,2b……変換装置用変圧器 3a……補助サイリスタ変換装置 3b……主サイリスタ変換装置 3c……GTO変換装置 3d……ダイオード整流装置、4……炉底側電極 5,5a,5b……直流リアクトル 6……黒鉛電極、7……大電流母線 8……直流アーク炉、A……直流アーク M……被溶解金属または被加熱金属FIG. 1 (a) is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the first invention, FIG. 1 (b) is a DC voltage / current characteristic diagram thereof, and FIG.
FIG. 3A is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the first invention, FIG. 3B is a DC voltage-current characteristic diagram thereof, and FIG. 3A is a first embodiment of the second invention. FIG. 4B is a schematic configuration diagram showing an embodiment, FIG. 4B is a DC voltage / current characteristic diagram thereof, and FIG. 4A is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the second invention. (B) is a DC voltage / current characteristic diagram, FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional technique, and FIG. 6 is a DC voltage / current characteristic diagram. 1 ... three-phase AC power supply 2a, 2b ... transformer for converter 3a ... auxiliary thyristor converter 3b ... main thyristor converter 3c ... GTO converter 3d ... diode rectifier 4 ... furnace bottom side Electrodes 5,5a, 5b DC reactor 6 Graphite electrode 7 High current bus 8 DC arc furnace A DC arc M Metal to be melted or heated
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 元吉 攻 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 小西 茂雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−157270(JP,A) 実開 昭54−137728(JP,U) 実公 昭45−22179(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 7/00 - 7/40 H05B 7/00 - 7/22──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor: Attack Motoyoshi 1-1-1, Tanabe-Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Fuji Electric Co., Ltd. No. 1 Inside Fuji Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-56-157270 (JP, A) JP-A 54-137728 (JP, U) JP-A 45-22179 (JP, Y1) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) H02M 7/00-7/40 H05B 7/ 00-7/22
Claims (2)
可能な電力変換装置により直流アーク炉に直流電力を供
給する直流アーク炉用電源装置において、 前記電力変換装置を並列接続された低電圧・大電流定格
の主変換装置と高電圧・小電流定格の補助変換装置とに
より構成し、前記直流アーク炉に流れるアーク電流が大
きい時には前記主変換装置及び補助変換装置を動作させ
て前記アーク電流を両変換装置に分担させ、前記アーク
電流が前記補助変換装置の流し得るレベル以下になった
時には前記主変換装置を停止させて前記補助変換装置の
みを動作させ、電源装置の直流出力電圧を前記補助変換
装置の出力し得る電圧にまで高めることを特徴とする直
流アーク炉用電源装置。1. A DC arc furnace power supply for supplying DC power to a DC arc furnace by a power converter connected to an AC power supply and operable as a rectifier, wherein the power converter is connected in parallel to a low-voltage power supply. It is composed of a main converter having a large current rating and an auxiliary converter having a high voltage / small current rating.When the arc current flowing through the DC arc furnace is large, the main converter and the auxiliary converter are operated to reduce the arc current. When the arc current falls below the level at which the auxiliary converter can flow, the main converter is stopped and only the auxiliary converter is operated, and the DC output voltage of the power supply is reduced by the auxiliary converter. A power supply for a DC arc furnace, wherein the power is increased to a voltage that can be output from a converter.
可能な電力変換装置により直流アーク炉に直流電力を供
給する直流アーク炉用電源装置において、 前記電力変換装置を直列接続された主変換装置と補助変
換装置とにより構成して前記主変換装置が出力し得る直
流電圧を前記補助変換装置が出力し得る直流電圧よりも
大きくし、前記直流アーク炉に流れるアーク電流が変動
した時の電源装置の直流出力電圧の変動分を前記主変換
装置側にて確保することを特徴とする直流アーク炉用電
源装置。2. A power supply device for a DC arc furnace that supplies DC power to a DC arc furnace by a power converter connected to an AC power supply and operable as a rectifier, wherein the power converter is connected in series. A DC voltage that can be output by the main conversion device is higher than a DC voltage that can be output by the auxiliary conversion device, and a power supply device when the arc current flowing through the DC arc furnace fluctuates. A power converter for a DC arc furnace, wherein a fluctuation of the DC output voltage is secured on the main converter side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018487A JP2828478B2 (en) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | Power supply for DC arc furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018487A JP2828478B2 (en) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | Power supply for DC arc furnace |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03226273A JPH03226273A (en) | 1991-10-07 |
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Family
ID=11972995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018487A Expired - Lifetime JP2828478B2 (en) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | Power supply for DC arc furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2828478B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1931023A1 (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-11 | ABB Schweiz AG | DC power supply system |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP2018487A patent/JP2828478B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH03226273A (en) | 1991-10-07 |
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