JP3041317B2 - 直流アーク炉電源装置 - Google Patents
直流アーク炉電源装置Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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Description
電源を供給する直流アーク炉電源装置に関するものであ
る。
「電熱」発行No.54に示された従来の直流アーク炉
電源装置を示す構成図である。図において、1は交流電
源、2は交流電源1からの交流電力の電圧を所定の電圧
に変圧する変圧器、3は変圧器2により所定の電圧とな
った交流電力をサイリスタ等の出力電圧を制御できる電
気弁で直流電力に変換する整流回路、4は整流回路3の
出力側に接続され、アーク短絡等により負荷インピーダ
ンスが急変した場合に負荷電流の変動を規制する直流リ
アクトル、5は整流回路3の直流出力電流が直流リアク
トル4を介して供給される電極6およびこの電極6に対
向して向けられ、溶鋼を貯留するポット7を有するアー
ク炉、8はアーク炉5に供給される電流を検出する電流
検出器、9は負荷電流を設定するコンピュータや可変抵
抗器等の電流設定信号を発生する電流設定信号発生器、
10は電流検出器8からの検出電流と電流設定信号発生
器9からの電流設定信号を減算する減算器、11は減算
器10の出力信号に基づいて整流回路3を動作させる点
弧パルスを発生する点弧パルス発生器である。
よって供給される交流電力はその電圧を変圧器2により
所定の電圧に変圧され、整流回路3で直流電力に変換さ
れ、直流リアクトル4を介してアーク炉5に供給され
る。一方、電流設定信号発生器9からの電流設定信号か
ら電流検出器8からの電流検出信号(図示せずも整流回
路、抵抗で直流電圧に変換される)が減算器10で減算
されて点弧パルス発生器11に供給され、点弧パルス発
生器11は減算器10の出力信号に基づいて点弧パルス
を発生し、これにより整流回路3の動作が制御され、ア
ーク炉5に供給される直流電流が設定値で一定電流とな
るように制御される。
源装置は以上のように構成されているので、アーク短絡
等により負荷インピーダンスが変化した場合無効電力が
急激に変化するという問題点があった。すなわち直流ア
ーク炉の有効電力−無効電力の特性は、整流回路3に入
力される交流電圧ETと負荷電流すなわち直流電流Id
が一定とすると、図5の軌跡aに示すような1/4円上
を動くことになり、ここである定常状態にて、ある直流
電圧EA(V)と直流電流Id(KA)で運転していると
き、有効電力と無効電力は図5の軌跡a上のA点の値P
1,Q1であるものとする。この状態よりアーク電圧が急
に減少し、直流電圧がEB(V)になった場合、図4によ
る定電流制御状態では、交流電圧ETが一定であれば皮
相電力は一定となるので、それに合わせて整流回路3を
構成するサイリスタ等の電気弁の位相制御角が絞られ、
有効電力と無効電力は図5の軌跡a上のB点の値P2,
Q2まで移動することになり、この結果無効電力はQ1の
値よりQ2の値へ急激に変化することになる。
フリッカ(ちらつき)について考えると、この入力電圧
のフリッカは入力電流の皮相電流変化によって生じるの
でなく、無効電流の変化によって大きく生じるので、定
電流制御状態で負荷インピーダンスの急変がおきると、
無効電力が急激に変動し、この結果入力電圧にフリッカ
を生じせしめ、蛍光灯のフリッカ等電源側の機器に悪影
響を与える。また、直流アーク炉は、交流アーク炉に比
べフリッカの発生が小さいと言われているが、それで
も、電源系統が弱く、また、アーク炉の容量がたとえば
100トン程度と大きくなると、やはり上記の理由でフ
リッカが生じ、電源側の機器に悪影響を与える。
めになされたものであり、直流アーク炉の負荷インピー
ダンスが急変しても無効電力を一定に制御できるフリッ
カの低減された直流アーク炉電源装置を得ること目的と
する。
ク炉電源装置は、リアクトルを介してアーク炉の電極と
電気的に接続され、点弧信号により整流素子の点弧位相
が制御されることで所望の負荷電流を出力する整流回路
と、所定の負荷運転条件における負荷電流設定信号、負
荷電圧設定信号及び上記整流回路への交流入力電圧設定
信号を発生する設定信号発生手段と、該設定信号発生手
段からの各設定信号に基づいて無効電力の基準値を演算
する第1の演算手段と、上記アーク炉の電極と上記リア
クトルとの間の地点の負荷電圧を検出し、該負荷電圧と
上記無効電力の基準値より、無効電力が一定になるよう
な負荷電流の基準値を演算する第2の演算手段と、実際
の負荷電流を検出し、該負荷電流と上記負荷電流の基準
値との差が少なくなるような点弧位相で上記点弧信号を
上記整流回路へ出力する点弧信号発生手段とを備えたも
のである。
負荷電流設定信号、負荷電圧設定信号及び整流回路への
交流入力電圧設定信号から無効電力の基準値を演算し、
この無効電力の基準値と実際の負荷電圧よりさらに負荷
電流の基準値を演算し、実際の負荷電流がこの負荷電流
の基準値と一致するように整流回路の整流素子の点弧位
相を制御する。これにより、負荷インピーダンスが急変
してもこれに応じて負荷電流が制御されるので、無効電
力が一定の値となる。
1はこの発明の一実施例を示す構成図であって、図1に
おいて、図3と対応する部分には同一符号を付し、その
重複説明を省略する。図1において、9Aは、負荷の運
転条件を設定するコンピュータや可変抵抗器等による運
転条件設定信号発生器であって、負荷電流設定信号IdS
と負荷電圧設定信号EdSと整流回路3の交流入力電圧設
定信号ESを発生する。20は、運転条件設定信号発生
器9Aからの各設定信号より、この運転条件における無
効電力の基準値を演算し、さらに、負荷電圧を検出し、
この負荷電圧と上記無効電力の基準値から負荷電流の基
準値を演算して減算器10へ出力する負荷電流基準信号
発生器である。
的回路の一例を示す構成図である。図2において、負荷
電流基準信号発生器20は、第1の演算手段としての無
効電力基準値演算部21と、第2の演算手段としての負
荷電流基準値演算部22とから成る。無効電力基準値演
算部21は、運転条件設定信号発生器9Aからの負荷電
圧設定信号EdSを2乗する2乗回路21aと、運転条件
設定信号発生器9Aからの交流入力電圧設定信号ESを
2乗し、更に2倍する2乗・2逓倍回路21bと、2乗
回路21aの出力を2乗・2逓倍回路21bの出力信号
から減算する減算器21cと、この減算器21cの出力
信号の平方根を求める平方根回路21dと、運転条件設
定信号発生器9Aからの負荷電流設定信号IdSと平方根
回路21dの出力信号を乗算する乗算回路21eとを有
する。また、負荷電流基準値演算部22は、負荷電圧を
検出する電圧検出回路22aと、この電圧検出回路22
aの出力信号を2乗する2乗回路22bと、この2乗回
路22bの出力信号を2乗・2逓倍回路21eの出力信
号から減算する減算器22cと、この減算器22cの出
力信号の平方根を求める平方根回路22dと、この平方
根回路22dの出力信号で乗算回路21eの出力信号を
除算する割算回路22eとを有する。なお、無効電力基
準値演算部21は、特に演算速度を要しないため、例え
ばコンピュータ等のソフトウェアにて計算することも可
能であり、また運転条件設定信号発生器9Aに組み入れ
てその中で演算するようにしてもよい。
皮相電力は整流回路3の入力交流電圧をET、負荷電流
としての直流電流をIdとすれば概略21/2ETIdとな
る。また整流回路3の有効電力は、整流回路3での損失
を無視し、出力される直流電圧をEdとすると、EdId
となる。これより無効電力Qは、次式のように表され
る。
定信号発生器9Aから負荷の運転条件として、負荷電流
設定信号IdSと、負荷電圧設定信号EdSと、整流回路3
の交流入力電圧設定信号ESを出力し、負荷電流基準信
号発生器20の無効電力基準値演算部21に供給する。
ここで、負荷電圧設定信号EdSを2乗回路21aに入力
して2乗するとその出力側にはEdS 2なる出力信号が得
られる。次に、整流回路3の交流入力電圧設定信号ES
を2乗・2逓倍回路21bに入力して2乗し、さらに2
逓倍すると、その出力側には2ES 2なる出力信号が得ら
れる。そして、減算器21cで2乗・2逓倍回路21b
の出力信号2ES 2と2乗回路21aの出力信号EdS 2の
差をとり、平方根回路21dに入力してその平方根を求
めると、その出力側には次式で表されるような出力信号
が得られる。
件設定信号発生器9Aより出力される負荷電流設定信号
IdSを乗算回路21eに入力して乗算すると、その出力
側には次式で表されるような出力信号Qrefが得られ
る。
なわちアーク炉5の運転条件における定常時の無効電力
の基準値である。
出回路22aによりアーク炉5における負荷電圧の瞬時
値edを検出し、2乗回路22bに入力して2乗する
と、その出力側にはed 2なる出力信号が得られる。そし
て、減算器22cで2乗・2逓倍回路21bの出力信号
2Es2と2乗回路22bの出力信号ed 2の差をとり、平
方根回路22dに入力して平方根を求めると、その出力
側には、次式で表されるような出力信号が得られる。
で乗算器21eの出力信号Qrefすなわち無効電力の基
準値を除すと、その出力側には、次式で表されるよう
な、無効電力を一定とする場合の負荷電流の基準値Idr
efが得られる。
流検出器8によって検出された電流(この検出電流は図
示せずも整流回路で直流電流に変換されているので、実
質的に整流回路3からの負荷電流としての直流電流Id
に対応する)との差が最小となるように点弧パルス発生
器11で整流回路3の点弧位相を制御することにより負
荷インピーダンスが変化しても無効電力を一定に制御す
ることができる。
と、従来の定電流制御方式では、上述の如く、電流回路
3の交流入力電圧をET(V)とし、負荷インピーダンス
の変化により負荷電圧がEA(V)からEB(V)に変化した
場合Q2−Q1の無効電力の変化が生じたが、本実施例で
は、負荷電圧の変化に応じて負荷電流の基準値を変え、
整流回路3の点弧位相を制御して負荷電流を調整し、無
効電力が一定となるように制御するので、図3に示すよ
うに、負荷電流がIdからIdB
方式では負荷インピーダンスが変化しても皮相電力が常
に一定のため、有効電力の変化と共に無効電力も変化し
たが、本実施例では、図3に破線で示すように負荷イン
ピーダンスが変化した場合その変化に応じて実質的に有
効電力の変化と共に皮相電力を変化させて、常に無効電
力を一定となるようにしている。
遅れ等があり、完全に無効電力の変化をなくすことは困
難であるが、たとえば、文献「工業加熱Vol.28、No.
2、P71〜79フリッカの現状と展望」で述べられて
いるように、電源系統のフリッカを評価する△V10の値
で評価すると、もっとも△V10値が大きくなる負荷短絡
が10回/secで生じた場合、従来の定電流制御の場合
の直流アーク炉電源装置に比べ、本実施例では約30%
改善することができ、電源系統への悪影響が軽減でき
る。また、電源系統にフリッカの規制がある場合、フリ
ッカ防止の為に無効電力補償装置を設置する必要がある
が、本実施例ではこの無効電力補償装置の容量を小さく
することができ、直流アーク炉設備の製作費用及び設置
スペース等を削減することも可能である。
クトルを介してアーク炉の電極と電気的に接続され、点
弧信号により整流素子の点弧位相が制御されることで所
望の負荷電流を出力する整流回路と、所定の負荷運転条
件における負荷電流設定信号、負荷電圧設定信号及び上
記整流回路への交流入力電圧設定信号を発生する設定信
号発生手段と、該設定信号発生手段からの各設定信号に
基づいて無効電力の基準値を演算する第1の演算手段
と、上記アーク炉の電極と上記リアクトルとの間の地点
の負荷電圧を検出し、該負荷電圧と上記無効電力の基準
値より、無効電力が一定になるような負荷電流の基準値
を演算する第2の演算手段と、実際の負荷電流を検出
し、該負荷電流と上記負荷電流の基準値との差が少なく
なるような点弧位相で上記点弧信号を上記整流回路へ出
力する点弧信号発生手段とを備えたので、アーク短絡等
により負荷インピータンスが急変した場合にも、無効電
力を一定とすることができ、これに伴う電源系統のフリ
ッカを低減でき、しかも、無効電力の基準値を演算する
第1の演算手段と負荷電流の基準値を演算する第2の演
算手段の2つの回路に分けており、これにより無効電力
の基準値を演算する第1の演算手段としての無効電力基
準演算部が演算速度を要しなくなり、以て、高速演算が
必要な部分を最小限とすることができ、定無効電力制御
精度に維持しながら、構成の簡略化、コストの低廉化を
図ることができるという効果を奏する。さらに、アーク
炉の電極とリアクトルとの間の地点の負荷電圧を検出す
るようにしているので、負荷電流が変化した場合におい
ても、アーク炉の電極と整流回路との間に設けたリアク
トルによる影響を受けることなく整流回路の出力電流の
基準値を正確に演算することができるという効果を奏す
る。
た場合の有効電力と無効電力の関係を示す図である。
る。
化した場合の有効電力と無効電力の関係を示す図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 リアクトルを介してアーク炉の電極と電
気的に接続され、点弧信号により整流素子の点弧位相が
制御されることで所望の負荷電流を出力する整流回路
と、 所定の負荷運転条件における負荷電流設定信号、負荷電
圧設定信号及び上記整流回路への交流入力電圧設定信号
を発生する設定信号発生手段と、 該設定信号発生手段からの各設定信号に基づいて無効電
力の基準値を演算する第1の演算手段と、上記アーク炉の電極と上記リアクトルとの間の地点の 負
荷電圧を検出し、該負荷電圧と上記無効電力の基準値よ
り、無効電力が一定になるような負荷電流の基準値を演
算する第2の演算手段と、 実際の負荷電流を検出し、該負荷電流と上記負荷電流の
基準値との差が少なくなるような点弧位相で上記点弧信
号を上記整流回路へ出力する点弧信号発生手段とを備え
たことを特徴とする直流アーク炉電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4002071A JP3041317B2 (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 直流アーク炉電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4002071A JP3041317B2 (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 直流アーク炉電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05190278A JPH05190278A (ja) | 1993-07-30 |
JP3041317B2 true JP3041317B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=11519115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4002071A Expired - Lifetime JP3041317B2 (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 直流アーク炉電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3041317B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5991327A (en) * | 1995-10-26 | 1999-11-23 | Inverpower Controls Ltd. | Smart predictive line controller for AC and DC electric arc furnaces |
KR20170135324A (ko) * | 2016-05-31 | 2017-12-08 | 엘에스산전 주식회사 | 무효 전력 보상 시스템 및 그 방법 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2962442B2 (ja) * | 1991-11-15 | 1999-10-12 | 株式会社東芝 | 直流アーク炉 |
-
1992
- 1992-01-09 JP JP4002071A patent/JP3041317B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05190278A (ja) | 1993-07-30 |
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