RU2115268C1 - Power converter used to feed electric arc furnace with direct current and power converter unit - Google Patents

Power converter used to feed electric arc furnace with direct current and power converter unit Download PDF

Info

Publication number
RU2115268C1
RU2115268C1 RU94015286A RU94015286A RU2115268C1 RU 2115268 C1 RU2115268 C1 RU 2115268C1 RU 94015286 A RU94015286 A RU 94015286A RU 94015286 A RU94015286 A RU 94015286A RU 2115268 C1 RU2115268 C1 RU 2115268C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
circuit
converter
reactive power
overrunning clutch
Prior art date
Application number
RU94015286A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94015286A (en
Inventor
Дю Парк Жак
Гленски Кристоф
Вюрстейзен Мишель
Original Assignee
Сежелек Металь Систем
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR9312661A external-priority patent/FR2704710B1/en
Application filed by Сежелек Металь Систем filed Critical Сежелек Металь Систем
Publication of RU94015286A publication Critical patent/RU94015286A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2115268C1 publication Critical patent/RU2115268C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: converter has at least one transformer, whose primary is fed with three-phase alternating current, and whose at least one secondary produces three-phase current at its output applied to rectifying facilities; rectified voltage and current are fed from the output of these facilities to the load, the mentioned rectifying facilities have controlled semiconductor devices for each secondary. Rectifying facilities have a circuit of overrunning clutch-type wheel performing the duties of wheel with an overrunning clutch; the mentioned semiconductor devices are triggered with varying firing (rendering the conducting)angles, varied in such a manner that with the decrease of duration of conducting state of the main, triggered semiconductor devices duration of conducting state of devices of the "overrunning clutch-type wheel" increases respectively, and vice versa, which makes it possible to give off in essence constant active or reactive power to the load irrespective of fluctuations of the load impedance. EFFECT: enhanced efficiency. 11 cl, 15 dwg

Description

Изобретение касается преобразователя мощности для питания постоянным током электродуговой печи. The invention relates to a power converter for supplying direct current to an electric arc furnace.

Подобные электродуговые печи используются, в частности, для плавления и последующего рафинирования металлолома. Such electric arc furnaces are used, in particular, for melting and subsequent refining of scrap metal.

Изобретение применимо более точно для питания постоянным током такой шихты, электрические параметры которой способны часто и существенно изменяться. The invention is applicable more precisely for supplying direct current to such a charge, the electrical parameters of which are often and substantially change.

Наиболее широко известный метод питания электродуговых печей показан на фиг. 1. The most widely known method for feeding electric arc furnaces is shown in FIG. one.

Он состоит в том, что электроды непосредственно запитывают трехфазным переменным током: первый понижающий трансформатор 1 питает систему шин 2, распределяющих ток на один или несколько индивидуальных регулируемых трансформаторов 3, понижающих напряжение до желаемого уровня и непосредственно питающих печь 4. Эта последняя состоит из корпуса 5, в нижней части которого помещается металлолом 6, снабженного тремя подвижными электродами 7, каждый из которых связан с одной из фаз вторичной цепи понижающего трансформатора 3, который таким образом вызывает появление электрической дуги 8 между электродами 7 и металлоломом 6, вызывающей плавление, а затем и рафинирование (очистку) последнего. It consists in the fact that the electrodes are directly powered by three-phase alternating current: the first step-down transformer 1 feeds the bus system 2, distributing the current to one or more individual adjustable transformers 3, lowering the voltage to the desired level and directly supplying the furnace 4. This last consists of a housing 5 , in the lower part of which scrap metal 6 is placed, equipped with three movable electrodes 7, each of which is connected to one of the phases of the secondary circuit of a step-down transformer 3, which thus causes the appearance of an electric arc 8 between the electrodes 7 and scrap metal 6, causing melting, and then refining (cleaning) of the latter.

Фиг. 2 и 3 иллюстрируют рабочие характеристики такой печи переменного тока, соответственно вольтамперную характеристику: напряжение (Uдуг/ток(Iдуг) и отношение реактивная мощность (Q)/активная мощность (P) для различных точек (моментов) хода печи (СС - точка, соответствующая работе при коротком замыкании, F - режиму, соответствующему плавлению металлолома, и A - его рафинированию).FIG. 2 and 3 illustrate the operating characteristics of such an AC furnace, respectively, the current-voltage characteristic: voltage (U arcs / current (I arcs ) and the ratio reactive power (Q) / active power (P) for various points (moments) of the furnace stroke (CC - point corresponding to short-circuit operation, F to the mode corresponding to the melting of the scrap metal, and A to its refining).

Печь такого типа, питаемая переменным током, обеспечивает в значительной степени постоянную отдаваемую мощность ( ΔP очень мало), но характеризуется значительными колебаниями реактивной мощности ( ΔQ и величины тока ( ΔI ), при этом вне области короткого замыкания печь работает по существу с постоянной активной мощностью, однако значительные колебания реактивной мощности способны вызвать значительные отклонения напряжения в подающей цепи (входной цепи со стороны источника питания), вводя в нее электропомехи, в частности в форме "фликкера", то есть колебаний напряжения в полосе 0 - 30 Гц, ведущих к "пульсации" или мерцанию освещения. This type of furnace, powered by alternating current, provides substantially constant power output (ΔP is very small), but is characterized by significant fluctuations in reactive power (ΔQ and current magnitude (ΔI), while outside the short-circuit area the furnace operates with essentially constant active power however, significant fluctuations in reactive power can cause significant voltage deviations in the supply circuit (input circuit from the power supply side), introducing into it electrical noise, in particular in the form of a “flicker”, there are oscillations of the voltage in the band 0 - 30 Hz, leading to a "ripple" or flickering light.

В последние годы появилась тенденция замены такого питания переменным током на питание постоянным током с введением между выходным трансформатором и электродами преобразователя переменного тока в постоянный. In recent years, there has been a tendency to replace such AC power with DC power with the introduction of an AC to DC converter between the output transformer and the electrodes.

Питание постоянным током действительно дает два преимущества, являющихся определяющими, из которых вытекают все другие преимущества, заключающиеся в том, что:
- положительным полюсом дуги является сам металлолом, твердый или в расплавленном состоянии, а подвижный электрод (единственный или множественный) служит отрицательным полюсом. Так как рассеяние энергии вдоль дуги нелинейно и более велико со стороны положительного полюса, то металлолом нагревается больше, чем электрод;
- токовые перегрузки при коротких замыканиях, очень частых в период запуска плавки и в процессе плавления, ограничиваются преобразователем.
DC power supply really gives two advantages, which are decisive, from which all other advantages arise, namely:
- the positive pole of the arc is the scrap metal itself, solid or in the molten state, and the movable electrode (single or multiple) serves as the negative pole. Since the energy dissipation along the arc is nonlinear and larger from the positive pole, the scrap metal heats up more than the electrode;
- current overloads during short circuits, very frequent during the start of melting and during the melting process, are limited by the converter.

Благодаря этому уменьшается расход электрода, уменьшается реинжектирование электропомех во входную сеть, то есть явление фликкера, а также увеличивается производительность печи. Due to this, the electrode consumption is reduced, the re-injection of electrical noise into the input network is reduced, that is, the flicker phenomenon, and the furnace productivity is also increased.

Общий тип преобразователей постоянного тока, применяемый до настоящего времени, схематично показан на фиг. 4. The general type of DC / DC converters used to date is shown schematically in FIG. 4.

Первичная обмотка 9 выходного (питающего печь) трансформатора питает одну или несколько вторичных обмоток 10 и 11, каждая из которых связана с соответствующим выпрямительным мостом 12 типа классической мостовой схемы Гретца на управляемых полупроводниковых элементах (тиристорах). Один вывод каждого моста связан с общим подвижным электродом 7, а другой обычно через сглаживающий реактор 13 - с соответствующим подовым электродом 14, находящимся в непосредственном контакте с металлоломом 6. The primary winding 9 of the output (supply furnace) transformer feeds one or more secondary windings 10 and 11, each of which is connected to a corresponding rectifier bridge 12 of the type of a classic Gretz bridge circuit on controlled semiconductor elements (thyristors). One terminal of each bridge is connected to a common movable electrode 7, and the other, usually through a smoothing reactor 13, is connected to the corresponding bottom electrode 14, which is in direct contact with scrap metal 6.

Структура моста Гретца, показанного схематично на фигурах под позицией 12, более подробно иллюстрируется на фиг. 5. The structure of the Gretz Bridge, shown schematically in the figures under 12, is illustrated in more detail in FIG. 5.

Эта структура содержит два ряда из трех тиристоров каждый (15 и 16), включенных по двойной параллельной (или трехфазной двухполупериодной) схеме соответственно с общим катодом и общим анодом, по другому электроду которых поступают по одной и той же схеме (звезда или треугольник) многофазные напряжения; каждый ряд тиристоров запускается с общим углом зажигания соответственно α1 или α2 .This structure contains two rows of three thyristors each (15 and 16), connected in a double parallel (or three-phase two-half-wave) circuit, respectively, with a common cathode and a common anode, through the different electrode of which the same circuit (star or delta) is multiphase voltage; each row of thyristors is started with a common ignition angle of α 1 or α 2 , respectively.

Обычно для ограничения гармоник, инжектируемых в сеть, используют несколько шестиполупериодных мостов Гретца, каждый из которых запитывается от смещенных по фазе вторичных обмоток. Так на фиг. 4 показаны две вторичные обмотки 10 и 11, смещенные по фазе на 30o путем их включения по схеме звезда-треугольник, запитывающих два моста Гретца, но такое решение может быть расширено, оно справедливо для схемы с тремя мостами Гретца (со смещением по фазе -20o, 0o, +20o), с четырьмя мостами Гретца (смещения по фазе: 0o, +15o, +30o и +45o) и т.д., при этом каждый мост Гретца представляет собой шестиполупериодный элементарный преобразователь.Typically, to limit the harmonics injected into the network, several half-period Gretz bridges are used, each of which is fed from the phase-shifted secondary windings. So in FIG. Figure 4 shows two secondary windings 10 and 11, displaced in phase by 30 o by switching them on according to the star-delta circuit, feeding two Gretz bridges, but this solution can be expanded, it is valid for a circuit with three Gretz bridges (with phase displacement - 20 o , 0 o , +20 o ), with four Gretz bridges (phase displacements: 0 o , +15 o , +30 o and +45 o ), etc., while each Gretz bridge is a six-half elementary converter.

Таким образом, хотя в дальнейшем будет рассмотрена схема с двумя мостами Гретца, очевидно, что изобретение может быть справедливо и для большего числа выпрямителей, запитываемых от смещенных по фазе вторичных обмоток. Thus, although in the future we will consider a circuit with two Gretz bridges, it is obvious that the invention can be true for a larger number of rectifiers, powered from phase-shifted secondary windings.

На фиг. 6 и 7 показано то же, что и на фиг. 2 и 3, но для случая устройства постоянного тока. In FIG. 6 and 7 show the same as in FIG. 2 and 3, but for the case of a DC device.

Как можно видеть, устройство работает с постоянным током, но в отличие от техники использования переменного тока со значительными колебаниями (изменениями) активной мощности. Можно также отметить хоть и меньшие, но все же еще заметные колебания реактивной мощности Q. Кроме того, в среднем, потребление реактивной мощности остается высоким, что обычно вызывает необходимость применения регулятора нагрузки 17 для выходного трансформатора, а также предполагает наличие довольно значительной батареи компенсации 18. В этом части устройство постоянного тока почти не вносит заметных улучшений по сравнению с устройством переменного тока. As you can see, the device operates with direct current, but unlike the technique of using alternating current with significant fluctuations (changes) in active power. We can also note though smaller, but still noticeable fluctuations in reactive power Q. In addition, on average, reactive power consumption remains high, which usually necessitates the use of a load regulator 17 for the output transformer, and also suggests the presence of a rather significant compensation battery 18 In this part, the direct current device makes almost no noticeable improvements compared to an alternating current device.

Колебания ( Δ Q) реактивной мощности при переходе от одного режима работы к другому, однако, менее велики, чем в случае питания переменным током, отсюда и меньшие флуктуации напряжения во входной цепи (в сети со стороны источника питания) и уменьшение явления фликкера. Однако, в недостаточно правильно (с недостаточным запасом) рассчитанных сетях питания эти колебания напряжения, пропорциональные потребляемой реактивной мощности и обратно пропорциональные мощности короткого замыкания сети, остаются часто слишком большими, в частности, из-за фликкера, что заставляет использовать дополнительные и очень дорогостоящие корректирующие средства (устройства, называемые "противофликкерными" или "TCPs"; Thyriston Control Reactor), как большей частью и в случае питания переменным током.Fluctuations (Δ Q) of reactive power during the transition from one operating mode to another, however, are less large than in the case of AC power supply, hence lower voltage fluctuations in the input circuit (in the network from the power supply side) and a decrease in the flicker phenomenon. However, in insufficiently correctly (with insufficient margin) calculated power supply networks, these voltage fluctuations, proportional to the consumed reactive power and inversely proportional to the short circuit power of the network, often remain too large, in particular due to the flicker, which forces the use of additional and very expensive corrective agents (devices called “anti-flicker” or “TCP s ”; Thyriston Control Reactor), as is most the case with AC power.

В то же время, если рассматривать мгновенные значения потребляемой реактивной мощности, то можно увидеть, что пиковые значения значительно снижены в случае питания постоянным током, так как регулирование тока, возможное благодаря преобразователю, является обычно достаточно быстрым и позволяющим ограничить токовую перегрузку при коротком замыкании до практически пренебрежимой величины. At the same time, if we consider the instantaneous values of the consumed reactive power, we can see that the peak values are significantly reduced in the case of DC power supply, since the current regulation, which is possible thanks to the converter, is usually quite fast and allows to limit the current overload during short circuit to almost negligible magnitude.

Наиболее близким заявленному изобретению решением является устройство для питания дуговой печи постоянного тока [1]. The closest to the claimed invention, the solution is a device for powering the DC arc furnace [1].

В указанном устройстве, как и в заявленном, выпрямляющие средства содержат схему типа колеса с обгонной муфтой, выполненную в виде возвратного диода, подключенного параллельно нагрузке. In the specified device, as in the claimed one, the rectifying means comprise a wheel type circuit with an overrunning clutch made in the form of a return diode connected in parallel with the load.

Одной из целей изобретения является устранение недостатков, присущих как системам питания переменным током, так и системам питания постоянным током, благодаря созданию новой структуры преобразователя постоянного тока, которая позволила бы существенно снизить потребление реактивной мощности и значительно улучшить вольтамперную характеристику для поддержания дуги постоянного тока при снижении общей стоимости преобразователя за счет упрощения выходного трансформатора (так как регулятор здесь не нужен) и значительно снизить размеры компенсационной батареи (обычно вдвое). One of the objectives of the invention is to eliminate the disadvantages inherent in both AC power systems and DC power systems, by creating a new structure of a DC converter, which would significantly reduce reactive power consumption and significantly improve the current-voltage characteristic to maintain a DC arc while reducing the total cost of the converter by simplifying the output transformer (since the regulator is not needed here) and significantly reduce the size to compensation battery (usually doubled).

В частности, преобразователь переменного тока в постоянный позволяет работать по существу с постоянной активной мощностью, как в случае питания печи непосредственно переменным током, но с малой потребляемой реактивной мощностью и, не прибегая к увеличению размеров ни преобразователя, ни связанного с ним трансформатора. In particular, an AC-to-DC converter allows operating with substantially constant active power, as in the case of direct-current supply of the furnace, but with low consumed reactive power and, without resorting to an increase in the size of either the converter or the associated transformer.

В соответствии с данными изобретения возможно очень просто влиять на характеристику - отношение реактивная мощность/активная мощность (Q/P) таким образом, чтобы оптимизировать эту характеристику в зависимости от условий использования печи. In accordance with the data of the invention, it is possible to very simply influence the characteristic - reactive power / active power (Q / P) ratio in such a way as to optimize this characteristic depending on the conditions of use of the furnace.

Можно, например, установить такую характеристику, которая минимизировала бы величину потребляемой реактивной мощности для данного режима функционирования печи, либо в качестве варианта характеристику, которая минимизировала бы колебания реактивной мощности относительно ее средней величины, в частности, для случая небольших размеров питающей сети, для таких сетей снижение фликкера - одно из главных требований как в плане эффективности (доведение до минимума помех, реинжектируемых в сеть), так и в плане стоимости установки (за счет устранения устройств "антифликкер"). It is possible, for example, to establish such a characteristic that would minimize the amount of reactive power consumed for a given operating mode of the furnace, or alternatively, a characteristic that would minimize fluctuations in reactive power relative to its average value, in particular, for the case of small sizes of the supply network, for such networks, reducing flicker is one of the main requirements both in terms of efficiency (minimizing interference re-injected into the network) and in terms of installation cost (due to eniya devices "antiflikker").

Также можно выбрать характеристики работы печи такими, чтобы величина потребляемой реактивной мощности оставалась по существу постоянной, несмотря на возможные колебания тока, в частности, в случае колебаний полного сопротивления нагрузки. You can also choose the characteristics of the furnace so that the amount of consumed reactive power remains essentially constant, despite possible fluctuations in current, in particular in the case of fluctuations in the impedance of the load.

Устройство, предлагаемое в настоящей заявке, является устройством общего вышеуказанного типа, то есть оно содержит по меньшей мере один трансформатор, на первичную обмотку которого поступает трехфазный переменный ток и по меньшей мере одна вторичная обмотка которого выдает трехфазный ток, подаваемый на выпрямительные средства, с выхода которых на нагрузку подаются выпрямленные ток и напряжение, а эти выпрямительные средства содержат для каждой вторичной обмотки трансформатора управляемые полупроводниковых элементы. The device proposed in this application is a device of the general type mentioned above, that is, it contains at least one transformer, the primary winding of which receives a three-phase alternating current and at least one secondary winding of which produces a three-phase current supplied to the rectifier means, from the output which rectified current and voltage are supplied to the load, and these rectifier means contain controlled semiconductor elements for each secondary winding of the transformer.

Согласно изобретению устройство отличается тем, что выпрямительные средства содержат цепь, работающую по принципу колеса с обгонной муфтой, а указанные управляемые полупроводниковые элементы (вентили) запускаются по существу с меняющимися углами зажигания (отпирания), причем углы зажигания меняются таким образом, чтобы увеличить продолжительность проводящего (открытого) состояния вентилей в цепи по типу колеса с обгонной муфтой с соответствующим уменьшением времени открытия (открытого состояния) запущенных вентилей выпрямительного моста и, наоборот, позволяя таким образом выдавать на нагрузку по существу постоянную активную мощность или реактивную мощность, несмотря на колебания полного сопротивления нагрузки. According to the invention, the device is characterized in that the rectifying means comprise a circuit operating on the principle of a wheel with an overrunning clutch, and said controlled semiconductor elements (valves) are launched with substantially varying ignition (unlocking) angles, the ignition angles being changed so as to increase the duration of the conducting (open) state of the valves in the circuit as a wheel with a freewheel with a corresponding reduction in the opening time (open state) of the started rectifier valves osta and vice versa, thus allowing to issue the load a substantially constant active power or reactive power despite variations in the load impedance.

Выгодно выполнять цепь обгонной муфты на диодах таким образом, чтобы преобразователь был нереверсивным. It is advantageous to carry out the overrunning clutch circuit on the diodes so that the converter is non-reversible.

Очень выгодно, чтобы трансформатор, имеющий по меньшей мере две вторичные обмотки при соответствующих выпрямительных средствах, питаемых этими вторичными обмотками, был выполнен таким образом, чтобы они были связаны между собой по схеме "смещения" так, чтобы соответствующие углы зажигания α1 и α2 были неравны между собой α1 ≠ α2. .It is very advantageous for a transformer having at least two secondary windings with corresponding rectifier means fed by these secondary windings to be designed so that they are interconnected according to a "bias" pattern so that the corresponding ignition angles α 1 and α 2 α 1 ≠ α 2 were unequal to each other. .

В этом случае в первом варианте осуществления изобретения углы управления открытием (зажиганием) α1 и α2 для данной точки хода плавки были выбраны, исходя из условия минимизации величины потребляемой реактивной мощности, то есть, чтобы ее результирующая средняя величина за цикл работы была минимальной.In this case, in the first embodiment of the invention, the opening (ignition) control angles α 1 and α 2 for a given point in the melting course were selected based on the condition of minimizing the amount of consumed reactive power, that is, so that its resulting average value per cycle of operation was minimal.

Во втором варианте осуществления изобретения, напротив, углы управления открытием вентилей α1 и α2 выбраны для данного выпрямленного тока такими, чтобы минимизировать колебания, а именно в виде фликкера, реактивной мощности относительно ее средней величины.In the second embodiment, on the contrary, the opening control angles α 1 and α 2 are selected for a given rectified current so as to minimize fluctuations, namely in the form of a flicker, reactive power relative to its average value.

Кроме того, углы управления открытием α1 и α2 могут быть выгодно выбраны такими, чтобы в случае отклонения выпрямленного тока средняя величина потребляемой реактивной мощности оставалась по существу постоянной.In addition, the opening control angles α 1 and α 2 can be advantageously selected such that in the event of a rectified current deviation, the average value of the reactive power consumed remains substantially constant.

Согласно предпочтительному варианту осуществления смещение является "параллельным". Предпочтительно предусмотреть наличие средств цикличного перекрестного переключения направления смещения соответствующих выпрямительных средств и/или средства для регулирования токов двух соответствующих выпрямительных средств, имеющего целью поддержание этих токов равными между собой. According to a preferred embodiment, the offset is "parallel." It is preferable to provide means for cyclic cross-switching the direction of displacement of the respective rectifier means and / or means for regulating the currents of two respective rectifier means, with the aim of keeping these currents equal.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения указанные управляемые полупроводниковые элементы выпрямительных средств каждой из вторичных обмоток включены по мостовой схеме Гретца, при этом один из выводов такого моста связан с отрицательным электродом нагрузки, а именно с подвижным электродом печи, а другой его вывод связан с соответствующим положительным электродом, а именно с подовым электродом, при этом схема "колеса с обгонной муфтой" включена между выводом соответствующей вторичной обмотки трансформатора и соответствующим этой обмотке мостом Гретца. According to a preferred embodiment of the invention, said controllable semiconductor elements of the rectifier means of each of the secondary windings are connected according to the Gretz bridge circuit, one of the terminals of such a bridge being connected to a negative load electrode, namely to a movable electrode of the furnace, and the other terminal is connected to the corresponding positive electrode namely, with a bottom electrode, wherein the “wheel with overrunning clutch” circuit is connected between the terminal of the corresponding secondary winding of the transformer and corresponding to this winding by the Gretz bridge.

Можно также сгруппировать в одном блоке несколько выпрямителей, таких как показано, соответствующие трансформаторы которых будут записываться со смещением по фазе. You can also group several rectifiers in one unit, such as shown, the corresponding transformers of which will be recorded with a phase offset.

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием примеров его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схему электродуговой печи с непосредственным питанием переменным током согласно известному ранее техническому решению;
фиг. 2 и 3 - соответственно вольтамперную характеристику и характеристику реактивная мощность/активная мощность согласно известному решению с питанием переменным током;
фиг. 4 - электродуговую печь с питанием постоянным током через преобразователь согласно известному уровню техники;
фиг. 5 - известную структуру моста Гретца, показанную более подробно;
фиг. 6 и 7 - соответственно характеристики напряжение/ток и реактивная мощность/активная мощность такой известной печи, питаемой постоянным током;
фиг. 8 - конфигурацию электродуговой печи с питанием постоянным током через преобразователь согласно изобретению;
фиг. 9 - 11 - известные конфигурации включения нескольких преобразователей одинаковой структуры со смещением;
фиг. 12 и 13 - соответственно характеристики напряжение/ток и реактивная мощность/активная мощность печи, питаемой постоянным током через преобразователь, выполненный согласно изобретению, причем в нижней части фиг. 13 дан закон изменения углов открытия вентилей моста Гретца;
фиг. 14 - различные характеристики: реактивная мощность/активная мощность, которые возможно получить соответствующим подбором законов изменения углов открытия (зажигания) и которые позволяют адаптировать ход печи к различным условиям ее использования;
фиг. 15 - семейство характеристик: реактивная мощность/активная мощность, полученное при изменениях выпрямленного тока, вызванных снижением полного сопротивления нагрузки.
The invention is further explained in the detailed description of examples of its implementation with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 shows a diagram of an electric arc furnace with direct AC power according to a previously known technical solution;
FIG. 2 and 3, respectively, the current-voltage characteristic and the characteristic reactive power / active power according to a known solution with AC power;
FIG. 4 - an electric arc furnace powered by direct current through a converter according to the prior art;
FIG. 5 is a known structure of the Gretz Bridge, shown in more detail;
FIG. 6 and 7, respectively, the voltage / current and reactive power / active power characteristics of such a known direct current furnace;
FIG. 8 is a configuration of a DC electric arc furnace through a converter according to the invention;
FIG. 9 to 11 are known configurations for including several transducers of the same structure with an offset;
FIG. 12 and 13, respectively, the voltage / current and reactive power / active power characteristics of the furnace fed with direct current through a converter made according to the invention, the lower part of FIG. 13 the law of changing the angles of opening of the valves of the Gretz bridge is given;
FIG. 14 - various characteristics: reactive power / active power, which can be obtained by appropriate selection of the laws of change in the opening (ignition) angles and which allow you to adapt the course of the furnace to various conditions of its use;
FIG. 15 - family of characteristics: reactive power / active power obtained by changes in the rectified current caused by a decrease in the load impedance.

Основная идея изобретения заключается в соединении классической структуры тиристорного преобразователя с устройством по типу колеса с обгонной муфтой и установлении закона управления тиристорами, соответствующего по существу постоянной активной мощности, величина которой устанавливается соответствующей, с одной стороны, характеристикам дуги (для увеличения эффективности печи) и, с другой стороны, собственным возможностям преобразователя. The main idea of the invention is to connect the classical structure of the thyristor converter with a wheel-type device with an overrunning clutch and establish a thyristor control law corresponding to essentially constant active power, the value of which is set corresponding, on the one hand, to the characteristics of the arc (to increase the efficiency of the furnace) and, on the other hand, the inherent capabilities of the converter.

Устройство типа обгонной муфты, как известно, представляет собой устройство, запирающее (блокирующее) в одном направлении и проводящее в другом направлении, со смещением, позволяющим отдавать электрическую энергию, накопленную индуктивными элементами в течение проводящего периода тиристоров преобразователя, на нагрузку в течение периода, когда тиристоры заперты, следующего за периодом, в течение которого тиристоры находились в проводящем состоянии. A freewheel type device, as you know, is a device that locks (blocks) in one direction and conducts in the other direction, with a bias that allows you to give electric energy accumulated by inductive elements during the conducting period of the thyristor converter to the load during the period when thyristors are locked following the period during which the thyristors were in a conductive state.

Устройство обгонной муфты согласно изобретению разрешает изменение коэффициента импульсного заполнения для импульсов проводящего состояния основных тиристоров (в зависимости от угла зажигания), причем длительность проводящего состояния в устройстве по типа колеса с обгонной муфтой увеличивается по мере ее уменьшения для основных тиристоров. The overrunning clutch device according to the invention permits a change in the pulse duty factor for the pulses of the conducting state of the main thyristors (depending on the ignition angle), and the duration of the conducting state in the device, like a wheel with the overrunning clutch, increases as it decreases for the main thyristors.

Согласно изобретению устройство по типу колеса с обгонной муфтой такого рода используется для увеличения амплитуды постоянного тока при уменьшении напряжения (или наоборот), при этом угол зажигания тиристоров увеличивается, а коэффициент импульсного заполнения импульсов проводящего состояния соответственно уменьшается (и наоборот). Таким образом, получаем работу по существу с постоянной активной мощностью, не прибегая к излишнему запасу надежности ни тиристоров, ни трансформаторов. According to the invention, a device of the type of a wheel with an overrunning clutch of this kind is used to increase the DC amplitude with a decrease in voltage (or vice versa), while the ignition angle of the thyristors increases, and the pulse filling coefficient of the conductive state pulses decreases accordingly (and vice versa). Thus, we get work essentially with constant active power, without resorting to an excessive safety margin of either thyristors or transformers.

В иллюстрируемом примере, касающемся электродуговой печи, устройство обгонной муфты, как показано под позицией 19 на фиг. 8, предпочтительно выполняется на диодах 20, включенных между средней точкой вторичной обмотки 10 трансформаторов и каждым выходным зажимом моста Гретца 12, при этом, очевидно, диод имеет смещение в направлении, противоположном направлению протекания тока в диодах моста Гретца. In the illustrated example regarding the electric arc furnace, the overrunning clutch device as shown at 19 in FIG. 8 is preferably performed on diodes 20 connected between the midpoint of the secondary winding 10 of the transformers and each output terminal of the Gretz bridge 12, while the diode obviously has an offset in the direction opposite to the direction of current flow in the diodes of the Gretz bridge.

Использование диодов вместо тиристоров в устройстве обгонной муфты делает преобразователь нереверсивным по мощности. The use of diodes instead of thyristors in the overrunning clutch device makes the converter non-reversible in power.

Эта характеристика на первый взгляд может показаться недостатком, но в рассматриваемом случае применения она на самом деле предоставляет замечательные преимущества. At first glance, this characteristic may seem like a drawback, but in the application under consideration it actually provides remarkable advantages.

Действительно, в классическом мосте Гретца преобразователь выполнен "реверсивным в двух квадрантах" (однонаправленный постоянный ток, но двунаправленное постоянное напряжение), что делает его при регулировании тока особенно эффективным в случае закорачивания дуги, когда это короткое замыкание стремятся как можно скорее устранить плавлением металлолома, вызвавшего короткое замыкание (в решении с непосредственным питанием переменным током токовая перегрузка, следующая за коротким замыканием, напротив, помогала быстрее расплавить этот металлолом, но благодаря появлению пика реактивной мощности, крайне нежелательного). Indeed, in the classical Gretz bridge, the converter is made “reversible in two quadrants” (unidirectional direct current, but bidirectional constant voltage), which makes it particularly effective in case of current regulation in the case of arc shorting, when this short circuit is sought to be eliminated by melting scrap metal as soon as possible, which caused a short circuit (in a solution with direct AC power, current overload following a short circuit, on the contrary, helped melt this scrap metal, but due to the appearance of a peak reactive power, highly undesirable).

Изобретение позволяет, делая преобразователь необратимым по мощности, удачно совместить эти две стороны: действительно, в момент короткого замыкания увеличившийся из-за нереверсивного (необратимого) характера структуры ток позволяет быстрее расплавить металлолом, вызвавший короткое замыкание, но это не вызывает появления пика реактивной мощности в сети со стороны источника питания, так как такое увеличение тока будет восприниматься только диодами устройства по типу колеса с обгонной муфтой. Более того, такое увеличение тока может контролироваться и оптимизироваться в зависимости от собственных характеристик электродов по условию их наименьшего износа. The invention allows, by making the converter irreversible in power, it is possible to successfully combine these two sides: indeed, at the moment of a short circuit, the current increased due to the irreversible (irreversible) nature of the structure makes it possible to quickly melt the scrap metal that caused a short circuit, but this does not cause a peak in reactive power in network from the power supply side, since such an increase in current will be perceived only by the diodes of the device as a wheel with an overrunning clutch. Moreover, such an increase in current can be controlled and optimized depending on the intrinsic characteristics of the electrodes under the condition of their least wear.

В соответствии с другим аспектом изобретения выгодно выполнить трансформатор с несколькими вторичными обмотками, такими как 10 и 11, включенными по схеме, называемой "смещенной", а именно по типу "параллельного смещения" (по фазе), сочетание эффектов "обгонной муфты" и смещения позволяет при этом получить значительное снижение потребляемой реактивной мощности. In accordance with another aspect of the invention, it is advantageous to provide a transformer with several secondary windings, such as 10 and 11, connected according to a circuit called “biased”, namely, the type of “parallel bias” (in phase), a combination of the effects of “overrunning clutch” and bias allows you to get a significant reduction in consumed reactive power.

Более конкретно, техника фазового смещения, известная сама по себе, и иллюстрируемая на фиг. 9 - 11, заключается в таком соединении по меньшей мере двух преобразователей одинаковой структуры и таком смещении по фазе их управления зажиганием, чтобы воздействовать на потребляемую реактивную мощность; в этом случае говорят об "управлении со смещением" или "последовательном управлении". При использовании этого метода обычно включают последовательно со стороны выпрямленного тока два моста, как показано на фиг. 9 (схема, называемая "схемой с последовательным смещением"). More specifically, the phase shift technique, known per se, and illustrated in FIG. 9 to 11, consists in connecting at least two converters of the same structure and such a phase displacement of their ignition control to affect the consumed reactive power; in this case, they speak of “bias control” or “sequential control”. When using this method, two bridges are usually connected in series from the rectified current side, as shown in FIG. 9 (a circuit called a “sequential bias circuit”).

В данном случае, поскольку постоянное напряжение, подаваемое на дугу, относительно мало по сравнению с возможностями очень мощных тиристоров, схема по типу "с последовательным смещением" привела бы к плохому технологическому использованию тиристоров. Поэтому предпочитают схему типа "с параллельным смещением", два возможных варианта которой показаны на фиг. 10 и 11. In this case, since the constant voltage supplied to the arc is relatively small compared with the capabilities of very powerful thyristors, a “sequential bias” type circuit would lead to poor technological use of the thyristors. Therefore, a “parallel offset” type circuit is preferred, two possible variants of which are shown in FIG. 10 and 11.

В схемах "с параллельным смещением" на фиг. 10 и 11 соединяют два моста Гретца, каждый из которых на самом деле состоит из двух смещенных между собой полумостов, из-за чего образуются четные гармоники (в отличие от классического моста Гретца), но с перекрестным внутренним смещением обоих мостов, которое позволяет в сумме на выходе подавлять эти четные гармоники. In the "parallel offset" circuits of FIG. 10 and 11 connect two Gretz bridges, each of which actually consists of two half-bridges displaced from each other, due to which even harmonics are formed (unlike the classical Gretz bridge), but with a cross internal displacement of both bridges, which allows a total of at the output, suppress these even harmonics.

Однако классическая схема "с параллельным смещением" (то есть без устройства по типу колеса с обгонной муфтой), показанная на фиг. 10 и 11, имеет существенный недостаток - создает риск повторного срабатывания тиристоров, в частности, при постоянном напряжении, близком к нулю. Для ограничения этого риска раньше были вынуждены ограничивать диапазон отклонения углов зажигания, значительно снижая таким образом коэффициент усиления реактивной мощности. However, the classic "parallel displacement" circuit (i.e., without a wheel type device with a freewheel) shown in FIG. 10 and 11, has a significant drawback - it creates the risk of repeated operation of the thyristors, in particular, at a constant voltage close to zero. To limit this risk, they were previously forced to limit the range of deviation of the ignition angles, thereby significantly reducing the reactive power gain.

Существенные преимущества, которые предоставляет заявленное сочетание смещения и принципа схемы колеса с обгонной муфтой, заключаются в полном устранении риска повторного переключения срабатывания тиристоров в случае применения устройства по типу колеса с обгонной муфтой вышеуказанного типа, позволяющего изменять коэффициент заполнения импульсов для импульсов проводящего состояния основных тиристоров. В этом случае в полной мере используется суммарный коэффициент усиления реактивной мощности при очень высокой надежности работы устройства. Significant advantages provided by the claimed combination of bias and the principle of the circuit of the wheel with the freewheel clutch are the complete elimination of the risk of switching the thyristors again if the device is used as a wheel with the freewheel of the above type, which allows changing the pulse duty factor for the pulses of the conducting state of the main thyristors. In this case, the total reactive power gain is fully used with a very high reliability of the device.

На фиг. 8 показана полученная таким образом полная предложенная схема, включающая схему по типу колеса с обгонной муфтой с нейтралью с диодами и включением по типу "параллельного смещения". In FIG. 8 shows the complete proposed circuit thus obtained, including a wheel-type circuit with an overrunning clutch with neutral with diodes and a “parallel displacement” type of inclusion.

В первом варианте осуществления изобретения стремятся с помощью соответствующего закона управления (переключением тиристоров) минимизировать в каждый момент времени (то есть для данной точки хода печи) потребляемую реактивную мощность Q и, следовательно, реактивную энергию. Этот случай, показанный на чертеже, соответствует ситуации, в которой приоритетным оптимизируемым параметром является снижение средней реактивной мощности. In the first embodiment, the invention seeks to use the appropriate control law (switching thyristors) to minimize the consumed reactive power Q and, consequently, the reactive energy at each time point (i.e., for a given point in the furnace stroke). This case, shown in the drawing, corresponds to a situation in which the reduction in average reactive power is the priority optimized parameter.

Для достижения этого воздействуют на параметры регулирования α1 и α2 таким образом, чтобы получить максимальное смещение, то есть максимальную абсолютную величину разности α1 - α2 . Другой вид регулирования (так как имеется возможность воздействовать на оба параметра α1 и α2 по отдельности, возможно регулирование двух зависимостей) позволяет регулировать постоянный ток (или активную мощность) под нагрузкой.To achieve this, the control parameters α 1 and α 2 are affected in such a way as to obtain the maximum bias, that is, the maximum absolute value of the difference α 1 - α 2 . Another type of regulation (since it is possible to affect both parameters α 1 and α 2 separately, it is possible to regulate two dependencies) allows you to adjust the direct current (or active power) under load.

На фиг. 12 и 13 показаны характеристики работы печи, полученные с помощью схемы на фиг. 8 в случае первого варианта осуществления изобретения (минимизации средней потребляемой реактивной мощности). In FIG. 12 and 13 show furnace operating characteristics obtained using the circuit of FIG. 8 in the case of the first embodiment of the invention (minimizing the average consumed reactive power).

На фиг. 12 показана характеристика напряжение/ток, очень близкая к получаемой при непосредственном питании переменным током, то есть работу с постоянной мощностью (заштрихованная часть иллюстрирует улучшение показателей по сравнению с классическим преобразователем переменного тока в постоянный). In FIG. 12 shows a voltage / current characteristic that is very close to that obtained with direct AC power, that is, operation with constant power (the shaded part illustrates the improvement compared to the classic AC to DC converter).

На фиг. 13 показана характеристика реактивная мощность/активная мощность для данной точки хода печи, то есть для постоянного тока дуги Iдуг (или выпрямленный ток Id) постоянной величины и эквивалентного меняющегося сопротивления дуги.In FIG. 13 shows the characteristic reactive power / active power for a given furnace travel point, that is, for a constant arc current I arcs (or a rectified current I d ) of constant magnitude and equivalent varying arc resistance.

Эта характеристика показывает, что потребляемая реактивная мощность остается меньшей приблизительно трети максимальной активной мощности, что представляет собой значительное улучшение по сравнению с известными решениями как в случае питания переменным током, так и в случае питания постоянным током (сравните с фиг. 3 и 7); кроме того, в нижней части фиг. 13 проиллюстрированы законы изменения углов зажигания α1 и α2 в зависимости от отдаваемой мощности.This characteristic shows that the consumed reactive power remains less than about a third of the maximum active power, which represents a significant improvement compared to the known solutions both in the case of AC power and in the case of DC power (compare with Figs. 3 and 7); in addition, at the bottom of FIG. 13 illustrates the laws of variation of the ignition angles α 1 and α 2 depending on the power output.

Преимущества такой схемы заключаются в:
- устранении регулирующего устройства (под нагрузкой или на холостом ходу) трансформатора преобразователя,
- значительном снижении мощности компенсационно-фильтрационной батареи (по меньшей мере вдвое),
- заметном улучшении производительности по длительности и по количеству,
- снижении колебаний напряжения в сети со стороны источника питания,
- уменьшении фликкера,
- уменьшении потерь преобразователя,
- уменьшении гармоник и помех от преобразователя.
The advantages of such a scheme are:
- elimination of the regulating device (under load or at idle) of the transformer of the converter,
- a significant reduction in the power of the compensation-filter battery (at least twice),
- a noticeable improvement in productivity in terms of duration and quantity,
- reducing voltage fluctuations in the network from the power source,
- reduction of flicker,
- reduction of converter losses,
- reduction of harmonics and interference from the converter.

Указанные преимущества получены за счет добавления устройства по типу колеса с обгонной муфтой на диодах и специального расчета связей (сглаживающие реакторы, кабели, электроды) на выходе преобразователя со стороны нагрузки, обеспечивающего достаточный запас прочности по отношению к токовым перегрузкам, допустимым согласно изобретению. На практике это ведет к снижению капитальных затрат на электродуговую печь. These advantages are obtained by adding a device of the type of a wheel with an overrunning clutch on diodes and a special calculation of the connections (smoothing reactors, cables, electrodes) at the converter output from the load side, which provides a sufficient margin of safety with respect to current overloads acceptable according to the invention. In practice, this leads to lower capital costs for the electric arc furnace.

Во втором варианте осуществления изобретения подбирают закон управления, то есть закон изменения углов зажигания α1 и α2 в зависимости от отдаваемой мощности с целью не снижения потребляемой средней реактивной мощности, но снижения колебаний реактивной мощности относительно ее средней величины и, следовательно, снижения уровня фликкера, хотя при этом потребляется несколько большая средняя реактивная мощность.In the second embodiment of the invention, a control law is selected, that is, a law of variation of the ignition angles α 1 and α 2 depending on the power supplied in order not to reduce the average reactive power consumed, but to reduce the reactive power fluctuations relative to its average value and, therefore, reduce the flicker level although this consumes a slightly larger average reactive power.

Таким образом, получаем преобразователь, способный контролировать активную мощность, потребляя при этом реактивную мощность постоянной величины, которая может при этом быть компенсирована простой конденсаторной батареей постоянной емкости (типа, показанного под позицией 18 на фиг. 4), что позволяет полностью освободиться от необходимости использования дорогостоящего устройства типа "TCP" или "антифликкер" даже при очень маломощной сети питания. Thus, we obtain a converter capable of controlling active power, while consuming reactive power of a constant value, which can be compensated for by a simple capacitor bank of constant capacity (of the type shown under 18 in Fig. 4), which allows you to completely get rid of the need to use An expensive TCP or antiflicker device, even with a very low power supply.

Более конкретно, в этом варианте осуществления изобретения сохраняется общая схема по фиг. 8 (то есть схема с мостом Гретца и устройством обгонной муфты со смещением) с таким законом управления параметрами α1 и α2 , который, в отличие от предыдущего случая, не стремится максимизировать смещение α1 - α2 .More specifically, in this embodiment, the general arrangement of FIG. 8 (that is, a circuit with a Gretz bridge and an overrunning clutch with displacement) with such a control law for the parameters α 1 and α 2 that, unlike the previous case, does not seek to maximize the displacement α 1 - α 2 .

На фиг. 14 показана характеристика реактивной мощности Q/ активная мощность P для некоторой данной точки хода печи, то есть для тока дуги Iдуг (или выпрямленного тока Id), постоянного по величине, и меняющейся эквивалентного сопротивления дуги. На этой фигуре:
- характеристика I соответствует классической схеме преобразователя без устройства по типу колеса с обгонной муфтой и без смещения (то есть характеристике по фиг. 7);
- характеристика II соответствует схеме с устройством по типу колеса с обгонной муфтой, но без всякого смещения, то есть схеме по фиг. 8, но с α1 = α2 ;
- характеристика III соответствует той же схеме с максимальным смещением, то есть максимальной абсолютной величине α1 - α2 max (характеристика, иллюстрированная на фиг. 13).
In FIG. 14 shows a characteristic of reactive power Q / active power P for a given furnace travel point, that is, for arc current I arcs (or rectified current I d ), constant in magnitude, and varying equivalent arc resistance. In this figure:
- characteristic I corresponds to the classical converter circuit without a device according to the type of wheel with a freewheel and without bias (that is, the characteristic of Fig. 7);
- characteristic II corresponds to a circuit with a device similar to a wheel with a freewheel, but without any displacement, that is, the circuit of FIG. 8, but with α 1 = α 2 ;
- characteristic III corresponds to the same scheme with maximum displacement, that is, the maximum absolute value α 1 - α 2 max (characteristic illustrated in Fig. 13).

Понятно, что между смещением, равным нулю, и максимальным смещением можно получить бесконечное число разных характеристик, и все они будут располагаться в заштрихованной зоне между характеристиками II и III. It is clear that between the displacement equal to zero and the maximum displacement, an infinite number of different characteristics can be obtained, and all of them will be located in the shaded area between characteristics II and III.

Более точно, эти характеристики определяются следующими отношениями:

Figure 00000002

где
P - активная мощность,
Q - реактивная мощность,
R - эквивалентное сопротивление дуги,
Id - выпрямленный ток,
Ed - выпрямленное напряжение под нагрузкой,
Ed0 - выпрямленное напряжение на холостом ходу при нулевом смещении,
fp, fq - функции углов зажигания.More precisely, these characteristics are determined by the following relationships:
Figure 00000002

Where
P is the active power,
Q is the reactive power,
R is the equivalent arc resistance,
I d is the rectified current,
E d is the rectified voltage under load,
E d0 - rectified voltage at no load at zero bias,
f p , f q are the ignition angle functions.

Таким образом, для некоторой данной рабочей точки, то есть для некоторых данных R и IdP будут заданными, а Q будет регулируемой в некотором диапазоне.Thus, for some given operating point, that is, for some data, R and I d P will be given, and Q will be adjustable in a certain range.

Можно, например, задаться постоянной Q, что соответствует характеристике IV, или также любой другой характеристикой, находящейся в заштрихованной зоне. Определив таким образом Id, P и Q, выведем непосредственно из них α1 и α2 .It is possible, for example, to set the constant Q, which corresponds to characteristic IV, or also to any other characteristic located in the shaded area. Having thus determined I d , P, and Q, we deduce directly from them α 1 and α 2 .

Кроме того, если предположить, как показано выше, что необходимо поддерживать по существу постоянной активную мощность, увеличивая ток Id при убывании эквивалентного сопротивления дуги (и наоборот), то рабочая точка передвинется и можно будет получить смещение характеристики на этой диаграмме.In addition, if we assume, as shown above, that it is necessary to maintain a substantially constant active power by increasing the current I d when the equivalent arc resistance decreases (and vice versa), then the operating point will move and it will be possible to obtain a characteristic offset in this diagram.

Предположим теперь, что решение системы из двух уравнений с двумя неизвестными, приведенной выше, обеспечивает для некоторой данной рабочей точки с током постоянной величины такую характеристику, как показано под позицией V на фиг. 14, то есть монотонно возрастающую функцию Q = f(P). В этом случае при изменении тока Id характеристика V передвинется, как показано на фиг. 15, определяя таким образом семейство характеристик, каждая из которых соответствует некоторой данной точке (току Id) хода печи. В этом случае выбрать монотонно убывающий закон изменения Id = f(P), такой, при котором Q остается постоянной, несмотря на изменения Id.Suppose now that the solution of a system of two equations with two unknowns given above provides for a given operating point with constant current a characteristic such as that shown under V in FIG. 14, i.e., a monotonically increasing function Q = f (P). In this case, when the current I d changes, the characteristic V moves, as shown in FIG. 15, thus defining a family of characteristics, each of which corresponds to a certain given point (current I d ) of the furnace stroke. In this case, choose a monotonically decreasing law of change I d = f (P), such that Q remains constant, despite changes in I d .

В этом последнем случае предлагается преобразователь, обеспечивающий на всем диапазоне хода печи (или по крайней мере на большей его части) одновременно постоянные реактивную мощность Q и активную мощность P. In this latter case, a converter is proposed that provides constant reactive power Q and active power P. at the same time over the entire range of the furnace course (or at least over most of it).

К общей схеме, описанной выше, могут быть добавлены различные усовершенствования. Various enhancements may be added to the general scheme described above.

В первую очередь, выгодно предусмотреть циклическое переключение направлений смещения обоих мостов α1 + α2 для одного из мостов и α2 + α1 для другого моста) с целью сбалансировать нагрев полупроводниковых элементов и ограничить риск появления постоянной составляющей, вредной для магнитной индукции трансформатора.First of all, it is advantageous to provide for cyclic switching of the directions of displacement of both bridges α 1 + α 2 for one of the bridges and α 2 + α 1 for the other bridge) in order to balance the heating of semiconductor elements and to limit the risk of the appearance of a constant component harmful to the magnetic induction of the transformer.

Период такого циклического переключения может быть рассчитан в зависимости от термической постоянной времени полупроводниковых элементов и от предельно допустимой постоянной составляющей для трансформаторов. Что касается момента переключения в периоде, то он должен выбираться из условия минимизации амплитуды результирующего переходного тока коммутации со стороны сети переменного тока или со стороны постоянного тока с тем, чтобы этот переходный ток не превышал таких токов, возникающих при естественных колебаниях дуги. The period of such cyclic switching can be calculated depending on the thermal time constant of the semiconductor elements and on the maximum permissible constant component for transformers. As for the switching moment in the period, it should be selected from the condition of minimizing the amplitude of the resulting transient switching current from the AC side or from the DC side so that this transient current does not exceed such currents that occur during natural arc oscillations.

Во-вторых, может быть предусмотрена двойная регулировка по току, а именно раздельная регулировка токов каждого из двух мостов Гретца, включенных параллельно, или (что лучше) одновременное регулирование суммы двух токов и их равенства между собой (регулирование типа с несколькими переменными в диагонали моста). Secondly, a double current control can be provided, namely, separate adjustment of the currents of each of the two Gretz bridges connected in parallel, or (which is better) the simultaneous regulation of the sum of two currents and their equality among themselves (type regulation with several variables in the diagonal of the bridge )

В случае рассогласования двух мостов появляется плохая компенсация четных гармоник и может возникнуть необходимость ограничения этого рассогласования (ограничение

Figure 00000003
), имеющего целью свести четные гармоники к приемлемому уровню. Такой риск может иметь место, когда два моста Гретца не вполне идеально соединены в параллель, а именно, когда соединение осуществлено не на уровне выходных зажимов (со стороны нагрузки) сглаживающих реакторов, а на уровне двух подовых электродов, которые должны быть электрически связаны между собой через жидкий металл.In case of a mismatch between the two bridges, poor compensation of even harmonics appears and it may be necessary to limit this mismatch (limitation
Figure 00000003
), which aims to reduce even harmonics to an acceptable level. Such a risk can occur when two Gretz bridges are not perfectly connected in parallel, namely, when the connection is made not at the level of output clamps (on the load side) of the smoothing reactors, but at the level of two bottom electrodes, which must be electrically connected through liquid metal.

В-третьих, можно включить между ними несколько однотипных блоков, таких как показано на фиг. 9, питаемых от смещенных по фазе трансформаторов для уменьшения гармоник. Смещение по фазе трансформаторов предпочтительно осуществляется на уровне первичных обмоток, например, путем соединения обмоток по схеме "треугольник" - "зигзаг" или "треугольник с промежуточным отводом". Thirdly, several blocks of the same type can be included between them, such as shown in FIG. 9, powered by phase-shifted transformers to reduce harmonics. The phase shift of the transformers is preferably carried out at the level of the primary windings, for example, by connecting the windings in the "triangle" - "zigzag" or "triangle with an intermediate tap" design.

Claims (10)

1. Преобразователь мощности для питания постоянным током электродуговой печи, содержащий по меньшей мере один трансформатор, первичную обмотку которого запитывают трехфазным переменным током и ток с по меньшей мере одной вторичной обмотки которого подают на выпрямляющие средства, с выхода которых на нагрузку подают выпрямленные напряжение и ток и которые содержат на каждую вторичную обмотку управляемые полупроводниковые элементы, кроме того, выпрямляющие средства содержат схему типа колеса с обгонной муфтой, отличающийся тем, что указанные управляемые полупроводниковые элементы запускают меняющимися углами зажигания, изменяемыми так, что длительность проводящего состояния возрастает в схеме колеса с обгонной муфтой с уменьшением длительности проводящего состояния запущенных полупроводниковых элементов и наоборот, и так, чтобы на нагрузке выделялась постоянная активная или реактивная мощность независимо от изменений полного сопротивления нагрузки. 1. A power converter for supplying direct current to an electric arc furnace, comprising at least one transformer, the primary winding of which is fed with three-phase alternating current and the current from at least one secondary winding of which is supplied to rectifying means, from the output of which rectified voltage and current are supplied to the load and which contain controllable semiconductor elements on each secondary winding, in addition, the rectifying means comprise a wheel type circuit with an overrunning clutch, characterized in that These controlled semiconductor elements are triggered by varying ignition angles, so that the duration of the conductive state increases in the circuit of the wheel with an overrunning clutch with a decrease in the duration of the conductive state of the launched semiconductor elements and vice versa, and so that constant active or reactive power is released on the load regardless of changes in the total load resistance. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что схема типа колеса обгонной муфты представляет собой схему на диодах, служащую для того, чтобы сделать преобразователь нереверсивным. 2. The Converter according to claim 1, characterized in that the type of wheel overrunning clutch is a circuit on the diodes, which serves to make the converter irreversible. 3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что трансформатор содержит по меньшей мере две вторичные обмотки и запитываемые от них соответствующие выпрямляющие средства соединены между собой по схеме со сдвигом (смещением) с углами зажигания, соответственно α1 и α2, причем α1≠ α2.
4. Преобразователь по п.3, отличающийся тем, что углы зажигания α1 и α2 выбирают для данной конкретной точки хода печи из условия минимизации величины потребляемой реактивной мощности, при этом средняя результирующая ее величина за рабочий цикл минимальна.
3. The Converter according to claim 1, characterized in that the transformer contains at least two secondary windings and the corresponding rectifying means energized from them are interconnected according to the scheme with a shift (offset) with the ignition angles, respectively, α 1 and α 2 , and α 1 ≠ α 2 .
4. The Converter according to claim 3, characterized in that the ignition angles α 1 and α 2 are selected for this particular point of the furnace from the condition of minimizing the magnitude of the consumed reactive power, while its average resultant value for the duty cycle is minimal.
5. Преобразователь по п.3, отличающийся тем, что углы зажигания α1 и α2 выбирают для данного выпрямленного тока Id такими, чтобы минимизировались колебания в частности в форме фликкера реактивной мощности относительно ее средней величины.5. The Converter according to claim 3, characterized in that the ignition angles α 1 and α 2 are selected for a given rectified current I d so that oscillations are minimized, in particular in the form of a reactive power flicker relative to its average value. 6. Преобразователь по п.3, отличающийся тем, что углы зажигания α1 и α2 выбирают такими, чтобы при изменениях выпрямленного тока Id средняя величина потребляемой реактивной мощности оставалась постоянной.6. The Converter according to claim 3, characterized in that the ignition angles α 1 and α 2 are chosen so that when the rectified current I d changes, the average value of the consumed reactive power remains constant. 7. Преобразователь по п.3, отличающийся тем, что выпрямительные средства соединены между собой по схеме с параллельным смещением (фазовым). 7. The Converter according to claim 3, characterized in that the rectifying means are interconnected according to a circuit with parallel displacement (phase). 8. Преобразователь по п.3, отличающийся тем, что предусмотрены средства для циклического переключения направления смещения обоих соответствующих выпрямительных средств. 8. The Converter according to claim 3, characterized in that means are provided for cyclically switching the direction of displacement of both respective rectifier means. 9. Преобразователь по п.3, отличающийся тем, что предусмотрены средства для регулирования токов двух соответствующих выпрямительных средств для обеспечения равенства этих токов между собой. 9. The Converter according to claim 3, characterized in that means are provided for regulating the currents of two respective rectifier means to ensure the equality of these currents with each other. 10. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что указанные управляемые полупроводниковые элементы выпрямительных средств, соответствующие каждой вторичной обмотке, включены по мостовой схеме Греца, один из выводов которой связан с отрицательным электродом нагрузки, а именно с подвижным электродом печи, а другой вывод - с положительным электродом, а именно с подовым электродом, при этом схема типа колеса с обгонной муфтой включена между выводами соответствующей вторичной обмотки трансформатора и соответствующим мостом Греца. 10. The Converter according to claim 1, characterized in that the controlled semiconductor elements of the rectifier means, corresponding to each secondary winding, are connected according to the Grets bridge circuit, one of the terminals of which is connected with a negative load electrode, namely with a movable electrode of the furnace, and the other terminal - with a positive electrode, namely with a bottom electrode, while a wheel-type circuit with an overrunning clutch is connected between the terminals of the corresponding secondary winding of the transformer and the corresponding Grets bridge. 11. Блок преобразователя мощности, отличающийся тем, что он содержит несколько преобразователей мощности по п.1, соответствующие трансформаторы которых запитываются со смещением по фазе. 11. Power converter unit, characterized in that it contains several power converters according to claim 1, the corresponding transformers of which are fed with a phase offset.
RU94015286A 1993-10-22 1994-04-29 Power converter used to feed electric arc furnace with direct current and power converter unit RU2115268C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9305183 1993-04-30
FR9312661 1993-10-22
FR9312661A FR2704710B1 (en) 1993-04-30 1993-10-22 Improved power converter device for supplying direct current to an electric arc furnace.

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98103752/09A Division RU2199838C2 (en) 1993-10-22 1994-04-29 Power converter for supplying electric arc furnace with dc current

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94015286A RU94015286A (en) 1995-12-10
RU2115268C1 true RU2115268C1 (en) 1998-07-10

Family

ID=9452152

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98103752/09A RU2199838C2 (en) 1993-10-22 1994-04-29 Power converter for supplying electric arc furnace with dc current
RU94015286A RU2115268C1 (en) 1993-10-22 1994-04-29 Power converter used to feed electric arc furnace with direct current and power converter unit

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98103752/09A RU2199838C2 (en) 1993-10-22 1994-04-29 Power converter for supplying electric arc furnace with dc current

Country Status (1)

Country Link
RU (2) RU2199838C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2762117C1 (en) * 2018-04-24 2021-12-15 Даньели И К. Оффичине Мекканике С.П.А. Method and device for electric arc furnace power supply

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2168024T3 (en) 2007-06-28 2013-07-31 Micro Motion Inc Instrument power controller and method for adaptively providing an output voltage and an output current that together maintain a substantially constant electrical output power

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2762117C1 (en) * 2018-04-24 2021-12-15 Даньели И К. Оффичине Мекканике С.П.А. Method and device for electric arc furnace power supply

Also Published As

Publication number Publication date
RU2199838C2 (en) 2003-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100290998B1 (en) Power Converter Device to DC Power Electric Arc Furnace
US6256213B1 (en) Means for transformer rectifier unit regulation
WO2010027742A2 (en) Voltage control and power factor correction in ac induction motors
EP0575589B1 (en) Controlled power supply
US4146827A (en) Four-quadrant current-regulated energization of d.c. motor using pulse-width modulation
US4021721A (en) AC-to-DC converter
RU2115268C1 (en) Power converter used to feed electric arc furnace with direct current and power converter unit
US4396877A (en) Reversible electric drive with bidirectional back-current brake and fed by a rectifier supplied from alternating current mains, preferably for motor arc furnace regulators
JP3533982B2 (en) Power converter
US4287464A (en) Power factor controller for an induction motor using transistor switch means with variable breakdown voltage
RU2819809C1 (en) Frequency converter with dc switching device
RU2035829C1 (en) Device for control over voltage across two-section load
SU736298A1 (en) Ac-to-dc voltage converter
SU1066049A1 (en) Device for control of electric conditions of plasma generator
RU2106712C1 (en) Saturation choke
SU1005251A1 (en) System for dc supply of heavy-duty loads
RU1790321C (en) Dc source for power supply of arc furnace
SU1296337A1 (en) Welding current control
JP2828478B2 (en) Power supply for DC arc furnace
SU935912A2 (en) Voltage stabilizer
SU729809A1 (en) Excitation system for synchronous compensator
SU1095461A1 (en) Device for supplying power to electric-arc steel melting furnace
CA1145395A (en) Direct current power supply for supplying constant real power
SU830619A1 (en) Ac-to-dc voltage converter
SU650185A1 (en) Ac power-to-dc power converter