[go: up one dir, main page]

RU2477588C2 - Установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи с двухзвенным преобразователем переменного тока между присоединением к сети и трансформатором печи - Google Patents

Установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи с двухзвенным преобразователем переменного тока между присоединением к сети и трансформатором печи Download PDF

Info

Publication number
RU2477588C2
RU2477588C2 RU2011117640/07A RU2011117640A RU2477588C2 RU 2477588 C2 RU2477588 C2 RU 2477588C2 RU 2011117640/07 A RU2011117640/07 A RU 2011117640/07A RU 2011117640 A RU2011117640 A RU 2011117640A RU 2477588 C2 RU2477588 C2 RU 2477588C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
furnace
phase
power supply
phases
transformer
Prior art date
Application number
RU2011117640/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011117640A (ru
Inventor
Вольфганг ХЕРГЕР
Вольфганг МОЙЗЕЛЬ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
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
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2011117640A publication Critical patent/RU2011117640A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2477588C2 publication Critical patent/RU2477588C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/005Electrical diagrams
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00Heating by electric discharge
    • H05B7/02Details
    • H05B7/144Power supplies specially adapted for heating by electric discharge; Automatic control of power, e.g. by positioning of electrodes
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

Установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи (1) имеет по меньшей мере один трансформатор (4) печи, который соединен на вторичной стороне с трехфазной дуговой электропечью (1). На первичной стороне трансформатор (4) соединен через двухзвенный преобразователь (5) переменного тока с трехфазной питающей сетью (3). Двухзвенный преобразователь (5) переменного тока имеет на стороне сети по меньшей мере один выпрямитель (6), на стороне трансформатора - по меньшей мере один инвертор (7) и между выпрямителем (6) и инвертором (7) - промежуточное звено (8) постоянного тока. Каждая фаза трехфазной питающей сети (3) соединена через два преобразовательных элемента (11) выпрямителя (6) с промежуточным звеном (8) постоянного тока. Каждая фаза первичной стороны трансформатора (4) печи соединена через два преобразовательных элемента (12) инвертора (7) с промежуточным звеном (8) постоянного тока. Технический результат - снижение влияния работы печи на питающую сеть и независимость количества фаз и рабочей частоты печи от питающей сети. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Данное изобретение относится к установке электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи, при этом установка электроснабжения имеет по меньшей мере один трансформатор печи, который на первичной стороне соединен с трехфазной питающей сетью и на вторичной стороне - с трехфазной дуговой электропечью.
Такие установки электроснабжения известны. В качестве примера можно сослаться на ЕР 0847612 В1 и ЕР 0023058 А1.
Трехфазные дуговые электропечи представляют сильно нелинейную нагрузку. Нелинейности приводят к значительным обратным воздействиям на сеть, в частности к так называемому мерцанию. Поэтому установки электроснабжения для трехфазных дуговых электропечей имеют, как правило, компенсатор реактивной мощности. Компенсатор реактивной мощности включается параллельно трансформатору печи. В простейшем случае компенсатор реактивной мощности может быть выполнен, например, в виде так называемого TCR (thyristor controlled reactor = реактор с тиристорным регулированием), см. указанный выше ЕР 0847612 В1. Известно также выполнение компенсатора реактивной мощности в виде STATCOM (static compensator = статический компенсатор). В этом отношении можно в качестве примера сослаться на US 6075350 А.
Ток для работы трехфазной дуговой электропечи очень велик. По этой причине трансформатор печи стремятся располагать возможно ближе к самой дуговой электропечи, для того чтобы длина линии от трансформатора печи до трехфазной дуговой электропечи была возможно меньше. Как правило, трансформатор печи и расположенные после трансформатора печи компоненты располагают в печном отделении. Поэтому в печном отделении довольно тесно. Кроме того, количество фаз и рабочая частота трехфазной дуговой электропечи, согласно уровню техники, принудительно совпадают с количеством фаз и рабочей частотой трехфазной питающей сети.
Из DE 19920049 С2 известна установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи, в которой непосредственно перед трехфазной дуговой электропечью расположен двухзвенный преобразователь переменного тока. Двухзвенный преобразователь переменного тока имеет на стороне входа выпрямитель, на выходе - инвертор, и между ними - промежуточное звено постоянного тока. Трансформатор печи в DE 19920049 С2 не упоминается. Он может быть составной частью упомянутого в DE 19920049 С2 источника трехфазного тока. В ЕР 1848248 А1 раскрыто аналогичное содержание.
Из US 6274851 В1 известна установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи, в которой электроды снабжаются электрической энергией через регулятор тока. Между регуляторами тока и электродами может быть расположен трансформатор печи.
Из DE 3025644 А1 известна установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи, в которой трансформатор печи на первичной стороне соединен непосредственно с трехфазной питающей сетью и на вторичной стороне - непосредственно с трехфазной дуговой электропечью. Фазы на выходной стороне трансформатора печи соединены друг с другом через мостовые схемы, при этом мостовые схемы состоят каждая из последовательно включенного конденсатора и переключателя.
Задачей данного изобретения является создание установки электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи, в которой возможна развязка количества фаз и рабочей частоты трехфазной дуговой электропечи от трехфазной питающей сети. Кроме того, обратное воздействие на сеть должно быть по возможности ограничено симметричной активной мощностью.
Задача решена с помощью установки электроснабжения с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения установки электроснабжения являются предметом зависимых пунктов 2-10 формулы изобретения.
Согласно изобретению трансформатор печи соединен на первичной стороне через двухзвенный преобразователь переменного тока с трехфазной питающей сетью. Двухзвенный преобразователь переменного тока имеет на стороне сети по меньшей мере один выпрямитель, на стороне трансформатора - по меньшей мере один инвертор и между выпрямителем и инвертором - промежуточное звено постоянного тока. Каждая фаза трехфазной питающей сети соединена через два преобразовательных элемента выпрямителя с промежуточным звеном постоянного тока. Каждая фаза первичной стороны трансформатора печи соединена через два преобразовательных элемента инвертора с промежуточным звеном постоянного тока. Каждый преобразовательный элемент состоит из многоступенчатой последовательной схемы подмодулей. Каждый подмодуль содержит накопительный конденсатор и автономный полупроводниковый ключевой элемент. Полупроводниковые ключевые элементы каждого подмодуля выполнены с возможностью переключения независимо от полупроводниковых ключевых элементов других подмодулей того же преобразовательного элемента и других преобразовательных элементов, так что накопительный конденсатор каждого подмодуля перемыкается с помощью полупроводникового ключевого элемента соответствующего подмодуля в зависимости от его состояния переключения или является активным.
За счет выполнения, согласно изобретению, можно исключить, в частности, соединение двухзвенного преобразователя переменного тока с вторичной стороной трансформатора печи. Поэтому двухзвенный преобразователь переменного тока может быть расположен снаружи печного отделения.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения установки электроснабжения управление полупроводниковыми ключевыми элементами преобразовательных элементов выполняется так, что минимизируется выходящие за симметричную нагрузку фаз трехфазной питающей сети активной мощностью обратные воздействия фаз трехфазной дуговой электропечи на трехфазную питающую сеть. За счет такого выполнения можно простым образом компенсировать не желательные обратные воздействия на сеть (в частности, составляющих реактивной мощности и неравномерные нагрузки фаз трехфазной питающей сети). Кроме того, обеспечивается большая гибкость при пространственном расположении отдельных компонентов установки электроснабжения.
В минимальной конфигурации количество полупроводниковых ключевых элементов в каждом подмодуле равно двум. В этом случае подмодуль имеет, как правило, один единственный накопительный конденсатор.
В предпочтительном варианте выполнения установки электроснабжения можно не включать параллельно трансформатору печи компенсатор реактивной мощности. В качестве альтернативного решения, можно включать параллельно трансформатору печи компенсатор реактивной мощности или фильтры.
Когда имеется компенсатор реактивной мощности, то он имеет в одном предпочтительном варианте выполнения данного изобретения несколько дополнительных преобразовательных элементов. Каждый дополнительный преобразовательный элемент состоит в этом случае из многоступенчатой последовательной схемы дополнительных подмодулей, каждый из которых содержит накопительный конденсатор и автономный полупроводниковый ключевой элемент. Полупроводниковые ключевые элементы каждого дополнительного подмодуля выполнены с возможностью переключения независимо от полупроводниковых ключевых элементов других дополнительных подмодулей того же дополнительного преобразовательного элемента и других дополнительных преобразовательных элементов, так что накопительный конденсатор соответствующего дополнительного подмодуля перемыкается с помощью полупроводникового ключевого элемента дополнительного подмодуля в зависимости от его состояния переключения или является активным. Управление полупроводниковыми ключевыми элементами дополнительных подмодулей выполняется так, что минимизируются выходящие за симметричную нагрузку фаз трехфазной питающей сети активной мощностью обратные воздействия фаз трехфазной дуговой электропечи на трехфазную питающую сеть.
Компенсатор реактивной мощности может быть соединен с фазами первичной стороны трансформатора печи и/или с фазами трехфазной питающей сети.
В качестве альтернативного решения или дополнительно к наличию компенсатора реактивной мощности с фазами на первичной стороне трансформатора печи и/или с фазами трехфазной питающей сети может быть соединена, например, конденсаторная схема, например, блок конденсаторов.
Как правило, установка электроснабжения, согласно изобретению, имеет единственный трансформатор печи, единственный выпрямитель и единственный инвертор. Однако указанные компоненты могут присутствовать во множественном числе. Так, например, установка электроснабжения может иметь несколько параллельно включенных выпрямителей. За счет этого можно подавать больший ток в промежуточное звено постоянного тока. В качестве альтернативного решения или дополнительно, установка электроснабжения может иметь несколько параллельно включенных инверторов. За счет этого трансформатор печи можно снабжать большим первичным током, или же можно снабжать несколько трансформаторов печи первичным током, или снабжать другие компоненты электрической энергией. В частности, в случае, когда имеется несколько трансформаторов печи, то каждый инвертор предпочтительно соединен максимально с одним трансформатором печи.
Другие преимущества и подробности следуют из приведенного ниже описания примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг. 1 - установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи;
фиг. 2 - преобразовательный блок;
фиг. 3 - подмодуль;
фиг. 4 - альтернативный вариант выполнения установки электроснабжения и
фиг. 5 - другой преобразовательный элемент.
Как показано на фиг. 1, трехфазная дуговая электропечь 1 имеет несколько электродов 2, которые снабжаются из трехфазной питающей сети 3. Питание трехфазной дуговой электропечи 1 происходит, как обычно, через трансформатор 4 печи, который трансформирует относительно высокое напряжение U1 трехфазной питающей сети 3 (например, 30 кВ или 110 кВ) в относительно низкое напряжение U2 печи (как правило, несколько 100 В до максимально 2 кВ). Электроды 2 соединены непосредственно с вторичной стороной трансформатора 4 печи. Таким образом, трансформатор 4 печи выполнен в виде трехфазного трансформатора. Он имеет по меньшей мере две, как правило, три фазы.
Трехфазная питающая сеть 3 может быть внешней большой сетью. В качестве альтернативного решения, она может быть внутренней сетью предприятия с трехфазной дуговой электропечью 1. В случае внутренней сети она может быть самостоятельной сетью или, в качестве альтернативного решения, сетью, которая через понижающий трансформатор соединена с внешней сетью.
В отличие от уровня техники, трансформатор 4 печи не соединен непосредственно с трехфазной питающей сетью 3. Согласно изобретению между первичной стороной трансформатора 4 печи и трехфазной питающей сетью 3 расположен двухзвенный преобразователь 5 переменного тока. Двухзвенный преобразователь 5 переменного тока имеет на стороне сети выпрямитель 6 и на стороне трансформатора инвертор 7. Между выпрямителем 6 и инвертором 7 расположено промежуточное звено 8 постоянного тока. Каждая фаза трехфазной питающей сети 3 соединена через два преобразовательных элемента 11 выпрямителя 6 с промежуточным звеном 8 постоянного тока. Каждая фаза на первичной стороне трансформатора 4 печи соединена через два преобразовательных элемента 12 инвертора 7 с промежуточным звеном 8 постоянного тока.
Промежуточное звено 8 может быть выполнено альтернативно в виде промежуточного звена тока или промежуточного звена напряжения. Когда промежуточное звено 8 выполнено в виде промежуточного звена тока, то в одной из соединительных линий 9 промежуточного звена 8 между выпрямителем 6 и инвертором 7 расположен дроссель 10. Когда промежуточное звено 8 выполнено в виде промежуточного звена напряжения, то дроссель 10 может отсутствовать. В качестве альтернативного решения, в этом случае в промежуточном звене 8 постоянного тока может быть расположен центральный опорный конденсатор, или же в преобразовательных элементах 11, 12 выпрямителя 6 и/или инвертора 7 могут быть расположены конденсаторы.
Как правило, преобразовательные элементы 11 выпрямителя 6 выполнены одинаково. Как правило, преобразовательные элементы 12 инвертора 7 также выполнены одинаково. Кроме того, преобразовательные элементы 11 выпрямителя 6 и преобразовательные элементы 12 инвертора 7, как правило, выполнены одинаково. Преобразовательные элементы 11, 12 могут быть выполнены и работать по потребности. Предпочтительно, каждый из преобразовательных элементов 11, 12 состоит, как показано на фиг. 2, из многоступенчатой последовательной схемы подмодулей 13. Количество подмодулей 13 выбирается по потребности. Как правило, в одном преобразовательном элементе 11, 12 имеется десять или больше таких подмодулей 13. Предпочтительно, количество подмодулей 13 в одном преобразовательном элементе 11, 12 составляет от 20 до 200. Предпочтительно, количество подмодулей 13 составляет между 30 и 80. Подмодули 13 выполнены одинаково. На фиг. 2 детально показан один из подмодулей 13. Описание этого подмодуля 13 приводится ниже.
Как показано на фиг. 2, каждый подмодуль 13 имеет накопительный конденсатор 14 и автономный полупроводниковый ключевой элемент 15. Понятие «автономный» означает, что полупроводниковый ключевой элемент 15 выполнен с возможностью как включения, так и выключения с помощью подаваемых снаружи в полупроводниковый ключевой элемент 15 управляющих сигналов. Например, автономные полупроводниковые ключевые элементы 15 могут быть выполнены в виде тиристоров IGBT или в виде тиристоров GTO. Понятие «автономно» противоположно понятию «ведомый сетью». Это понятие означает, что соответствующий переключательный элемент можно целенаправленно включать, однако нельзя выключать с помощью внешнего управляющего элемента. Примером ведомого сетью полупроводникового ключевого элемента является «обычный» тиристор. Накопительные конденсаторы 14 подмодулей 13 реализуют в совокупности опорную емкость. Поэтому двухзвенный преобразователь 5 переменного тока в этом варианте выполнения выполнен в виде двухзвенного преобразователя напряжения.
Как показано на фиг. 2, подмодули 13 имеют каждый единственный накопительный конденсатор 14 и точно два полупроводниковых ключевых элемента 15. Эта конфигурация является минимальной конфигурацией подмодулей 13. В качестве альтернативного решения, подмодули 13 могут иметь, как показано на фиг. 3, например, один накопительный конденсатор 14 и четыре полупроводниковых ключевых элемента 15 по мостовой схеме. Подмодули 13 могут также иметь несколько накопительных конденсаторов 14. В этом случае на каждый накопительный конденсатор 14 должны иметься по меньшей мере два полупроводниковых ключевых элемента 15.
Полупроводниковые ключевые элементы 15 каждого подмодуля 13 выполнены с возможностью переключения независимо от полупроводниковых ключевых элементов 15 других подмодулей 13. Это справедливо независимо от того, расположены ли другие подмодули 13 в том же или в другом из преобразовательных элементов 11, 12, что и рассматриваемый подмодуль 13. В зависимости от состояния переключения полупроводниковых ключевых элементов 15 соответствующего подмодуля 13, накопительный конденсатор 14 соответствующего подмодуля 13 альтернативно перемыкается или является активным. Когда верхний на фиг. 2 полупроводниковый ключевой элемент 15 подмодуля 13 замкнут, а другой полупроводниковый ключевой элемент 15 разомкнут, то накопительный конденсатор 14 соответствующего подмодуля 13 является активным. Когда, наоборот, верхний на фиг. 2 полупроводниковый ключевой элемент 15 подмодуля 13 разомкнут, а другой полупроводниковый ключевой элемент 15 замкнут, то накопительный конденсатор 14 соответствующего подмодуля 13 перемкнут.
Полупроводниковые ключевые элементы 15 преобразовательных элементов 11, 12 управляются, как показано на фиг. 1, управляющим устройством 16 так, что минимизируются выходящие за симметричную нагрузку фаз трехфазной питающей сети 3 активной мощностью обратные воздействия фаз трехфазной дуговой электропечи 1 на трехфазную питающую сеть 3. Для этого в управляющее устройство 16 подаются с помощью известных для специалистов в данной области техники датчиков 17 по меньшей мере напряжения фаз на первичной стороне и/или вторичной стороне трансформатора 4 печи, и/или протекающие в соответствующих фазах фазовые токи трансформатора 4 печи, и/или напряжения с накопительных конденсаторов 14 подмодулей 13. Кроме того, в управляющее устройство 16 можно подавать фазовые напряжения и/или фазовые токи трехфазной питающей сети 3 и/или напряжение промежуточного звена и/или ток промежуточного звена.
Определение соответствующих управляющих сигналов для полупроводниковых ключевых элементов 15 само по себе известно. В частности, управление осуществляется тем же образом, как известно, например, из одной из следующих статей по специальности:
- “A new modular voltage source inverter topology”, A. Lesnicar et al., European Power Electronics Conference, Toulouse 2003,
- “An Innovative Modular Multilevel Converter Topology Suitable for a Wide Power Range”, A. Lesnicar et al., IEEE-Powertech Conference, Bologna 2003,
- “Modulares Stromrichterkozept fuer Netzkupplungsanwendung bei hohen Spannungen”, Rainer Marquart et al., ETG Fachtagung 2002 in Bad Neuheim.
Уже на основании соответствующего управления полупроводниковыми ключевыми элементами 15 преобразовательных элементов 11, 12 выпрямителя 6 и инвертора 7 значительно уменьшается обратное воздействие работы трехфазной дуговой электропечи 3. Поэтому во многих случаях можно, согласно фиг. 1, не включать параллельно компенсатор реактивной мощности. Однако в альтернативном варианте выполнения (смотри фиг. 4) можно параллельно трансформатору 4 печи включать компенсатор 18 реактивной мощности.
За счет (возможно дополнительного) присутствия компенсатора 18 реактивной мощности можно (дополнительно) минимизировать обратные воздействия на трехфазную питающую сеть 3.
Компенсатор 16 реактивной мощности может быть выполнен обычным образом, например в виде обычного SVC (статический компенсатор реактивной мощности) или в виде обычного TCR (реактор с тиристорным регулированием). В качестве альтернативного решения, компенсатор 18 реактивной мощности может иметь несколько дополнительных преобразовательных элементов 19 (см. фиг. 5). Каждый дополнительный преобразовательный элемент 19 состоит, как показано на фиг. 5, из многоступенчатой последовательной схемы дополнительных подмодулей 20. Каждый дополнительный подмодуль 20 выполнен по меньшей мере в соответствии с показанным на фиг. 5 выполнением. Он содержит по меньшей мере один накопительный конденсатор 21 и четыре автономных полупроводниковых ключевых элемента 22, при этом автономные полупроводниковые ключевые элементы 22 расположены в полной мостовой схеме, и накопительный конденсатор 21 расположен в мостовой ветви полной мостовой схемы.
Аналогично преобразовательным элементам 11, 12 выпрямителя 6 и инвертора 7, в дополнительных подмодулях 20 дополнительных преобразовательных элементов 19 полупроводниковые ключевые элементы 22 каждого дополнительного подмодуля 20 выполнены с возможностью управления независимо от полупроводниковых ключевых элементов 22 других дополнительных подмодулей 20 того же дополнительного преобразовательного элемента 19 и других дополнительных преобразовательных элементов 19. В зависимости от состояния переключения полупроводникового ключевого элемента 22 соответствующего дополнительного подмодуля 20 соответствующий накопительный конденсатор 21 перемкнут или является активным. В случае, когда соответствующий накопительный конденсатор 21 является активным, имеется дополнительно возможность установки полярности. Управление полупроводниковыми ключевыми элементами 22 дополнительных подмодулей 20 выполняется с помощью управляющего устройства 16 так, что минимизируются выходящие за симметричную нагрузку фаз трехфазной питающей сети 3 активной мощностью обратные воздействия фаз трехфазной дуговой электропечи 1 на трехфазную питающую сеть 3. Определение соответствующих управляющих сигналов для полупроводниковых ключевых элементов 22 известно, см., например, упомянутый в начале US 6075350 А.
Дополнительные преобразовательные элементы 19 компенсатора 18 реактивной мощности соответствуют по своей структуре выполнению преобразовательных элементов 11, 12 выпрямителя 6 и инвертора 7. Количество дополнительных подмодулей 20 в каждом дополнительном преобразовательном элементе 19 может иметь тот же порядок, что и количество подмодулей 13 в каждом преобразовательном элементе 11, 12. Однако, в качестве альтернативного решения, количество может быть другим.
Как показано на фиг. 5, дополнительные преобразовательные элементы 19 соединены, с одной стороны, с одной из фаз на первичной стороне трансформатора 4 печи и, с другой стороны, с общей нулевой точкой 23 фаз на первичной стороне трансформатора 4 печи. В качестве альтернативного решения, возможно соединение дополнительных преобразовательных элементов 19 с соответствующими двумя фазами на первичной стороне трансформатора 4 печи.
В варианте выполнения, согласно фиг. 4, компенсатор 18 реактивной мощности, как указывалось выше, соединен с фазами на первичной стороне трансформатора 4 печи. Однако в качестве альтернативного решения или дополнительно возможно также соединение компенсатора 18 реактивной мощности с фазами трехфазной питающей сети 3. В этом случае в качестве альтернативного решения также возможно включение по схеме звезды, как показано на фиг. 5, или по схеме треугольника между каждыми двумя фазами. В качестве альтернативного решения или дополнительно к компенсатору 18 реактивной мощности (соответственно, компенсаторам 18 реактивной мощности), могут быть предусмотрены конденсаторные схемы 24, как показано на фиг. 4. Конденсаторные схемы 24, если они имеются, выполнены чисто пассивными. Они состоят по меньшей мере из емкостных реактивных сопротивлений. При необходимости они могут дополнительно иметь также индуктивные реактивные сопротивления, так что конденсаторные схемы 24 становятся фильтрами.
Установка электроснабжения, согласно изобретению, имеет многие преимущества. Так, например, количество фаз трехфазной дуговой электропечи 3 не зависит от количества фаз трехфазной питающей сети 3. Например, трехфазная питающая сеть 3 может иметь три фазы, а трехфазная дуговая электропечь 1 - четыре или пять фаз. Возможно также обратное выполнение. Ток печи можно регулировать относительно амплитуды, формы кривой, степени симметрии и т.д. Кроме того, работа трехфазной дуговой электропечи 1 может не зависеть от частоты трехфазной питающей сети 3. Когда, например, трехфазная питающая сеть 3 имеет, как обычно, частоту сети 50 Гц или 60 Гц, то трехфазная дуговая электропечь может работать, например, с более высокой частотой, например 100 Гц или 150 Гц, или с более низкой частотой, например 30 Гц или 40 Гц. За счет этого можно влиять на регулирование электрической дуги. На основании того, что компенсатор 18 реактивной мощности может отсутствовать, соответственно, может быть даже подключен к трехфазной питающей сети 3, возможна оптимальная работа трехфазной дуговой электропечи 1. Двухзвенный преобразователь 5 переменного тока не должен быть расположен внутри печного отделения.
Приведенное выше описание служит исключительно для пояснения данного изобретения. В противоположность этому, объем защиты данного изобретения определяется исключительно прилагаемой формулой изобретения.

Claims (18)

1. Установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи (1),
- при этом установка электроснабжения имеет, по меньшей мере, один трансформатор (4) печи, который на первичной стороне соединен через двухзвенный преобразователь (5) переменного тока с трехфазной питающей сетью (3) и на вторичной стороне - с трехфазной дуговой электропечью (1),
- при этом двухзвенный преобразователь (5) переменного тока имеет на стороне сети, по меньшей мере, один выпрямитель (6), на стороне трансформатора - по меньшей мере, один инвертор (7) и между выпрямителем (6) и инвертором (7) - промежуточное звено (8) постоянного тока,
- при этом каждая фаза трехфазной питающей сети (3) соединена через два преобразовательных элемента (11) выпрямителя (6) с промежуточным звеном (8) постоянного тока, и
- при этом каждая фаза первичной стороны трансформатора (4) печи соединена через два преобразовательных элемента (12) инвертора (7) с промежуточным звеном (8) постоянного тока,
- при этом каждый преобразовательный элемент (11, 12) состоит из многоступенчатой последовательной схемы подмодулей (13),
- при этом каждый подмодуль (13) содержит накопительный конденсатор (14) и автономный полупроводниковый ключевой элемент (15),
- при этом полупроводниковые ключевые элементы (15) каждого подмодуля (13) выполнены с возможностью переключения независимо от полупроводниковых ключевых элементов (15) других подмодулей (13) того же преобразовательного элемента (11, 12) и других преобразовательных элементов (11, 12), так что накопительный конденсатор (14) соответствующего подмодуля (13) перемыкается с помощью полупроводникового ключевого элемента (15) соответствующего подмодуля (13) в зависимости от его состояния переключения или является активным.
2. Установка электроснабжения по п.1, отличающаяся тем, что управление полупроводниковыми ключевыми элементами (15) преобразовательных элементов (11, 12) выполняется так, что минимизируются выходящие за симметричную нагрузку фаз трехфазной питающей сети (3) активной мощностью обратные воздействия фаз трехфазной дуговой электропечи (1) на трехфазную питающую сеть (3).
3. Установка электроснабжения по п.2, отличающаяся тем, что количество полупроводниковых ключевых элементов (15) в каждом подмодуле (13) равно двум.
4. Установка электроснабжения по любому из пп.2 или 3, отличающаяся тем, что параллельно трансформатору (4) печи не включен компенсатор реактивной мощности.
5. Установка электроснабжения по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что параллельно трансформатору (4) печи включен компенсатор реактивной мощности.
6. Установка электроснабжения по п.5, отличающаяся тем, что
- компенсатор (18) реактивной мощности имеет несколько дополнительных преобразовательных элементов (19),
- каждый дополнительный преобразовательный элемент (19) состоит из многоступенчатой последовательной схемы дополнительных подмодулей (20), каждый из которых содержит накопительный конденсатор (21) и автономный полупроводниковый ключевой элемент (22),
- полупроводниковые ключевые элементы (22) каждого дополнительного подмодуля (20) выполнены с возможностью переключения независимо от полупроводниковых ключевых элементов (22) других дополнительных подмодулей (20) того же дополнительного преобразовательного элемента (19) и других дополнительных преобразовательных элементов (19), так что накопительный конденсатор (21) соответствующего дополнительного подмодуля (20) перемыкается с помощью полупроводникового ключевого элемента (22) дополнительного подмодуля (20) в зависимости от его состояния переключения или является активным, и
- управление полупроводниковыми ключевыми элементами (22) дополнительных подмодулей (20) выполняется так, что минимизируются выходящие за симметричную нагрузку фаз трехфазной питающей сети (3) активной мощностью обратные воздействия фаз трехфазной дуговой электропечи (1) на трехфазную питающую сеть (3).
7. Установка электроснабжения по п.5, отличающаяся тем, что компенсатор (18) реактивной мощности соединен с фазами первичной стороны трансформатора (4) печи.
8. Установка электроснабжения по п.6, отличающаяся тем, что компенсатор (18) реактивной мощности соединен с фазами первичной стороны трансформатора (4) печи.
9. Установка электроснабжения по п.5, отличающаяся тем, что компенсатор (18) реактивной мощности соединен с фазами трехфазной питающей сети (3).
10. Установка электроснабжения по п.6, отличающаяся тем, что компенсатор (18) реактивной мощности соединен с фазами трехфазной питающей сети (3).
11. Установка электроснабжения по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что с фазами на первичной стороне трансформатора (4) печи и/или с фазами трехфазной питающей сети (3) соединена конденсаторная схема (24).
12. Установка электроснабжения по п.4, отличающаяся тем, что с фазами на первичной стороне трансформатора (4) печи и/или с фазами трехфазной питающей сети (3) соединена конденсаторная схема (24).
13. Установка электроснабжения по п.5, отличающаяся тем, что с фазами на первичной стороне трансформатора (4) печи и/или с фазами трехфазной питающей сети (3) соединена конденсаторная схема (24).
14. Установка электроснабжения по п.6, отличающаяся тем, что с фазами на первичной стороне трансформатора (4) печи и/или с фазами трехфазной питающей сети (3) соединена конденсаторная схема (24).
15. Установка электроснабжения по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что каждый инвертор (7) соединен максимально с одним трансформатором (4) печи.
16. Установка электроснабжения по п.4, отличающаяся тем, что каждый инвертор (7) соединен максимально с одним трансформатором (4) печи.
17. Установка электроснабжения по п.5, отличающаяся тем, что каждый инвертор (7) соединен максимально с одним трансформатором (4) печи.
18. Установка электроснабжения по п.6, отличающаяся тем, что каждый инвертор (7) соединен максимально с одним трансформатором (4) печи.
RU2011117640/07A 2008-09-30 2009-09-08 Установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи с двухзвенным преобразователем переменного тока между присоединением к сети и трансформатором печи RU2477588C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008049610A DE102008049610A1 (de) 2008-09-30 2008-09-30 Stromversorgungsanlage für einen Drehstrom-Lichtbogenofen mit Zwischenkreisumrichter zwischen Netzanschluss und Ofentransformator
DE102008049610.3 2008-09-30
PCT/EP2009/061605 WO2010037616A1 (de) 2008-09-30 2009-09-08 Stromversorgungsanlage für einen drehstrom-lichtbogenofen mit zwischenkreisumrichter zwischen netzanschluss und ofentransformator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011117640A RU2011117640A (ru) 2012-11-10
RU2477588C2 true RU2477588C2 (ru) 2013-03-10

Family

ID=41213156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011117640/07A RU2477588C2 (ru) 2008-09-30 2009-09-08 Установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи с двухзвенным преобразователем переменного тока между присоединением к сети и трансформатором печи

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8933378B2 (ru)
EP (1) EP2329684B1 (ru)
BR (1) BRPI0919111A2 (ru)
CA (1) CA2738729C (ru)
DE (1) DE102008049610A1 (ru)
MX (1) MX2011003116A (ru)
RU (1) RU2477588C2 (ru)
WO (1) WO2010037616A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2799707C1 (ru) * 2019-06-27 2023-07-10 Абб Швайц Аг Источник питания дуговой печи со схемой преобразователя
US12341417B2 (en) 2019-06-27 2025-06-24 Abb Schweiz Ag Arc furnace power supply with converter circuit

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2445076A1 (de) 2010-10-19 2012-04-25 Siemens Aktiengesellschaft Stromversorgungseinrichtung für eine nichtlineare, zeitlich variierende Last
EP2821743A1 (de) * 2013-07-04 2015-01-07 Siemens VAI Metals Technologies GmbH Verfahren zum Betreiben eines Lichtbogenofens und Lichtbogenofen
DE102014206008A1 (de) * 2014-03-31 2015-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur dynamischen Einstellung eines Elektrolichtbogenofens
EP2947766A1 (de) 2014-05-19 2015-11-25 Siemens Aktiengesellschaft Stromversorgung für eine nichtlineare Last mit Multilevel-Matrixumrichtern
EP3002868A1 (de) * 2014-09-30 2016-04-06 Siemens Aktiengesellschaft Hybrider M2C-Diodengleichrichter
ITUB20152674A1 (it) * 2015-07-30 2017-01-30 Danieli Automation Spa Apparato e metodo di alimentazione elettrica di un forno elettrico ad arco
ITUA20162107A1 (it) * 2016-03-30 2017-09-30 C E A S R L Sistema di alimentazione per forni ad arco o a induzione
EP3297403A1 (de) 2016-09-15 2018-03-21 Primetals Technologies Germany GmbH Umrichtergespeister lichtbogenofen mit kondensatoranordnung im sekundärkreis
WO2019154341A1 (zh) * 2018-02-11 2019-08-15 于文 直流冶炼电炉
IT201800004846A1 (it) * 2018-04-24 2019-10-24 Metodo di alimentazione elettrica di un forno elettrico ad arco e relativo apparato
IT201900025441A1 (it) 2019-12-23 2021-06-23 Danieli Off Mecc Metodo di fusione in un forno elettrico ad arco e apparato di fusione
IT202000002959A1 (it) * 2020-02-14 2021-08-14 Danieli Automation Spa Apparato di alimentazione elettrica per un dispositivo utilizzatore a potenza elevata
IT202000012091A1 (it) 2020-05-22 2021-11-22 Cea Group S R L Sistema di alimentazione per forni ad arco
EP4307834A1 (en) * 2022-07-13 2024-01-17 Hitachi Energy Ltd Method and system for controlling an electric arc furnace
EP4401296A1 (en) 2023-01-11 2024-07-17 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Hybrid modular multilevel rectifier (hmmr) for highly dynamic load applications
EP4401295A1 (en) 2023-01-11 2024-07-17 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Hybrid modular multilevel converter (hmmc) for highly dynamic load applications
EP4426067B1 (en) 2023-03-02 2025-12-17 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Power supply system for arc furnace and associated arc furnace and method
EP4425781A1 (en) 2023-03-02 2024-09-04 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Arc furnacle facility
IT202300013641A1 (it) * 2023-06-30 2024-12-30 Danieli Automation Spa Apparato e procedimento di alimentazione elettrica per un forno elettrico
EP4503364A1 (en) 2023-07-31 2025-02-05 Hitachi Energy Ltd A converter system for an electric metal heating furnace system
EP4568098A1 (en) 2023-12-05 2025-06-11 GE Energy Power Conversion Technology Limited Power supply system for arc furnace and associated arc furnace and method
EP4568097A1 (en) 2023-12-05 2025-06-11 GE Energy Power Conversion Technology Limited Power supply system for arc furnace and associated arc furnace and method
CN117833268B (zh) * 2023-12-14 2025-04-15 荣信汇科电气股份有限公司 一种交流电弧炉柔性供电设备及其控制方法
EP4576548A1 (de) 2023-12-20 2025-06-25 Primetals Technologies Germany GmbH Energieübertragung zwischen drehstromsystemen über parallel angeordnete umrichter
EP4576547A1 (de) 2023-12-20 2025-06-25 Primetals Technologies Germany GmbH Optimierte regelung eines lichtbogenofens mittels eines multilevelkonverters
EP4576549A1 (de) 2023-12-20 2025-06-25 Primetals Technologies Germany GmbH Flickerfreie regelung eines lichtbogenofens mittels eines multilevelkonverters
EP4657987A1 (en) * 2024-05-30 2025-12-03 Hitachi Energy Ltd Adaptive voltage waveform for increasing power in electrical arc furnaces

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0214661A2 (en) * 1985-09-10 1987-03-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Reactive power compensation apparatus
DE3733077A1 (de) * 1987-09-30 1989-04-13 Siemens Ag Wechselstrom-lichtbogenofen
US6075350A (en) * 1998-04-24 2000-06-13 Lockheed Martin Energy Research Corporation Power line conditioner using cascade multilevel inverters for voltage regulation, reactive power correction, and harmonic filtering
DE19920049A1 (de) * 1999-04-23 2000-11-02 Sms Demag Ag Verfahren und Vorrichtung zur Stromversorgung eines über einen Lichtbogen betriebenen Schmelzaggregates
US6274851B1 (en) * 1999-08-31 2001-08-14 Inverpower Controls Ltd. Electric arc furnace controller
RU2241932C1 (ru) * 2003-06-25 2004-12-10 Липецкий государственный технический университет Способ питания электродуговых установок
EP1848248A1 (de) * 2006-04-21 2007-10-24 ABB Schweiz AG Lichtbogenofenspeisevorrichtung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2462079A1 (fr) 1979-07-19 1981-02-06 Cem Comp Electro Mec Procede et dispositif de regulation d'arc sur les fours a arc
DE3025466A1 (de) * 1980-07-04 1982-02-04 Ero-Starkstrom Kondensatoren Gmbh, 8300 Landshut Lichtbogen-ofenanlage
DE69022854T2 (de) * 1990-10-31 1996-05-02 Nippon Kokan Kk Einrichtung zur Flimmerkompensation für einen Gleichstromlichtbogenofen.
AU646957B2 (en) * 1991-07-01 1994-03-10 Superconductivity, Inc. Shunt connected superconducting energy stabilizing system
FR2704710B1 (fr) * 1993-04-30 1995-06-23 Cegelec Metals Systems Dispositif convertisseur de puissance perfectionné pour l'alimentation en courant continu d'un four électrique à arc.
SE515107C2 (sv) 1996-06-17 2001-06-11 Abb Ab Förfarande och anordning för kompensering av reaktiv effekt
US6603795B2 (en) * 2001-02-08 2003-08-05 Hatch Associates Ltd. Power control system for AC electric arc furnace
DE102006018155A1 (de) 2006-04-19 2007-10-25 Siemens Audiologische Technik Gmbh Funksendevorrichtung und Steuervorrichtung für Veranstaltungsräume sowie entsprechende Verfahren

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0214661A2 (en) * 1985-09-10 1987-03-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Reactive power compensation apparatus
DE3733077A1 (de) * 1987-09-30 1989-04-13 Siemens Ag Wechselstrom-lichtbogenofen
US6075350A (en) * 1998-04-24 2000-06-13 Lockheed Martin Energy Research Corporation Power line conditioner using cascade multilevel inverters for voltage regulation, reactive power correction, and harmonic filtering
DE19920049A1 (de) * 1999-04-23 2000-11-02 Sms Demag Ag Verfahren und Vorrichtung zur Stromversorgung eines über einen Lichtbogen betriebenen Schmelzaggregates
US6274851B1 (en) * 1999-08-31 2001-08-14 Inverpower Controls Ltd. Electric arc furnace controller
RU2241932C1 (ru) * 2003-06-25 2004-12-10 Липецкий государственный технический университет Способ питания электродуговых установок
EP1848248A1 (de) * 2006-04-21 2007-10-24 ABB Schweiz AG Lichtbogenofenspeisevorrichtung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2799707C1 (ru) * 2019-06-27 2023-07-10 Абб Швайц Аг Источник питания дуговой печи со схемой преобразователя
US12341417B2 (en) 2019-06-27 2025-06-24 Abb Schweiz Ag Arc furnace power supply with converter circuit
RU2801397C1 (ru) * 2019-10-28 2023-08-08 Даньели Аутоматион С.П.А. Преобразователь и блок электропитания

Also Published As

Publication number Publication date
US8933378B2 (en) 2015-01-13
BRPI0919111A2 (pt) 2015-12-08
WO2010037616A1 (de) 2010-04-08
CA2738729C (en) 2014-10-21
RU2011117640A (ru) 2012-11-10
CA2738729A1 (en) 2010-04-08
DE102008049610A1 (de) 2010-04-08
US20110176575A1 (en) 2011-07-21
MX2011003116A (es) 2011-04-21
EP2329684B1 (de) 2012-08-15
EP2329684A1 (de) 2011-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2477588C2 (ru) Установка электроснабжения для трехфазной дуговой электропечи с двухзвенным преобразователем переменного тока между присоединением к сети и трансформатором печи
AU2007202910B2 (en) Power supply for electrostatic precipitator
US8233300B2 (en) Device for converting an electric current
Bina A transformerless medium-voltage STATCOM topology based on extended modular multilevel converters
US8451636B2 (en) Static converter and method for starting up the converter
KR101189428B1 (ko) 전력 변환 장치
US20170099008A1 (en) Power management utilizing synchronous common coupling
RU2578204C2 (ru) Устройство электропитания для нелинейной, изменяющейся во времени нагрузки
CN102792544A (zh) 具有多级转换器的静止无功补偿器
WO2010040388A1 (en) Multilevel converter and method for compensating active and reactive power in a high voltage network
WO2010102667A1 (en) A modular voltage source converter and an energy source unit
EP2961057A1 (en) Voltage source converter and control thereof
US10205407B2 (en) Inverter device, energy storage system and method of controlling an inverter device
JP7500624B2 (ja) コンバータ回路付きアーク炉電源
WO2010097122A1 (en) A modular voltage source converter
KR102292553B1 (ko) 모듈러 멀티레벨 컨버터
CN111512532B (zh) 装置,用于运行这种装置的方法和这种装置的应用
EP3793077B1 (en) Uninterruptible power supply, ups, for connecting a multiphase load to an ac source and a dc source
Asoodar et al. A new switching algorithm in Back to Back CHB Multilevel converters with the advantage of eliminating isolation stage
JP7500625B2 (ja) 共振回路付きアーク炉電源
RU195453U1 (ru) Многоуровневое устройство компенсации реактивной мощности и подавления высших гармоник тока
US20180358808A1 (en) Device And Method For Controlling A Load Flow In An Alternating-Voltage Network
Nagarajan et al. Phase disposition PWM multicarrier based 5 level modular multilevel inverter for PV applications
WO2018050646A1 (en) Parallel-connected converter assembly
US20230048126A1 (en) Power converter arrangement and control method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20211201