本發(fā)明涉及電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域的一種鋼鐵鋁鎳錳鈦等金屬冶煉電力智能有源濾波器系統(tǒng)，具體地說，涉及的是一種鋼鐵冶煉智能電網(wǎng)節(jié)能補(bǔ)償系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界能源危機(jī)的發(fā)展，發(fā)明新的能源是世界科學(xué)重要命題，同時(shí)節(jié)約現(xiàn)有能源是科學(xué)界當(dāng)前重要的研究課題。因?yàn)榘l(fā)明新能源尚需時(shí)日，而節(jié)約現(xiàn)有能源卻是目前世界當(dāng)務(wù)之急。目前金屬冶煉是世界耗電量最大，因此節(jié)能減排當(dāng)從金屬冶煉高耗能領(lǐng)域首當(dāng)做起。我國鋼鐵冶煉領(lǐng)域是利用高頻爐與電弧爐進(jìn)行電高溫溶化與電解冶煉生產(chǎn)。高頻爐與電弧爐產(chǎn)生大量的高次諧波與無功電力對(duì)電網(wǎng)造成極大的干擾與危害；電爐在初裝爐狀態(tài)電流較小，溶化成鐵水狀態(tài)時(shí)電極之間近似于短路狀態(tài)，兩種工作狀態(tài)負(fù)荷電流相差幾十或上百倍，使電網(wǎng)電壓與電流造成大幅度的浮動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)造成極大的沖擊，使電網(wǎng)與供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的波動(dòng)，嚴(yán)重的影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

目前，鋼鐵冶煉系統(tǒng)采用最多的是lc濾波器與分段投切濾波器及svg與svc，補(bǔ)償精度低，易于產(chǎn)生諧振，且體積大、補(bǔ)償精度低，耗電量大、無法滿足電力系統(tǒng)的需要。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?01220183143，該專利公開了一種電力有源濾波器，其包括：實(shí)時(shí)檢測電路，通過對(duì)負(fù)載的電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，得到負(fù)載電流波形，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測電路的分析結(jié)果，從而獲得需要補(bǔ)償?shù)闹C波電流成分；控制補(bǔ)償電路對(duì)諧波電流的抵消；將需要補(bǔ)償?shù)闹C波電流成分反向，通過igbt逆變器，將反向電流注入供電系統(tǒng)中；實(shí)現(xiàn)濾除諧波功能。但該方式補(bǔ)償精度低，耐壓低，容量小，可靠性差。

檢索中還發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?01020254744的實(shí)用新型專利，提出一種混合型有源濾波器。該濾波器包括一次系統(tǒng)部分和二次系統(tǒng)部分，所述一次系統(tǒng)部分包括串聯(lián)的有源濾波器和無源濾波器。但有源濾波器不能承受電網(wǎng)交流電源的基波電壓，裝置容量小，不能適用高電壓大容量電力系統(tǒng)。

申請(qǐng)人申請(qǐng)的中國專利cn201310492608.6，公開了一種有源電網(wǎng)高次諧波與無功電力補(bǔ)償節(jié)能裝置，主要針對(duì)電網(wǎng)普遍負(fù)荷共同特點(diǎn)所產(chǎn)生的高次諧波與無功電力進(jìn)行電網(wǎng)諧波與無功電力補(bǔ)償節(jié)能裝置。但是因?yàn)殇撹F冶煉電弧爐與高頻爐的特殊結(jié)構(gòu)與工況所產(chǎn)生的諧波與無功電力及電弧爐的頻繁的限流斷閘對(duì)電網(wǎng)沖擊的特點(diǎn)，這樣的裝置不能適用于鋼鐵冶煉等領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種鋼鐵冶煉智能電網(wǎng)節(jié)能補(bǔ)償系統(tǒng)，能夠滿足鋼鐵冶煉電弧爐與高頻爐的特殊結(jié)構(gòu)與工況所產(chǎn)生的諧波與無功電力及電弧爐的頻繁的限流斷閘對(duì)電網(wǎng)沖擊、電爐吹氧與爐溫以及對(duì)電爐吹氧流量控制等特殊性要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的鋼鐵冶煉智能電網(wǎng)節(jié)能補(bǔ)償系統(tǒng)，包括：電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置、系統(tǒng)保護(hù)裝置、dsp-fft處理裝置、補(bǔ)償控制裝置、并網(wǎng)電感變壓器、電力變換控制裝置、spwm變換器、電爐信號(hào)檢測裝置、a/d變換器、吹氧流量控制器、通信報(bào)警裝置；其中：

電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置，用于檢測電網(wǎng)與冶煉電變壓器之間的高壓輸電母線的電壓、電流及高壓電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測，分別把母線高壓電壓與傳輸電流轉(zhuǎn)換成低壓模擬電壓信號(hào)輸入到a/d變換器；

補(bǔ)償控制裝置，輸入端連接dsp-fft處理裝置并受dsp-fft處理裝置控制，補(bǔ)償控制裝置輸出端連接控制并網(wǎng)電感變壓器，控制并網(wǎng)電感變壓器與各次諧振調(diào)節(jié)控制電感始終工作在最佳諧振狀態(tài)；

電力變換控制裝置，輸入端連接dsp-fft處理裝置并受dsp-fft處理裝置控制，電力變換控制裝置輸出端連接控制spwm變換器，由spwm變換器把諧波無功轉(zhuǎn)換為有功電力由并網(wǎng)電感變壓器回送電網(wǎng)，產(chǎn)生最大的節(jié)電效果；

在鋼鐵冶煉電爐與冶煉變壓器之間的連接母線上連接電爐信號(hào)檢測裝置，電爐信號(hào)檢測裝置檢測電爐母線電壓、電爐電流、電爐溫度與電爐高壓吹氧流量，并將信號(hào)輸出到a/d變換器，由a/d變換器把模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)絛sp-fft處理裝置；

dsp-fft處理裝置，接受a/d變換器的輸出信號(hào)，對(duì)電力系統(tǒng)的高次諧波與無功電力的成分進(jìn)行檢測與分析，計(jì)算出各次高次諧波與無功電力的幅值、頻率與相位，計(jì)算出補(bǔ)償控制裝置與電力變換控制裝置的控制參數(shù)與指令，并計(jì)算出系統(tǒng)保護(hù)裝置與通信報(bào)警裝置的控制指令；由補(bǔ)償控制裝置與spwm變換器組成各次諧波和無功電力補(bǔ)償裝置，構(gòu)成輸出補(bǔ)償電壓、頻率、相位控制可調(diào)的智能有源動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置；由dsp-fft處理裝置控制電力變換控制裝置與spwm變換器，將諧波和無功電力轉(zhuǎn)換為有功電力回送電網(wǎng)；

吹氧流量控制器，檢測電爐內(nèi)吹氧流量，連接dsp-fft處理裝置，由dsp-fft處理裝置控制吹氧流量控制器產(chǎn)生最佳的吹氧量與電爐內(nèi)溫度，由此產(chǎn)生最佳的鋼鐵質(zhì)量。

本發(fā)明將電網(wǎng)諧波與無功電力轉(zhuǎn)換為有功電力回送電網(wǎng)，節(jié)約大量的電力，同時(shí)利用高速dsp-pwm變換器產(chǎn)生諧波無功補(bǔ)償電壓，對(duì)電網(wǎng)與金屬冶煉系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波與無功電力進(jìn)行高速高精度補(bǔ)償，消除電力系統(tǒng)干擾與波動(dòng)，提高電網(wǎng)質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)與冶煉系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，具有巨大的節(jié)能減排效果，本發(fā)明具有體積小，節(jié)電節(jié)氧效果好，補(bǔ)償精度高，穩(wěn)定性與安全性好，適應(yīng)于各類動(dòng)態(tài)瞬時(shí)變化的電力系統(tǒng)與鋼鐵金屬冶煉系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述dsp-fft處理器，對(duì)電網(wǎng)信號(hào)與電爐信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算出電網(wǎng)與冶煉變壓器及電爐電壓與電流的各次高次諧波與無功電力的幅值與相位，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定出各補(bǔ)償控制器的參數(shù)與控制指令，并將其送到補(bǔ)償控制裝置、電力變換控制裝置和吹氧流量控制器。

優(yōu)選地，所述電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置與電爐信號(hào)檢測裝置把電網(wǎng)系統(tǒng)信號(hào)與冶煉變壓器與冶煉電爐的高電壓大電流信號(hào)變換為a/d變換器能夠接受的低壓模擬信號(hào)，由a/d變換器變換為數(shù)字信號(hào)送入dsp-fft處理器；dsp-fft處理器經(jīng)過計(jì)算和分析將補(bǔ)償控制指令送到補(bǔ)償控制裝置，由補(bǔ)償控制裝置控制pwm變換器產(chǎn)生各次諧波補(bǔ)償電壓，對(duì)電網(wǎng)中殘余諧波電壓進(jìn)行補(bǔ)償；所述電力變換控制裝置控制pwm變換器與并網(wǎng)電感變壓器，把電網(wǎng)與冶煉系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波與無功電力轉(zhuǎn)為有功電力回送電網(wǎng)；同時(shí)dsp-fft處理器與電網(wǎng)補(bǔ)償控制裝置、控制spwm變換器產(chǎn)生諧波與無功補(bǔ)償電壓，由并網(wǎng)電感變壓器7輸入電網(wǎng)與冶煉變壓器，對(duì)變換后殘余諧波電壓與無功電力進(jìn)行補(bǔ)償。

優(yōu)選地，所述并網(wǎng)電感變壓器包括隔離開關(guān)、高壓諧振電感繞組、電感控制繞組、電能回送電感繞組、高壓電容、諧振補(bǔ)償繞組以及變壓繞組；并網(wǎng)電感變壓器與諧波無功補(bǔ)償控制裝置連接，由補(bǔ)償控制裝置控制電感控制繞組；電感控制繞組調(diào)節(jié)控制諧振電感繞組的電感量，高壓諧振電感繞組與高壓電容連接構(gòu)成各次諧振電路，使其針對(duì)各次諧波阻抗為零，始終工作在最佳諧振狀態(tài)，使各次諧波電力全部流入spwm變換器的整流器；spwm變換器將諧波與無功電力轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率同相位的有功電力，由電能回送電感繞組與變壓繞組回送電網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述dsp-fft處理器通過電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置與電爐信號(hào)檢測裝置對(duì)電網(wǎng)與電爐工作裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，dsp-fft處理器控制系統(tǒng)保護(hù)裝置，操作隔離開關(guān)，切離并網(wǎng)電感變壓器與整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)，同時(shí)由通信報(bào)警裝置向上級(jí)電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出控制與報(bào)警信號(hào)；同樣，當(dāng)補(bǔ)償系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，dsp-fft處理器瞬時(shí)控制系統(tǒng)保護(hù)裝置，操作-隔離開關(guān)，把整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)切離電網(wǎng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明針對(duì)鋼鐵冶煉電爐、高頻爐等金屬冶煉電爐系統(tǒng)的瞬時(shí)多變特性所產(chǎn)生的高次諧波與無功電力，利用高速dsp控制spwm變換器，把諧波與無功電力轉(zhuǎn)換為有功電力回送電網(wǎng)，提高功率因數(shù)，具有巨大的節(jié)能效果，同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)諧波與無功電力進(jìn)行高速高精度補(bǔ)償，消除電網(wǎng)干擾與波動(dòng)，提高電網(wǎng)質(zhì)量，提高電網(wǎng)與鋼鐵冶煉系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。利用dsp控制電爐吹氧流量控制器高效的調(diào)控爐溫，提高煉鋼質(zhì)量，縮短冶煉時(shí)間，節(jié)約大量吹氧量。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一較優(yōu)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖1中：1為鋼鐵冶煉電爐，2為冶煉變壓器、3為電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置、4為a/d變換器、5為dsp-fft處理器、6為補(bǔ)償控制裝置、7為并網(wǎng)電感變壓器，8為電力變換控制裝置，9為spwm變換器，10為電爐信號(hào)檢測裝置，11為系統(tǒng)保護(hù)裝置，12為吹氧流量控制器，13為通信報(bào)警裝置；

圖2為本發(fā)明一較優(yōu)實(shí)施例的并網(wǎng)電感變壓器結(jié)構(gòu)圖；

圖2中：7為并網(wǎng)電感變壓器，7-0為隔離開關(guān)，7-1為高壓諧振電感繞組，7-2為電感控制繞組，7-3為電能回送電感繞組，7-4為諧振補(bǔ)償繞組，7-5為變壓繞組；c1為高壓電容；9-0為整流器，9-1為有功轉(zhuǎn)換spwm變換器，9-2為諧波補(bǔ)償spwm變換器，9-3為電感調(diào)節(jié)spwm變換器；

圖3本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)原理圖；

圖4本發(fā)明一實(shí)施例針對(duì)鋼鐵冶煉電弧爐與高頻爐負(fù)荷檢測裝置結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供一種鋼鐵及其他金屬冶煉智能電網(wǎng)節(jié)能補(bǔ)償系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)與金屬冶煉系統(tǒng)產(chǎn)生的高次諧波與無功電力轉(zhuǎn)換為有功電力回送電網(wǎng)，節(jié)約大量的電力，同時(shí)針對(duì)諧波與無功電力進(jìn)行高速高精度補(bǔ)償，消除電網(wǎng)干擾與波動(dòng)，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全性，節(jié)能減排，提高電網(wǎng)質(zhì)量，降低變壓器噪音與溫度，降低變壓器損耗與線路損耗，節(jié)約大量的電能，大大增加供電與用電設(shè)備的壽命。

如圖1所示，為本發(fā)明鋼鐵與金屬冶煉智能電網(wǎng)節(jié)能補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，所述系統(tǒng)包括電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置3、a/d變換器4、dsp-fft處理器5、補(bǔ)償控制裝置6、并網(wǎng)電感變壓器7、電力變換控制裝置8、spwm變換器9、電爐信號(hào)檢測裝置10、系統(tǒng)保護(hù)裝置11、吹氧流量控制器12、通信報(bào)警裝置13；其中：

電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置3，用于檢測電網(wǎng)與冶煉變壓器2之間的高壓輸電母線的電壓、電流及高壓電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)檢測，分別把母線高壓電壓與傳輸電流轉(zhuǎn)換成低壓模擬電壓信號(hào)輸入到a/d變換器4；

補(bǔ)償控制裝置6，輸入端連接dsp-fft處理器5并受dsp-fft處理器5控制，補(bǔ)償控制裝置6輸出端連接控制并網(wǎng)電感變壓器7，控制并網(wǎng)電感變壓器7與各次諧振調(diào)節(jié)控制電感始終工作在最佳諧振；

電力變換控制裝置8，輸入端連接dsp-fft處理器5并受dsp-fft處理器5控制，電力變換控制裝置8輸出端連接控制pwm變換器9，由spwm變換器9把諧波無功轉(zhuǎn)換為有功電力由并網(wǎng)電感變壓器7回送電網(wǎng)，產(chǎn)生最大的節(jié)電效果；

在鋼鐵冶煉電爐1與冶煉變壓器2之間的連接母線上連接電爐信號(hào)檢測裝置10，電爐信號(hào)檢測裝置10檢測電爐母線電壓、電爐電流、電爐溫度與電爐高壓吹氧流量，并將信號(hào)輸出到a/d變換器4，由a/d變換器4把模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)絛sp-fft處理器5；

dsp-fft處理器5，接受a/d變換器4的輸出的數(shù)字信號(hào)，對(duì)電力系統(tǒng)的高次諧波與無功電力的成分進(jìn)行檢測與分析，計(jì)算出各次高次諧波與無功電力的幅值、頻率與相位，計(jì)算出補(bǔ)償控制裝置6與電力變換控制裝置8的控制參數(shù)與指令，并計(jì)算出系統(tǒng)保護(hù)裝置11與通信報(bào)警裝置13的控制指令；由補(bǔ)償控制裝置6與spwm變換器9組成各次諧波和無功電力補(bǔ)償裝置，構(gòu)成輸出補(bǔ)償電壓、頻率、相位控制可調(diào)的智能有源動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置；由dsp-fft處理器5控制電力變換控制裝置8與spwm變換器9，將諧波和無功電力轉(zhuǎn)換為有功電力回送電網(wǎng)；

吹氧流量控制器12，檢測電爐內(nèi)吹氧流量，連接dsp-fft處理器5，由dsp-fft處理器5控制吹氧流量控制器12產(chǎn)生最佳的吹氧量與電爐內(nèi)溫度，由此產(chǎn)生最佳的鋼鐵質(zhì)量，節(jié)約大量的氧氣。

上述的補(bǔ)償系統(tǒng)，其電網(wǎng)與冶煉變壓器2、鋼鐵冶煉電爐1(如鋼鐵冶煉電弧爐，高頻爐，工頻爐，包括精煉加工保溫爐與加溫爐等)的檢測裝置由電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置3、電爐信號(hào)檢測裝置10、吹氧流量控制器12等構(gòu)成。

作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置3包含：電網(wǎng)電壓測量變換器3-1；電流互感器3-2；電爐信號(hào)檢測裝置10包含：電爐電壓測量變換器10-1；電流互感器10-2，電爐溫度傳感器10-3，壓力傳感器10-4，構(gòu)成對(duì)電網(wǎng)與冶煉變壓器和冶煉電爐的電壓、電流、電爐吹氧流量、爐內(nèi)溫度、壓力的測量系統(tǒng)。

具體的，所述電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置3，包含高電壓檢測變換裝置3-1與電流傳感器3-2，分別把母線電壓與電流轉(zhuǎn)換成低壓模擬電壓信號(hào)輸入到a/d變換器4。

具體的，如圖4所示，所述電爐信號(hào)檢測裝置10包含電爐電壓傳感器10-1、電爐電流傳感器10-2、電爐溫度傳感器10-3與電爐注氧流量傳感器10-4；其中：

電爐電壓傳感器10-1，把電爐母線電壓轉(zhuǎn)換為a/d變換器4所能接受的低壓模擬電壓信號(hào)輸入到a/d變換器4，由a/d變換器4把模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)礁咚贁?shù)據(jù)dsp-fft處理器5；

鋼鐵冶煉電爐1與冶煉變壓器2之間的連接母線電流，通過電爐電流傳感器10-2，把母線電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸入到a/d變換器4，由a/d變換器4轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)礁咚賒sp-ftt處理器5；

電爐溫度傳感器10-3把電爐內(nèi)超高溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸入到a/d變換器4；

電爐注氧流量傳感器10-4把電爐吹氧壓力與吹氧流量轉(zhuǎn)換為低壓模擬電壓信號(hào)輸入到a/d變換器4，由a/d變換器4把模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)絛sp-fft處理器5。

上述實(shí)施例中：電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置3與電爐信號(hào)檢測裝置10將電網(wǎng)與冶煉變壓器和電爐狀態(tài)信號(hào)變換為a/d變換器4能夠接受的低壓模擬信號(hào)，由a/d變換器4變換為數(shù)字信號(hào)送入dsp-fft處理器5，由dsp-fft處理器5對(duì)電網(wǎng)與電爐信號(hào)進(jìn)行dsp-fft計(jì)算與分析，計(jì)算出電網(wǎng)與電爐的電壓、電流及各次諧波與無功電力的幅值與相位，計(jì)算出各補(bǔ)償控制器的參數(shù)與控制指令；由dsp-fft處理器5控制電力變換控制裝置8；由電力變換控制裝置8控制spwm變換器9與并網(wǎng)電感變壓器7，將電網(wǎng)與冶煉系統(tǒng)諧波與無功電力轉(zhuǎn)為有功電力回送電網(wǎng)；同時(shí)dsp-fft處理器5控制補(bǔ)償控制裝置6，諧波補(bǔ)償spwm變換器9-2產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電壓，補(bǔ)償電壓由并網(wǎng)電感變壓器7送入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)殘余諧波電壓進(jìn)行補(bǔ)償，提高電網(wǎng)質(zhì)量，消除電網(wǎng)干擾與波動(dòng)，提高鋼鐵冶煉系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與完全性，提高電網(wǎng)質(zhì)量。

所述電力變換控制裝置8控制spwm變換器9與并網(wǎng)電感變壓器7，把電網(wǎng)與冶煉系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波與無功電力轉(zhuǎn)為有功電力回送電網(wǎng)；同時(shí)dsp-fft處理器5與電網(wǎng)補(bǔ)償控制裝置6控制spwm變換器9產(chǎn)生諧波與無功補(bǔ)償電壓，由并網(wǎng)電感變壓器7輸入電網(wǎng)與冶煉變壓器2，對(duì)轉(zhuǎn)換后殘余諧波電壓與無功電力進(jìn)行補(bǔ)償。

作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述dsp-fft處理器5包括高速dsp運(yùn)算器與fft處理器，其中：dsp-fft處理器5對(duì)電網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行fft分析，計(jì)算出電網(wǎng)與電爐的電壓電流的各次諧波成分與無功電力幅值與相位，計(jì)算出各補(bǔ)償控制器的參數(shù)與控制指令，把補(bǔ)償控制指令送到補(bǔ)償控制裝置6；利用補(bǔ)償控制裝置6控制spwm變換器9產(chǎn)生各次諧波與無功電力的補(bǔ)償電壓，由電能回送變壓繞組7-5送入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)中殘余諧波與無功電壓進(jìn)行高速高精度補(bǔ)償，提高電網(wǎng)質(zhì)量，消除電網(wǎng)干擾與波動(dòng)，提高鋼鐵冶煉系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與完全性，達(dá)到高速高精度補(bǔ)償效果。

作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，如圖2所示，所述并網(wǎng)電感變壓器7，包括隔離開關(guān)7-0、高壓諧振電感繞組7-1、電感控制繞組7-2、電能回送電感繞組7-3、諧振補(bǔ)償繞組7-4以及變壓繞組7-5；并網(wǎng)電感變壓器7與諧波無功補(bǔ)償控制裝置6連接，由補(bǔ)償控制裝置6控制電感控制繞組7-2，電感控制繞組7-2調(diào)節(jié)控制諧振電感繞組7-1的電感量，高壓諧振電感繞組7-1與高壓電容c1連接構(gòu)成各次諧振電路，使其針對(duì)各次諧波阻抗為零，始終工作在最佳諧振狀態(tài)，使各次諧波電力全部流入spwm變換器9的整流器9-0；spwm變換器9將諧波與無功電力轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率同相位的有功電力，由電能回送電感繞組7-3與變壓繞組7-5回送電網(wǎng)，提高電網(wǎng)功率因數(shù)，節(jié)約大量的電能。諧振補(bǔ)償繞組7-4是針對(duì)諧波與無功電力轉(zhuǎn)換為有功電力后的殘余諧波進(jìn)行高速高精度補(bǔ)償，spwm變換器9輸出的補(bǔ)償電壓通過諧振補(bǔ)償繞組7-4產(chǎn)生各次諧波補(bǔ)償電壓，由諧振補(bǔ)償繞組7-4與變壓繞組7-5構(gòu)成升壓變壓器，由變壓繞組7-5升壓后送入電網(wǎng)或冶煉變壓器2。

所述pwm變換器9由整流器9-0、有功轉(zhuǎn)換spwm變換器9-1、諧波補(bǔ)償spwm變換器9-2、電感調(diào)節(jié)spwm變換器9-3構(gòu)成。

本實(shí)施例中：由高壓諧振電感繞組7-1與高壓電容c1連接，構(gòu)成諧振濾波器，諧波阻抗為零，諧波與無功流入spwm變換器9的整流器9-0，由有功轉(zhuǎn)換spwm變換器9-1把諧波與無功電力變換有功電力，由變壓繞組7-5升壓送入電網(wǎng)。電網(wǎng)諧波與無功電力轉(zhuǎn)換后的殘余諧波由諧波補(bǔ)償spwm變換器9-2進(jìn)行諧波補(bǔ)償，產(chǎn)生各次諧波補(bǔ)償電壓，由變壓繞組7-5升壓送入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)殘余諧波電壓進(jìn)行高速高精度補(bǔ)償。

本實(shí)施例中：電感控制繞組7-2是高壓諧振電感繞組7-1的控制繞組，由補(bǔ)償控制裝置6與電感控制繞組7-2控制調(diào)節(jié)高壓諧振電感繞組7-1的電感量l1，與高壓電容c1構(gòu)成諧振濾波器，使其始終工作在最佳諧振狀態(tài)，使各次諧波的阻抗為零，使各次諧波全部流入spwm變換器9的整流器9-0，由電力變換控制裝置8控制有功轉(zhuǎn)換spwm變換器9-1與電能回送電感繞組7-3，把諧波與無功電力轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率同相位的有功電力，由變壓繞組7-5回送電網(wǎng)，提高電網(wǎng)功率因數(shù)，節(jié)約大量的電能。

所述dsp-fft處理器5控制補(bǔ)償控制裝置6，由補(bǔ)償控制裝置6控制有功轉(zhuǎn)換spwm變換器9-1把電力系統(tǒng)的無功電力變換為與電網(wǎng)電壓同相位同頻率的有功電力，由電力回送變壓繞組7-5回送電網(wǎng)。

本實(shí)施例中，所述電感控制繞組7-2，當(dāng)電網(wǎng)與生產(chǎn)負(fù)載變動(dòng)或電網(wǎng)諧波頻率變化，dsp-fft處理器5控制補(bǔ)償控制裝置6，由補(bǔ)償控制裝置6諧振電感控制繞組7-2，再由電感控制繞組7-2控制調(diào)節(jié)高壓諧振電感繞組7-1的l1值，由此控制l1與高壓電容c1的諧振頻率始終工作在最佳諧振點(diǎn)。本發(fā)明由dsp-fft處理器5與補(bǔ)償控制裝置6與spwm變換器9，控制電感控制繞組7-2，由電感控制繞組7-2控制高壓諧振電感繞組7-1的電感l(wèi)1的值，使智能濾波器l1與c1跟蹤電網(wǎng)與負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化始終工作在各次高次諧波的最佳諧振點(diǎn)，對(duì)電網(wǎng)諧波電力產(chǎn)生最佳的吸收轉(zhuǎn)換與補(bǔ)償效果。

所述隔離開關(guān)7-0，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或過電壓時(shí)，或補(bǔ)償裝置發(fā)生故障、過壓、過流或短路時(shí)，由dsp控制，瞬時(shí)斷開高壓隔離開關(guān)7-0，切離補(bǔ)償系統(tǒng)，起到隔離保護(hù)作用。

本發(fā)明上述的系統(tǒng)中，由電爐信號(hào)檢測裝置10與吹氧流量控制器12構(gòu)成吹氧測控系統(tǒng)，由電爐信號(hào)檢測裝置10與吹氧流量控制器12測出電爐溫度與吹氧流量，由dsp-fft處理器5計(jì)算出爐溫增量與注氧增量，控制吹氧流量控制器12調(diào)節(jié)電爐的吹氧量和電爐內(nèi)溫度，使冶煉電爐達(dá)到最佳的煉鋼質(zhì)量與最佳吹氧量，時(shí)期縮短冶煉時(shí)間，提高出鋼量與煉鋼質(zhì)量，節(jié)約大量的電能與氧氣。

如圖3所示，本發(fā)明上述的系統(tǒng)中，由電網(wǎng)信號(hào)檢測裝置3，與電爐信號(hào)檢測裝置10，吹氧流量控制器12，構(gòu)成系統(tǒng)故障檢測裝置，當(dāng)電網(wǎng)或冶煉變壓器與冶煉電爐出現(xiàn)短路、過電壓、過電流、爐溫過高，出現(xiàn)故障，由dsp-fft處理器5控制高靈敏系統(tǒng)保護(hù)裝置11控制高壓隔離開關(guān)7-0，把補(bǔ)償系統(tǒng)切離電網(wǎng)；同樣當(dāng)本系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，由dsp控制系統(tǒng)保護(hù)裝置11驅(qū)動(dòng)并網(wǎng)電感變壓器隔離開關(guān)7-0，把本系統(tǒng)即時(shí)切離電網(wǎng)，同時(shí)由dsp-fft處理器5與通信報(bào)警裝置13向相關(guān)部門與裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。避免電網(wǎng)與補(bǔ)償系統(tǒng)相互影響，使補(bǔ)償裝置不受損害。

電網(wǎng)諧波與無功電力轉(zhuǎn)換后的殘余諧波，由諧波補(bǔ)償控制裝置6控制pwm變換器9產(chǎn)生各次諧波補(bǔ)償電壓，并由變壓繞組7-5升壓送入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)中殘余諧波與無功電力進(jìn)行高速高精度補(bǔ)償。

當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)或本系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或出現(xiàn)過電壓或過電流問題時(shí)，由dsp-fft處理器5與系統(tǒng)保護(hù)裝置11驅(qū)動(dòng)隔離開關(guān)7-0，斷開切出并網(wǎng)電感變壓器7，使本系統(tǒng)脫離電網(wǎng)或供電變壓器，當(dāng)故障排除或過電壓過電流恢復(fù)正常范圍時(shí)，dsp-fft處理器5可控制系統(tǒng)保護(hù)裝置11驅(qū)動(dòng)隔離開關(guān)7-0合閘，使本系統(tǒng)自動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可手動(dòng)恢復(fù)隔離開關(guān)7-0合閘并網(wǎng)運(yùn)行。

圖中14為顯示器，用于顯示dsp-fft處理器5的處理結(jié)果與電網(wǎng)與鋼鐵冶煉系統(tǒng)狀態(tài)與數(shù)據(jù)。

本發(fā)明利用網(wǎng)絡(luò)諧振控制原理與智能控制技術(shù)理論，研究成功智能電網(wǎng)節(jié)能補(bǔ)償系統(tǒng)，并把本發(fā)明成功的應(yīng)用于鋼鐵冶煉電爐(高頻爐與電弧爐等)金屬冶煉系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明針對(duì)鋼鐵冶煉系統(tǒng)特殊工況特性所產(chǎn)生的浪涌電壓與沖擊電流進(jìn)行抑制，對(duì)電網(wǎng)與高頻爐與電弧爐所產(chǎn)生的高次諧波和無功電力進(jìn)行高精度補(bǔ)償，并把高次諧波電力與無功電力轉(zhuǎn)換成有功電力回送電網(wǎng)，節(jié)約大量的電力與吹氧量，有效的抑制電力系統(tǒng)浪涌電壓和電流對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊，大大降低供電變壓器噪音與溫度，提高變壓器的絕緣強(qiáng)度與使用壽命，減小變壓器震動(dòng)與噪音，節(jié)能減排，增加電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，提高電網(wǎng)與供電系統(tǒng)質(zhì)量。補(bǔ)償后，提高了煉鋼電弧爐冶煉拉弧效果，使?fàn)t溫穩(wěn)定，提高了出鋼率和產(chǎn)鋼量，提高了煉鋼質(zhì)量，縮短每爐鋼的冶煉時(shí)間，噸鋼耗電量與吹氧量大大降低，節(jié)約大量的電力與能源。

本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行性能穩(wěn)定，補(bǔ)償精度高，速度快，節(jié)能效率高，輸出電壓高功率大，可以用于220kv以下的各類電網(wǎng)與各類金屬冶煉系統(tǒng)，便于組裝維護(hù)，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，并具有以下特點(diǎn)：

1.采用高速dsp-fft處理器5對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行檢測與分析，利用高速dsp-fft處理器計(jì)算出各次高次諧波與無功電力的幅值,頻率與相位。

2.由dsp-fft處理器5控制電力變換控制裝置與智能補(bǔ)償系統(tǒng)，組成各次諧波和無功電力補(bǔ)償裝置，構(gòu)成輸出補(bǔ)償電壓、頻率、相位控制可調(diào)的智能動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。

3.由dsp-fft處理器5控制電力變換控制裝置與spwm變換器，把諧波和無功電力轉(zhuǎn)換為有功電力回送電網(wǎng)，節(jié)約大量的電能。

4.具有對(duì)電網(wǎng)與電力系統(tǒng)的電流電壓和功率因數(shù)檢測與故障分析。

5.具有過壓、過流、過載、雷擊等保護(hù)與系統(tǒng)故障保護(hù)功能。

6.本發(fā)明對(duì)高次諧波和無功電力高精度補(bǔ)償，并對(duì)電弧爐生產(chǎn)過程中對(duì)負(fù)荷變化所造成的電流沖擊與系統(tǒng)電壓進(jìn)行抑制，減少對(duì)電力系統(tǒng)沖擊，提高了電網(wǎng)的功率因數(shù),提高電網(wǎng)與冶煉系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，提高電網(wǎng)質(zhì)量，節(jié)能減排，節(jié)約大量電力和氧氣，具有巨大節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

本發(fā)明與lc濾波器和分段投切補(bǔ)償裝置及svc與svg相比，lc濾波器與svc與svg對(duì)電網(wǎng)沖擊電流大，易于產(chǎn)生共振，易爆易損壞，體積大耗電量大。

本發(fā)明動(dòng)態(tài)特性好，補(bǔ)償精度高，提高功率因數(shù)，節(jié)約大量電能，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。在同樣補(bǔ)償容量時(shí)，體積僅是lc濾波器與分段投切補(bǔ)償裝置的六分之一，僅是svc與svg體積的四分之一。本發(fā)明適應(yīng)于各種鋼鐵金屬冶煉系統(tǒng)、氧化鋁與電解鋁系統(tǒng)、機(jī)械加工與動(dòng)力系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電場、煉油廠、電車鐵路，發(fā)電廠與供電網(wǎng)系統(tǒng)。

本裝置針對(duì)電網(wǎng)與生產(chǎn)系統(tǒng)所產(chǎn)生的高次諧波與無功電力進(jìn)行補(bǔ)償，抑制冶煉系統(tǒng)負(fù)荷變化所造成的電網(wǎng)電流沖擊，消除電網(wǎng)電壓浮動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成的干擾與危害，減少變壓器與電力系統(tǒng)噪音與震動(dòng)，降低設(shè)備的溫度，提高了電力系統(tǒng)和設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性，綜合效果顯著。

本發(fā)明符合國際國內(nèi)提倡節(jié)能降耗的社會(huì)發(fā)展趨勢，具有廣闊的發(fā)展前景。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，并在其保護(hù)范圍之內(nèi)。