新型電弧加熱器電源

近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件不斷進(jìn)步，針對電弧加熱器負(fù)載為非線性這一重要特性，利用晶閘管易于控制，可以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)壓的特點(diǎn)，新型電弧加熱器電源引入了晶閘管調(diào)壓整流的新型控制策略，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)弧特性，使電弧加熱器電弧能夠穩(wěn)定燃燒;同時在控制系統(tǒng)中引入了電流閉環(huán)，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗擾動能力，確保了電弧加熱器不斷弧，具有穩(wěn)定的工作點(diǎn)。

傳統(tǒng)電弧加熱器電源為飽和電抗器調(diào)壓整流電源，其構(gòu)成包括三檔17級調(diào)壓:變壓器、飽和電抗器、整流變壓器、整流柜、起動電阻和鎮(zhèn)定電阻等。其主要工作原理是:通過飽和電抗器和起動電阻進(jìn)行限流起弧，飽和電抗器調(diào)壓，穩(wěn)弧電阻保證電弧連續(xù)，確保加熱器瞬時短路負(fù)載特性的實(shí)現(xiàn)。該電源控制系統(tǒng)對輸出參數(shù)的調(diào)節(jié)主要是通過飽和電抗器來實(shí)現(xiàn)的。

飽和電抗器在電力系統(tǒng)中等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，例如:在超高壓電網(wǎng)中作調(diào)相調(diào)壓設(shè)備，在輸電系統(tǒng)中可以抑制系統(tǒng)過電壓，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制功率振蕩等。飽和電抗器是利用鐵磁質(zhì)磁化曲線的非線性和飽和特性，即利用鐵磁質(zhì)的磁導(dǎo)率不是常數(shù)這一特性而工作的。它在這種傳統(tǒng)的電弧加熱器電源控制系統(tǒng)中的作用主要有:①調(diào)節(jié)電壓的功能。②鎮(zhèn)流功能。通過飽和電抗器的電感和鎮(zhèn)定電阻，使系統(tǒng)引入了線性阻抗，通過線性阻抗和非線性負(fù)阻阻抗的疊加，確保了系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定工作點(diǎn)，從而保證電弧穩(wěn)定燃燒。但飽和電抗器調(diào)壓控制系統(tǒng)為開環(huán)系統(tǒng)，沒有引入反饋，而且響應(yīng)較慢，造成了系統(tǒng)易斷弧，同時在飽和電抗器控制的電源系統(tǒng)中必須引入一定的鎮(zhèn)定電阻以提高系統(tǒng)的線性特性，無形中導(dǎo)致系統(tǒng)效率大大下降，造成能量的極大浪費(fèi)。尤其是現(xiàn)在電弧加熱器向著大功率、長時間、高穩(wěn)定性發(fā)展的趨勢，這種傳統(tǒng)的電弧加熱器控制方法已經(jīng)暴露出越來越多的問題。

電弧加熱器的電源系統(tǒng)的負(fù)載為等離子體電弧，呈非線性負(fù)阻特性(電流越大電壓越低)，具有氣體放電的特點(diǎn)。氣體電離起弧前，阻抗很大，電壓很高而電流很小;起弧后，氣體急劇電離，阻抗迅速減小，若不串鎮(zhèn)流阻抗，電流會越來越大，而弧區(qū)電壓則越來越低。起弧后弧區(qū)內(nèi)存在氣體電離與消電離的矛盾。當(dāng)消電離因素主導(dǎo)其物理過程時，電弧可能突然斷開，-di/dlt極大。所以保持負(fù)載有穩(wěn)定的工作點(diǎn)或穩(wěn)定的工作段十分重要，以保證電弧穩(wěn)定燃燒，不斷弧。