隋向東　梁偉

【摘 要】通過對兩種穩(wěn)流控制方式的原理進行分析對比，說明了兩種控制方式的差別。并通過實際使用過程中證明，兩種穩(wěn)流控制方式能夠適合不同供電方式下的整流工作。

【關(guān)鍵詞】電解鋁；整流原理；穩(wěn)流控制

0.引言

近年來，隨著電解鋁系列電流的不斷增大，單槽產(chǎn)量的不斷增加，對電能的質(zhì)量的要求也越來越高，一方面是大電流的需求，另外最主要的是需要電流的持續(xù)平穩(wěn)性。這就對整流的穩(wěn)流控制系統(tǒng)有了更高的要求。

本文以霍煤鴻駿鋁電公司整流一所、整流二所的穩(wěn)流控制為例，闡述了整流供電工作原理，穩(wěn)流控制原理。對穩(wěn)流控制系統(tǒng)中正控、負控原理進行說明，并通過生產(chǎn)實際進行對比。

1.整流工作原理

在采用二極管整流的電解鋁整流系統(tǒng)中，整流變壓器組由調(diào)壓變壓器（簡稱調(diào)變）、整流變壓器（含兩臺飽和電抗器，簡稱整變）組成。在此電力變換過程中，調(diào)變完成交流電壓的粗調(diào)，確保運行中網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)要求，自飽和電抗器在各級電壓之間進行細調(diào)，滿足電流大小和電流穩(wěn)定度的要求。

根據(jù)交直流變換原理，若變壓器輸出電壓為U2，負載等效電阻為Rd，則直流Id=Ud/Rd=1.35U2cosа/Rd?？梢?，有載粗調(diào)是調(diào)節(jié)U2的大小，自飽和電抗器細調(diào)是通過調(diào)節(jié)控制繞組電流，改變鐵芯磁密，調(diào)整飽和角а，達到調(diào)節(jié)電流的目的。

2.穩(wěn)流原理

穩(wěn)流控制主要是利用自動閉環(huán)負反饋調(diào)節(jié)原理實現(xiàn)，將直流電流（DCCT）或交流電流（ACCT）信號與電流設(shè)定值進行比較，將比較后得到的偏差值信號輸入電流調(diào)節(jié)器進行比例積分（PI）計算，然后把經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器整理后的結(jié)果輸出，最終改變自飽和電抗器控制繞組的電流，閉環(huán)反饋達到動態(tài)調(diào)節(jié)輸出直流電流的目的。

通常國內(nèi)大型整流用自飽和電抗器有三種繞組，即：工作繞組（變壓器閥側(cè)母排），位移繞組，控制繞組?？刂评@組通過流經(jīng)繞組電流的大小，改變自飽和電抗器的磁密，達到調(diào)節(jié)電流的目的。偏移繞組是為了增加飽和電抗器的調(diào)壓深度，在飽和電抗器繞組中加一個相對于控制電流的反向電流，使得飽和電抗器磁化曲線處于負向低點，擴大調(diào)節(jié)范圍。

2.1電解整流系統(tǒng)的兩種穩(wěn)流方式

以霍煤鴻駿鋁電公司兩個整流所為例，整流一所由6套2×35KA、1180V整流機組構(gòu)成，采用110kV有載調(diào)壓整流變壓器和二極管三相橋式同相逆并聯(lián)整流電路，穩(wěn)流控制采用有載調(diào)壓開關(guān)進行粗調(diào)，自飽和電抗器進行細調(diào)控制方式，細調(diào)由IGBT完成。整流二所由6套2×40KA、1400V整流機組構(gòu)成的電解系列，設(shè)計方式與整流一所一致。

2.1.1整流一所穩(wěn)流原理

圖1 正控穩(wěn)流原理圖

整流一所穩(wěn)流控制回路由控制繞組和偏移繞組構(gòu)成。偏移電流的大小根據(jù)設(shè)備實際運行情況、需要控制的深度確定，手動給定；控制電流的大小主要通過調(diào)整IGBT控制角，達到對整流裝置輸出直流的控制。在此回路中，控制繞組與工作繞組電流方向相同，為飽和電抗器起到助磁的作用，即：整流裝置的電流的輸出隨控制電流的增大而增大（習(xí)慣上稱為正控）。

2.1.2整流二所穩(wěn)流原理

圖2 由IGBT控制的負控穩(wěn)流原理圖

整流二所穩(wěn)流控制回路同整流一所相同，但控制繞組與工作繞組電流方向相反，為飽和電抗器起到去磁的作用，即：整流裝置的電流的輸出隨控制電流的增大而減?。?xí)慣上稱為負控）。

2.2兩種穩(wěn)流方式的比較

2.2.1整流一所穩(wěn)流用正控控制

整流裝置運行過程中，在電抗器磁飽和范圍內(nèi)，偏移電流給定后，整流機組負荷隨著控制電流的增加而增大；若控制電流給定后，整流機組負荷隨偏移電流的增大而減小。正常運行時，若控制電源故障，則機組直流輸出會下降。若偏移電源故障，則機組直流輸出會增加，導(dǎo)致機組負荷增大，甚至導(dǎo)致機組保護動作。因此，對于穩(wěn)流正控，考慮到設(shè)備的穩(wěn)定運行，防止控制電源或偏移電源故障時對整流機組輸出的影響，常采用偏移電流大于控制電流，此時若控制電源故障，只能導(dǎo)致直流輸出降低，不會導(dǎo)致機組保護動作。

2.2.2整流二所穩(wěn)流用負控控制

整流裝置運行過程中，在電抗器磁飽和范圍內(nèi)，偏移電流給定后，整流機組負荷隨著控制電流的增加而減??；若控制電流給定后，整流機組負荷隨偏移電流的增大而增大；正常運行時，若穩(wěn)流偏移電源故障，則整流機組直流輸出會下降。若控制電源故障，則整流機組直流輸出會增加，導(dǎo)致機組負荷增大，出現(xiàn)過負荷情況。因此，對于穩(wěn)流負控，考慮到設(shè)備的穩(wěn)定運行，防止控制電源或偏移電源故障時對整流機組輸出的影響。常調(diào)整偏移電流小于控制電流，若控制電源故障，只能導(dǎo)致直流輸出小幅上升，不會導(dǎo)致機組保護動作。

2.2.3兩種控制方式在實際應(yīng)用中的研究

穩(wěn)流系統(tǒng)中的兩種控制方式，考慮到設(shè)備的安全穩(wěn)定運行等情況，各自存在優(yōu)缺點。根據(jù)兩個整流所供電方式，整流一所穩(wěn)流選擇正控，控制電流小于偏移電流，保證設(shè)備運行安全、提高了供電效率，增加了經(jīng)濟效益。整流二所選擇負控，控制電流大于偏移電流，保證了當(dāng)偏移電源故障時，負荷減小，不會對設(shè)備有大的影響；當(dāng)控制電源故障時，負荷增長幅度較小，不會導(dǎo)致機組過電流故障的發(fā)生。保證了設(shè)備的穩(wěn)定運行，增加了供電設(shè)備的安全性。

3.結(jié)束語

近年來，隨電解鋁產(chǎn)能的不斷擴大，技術(shù)革新也在飛速進行；穩(wěn)流技術(shù)發(fā)展迅速，但無論何種穩(wěn)流方式，在運行過程中都有一定的弊端。但由于其技術(shù)的單一性，專業(yè)性，并隨著科技的不斷發(fā)展，行業(yè)的不斷創(chuàng)新，穩(wěn)流技術(shù)必將有新的突破并適應(yīng)當(dāng)前整流技術(shù)的需要。

【參考文獻】

[1]馮巧玲.自動控制原理.北京航空航天大學(xué)出版社，2008-01-01：10-35.

[2]邱關(guān)源，羅先覺.電路.高等教育出版社，2006-05：7-20.

[3]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù).機械工業(yè)出版社，2007-06：43-80.