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        論飽和電抗器在鋁電解整流供電的應(yīng)用

        2020-03-08 11:48:43蘇廣
        理論與創(chuàng)新 2020年23期

        【摘? 要】結(jié)合鋁電解整流供電系統(tǒng)的發(fā)展情況,重點(diǎn)探討了飽和電抗器的原理以及工作特點(diǎn),并重點(diǎn)從多個角度分析了穩(wěn)流控制系統(tǒng)中所涉及到的相關(guān)內(nèi)容,希望對于今后飽和電抗器為主的穩(wěn)流控制系統(tǒng)的應(yīng)用有所幫助。

        【關(guān)鍵詞】飽和電抗器;鋁電解;整流供電系統(tǒng);穩(wěn)流控制系統(tǒng)

        引言

        對于電解鋁生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析,電能則是非常重要的能源,其中,直流電的成本大約為總成本的三成左右。在具體的工作實踐中,不僅利用直流電所帶來的熱能能融化冰晶石,并保持規(guī)范要求的溫度,而且還能產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng),符合鋁電解的生產(chǎn)要求。結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)的大型整流設(shè)備的發(fā)展情況,除了部分采用先進(jìn)的可控硅整流裝置外,大部分都是選擇多相二極管整流方案,在這樣的情況下,如果存在著電壓波動以及陽極效應(yīng)的影響,則會造成電解穩(wěn)定性受到影響,大幅度提升能耗。為了滿足技術(shù)發(fā)展的要求,則應(yīng)對二極管整流器的恒流控制的方案。

        1. 飽和電抗器

        對于飽和電抗器進(jìn)行分析,其主要通過較小的直流功率來實現(xiàn)較大交流負(fù)載的有效控制。在這樣的情況下,其通過實現(xiàn)和負(fù)載的串聯(lián),能滿足相應(yīng)系統(tǒng)中負(fù)載的功率、電流的調(diào)節(jié)。從這個角度來看,飽和電抗器則是具有非線性的可控制的阻抗。對于飽和電抗器的基本工作原理來說,交流電路的電抗主要是通過直流繞組電流來進(jìn)行控制以及改變。通過相關(guān)的理論公式可以看出,結(jié)合系統(tǒng)中磁路L和匝數(shù)N的要求下,交流線圈的電感量則是和磁路鐵芯的磁導(dǎo)率具有正比關(guān)系。這樣為了有效進(jìn)行交流線圈的電感的改變,則是通過磁導(dǎo)率的改變來實現(xiàn),從而能滿足相應(yīng)系統(tǒng)中的電流以及電抗器的容量根據(jù)相關(guān)要求來進(jìn)行設(shè)定??紤]到鐵磁物質(zhì)的磁導(dǎo)率屬于非常數(shù)的情況,一般來說,磁導(dǎo)率則是由于鐵芯飽和而呈現(xiàn)出減少的情況,其中,相應(yīng)的飽和情況則是借助于直流繞組的勵磁電流la的方式來得以體現(xiàn)。從上述分析的過程中可以看出,直流電流則是能有效對于交流輸出電流進(jìn)行控制,其中,直流繞組則是體現(xiàn)出控制性的特點(diǎn),而將交流繞組視為工作繞組。

        其中,電抗器主要涉及到正偏繞組、負(fù)偏繞組等內(nèi)容,結(jié)合工作的實際特點(diǎn)來看,一般情況下,電抗器工作繞組中則具有較為固定的電流方向,同時,負(fù)偏繞組中的電流則具有相反的電流方向。通過進(jìn)一步保障負(fù)偏繞組中的電流得到提升,這樣就會造成飽和電抗器的飽和角有所提升,能有效實現(xiàn)整流橋輸出直流電壓的減小要求,意味著減少直流電流的情況。

        在電解效應(yīng)的情況下,這樣則會由于存在著電解直流電壓升高或者電網(wǎng)電壓下降的情況,從而能導(dǎo)致造成電抗器控制電流得到相應(yīng)的減小,相應(yīng)的電抗器飽和角也會進(jìn)一步降低,從而能引發(fā)相應(yīng)的降低三相整流橋的換相角延遲,增加整流系統(tǒng)的輸出電壓,滿足相應(yīng)的調(diào)節(jié)需求。

        2. 穩(wěn)流控制系統(tǒng)

        2.1單臺整流機(jī)組穩(wěn)流控制

        將整流機(jī)組A,B兩臺飽和電抗器的負(fù)偏繞組串聯(lián)起來,形成控制繞組,其上加控制電壓,構(gòu)成電抗器控制回路,流過的電流為控制電流It,It用來調(diào)節(jié)整流裝置的輸出電流。

        在A臺電抗器的正偏繞組加固定電壓,形成正偏電流IP,以增加電抗器調(diào)壓深度。在B臺電抗器的正偏繞組加可變電壓,形成平衡電流,以達(dá)到A,B兩臺整流裝置平均分擔(dān)負(fù)荷的目的,防止兩裝置之間由于負(fù)荷分擔(dān)不均勻而造成的過負(fù)荷事故。

        (1)穩(wěn)流控制。

        在進(jìn)行穩(wěn)流控制的過程中,則是通過整流柜的直流輸出電流在一定的變換要求下構(gòu)建反饋,通過相應(yīng)給定電流的比較,從而能保障滿足PLC中的比較電壓,并經(jīng)過PID運(yùn)算,能實現(xiàn)相應(yīng)的輸出電流的改變,實現(xiàn)相應(yīng)的整流裝置的調(diào)節(jié)要求。在此過程中,主要是在電解槽發(fā)生陽極效應(yīng)的情況下,存在著槽電壓上升,造成電解電流下降的情況,再加上PID調(diào)節(jié)器的作用,則會造成IGBT的導(dǎo)通角變小而造成降低了輸出電壓的情況,這樣就會造成相應(yīng)的變小的鐵芯的飽和角情況,能有效增加相關(guān)的整流裝置輸出電流,滿足恒定的電解電流的要求。

        (2)平衡控制。

        對于平衡控制分析,其基本原理大致相似,但存在著給定信號與反饋信號不同的不同情況。具體的調(diào)節(jié)過程如下,對于B臺整流裝置的輸出電流而超過A臺整流裝置的輸出電流的情況下,則會存在著相應(yīng)的B臺電抗器中整篇電流的降低,考慮到相應(yīng)的交流電流方向相同的特點(diǎn),這樣就會減弱正偏電流的增磁作用,從而實現(xiàn)降低B臺整流裝置的輸出電流的預(yù)期要求,從而滿足相應(yīng)的兩者之間的負(fù)荷分擔(dān)的平衡作用。

        (3)飽和深度控制。

        通過實現(xiàn)單相整流橋的輸出電壓作用于A臺電抗器的正偏繞組過程中,這樣就可以構(gòu)成相應(yīng)的固定偏移電流的情況,能從實際過程中,實現(xiàn)動態(tài)磁滯回線的橫軸下移,從這個角度來看,能保障實現(xiàn)飽和電抗器調(diào)壓深度增加的作用。

        2.2電解系列穩(wěn)流控制

        為進(jìn)一步符合系列直流電流的穩(wěn)定性的要求,以及符合同步多臺整流機(jī)組的調(diào)節(jié)情況,大都是進(jìn)行電流穩(wěn)流總調(diào)的合理化控制,結(jié)合相應(yīng)的傳感器得到反饋信號,并將進(jìn)行相關(guān)的總調(diào)PLC分析,比較設(shè)定電流,開展PID的運(yùn)算工作,這樣就能有效實現(xiàn)相應(yīng)的穩(wěn)流的分調(diào)作用,保障實現(xiàn)送到相應(yīng)的各個機(jī)組PLC。

        一般來說, 飽和電抗器的控制深度在60V的范圍,當(dāng)出現(xiàn)飽和或截止的情況下,則沒有調(diào)節(jié)電壓的作用,通過有效的延時后總調(diào)PLC的作用,能結(jié)合實際滿足相應(yīng)的調(diào)壓范圍的擴(kuò)大,更好地保障在電網(wǎng)變動較大情況下的穩(wěn)定要求。

        3 .結(jié)束語

        綜上所述,結(jié)合鋁電解整流供電系統(tǒng)的特點(diǎn),飽和電抗器為主的穩(wěn)流控制系統(tǒng)具有較為廣泛的應(yīng)用空間,能進(jìn)一步保障實現(xiàn)電解直流電流的平穩(wěn)度得以提升,還能有助于實現(xiàn)電解電流效率的全面增強(qiáng),符合穩(wěn)定電解槽的工藝技術(shù)發(fā)展的相關(guān)要求。

        參考文獻(xiàn)

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        作者簡介:蘇廣(1982.09-),內(nèi)蒙古巴彥淖爾人,注冊安全工程師,中級工程師,本科,電氣工程與自動化專業(yè),中電投(內(nèi)蒙古西部)新能源有限公司生產(chǎn)技術(shù)部副主任,生產(chǎn)及工程建設(shè)管理。

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