[发明专利]一种超高功率电弧炉模型的构建方法

说明书

本发明涉及一种超高功率电弧炉模型的构建方法，包括以下步骤：步骤S1:根据能量守恒定律，建立超高功率电弧炉的功率平衡方程式；步骤S2:根据超高功率电弧炉的功率平衡方程式，构建电弧炉的确定性电弧模型；步骤S3:采用基于不对称非线性电阻蔡氏电路产生的低频混沌信号对静态电弧电压进行调制，构建反映电弧炉负载运行随机性的不确定性模型;步骤S4:根据电弧炉的确定性电弧模型和反映电弧炉负载运行随机性的不确定性模型，构建得到用于低频非平稳间谐波研究的新型交流电弧炉仿真模型。本发明能够准确地反映实际工业用途下超高功率电弧炉的运行特性，能揭示超高功率电弧炉低频非平稳间谐波的发射特性，体现超高功率电弧炉设备运行时对配电网稳定性的影响。

技术领域

本发明涉及超高功率电弧炉研究领域，具体涉及一种用于低频非平稳间谐波研究的超高功率电弧炉模型的构建方法。

背景技术

随着现代电弧冶炼和超高功率供电技术的快速发展，超高功率电弧炉在冶金行业得到了越来越广泛的应用。超高功率电弧炉的应用虽然能缩短熔化时间，提高生产效率，降低能量损耗，节约生产成本，但该类负荷产生的非平稳间谐波和大功率冲击对配电网电能质量的影响日趋严重。如某超高功率电弧炉用户(100吨电弧炉)在生产时，不仅会导致接在同一35kV母线上的精密铸件公司设备损坏，发电企业发电机发生定子振动、局部发热异常等问题，还会造成所接入的110kV变电站多套保护频繁启动，主变在带负载时产生严重的噪声。

目前，国内外针对超高功率电弧类设备低频非平稳间谐波发射特性所开展的研究分析还较少，国内外的一些专家学者针对用于电压波动研究的电弧炉模型、间谐波与电压波动相互影响机理开展了研究分析，大都从电弧的随机性出发，基于随机理论或者混沌理论来建立电弧炉的相关模型，然而，现有电弧炉模型基本只适用于电压波动的研究，是否适用于超高功率电弧类设备低频非平稳间谐波发射特性的研究还有待商议，并且现有模型难以体现电弧类设备对配电网稳定运行影响的模型，而且未揭示典型非平稳间谐波干扰源发射特性及其影响因素。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于低频非平稳间谐波研究的超高功率电弧炉模型的构建方法，能够准确地反映实际工业用途下超高功率电弧炉的运行特性，能揭示超高功率电弧炉低频非平稳间谐波的发射特性，体现超高功率电弧炉设备运行时对配电网稳定性的影响。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超高功率电弧炉模型的构建方法，包括以下步骤：

步骤S1:根据能量守恒定律，建立超高功率电弧炉的功率平衡方程式；

步骤S2:根据超高功率电弧炉的功率平衡方程式，构建电弧炉的确定性电弧模型；

步骤S3:采用基于不对称非线性电阻蔡氏电路产生的低频混沌信号对静态电弧电压进行调制，构建反映电弧炉负载运行随机性的不确定性模型；

步骤S4:根据电弧炉的确定性电弧模型和反映电弧炉负载运行随机性的不确定性模型，构建得到用于低频非平稳间谐波研究的新型交流电弧炉仿真模型。

进一步的，所述功率平衡方程式，具体为：

p＝p₁+p₂(1)

式中：p为电弧炉的输入功率；p₁为电弧炉能量转换功率；p₂为电弧炉冶炼过程中的耗散功率。

进一步的，所述步骤S2具体为：

步骤S21:电弧炉的输入功率p与电弧电导的数学表达式为

p＝i²/g (2)

式中：i为电弧瞬时输入电流；g为超高功率电弧炉的电弧电导；