[发明专利]具有谐振电路的电弧炉电源

说明书

一种用于电弧炉(10)的电源系统(12)包括：能够被连接到电网(22)的AC输入(20)和用于为电弧炉(10)的至少一个电源电极(14)供电的AC输出(24)；谐振电路(46a、46b、46c)，被互连在AC输入(20)与AC输出(24)之间。谐振电路(46a、46b、46c)包括用于连接和断开谐振电路(46a、46b、46c)的电路输入(56)和电路输出(58)的可控旁路开关(60)、以及与旁路开关(60)并联连接的电容器(64)和主电感器(66)。

技术领域

本发明涉及电弧炉领域。具体地，本发明涉及一种用于电弧炉的电源系统、用于控制电源系统的方法和控制器、以及具有这种电源系统的电弧炉。

背景技术

电弧炉通常经由变压器被直接连接到AC电网。然后，在操作期间，可能难以限制电极电流，这可能会限制电极的使用和生产率。附加地，变压器可能需要昂贵的有载分接开关系统，该有载分接开关系统经常被使用，并且电弧炉可能在AC电网中生成闪烁。因此，可能需要附加静态无功补偿器来减轻闪烁问题。

在EP 0 589 544 B1和US 6 603 795 B2中，示出了电弧炉电源，该电弧炉电源适于通过具有或没有并联电感器的串联连接的反并联晶闸管来削减电极电流。以这种方式，可以提高电弧炉的生产率。然而，通过削减电流，电弧炉的内阻可能增加到不必要的程度，这会降低电弧炉的效率。

US 6 274 851 B1示出了一种用于电弧炉的电源，该电源在每个相中包括基于半导体的开关。具有电容器和电感的缓冲电路与开关并联连接。

EP 0 429 774 A1示出了一种具有与电感器并联连接的双向半导体开关的电弧炉电源，该电感器被互连到电源的相中。

US 2012/314 728 A1示出了具有被串联连接到电感器的双向半导体开关的电弧炉电源，该电感器被互连到电源的相中。

WO 2016/191 861 A1描述了一种用于电弧炉电源的控制系统，该控制系统适于闪烁控制。示出了双向半导体开关，该双向半导体开关被串联和并联连接到被互连到电源的相的电感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种电极电流可控且效率高的电弧炉电源。

该目的通过独立权利要求的主题实现。另外的示例性实施例根据从属权利要求和以下描述显而易见。

本发明的第一方面涉及一种用于电弧炉的电源系统。电弧炉可以是一种设备，该设备适于借助于电流所产生的电弧熔化或熔炼金属材料。电流由电源系统产生，该电源系统可以被连接在中等AC电网与电弧炉的电极之间。电源系统还可以包括变压器，该变压器将中等AC输入电压转换为低AC输出电压，该低AC输出电压供应给电极。

中压可以是在1kV至20kV之间的电压。低压可以是低于1kV的电压。应当注意的是，通过电极的电流可能高于1000A。

电源系统可以是多相系统，该多相系统具有若干相，诸如三个相。输入电压可以是三相电压，例如，具有50Hz或60Hz。

根据本发明的实施例，电源系统包括AC输入和AC输出，AC输入可以包括一个或多个相，AC输入能够连接到电网；AC输出可以包括一个或多个相，AC输出用于为电弧炉的至少一个电源电极供电。AC输入可以包括三个相。此外，AC输出可以包括三个相。

根据本发明的实施例，电源系统包括互连AC输入和AC输出的谐振电路，其中谐振电路包括可控旁路开关，可控旁路开关用于将谐振电路的电路输入和电路输出连接和断开连接。谐振电路可以包括与旁路开关并联连接的电容器和主电感器。电容器和主电感器可以被串联连接和/或可以被连接在电路输入与电路输出之间。谐振电路可以以AC输入的相和/或AC输出的相互连。

根据本发明的实施例，电源系统包括控制器，控制器用于控制旁路开关，使得当旁路开关闭合时，在谐振电路中形成环电流，从而降低通过电源系统的电流。