Регулација струје електролучне пећи за једносмерну струју предиктивном методом без коришћења модела електричног лука
A predictive method for dc arc furnace current control without using a dc electric arc model
Author
Srdić, SrđanMentor
Radaković, Zoran
Committee members
Nedeljković, Miloš
Vukosavić, Slobodan
Lazarević, Zoran
Despotović, Željko
Metadata
Show full item recordAbstract
Електролучне пећи су потрошачи веома велике инсталисане снаге, при
чему тренутна снага пећи може да варира у времену са великим амплитудама. Као
посљедица ових великих флуктуација активне и реактивне снаге, електролучне
пећи великих инсталисаних снага могу да изазову поремећаје у функционисању
преносне и дистрибутивне мреже, поготово у случају слабијих мрежа када су ови
поремећаји израженији. Најизраженији поремећаји који се појављују у мрежи као
посљедица рада електролучних пећи су појава фликера (Flicker) и појава
нежељених виших хармоника и интерхармоника који се уносе у преносну мрежу.
У предметној дисертацији је анализиран утицај предложеног предиктивног
регулатора струје електричног лука на поремећаје који доводе до појаве фликера.
С обзиром на то да се електролучне пећи све чешће примјењују у
индустрији, њихови негативни утицаји на функционисање преносних мрежа, на
које су прикључене, постају све израженији. Због тога је неопходно управљати
радом пећи тако да се поменути негатив...ни утицаји потисну у што већој мjери, а
да се при томе обезбиједи стабилно и поуздано функционисање пећи.
Електролучне пећи за једносмјерну струју данас се најчешће напајају
тиристорским исправљачима, при чему се струја електричног лука регулише
искључиво PI регулатором којим се регулише вриједност угла управљања
тиристорима. Напон лука регулише се подешавањем растојања између катоде и
шарже електромеханичким путем или помоћу хидрауличких цилиндара
управљаних сервохидрауличким вентилима.Са друге стране, регулација струје и
напона електричног лука код пећи за наизмјеничну струју врши се
електромеханички: промјеном преносног односа трансформатора и подешавањем
растојања између катоде и шарже. Посебан проблем код електролучних пећи за
наизмјеничну струју представљају транзијенти до којих долази приликом
укључења трансформатора (након пуњења пећи), који су посљедица магнећења
Регулација струје електролучне пећи за једносмерну струју предиктивном методом без коришћења модела електричног лука
трансформатора. Као и у случају пећи за наизмјеничну струју, и код пећи за
једносмјерну струју постоји механичка регулација позиције електроде (код пећи
за једносмјерну стрју углавном постоји једна покретна електрода–катода). С
обзиром на то да механичка регулација позиције електроде не може да се врши
довољно брзо, једини начин за смањење поменутих негативних утицаја
електролучних пећи за једносмјерну струју је имплементација брзог, поузданог и
робусног регулатора струје електричног лука...
Electric arc furnace (EAF) is a high-power electric load, whose active and
reactive power varies significantly during the normal furnace operation. Due to the large
active and reactive power variations, electric arc furnace can induce significant
unwanted disturbances into the power system network in the form of voltage flicker and
the high-order voltage and current harmonics and interharmonics. An influence of the
proposed predictive arc current controller on the generated flicker is analyzed in this
dissertation.
Considering the increasing number of the dc arc furnaces installed, their
negative influence on the power system networks becomes an important problem that
needs to be addressed. In order to mitigate the unwanted disturbances caused by large
electric arc furnaces, the control of the furnace operation needs to be improved.
Currently, most of the dc arc furnaces are supplied through high-power thyristor
rectifiers, and the arc current control is performed by adjusting the thyr...istor delay angle.
The arc voltage is controlled electromechanically (or with the hydraulic valves) by
means of electrode position control. In the case of the ac arc furnaces, both the arc
current and the arc voltage are controlled by means of electrode position control, and by
changing (online or offline) the furnace transformer tap number. Since the arc furnace
voltage control is significantly slower than the current control, the only way to improve
the control of the furnace operation is to improve the arc current control by
implementing a fast, reliable and robust arc current controller.
Since the filtering of the feedback current signal (in order to obtain the dc
component of the arc current) produces a time-lag of the feedback signal, the classical
PI current controller cannot compensate fast enough for the current overshoots
occurring after frequent electrode short-circuits during the bore-in and the melting
periods in the furnace cycle. On the other hand, the implementation of the fast modelbased
predictive current controller is not feasible, because a precise electric arc model,
which at the same time has to be suitable for circuit simulations, is not yet developed.
The inability to prevent the current overshoots fast enough and to reduce its
amplitudes is the main reason why the electric arc furnaces are still the major source of
disturbances leading to the generation of flicker. Therefore, there is a need for the fast
current controller which would enable the reduction or the complete elimination of the
induced disturbances. The thorough survey of the available literature shows that such a
controller is not yet developed.
A basic idea behind the predictive arc current controller presented in this
dissertation is that the arc current can be controlled by knowing the dc-side inductor
voltage-time product, and the instantaneous arc current...