多模态控制策略在交流电弧炉电极控制系统中的应用.pdf

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1、《电气自动化)2013年第35卷第5期控制理论及其应用ControITheory＆ItsApplications多模态控制策略在交流电弧炉电极控制系统中的应用刘雁宇(上海交通大学电子信息与电气工程学院自动化系，上海200240)摘要：从电弧炉各冶炼期工艺特点和机理出发，总结了其对电极控制器性能的影响，指出采用传统单一的恒阻抗控制策略的电极控制器无法适应不同冶炼工况的要求。在此基础上提出一种多模态控制方法，给出了多模态划分方法，各控制策略算法及实现，通过系统仿真及实际控制效果对比测试，验证了多模态控制策略的有效性，可为电极调节系统优化设计提供理论依据及模型参考。关键词：电弧炉；电极控制

2、器；多模态控制；电弧伏安特性；PLCDOI：10．3969／j·issn．1000—3886．2013．05．001[中图分类号]TP273；TM924．4[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2013)05—0001—03ApplicationofMulti-modalControlStrategyjnElectrodeRegulatorofACElectricArcFurnaceLIUYan．yu(SchoolofElectronicInformationandElectricalEngineering，ShanghaiJiaoUniversity，Shanghai20

3、0240，China)Abstract：ThroughtheresearchontheprocesstraitsandmechanismofEAF(ElectricArcFurnace)smehingprocess，thepapersummarizesitsinfluenceonelectrodecontroller’Sperformance，explainsthereasonwhyanelectrodecontrollerwithsinglestrategycannotmeettherequirementsofcontrolsystem．Thispaperproposesamult

4、i—modalcontrolstrategy，givesthedivisionmethodofthemulti—modalcontrolstrategies，thecontrolalgorithmsandhowtoachievethem．Throughsystemsimulationandfieldtest，theresultsclearlyverifieditsvalidity，andfurthermoreprovidedatheoreticalbasisandmodelreferencefortheoptimaldesignofElectrodeRegulatorofEAF．Ke

5、ywords：electricarcfurnace(EAF)；electroderegulator；multi—modalcontrol；arcv—icharacteristics；PLC(ProgrammableLogicController)O引言表1值表2卢值交流电弧炉是冶金工业中的重点耗能设备，其耗电量约占钢电极材料(V)冶炼期口(V／mm)厂总耗电量的一半以上。我国是电力紧张的国家，许多钢厂皆因石墨电极～钢22熔化期电费在产品成本中所占比例过高而失去市场竞争优势。电极调石墨电极一碱性炉渣9氧化期节器是电弧炉的核心控制系统，它通过控制电极高度来控制电弧石墨电极一酸性炉渣30还

6、原期长度，从而起到调节输入功率之目的，其性能的优劣直接影响钢01J．1．现以100T电弧炉为例计算不同冶炼期～的5弧长～。①熔化期：水产量、质量和电能的消耗。因此，对电弧炉电极控制系统进行24．二次侧相电压365V，考虑到线路压降及电抗器上2的压降，弧压研究具有重要的经济意义。Ua：0．9×365=328．5(V)，则弧长La=(328．5—22)／10=30．651控制对象特性对电极控制器性能的影响(mm)。②还原期：二次侧相电压339V，考虑到线路压降及电抗对于电弧炉这样的大电流电弧，其弧压与弧长之间的器上的压降，弧压Ua：0．9×339=305．1(V)，则弧长La=关系可用著

7、名的佛罗里赫氏公式表达。：(305．1—22)／1．1=257．36(mm)。Ua(V)=Ot+flLa(mm)(1)由上述分析可得出如下结论：电弧炉在熔化期，电弧弧长短、式中O／为电弧阳极区与阴极区电压降，当电极材料、气体介质和变化快，由于受到塌料、电弧漂移等因素的影响，电极容易发生窜大气压力固定时，为常数，单位V，对于不同电极材料的值列动、短路和断弧等情况，此阶段对电极控制器的快速性要求较高；于表1中为弧柱梯度，它是温度的函数，单位V／ram，值在电而