直流电弧炉电弧通路的模型

通过对直流电弧现象的产生,电弧的传导和输入、输出功率的分析,建立了直流电弧通路模型,为电弧的控制和偏弧的抑制提供了理论依据.     

直流电弧加热炉谐波的小波降噪仿真分析

90 MW直流电弧的电流控制采用2台整流变压器控制,通过调节晶闸管桥触发角构成24 脉波整流电路.24脉波整流电路产生谐波以11,13,23和25次谐波为主,这些高频谐波对电弧加热炉的电流调节的有效性造成了很大的危害.采用多种小波阈值对90 MW直流电弧加热炉电系统谐波信号进行降噪,并从中选择了最优的降噪阈值,达到对信号的优化处理.仿真结果表明,该直流电弧系统谐波信号小波降噪的最优阈值为sqrt(2log(length(X)))阈值,降噪后可使信号中的谐波成分明显降低,保证了直流电弧系统的可靠运行.     

井下直流电机车弓网电弧识别方法

为获得煤矿井下电机车运行过程中产生的直流弓网电弧的检测方法,开展了不同工况条件下的直流弓网电弧实验,对电流信号进行了混沌特性分析,通过相空间重构获得电弧电流混沌特性序列,使用流形学习降维实现混沌特性的可视化,利用降维后序列作为直流弓网电弧识别特征,并采用极限学习机对直流弓网电弧进行识别.结果表明:该方法能够有效识别直流电机车弓网电弧.     

DC PJ－CVD等离子体炬通道中的电弧行为

运用电磁学和热流体学的方法研究了直流大阳极喷嘴长电弧通道等离子体炬中电弧的行为，并通过实验证明了温度梯度与电场梯度作用于流体时所产生的特殊现象；结果表明：电弧弧柱的高温效应剧烈排斥冷气流的混入，使ＣＶＤ过程受到抑制。新产生的胶体粒子在热泳现象作用下逐渐沉积于通道内壁上。改变不同气体的进气位置以及减小温度与电场梯度并增设径向旋转磁场，可有效地解决上述问题     

不同电极材料条件下改进Catboost算法的直流故障电弧检测算法

为了研究直流系统内不同电极材料对故障电弧检测造成的干扰,针对性地解决多种电极材料下故障电弧检测的误动与拒动问题,提出了改进Catboost算法的直流故障电弧检测算法。搭建直流故障电弧实验平台,以拉弧的方式获取了6种电极材料条件下的直流故障电弧数据,通过构建故障电弧检测特征评价指标,采用小波变换方法在不同电极材料条件下更有效地提取故障电弧时频特征;分析不同电极材料对直流故障电弧检测特征、算法效率的影响,指出检测特征指标与材料熔点、电阻率呈正相关关系;提出的算法相较于现有的阈值比较算法和Adaboost算法提高了电弧检测范围,有效解决了纯铝电极材料下难以准确检测电弧的问题。该算法在6种不同电极材料下均能实现1.5 s内对电弧的快速检测,检测准确率达到100%,满足UL1699B标准要求。     

DCPJ—CVD等离子体炬通道中的电弧行为

运用电磁学和热流体学的方法研究了直流大阳极喷嘴长电弧通道等离子体炬中电弧的行为，并通过实验证明了温度梯度与电场梯度作用于流体时所产生的特殊现象，结果表明：电弧弧柱的高温效应剧烈排斥冷气流的混入，使ＣＶＤ过程受到抑制，新产生的胶体粒子在热泳现象作用下逐渐沉积于通道内壁上，改变不同气体的进气位置以及减小温度与电场梯度并增设径向旋转磁场，可有铲地解决上述问题。     

高频脉冲等离子切割的研究

把高频焊接电弧压力大、挺度好的特点应用到空气等离子切割,并进行了高频电弧切割的工艺实验。实验结果表明:高频等离子切割电弧也具有高频焊接电弧挺度好、压力大的特点,高频电弧与直流电弧切割相比能加快切割速度,提高切口质量。     

基于加权差分电流的直流故障电弧检测方法

为了解决低压直流系统中传统电弧故障检测方法精确度不足及对不同系统通用性较差的问题，本文提出一种新的基于加权差分电流的直流电弧故障检测方法。首先搭建直流源实验平台，开展串联直流电弧高频特性实验，利用快速傅里叶变换提取电弧电流的特征频段为20～30 kHz、40～50 kHz和55～65 kHz。然后，研究电极材料和负载类型对电弧特征频率的影响，实验结果表明直流电弧的特征频段不随电极材料和负载类型改变。将3个特征频段内幅值的最大值I_max、幅值之和I_sum以及幅值的标准差I_std作为特征参量。基于对电弧电流特征频段和特征参量的双重加权差分，利用差分结果是否大于阈值0.5作为直流故障电弧检测判据。最后，在低压直流系统和光伏系统中验证所提出检测方法的有效性。检测方法能够准确区分开关动作与负载突变等系统正常操作。该方法克服了传统单一频段单一指标检测方法的不稳定性，能够有效检测直流电弧故障，提高检测的准确性，并在光伏系统中验证了检测方法的通用性。检测方法对保障低压直流系统的安全稳定运行具有重要的应用价值。     

针对串联直流电弧的电容电流时频检测方法

针对串联型直流电弧故障产生时伴随着高频分量,提出了一种基于并联电容电流时频特性的串联直流电弧故障检测方法。搭建了直流电弧试验平台,测量流过直流源内部滤波电容支路的电流,检测电容电流中随电弧故障产生的高频电流。在PSCAD/EMTDC软件中建立电弧检测仿真模型,利用Nottingham公式将直流电弧等效为非线性电阻。在仿真平台中对串联电弧产生时的并联电容电流时频特性进行分析,结果表明,串联电弧产生时,并联电容电流出现突变,电容电流频谱中5～50kHz频带范围内的积分值增加。对不同回路电流、电极材料等工况时的并联电容电流进行试验,研究发现,电容电流变化率与回路电流成正比,与电极材料沸点成反比;而电容电流频谱积分差值与回路电流成正比,与电极材料沸点成正比。     

弧焊电源强电弧力形成机理的研究

利用特制变结构可控硅整流焊机，研究了不同焊机外特性对电弧穿透力的影响及在手工电弧中强电弧力形成机理。并提出获得强电弧力电源的途径。从而使可控硅整流焊机的电弧穿透力与直流旋转焊机相当。     

一种新的电弧炉电弧时域模型

由于电弧的非线性,炼钢电弧炉在生产过程中会产生大量的高次谐波,并导致供电网络的电压波动和闪变,为解决这一问题,建立了一个新的电弧炉电弧时域模型.新的电弧模型从电弧物理机理出发,选择电弧电导作为状态变量,用非线性微分方程描述,并且给出了模型参数的计算方法.通过调整模型中的参数,可以模拟电弧炉电气系统参数变化时的电弧特性.仿真结果表明,模型输出的电弧电压、电流与现场实测数据基本一致,验证了模型的正确性.     

遗传机理神经网络在电弧炉炼钢模型辨识中应用

在直流电弧炉炼钢过程控制系统中,由于它的复杂机理,高度非线性加大了建模的难度．为提供适用于直流电弧炉炼钢过程优化控制的模型,提出一种引入遗传算法的神经网络建模方法,并将其用于某厂直流电弧炉炼钢过程模型的建立,获得了很好的效果．同时给出了基于现场实测数据的仿真结果．     

电势法和磁场法在直流电弧炉电弧射流数值模拟中的对比

针对直流电弧炉冶炼过程,在二维近似条件下,利用PHOENICS程序对直流电弧炉内电弧射流的磁流体力学模型进行了数值模拟,分析了电势法和磁场法在电弧射流数值模拟研究中的异同,并将这两种方法的计算结果与已有的实验结果进行了比较.结果表明,磁场法的计算结果高于电势法且与实验结果更加接近;但从数值模拟的角度看,电势法更易实现.     

电弧炉系统电弧模型的建立与参数辨识

分析了电弧辐射散热规律,并在此基础上考虑炉温变化对电弧特性的影响,建立了电弧炉系统电弧模型.针对炉温难以测量的情况,将电弧随炉温变化的特性等效于电弧的时变性,研究了整个冶炼过程中模型参数的时变情况.在使用现场生产数据对模型参数进行辨识的过程中,针对模型中参数存在相关性的情况,使用基于样条变换的偏最小二乘方法对模型参数进行辨识.辨识结果表明,参数随时间的变化符合以前文献的研究结果以及现场情况,所建立的模型可以全面反映整个冶炼过程中的电弧特性.     

直流电弧炉炉内熔体温度场及流场

通过将麦克斯韦方程、纳维-斯托克斯方程及能量平衡方程相结合,提出了一个描述单电极直流电弧炉炉内熔体温度场及流场的数学模型。通过实验室规模的直流电孤炉的温度实测和模型计算表明,熔体内的温度分布是均匀的,电弧附近的一定区域除外;熔体的流动是高度紊流的;操作电流为0.8～1.2kA时,热浮力是控制熔体流动的主导力量。     

三相电弧炉电气系统模型的探讨

本文为进行电弧炉系统谐波分析的仿真研究,在理论上作了初步探讨。首先建立交流电弧的等效数学模型,并根据电弧炉电弧工作的实际情况加以修正,得到不同工作状态下的电弧模型,在此基础上导出了电弧炉系统的状态方程。     

兑铁水条件下UHP电弧炉脱碳数学模型

以脱碳反应动力学规律及质量平衡为基础导出了电炉兑铁水条件下熔池脱碳速度与相应工艺参数之间关系的数学模型.与某钢厂100 t UHP电弧炉实际冶炼结果对比表明,该模型可以比较准确地预测熔池含碳量的变化和控制冶炼终点碳含量.研究表明,在高碳范围内脱碳速度与供氧流量成正比;在中碳范围内,其脱碳速度与熔池碳含量的平方根成正比;在低碳范围内脱碳速度与熔池碳含量成正比.用最小经济吹氧量曲线,即根据钢水碳含量降低相应递减吹氧量的吹氧方式,可以获得最佳的冶炼效果.     

一种采用能量平衡关系的新型交流电弧炉模型

基于能量守恒定律,建立一种以微分方程描述的新型交流电弧炉(EAF)时域模型.模型以电弧导纳作为状态变量,弧长和电流作为输入,引入时序变化的电弧半径作为参变量,并给出模型参数的估算方法.以实际炼钢交流电弧炉为例,建立电气系统仿真模型,对熔化期的电弧特性及电弧炉对电网的冲击响应进行仿真研究.结果表明:仿真得到的电弧伏安特性与实测数据吻合度较高,有功和无功冲击均与实际工况相符,验证了模型的准确性和实用性.