論飽和電抗器在鋁電解整流供電的應用

【摘? 要】結合鋁電解整流供電系統的發展情況，重點探討了飽和電抗器的原理以及工作特點，并重點從多個角度分析了穩流控制系統中所涉及到的相關內容，希望對于今后飽和電抗器為主的穩流控制系統的應用有所幫助。

【關鍵詞】飽和電抗器;鋁電解;整流供電系統;穩流控制系統

引言

對于電解鋁生產工藝進行分析，電能則是非常重要的能源，其中，直流電的成本大約為總成本的三成左右。在具體的工作實踐中，不僅利用直流電所帶來的熱能能融化冰晶石，并保持規范要求的溫度，而且還能產生電化學反應，符合鋁電解的生產要求。結合當前國內的大型整流設備的發展情況，除了部分采用先進的可控硅整流裝置外，大部分都是選擇多相二極管整流方案，在這樣的情況下，如果存在著電壓波動以及陽極效應的影響，則會造成電解穩定性受到影響，大幅度提升能耗。為了滿足技術發展的要求，則應對二極管整流器的恒流控制的方案。

1. 飽和電抗器

對于飽和電抗器進行分析，其主要通過較小的直流功率來實現較大交流負載的有效控制。在這樣的情況下，其通過實現和負載的串聯，能滿足相應系統中負載的功率、電流的調節。從這個角度來看，飽和電抗器則是具有非線性的可控制的阻抗。對于飽和電抗器的基本工作原理來說，交流電路的電抗主要是通過直流繞組電流來進行控制以及改變。通過相關的理論公式可以看出，結合系統中磁路L和匝數N的要求下，交流線圈的電感量則是和磁路鐵芯的磁導率具有正比關系。這樣為了有效進行交流線圈的電感的改變，則是通過磁導率的改變來實現，從而能滿足相應系統中的電流以及電抗器的容量根據相關要求來進行設定。考慮到鐵磁物質的磁導率屬于非常數的情況，一般來說，磁導率則是由于鐵芯飽和而呈現出減少的情況，其中，相應的飽和情況則是借助于直流繞組的勵磁電流la的方式來得以體現。從上述分析的過程中可以看出，直流電流則是能有效對于交流輸出電流進行控制，其中，直流繞組則是體現出控制性的特點，而將交流繞組視為工作繞組。

其中，電抗器主要涉及到正偏繞組、負偏繞組等內容，結合工作的實際特點來看，一般情況下，電抗器工作繞組中則具有較為固定的電流方向，同時，負偏繞組中的電流則具有相反的電流方向。通過進一步保障負偏繞組中的電流得到提升，這樣就會造成飽和電抗器的飽和角有所提升，能有效實現整流橋輸出直流電壓的減小要求，意味著減少直流電流的情況。

在電解效應的情況下，這樣則會由于存在著電解直流電壓升高或者電網電壓下降的情況，從而能導致造成電抗器控制電流得到相應的減小，相應的電抗器飽和角也會進一步降低，從而能引發相應的降低三相整流橋的換相角延遲，增加整流系統的輸出電壓，滿足相應的調節需求。

2. 穩流控制系統

2.1單臺整流機組穩流控制

將整流機組A，B兩臺飽和電抗器的負偏繞組串聯起來，形成控制繞組，其上加控制電壓，構成電抗器控制回路，流過的電流為控制電流It，It用來調節整流裝置的輸出電流。

在A臺電抗器的正偏繞組加固定電壓，形成正偏電流IP，以增加電抗器調壓深度。在B臺電抗器的正偏繞組加可變電壓，形成平衡電流，以達到A，B兩臺整流裝置平均分擔負荷的目的，防止兩裝置之間由于負荷分擔不均勻而造成的過負荷事故。

（1）穩流控制。

在進行穩流控制的過程中，則是通過整流柜的直流輸出電流在一定的變換要求下構建反饋，通過相應給定電流的比較，從而能保障滿足PLC中的比較電壓，并經過PID運算，能實現相應的輸出電流的改變，實現相應的整流裝置的調節要求。在此過程中，主要是在電解槽發生陽極效應的情況下，存在著槽電壓上升，造成電解電流下降的情況，再加上PID調節器的作用，則會造成IGBT的導通角變小而造成降低了輸出電壓的情況，這樣就會造成相應的變小的鐵芯的飽和角情況，能有效增加相關的整流裝置輸出電流，滿足恒定的電解電流的要求。

（2）平衡控制。

對于平衡控制分析，其基本原理大致相似，但存在著給定信號與反饋信號不同的不同情況。具體的調節過程如下，對于B臺整流裝置的輸出電流而超過A臺整流裝置的輸出電流的情況下，則會存在著相應的B臺電抗器中整篇電流的降低，考慮到相應的交流電流方向相同的特點，這樣就會減弱正偏電流的增磁作用，從而實現降低B臺整流裝置的輸出電流的預期要求，從而滿足相應的兩者之間的負荷分擔的平衡作用。

（3）飽和深度控制。

通過實現單相整流橋的輸出電壓作用于A臺電抗器的正偏繞組過程中，這樣就可以構成相應的固定偏移電流的情況，能從實際過程中，實現動態磁滯回線的橫軸下移，從這個角度來看，能保障實現飽和電抗器調壓深度增加的作用。

2.2電解系列穩流控制

為進一步符合系列直流電流的穩定性的要求，以及符合同步多臺整流機組的調節情況，大都是進行電流穩流總調的合理化控制，結合相應的傳感器得到反饋信號，并將進行相關的總調PLC分析，比較設定電流，開展PID的運算工作，這樣就能有效實現相應的穩流的分調作用，保障實現送到相應的各個機組PLC。

一般來說， 飽和電抗器的控制深度在60V的范圍，當出現飽和或截止的情況下，則沒有調節電壓的作用，通過有效的延時后總調PLC的作用，能結合實際滿足相應的調壓范圍的擴大，更好地保障在電網變動較大情況下的穩定要求。

3 .結束語

綜上所述，結合鋁電解整流供電系統的特點，飽和電抗器為主的穩流控制系統具有較為廣泛的應用空間，能進一步保障實現電解直流電流的平穩度得以提升，還能有助于實現電解電流效率的全面增強，符合穩定電解槽的工藝技術發展的相關要求。

參考文獻

[1] 朱麗軍.? 鋁電解整流供電設備中存在的問題及解決對策[J]. 科技傳播， 2013年第12期：84-84，57.

[2] 焦雅琴， 劉鈞， 葛亮.? 鋁電解整流供電監控系統的設計[J]. 現代工業經濟和信息化， 2012年第16期：49-51，56.

作者簡介：蘇廣（1982.09-），內蒙古巴彥淖爾人，注冊安全工程師，中級工程師，本科，電氣工程與自動化專業，中電投（內蒙古西部）新能源有限公司生產技術部副主任，生產及工程建設管理。