隋向东　梁伟

【摘 要】通过对两种稳流控制方式的原理进行分析对比，说明了两种控制方式的差别。并通过实际使用过程中证明，两种稳流控制方式能够适合不同供电方式下的整流工作。

【关键词】电解铝；整流原理；稳流控制

0.引言

近年来，随着电解铝系列电流的不断增大，单槽产量的不断增加，对电能的质量的要求也越来越高，一方面是大电流的需求，另外最主要的是需要电流的持续平稳性。这就对整流的稳流控制系统有了更高的要求。

本文以霍煤鸿骏铝电公司整流一所、整流二所的稳流控制为例，阐述了整流供电工作原理，稳流控制原理。对稳流控制系统中正控、负控原理进行说明，并通过生产实际进行对比。

1.整流工作原理

在采用二极管整流的电解铝整流系统中，整流变压器组由调压变压器（简称调变）、整流变压器（含两台饱和电抗器，简称整变）组成。在此电力变换过程中，调变完成交流电压的粗调，确保运行中网侧功率因数要求，自饱和电抗器在各级电压之间进行细调，满足电流大小和电流稳定度的要求。

根据交直流变换原理，若变压器输出电压为U2，负载等效电阻为Rd，则直流Id=Ud/Rd=1.35U2cosа/Rd。可见，有载粗调是调节U2的大小，自饱和电抗器细调是通过调节控制绕组电流，改变铁芯磁密，调整饱和角а，达到调节电流的目的。

2.稳流原理

稳流控制主要是利用自动闭环负反馈调节原理实现，将直流电流（DCCT）或交流电流（ACCT）信号与电流设定值进行比较，将比较后得到的偏差值信号输入电流调节器进行比例积分（PI）计算，然后把经过电流调节器整理后的结果输出，最终改变自饱和电抗器控制绕组的电流，闭环反馈达到动态调节输出直流电流的目的。

通常国内大型整流用自饱和电抗器有三种绕组，即：工作绕组（变压器阀侧母排），位移绕组，控制绕组。控制绕组通过流经绕组电流的大小，改变自饱和电抗器的磁密，达到调节电流的目的。偏移绕组是为了增加饱和电抗器的调压深度，在饱和电抗器绕组中加一个相对于控制电流的反向电流，使得饱和电抗器磁化曲线处于负向低点，扩大调节范围。

2.1电解整流系统的两种稳流方式

以霍煤鸿骏铝电公司两个整流所为例，整流一所由6套2×35KA、1180V整流机组构成，采用110kV有载调压整流变压器和二极管三相桥式同相逆并联整流电路，稳流控制采用有载调压开关进行粗调，自饱和电抗器进行细调控制方式，细调由IGBT完成。整流二所由6套2×40KA、1400V整流机组构成的电解系列，设计方式与整流一所一致。

2.1.1整流一所稳流原理

图1 正控稳流原理图

整流一所稳流控制回路由控制绕组和偏移绕组构成。偏移电流的大小根据设备实际运行情况、需要控制的深度确定，手动给定；控制电流的大小主要通过调整IGBT控制角，达到对整流装置输出直流的控制。在此回路中，控制绕组与工作绕组电流方向相同，为饱和电抗器起到助磁的作用，即：整流装置的电流的输出随控制电流的增大而增大（习惯上称为正控）。

2.1.2整流二所稳流原理

图2 由IGBT控制的负控稳流原理图

整流二所稳流控制回路同整流一所相同，但控制绕组与工作绕组电流方向相反，为饱和电抗器起到去磁的作用，即：整流装置的电流的输出随控制电流的增大而减小（习惯上称为负控）。

2.2两种稳流方式的比较

2.2.1整流一所稳流用正控控制

整流装置运行过程中，在电抗器磁饱和范围内，偏移电流给定后，整流机组负荷随着控制电流的增加而增大；若控制电流给定后，整流机组负荷随偏移电流的增大而减小。正常运行时，若控制电源故障，则机组直流输出会下降。若偏移电源故障，则机组直流输出会增加，导致机组负荷增大，甚至导致机组保护动作。因此，对于稳流正控，考虑到设备的稳定运行，防止控制电源或偏移电源故障时对整流机组输出的影响，常采用偏移电流大于控制电流，此时若控制电源故障，只能导致直流输出降低，不会导致机组保护动作。

2.2.2整流二所稳流用负控控制

整流装置运行过程中，在电抗器磁饱和范围内，偏移电流给定后，整流机组负荷随着控制电流的增加而减小；若控制电流给定后，整流机组负荷随偏移电流的增大而增大；正常运行时，若稳流偏移电源故障，则整流机组直流输出会下降。若控制电源故障，则整流机组直流输出会增加，导致机组负荷增大，出现过负荷情况。因此，对于稳流负控，考虑到设备的稳定运行，防止控制电源或偏移电源故障时对整流机组输出的影响。常调整偏移电流小于控制电流，若控制电源故障，只能导致直流输出小幅上升，不会导致机组保护动作。

2.2.3两种控制方式在实际应用中的研究

稳流系统中的两种控制方式，考虑到设备的安全稳定运行等情况，各自存在优缺点。根据两个整流所供电方式，整流一所稳流选择正控，控制电流小于偏移电流，保证设备运行安全、提高了供电效率，增加了经济效益。整流二所选择负控，控制电流大于偏移电流，保证了当偏移电源故障时，负荷减小，不会对设备有大的影响；当控制电源故障时，负荷增长幅度较小，不会导致机组过电流故障的发生。保证了设备的稳定运行，增加了供电设备的安全性。

3.结束语

近年来，随电解铝产能的不断扩大，技术革新也在飞速进行；稳流技术发展迅速，但无论何种稳流方式，在运行过程中都有一定的弊端。但由于其技术的单一性，专业性，并随着科技的不断发展，行业的不断创新，稳流技术必将有新的突破并适应当前整流技术的需要。

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