考虑运行电抗情况下电弧炉供电曲线的优化

摘要

电弧炉是当今冶金领域最重要的炼钢设备之一，本文在查阅了大量国内外相关文献的基础上，从电弧炉炼钢的历史发展、冶炼工艺及设备入手，对超高功率高阻抗电弧炉及其电气特性做了详细介绍，并阐述了不平衡情况下电弧炉供电研究的必要性。 本文以超高功率高阻抗电弧炉的供电系统为研究对象，通过分析电弧炉的等效工作电路，采用机理推导和统计建模相结合的混合建模方法，建立了系统的非线性运行电抗模型。高能耗问题是限制电弧炉发展的重要因素，制定合理的供电制度是解决这一问题的关键。本文分析了传统供电优化方法存在的问题，在综合考虑电能消耗和冶炼周期两项重要指标以及冶炼工艺的基础上，引入新的运行电抗模型，建立了电弧炉分阶段供电优化模型和综合供电优化模型。 本文根据分阶段供电优化模型的特点采用遗传算法对模型进行求解，并阐述了算法原理和实现方法。针对综合供电优化模型的特点，本文采用了一种改进遗传算法对其进行了求解。结果表明新的供电优化模型符合生产实际，能够有效地解决变压器、电抗器的档位选取以及三相电弧功率不平衡等问题。最后，本文以综合供电优化模型的优化结果为基础，根据某钢厂40吨电弧炉的实际情况制定了三相不平衡情况下的供电曲线。

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第一章绪论

1.1电弧炉炼钢的历史和发展

1.2电弧炉炼钢的工艺及设备

1.2.1电弧炉炼钢工艺简述

1.2.2机械设备

1.2.3电气设备

1.3超高功率高阻抗电弧炉

1.4课题研究的意义及主要工作

1.4.1课题的意义

1.4.2本文的主要工作

第二章高阻抗电弧炉电抗模型的研究

2.1高阻抗电弧炉供电系统分析

2.1.1供电线路分析

2.1.2电气运行特性分析

2.2电弧炉运行电抗模型的研究

2.2.1传统电抗模型

2.2.2考虑不平衡情况的运行电抗模型

2.3本章小结

第三章供电系统优化模型的建立

3.1传统的供电优化方法

3.1.1最大有功功率法

3.1.2最大电弧功率法

3.1.3“经济电流”法

3.1.4考虑热平衡的合理工作电流法

3.1.5考虑热工效应的改进电流法

3.2分阶段供电优化模型的建立

3.2.1优化模型的约束条件

3.2.2优化目标的选择

3.2.3分阶段优化模型

3.3综合供电优化模型的建立

3.3.1优化模型的约束条件

3.3.2综合供电优化模型

3.4本章小结

第四章供电曲线的优化

4.1遗传算法概述

4.2供电曲线的分阶段优化

4.2.1基于遗传算法的优化设计

4.2.2优化结果

4.3供电曲线的综合优化

4.3.1基于改进遗传算法的优化设计

4.3.2优化结果

4.4供电曲线的制定

4.5本章小结

第五章结束语

参考文献

致谢