(57)【要約】  複数の負荷において、または単一の多相負荷においてエネルギー消費を安定化させるための方法およびシステム。該方法およびシステムは多相負荷における不平衡も補償する。中央制御装置は該負荷の可変リアクタンスを監視し、電力および／または電流の変動および／または不平衡の状況を特定する。それは問題のある負荷に起因する電力および／または電流の変化または不平衡を補償するために他の負荷／相による適切な補正処置を決定し、それは該他の負荷に関連付けられた可変リアクトルに相応して調整するように指示する制御信号を発行する。該方法およびシステムは電気アーク炉システムに適用されてもよい。この関連で、該方法およびシステムは新しい供給材料の導入を断定的に予想し、可変リアクトルが所定の電力設定値を維持する間にアークが消えないようにするために電極を引き下げるように供給速度コントローラに結合されている電極位置コントローラを提供する。該電極位置コントローラは補正処置を講じ、電力および／電流の変化または不平衡に対処するために該可変リアクタンス制御システムの代わりに、あるいはそれと連動して使用されてもよい。該可変リアクトルは、該電極位置決めシステムより数桁速く応答する。該システムおよび方法は、システム内での不平衡の所定のレベルを維持するために利用されてもよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相電源に結合されている多相電気炉を制御するための制御システムであって、
該多相電気炉の各相と、該多相電源の各々の相の間に結合される可変リアクトルと、
該電気炉の各相の動作特性を監視するため、および少なくとも１つの相の該動作特性が各々の設定値から逸脱しているか否かを判断するために各可変リアクトルに結合される監視手段と、
各可変リアクトルの値を、それが結合される該相の該設定値に従って設定するために各可変リアクトルおよび該監視手段に結合される制御手段であって、少なくとも１つの相の該動作特性が該各々の設定値から逸脱しているという該監視手段による判断に応じて、すべての相の該動作特性に基づいて各々の設定値を達成するために、各可変リアクトルの該値を設定するように構成される制御手段と、
を備える制御システム。
【請求項２】
該制御手段がルックアップテーブルを含むメモリにアクセスすることができ、該制御手段が該ルックアップテーブルに基づいて該値を設定する請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
該設定値が電力設定値を含み、該動作特性が電力消費を含む請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
該監視手段が、該少なくとも１つの相の該電力設定値と、該少なくとも１つの相の該電力消費の間の差異を求め、該制御手段が該差異に基づいて調整された値を選択するためのリアクタンス選択部を含む請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
該設定値が電流設定値を含み、該動作特性が電流引き出しを含む請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
該相の１つのための該設定値の少なくとも１つが、該相とは別の相の該設定値とは別の設定値と異なる請求項１に記載の制御システム。
【請求項７】
該動作特性がインピーダンス特性である請求項１に記載の制御システム。
【請求項８】
該監視手段および該制御手段を備える中央制御装置をさらに備える請求項１に記載の制御システム。
【請求項９】
該各々の可変リアクトルの該値を設定するために各可変リアクトルに結合される可変リアクタンスコントローラと、該監視手段を備える中央制御装置であって、各可変リアクタンスコントローラに結合され、各可変リアクタンスコントローラを制御する該中央制御装置とをさらに備える請求項１に記載の制御システム。
【請求項１０】
該多相電気炉が三相電気アーク炉である請求項１に記載の制御システム。
【請求項１１】
各相が関連付けられた可変リアクトルを通して多相電源に結合され、設定値を有する多相電気炉を制御する方法であって、
相ごとに該可変リアクトルの動作特性および値を監視するステップと、
該少なくとも１つの相の該動作特性が該各々の設定値から逸脱しているか否かを判断するステップと、
該少なくとも１つの相の該動作特性が該各々の設定値から逸脱していると、すべての相の該動作特性に基づいて判断されるときに該可変リアクトルの該値を調整するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
該調整するステップが、リアクタンス値を記憶するルックアップテーブルにアクセスすることと、すべての相の該動作特性に基づいて該ルックアップテーブルから該リアクタンス値を読み取ることとを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
該設定値が電力設定値を含み、該動作特性が電力消費を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
該判断するステップが、該少なくとも１つの相の該電力設定値と、該少なくとも一つの相の該電力消費の間の差異を計算することを含み、該差異に基づいて調整された値を選択することを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
該設定値が電流設定値を含み、該動作特性が電流引き出しを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
該相のための１つの該設定値の少なくとも１つが、該相とは別の相のための該設定値とは別の設定値と異なる請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
該動作特性がインピーダンス特性である請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
該多相電気炉が三相電気アーク炉である請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
各相が電源に結合されている多相電気炉の不平衡を制御するための制御システムであって、
該相の各々と関連付けられている可変リアクトルであって、その関連負荷と該電源の間に結合される各可変リアクトルと、
各可変リアクトルに結合される制御手段であって、各相の動作特性を監視するため、および該多相電気炉の不平衡値を求めるための不平衡決定部と、所定の程度の不平衡を維持するためにすべての相での該動作特性に基づいて該可変リアクトルを制御するために、該不平衡決定部に応答するリアクタンス調整部とを含む制御手段と、
を備える制御システム。
【請求項２０】
該不平衡決定部が、相電流を測定するための部と、該相電流に基づいて逆相電流値を計算するための部とを含み、該不平衡値が該逆相電流値を含む請求項１９に記載の制御システム。
【請求項２１】
該リアクタンス調整部が、該逆相電流値を最小限に抑えるために少なくとも１つの相で必要とされる電流変化を計算するための計算部を含む請求項２０に記載の制御システム。
【請求項２２】
該リアクタンス調整部が、該所定の程度の不平衡を維持するために少なくとも１つの相で必要とされる電流変化を計算するための計算部を含む請求項２０に記載の制御システム。
【請求項２３】
該動作特性がインピーダンス、電力引き出しまたは電流引き出しを含む請求項１９に記載の制御システム。
【請求項２４】
該多相電気炉が三相電気アーク炉である請求項１９に記載の制御システム。
【請求項２５】
各相が関連付けられた可変リアクトルを通して電源に結合されている多相電気炉を制御するための方法であって、
各相の動作特性を監視するステップと、
該多相電気炉負荷について不平衡値を求めるステップと、
所定の程度の不平衡を維持するために、該不平衡値およびすべての相での該動作特性に基づいて該可変リアクトルを制御するステップと、
を含む方法。
【請求項２６】
該監視するステップが相電流を測定することを含み、該決定するステップが、該相電流に基づいて逆相電流値を計算することを含み、該不平衡値が該逆相電流値を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
該制御するステップが、該逆相電流値を最小限に抑えるために少なくとも１つの相で必要とされる電流変化を計算することを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
該制御するステップが、所定の程度の不平衡を維持するために少なくとも１つの相で必要とされる電流変化を計算することを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
該動作特性がインピーダンス、電力引き出しまたは電流引き出しを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
該多相電気炉が三相電気アーク炉である請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
三相電源に結合されている１つ以上の三相負荷の不平衡を制御するための制御システムであって、
各可変リアクトルが該三相負荷と該電源の関連付けられた相との間に結合される、各相と関連付けられる可変リアクトルと、
その関連付けられた相の動作特性を監視するため、および設定値を維持するために該動作特性に応じて該各々の可変リアクトルの値を設定するために、各可変リアクトルと関連付けられる可変リアクタンス制御システムと、
各可変リアクタンス制御システムに結合される中央制御システムであって、
該三相負荷の不平衡値を判断するため、および該可変リアクトルの該値が閾値に達したか否かを判断するための検出部と、
該可変リアクタンス制御システムに制御信号を出力するために、該検出部に対応するオーバーライド部と、
を含む中央制御システムと、
を備え、
該可変リアクタンス制御システムが各々、該可変リアクタンス制御システムがそれに応答して該可変リアクトルを調整する該制御信号を受信するためのインタフェースを含む、
制御システム。
【請求項３２】
該オーバーライド部が、該可変リアクトルごとにオーバーライド設定値を計算するためのオーバーライド計算部を含み、該制御信号が該オーバーライド設定値を含む請求項３１に記載の制御システム。
【請求項３３】
該検出部が相電流を測定するための部と、該相電流に基づいて逆相電流値を計算するための部とを含み、該不平衡値が該逆相電流値を含む請求項３１に記載の制御システム。
【請求項３４】
該オーバーライド部が、該逆相電流値を最小限に抑えるために少なくとも１つの相で必要とされる電流変化を計算するためのオーバーライド計算部を含む請求項３３に記載の制御システム。
【請求項３５】
該オーバーライド部が、所定の不平衡値を維持するために少なくとも１つの相で必要とされる電流変化を計算するためにオーバーライド計算部を含む請求項３３に記載の制御システム。
【請求項３６】
該オーバーライド部が、少なくとも１つの相で必要とされる電流変化を計算するためのオーバーライド部を含み、該中央制御システムがルックアップテーブルを記憶するメモリを含み、該オーバーライド部が該ルックアップテーブルから該電流変化を読み取る請求項３３に記載の制御システム。
【請求項３７】
該制御信号がオーバーライド持続時間を含む請求項３１に記載の制御システム。
【請求項３８】
該１つ以上の三相負荷が少なくとも２つの三相負荷を備え、該検出部が該少なくとも２つの三相負荷の各々について該不平衡値を測定し、該制御信号が、該少なくとも２つの三相負荷の別のものに存在する不平衡を補償するために、該可変リアクタンス制御システムに該少なくとも２つの三相負荷の内の１つを不平衡とするように指示する請求項３１に記載の制御システム。
【請求項３９】
該動作特性が電力引き出しを含み、該設定値が電力設定値を含む請求項３１に記載の制御システム。
【請求項４０】
該１つ以上の三相負荷が、１つ以上の電気アーク炉を備える請求項３１に記載の制御システム。
【請求項４１】
１つ以上の三相負荷の不平衡を制御するための方法であって、各三相負荷が三相電源に結合され、各相が関連付けられた可変リアクトルを通して該三相負荷に結合され、各関連付けられた可変リアクトルが、該相の動作特性を監視するため、および設定値を維持するために該動作特性に応じて該可変リアクトルの値を設定するために対応する可変リアクタンス制御システムに結合され、該中央制御システムが該可変制御システムに結合され、
該中央制御システムで、該三相負荷の不平衡値を計算するステップと、
該不平衡値が所定の閾値を上回るか否かを判断するステップと、
該不平衡値が該閾値を超える場合に、該中央制御システムから該可変リアクタンス制御システムに制御信号を出力するステップと、
該相の少なくとも１つで、該不平衡値を該閾値以下に減少させるために該制御信号に応答して該関連付けられた可変リアクトルを調整するステップと、
を含む方法。
【請求項４２】
該出力するステップが、該可変リアクトルの各々についてオーバーライド設定値を計算することを含み、該制御信号が該オーバーライド設定値を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
該計算するステップが相電流を測定することと、該相電流に基づいて逆相電流値を計算することとを含み、該不平衡値が該逆相電流値を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
該逆相電流値を最小限に抑えるために少なくとも１つの相で必要とされる電流変化を決定するステップをさらに含み、該制御信号が該電流値を含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
該中央制御システムがルックアップテーブルを記憶するメモリを含み、電流変化を決定するステップが該ルックアップテーブルから該電流変化を読み取ることを含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
所定の不平衡値を維持するために少なくとも１つの相で必要とされる電流変化を決定するステップをさらに含み、該制御信号が該電流変化を含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
該制御信号はオーバーライド持続時間を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４８】
該１つ以上の三相負荷が少なくとも２つの三相負荷を備え、該少なくとも２つの三相負荷の各々について該不平衡値を計算することを含み、該制御信号が、該少なくとも２つの三相負荷の別のものに存在する不平衡を補償するために該可変リアクタンス制御システムに該少なくとも２つの三相負荷の内の１つを不平衡にするように指示を出す請求項４１に記載の方法。
【請求項４９】
該動作特性が電力を含み、該設定値が電力設定値を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項５０】
該三相負荷が１つ以上の電気アーク炉を備える請求項４１に記載の方法。
【請求項５１】
各相が電源に結合されている多相電気炉を制御するための制御システムであって、
該相の各々と関連付けられる可変リアクトルであって、その関連付けられた負荷と該電源の間に結合される各可変リアクトルと、
各可変リアクトルに結合される制御手段であって、各相の動作特性を監視するための監視部と、各相の所定の設定値を維持するためにすべての相の該動作特性に基づいて該可変リアクトルを制御するための、該監視部に応じたリアクタンス調整部とを含む制御手段と、
を備える制御システム。
【請求項５２】
該設定値が電力設定値を含む請求項５１に記載の制御システム。
【請求項５３】
該設定値が電流設定値を備える請求項５１に記載の制御システム。
【請求項５４】
該動作特性がインピーダンス特性、電力引き出し、または電流引き出しである請求項５１に記載の制御システム。
【請求項５５】
該相の１つのための該設定値の少なくとも１つが該相とは別の相のための該設定値とは別の設定値と異なる請求項５１に記載の制御システム。
【請求項５６】
該多相電気炉が三相電気アーク炉である請求項５１に記載の制御システム。
【請求項５７】
各相が関連する可変リアクトルを通して電源に結合されている、多相電気炉を制御するための方法であって、
各相の動作特性を監視するステップと、
各相で設定値を維持するためにすべての相で該動作特性に基づいて該可変リアクトルを制御するステップと、
を含む方法。
【請求項５８】
該動作特性がインピーダンス特性、電力引き出しまたは電流引き出しである請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
該設定値が電力引き出しまたは電流引き出しを含む請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
該相の一つのための該設定値の少なくとも１つが該相とは別の相のための該設定値とは別の設定値と異なる請求項５６に記載の方法。
【請求項６１】
該多相電気炉が三相電気アーク炉である請求項５６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、参照することにより本明細書に全体的な内容が組み込まれている、２００４年９月１日に出願され、「複数の電気負荷のための電力制御システム（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｌｏａｄｓ）」と題される米国仮特許出願、出願番号第６０／６０６，３４２号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、概して複数の負荷の電力および／または電流の消費を安定化する、および／または三相負荷の三相電流の平衡を保たせるためのシステムおよび方法に関し、該負荷は同じソースからエネルギーを引き出す。
【背景技術】
【０００３】
変動する電力または電流の需要および不平衡に起因することがある非効率性および潜在的な損害を軽減するために電力または電流の不平衡を補償することが望ましい特定の状況がある。例えば、交流（ＡＣ）アーク炉（ＥＡＦ（Electric Arc Furnace））負荷のケースでは、金属、鉱石または他の材料を加熱し、溶し、または精錬するために多くの電極と炉内の材料の間に電気アークが生じる。これらのアークは、経時的に変化する最も抵抗性のある電気抵抗として作用する。アーク抵抗が変動することにより炉によって引き出される電力と電流が関係した抵抗が引き起こされる。アーク抵抗、電力および電流の関係性は図１Ａにグラフを使って示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１Ａでは、曲線Ａは低い値（短絡）から高い値（アークの損失）までのアーク抵抗の変動を示している。例示的な動作抵抗および電流値は曲線Ａ上の点で記されている。図１Ａの曲線Ｂは、対応するアーク抵抗の変動についてアーク電流とアークにより引き出される電力を示している。例示的な電力および電流の動作基点も曲線Ｂ上の点で記されている。アーク抵抗変動に起因する電力または電流の変動は電源システムに影響を及ぼし、周波数と電圧の外乱を引き起こし、電源の動作および同電源に接続されている他の炉負荷にマイナス影響を与える場合がある。例えば、アーク炉の中の突然の大きな、著しい電力の増加は負荷制限リレーまたはジェネレータ不足周波数リレーをトリガして、トリップさせ、アーク炉に対する電力の完全な損失を生じ、生産性の損失からくる多大な経済的損失の可能性をもたらすことがある。さらに、ある一定の周波数での電圧変動で光を明滅させることがある。
【０００５】
ＡＣ  ＥＡＦが三相負荷として三相電源に接続されるときに別の問題も発生する。炉内のアーク抵抗が３つの相の間で必ずしも均等ではないため、電流は相の間で不平衡となる場合がある。その結果として不平衡電流が、例えば同電源に接続されている電気モータ等の他の負荷の動作に影響を及ぼす電圧不平衡を引き起こすことがある。電流不平衡が供給システムジェネレータの不平衡電流の限度を超えると、不平衡は電力系統の中のリレーをトリップさせ、炉への電力の損失を生じさせる場合がある。
【０００６】
旧来、ＥＡＦ動作は、電力、電流またはインピーダンスの所望の設定値で動作するために電極位置決めシステムによって制御されてきた。電極位置決めシステムは、一般的には移動機械パーツに依存し、通常、速い抵抗変化に適切に応答するための速度と柔軟性を欠いている。
【０００７】
抵抗変動の量を低減させるため、１台以上の直列リアクトルが炉の電源に加えられてもよい。該直列リアクトルは、ＥＡＦを強制的に低い力率で動作させるため、さらに安定したアーク発生を可能にする。しかしながら、リアクトル単独では所望のレベルの電力安定性を得るには不十分である場合がある。加えて、リアクトル単独では電流不平衡を減少させる効果的な手段にはならない。これはそれらのリアクタンス値が、アーク抵抗が変化する速度ほど迅速に変化しない場合があるためである。
【０００８】
電気アーク炉設備内での電力変動の影響を和らげるためのいくつかの試みがなされている。例えば、全体的な内容が参照することにより本明細書に組み込まれているマ（Ｍａ）らに対する米国特許番号第６，６０３，７９５号は、可変リアクトル制御および電極高さ調節を用いて有効電力の変動を減少させることにより電気アーク炉内での電力消費を安定化するためのシステムを説明している。システムは、電極インピーダンス等の炉の動作特性を監視し、可変リアクタンスに対する対応する調整を行う。回路内のリアクタンスは、リアクトルを回路に結合するサイリスタのセットの発射角度を調整することにより制御されてもよい。
【０００９】
図２はマらによる電気アーク炉の回路１０の簡略図を示している。回路１０は線間電圧１２、アークインピーダンス１４、固定回路リアクタンス１６、および可変抵抗１８を示している。アークインピーダンス１４は、アークリアクタンスＸarcおよびアーク抵抗Ｒarcを含む。固定回路リアクタンス１６は、電気炉用変圧器およびあらゆる電源ケーブル、導体、および供給システムと電極間のバス作業のリアクタンスを含んでよく、そのリアクタンスはアークインピーダンス１４に比較して一定と見なすことができる。
【００１０】
マらに説明されている電力制御システムは、炉の測定された特徴に応じて電気アーク炉の電極および電源線路の応答インピーダンスを変える。システムは、電極アーク炉内の電極によって引き出される電圧と電流を監視し、電極インピーダンスを決定する。電力制御システムは、電極インピーダンスに基づき電力供給によって見られるようなアーク炉の電力消費変動を最小限に抑えるために応答インピーダンスを調整する。それは、可変リアクタンスを調整することによりこれを実行する。この制御システムと関連付けられた応答時間は約１電気サイクルであり、相対的に速い応答を提供する。
【００１１】
Ｍａらは、電極の測定された特性に基づいて電極高さを調整するために電極位置決めシステムを制御する電極位置コントローラについても説明する。例えば、電極位置コントローラは、炉のための電圧および電流の特性を監視することにより電極インピーダンスを監視してよく、電極インピーダンスの変化に起因する電力変動を最小限に抑えるために電極高さを調節してもよい。この制御システムの応答時間は相対的に低速であり、ほぼ数秒である。
【００１２】
マらに対する米国特許第６，６０３，７９５号に説明されているシステムは、通常、電力変動を最小限に抑え、単独炉のための所望の設定値を維持することができる。しかしながら、システムはある特定の閾値のもとでのさらに大きな相または電極電力低下を最小限に抑えるための制限された容量を有する。さらに、システムは３つの電気的な相の間の負荷不平衡を最小限に抑えるように設計されていない。
【００１３】
図１Ｂは、マらに対する米国特許第６，６０３，７９５号に説明されているシステムの、ある特定の閾値のもとでさらに大きな相または電極の電力低下を最小限に抑える上での制限を描いている。図１Ｂの曲線Ｃは、特定の電力設定値を満たす際の負荷抵抗の変動を補償するために必要とされる可変リアクタンスを示している。曲線Ｄは可変リアクトルの実際的なサイズの制限を考慮に入れて得られる可変リアクタンスの量を示している。必要とされるリアクタンスおよび所望の動作基点での電流も記されている。曲線Ｅは、曲線Ｃの可変リアクタンスが回路に差し込まれるときの対応するアーク抵抗変動について引き出される電流に対比して、アーク炉によって引き出される電力を示している。結果として生じる動作基点電力および電流も記されている。
【００１４】
図１Ｂに描かれているように、（例えば、アークが１つの電極の下で消されるとき等）電極電流Ｉが臨界値Ｉcriticalを下回ると、回路１０は電力を一定レベルに維持することができなくなり、電力は電力設定値を下回る。臨界値Ｉcriticalは、その最小値まで減少させられる可変リアクタンス１８と一致する。また、電流が最大電流値Ｉmaxを超えて上昇する場合に設定値で電力を維持する回路１０の能力を制限する最大可変リアクタンス設定値もある。
【００１５】
別の問題は、三相電源に接続されている３電極炉で発生する。このような構成では、電極電流の瞬間値の合計はいつでもゼロでなければならない。したがって、１つの相でのアークインピーダンスまたは可変リアクタンスの変化は、インピーダンスの変化を経験する相の中のみではなく、残りのすべての相においても電流の変化を引き起こす。
【００１６】
いくつかの例では、炉の形状および供給材料分散は極端には対称的ではない。したがって、安定した炉電力であっても炉内での熱分散は一様ではない場合がある。その結果、炉の内部または炉側壁周辺での温度プロファイルは非対称になり、望ましくない相対的に熱いスポットまたは冷たいスポットになることがある。
【００１７】
電気炉内での電力および／または電流を制御するための従前の制御システムおよび方法に関連付けられた短所または不利な点の１つ以上に対処するまたは緩和すること、あるいは少なくともその有用な代替策を提供することが所望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の態様は、概して、多相電気炉または他の負荷を制御する際の電力および／または電流の調整に関する。特定の態様は不平衡を制御する、あるいは炉内の設定値を維持するためのシステムおよび方法に関する。炉の電力および／または電流の需要は、変動するまたは不平衡な負荷電流の電源システムに対する影響を軽減するために補償されてもよい。いくつかの態様に従って、すべての相リアクタンスが１つの動作特性のみの変化に応答して更新される。他の態様は相の間での同等ではない設定値を達成し、それにより一様ではない供給材料または炉の形状の補償を可能にする。
【００１９】
一態様では、本発明は多相電源に結合される多相電気炉を制御するための制御システムに関する。該制御システムは、多相電気炉の各相と多相電源の各々の相の間で結合される可変リアクトルを備える。制御システムは監視手段と制御手段も備える。監視手段は電気炉の各相の動作特性を監視するため、および少なくとも１つの相の動作特性が各々の設定値から逸脱するか否かを判断するために各可変リアクトルに結合されている。制御手段は各可変リアクトルと監視手段に結合され、各可変リアクトルの値を、それが結合される相の設定値に従って設定する。制御手段は、少なくとも１つの相の動作特性が各々の設定値から逸脱するという監視手段による判断に応じてすべての相での動作特性に基づき各々の設定値を達成するために各可変リアクトルの値を設定するように構成される。
【００２０】
他の態様では、本発明は、各相が関連する可変リアクトルを通して多相電源に結合され、設定値を有する、多相電気炉を制御する方法に関する。該方法は、相ごとに動作特性および可変リアクトルの値を監視するステップと、該少なくとも１つの相の動作特性が各々の設定値から逸脱すると判断するステップと、動作特性が、すべての相の動作特性に基づいて設定値から逸脱すると判断されるときに、可変リアクトルの値を調整するステップとを含む。
【００２１】
他の態様では、本発明は、各相が電源に接続されている多相電気炉の不平衡を制御するための制御システムに関する。制御システムは相の各々に関連付けられる可変リアクトルを備え、各可変リアクトルはその関連負荷と電源の間に結合されている。制御システムは可変リアクトルに結合される制御手段も備える。制御手段は、各相の動作特性を監視するための、および多相電気炉のための不平衡値を決定するための不平衡決定部と、所定の不平衡の程度を維持するためにすべての相での動作特性に基づいて可変リアクトルを制御するための、不平衡決定部に対応するリアクタンス調整部とを含む。
【００２２】
他の態様では、本発明は、各相が関連する可変リアクトルを通して電源に結合されている、多相電気炉を制御する方法に関する。該方法は、各相の動作特性を監視するステップと、該多相電気炉負荷の不平衡値を決定するステップと、所定の不平衡の程度を維持するためにすべての相での不平衡値および動作特性に基づいて可変リアクトルを制御するステップとを含む。
【００２３】
他の態様では、本発明は１つ以上の三相負荷の不平衡を制御するための制御システムに関し、該三相負荷は三相電源に結合されている。制御システムは各相と関連付けられた可変リアクトルと、各可変リアクトルと関連付けられる可変リアクタンス制御システムと、各可変リアクタンス制御システムに結合される中央制御システムとを備える。各可変リアクトルは該三相負荷と該電源の関連する相との間で結合される。可変リアクタンス制御システムはその関連する相の動作特性を監視し、設定値を維持するために該動作特性に応じて該各々の可変リアクトルの値を設定する。中央制御システムは検出部とオーバーライド部を含む。検出部は三相負荷のための不平衡値を測定し、可変リアクトルの値が閾値に達したか否かを判断する。オーバーライド部は可変リアクタンス制御システムに制御信号を出力するために検出部に応答する。可変リアクタンス制御システムは、各々可変リアクタンス制御システムが可変リアクトルの調整に応じて、制御信号を受信するためのインタフェースを含む。
【００２４】
他の態様では、本発明は１つ以上の三相負荷の不平衡を制御するための方法に関し、各三相負荷は三相電源に結合されている。各相は関連する可変リアクトルを通して三相負荷に結合され、関連する各可変リアクトルは、該相の動作特性を監視するため、および設定値を維持するために該動作特性に応じて可変リアクトルの値を設定するための対応する可変リアクタンス制御システムに結合される。中央制御システムは可変リアクタンス制御システムに結合されている。該方法は、中央制御システムにおいて、該三相負荷の不平衡値を計算するステップと、該不平衡値が所定の閾値を超えるか否かを判断するステップと、該不平衡値が該閾値を超えている場合に、該中央制御システムから該可変リアクタンス制御システムに制御信号を出力するステップと、該相の少なくとも１つで、該閾値を下回る該不平衡値を低減するために該制御信号に応答して該関連する可変リアクトルを調整するステップとを含む。
【００２５】
別の態様では、本発明は、各相が電源に結合されている多相電気炉を制御するための制御システムに関する。制御システムは、該相の各々に関連付けられた可変リアクトルと、各可変リアクトルに結合される制御手段とを備える。各可変リアクトルはその関連負荷と電源の間に結合される。制御手段は各相の動作特性を監視するための監視部と、各相で所定の設定値を維持するためにすべての相で該動作特性に基づいて可変リアクトルを制御するための、該監視部に対応するリアクタンス調整部とを備える。
【００２６】
別の態様では、本発明は、各相が関連する可変リアクトルを通して電源に結合されている多相電気炉を制御する方法に関し、該方法は各相の動作特性を監視するステップと、各相で設定値を維持するためにすべての相で該動作特性に基づいて該可変リアクトルを制御するステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
ここで一例として、本発明の実施形態を示す添付図面が参照される。
【００２８】
実施形態は電気アーク炉に関して特定の例として説明されるが、本発明は適用において電気アーク炉に制限されない。本発明の実施形態は、有効電力または無効電力あるいは電流需要が変動する、アークが発生しない電極を含む任意の他のタイプの電気負荷、あるいは三線供給または四線供給を用いるものを含む任意の他のタイプの三相不平衡負荷に適用可能であってもよい。
【００２９】
本明細書に説明されている実施形態は概して、相ごとに１個の電極を備えた三相三線電気アーク炉に関するが、本発明が、アークが発生するのか、あるいはアークが発生しないのか、およびＤＣなのか、あるいはＡＣであるのかに関わらず１個の電極、あるいは数個の電極を有する炉に適用できることが理解されなければならない。特に、本発明は多相電源の相ごとに２個の電極を有する炉に適用されてもよい。例えば、本発明は６個の電極を有する三相の炉に適用されてもよい。
【００３０】
あらゆる種類の電気炉構成について、電極を通過する電流のための帰還路を設けることが必要であることが理解されなければならない。これは、三相電源の導体を通ってもよく、あるいはそれは別個の専用導体を通って供給導体まで通ってもよい。電極が１個の炉のケースでは、電流の帰還路はマットつまり溶融金属と電気的に接触する固定の導電媒質を通ってもよい。
【００３１】
図１に関して説明される電力設定値を維持する上でのこの問題は、図３に関して説明されるように三相負荷の関連でも発生する。図３は、（各々の電源回路Ｆ1、Ｆ2、．．．Ｆnを有する）複数の電気アーク炉２２用の簡略化された回路２０を示している。線間電圧は三相１２ａ、１２ｂ、１２ｃで示されている。各炉は３個の電気アーク電極、Ａ、ＢおよびＣ（不図示）、相ごとに１個を含む。
【００３２】
電気アーク炉用の各電源回路の各相は（個々にＸvarA1、ＸvarB1、ＸvarC1と示されている）可変リアクタンス１８と、固定回路リアクタンス１６とを含む。各相は、共通の中立点Ｎで結合されるアークリアクタンス（ＸarcA1、ＸarcB1、ＸarcC1）およびアーク抵抗（ＲarcA1、ＲarcB1、ＲarcC1）から構成されるアークインピーダンス１４も含む。一般的には、ソース電圧、アークインピーダンス１４および可変リアクタンス１８は相間で平衡ではないため、中立点Ｎは必ずしも接地電位ではない。
【００３３】
アークインピーダンスは経時的に変化する。炉ごとに、可変リアクタンス制御システムは２つの目標を持つ。つまり、第１はアークインピーダンスの変動にも関わらず炉電力を可能な限り設定値の近くに維持することである。第２は、アークインピーダンスの変動にも関わらず炉電流不平衡を最小限に抑えることである。アークインピーダンスの内の１つの変動により３つすべての電流Ｉa1、Ｉb1、Ｉc1で、および炉電力で対応して変化が生じる。アークインピーダンスの変化は、通常、３つすべて同時にではなく相の内の１つまたは２つで発生する。したがって、相の各々の可変リアクタンス１８は電力を調整し、電力設定値を維持するために電力の変化を補償するために調整されなければならない。しかしながら、この補正処置が有効となる範囲には限界があり、この限界が（図１Ｂの曲線Ｄにより描かれているように）可変リアクタンス１８の調整可能範囲に相当する。例えば、アークの損失を補償するために各相での可変リアクタンスをどの程度減少できるのかに関して限界があるため、電力設定値は、１つのアークが消滅したケースでは維持されない場合がある。その結果、これによりアーク炉の相間で不平衡が生じる傾向がある。
【００３４】
ある程度、ある相のアークインピーダンス１４の変動に起因する炉内の不平衡は、相の各々について可変リアクタンス１８を調整することにより補償されてもよい。さらに、電力設定値を維持するという目標は、相平衡を維持するという目的と矛盾する場合がある。例えば１つのアークが消滅したケースで相の平衡を完全に保たせるには、他の相の電流をゼロまで減少させることが必要になる場合があり、望ましくないゼロへの総電力低下を生じさせるであろう。
【００３５】
前記例は、複数の炉が図３に示されるように１つの共通した電源から供給されるときにさらに２つの目標が必要になることを強調している。つまりすべての炉によって引き出される全体的な電力を、各炉の可変リアクタンスの限界にも関わらず可能な限り設定値の近くに維持することと、各炉の可変リアクタンスの限界にも関わらず、炉によって引き出される電流の全体的な不平衡を最小限に抑えることである。
【００３６】
有効電力の安定化および三相三線負荷の不平衡補償のケースでは、これらの４つの目標、つまり制御目的は以下の４つの式を使用して表されてよい。
【数１】
2008511949.tif 000002
【００３７】
一実施形態では、本発明は前記４つの制御目的方程式を前記に示されるような優先順位順で適用する、つまり、最初の２つの目的は個々の炉のために電力設定値を維持すること（方程式１）および個々の炉の中で電力不平衡を最小限に抑えること（方程式２）である。そして個々の炉の中の可変リアクタンス１８に調整を加えることによりこれらの２つの条件を満たすことができない場合には、第３の条件と第４の条件（方程式３と４）を満たすために他の炉の中の可変リアクタンス１８に調整が加えられる。第３の条件は、個々の炉の電力設定値ＰSPが満たされるか否かに関わらず、総電力が総電力設定値Ｐtotalspを満たさなければならないというものである。第４の条件は、個々の炉の中の電流不平衡｜Ｉ2｜の状態に関わらず、結合されたすべての炉の総全体不平衡が最小限に抑えられなければならないというものである。
【００３８】
前記条件はすべてが必要な条件ではない。いくつかの実施形態はこれらの条件の内のいくつかのみを含んでもよい。加えて、条件が異なる優先順位であってもよい。例えば、一実施形態では、全体的な不平衡を最小限に抑える目標（方程式４）が、総電力設定値を維持するという目標（方程式３）に優先してもよい。さらにこれらの条件の優先順位のレベルは経時的に変化してもよい。これは、電力系統に対する不平衡のマイナス影響が多くの場合熱に関連しており、経時的に拡大するためである。しかしながら、出力変化の悪影響は、出力変化の速度に関係し、突然の出力変化の直後に最大となる傾向がある。したがって、総有効電力設定値を維持することには、電源の周波数に対する影響を最小限に抑えるために、大きな負荷変動の直後にはさらに高い優先順位がある。しかしながら、持続的な負荷変動の場合は、全体的な不平衡を最小限に抑えることはさらに重要になる。
【００３９】
前記式は、負荷ごとに実際の（有効）電力設定値を維持することに関連するが、それらは他の電力設定値を維持することにも適用されてもよい。例えば、式は仮想（無効）電力設定値、見かけの電力設定値、あるいは力率設定値のような電力の組み合わせを維持するためのシステムに適用されてもよい。
【００４０】
本明細書の電力安定化、電力設定値、および電力測定値に関する参照は等しく電流安定化、電流設定値、および電流測定値に適用してもよい。言い換えると、制御システム１００は、それが電力安定化を提供する場合と同じように電流安定化を提供してもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態では、電流不平衡の補償は、不平衡電流を最小限に抑えるまたは排除するよりむしろ、所定のレベルの不平衡電流を維持する目標または条件を有してもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態では、異なる相に関連付けられている負荷は意図的に異なる電力設定値および／または電流設定値を有してよく、全体的なシステムは特定の制御されたレベルの不平衡を有することを意味している。このような不平衡は、例えば炉の流出口に最も近い電極により多くの電力および／または電流を提供するために炉内にあるのが望ましくてもよい。これにより流出口領域内の溶液の局所的な加熱、その結果溶液粘度の局所的な減少、および炉から液状物質を出す改善された能力が促進される。
【００４３】
ここで、本発明の一実施形態による電力制御システム１００のブロック図を示す図４が参照される。電力制御システム１００は２つの炉（負荷）１０１ａと１０１ｂとを含む。図には、説明を簡略にするために単相実施形態だけしか描かれていないが、当業者は、説明され、図解されている単相制御の機能および動作原理が多相システムにまで拡張されてもよいことを理解するである。さらに、電力制御システムは３つ以上の炉に対する電力を制御するために使用されてもよい。
【００４４】
参照が、ａとｂの両方を有する数表示によって示されているパーツまたは機能について行われている本説明において参照を容易にするために、例えば「炉１０１」は、別途に示されない限りは炉１０１ａと１０１ｂに対する参照を示すために使用される。
【００４５】
各炉１０１（三相実施形態のケースでは各相）は、電気炉用変圧器１１４の二次側に結合されている電極１１２を含む。電気炉用変圧器１１４の一次側は固定回路リアクタンス１１６および可変リアクトル１１８を通して供給バス電源１１０に結合されている。代わりに、可変リアクトル１１８は変圧器１１４の二次側に設置されてもよい。
【００４６】
一実施形態では、可変リアクトル１１８は、インダクタ１２３およびサイリスタスイッチ１２２の直列組み合わせと並列に接続されているインダクタ１２０を含む。各サイリスタスイッチ１２２は、互いに対して反対の極性で配列された１組のサイリスタを含む。
【００４７】
各炉（または相）は、可変リアクトル１１８の供給側で電圧を測定するための第１の計器用変圧器１３０と、可変リアクトル１１８の炉側の電圧を測定するための第２の計器用変圧器１３２と、電気炉用変圧器１１４に流れる主要電流を測定するための変流器１３４と、リアクトルコントローラ１２８とを含む可変リアクトル制御システムを含む。
【００４８】
リアクトルコントローラ１２８は、第１と第２の計器用変圧器１３０、１３２、変流器１３４、および所望の電力設定値入力１３６から情報を受信する。リアクトルコントローラ１２８はこのような情報を使用して実行される計算に基づいて可変リアクトル１１８を制御する。
【００４９】
リアクトルコントローラ１２８は、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、パーソナルコンピュータ、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等のプログラマブル機器を備えてもよい。リアクトルコントローラ１２８は、コンピュータプログラム指示を備える記憶されているプログラム制御下で動作してよく、該記憶されているプログラム制御は本明細書に説明されている機能および動作を実現し、ファームウェア等のメモリ素子に記憶されている。本明細書に説明されている機能または動作を実現するためのリアクトルコントローラ１２８の適切なプログラミングは当業者の理解の範囲内であろう。当業者は、リアクトルコントローラ１２８がハードウェアおよび／またはソフトウェアの他の組み合わせを使用して実現されてもよいことも理解するであろう。
【００５０】
リアクトルコントローラ１２８は、サイリスタ１２２の発射角度を調整することにより可変リアクトル１１８のリアクタンスを制御し、それによりインダクタ１２３を通る電流を増加または減少させる。第１と第２の計器用変圧器１３０、１３２、および変流器１３４から得られる継続中の電流および電圧の読取値に基づいて、リアクトルコントローラ１２８は、インピーダンス変動に起因する（所望の電力設定値１３６の周囲）アーク炉１０１内の電力変動または不平衡を調節するためにリアクタンスを変えるためにサイリスタ１２２をゲート制御する。
【００５１】
各炉１０１（または相）は、計器用変圧器１５８から入力を受け取る電極位置コントローラ１４８と、電気炉用変圧器１１４の二次側の変流器１６０をさらに含んでもよい。電極位置コントローラ１４８は、電極１１２の高さ、したがってアークインピーダンスを調整するための電極移動システム１５４に動作可能なように結合される。したがって、電極位置コントローラ１４８は、アークインピーダンスの変化を補償するために電極１１２の高さを調整してもよい。電極位置決めシステムの応答時間は、通常、可変リアクタンスシステムより少なくとも１桁遅い。
【００５２】
原料投入システム１７０は炉１１０に新しい材料を供給し、炉１０１から処理済みの材料を取り除くことに対して各炉１０１に結合されている。各原料投入システム１７０は、供給速度コントローラ１７２によって制御される。供給速度コントローラ１７２は新しい材料の供給を調節し、それが新しい材料の供給速度に対応するデータ信号を電極位置コントローラ１４８に提供する、電極位置コントローラ１４８に結合される出力を有する。電極位置コントローラ１４８はアークインピーダンスに対する変更を予想するために、あるいはアークインピーダンスの変化を補償するためにこのデータ信号を使用する。例えば、電極位置コントローラ１４８ａは、炉１０１ａの内の１つに対する新しい材料の導入を見越して電極１１２ａの低下を開始してもよい。
【００５３】
リアクトルコントローラ１２８ａは、電極１１２ａの低下、そしてその結果としてのアークインピーダンスの減少にも関わらず、可変リアクトル１１８ａのリアクタンスを増加し、このようにして電力が電力設定値を超えないようにすることにより電力設定値レベルを維持する。電極位置コントローラ１４８の予想動作は、電極１１２ａを、アーク経路を遮断する炉に進入する新しい材料に備えて軽減するような高さに位置決めする。と同時に、リアクトルコントローラ１２８は可変リアクトル１１８に対する調整によって炉電力接点を維持する。
【００５４】
新しい材料の炉内への供給が完了すると、電極１１２は電極位置コントローラ１４８によってその前回の位置に向かって引き上げられ、結果として生じる調整が、炉の電力設定値が電極１１２の移動中に維持されることを確実にするようリアクトルコントローラ１２８によって行われる。
【００５５】
また図１３を参照すると、電極位置を調節する方法６００がフローチャート形式で示されている。方法６００は、電極位置コントローラ１４８が供給速度コントローラ１７２から、炉１０１に新しい材料が投入されなければならないことを示す供給要求信号を受信するとステップ６０２で開始する。供給要求信号は、オペレータにより手動で開始される供給指示に由来してもよく、あるいは自動化された供給制御システムのケースでは自動化された供給指示に由来してもよい。いったん電極位置コントローラ１４８が供給要求信号を受信すると、それはステップ６０４で電極インピーダンス設定値をオーバーライドし、ステップ６０６で電極（複数の場合がある）１１２の引き下げを開始する。
【００５６】
電極（複数の場合がある）１１２が引き下げられる一方で、ステップ６０８ではリアクトルコントローラ１２８が可変リアクトル１１８に対する調整によって電力および／または電流の設定値を維持する。ステップ６１０では、電極位置コントローラ１４８は、電極１１２が所望の位置に達したか否かを決定する。それは電極インピーダンスおよび／または、閾値に達する計算されたアーク長に基づいてこの決定を下してもよい。該閾値は高さに相当し、電極１１２はスラグ鋼浴に直接接触し、それにより新しい材料がアーク経路を遮断するであろう可能性を最小限に抑える。電極１１２がこのような高さまで引き下げられるには数秒を要するであろう。
【００５７】
いったん電極１１２が所望される高さに達すると、次にステップ６１２で、電極位置コントローラ１４８は、供給速度コントローラ１７２が新しい供給材料の炉内への導入をここで開始してもよいことを示すために、供給速度コントローラ１７２にイネーブル信号を送信する。その結果、ステップ６１４で、供給システム１７０が炉１０１への新しい材料の導入を開始する。
【００５８】
供給システム１７０は、供給プロセスの終わりを示すために電極位置コントローラに完了信号（不図示）を送信する。ステップ６１８では、電極位置コントローラがこの信号に応答して、電極を引っ込めること、または引き上げることを開始する。再び、電極１１２の高さが改変されている間に、リアクトルコントローラ１２８はステップ６２０で電力および／または電流の設定値を維持するために可変リアクトル１１８の値を調整する。ステップ６２２で、電極位置コントローラ１４８は、電極１２が所望されている高さに達したか否かを決定する。この決定は、ステップ６０４で一時的にオーバーライドされた電極インピーダンス設定値と比較される場合がある電極インピーダンスに基づいてもよい。いったん電極インピーダンス（つまりアーク長または他の基準）が適切な設定値に達すると、電極位置コントローラ１４８はステップ６２４で電極位置を保持し、通常の動作に戻る。
【００５９】
本実施形態では、アークインピーダンスの変動は可変リアクトル１１８の調整、電極位置の調整、あるいは両方によって補償されてもよい。電極位置の調整は、通常可変リアクトル１１８の調整より長い時間を要する補正処置であり、供給電圧の各々の半サイクルで発生することがあることも理解されるであろう。その結果、可変リアクタンス制御システム（つまりリアクトルコントローラ１２８と組み合わされた可変リアクトル１１８）が、電極位置決めシステムよりもさらに迅速にアークインピーダンスの変動に対応し、電極位置決めシステム時間が変動に応答できるようにしてもよい。
【００６０】
本明細書に説明されている方法およびシステムは、電力および／または電流の変動に応答するために、および／または不平衡を制御するために、可変リアクタンス制御システム、電極位置決めシステムあるいは両方を使用して実現されてもよい。以下の実施形態は、電力および／または電流の安定化あるいは不平衡補償のための可変リアクタンス制御システムの使用を参照しているが、本発明は可変リアクタンス制御システムの使用に制限されない。他の実施形態は、電極位置決めシステムを単独でまたは可変リアクタンス制御システムと組み合わせて利用してもよい。
【００６１】
再び図４を参照すると、電力制御システム１００はさらに中央制御装置２００を含む。中央制御装置２００は各炉の動作特性に関する測定データを受け取るために各炉（または相）に結合されている。例えば、一実施形態では、中央制御装置２００は、各炉の電流測定値を受け取るために、各リアクトルコントローラ１２８に結合され、特に各変流器１３４に結合されている。
【００６２】
中央制御装置２００は、炉ごとに可変リアクトル１１８の供給側の電圧の測定値を受け取るために、各リアクトルコントローラ１２８に、または特に各々の第１計器用変圧器１３０に結合されているさらなる入力部を含む。言い換えると、中央制御装置２００は炉（または相）ごとに電圧測定値および電流測定値を受け取る。中央制御装置２００は、専用の追加の変流器および変圧器との直接的な結合を通して電圧測定値および電流測定値を受け取ってよく、変流器および変圧器１３４、１３０は可変リアクタンス制御回路において、あるいはリアクトルコントローラ１２８の１つ以上の出力ポートから間接的に使用される。中央制御装置２００が炉（または相）の各々について電圧測定値および／または電流測定値を与えられる他の配置があってもよいことが理解されるであろう。
【００６３】
中央制御装置２００によって監視される動作特性は、可変リアクトル１１８の設定値または値を含む。この可変リアクトル設定値は各リアクトルコントローラ１２８から中央制御装置２００に入力される。例えば、各リアクトルコントローラ１２８は、中央制御装置２００にその計算されたリアクタンス設定値を出力する。
【００６４】
中央制御装置２００は、総電力設定値値２０８を受け取るための入力をさらに含む。総電力設定値２０８は、炉ごとに、個々の所望の電力設定値入力１３６の合計から計算される。好ましくは、中央制御装置２００はリアクトルコントローラ１２８の各々から個々の電力設定値１３６を受け取り、該受け取った値を合計することにより総電力設定値２０８を計算する。
【００６５】
中央制御装置２００は、本明細書に説明されている機能を実現するために、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または例えばファームウェア等の、メモリに記憶されているプログラムを実行するための他のプログラマブル機器を備えてもよい。中央制御装置２００の機能は、多くの異なるハードウェアおよび／またはソフトウェアの構成を使用して実現されてもよいことが理解される。中央制御装置２００の適切なプログラミングは、本説明により当業者の知識の範囲内であろう。
【００６６】
中央制御装置２００は、前述の条件の内の１つ以上に従って炉のすべての全体的な動作（および各多相炉の相ごとの電力）を調節する。その結果、中央制御装置２００は各リアクトルコントローラ１２８に結合されている第１の出力ポート２０２を含む。中央制御装置２００は第１の出力ポート２０２を通して第１の制御信号を出力し、それにより可変リアクトル１１８を調整するための指示をリアクトルコントローラ１２８に提供する。一実施形態では、中央制御装置２００は電極位置コントローラ１４８に結合されている第２の出力ポート２０４も含む。中央制御装置２００は第２の出力ポート２０４を通して第２の制御信号を出力し、それにより電極高さを調整するための指示を電極位置コントローラ１４８に提供する。第１の制御信号および第２の制御信号は該条件の１つ以上を満たすために中央制御装置２００により計算される値を含んでもよい。中央制御装置２００によって計算される値は対応する可変リアクトル１１８のその制御を管理するためにリアクトルコントローラ１２８によって計算される値をオーバーライドする。
【００６７】
一実施形態では、中央制御装置２００は、前述の第１のおよび／または第３の条件を満たすために複数の三相負荷の電力消費を安定化する。（方程式１によって例示される）第１の条件は、炉の各電極によって引き出される電力の合計がその炉のための電力設定値に等しくなることを必要とする。（方程式３によって例示される）第３の条件はすべての炉による個々の電力消費の合計が、システム全体のための総電力設定値に等しくなることを必要とする。
【００６８】
中央制御装置２００は、炉（または相）の各々の動作特性を監視し、炉（または相）が個々に電力の低下を補償することができないか否かを特定する。例えば、所与の三相炉Ａは三相電力で低下を経験する場合があり、可変リアクトル１１８を使用して補償しようと試みる場合がある。中央制御装置２００は、電流と電圧、および炉Ａの中の可変リアクトル１１８の設定値を監視する。
【００６９】
可変リアクトル１１８の設定値が最小値または最大値に達し、炉Ａにより引き出される電力が所定量Ｐ多く、炉Ａの電力設定値ＰspAを逸脱する場合には、中央制御装置２００は該逸脱を補償すべく動作する。中央制御装置２００は、炉Ａにより引き出される電力の所望の電力設定値ＰspAに満たない（あるいはそれより高くなる）範囲を計算し、残りの炉に、炉Ａ内での電力逸脱を補償するためにある量分、それらの電力引き出しを増加または減少させるように指示する。
【００７０】
同様に、例えば、単独の三相炉の中で１つの相が電力の低下または上昇を経験する場合があり、中央制御装置２００はその相に関連付けられた可変リアクトル１１８を使用して補償を試みる。可変リアクトル１１８が最大値または最小値に達し、電力がその設定値まで戻っていないためにその相のための可変リアクトルコントローラ１２８が補償できない場合には、中央制御装置２００は、その相の可変リアクトルコントローラ１２８が出力変化に単独で対処できないと判断する。その結果、中央制御装置２００は、１つの相での該不足分または上昇分を補償するために残りの相がそれらの電力引き出しを増加または減少しなければならない量を決定する場合がある。次にそれは他の相の可変リアクトルコントローラ１２８に、それらの電力設定値を調整することによりそれらの電力消費、したがってその可変リアクトル１１８のリアクタンス値を調整するように指示する。
【００７１】
やはり図１１を参照すると、少なくとも２つの負荷の電力消費を安定化する方法４００のフローチャートが示されている。方法４００はステップ４０２で開始し、中央制御装置２００は炉内の電力負荷の動作特性を監視する。特に、中央制御装置２００は、負荷が事前に設定された電力設定値で動作しているか否かを監視する。それは、該値、つまり各負荷の可変リアクトルの設定値が最大設定値または最小設定値に達したか否かをも監視する。ステップ４０４では、中央制御装置は、負荷により引き出される電力が設定値から逸脱したか否かを評価することにより補正処置が必要とされているか否かを判断する。それは、該負荷と関連付けられた可変リアクトル（あるいは三相負荷のケースでは、３台の可変リアクトルの内の任意の１台）が最大値または最小値に達したか否かをも評価する。これらの２つの状況が発生する場合、中央制御装置は、電力消費を安定化するために補償が必要とされていることを認識し、該方法はステップ４０６に続く。これらの状況が存在しない場合、つまり引き出された電力が設定値から逸脱していない、あるいは関連する可変リアクトルが最大値または最小値に達していない場合、該方法はステップ４０２に戻り、状況の監視を続行する。
【００７２】
負荷が個別の三相炉内の相負荷単位であってもよく、あるいは複数の炉と関連付けられた三相負荷であってもよいことが理解される。後者のケースでは、中央制御装置は各炉の中の相ごとに個別の入力を受け取る場合があり、各炉の中の各相の可変リアクトルを監視してもよい。
【００７３】
ステップ４０６では、中央制御装置は、全体的に総電力設定値を維持するために補正処置を講じなければならない範囲を決定する。それは測定された、引き出された電力と全体的な総電力設定値の差異を計算する。例えば負荷の１つが７０ＭＷという電力設定値を有し、５０ＭＷという実際の電力引き出しまで低下し、２つの他の負荷が７０ＭＷという電力設定値で電力を引き出している場合には、２０ＭＷという不足分がある。
【００７４】
ステップ４０８で、中央制御装置は計算された差異を補償するために（問題を経験している炉以外の）他の炉内で必要とされる出力変化を決定する。中央制御装置は、他の負荷が電力不足分を補償しなければならない範囲を決定するために多くの規則またはアルゴリズムを利用してもよい。いくつかの実施形態では、必要とされる追加の電力引き出しは、他の炉同士の間で均等に配分されてもよい。他の実施形態では、必要とされる追加の電力引き出しの相対的な配分を決定するためにさらに複雑な規則を適用してもよい。
【００７５】
一実施形態では、中央制御装置はルックアップテーブルを記憶するメモリを含んでもよい。ルックアップテーブルは、特定の負荷と関連付けられた特定の電力不足分について、他の負荷が実現しなければならない対応する電力増加を指定してもよい。中央制御装置はルックアップテーブルの中の２つのエントリの間に相当する値にさらに補間を適用してもよい。ルックアップテーブル値は、電力供給の短期加熱能力曲線、および特定の炉の動作基点のためのプロセスに部分的に基づいてもよい。
【００７６】
いったん中央制御装置２００が電力不足分を補償するために他の負荷から必要とされる相対的な電力増加を決定すると、ステップ４１０で、それは他の負荷と関連付けられた可変リアクトルコントローラ１２８に電力オーバーライドコマンドを発行する。それは、例えば負荷に特有の新しい電力設定値を指定する制御信号を送信してもよい。代わりに、それは、既存の負荷に特有の電力設定値が増加されなければならない増分を指定する制御信号を送信してもよい。電力オーバーライドコマンドは、オーバーライド持続時間も含んでもよい。オーバーライド持続時間は、中央制御装置２００で記憶されている所定値であってもよい。オーバーライド持続時間は状況に依存してよく、ルックアップテーブルによって指定されてもよい。
【００７７】
他の負荷に関連付けられた可変リアクトルコントローラ１２８の各々は、ステップ４１２でその電力オーバーライドコマンドを受け取り、その負荷に特有の電力設定値を相応して調整する。ステップ４１４では、可変リアクトルコントローラ１２８は、それらの関連付けられた可変リアクトル１１８のための新しい値を求めることにより調整された負荷に特有の電力設定値に応答する。その結果、可変リアクトルの値は変更され、他の負荷の各々によって引き出される電力は、調整された負荷に特有の電力設定値を満たすために変えられてもよい。可変リアクトルコントローラ１２８は、オーバーライド持続時間が期限切れになるまでこれらの調整された負荷に特有の電力設定値を維持する。
【００７８】
ステップ４１６では、可変リアクトル１２８が、オーバーライド期間が期限切れになったか否かを判断する。期限切れになった場合には、ステップ４１８で、それらはオーバーライド部を取り除き、通常の動作に戻るためにその負荷に特有の電力設定値をリセットする。該方法４００は、ステップ４０２に戻り、中央制御装置２００はその監視機能を続行する。
【００７９】
代替的実施形態では、ステップ４１８で、中央制御装置２００は負荷の電力制御を再評価し、問題のある負荷が通常の動作に戻ったか否か、例えば電力不足の問題が解決されたか否かを判断する。解決されていた場合には、それはオーバーライドコマンドを取り消し、ステップ４０２に戻る。解決されていなかった場合には、それはオーバーライド期間を延長し、ルックアップテーブルの追加指示に従ってオーバーライドコマンドを修正するか、あるいはオーバーライドを取り消し、オペレータに問題を警告するかのいずれかであってもよい。
【００８０】
別の代替的実施形態では、制御システム１００は各可変リアクトル１１８と関連付けられた個々の可変リアクタンス制御システム１２８を特徴としていない。むしろ中央制御装置２００は各可変リアクトル１１８を直接的に制御する。例えば、三相負荷は相ごとに可変リアクトル１１８を有してよく、制御システム１００は各相の動作特性を監視し、各可変リアクトル１１８に対する対応する調整を管理するために各可変リアクトル１１８に結合される中央制御装置２００を提供してもよい。このような実施形態はＹ構成三相負荷、つまり三線システムを介して供給される、中立線接続のない負荷として実現されてもよい。
【００８１】
さまざまな設定値が三相負荷の各相に適用し、所定のレベルの不平衡を生じさせてもよい。３つの負荷の相互関係は、設定値の１つ以上からの逸脱に対処するために３つすべての可変リアクトルにとって必要な調整を決定するために中央制御装置２００が解く方程式のシステムにつながる。１つの可変リアクトル１１８での変化は相のすべての動作特性に影響を及ぼす。設定値からの逸脱に対処するために相の特性を調整する場合、調整は可変リアクトル１１８のすべてに対して行われる。各可変リアクトルに対する調整は、すべての相の特性を考慮に入れ、決定される。
【００８２】
電力安定化関数の実現に加えて、または電力安定化関数の実現の代替策として、中央制御装置２００は不平衡補償関数を実現してもよい。前記に設定された第２の条件（方程式２）は、三相負荷の中の不平衡が最小限に抑えられなければならないと述べている。第４の条件（方程式４）は、複数の三相負荷システム内での全体的な不平衡が最小限に抑えられなければならないと述べている。
【００８３】
再び図４を参照すると、中央制御装置２００は１つ以上の三相負荷内での不平衡の範囲を監視する。三相負荷を有する単独の炉のケースでは、中央制御装置２００が三相負荷の中の不平衡の範囲を決定し、不平衡を最小限に抑えるために可変リアクトルコントローラ１２８に補正指示を提供する。各々が三相負荷を有する複数の炉のケースでは、中央制御装置２００は、炉の全体的な組み合わせが不平衡を示すか否かを判断する。それは、全体的な不平衡が炉の中の１つの中での相当な不平衡に起因するのか否か、およびその炉が補償できないか否かを評価してもよい。次にそれは残りの炉に対して補正指示を提供する。
【００８４】
例えば、単独の炉のケースでは、中央制御装置２００は、各相内の電流を監視し、方程式５に従って炉の逆相電流Ｉ2を決定する。逆相電流Ｉ2が、炉が不平衡であることを示す場合、中央制御装置２００は不平衡を最小限に抑えるための補正処置を決定してもよい。例えば、それは、不平衡が相の内の１つにおける低電力測定に起因すると結論付けてよく、それは他の２つの相の中の電流を引き下げることにより不平衡を補正してもよい。これは電力引き出しの減少につながり、電力設定値を維持するという目標に対して評価される必要があるであろう。中央制御装置は、論理規則を記憶するメモリ、または所与の状況のための適切な補正処置を解決するためのルックアップテーブルを含んでもよい。
【００８５】
不平衡状況を補償するために、中央制御装置２００は可変リアクトルコントローラ１２８にコマンド信号を出力し、応答して、可変リアクトルコントローラ１２８はその関連付けられた可変リアクトル１１８のリアクタンスを調整する。前述のように、一実施形態では、コマンド信号は、負荷のための通常の電力設定値の代わりに使用されるオーバーライド電力設定値を備えてもよい。別の実施形態では、コマンド信号は増分電力設定値の増加または減少を備えてもよい。他のコマンド信号は電流設定値または可変リアクトル値または設定値を指定することを含む、設定値オーバーライド信号の代わりに使用されてもよい。
【００８６】
図５も参照し、中央制御装置２００はさらに詳しく説明される。中央制御装置２００の機能は、各炉内の各相、および各炉自体がその設定値で動作していることを確実にするために、可変リアクトル１１８および電極位置制御装置コントローラ１４８を監視、制御することである。この目的のために、中央制御装置２００は、可変リアクトル１１８のリアクタンス値の調整を引き起こすために、直接的にまたは（後述されるような）中間コントローラを介してのいずれかで可変リアクトルコントローラ１２８と通信する。
【００８７】
その監視機能および補償機能のために補償コントローラまたは総合コントローラとも称されることがある中央制御装置２００は、単一の中央演算処理装置（ＣＰＵ）または複数のプロセッサを備えてもよいコンピュータプロセッサ２２０を備える。コンピュータプロセッサ２２０は、本明細書に説明されている監視機能および制御機能を容易にするためにプログラミングされているソフトウェアモジュールの形式を採るコンピュータプログラム指示を実行する。コンピュータプロセッサ２２０によって実行されるコンピュータプログラム指示はメモリ２２２に記憶され、必要に応じてコンピュータプロセッサ２２０によってアクセスされる。中央制御装置２００は、リアクタンス値および／または特定の設定値に対応するサイリスタゲート角度値を含むルックアップテーブルを記憶するためにコンピュータプロセッサ２２０がアクセス可能なデータベースメモリ２２６をさらに備える。データベース２２６は、その監視機能および制御機能の動作中に中央制御装置２００によって受信される履歴データおよび解析データも含んでもよい。
【００８８】
中央制御装置２００は、炉のオペレータが中央制御装置２００と接続できるようにするためのユーザインタフェース２２４をさらに備える、あるいはそれと関連付けられる。ユーザインタフェース２２４は、例えば１つ以上のディスプレイ、キーボードおよびマウス等のカーソル位置決め装置を含む任意の形式の標準的なユーザインタフェース装置であってもよい。さらに、ユーザインタフェース２２４は、ネットワークに接続されている多くのコンピュータ端末から中央制御装置２２０に対する分散接続のためのネットワーク接続も備えてもよい。
【００８９】
複数の炉のケースでは、中央制御装置２００は、複数の三相負荷の全体的な電力不平衡または電流不平衡、ならびに各三相負荷のための位置決めシステムおよび可変リアクトル１１８の設定値を監視してもよい。中央制御装置２００は、複数の三相負荷の内のいずれか１つにおける相当な電力不平衡または電流不平衡についても、同様にあるいは代わりに監視してもよい。不平衡状態が存在し、１台以上の可変リアクトル１１８がその最小設定値または最大設定値となる場合には、中央制御装置２００による補正処置は、修正された設定値に従って可変リアクトルおよび／または別の炉の電極位置を調整することにより、ある炉がその設定値を達成できないことを補償するために必要とされる場合がある。
【００９０】
複数の炉のケースでは、各炉は、該三相負荷と関連付けられた３台の可変リアクトルコントローラ１２８に結合されている独自の「中央」または「中間」レベルのコントローラを有する場合がある。中央制御装置２００は、次に中間コントローラと直接的に通信してもよい。言い換えると、コントローラの「ネスティング」があってもよい。代わりに、可変リアクトルコントローラ１２８は、図６に示されるように、複数の可変リアクトルを制御し、中央制御装置２００と直接的に通信してもよい。可変リアクトルコントローラ１２８は、このようにして形式的な中間コントローラとして働いてもよい。中央制御装置２００は、同様に、または代わりに、図７に示されるように、相ごとに可変リアクトルコントローラ１２８と直接的に通信してもよい。
【００９１】
各負荷の不平衡を監視するために、中央制御装置２００は変流器１３４を直接通る電流測定値を受け取ってもよい。別の実施形態では、中央制御装置２００は相単位の可変リアクトルコントローラ１２８から電流測定値を取得してもよい。さらに別の実施形態では、中央制御装置２００は、炉ごとに中間コントローラから電流測定値を取得してもよい。他の実施形態では、中央制御装置２００はその関連する中間コントローラから各三相炉の計算された不平衡状態を受け取ってもよい。
【００９２】
いずれにせよ、中央制御装置２００は全体的な不平衡および／または個々の炉の不平衡を監視し、不平衡を経験している炉の内の１つと関連付けられる可変リアクトルが設定値または値の範囲の端にあるか否かを監視する。これは、該炉が不平衡状況を単独で補償できないことを示している。したがって、中央制御装置２００は、他の炉の内の１つ以上に相殺する不平衡を導入することにより１つの炉の不平衡を補償しようとする。中央制御装置２００はこのようにして炉システム内のすべての炉全体での不平衡電力を監視し、補償する。
【００９３】
中央制御装置２００は、不平衡の炉と関連付けられた逆相電流Ｉ2を相殺するために必要とされる逆相電流Ｉ2の量を決定する。電力安定化と関連して前述のように、中央制御装置２００は、相殺する逆相電流Ｉ2を生成するために残りの炉から必要とされる適切な変化を計算するために論理規則またはアルゴリズムを活用してもよい。中央制御装置２００は、適切な補正処置を講じるために必要とされるリアクタンス値を求めるために中央制御装置２００にあるメモリ２２２またはデータベース２２６に記憶されているルックアップテーブルを参考にする。補正処置は他の炉に対して、１つ以上の相で電力または電流を増加、または減少させるように指示することを含んでもよい。
【００９４】
中央制御装置２００によって中間コントローラに対して、あるいは可変リアクトルコントローラ１２８に対して発行されるコマンド信号は、特定の相のためのオーバーライド電力設定値またはオーバーライド電流設定値を含んでよく、オーバーライド持続時間を含んでもよい。中央制御装置２００がそのコマンド信号を中間コントローラに送信し、該コマンド信号が炉で必要とされる特定の逆相電流Ｉ2を指定する実施形態では、中間コントローラは特定の逆相電流Ｉ2、引き出される電力、およびアークインピーダンスと関連付けられた可変リアクタンス値を設定するルックアップテーブルを記憶してもよい。補間は、テーブルの中の項目の間で値を求めるために使用されてもよい。中間コントローラは、次に相単位の可変リアクトルコントローラ１２８に、その関連付けられた可変リアクトル１１８の設定値を指定する制御信号を発生してもよい。
【００９５】
ここで、１つ以上の多相負荷における不平衡を補償する方法５００を示す図１２が参照される。該方法５００はステップ５０２で開始し、中央制御装置２００は１つ以上の炉／相の動作特性を監視する。特に、中央制御装置２００は負荷／相が閾値を超えて不平衡であるか否かを監視する。該閾値はゼロに設定されてよく、いかなる不平衡でも注意が喚起されることを意味するが、実際には、閾値は、補償をトリガしないで少量の不平衡を見越すように設定されてもよい。例えば、閾値は約１０%に設定されてもよい。中央制御装置２００は、値つまり１つ以上の負荷の任意の相の可変リアクトル１１８の設定値が最大設定値に達したのか、あるいは最小設定値に達したのかについても監視してもよい。
【００９６】
ステップ５０４では、中央制御装置２００は、該１つ以上の負荷の不平衡が閾値を超えるか否かを評価することにより補正処置が必要とされるか否かを判断する。それは、さらに、全体的な不平衡を引き起こした特定の負荷、つまり不平衡負荷を特定してもよい。それは、不平衡負荷と関連付けられた可変リアクトル１１８のリアクタンスが最大値に、または最小値に達したのか否かをも評価する。これらの状態が発生していない場合には、中央制御装置２００は、電力消費の平衡を取り戻すために補償が必要とされていることを認識し、該方法はステップ５０６に続く。これらの状態が存在しない場合、つまり全体的なシステムが平衡している場合、あるいは関連付けられた可変リアクトル１１８が最大値または最小値に達していない場合には、該方法はステップ５０２に戻り、状況を監視し続ける。
【００９７】
ステップ５０６では、中央制御装置２００は、それが該検出された不平衡を補償するために補正処置を講じなければならない範囲を決定する。単独の多相負荷の実施形態では、それは１相での不平衡の規模を決定し、システムを補償し、システムの平衡を保つために他の相に対して行われなければならない調整を決定する。複数の炉の実施形態では、それは、全体的なシステムの平衡を保つために他の負荷から必要とされる、相殺する逆相電流の範囲を特定するために不平衡の炉の逆相電流Ｉ2を決定する。
【００９８】
ステップ５０８では、中央制御装置２００は、不平衡を補償するために（問題を経験している炉以外の）他の炉の中で必要とされる電流および／または電力の変化を決定する。例えば、そして図４から図６に関連して以下に一例として説明されるように、複数負荷のシナリオでは、中央制御装置２００は不平衡負荷に起因する逆相電流を取り消すために各相で必要な逆相電流を決定してもよい。中央制御装置２００は、次に、負荷の各々に必要とされる相単位の逆相電流を割り当て、逆相電流を生じさせるほど十分な不平衡を導入するために各負荷で必要とされる相単位の調整を計算してもよい。
【００９９】
中央制御装置２００は、他の負荷がどのようにして不平衡を補償できるのかを決定するために多くの規則またはアルゴリズムを利用してもよい。いくつかの実施形態では、必要とされる不平衡は他の炉同士の間で均等に配分されてもよい。他の実施形態では、さらに複雑な規則が必要とされる不平衡の相対的な配分を決定するために適用してもよい。
【０１００】
一実施形態では、中央制御装置２００は、データベース２２６またはメモリ２２２の中にルックアップテーブルを記憶してもよい。ルックアップテーブルは、不平衡を相殺するために、特定の不平衡状態について、他の負荷の各相での対応する電力および／または電流調整を指定してもよい。中央制御装置２００は、さらにルックアップテーブルの中の２つの項目の間に相当する値で補間を適用してもよい。
【０１０１】
いったん中央制御装置２００が不平衡を補償するために他の負荷の中の各相から必要とされる相対的な電力および／または調整を決定すると、ステップ５１０で、それは他の相／負荷に関連付けられた可変リアクトルコントローラ１２８にオーバーライドコマンドを発行する。中央制御装置は、例えば新しい負荷に特有の電力または電流の設定値を指定する制御信号を送信してもよい。代わりにそれは、既存の負荷に特有の電力または電流の設定値が増加されるべき増分を指定する制御信号を送信してもよい。オーバーライドコマンドはオーバーライド持続時間をも含んでもよい。オーバーライド持続時間は、中央制御装置２００で記憶されている所定値であってもよい。オーバーライド持続時間は状況に依存してよく、ルックアップテーブルによって指定されてもよい。
【０１０２】
他の負荷での各相と関連付けられた可変リアクトルコントローラ１２８の各々は、ステップ５１２でそのオーバーライドコマンドを受信し、その動作を相応して調整する。これは、例えば負荷に特有の（つまり相に特有の）電力または電流の設定値を調整することを含んでもよい。ステップ５１４では、可変リアクトルコントローラ１２８は、オーバーライドコマンドにより指定されるオーバーライド設定値に準拠するためにその関連付けられた可変リアクトル１１８を調整する。その結果、可変リアクトル１１８の値は変更され、他の相／負荷の各々により引き出される電力および／または電流は変えられる。可変リアクトルコントローラ１２８は、オーバーライド持続時間が期限切れになるまで調整された負荷に特有の電力および／または電流の設定値を維持する。ステップ５１６では、可変リアクトルコントローラ１２８は、オーバーライド持続時間が期限切れになったか否かを判断する。期限切れになった場合には、ステップ５１８でそれらは、オーバーライド部を取り除き、通常の動作に戻るために、その負荷に特有の電力設定値および／または電流設定値をリセットする。該方法５００は、次にステップ５０２に戻り、中央制御装置２００はその監視機能を続行する。
【０１０３】
代替的実施形態では、ステップ５１８で中央制御装置２００は負荷の不平衡を再評価し、例えば不平衡問題が解決されたか否か等、問題のある負荷が通常の動作に戻ったか否かを判断する。解決された場合には、それはオーバーライドコマンドを取り消し、ステップ５０２に戻る。解決されなかった場合、それはオーバーライド期間を延長し、ルックアップテーブルの追加指示に従ってオーバーライドコマンドを修正するか、あるいはオーバーライドを取り消し、オペレータに問題を警告するかのいずれかであってもよい。
【０１０４】
一般的には、可能な場合各炉に独自の設定値を維持させるために、オーバーライドの持続時間を比較的短く保つことが所望される。また、電力設定値の増加は特定の電源部の定格容量を超えている場合があり、増加した設定値が装置の過負荷機能曲線を超えないように持続期間で制御されなければならない。このような機能曲線は、通常、装置を損傷することなく連続定格より大きな短期容量を可能にする。したがって、過負荷のさらに短い持続時間は数秒間、その定格値を超える２００％の増加してもよいが、最高５分の持続時間ではその定格値を超える１１０％の増加しか可能ではない。オーバーライド規模ごとに可能になるオーバーライド持続時間が計算され、データベース２２６に記憶されてもよい。
【０１０５】
設定値オーバーライドは、持続時間期限切れまたはオーバーライドを生じさせた偏差の補正の結果として終了してもよい。いったんオーバーライドが終了すると、設定値はその元のレベルに戻ってもよい。この帰還は、電力値を徐々に減少させ、大きな変化を回避するために、所定の速度でなされてもよい。例えば、設定値は毎秒約１%の速度でその元のレベルまで減少または増加してもよい。
【０１０６】
方法５００の一実施形態では、ステップ５０４は電力または電流等の所与の動作特性について、偏差の程度および該偏差が及ぶ期間を監視することを含んでもよい。例えば、監視されている動作特性がその設定値から、所定の偏差以上逸脱する（つまり閾値を上回る）場合、中央制御装置２００は補正処置が必要とされると判断してもよい。所定の偏差の程度は持続時間にとって許容できる期間に結び付けられてもよい。
【０１０７】
中央制御装置２００が、補正処置が必要とされていると判断する前に許容されていた偏差の程度および期間は互いに逆に変化する。例えば、偏差の程度が大きいほど、その偏差に許容される期間は短くなる。逆に、偏差が小さければ比較的長い期間持続することを許容されてもよい。例えば、２０％という偏差が補正処置を講じる前の１秒の何分の１しか許可されない場合があるのに対し、５％未満の偏差は多くの秒秒、つまり数分許可されてもよい。
【０１０８】
一実施形態に従って、炉の間の相互補償は以下のように実行されてもよい。中央制御装置２００は運転中の炉の数を監視し、各炉での設定値と実際の電力、電流および不平衡を監視する。中央制御装置２００は、炉の動作特性のいずれかが所定量分その設定値から逸脱したか否か、および局所的な可変リアクタンスコントローラ１２８が偏差を補正したか否かを判断する。中央制御装置２００は、設定値が制限値に達し、その結果、もはやすでに調整できなくなったか否かを判断するために関連する炉の可変リアクトル設定値を監視することによりこれを決定してもよい。代わりに、中央制御装置２００は偏差の期間を監視してもよい。例えば５サイクルより長い偏差は、可変リアクトルコントローラが調整限界に遭遇し、必要な補償に必要とされるような追加の調整を行うことができない旨を示すものでもよい。
【０１０９】
中央制御装置が、補正処置が必要とされると判断すると、それはそれらの炉の中の実際の動作特性に基づいて他の動作中の炉に偏差を配分する。中央制御装置２００は次に、他の炉に対して設定値オーバーライドコマンドを発行し、オーバーライドの持続時間を指定する。第２の設定値変化がオーバーライド持続時間中に必要となる場合、追加の設定値オーバーライドが、それらの炉と関連付けられた可変リアクトルの制御範囲内にある残りの炉に発行されてもよい。これは以下の表１に描かれており、炉Ｆ４の炉電力が時間ｔ０で７０メガワットから３０メガワットに下落し、続いて炉３内で電力が時間ｔ１で１００メガワットから９０メガワットに下落する。
【表１】
2008511949.tif 000003
【０１１０】
ここで、例えば本発明による実施形態例のための位相ベクトル図をグラフで示す図８、図９、および図１０を参照する。実施形態例では、電力制御システム１００（図４）は４つの三相負荷、つまり炉Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３およびＦ４を含んでいる。炉Ｆ１の相Ａでのアークは消えてしまった。
【０１１１】
図８は、炉Ｆ１により引き出される電流に基づいた４つの位相ベクトル図２５０、２５２、２５４、２５６を示している。第１の位相ベクトル図２５０は、三相負荷の３つの相のａ−ｂ−ｃ電流成分を示しており、該相の内の１つが脱落した。特に第１の位相ベクトル図２５０は相Ｂ電流成分２５８および相Ｃ電流成分２６０を示している。相Ａでのアークの損失のために相Ａの電流成分は見えない。
【０１１２】
三相ベクトルのセットは、平衡が保たれたベクトルの３つのセット、つまり正相セット、零相セットおよび逆相セットに分解されてもよい。逆相セットと零相セットの中の位相ベクトルのすべてが同じ大きさを有するように、正相セット内の位相ベクトルのすべては同じ大きさを有する。完全に平衡が保たれたシステムはａ−ｂ−ｃ電流位相ベクトル図に一致する正相セットを有する。不平衡のシステムは、非ゼロの大きさの位相ベクトルとともに、逆相セットおよび／または零相セットを有するであろう。例の中のシステムのような三線システムの場合、非零相電流が流れるため、すべての状態の零相セットはゼロを有することがある。
【０１１３】
図８では、第３の位相ベクトル図２５４が、相Ａでのアークが損失したケースの位相ベクトルの正相セットを示している。第４の位相ベクトル図２５６は逆相セットを示している。正相セットは相Ａ２６２、相Ｂ２６４、および相Ｃ２６６のための正相位相ベクトルを含む。同様に、逆相セットは、相Ａ２６８、相Ｂ２７０、および相Ｃ２７２の逆相位相ベクトルを含む。相Ａ２６２の正相位相ベクトルが相Ａ２６８の逆相位相ベクトルを取り消すため、第３の位相ベクトル図２５４と第４の位相ベクトル図２５６を合計すると、第１の位相ベクトル図２５０が生じることが留意される。
【０１１４】
電位制御システム１００は、炉Ｆ１で電力が低下したこと、および炉Ｆ１のリアクトルコントローラ１２８（図４）が電力状態の低下および不平衡状態を補正できなかったことを認識する。４つの炉によって引き出される全体的な電力は、炉Ｆ１がその電力設定値に及ばない量だけ、低下し、炉Ｆ１内の不平衡状態は４つの炉によって引き出される電力の全体的に不平衡な状態を引き起こす。その結果、電力制御システム１００は、炉Ｆ２、Ｆ３およびＦ４のためのリアクトルコントローラ１２８に、炉Ｆ２、Ｆ３およびＦ４のための可変リアクトル１１８（図４）を調整し、それらの炉により引き出される電力を増加し、炉Ｆ１によって引き起こされた不平衡を相殺するために相不平衡の基準を導入するように指示する。
【０１１５】
図９は、リアクトルコントローラ１２８が可変リアクトル１１８を調整した後の炉Ｆ２、Ｆ３およびＦ４での電流に基づいた４つの位相ベクトル図２８０、２８２、２８４、２８６を示す。第１の位相ベクトル図２８０は、相Ａ２８８、相Ｂ２９９、および相Ｃ２９２の電流位相ベクトルを示している。位相ベクトル２８８、２９０、２９２は異なる規模を有し、互いから１２０度位相がずれていない、つまり、それらの平衡は保たれていない。
【０１１６】
第３の位相ベクトル図２８４は、相Ａ２９４、相Ｂ２９６および相Ｃのための正相位相ベクトルを示しており、第４の位相ベクトル図２８６は相Ａ３００、相Ｂ３０２、および相Ｃ３０４のための逆相位相ベクトルを示している。第４の位相ベクトル図２８６の逆相位相ベクトル３００、３０２、３０４の規模は、その可変リアクトル１１８の調整によって炉Ｆ２、Ｆ３およびＦ４の各々に導入される不平衡の量を示す。
【０１１７】
図１０は、４つすべての炉Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３およびＦ４によって引き出される電流の全体の合計のための４つの位相ベクトル図３１０、３１２、３１４、３１６を示す。第４の位相ベクトル図３１６の中に逆相位相ベクトルが存在しないことにより、および第１の位相ベクトル図３１０と第３の位相ベクトル図３１４が一致することにより示されるように、電流の合計の平衡が保たれていることが理解されるであろう。
【０１１８】
以下の２つの表は、前述の例をさらに描く。第１の表、表２は、電力安定化システムがないケースの特定の変数の値を示す。第２の表、表３は、電力制御システム１００（図４）による調整後のそれらの変数の値を示す。
【０１１９】
【表２】
2008511949.tif 000004
【０１２０】
【表３】
2008511949.tif 000005
表２と表３では、炉Ｆ１の相Ａでの電流は両方のケースでゼロであり、第１の炉Ｆ１は１００％不平衡である。両方のケースで、各炉の所望の電力設定値は７０ＭＷであり、全体的な合計電力設定値は２８０ＭＷである。電力安定化がないケースでは、３つの他の炉Ｆ２、Ｆ３およびＦ４の平衡は完全に保たれており、７０ＭＷという電力設定値で動作する。このケースでのシステムのための全体的な結果は約３５ＭＷの電力低下および１４％以上の不平衡である。
【０１２１】
電力制御システム１００が、炉Ｆ２、Ｆ３およびＦ４の可変リアクタンス１１８（図４）に調整を加えさせた第２のケースでは、４つの炉の全体的な電力引き出しは、炉Ｆ２、Ｆ３およびＦ４によって引き出される電力を増加することにより２８０ＭＷという合計電力設定値で維持されている。それらの炉の各々の相によって引き出される電流を調整するために炉Ｆ２、Ｆ３およびＦ４の中の可変リアクトル１１８に調整が加えられ、それにより消費される電力が増加し、各々の炉での不平衡が大きくなることが表３から理解されるであろう。効果は、発電機により見られる全体的な相の不平衡を１％未満に減少させることであるが、炉Ｆ２、Ｆ３およびＦ４に導入される不平衡は約１７．７４%である。
【０１２２】
可変リアクトル１１８は、サイリスタスイッチの単一の組を含むとして示されてきたが、例えば多段サイリスタスイッチのような他の構成が可変リアクトル１１８に使用できるであろうことが理解される。代わりに、他のタイプの電力スイッチがサイリスタの代わりに使用できるであろう。
【０１２３】
後述されているのは、線路可変リアクタンスの独立した制御を使用して、三相電力安定化および不平衡最小化を達成するための三相三線炉負荷のための制御方法である。電源電圧の平衡が保たれている場合、三相電力安定化および不平衡電流減少は、（相単位電力がより均等になる）ために不平衡電力減少も生じさせる。
【０１２４】
制御方法が実行されるために、以下の事前計算方法がオフラインで行われ、結果は参照のためにデータベース２２６のルックアップテーブルに記憶される。
【０１２５】
１．所望の電力設定値のセットを考慮する。
【０１２６】
２．異なる構成が考えられるシステムインピーダンスのセットを考慮する（例えば、電気炉用変圧器のタップの各変化はシステムインピーダンスの変化を構成する）。
【０１２７】
３．可変リアクタンスについて公知の下限と上限を考慮する。
【０１２８】
４．各相の炉負荷インピーダンスの予想範囲を考慮する。
【０１２９】
５．各電力設定値およびシステム構成、および負荷インピーダンスの各セットについて、方程式１と２を満たす各相の可変リアクタンスＸｖａｒの値を計算し、この場合各Ｘｖａｒは上限と下限によって制限される範囲内にある。
【０１３０】
６．実現可能な解が、所望の電力設定値を満たすためにステップ５で発見されない場合、不平衡値にかかわらずに所望の電力設定値に最も近い値を満たすために、すべてのＸｖａｒをその上限値または下限値に設定する。
【０１３１】
７．インピーダンス値に従って５または６で得られるＸｖａｒ値をルックアップテーブルに記録する。
【０１３２】
８．ルックアップテーブルが完成するまで負荷インピーダンスのセットを続行する。
【０１３３】
９．すべての他の所望の設定値およびシステム構成についてステップ５から８を繰り返す。
【０１３４】
１０．可変リアクタンスが、Ｘｖａｒを計算する代わりに、あるいは計算するのに加えてサイリスタの適用によって得られる場合、Ｘｖａｒ値に対応するサイリスタゲート角度の量は直接的に計算し、記録することができる。
【０１３５】
いったんルックアップテーブルが作成されると、以下の方法が炉の運転中に実行される。
【０１３６】
１．負荷電流と電圧を測定することにより相ごとの炉負荷インピーダンスを測定する。
【０１３７】
２．所望の電力設定値を求める。
【０１３８】
３．システム構成に関する情報を取得する。
【０１３９】
４．所望の電力設定値およびシステム構成に対応する適切な表を見つける。
【０１４０】
５．負荷インピーダンス値ごとに、対応する量のＸｖａｒをルックアップテーブルから読み取る。測定された負荷インピーダンス値がルックアップテーブルの中のインデックス値の間にある場合、補間によってＸｖａｒの対応する値を見つける。
【０１４１】
６．可変リアクトルの値を計算された値に設定する。
【０１４２】
７．ゲート角度が、Ｘｖａｒ値の代わりにルックアップテーブルに記憶される場合、読み取られる値はゲート角度である。そうでない場合、Ｘｖａｒ値はゲート角度に変換される。
【０１４３】
以下の表４は、負荷インピーダンスの１０の異なるケースに対して前記方法を適用した例を示す。目標は、５４ＭＷという電力設定値を維持し、三相三線システムにより供給される炉負荷の不平衡電流を最小限に抑えることである。これらの結果は、目標は不平衡補償を必要とせず、三相のＸｖａｒ値が三相の電力設定値を維持するために必要とされる値に等しかった表５に示されるケースと比較できる。このケースでは、Ｘｖａｒの下限は０であり、不平衡電流はＩ２に等しい（零相電流は流れることができない）。
【０１４４】
表４のケース１、２、４、５および７では、不平衡がほぼゼロまで減少させられる一方で、電力設定値を維持することができる。ケース３、６、および８では、電力設定値を維持することができるが、不平衡は、不平衡補償がないケースよりは依然として低いがゼロではない。これは、相の少なくとも１つでのＸｖａｒで下限値に達するためである。
【０１４５】
ケース９および１０では、すべてのＸｖａｒ値は、電力を最大限にし、それを設定値に最も近づけるためにゼロに設定されている。しかしながら、電力レベルを維持することはさらに高い優先順位を有するため、これは不平衡電流の規模を無視することにより行われる。不平衡電流の減少は、表５を４と比較すると明らかである。
【０１４６】
【表４】
2008511949.tif 000006
【０１４７】
【表５】
2008511949.tif 000007
【０１４８】
後述されているのは、インライン可変リアクタンスの独立した制御を使用する、三相三線炉負荷電流安定化および不平衡最小化のための制御方法である。電流安定化は、電流の正相成分を制御することとして定義される。
【０１４９】
以下の事前計算は、炉システムがオフラインである間に行われ、結果として生じるルックアップテーブルは参考のために制御システムメモリに記憶される。
【０１５０】
１．所望の電流設定値Ｉspのセットを考慮する。
【０１５１】
２．異なる構成が考えられるシステムインピーダンスのセットを考慮する（例えば、電気炉用変圧器タップの各変化はシステムインピーダンスの変化を構成する）。
【０１５２】
３．可変リアクタンスの公知の下限と上限を考慮する。
【０１５３】
４．各相の炉負荷インピーダンスの予想範囲を考慮する。
【０１５４】
５．各電流設定値およびシステム構成、および負荷インピーダンスの各セットについて、以下の条件を満たす各相のＸｖａｒの値を計算する。ここで、各Ｘｖａｒは上限と下限により制限される範囲内にある。
【数２】
2008511949.tif 000008
【０１５５】
６．所望の電流設定値を満たすために実現可能な解がステップ５で発見されない場合には、不平衡値にこだわらずに所望の電流設定値に最も近い値を満たすために、すべてのＸｖａｒ値をその上限値または下限値に設定する。
【０１５６】
７．５または６で得られたＸｖａｒ値をルックアップテーブルに記録する。
【０１５７】
８．ルックアップテーブルが完成するまで負荷インピーダンスのセットを続行する。
【０１５８】
９．すべての他の所望の設定値およびシステム構成についてステップ５から８を繰り返す。
【０１５９】
１０．可変リアクタンスが、Ｘｖａｒ値を計算する代わりに、あるいは計算するのに加えてサイリスタの適用によって得られる場合、対応するサイリスタゲート角度の量は直接的に計算し、記録することができる。
【０１６０】
いったんルックアップテーブルが作成されると、以下の方法が炉の運転中に実行される。
【０１６１】
１．負荷電流と電圧を測定することにより相ごとの炉負荷インピーダンスを測定する。
【０１６２】
２．所望の電流設定値を求める。
【０１６３】
３．システム構成に関する情報を取得する。
【０１６４】
４．所望の電流設定値およびシステム構成に対応する適切なルックアップテーブルを見つける。
【０１６５】
５．負荷インピーダンス値ごとに、対応する量のＸｖａｒをルックアップテーブルから読み取る。測定された負荷インピーダンス値がルックアップテーブルの中のインデックス値の間にある場合、補間によってＸｖａｒの対応する値を見つける。
【０１６６】
６．可変リアクトルの値を計算された値に設定する。
【０１６７】
７．ゲート角度が、Ｘｖａｒの代わりにルックアップテーブルに記憶される場合、読み取られる値は直接ゲート角度となる。そうでない場合、Ｘｖａｒ値はゲート角度に変換される。
【０１６８】
以下の表６は、負荷インピーダンスの１０の異なるケースに前記方法を適用した例を示している。目標は１０３０＋／−５Ａという電流設定値を維持し、３４．５ｋＶの電源から動作している三相三線システムによって供給される炉負荷での不平衡電流を最小限に抑えることである。これらの結果は、目標が不平衡補償を含んでいなかった表７と比較できる。このケースでは、Ｘｖａｒの下限は０であり、不平衡電流はＩ２に等しい（零相電流は流れることができない）。
【０１６９】
表６におけるケース１から５および７においては、不平衡がほぼゼロまで減少される一方で、電流設定値が維持できる。ケース６および８では、設定値は維持できるが、（補償を行わないケースよりも依然として低いが）不平衡はゼロではない。これは、相の少なくとも１つでのＸｖａｒで下限に達したためである。
【０１７０】
ケース９および１０では、すべてのＸｖａｒ値は、電流を最大限にし、それを設定値に最も近づけるためにゼロに設定される。しかしながら、電流レベルを維持することはさらに高い優先順位を有していたため、これは不平衡電流の規模を無視することを犠牲にして行われる。表６と７の比較から明らかとなるように、可変リアクトルを使用する補償は、電流安定化および通常１０％という実質的に改善された許容レベルの範囲内の不平衡値を可能にする。
【０１７１】
【表６】
2008511949.tif 000009
【０１７２】
【表７】
2008511949.tif 000010
【０１７３】
後述されているのは、インライン可変リアクタンスの独立した制御を使用する、電力設定値が均等ではない三相三線炉負荷相単位電力安定化のための制御方法である。電源電圧の平衡が保たれている場合、設定値が均等ではない相単位の電力安定化は固定値での不平衡電流を維持することとともに三相電力安定化を意味するであろう。
【０１７４】
以下の事前計算はオフラインで実行され、結果は参照のために制御システムメモリに記憶される。
【０１７５】
１．所望の相単位の電力設定値のセットを考慮する。
【０１７６】
２．異なる構成が考えられるシステムインピーダンスのセットを考慮する（例えば、電気炉用変圧器タップの各変化はシステムインピーダンスの変化を構成する）。
【０１７７】
３．可変リアクタンスの公知の下限と上限を考慮する。
【０１７８】
４．各相の炉負荷インピーダンスの予想範囲を考慮する。
【０１７９】
５．各三相電力設定値（３つの相単位の電力設定値の合計）およびシステム構成、ならびに負荷インピーダンスの各セットについて、方程式１を満たす各相のＸｖａｒの値を計算し、その対応する電力設定値まで各相電力の偏差を最小限に抑える。この場合各Ｘｖａｒは上限と下限によって制限される範囲内にある。
【０１８０】
６．所望の三相電力設定値を満たすために実現可能な解がステップ５で発見されない場合には、相単位の電力安定化にこだわらずに所望の電力設定値に最も近い値を満たすために、すべてのＸｖａｒ値をその上限値または下限値に設定する。
【０１８１】
７．５または６で得られたＸｖａｒ値をルックアップテーブルに記録する。
【０１８２】
８．ルックアップテーブルが完成するまで負荷インピーダンスのセットを続行する。
【０１８３】
９．すべての他の所望の設定値およびシステム構成についてステップ５から８を繰り返す。
【０１８４】
１０．可変リアクタンスが、Ｘｖａｒ値を計算する代わりに、あるいは計算するのに加えてサイリスタの適用によって得られる場合、対応するサイリスタゲート角度の量は直接的に計算し、記録することができる。
【０１８５】
いったんルックアップテーブルが作成されると、以下の方法が炉の運転中に実行される。
【０１８６】
１．負荷電流と電圧を測定することにより相ごとの炉負荷インピーダンスを測定する。
【０１８７】
２．所望の電力設定値を求める。
【０１８８】
３．システム構成に関する情報を取得する。
【０１８９】
４．所望の相単位の電力設定値およびシステム構成に対応する適切なルックアップテーブルを見つける。
【０１９０】
５．負荷インピーダンス値ごとに、対応する量のＸｖａｒをルックアップテーブルから読み取る。測定された負荷インピーダンス値がルックアップテーブルの中のインデックス値の間にある場合、補間によってＸｖａｒの対応する値を見つける。
【０１９１】
６．可変リアクトルの値を計算された値に設定する。
【０１９２】
７．ゲート角度が、Ｘｖａｒ値の代わりにルックアップテーブルに記憶される場合、読み取られる値は直接ゲート角度となる。そうでない場合、Ｘｖａｒ値はゲート角度に変換される。
【０１９３】
以下の表８は、負荷インピーダンスの１０の異なるケースに前記方法を適用した例を示している。目標は、三相三線システムによって供給される炉負荷のために、１８ＭＷ、１８ＭＷおよび２０ＭＷ（５６ＭＷ  三相）という相単位の電力設定値を維持することである。このケースでは、Ｘｖａｒの下限は０である。
【０１９４】
ケース１０の例外はあるがすべてのケースでは、三相電力設定値が維持される。ケース３、８および１０の例外はあるがすべてのケースにおいて、相単位の電力設定値が達成される。これらのケースの場合にも、逆相電流（Ｉ２）の値すべてが６７Ａに等しくなることに留意する。ケース３と８では、相の少なくとも１つのＸｖａｒで下限に達するため、相単位の電力設定値は維持できない。ケース１０では、Ｘｖａｒ値すべては、電力を最大限に設定し、それを設定値に最も近づけるためにゼロに設定される。しかしながら、三相電力レベルを維持することには高い優先順位があるため、これは相単位の電力設定値を満たすことを無視することにより行われる。
【０１９５】
【表８】
2008511949.tif 000011
【０１９６】
後述されているのは、インライン可変リアクタンスの独立した制御を使用する、電流設定値が均等ではない三相三線炉負荷相単位電流安定化のための制御方法である。電流安定化は、電流の正相成分を制御することと定義される。
【０１９７】
以下の事前計算はオフラインで実行され、結果として生じるルックアップテーブルは参照のために制御システムメモリに記憶される。
【０１９８】
１．所望の相単位の電流設定値のセット、ＩspA、ＩspBおよびＩspCを考慮する。
【０１９９】
２．異なる構成が考えられるシステムインピーダンスのセットを考慮する（例えば、電気炉用変圧器タップの各変化はシステムインピーダンスの変化を構成する）。
【０２００】
３．可変リアクタンスの公知の下限と上限を考慮する。
【０２０１】
４．各相の炉負荷インピーダンスの予想範囲を考慮する。
【０２０２】
５．各三相電流設定値およびシステム構成の各々、および負荷インピーダンスの各セットについて、以下の方程式を満たす各相の値を計算する。ここで、各相のＸｖａｒ値は上限と下限によって制限される値の範囲内である。
【数３】
2008511949.tif 000012
【０２０３】
６．所望の三相電力設定値を満たすために実現可能な解がステップ５で発見されない場合には、所望の三相平均電流設定値（ＩspA +ＩspB +ＩspC）／３に最も近い値を満たすために、すべてのＸｖａｒ値をその上限値または下限値に設定する。
【０２０４】
７．５または６で得られたＸｖａｒ値をルックアップテーブルに記録する。
【０２０５】
８．ルックアップテーブルが完成するまで負荷インピーダンスのセットを続行する。
【０２０６】
９．すべての他の所望の設定値およびシステム構成についてステップ５から８を繰り返す。
【０２０７】
１０．可変リアクタンスが、Ｘｖａｒ値を計算する代わりに、あるいは計算するのに加えてサイリスタの適用によって得られる場合、対応するサイリスタゲート角度の量は直接的に計算し、記録することができる。
【０２０８】
いったんルックアップテーブルが作成されると、以下の方法が炉の運転中に実行される。
【０２０９】
１．負荷電流と電圧を測定することにより相ごとの炉負荷インピーダンスを測定する。
【０２１０】
２．所望の電流設定値を求める。
【０２１１】
３．システム構成に関する情報を取得する。
【０２１２】
４．所望の相単位の電流設定値およびシステム構成に対応する適切なルックアップテーブルを見つける。
【０２１３】
５．負荷インピーダンス値ごとに、対応する量のＸｖａｒ値をルックアップテーブルから読み取る。測定された負荷インピーダンス値がルックアップテーブルの中のインデックス値の間にある場合、補間によってＸｖａｒの対応する値を見つける。
【０２１４】
６．可変リアクトルの値を計算された値に設定する。
【０２１５】
７．ゲート角度が、Ｘｖａｒの代わりにルックアップテーブルに記憶される場合、読み取られる値は直接ゲート角度となる。そうでない場合、Ｘｖａｒ値はゲート角度に変換される。
【０２１６】
表９は、負荷インピーダンスの１０の異なるケースに前記方法を適用した例を示している。目標は三相三線システムにより供給される炉負荷のための各々相Ａ、相Ｂおよび相Ｃの１０６５Ａ、１０６５Ａ、および１０７２Ａという相単位の電流設定値を維持することである。この場合、Ｘｖａｒの下限値は０である。
【０２１７】
ケース６、８、９および１０という例外はあるがすべてのケースで、相単位の電流設定値が達成されている。これらのケースの場合、Ｉ２の値すべてが７２Ａになり、すべてのＩ１値が１０９９Ａになる。ケース６と８では、相の少なくとも１つのＸｖａｒで下限値に達したため、相単位の電流設定値は維持できない。しかし、１０９９Ａという平均三相設定値（つまり正相電流）が達成される。
【０２１８】
ケース９と１０では、すべてのＸｖａｒ値は平均三相電流を最大限にし、それを設定値に最も近づけるためにゼロに設定されている。しかしながら、三相電流レベルを維持することがさらに高い優先順位を有するため、これは、相単位電流設定値を満たす要件を無視することにより実行される。
【表９】
2008511949.tif 000013
【０２１９】
ここで図１４と図１５を参照し、前述された制御方法の一般化されたバージョンが説明される。図１４は、多相電気炉における補償の方法のフローチャートである。図１５は、該補償の方法で使用するためにルックアップテーブルを作成する方法のフローチャートである。
【０２２０】
図１４に描かれている補償の方法は、参照番号１４００によって示され、ステップ１４０５で開始し、そこで負荷インピーダンスは相ごとに測定される。ステップ１４１０では、相ごとの設定値が求められる。設定値は電力、電流、不平衡または炉の安定性および制御の目的に関連した他の設定値であってもよい。ステップ１４１５では、制御システム構成が決定される。
【０２２１】
ステップ１４２０では、中央制御装置２００は、ルックアップテーブルの中の適切な可変リアクタンス値を調べるために、相ごとに測定されたインピーダンス、設定値、およびシステム構成を使用する。したがって、可変リアクタンス値は、すべての相でインピーダンスの関数として求められる。ステップ１４２５では、可変リアクトルはステップ１４２０でルックアップテーブルから求められる各々の可変リアクタンス値に、相ごとに設定される。方法１４００は、各炉１０１の中央制御装置２００によって、あるいはその監督下で実行される。
【０２２２】
図１５に描かれているルックアップテーブルを作成する方法は、参考番号１５００により示され、設定値の所望のセットが決定されるステップ１５０５で開始する。ステップ１５１０では、考えられるシステム構成のセットが決定される。ステップ１５１５では、可変リアクトルの上限と下限が求められる。ステップ１５２０では、負荷インピーダンスの変動の予想範囲が相ごとに決定される。
【０２２３】
ステップ１５２５では、各相の可変リアクタンス値が、所与の設定値、システム構成および負荷インピーダンスのために計算される。ステップ１５３０では、中央制御装置２００は、ステップ１５２５で計算された各相の可変リアクタンス値が実現可能であるか否かをチェックする。例えば、それが可変リアクトルの性能範囲の外にあるために実現可能ではない場合、可変リアクタンス値はステップ１５３５で適切にその下限または上限（制限）値に設定される。計算された可変リアクタンス値が実現可能である場合は、それはステップ１５４０でルックアップテーブルに記録される。場合により、可変リアクタンス値は、ステップ１５４５で対応するサイリスタゲート角度を計算し、記録するために使用されてもよい。
【０２２４】
ステップ１５５０では、中央制御装置２００は、可変リアクタンス値がステップ１５０５から１５２０で決定されたパラメータのすべての組み合わせについて計算されたか否かをチェックする。パラメータのすべての組み合わせが、可変リアクタンス値を計算するために使用されていない場合、方法は計算の残りを実行し、必要に応じて必要なルックアップテーブルを作成するためにステップ１５２５に戻る。方法１５００は、炉システムがオフラインである間に中央制御装置２００によって実行される。方法１５００に従って作成されるルックアップテーブルは、次に補償方法１４００で使用される。
【０２２５】
本発明は、その精神または本質的な特性から逸脱することなく他の特殊な形式で実現されてもよい。本発明の特定の適応および変型は、当業者に自明であろう。したがって、前述の実施形態は例示的であると見なされ、限定的なものとは見なされず、本発明の範囲は前記説明よりむしろ添付請求項によって示されるため、請求項の同等性の意味および範囲内となるすべての変化はその中に包含されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０２２６】
【図１Ａ】アーク炉内でのアーク発生電極のアーク抵抗、電流および電力の間の関係性を描く例のグラフである。
【図１Ｂ】電極に結合される可変リアクトルを使用するアーク炉内のアーク発生電極のアーク抵抗、電流、リアクタンスおよび電力の関係性を描く例のグラフである。
【図２】電気アーク炉の簡略化された回路の相ごとの図を示す。
【図３】三相三線電力系により供給される複数の電気アーク炉の簡略化された回路の図を示す。
【図４】本発明の実施形態による電量制御システムの相あたりのブロック図を示す。
【図５】本発明の実施形態による１つ以上の炉のための制御システムの部分のブロック図である。
【図６】図５の制御システムとともに使用できる例の制御システムアーキテクチャのブロック図である。
【図７】図５の制御システムとともに使用できる追加の例の制御システムアーキテクチャのブロック図である。
【図８】アークの損失状態での第1の炉の位相ベクトル図の例をグラフで示す。
【図９】図８に示されているアーク状態の損失を補償する他の炉の位相ベクトルの例を示す。
【図１０】図８および図９に表現されている炉の総電力引き出しの位相ベクトル図の例を示す。
【図１１】複数の負荷により引き出される電力を安定化するための方法をフローチャート形式で示す。
【図１２】多相負荷の不平衡を補償する方法をフローチャート形式で示す。
【図１３】電極位置を調整する方法をフローチャート形式で示す。
【図１４】一実施形態による補償の方法のフローチャートである。
【図１５】別の実施形態によるルックアップテーブルを作成する方法のフローチャートである。
【図１Ａ】
2008511949.tif 000014
【図１Ｂ】
2008511949.tif 000015
【図２】
2008511949.tif 000016
【図３】
2008511949.tif 000017
【図４】
2008511949.tif 000018
【図５】
2008511949.tif 000019
【図６】
2008511949.tif 000020
【図７】
2008511949.tif 000021
【図８】
2008511949.tif 000022
【図９】
2008511949.tif 000023
【図１０】
2008511949.tif 000024
【図１１】
2008511949.tif 000025
【図１２】
2008511949.tif 000026
【図１３】
2008511949.tif 000027
【図１４】
2008511949.tif 000028
【図１５】
2008511949.tif 000029
【国際調査報告】
2008511949.tif 000030
2008511949.tif 000031