换流变压器输出功率调节方法、换流变压器及存储介质与流程

本发明涉及控制或调节系统，特别涉及一种换流变压器输出功率调节方法、换流变压器及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、作为一种利用高温将炭素材料转变为石墨的装置，石墨化炉广泛用于生产锂离子电池和钠离子电池等电池的负极材料。为了石墨化炉的高效稳定运行并减少对电网的干扰，当前通常将变压器和整流器组合形成换流变压器，对电网的交流电变压后再整流为直流电，输送给石墨化炉。石墨化炉的工作过程，根据不同阶段的工艺需要，其所需电功率是不断变化的，且工作过程炉内材料的电阻也随着自身物理化学状态的改变而变化。石墨化炉为间歇性周期操作，一个工作周期长达三天乃至更长时间。当前行业的通行做法是，根据经验为石墨化炉制定送电计划曲线，即事先输入不同时间的输送功率并由换流变压器按计划执行送电，当累计送电功达到生产所需总量时则结束送电。这种做法存在一个问题，即因为每个生产周期中，炉内材料的装料数量、压实程度、组成成分和理化性质可能是变化的，工作过程无法精准地预测炉内材料的电阻变化，而一旦某个时刻的电阻变得很小，则为了执行计划中的输送功率，将导致回路电流变大，进而使得换流变压器内部线路发热量增加，老化加剧，严重时甚至导致换流变压器跳闸停机乃至烧毁。特别是当前为了追求生产的低成本和高效率，送电计划曲线设置的功率值接近极限，裕量较小，则一旦因某种因素导致炉内材料的电阻比预想中的要小，则很可能导致供电回路的电流值超出换流变压器允许的电流阈值。

2、在石墨化炉工作过程，如何尽可能地根据用户意图，执行用户制定的送电计划曲线，同时保证换流变压器的安全稳定运行，是一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种换流变压器输出功率调节方法、换流变压器及计算机可读存储介质，旨在解决如何尽可能地根据用户意图执行用户送电计划，同时保证换流变压器安全稳定运行的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种换流变压器输出功率调节方法，所述换流变压器用于根据对石墨化炉的功率输出需要，对电网提供的交流电变压整流为直流电并输出所需电功率至石墨化炉，所述调节方法，包括：

3、在换流变压器启动的情况下，每隔预设时间间隔δt，依次执行以下步骤：

4、测量并记录当前输出电压、当前输出电流和当前输出功率；

5、基于所述当前输出电压和所述当前输出电流，预测下一时刻负载电阻rn+1：

6、基于所述当前输出功率和计划曲线中的拟输出功率，确定当前时刻累计总欠功值w；

7、基于下一时刻负载电阻rn+1和计划曲线中的下一时刻拟输出功率计算得到下一时刻实际输出功率an+1并执行所述实际输出功率an+1；

8、其中，所述计划曲线为拟输出功率随时间变化的曲线。

9、可选地，所述基于所述当前输出电压和所述当前输出电流，预测下一时刻负载电阻rn+1的步骤，包括：

10、记当前时刻为第n个时刻，计算当前时刻及其之前m个时刻各自的负载电阻，其中任一时刻的负载电阻为该时刻输出电压和输出电流之比；

11、利用加权滑动平均法预测下一时刻负载电阻rn+1：

12、(1)

13、以上kn-i和rn-i分别为当前时刻之前的第i个时刻的加权系数和负载电阻，当i=0时二者分别对应当前时刻加权系数kn和当前负载电阻rn。

14、可选地，基于所述当前输出功率和计划曲线中的拟输出功率，确定当前时刻累计总欠功值w的步骤，包括：

15、(2)

16、以上ai和bi分别为自换流变压器工作起始时刻起，第i个时刻对应的实际输出功率和计划曲线中的拟输出功率，δt为预设时间间隔，当i=n时ai和bi二者分别对应当前时刻的实际输出功率和计划曲线中的拟输出功率。

17、可选地，所述基于下一时刻负载电阻rn+1和计划曲线中的下一时刻拟输出功率计算得到下一时刻实际输出功率an+1并执行所述实际输出功率an+1的步骤，包括：

18、计算下一时刻预测电流in+1：

19、(3)

20、以上bn+1为从计划曲线中查得的下一时刻拟输出功率，rn+1为预测得到的下一时刻负载电阻；

21、将下一时刻预测电流in+1与电流阈值imax比较：

22、若in+1≥imax，则下一时刻实际输出功率an+1为：

23、(4)

24、若in+1<imax，则基于当前时刻累计总欠功值w进行进一步判断：

25、若w为正，则下一时刻实际输出功率an+1为：

26、(5)

27、以上f为处于0至1之间的经验系数；

28、若w不为正，则下一时刻实际输出功率an+1等于bn+1。

29、可选地，所述预设时间间隔δt在10秒至10分钟之间。

30、可选地，所述m的取值在2至100之间。

31、可选地，各个时刻的加权系数kn-i，取值在1至100之间。

32、可选地，若自换流变压器工作启动后至当前时刻止，总的预设时间间隔数目少于m+1个，则仅执行所述测量并记录当前输出电压、当前输出电流和当前输出功率的步骤，且当前时刻的实际输出功率为计划曲线中当前时刻的拟输出功率。

33、本发明还提供一种换流变压器，用于为石墨化炉供电，所述换流变压器用于实现如上任一项所述的换流变压器输出功率调节方法。

34、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有换流变压器输出功率调节程序，所述换流变压器输出功率调节程序由处理器加载并运行以执行如上任一项所述的换流变压器输出功率调节方法。

35、下面结合本发明技术方案的原理介绍其有益效果：

36、石墨化炉工作前，用户事先输入送电的计划曲线，要求换流变压器按计划在各个时刻依次执行功率输出。但是因为炉内材料的状态和物理化学性质存在一定的不可控性和不可预测性，加上用户可能存在经验不足的问题，这将会导致某些时刻按照计划的功率执行供电时，因炉内材料内阻小于事先用户预计值，则导致回路电流过大，引起换流变压器老化、跳闸断电乃至烧毁等安全事故。

37、本发明的技术方案中，在工作过程按一定时间间隔不断采集输出电压和输出电流以计算负载电阻，基于历史负载电阻和当前时刻负载电阻，预测得到下一时刻负载电阻rn+1；根据下一时刻负载电阻rn+1和计划曲线中查得的下一时刻拟输出功率bn+1，进而基于所述当前输出功率和计划曲线中的拟输出功率，确定当前时刻累计总欠功值w；基于下一时刻负载电阻rn+1和计划曲线中的下一时刻拟输出功率计算得到下一时刻实际输出功率an+1并执行所述实际输出功率an+1。

38、本发明的技术方案通过下一时刻的内阻预测和内阻过低情况下的主动限流来确保换流变压器的电流值不超过极限，从而保证换流变压器安全稳定运行；而且还充分考虑了用户实际生产需要，尽可能地执行用户的送电意图：若计算得到的下一时刻计划曲线中的拟输出功率对应的下一时刻预测电流尚存在安全裕量且本周期送电过程的历史上因限流而存在欠功情况，则能够及时主动提高输出功率以及时弥补电功欠缺，从而保证石墨化炉的生产用电进度。