專利名稱：用于在冶金電重熔法中將電源網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)中濾除的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在冶金電重熔法中將電源網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)中濾除的方法和設(shè)備。尤其地，本發(fā)明涉及用于在例如為真空電弧重熔法或電渣重熔法的冶金電重熔法的范圍中改進(jìn)熔爐中的電極距離閉環(huán)控制系統(tǒng)的電極距離閉環(huán)控制的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在例如為電渣或真空電弧重熔法的冶金電重熔法的范圍中，將高電流在低電壓的情況下用于爐腔中電極的重熔，其中通過電流從電極的端部傳遞至熔化物，電極材料完全地熔化并且轉(zhuǎn)換成液態(tài)的熔化物，所述熔化物具有高純度的特性。電重熔法是用于制造最高純度的鋼的冶金方法，所述最高純度的鋼定向地凝固并且具有無缺陷的結(jié)構(gòu)。在該方法中，將固態(tài)的鋼塊浸在熔渣池中，其中該塊作用為電極并且熔化。在通過熔渣時(shí)，硫和非冶金的夾雜物由熔渣接收并且隨后析出。鋼凝固在熔渣下。這樣制造的鋼具有改進(jìn)的技術(shù)特性。真空電弧重熔法是用于制造高質(zhì)量的熔化物的熔化過程，所述熔化物具有改進(jìn)的化學(xué)和機(jī)械特性以及同質(zhì)性并且符合最高的質(zhì)量要求。對(duì)此，將電極在真空或低壓環(huán)境下在冷卻的爐腔中借助于電弧熔化，其中液態(tài)的熔化物聚集在爐腔端部上并且必須關(guān)于熔化的電極下緣和液態(tài)熔化物的升高的表面之間的盡可能相等的距離進(jìn)行高精度的閉環(huán)控制。這種基于電極的冶金重熔法通常在惡劣的電環(huán)境中進(jìn)行，在所述電環(huán)境中存在大電流的負(fù)載并且在電源網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)例如為電壓干擾、振蕩的電壓值和高頻開關(guān)脈沖等的相應(yīng)干擾。例如，借助于功率調(diào)整器和/或逆變器來驅(qū)動(dòng)多個(gè)照明設(shè)備、加熱裝置或驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，使得電驅(qū)動(dòng)裝置的高頻開關(guān)脈沖在電源網(wǎng)絡(luò)中是可檢測(cè)的。所述干擾影響用于重熔法的直流電或交流電的電源電壓并且在那被檢測(cè)。通常，出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)干擾是周期性的，也就是說，根據(jù)電源網(wǎng)絡(luò)的頻率或多倍頻率出現(xiàn)，頻率例如為50Hz或60Hz。因此，在多個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)干擾的情況下建立對(duì)網(wǎng)絡(luò)周期的相位關(guān)系。所述干擾能夠在作為用于重熔法的電源電壓轉(zhuǎn)換時(shí)饋送到重熔法的電系統(tǒng)中，并且在那產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在現(xiàn)代的重熔爐中，電極距離閉環(huán)控制，也就是說對(duì)電極與主要代表熔化物的質(zhì)量的熔化物表面的距離的閉環(huán)控制基于直接地測(cè)量從電極到熔化物的電壓或電流，其中檢測(cè)出現(xiàn)的短路并且能夠基于所述短路對(duì)電極距離進(jìn)行閉環(huán)控制。始終出現(xiàn)的同類的熔滴短路指示出恒定的電極距離。因此，例如得出同時(shí)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)一步改進(jìn)考慮通過在窄的電壓范圍或小的時(shí)間區(qū)間中高精度地檢測(cè)電極短路進(jìn)行改進(jìn)的電極閉環(huán)控制。在該情況下，對(duì)電源電流產(chǎn)生影響的網(wǎng)絡(luò)干擾對(duì)電極距離閉環(huán)控制產(chǎn)生非常負(fù)面的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種設(shè)備和方法，借助于所述設(shè)備和方法能夠在冶金電重熔法的范圍中將電源網(wǎng)絡(luò)干擾濾除，使得尤其能夠進(jìn)行高精度的電極距離閉環(huán)控制，所述電極距離閉環(huán)控制基于對(duì)電極電流的電壓或電流干擾的檢測(cè)。所述目的通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的設(shè)備和方法來實(shí)現(xiàn)。有利的改進(jìn)形式是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明，提出用于在冶金電重熔法中將電源網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)中濾除的設(shè)備，所述設(shè)備尤其能夠用于熔爐的電極距離閉環(huán)控制系統(tǒng)的電極距離閉環(huán)控制。所述設(shè)備包括:至少一個(gè)電極傳感器裝置，所述電極傳感器裝置用于測(cè)量電極信號(hào)，尤其是電極的電極電流和/或電極電壓；網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置，所述網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置用于測(cè)量網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，尤其是網(wǎng)絡(luò)電流和/或網(wǎng)絡(luò)電壓；以及濾波裝置，所述濾波裝置用于將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)中濾除，使得能夠輸出抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)。借助于所述設(shè)備測(cè)量電的電極信號(hào)，例如為電極電壓或用于重熔電極的流動(dòng)的電極電流，并且檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置的數(shù)據(jù)，從所述數(shù)據(jù)例如能夠確定網(wǎng)絡(luò)電流、網(wǎng)絡(luò)電壓或網(wǎng)絡(luò)頻率。此外，本發(fā)明包括濾波裝置，所述濾波裝置能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)中濾除，使得能夠提供已清除的電極信號(hào)，其中抑制例如周期性出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)干擾。通過比較電極信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，能夠辨識(shí)并且消除電極信號(hào)中的網(wǎng)絡(luò)耦合的干擾，使得電極信號(hào)僅包含關(guān)于重熔過程的信息并且不包含周圍的電氣裝置的干擾作用。這樣被濾波的電極信號(hào)例如能夠?qū)崿F(xiàn)高精度地閉環(huán)控制在電極和熔化物的液態(tài)表面之間的電極距離，使得能夠?qū)崿F(xiàn)重熔物的改進(jìn)質(zhì)量。根據(jù)一個(gè)有利的改進(jìn)形式，濾波裝置能夠包括用于對(duì)電極信號(hào)的和/或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的相關(guān)的信號(hào)范圍進(jìn)行頻率濾波的至少一個(gè)頻率濾波單元。例如，濾波裝置能夠包括例如為電容器、扼流圈、歐姆電阻器等的傳統(tǒng)的濾波元件，或者是包括例如為晶體管、晶閘管或集成電路的開關(guān)組件的有源濾波電路，所述開關(guān)組件能夠?qū)⒅芷谛猿霈F(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)中濾除。頻率濾波單元當(dāng)然也能夠包括復(fù)雜的信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元對(duì)電極信號(hào)或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行分析，以便能夠?qū)⑾嚓P(guān)的信號(hào)干擾以模擬或數(shù)字的方式從電極信號(hào)中濾除。根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施例，濾波裝置能夠包括用于使網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和/或電極信號(hào)相互適配的至少一個(gè)適配單元和用于使相適配的信號(hào)相減的減法單元。在基于交流電的重熔法的情況下，按比例縮放網(wǎng)絡(luò)信號(hào)或電極信號(hào)例如能夠?qū)е聝煞N信號(hào)能夠在振幅方面相互匹配，使得信號(hào)的簡(jiǎn)單相減僅能夠在電極信號(hào)中造成由重熔過程引起的干擾，使得基于所述短路信息能夠進(jìn)行電極閉環(huán)控制。在直流電壓重熔法的情況下，例如網(wǎng)絡(luò)信號(hào)能夠被整流，并且在振幅方面適配于電極信號(hào)，使得在該情況下減法同樣也能夠?qū)е聦⒕W(wǎng)絡(luò)引起的錯(cuò)誤濾除。根據(jù)一個(gè)有利的改進(jìn)形式，濾波裝置能夠包括相位檢測(cè)單元和存儲(chǔ)單元，所述相位檢測(cè)單元用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)相位值，所述存儲(chǔ)單元用于將電極信號(hào)和/或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的時(shí)間離散的與相位相關(guān)的采樣值存儲(chǔ)在多個(gè)相位存儲(chǔ)位置中。因此，濾波裝置能夠根據(jù)確定的網(wǎng)絡(luò)相位值一所述網(wǎng)絡(luò)相位值能夠借助于相位檢測(cè)單元、例如基于網(wǎng)絡(luò)相位的交零來確定——對(duì)離散的時(shí)刻取得在存儲(chǔ)位置上的電極信號(hào)和/或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的采樣值，并且因此將相繼的采樣值的離散的圖像存儲(chǔ)在相繼的相位時(shí)刻中、也就是網(wǎng)絡(luò)周期的采樣時(shí)刻中，所述存儲(chǔ)位置在下文中稱作相位存儲(chǔ)位置。由此，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)信號(hào)和/或電極信號(hào)的采樣的相位進(jìn)行分析，其中在重復(fù)采樣之后能夠?qū)⒚黠@的網(wǎng)絡(luò)干擾濾除?；谏鲜鰧?shí)施例，此外有利地，相位檢測(cè)單元能夠包括網(wǎng)絡(luò)相位識(shí)別機(jī)構(gòu)，尤其是PLL相位識(shí)別機(jī)構(gòu)。相位檢測(cè)單元具有識(shí)別相位、也就是識(shí)別網(wǎng)絡(luò)電壓的周期的交零時(shí)刻的目的。為此提出使用網(wǎng)絡(luò)相位識(shí)別機(jī)構(gòu)，例如為從相位連接控制中已知的相位識(shí)別機(jī)構(gòu)或PLL相位識(shí)別機(jī)構(gòu)(鎖相環(huán))。稱為“鎖相環(huán)”的相位閉環(huán)控制回路是能夠檢測(cè)相位位置、進(jìn)而在此檢測(cè)振蕩頻率的電子電路裝置，其中能夠?qū)崿F(xiàn)外部的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和產(chǎn)生的信號(hào)之間的盡可能小的相位偏差。所述相位閉環(huán)控制回路用于識(shí)別和跟蹤網(wǎng)絡(luò)的相位，甚至在網(wǎng)絡(luò)載有強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)干擾時(shí)也如此并且能夠可靠地傳遞精確的相位信息。所述相位閉環(huán)控制回路能夠用于在網(wǎng)絡(luò)周期之內(nèi)將采樣值以高精度的方式分配給各個(gè)相位存儲(chǔ)位置。如果能夠?qū)⑴c相位相關(guān)的采樣的電極信號(hào)或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)存儲(chǔ)，那么原則上這能夠任意地進(jìn)行?；谏鲜鰧?shí)施例，在一個(gè)有利的改進(jìn)形式中，相位檢測(cè)單元能夠包括多路復(fù)用器單元和分配器單元，其中多路復(fù)用器單元將電極信號(hào)的和/或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的采樣值分配給相位存儲(chǔ)位置，并且分配器能夠以正確的相位關(guān)系讀出相位存儲(chǔ)位置的采樣值。在該情況下提出，基于相位檢測(cè)單元所檢測(cè)到的相位來控制多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器分別連接預(yù)定的相位存儲(chǔ)位置，所述相位存儲(chǔ)位置能夠分配有確定的相位時(shí)刻的采樣值，其中多路復(fù)用器能夠依據(jù)檢測(cè)到的相位從一個(gè)相位存儲(chǔ)位置轉(zhuǎn)接到下一個(gè)相位存儲(chǔ)位置。與此相應(yīng)地，借助于分配器根據(jù)檢測(cè)到的相位來詢問相位存儲(chǔ)位置的內(nèi)容并且其數(shù)值能夠連續(xù)地讀出，以便重建所存儲(chǔ)的信號(hào)。因此，由相位檢測(cè)單元、多路復(fù)用器和分配器組成的組合用于將采樣值儲(chǔ)存在所謂的相位存儲(chǔ)位置中，所述相位存儲(chǔ)位置能夠存儲(chǔ)電極信號(hào)或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)周期上的在時(shí)間上的進(jìn)展。因此，存在根據(jù)信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)周期上的進(jìn)展的相位值劃分的掃描圖。相位存儲(chǔ)位置的值之間的各個(gè)相位距離能夠選擇成是恒定的，然而也能夠設(shè)計(jì)成是可變的。因此提出，在出現(xiàn)大的變化或干擾脈沖的相位范圍中與在存在各個(gè)相位點(diǎn)之間的小變化的范圍中相比選擇更小的相位距離。基于上述實(shí)施例，有利地，濾波裝置還能夠包括用于對(duì)電極信號(hào)中的周期性的網(wǎng)絡(luò)干擾進(jìn)行分析的周期性分析單元，其中周期性分析單元能夠讀出、改變和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元的相位存儲(chǔ)位置中存儲(chǔ)的與相位相關(guān)的采樣值。在此，周期性分析單元對(duì)各個(gè)相位存儲(chǔ)位置進(jìn)行訪問并且能夠讀出各個(gè)相位存儲(chǔ)位置中的與相位相關(guān)的采樣值并且進(jìn)行相互比較并且例如在多個(gè)周期期間觀察在各個(gè)相位存儲(chǔ)位置中的值的進(jìn)展并且識(shí)別，是否在特定的相位存儲(chǔ)位置中包含周期性的信號(hào)部分。所述周期性的信號(hào)部分能夠辨識(shí)成周期性的網(wǎng)絡(luò)干擾并且不同于電極信號(hào)的靜態(tài)分布的短路干擾。這種相位恒定的干擾能夠由周期性分析單元在相位存儲(chǔ)位置中去除，使得能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)干擾從接收的電極信號(hào)中移除?；谏鲜鰧?shí)施例，周期性分析單元能夠?qū)ο辔淮鎯?chǔ)位置的可分配的采樣值與所述相位存儲(chǔ)位置的之前存儲(chǔ)的歷史采樣值以可調(diào)節(jié)的方式取平均值或平滑化并且/或者與時(shí)間上相鄰的相位存儲(chǔ)位置的采樣值以可調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行加權(quán)。在此，能夠考慮的是，每個(gè)相位存儲(chǔ)位置包括多個(gè)寄存器，所述多個(gè)寄存器包含之前的網(wǎng)絡(luò)周期的歷史采樣值。周期性分析單元能夠?qū)⒚總€(gè)相位的當(dāng)前存儲(chǔ)的采樣值與相同相位時(shí)刻的之前的采樣值或與相鄰的相位存儲(chǔ)位置的當(dāng)前和歷史值進(jìn)行比較。在此，周期性分析單元能夠在時(shí)間上或網(wǎng)絡(luò)周期歷史上相鄰地來執(zhí)行取平均值、平滑化和分析。周期性分析單元能夠非常簡(jiǎn)單地識(shí)別在特定的相位范圍或時(shí)間間隔中的高的振幅變化的范圍。在此，能夠考慮并且有利的是，周期性分析單元能夠以適配的方式控制多路復(fù)用器單元或分配器單元的切換相位區(qū)間，以便建立適合的時(shí)界。例如，周期性分析單元在出現(xiàn)小干擾的相位范圍中定義大的切換相位區(qū)間，并且在出現(xiàn)高頻干擾的相位范圍中確定小的相位時(shí)間間隔，使得多路復(fù)用器和分配器單元不能夠進(jìn)行等距的采樣，而是對(duì)出現(xiàn)的振幅值在相位時(shí)間間隔上進(jìn)行可適當(dāng)調(diào)節(jié)地采樣。因此，能夠在相關(guān)的頻率范圍中實(shí)現(xiàn)以可適當(dāng)調(diào)節(jié)的方式濾除干擾。例如，能夠?qū)?0Hz或60Hz的網(wǎng)絡(luò)周期建立1000至5000個(gè)相位存儲(chǔ)位置。這在1000個(gè)存儲(chǔ)位置的情況下對(duì)應(yīng)于16 μ s至20 μ s的相位時(shí)間間隔。因此，能夠考慮在直到25kHz的范圍中的網(wǎng)絡(luò)干擾。相應(yīng)地，在更高數(shù)量的相位存儲(chǔ)位置的情況下能夠考慮更高頻率的網(wǎng)絡(luò)干擾。通常，馬達(dá)控制逆變器以16kHz的采樣頻率工作，功率調(diào)整器造成直到20kHz或更高的范圍中的顯著的干擾脈沖，使得提供1000至20000個(gè)大量相位存儲(chǔ)位置。在并列的方面中，本發(fā)明提出用于在冶金重熔法中將電源網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)中濾波的方法，所述方法尤其能夠用于電極距離閉環(huán)控制并且優(yōu)選地在使用根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備的情況下應(yīng)用。在此，對(duì)尤其是電極的電極電流和/或電極電壓的電極信號(hào)和尤其是網(wǎng)絡(luò)電流和/或網(wǎng)絡(luò)電壓或網(wǎng)絡(luò)頻率的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量并且將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)中濾除，使得能夠輸出抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)。濾波方法不僅考慮電極信號(hào)自身的進(jìn)展、而且考慮能夠從網(wǎng)絡(luò)電壓得到的至少一個(gè)相位關(guān)系。基于測(cè)量出的網(wǎng)絡(luò)電壓，能夠?qū)碾娫淳W(wǎng)絡(luò)到達(dá)電極信號(hào)中的干擾從電極信號(hào)中消除。在此能夠從網(wǎng)絡(luò)信號(hào)導(dǎo)出的相位關(guān)系例如能夠用于將與相位相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)中移除。根據(jù)一個(gè)有利的改進(jìn)形式，能夠使電極信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)相互適配并且相減。例如，在基于交流電壓的重熔法的情況下，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)信號(hào)以按比例縮放的方式轉(zhuǎn)換成電極信號(hào)的大小并且從電極信號(hào)中去除，其中能夠消除電極信號(hào)中的全部相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)干擾。通常留下其中僅包含受重熔法影響的干擾的電極信號(hào)。在基于直流電壓的重熔法的情況下，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)信號(hào)整流，其中在已整流的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中同樣也構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)干擾并且所述網(wǎng)絡(luò)干擾能夠以按比例縮放的方式從已整流的電極信號(hào)中去除，以便能夠?qū)﹄姌O信號(hào)的僅通過重熔法造成的干擾進(jìn)行分析。根據(jù)所述方法的一個(gè)有利的改進(jìn)形式，能夠基于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)來識(shí)別網(wǎng)絡(luò)相位并且存儲(chǔ)電極信號(hào)的與相位相關(guān)的采樣值，使得基于電極信號(hào)采樣值能夠識(shí)別周期性的網(wǎng)絡(luò)干擾并且將其從電極信號(hào)中去除。因此，所述方法過程提出，存儲(chǔ)電極信號(hào)的與相位相關(guān)的采樣值并且相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)周期對(duì)其相位關(guān)系進(jìn)行分析，其中能夠?qū)⑴c網(wǎng)絡(luò)相位相關(guān)的干擾信號(hào)部分從電極信號(hào)采樣值中濾除。根據(jù)一個(gè)有利的改進(jìn)形式，能夠?qū)⒉蓸又蹬c之前的采樣值取平均值和/或與相位相鄰的采樣值以可調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行加權(quán)，尤其是與振幅、相位和/或頻率相關(guān)地進(jìn)行加權(quán)。通過相位采樣，在小相位差的情況下能夠僅將采樣值不準(zhǔn)確地分配給精確的相位。因此，通過考慮相鄰的相位值并且同樣考慮之前的網(wǎng)絡(luò)相位值并且在分析相位關(guān)系時(shí)考慮對(duì)相鄰的相位值以及之前的網(wǎng)絡(luò)相位值加權(quán)或平滑化，能夠?qū)崿F(xiàn)濾波作用的改進(jìn)。附加的或替代的濾波可能性能夠存在于，例如通過觀查附近的相位環(huán)境對(duì)帶有相位波動(dòng)的干擾出現(xiàn)的相位位置進(jìn)行定位并且在所述時(shí)刻中通過例如為具有適配的截止頻率的低通濾波器的另一濾波器來對(duì)已濾波的信號(hào)進(jìn)行濾波。適配由所述相位位置上的干擾類型引起。例如，晶閘管控制器在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔期間在相位40+/-1-2°時(shí)快速地且無規(guī)則振蕩地接通和關(guān)斷加熱器。因此，在38°至42°的范圍中出現(xiàn)負(fù)載斜坡。所述斜坡例如具有例如對(duì)應(yīng)于IOkHz的譜的斜度。濾波器在38°至42°的范圍中不能夠有效地濾除干擾，因?yàn)樵谒龇秶校蓴_以相位的方式發(fā)生變化。但是，下游的僅在相位在38°和42°之間的時(shí)間區(qū)間中接通的具有〈IOkHz的截止頻率的低通濾波器能夠抑制高頻的相位模糊的干擾。所述低通濾波器可以說“修飾”電極信號(hào)，使得僅沒有抑制確定地沒有通過干擾疊加的部分。因此，僅在一定的小的相位時(shí)間間隔中一尤其小于10°、優(yōu)選地小于5° —可選擇性接通的尤其是低頻濾波器的頻率濾波器有效地抑制周期性出現(xiàn)的干擾，而不損害統(tǒng)計(jì)學(xué)無關(guān)的短路信息。此外，在該時(shí)間范圍中出現(xiàn)的干擾信號(hào)能夠在考慮電極距離閉環(huán)控制的情況下被忽視。對(duì)此能夠有利的是，將關(guān)于對(duì)要忽視的信號(hào)部分定位的信息轉(zhuǎn)發(fā)給閉環(huán)控制裝置，例如為熔滴檢測(cè)器。根據(jù)一個(gè)有利的改進(jìn)形式，采樣值的相位區(qū)間能夠根據(jù)出現(xiàn)的信號(hào)變化來適當(dāng)?shù)仄ヅ?。相位區(qū)間，也就是網(wǎng)絡(luò)周期之內(nèi)的兩個(gè)采樣值的時(shí)間間隔例如能夠匹配于網(wǎng)絡(luò)電壓的變化或電極信號(hào)的變化，使得在電極信號(hào)或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)中的高頻干擾的情況下能夠設(shè)定更細(xì)微的采樣，也就是說與在具有小干擾的區(qū)域中相比更短的相位區(qū)間。因此，在相位采樣值的分辨率有限的情況下實(shí)現(xiàn)濾波作用的改進(jìn)的精度。適配也能夠通過預(yù)設(shè)期望的濾波精度或期望的濾波范圍而受到影響。根據(jù)一個(gè)有利的改進(jìn)形式，采樣值的數(shù)量能夠可變地尤其匹配于重熔過程的網(wǎng)絡(luò)干擾和/或相位的類型和范圍。例如，在開始的僅小的電極干擾出現(xiàn)或網(wǎng)絡(luò)干擾僅起次要作用的重熔相位中，選擇網(wǎng)絡(luò)濾波器的相對(duì)粗糙的分辨率，并且在高靈敏的重熔相位的范圍中使用具有大量相位存儲(chǔ)位置和相應(yīng)高的計(jì)算耗費(fèi)的盡可能高的分辨率，以便能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)干擾尤其在例如為高或低的熔滴短路率的范圍中有效地濾除。由此，能夠根據(jù)期望的濾波器精度來適當(dāng)?shù)厥褂酶蓴_濾波器。原則上能夠?qū)⒒谙辔粰z測(cè)的設(shè)備在其作用原理方面與逐漸變暗的例如為示波器的發(fā)光屏幕進(jìn)行比較。這種方法在現(xiàn)代的數(shù)字示波器中稱作數(shù)字持久模式并且用于分析復(fù)雜的振蕩過程:在例如為50Hz、也就是20ms或例如為60Hz、也就是16.66ms的網(wǎng)絡(luò)周期之內(nèi)記錄例如為電極電壓或電極電流的電極信號(hào)數(shù)據(jù)并且將其儲(chǔ)存在離散的相位存儲(chǔ)位置中。在網(wǎng)絡(luò)周期多次重復(fù)之后，通過取平均值和比較操作，僅下述數(shù)值持久地繼續(xù)存在于相位存儲(chǔ)位置中，所述數(shù)值周期性地獲得、也就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)周期具有固定的相位關(guān)系，例如為簡(jiǎn)諧振蕩。出現(xiàn)一次的干擾“逐漸變暗”。這與掠過示波器的發(fā)光屏幕并且發(fā)光的電極射束類似，其中只要所述信號(hào)不再繼續(xù)周期性地出現(xiàn)，發(fā)光的范圍隨著時(shí)間逐漸消失。能夠?qū)⑦@種以固定的相位關(guān)系周期性地出現(xiàn)的信號(hào)解釋成網(wǎng)絡(luò)干擾并且從原始記錄的電極信號(hào)去除，使得存在無干擾的電極信號(hào)。在該意義下，將在相鄰的相位存儲(chǔ)位置或之前的相位存儲(chǔ)位置之間取平均值解釋成短暫的“相位記憶”，使得具有相位關(guān)系并且在網(wǎng)絡(luò)周期之內(nèi)重復(fù)并且在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)周期期間出現(xiàn)的信號(hào)部分繼續(xù)存在，其中例如歸因于熔滴短路的隨機(jī)干擾沒有形成在相位存儲(chǔ)器的所記錄的信號(hào)中。將在存儲(chǔ)單元中示出的“發(fā)光的”信號(hào)從當(dāng)前記錄的電極信號(hào)中減去引起抑制了相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)周期具有固定的相位關(guān)系從而解釋成網(wǎng)絡(luò)干擾的信號(hào)部分。


本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)從當(dāng)前的附圖描述中得出。在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。附圖、描述和權(quán)利要求包含大量特征的組合。適當(dāng)?shù)兀绢I(lǐng)域技術(shù)人員也單獨(dú)地考慮特征以總結(jié)成其他合適的組合。示出:圖1示出帶有基于電的電極距離閉環(huán)控制的冶金電重熔設(shè)備的示意圖；圖2示出濾除設(shè)備的第一實(shí)施例；圖3示出濾除設(shè)備的第二實(shí)施例的示意圖；圖4示出濾除設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例；圖5示出濾除設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例；圖6示出未濾波的、已濾波的電極信號(hào)以及網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)在圖中，相同的或同類的部件以相同的附圖標(biāo)記標(biāo)明。
具體實(shí)施例方式圖1示意地示出冶金電重熔設(shè)備，在該情況下是真空電極重熔設(shè)備，在所述真空電極重熔設(shè)備中，在電熔爐10中借助于電極驅(qū)動(dòng)設(shè)備12來調(diào)節(jié)電極30相對(duì)于熔化物32的液態(tài)表面的距離。電極驅(qū)動(dòng)設(shè)備12豎直地移動(dòng)電極進(jìn)給桿20，在所述電極進(jìn)給桿上固定電極30，并且所述電極進(jìn)給桿對(duì)電極下緣相對(duì)于熔化物32的液態(tài)表面的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。熔化物32被包圍在水冷的真空爐腔22中，其中低壓或真空通過真空產(chǎn)生設(shè)備24來產(chǎn)生。由于直接的電極距離測(cè)量在測(cè)量技術(shù)方面是難于進(jìn)行的，通過考慮電極信號(hào)、即通過電流導(dǎo)線18輸送至電極和熔化物32的電極電流或施加的電極電壓實(shí)施間接測(cè)量。為此，將例如為電流和/或電壓測(cè)量裝置的電極傳感器裝置44連接在電極30的電流導(dǎo)線18上，其信號(hào)由電極距離閉環(huán)控制系統(tǒng)48截取。電極電壓或電極電流由重熔電源設(shè)備16來提供。重熔電源設(shè)備16通過例如作為三相交流電流的電源網(wǎng)絡(luò)42或在插入變壓器的情況下從高壓網(wǎng)絡(luò)獲得電源電壓。由于在附近的電氣環(huán)境中安裝的大電流負(fù)載，涉及的電源網(wǎng)絡(luò)42的電能能夠與干擾疊加。所述干擾例如是電壓干擾、由于例如由電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)或諸如為基于晶閘管的調(diào)光器電路的功率調(diào)整器進(jìn)行的相位角控制以及對(duì)照明設(shè)備、加熱器、機(jī)器的周期性的開關(guān)過程引起的高頻振蕩和脈沖等。所述干擾通過供電裝置16耦合到電極信號(hào)中，一方面對(duì)重熔過程造成負(fù)面影響，并且另一方面對(duì)直接測(cè)量電極信號(hào)的重要參數(shù)造成困難，所述重要參數(shù)例如能夠用于距離閉環(huán)控制。這例如能夠是熔滴短路率、施加的直流電壓的恒定性等。為了將這些負(fù)面的網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)從電極信號(hào)中濾除，電極距離閉環(huán)控制系統(tǒng)48包括網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備40以及電極距離閉環(huán)控制設(shè)備72，所述電極距離閉環(huán)控制設(shè)備能夠直接地控制電極驅(qū)動(dòng)設(shè)備12，以便調(diào)節(jié)最佳的電極距離。電極距離閉環(huán)控制設(shè)備72以無網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)為基礎(chǔ)進(jìn)行距離閉環(huán)控制。圖2示出了網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備40的第一實(shí)施例。在圖2中示出的網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備40以按比例縮放電極信號(hào)和/或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)為基礎(chǔ)，使得兩個(gè)信號(hào)能夠相互適配和相減。為此，網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備40包括例如為電壓或電流測(cè)量器的電極傳感器設(shè)備44，所述電極傳感器設(shè)備截取重熔電極的電流導(dǎo)線18的電極信號(hào)。將電極傳感器裝置44的電極信號(hào)82傳遞到信號(hào)適配單元54上。與此并行地，網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置46接收電源網(wǎng)絡(luò)42的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)86并且同樣也將其傳遞到信號(hào)適配單元54上。兩個(gè)信號(hào)適配單元使電極信號(hào)82或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)86相適配，使得兩個(gè)信號(hào)能夠在減法單元56中相減，使得僅不存在于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)86中的信息部分保留在電極信號(hào)82中。因此，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)82中清除并且將其作為抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)80輸出。信號(hào)適配單元54例如能夠包括變壓器、整流器、放大器、衰減器等。尤其地，在基于直流電壓的電極重熔法中能夠包括整流器或逆變器，以及包含模擬或數(shù)字器件，例如電極或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)82、86以數(shù)字形式由所述數(shù)字器件改進(jìn)并且借助于數(shù)字處理能夠相減。圖3示意地示出網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備40的另一個(gè)實(shí)施例，在所述網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備中，同樣也將電極信號(hào)82通過電極傳感器裝置44從重熔電極的電流導(dǎo)線18以及將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)86通過網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置46從電源網(wǎng)絡(luò)42截取并且輸送至濾波裝置50。在濾波裝置50之內(nèi)，通過相位檢測(cè)單元58來接收網(wǎng)絡(luò)信號(hào)86，其中識(shí)別出例如為50Hz或60Hz的網(wǎng)絡(luò)周期(周期持續(xù)時(shí)間為20ms或16.66ms)。因此，目前識(shí)別出的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)相位是已知的并且能夠進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)相位的振幅比較。電極信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)82、86傳遞到相位檢測(cè)單元58上并且傳遞到周期性分析單元70中。此外，將電極信號(hào)82傳遞至存儲(chǔ)單元60，在所述存儲(chǔ)單元中對(duì)采樣的電極信號(hào)部分進(jìn)行相位相關(guān)的存儲(chǔ)。因此，與在發(fā)光監(jiān)控器表面記錄的電極射束相似，電極信號(hào)的信號(hào)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)單元60的相位存儲(chǔ)位置中并且能夠通過周期性分析單元70關(guān)于出現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)周期相關(guān)的干擾進(jìn)行研究。周期性分析單元70能夠考慮到一方面當(dāng)前存在的相位時(shí)間以及之前的和相鄰的相位位置的信號(hào)，以便在存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元60的相位存儲(chǔ)位置中的電極信號(hào)采樣值中辨別出周期性出現(xiàn)的干擾信號(hào)部分。之后，能夠?qū)⒃诖鎯?chǔ)單元60中識(shí)別出的干擾信號(hào)部分從接收的電極信號(hào)82中去除，以便輸出抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)80。以在圖3中示出的實(shí)施例為基礎(chǔ)，圖4示出了網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備40的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)視圖，所述網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備以基于相位地檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)干擾為基礎(chǔ)。圖4的網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備40包括用于接收網(wǎng)絡(luò)信號(hào)86的網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置46和用于接收電極信號(hào)82的電極傳感器裝置44。例如包括相位識(shí)別機(jī)構(gòu)64、尤其是包括PLL的相位檢測(cè)單元58從網(wǎng)絡(luò)信號(hào)86中提取網(wǎng)絡(luò)周期持續(xù)時(shí)間以及相應(yīng)地施加的網(wǎng)絡(luò)相位的信息，例如以時(shí)間偏移At或角度φ的形式，所述角度從O至360°的伸展并且覆蓋例如為50Hz (20ms)或60Hz(16.66ms)的網(wǎng)絡(luò)周期。網(wǎng)絡(luò)信號(hào)86被評(píng)估僅用于提取網(wǎng)絡(luò)相位信息并且對(duì)其他的信號(hào)處理沒有任何意義，因?yàn)樾盘?hào)處理僅專注于電極信號(hào)并且基于電極信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)相位的知識(shí)來進(jìn)行對(duì)與相位相關(guān)的干擾信號(hào)的辨別。電極信號(hào)82 —方面?zhèn)鬟f到減法單元56上并且另一方面在經(jīng)由頻率濾波單元52的低通濾波之后傳遞到多路復(fù)用器單元66上，所述多路復(fù)用器單元與已識(shí)別的相位相關(guān)地將采樣的電極信號(hào)分配給存儲(chǔ)單元60的各個(gè)相位存儲(chǔ)位置62。因此，將采樣的電極信號(hào)值儲(chǔ)存到有限數(shù)量的相位存儲(chǔ)位置中，其中對(duì)每個(gè)采樣值已知相位關(guān)系。相位存儲(chǔ)位置62例如能夠是采樣和保持元件，所述采樣和保持元件能夠進(jìn)行瞬時(shí)值采樣和存儲(chǔ)采樣值。在此，相位存儲(chǔ)位置62尤其能夠是“易忘的”相位存儲(chǔ)位置，所述“易忘的”的相位存儲(chǔ)位置例如作為類似于低通濾波器的電容器電阻結(jié)構(gòu)(R-C元件)在可調(diào)節(jié)的短暫時(shí)間之后“忘記”存儲(chǔ)的值。因此，例如在一個(gè)周期之內(nèi)記錄的電極信號(hào)在另外兩至三個(gè)網(wǎng)絡(luò)周期之后已完全地從相位存儲(chǔ)位置中刪除。在存儲(chǔ)單元60的相反側(cè)存在分配器單元68，所述分配器單元能夠進(jìn)行以正確的相位關(guān)系讀出相位存儲(chǔ)位置62所存儲(chǔ)的值并且能夠重建存儲(chǔ)的電極信號(hào)。將重建的采樣電極信號(hào)在減法單元58中從實(shí)際的電極信號(hào)82中減去，由此能夠輸出不含直流電壓且不含網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)的電極信號(hào)80。對(duì)于干擾信號(hào)抑制的品質(zhì)重要的是相位存儲(chǔ)位置62的特性，例如在一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)周期之后忘記所儲(chǔ)存的值或者使其變小。這能夠類似于在發(fā)光表面上記錄的電極射束的發(fā)光地來解釋。如果僅一次檢測(cè)信號(hào)部分，那么所述信號(hào)部分實(shí)際上根本不發(fā)光或僅短暫地發(fā)光。干擾信號(hào)周期性地出現(xiàn)引起相位存儲(chǔ)位置62之內(nèi)的“發(fā)光”或持久的存儲(chǔ)，使得能夠可靠地將干擾信號(hào)從電極信號(hào)82中移除。因此，減法單元56尤其將以相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)周期的確切相位關(guān)系重復(fù)地頻繁出現(xiàn)的信號(hào)部分從電極信號(hào)82中移除。因此，在不知道網(wǎng)絡(luò)干擾類型的情況下并且基于相位存儲(chǔ)位置82的與相位相關(guān)的存儲(chǔ)能力能夠?qū)﹄姌O信號(hào)82中的與相位相關(guān)的信號(hào)干擾進(jìn)行抑制。優(yōu)選地，相位存儲(chǔ)位置62以低通濾波器的形式構(gòu)造，也就是RC電路或相當(dāng)于LR電路。以與在圖4中示出的實(shí)施例相似的方式，圖5示出了網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備40的另一個(gè)實(shí)施形式，所述網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備基本上包含與在圖4中示出的實(shí)施例相同的元件。相位存儲(chǔ)位置62的“易忘性”由周期性分析單元70來監(jiān)控和實(shí)現(xiàn)，所述周期性分析單元不僅對(duì)多路復(fù)用器單元66、而且對(duì)分配器單元68進(jìn)行訪問，并且能夠根據(jù)信號(hào)類型對(duì)電極信號(hào)的采樣進(jìn)行控制。因此，例如能夠在出現(xiàn)大變化的相位范圍中選擇較小的相位區(qū)間，以便實(shí)現(xiàn)采樣的電極信號(hào)的改進(jìn)的分辨率。與此相應(yīng)地，分配器單元必須在該相位位置中實(shí)現(xiàn)電極信號(hào)的改進(jìn)的采樣以用于重建周期性的網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)。此外，周期性分析單元70能夠?qū)Υ鎯?chǔ)單元60的各個(gè)相位存儲(chǔ)位置62進(jìn)行訪問，以便例如將各個(gè)采樣和保持元件或相位存儲(chǔ)位置中的采樣值與相鄰的采樣值進(jìn)行比較、取平均值或平滑化并且例如將上一采樣周期的存儲(chǔ)值與目前存在的采樣值進(jìn)行比較。因此，能夠在周期中關(guān)于不僅在相位時(shí)間上相鄰的而且歷史上上一個(gè)的相位值進(jìn)行取平均值，以便例如考慮干擾信號(hào)的相位漂移。因此，周期性分析單元70 —方面能夠使相位存儲(chǔ)位置62之內(nèi)的不規(guī)律出現(xiàn)的采樣值“逐漸變暗”，并且也對(duì)之前的值進(jìn)行分析并且對(duì)相鄰的相位存儲(chǔ)值進(jìn)行考慮。單元70例如能夠通過低通濾波或通過平均和衰減功能來考慮之前的相位值或相鄰的相位值，并且重建干擾信號(hào)值的局部模糊。在之前不能夠檢測(cè)到特別的網(wǎng)絡(luò)干擾或不能夠確定在電極信號(hào)82中明顯地周期性出現(xiàn)的干擾部分的相位范圍中，能夠使用大的相位間隔區(qū)間來控制多路復(fù)用器單元和分配器單元66、68。在出現(xiàn)高的干擾強(qiáng)度的范圍中，例如在表示網(wǎng)絡(luò)信號(hào)86的多倍的周期持續(xù)時(shí)間的周期性的范圍中，能夠在存儲(chǔ)單元60中設(shè)定小的相位采樣間距、即采樣的電極信號(hào)的高分辨率。此外，根據(jù)重熔相位能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)進(jìn)行耗費(fèi)的分析或者也能夠進(jìn)行粗濾波。隨后，圖6示出干擾的電極信號(hào)82的曲線和從其提取的抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)80。清楚地，在圖6a中在大約15ms時(shí)確定了熔滴短路88，所述熔滴短路與相位不相關(guān)并且僅出現(xiàn)一次。此外，觀察到電極信號(hào)82中的疊加的簡(jiǎn)諧振蕩，所述簡(jiǎn)諧振蕩是在抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)80中提取的。為此，圖6b示出辨別出的網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)84，在所述網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)中能夠清楚地識(shí)別出與相位相關(guān)的干擾部分，尤其是網(wǎng)絡(luò)的多倍的簡(jiǎn)諧的周期持續(xù)時(shí)間。在分配器單元68的輸出端上提供網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)84，使得能夠借助于減法單元56將所述網(wǎng)絡(luò)干擾信號(hào)從干擾的電極信號(hào)82中去除。所產(chǎn)生的抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)80是不含直流電壓的且抑制了基本上與相位相關(guān)的、周期性出現(xiàn)的干擾部分，所述干擾部分歸因于網(wǎng)絡(luò)干擾。從現(xiàn)有技術(shù)中已知的靜態(tài)的頻率濾波器僅能夠?qū)Ω蓴_信號(hào)或電極信號(hào)的相關(guān)頻率范圍進(jìn)行頻率限制，而不能夠在相關(guān)的頻率范圍之內(nèi)濾除網(wǎng)絡(luò)干擾。這種有規(guī)律的網(wǎng)絡(luò)干擾例如能夠是相位角控制的或逆變器的開關(guān)脈沖，所述開關(guān)脈沖具有相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)相位的確切的相位關(guān)系或確切的周期性并且有規(guī)律地出現(xiàn)。例如，在三相交流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制、力口熱或照明閉環(huán)控制的范圍中出現(xiàn)開關(guān)干擾信號(hào)的確切的頻率關(guān)系，所述頻率關(guān)系與網(wǎng)絡(luò)周期相關(guān)。本發(fā)明提出，將周期性出現(xiàn)的干擾，例如網(wǎng)絡(luò)周期的多倍簡(jiǎn)諧的諧波或其他的與頻率相關(guān)的不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)任意分布的干擾信號(hào)濾除。網(wǎng)絡(luò)干擾濾波設(shè)備例如能夠用在真空電弧重熔法、電渣重熔法或相似的電重熔法中。作為相位存儲(chǔ)位置能夠使用典型的低通濾波設(shè)備，例如為RC元件或LR元件,所述RC元件或LR元件能夠?qū)崿F(xiàn)在多個(gè)周期上使采樣的信號(hào)值緩慢地消失。濾波器原則上能夠用于濾除干擾信號(hào)，所述干擾信號(hào)以與濾波觸發(fā)信號(hào)相同的頻率出現(xiàn)，并且相互處于足夠固定的相位關(guān)系中。因此，能夠有效地抑制整流器干擾、相位角控制干擾或網(wǎng)絡(luò)頻率高次諧波。在一個(gè)實(shí)施形式中，從觸發(fā)信號(hào)中獲得信號(hào)，信號(hào)描述觸發(fā)信號(hào)所基于的振蕩例如網(wǎng)絡(luò)頻率的當(dāng)前相位。所述信號(hào)對(duì)多路復(fù)用器和分配器進(jìn)行控制并且確定，當(dāng)前激活哪些相位存儲(chǔ)位置，即激活哪些低通濾波器。將干擾的電極信號(hào)分配給屬于當(dāng)前相位的低通濾波器、采樣并且在時(shí)間上取平均值以及根據(jù)需要通過分配器再次從電極信號(hào)中去除。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)移除干擾信號(hào)，所述干擾信號(hào)相對(duì)于觸發(fā)信號(hào)具有相位固定的關(guān)系，其中靜態(tài)分布的干擾信號(hào)、例如熔滴短路能夠保留在電極信號(hào)中。觸發(fā)器的穩(wěn)定例如能夠通過PLL (鎖相環(huán)電路)或DLL (延遲鎖相環(huán))或相似的電路來實(shí)現(xiàn)。相位存儲(chǔ)器具有采樣性質(zhì)，其中輸出值延時(shí)地跟隨輸入值，也就是說，不是跟隨于暫時(shí)的變化，而是跟隨于在多個(gè)周期期間出現(xiàn)的變化。低通濾波器的延時(shí)例如能夠在重熔工作期間單獨(dú)地發(fā)生變化和例如根據(jù)信號(hào)的出現(xiàn)選擇成高或低的。對(duì)此，對(duì)每個(gè)低通濾波器測(cè)定下述值，所述值與輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的偏差相關(guān)并且所述偏差例如能夠通過RMS取平均值(均方根)進(jìn)行。每個(gè)相位存儲(chǔ)位置的低通濾波性質(zhì)例如能夠基于所述偏差。每個(gè)相位存儲(chǔ)位置的延時(shí)能夠在每個(gè)相位過程中通過人們借助于時(shí)間相關(guān)的加權(quán)功能考慮其相鄰相位與在之前的相位過程中其自身的偏差來重新確定。所述加權(quán)功能尤其能夠具有時(shí)間分辨率和/或頻率分辨率并且例如從傅里葉變換中得出。此外，所述加權(quán)功能能夠是自最優(yōu)化的，并且由周期性分析單元70使用，所述周期性分析單元跟隨方程SH (n):=f (SH [n-j] [z_i], SH [n] [z_i], SH[n+j] [z_i],其中 n=相位存儲(chǔ)位置，z=之前的相位值。因此，方程能夠考慮之前的周期z和相鄰的存儲(chǔ)位置η。包含相鄰的相位存儲(chǔ)位置的采樣值引起，具有相位相關(guān)性的干擾信號(hào)僅具有小的作用。最后，在能夠出現(xiàn)相位偏差的位置上的濾波作用減小?？烧{(diào)節(jié)的適合的衰減最優(yōu)化地適配于出現(xiàn)的干擾信號(hào)的特性。通過從電極信號(hào)中提取基于網(wǎng)絡(luò)的干擾信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的電極距離閉環(huán)控制或用于重熔法的其他的閉環(huán)控制標(biāo)準(zhǔn)，這導(dǎo)致重熔物提高的質(zhì)量。提出的發(fā)明具有少的技術(shù)耗費(fèi)，并且顯著地改進(jìn)了重熔結(jié)果并且例如能夠用在對(duì)存在的重熔爐的改進(jìn)形式中，但是也能夠用在新型設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.用于在冶金電重熔法中將電源網(wǎng)絡(luò)干擾(84)從電極信號(hào)(82)中濾除的設(shè)備(40)，尤其是用于熔爐(10)的電極距離閉環(huán)控制系統(tǒng)(48)的電極距離閉環(huán)控制，所述設(shè)備包括:至少一個(gè)電極傳感器裝置(44)，所述電極傳感器裝置用于測(cè)量電極信號(hào)(82)，尤其是電極(30)的電極電流和/或電極電壓；網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置(46)，所述網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置用于測(cè)量網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，尤其是網(wǎng)絡(luò)電流和/或網(wǎng)絡(luò)電壓；和濾波裝置(50)，所述濾波裝置用于將所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)干擾(84)從所述電極信號(hào)(82)中濾除，使得能夠輸出抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)(80)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述濾波裝置(50)包括至少一個(gè)頻率濾波單元(52)，所述頻率濾波單元用于對(duì)所述電極信號(hào)(82)和/或所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的相關(guān)的信號(hào)范圍進(jìn)行頻率濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述濾波裝置(50)包括至少一個(gè)適配單元(54 )和減法單元(56 )，所述適配單元用于使所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和/或所述電極信號(hào)(82 )相互適配，所述減法單元用于使相適配的信號(hào)相減。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其中所述濾波裝置(50)包括相位檢測(cè)單元(58)和存儲(chǔ)單元(60)，所述相位檢測(cè)單元用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)相位值，所述存儲(chǔ)單元用于將所述電極信號(hào)(82)和/或所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的時(shí)間離散的與相位相關(guān)的采樣值存儲(chǔ)在多個(gè)相位存儲(chǔ)位置(62)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述相位檢測(cè)單元(58)包括網(wǎng)絡(luò)相位識(shí)別機(jī)構(gòu)(64)，尤其是鎖相環(huán)相位識(shí)別機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5之一所述的設(shè)備，其中所述相位檢測(cè)單元(58)還包括多路復(fù)用器單元和分配器單元(66，68)，其中所述多路復(fù)用器單元(66)能夠?qū)⑺鲭姌O信號(hào)(82)的和/或所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的采樣值分配給相位存儲(chǔ)位置(62)并且所述分配器單元(68)能夠以正確的相位關(guān)系讀出相位存儲(chǔ)位置(62)的采樣值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的設(shè)備，其中所述濾波裝置(50)還包括周期性分析單元(70)，所述周期性分析單元用于對(duì)所述電極信號(hào)(82)中的周期性的網(wǎng)絡(luò)干擾(84)進(jìn)行分析，其中所述周期性分析單元(70)能夠讀出、改變和存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元(60)的所述相位存儲(chǔ)位置(62)中存儲(chǔ)的與相位相關(guān)的采樣值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述周期性分析單元(70)對(duì)相位存儲(chǔ)位置(62)的可分配的采樣值與所述相位存儲(chǔ)位置(62)的之前存儲(chǔ)的采樣值以可調(diào)節(jié)的方式取平均值并且/或者與相鄰的相位存儲(chǔ)位置(62)的采樣值以可調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行加權(quán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8之一所述的設(shè)備，其中所述周期性分析單元(70)能夠以可適配的方式對(duì)所述多路復(fù)用器單元和分配器單元(66，68)的切換相位區(qū)間進(jìn)行控制。
10.用于在冶金電重熔法中將電源網(wǎng)絡(luò)干擾從電極信號(hào)(82)中濾波的方法，尤其是用于電極距離閉環(huán)控制并且優(yōu)選地在使用根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備(40)的情況下，其中對(duì)尤其是電極(30)的電極電流和/或電極電壓的電極信號(hào)(82)和尤其是網(wǎng)絡(luò)電流和/或網(wǎng)絡(luò)電壓的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，并且將所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)干擾(84)從所述電極信號(hào)(82)中濾除，使得能夠輸出抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)(80)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 其中所述電極信號(hào)(82)和所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)相互適配并且相減。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中以所述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)為基礎(chǔ)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)相位并且存儲(chǔ)所述電極信號(hào)(82)的與相位相關(guān)的采樣值，使得以電極信號(hào)采樣值為基礎(chǔ)識(shí)別周期性的網(wǎng)絡(luò)干擾(84)并且將其從所述電極信號(hào)(82)中去除。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中將所述采樣值與之前的采樣值取平均值并且/或者與相位相鄰的采樣值以可調(diào)節(jié)的方式加權(quán)，尤其是與相位和/或頻率相關(guān)地加權(quán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中根據(jù)出現(xiàn)的信號(hào)變化對(duì)所述采樣值的相位區(qū)間進(jìn)行適合的適配。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14之一所述的方法，其中所述采樣值的數(shù)量是可變的，尤其是適配于所述網(wǎng)絡(luò)干擾的類 型和范圍和/或重熔過程的相位。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在冶金電重熔法中將電源網(wǎng)絡(luò)干擾(84)從電極信號(hào)(82)中濾除的方法和設(shè)備(40)，尤其是用于熔爐(10)的電極距離閉環(huán)控制系統(tǒng)(48)的電極距離閉環(huán)控制。所述設(shè)備為此包括至少一個(gè)電極傳感器裝置，所述電極傳感器裝置用于測(cè)量電極信號(hào)(82)，尤其是電極(30)的電極電流和/或電極電壓；網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置(46)，所述網(wǎng)絡(luò)傳感器裝置用于測(cè)量網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，尤其是網(wǎng)絡(luò)電流和/或網(wǎng)絡(luò)電壓；以及濾波裝置(50)，所述濾波裝置用于將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)干擾(84)從電極信號(hào)(82)中濾除，使得能夠輸出抑制網(wǎng)絡(luò)干擾的電極信號(hào)(80)。
文檔編號(hào)F27D21/00GK103180683SQ201180051021
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者拉爾夫·厄勒, 哈拉爾德·斯科爾茨, 弗蘭克-韋納·霍夫曼 申請(qǐng)人:Ald真空工業(yè)股份公司