根据权利要求1的前序部分，本发明出自一种方法用于稳定一个电源装置或一个电源网络，防止至少一个电子装置或可变无功负载装置的无功负载波动;根据权利要求6的前序部分，本发明还出自一种功率因数补偿装置。 在权利要求的前序部分中，本发明涉及US-A-5，155，740中揭示的先有技术。其中详细说明了一个用于DC电弧炉闪烁补偿装置，其中无功功率控制仅是作为该电弧炉的被探测到的无功功率的一个函数进行控制的。
就这种补偿而言，过滤器分支和辅助设备中的电流不算在内。如果是小的电极电流，该电炉的无功功率可以变得很低。如果永久性地装有电容器组，则导致补偿过度。该方法通常不被供电公司采纳。
出版刊物第CH-1T 123 090D中题为Kompensa-tionsanlagen furdie Industrie（工业补偿装置），出自瑞士公司的BBC Aktiengesellschaft Brown，Boveri & Cie（现名：Asea Brown Boveri AG） CH-5401 Baden/瑞士，1983年12月，第1页至第12页揭示了在电弧炉操作期间分别对无功负载各个相的控制是通过一个由三个空心电感器的，通过可控硅AC控制器组成的三相无功元件发生变化的。该控制是作为供电电压的一个函数，也是该电弧炉的实际电流值和补偿装置地实际电流值以及通过无功元件的所需电流值的一个函数实施的。与该无功元件并联相接的电容器和与其串联的电感器一起，在该情况下起阻尼电阻器作用，作为一个无功功率源，同时做为一个过滤器抑制不同级数的谐波电流。在这种情况下，无功元件上的可变无功负载加上消耗装置的无功负载以这样的方式，即二个无功负载的和是一个常数，加上固定的电容器组的恒定电容无功功率得到一个所需值cosf。
该系统的一个相对长的平均空载时间5ms是通过测量和分析被控变量而得到。
EP-Al-0 498 239揭示，控制一个电弧炉可利用带有2个控制回路的DC馈电装置。一个电流控制器保证一个恒定电流对应一个规定的所需电流值。一个电极控制回路影响电极的位置，由此影响电弧的长度。即使延长电弧，该电流控制器必须增大电压或者驱使整流器使电流保持恒定。然而，这只有在存在一个电压储备时才有可能。对电极进行控制是通过一个适配的DC电压控制器来实现的。电弧电压是通过一个阻尼元件被送到一个比较器或加法器上，作为实际的DC电压值。计算每一种情况下的所需的DC电压值必须考虑变压器电压阶段和每一个运行点的电极电流。首先，用一个限幅器按变压器的变压级并由此在功率变换器的可能的电压范围内进行限幅，即功率变换器在最多刚好低于整流器极限下，以稳定级方式运行。所需值以平稳方式被送到加法器，是为了在万一所需电压值突然变化下，而不致使实际值突增，它可能引起电弧中断。该专利无任何有关补偿无功功率波动的说明。
如权利要求1和6中所述，本发明的目的在于进一步发展一种方法和一种用于稳定一个电源装置或一个电源网络以防止至少一个电子装置的无功负载波动的功率因数补偿装置或如本文开头所述的那种以更有效地补偿无功负载波动的方式的可变无功负载装置。
本发明的一个优点在于连接在补偿装置上的所有负载的无功功率可以相对较快地被补偿，其方法是探测总电流目的在于补偿无功负载波动。其结果是在整个装置存在一个恒定电感无功功率，它可以通过永久性设置的或互连的电容器组或通过谐波滤波器得以补偿。可变无功负载的装置也可通过该无功负载波动的这种补偿被连接到非常弱的电源网络。因此有可能把大于50MW的装置连接到电源网络上，该网络的短路功率至少等于装置功率的10倍。
下面将借助一个实施例来解释本发明。
图1所示为带有一个电流控制回路，一个电极控制回路和一个无功功率控制回路的DC电弧炉。
图2示出一个特性图表，用于确定作为依照图1的电弧炉一个起弧角有效值信号和一个电流有效值信号函数的电弧炉有功功率和无功功率。
图3示出一个特性曲线，用于确定作为带有按图1所示电弧炉装置的总无功功率的函数的无功功率控制回路的起弧角。
图1所示电弧炉（8）带有一个电极或阴极（7），被连接到一个AC电源网络（1）上。该网络通过二个无功元件或电感器（6，6′）带有22KV的AC电压，该无功元件或电感器分别以平行支路方式串联到整流器（5，5′），和到具有多个转换级的电炉变压器（2，2′），和连到一个电流互感器（3，3′）上。安置在电弧炉（8）底部的一个第二电极或阳极（12）被连接到整流器（5）的正极上（未图示）。一个电弧（10）在阴极（7）的低端和被熔化的一种物质或残渣（未图示）或一种熔化物或一个熔解槽（11）的表面之间燃烧。
通过AC电源上的电流互感器（3，3′）探测到的部分电流实际值信号（iact 1，iact2）导向整流器（5，5′）并被送到一个加法器（23）的非负输入端和一个比较器或加法器（13）的二个非输入端。来自一个电位器（未图示）的一个规定的电流所需值信号（ides）被送到该加法器（13）的一个非负输入端，在输出端一边，加法器（13）被连接到一个电流控制器（14），该控制器具有比例积分的特性并在输出端一边将以对应一个起弧角方式提供整流器操纵的可变信号（αact）用于控制输出端一边的整流器（5，5′）的点火脉冲变压器（15）。
为了信号匹配起见，限定值监视和抑制不需要的频率，整流器操纵的可变信号（act）通过一个阻尼元件（16′）或一个带通滤波器（16）被连接到一个加法器（17）的负输入端。而该加法器的非负输入端则输入一个可予规定的电极控制器的参考变量信号（αdes），该信号是对应范围在15°-50°之间的一个所需的起弧角度值，最好在25°-35°之间的范围内。在输出端一边，加法器（17）被连接到一个电极控制器（18）上，该控制器具有成比例特性，在输出端通过一个电极调节装置（21）上的一个阀门（20）上的阀门放大器（19）起作用。该电极调节装置（21），例如，带有一个调节机构和一个电极速度控制器的一个水泵被机械地耦合到阴极（7）上，并使其高度可调节，它充当一个第一序列延迟元件。
电极控制工作比电流控制慢了近十倍。阴极（7）的水面调节的实现方式是整流器（5）在驱动高度例如平均为25°el时运作，而与电炉变压器（2）的次级电压和设置的所需电流值（ides）无关。为简明起见，分配给它们的数值和信号被明显地标出。
通过带通滤波器（16）抑制的频率包括0.5Hz～20Hz范围内的频率。
通过在一个恒定驱动级下控制整流器（5），可在AC供电电源网络（1）上得到一个恒定平均功率因数。一个工作点上的功率是简单地由选择电炉变压器（2）的电压级数和规定的直流来决定的。
如果目的在于使用电炉变压器（2）的一个电压级来操作不同的工作点或一个可变功率，那么应相应地规定所需电流值（ides）。确实，当减低电流但维持整流器（5）上的驱动电平仍保持不变时，可得到较低的功率。然而，电弧（10）变得较长，是AC电源网络（1）上较少的电压损耗造成的。而电炉工艺过程同时要求在较低功率时有较短的电弧（10）。为了达到这个目的，万一在所需电流值（ides）发生变化时可能也同时规定一个相应的新的所需数值用于整流器（5）的驱动电平。为这一目的而设置的装置是一个函数发生器（22）。该函数发生器在EP-A1-0498 239中有更详尽的描述，该发生器规定电极控制器参考变量信号（des）是图1虚线部分表示的所需电流值（ides）的一个函数，因此，同样可以扩大功率范围。
为补偿电弧炉（8）的可变无功功率，制成的装置是一个三相功率因数补偿器（31），该补偿器在每个AC相上有一个AC功率控制器（28）与一个电感器（29）和一个开关（30）串联再被连接到AC电源网络（1）三个AC功率控制器（28）呈三角形接法互相连接，并且各由一个点火脉冲变压器（27）控制。
另外，通过一个电流互感器（33）就可能利用辅助装置和滤波分支（4，4′）（未图示）用于电容无功功率分接整个装置的总电流强度（i33），AC电源网络（1）通过一个高压变压器和二个开关被连接到一个三相高压网络（32），该网络带220KV的AC电压。该总电流强度（i33），网络电压（U）通过AC电源网络（1）上的一个电压探测器（34）测得，一个规定所需相角（ψdes）被输入到一个相角控制器（35）的输入端。该控制器在输出端提供一个所需无功功率信号（Qdes8）用于电弧炉（8），该信号被送到一个加法器（25）的一个非输入端。加法器（25）的另一个非输入端则输入一个来自函数发生器（24）输出端的无功功率实际值信号（Q8）该函数发生器在输入端收到一个来自加法器（23）的电流实际值信号（iact），iact＝iact1+iact2以及来自电流控制器（14）输出端的整流器操纵的可变信号（act）。一个滤波器无功功率信号（QF）以对应滤波分支（4，4′）的恒定电容无功功率方式送到加法器（25）的一个非负输入端。在输出端，该加法器（25）以对应QG＝QF-Q8-Qdes8的方式，给一个函数发生器（26）提供一个总无功功率信号（QG）该函数发生器在输出端提供一个稳定起弧角信号（αst）给点火脉冲变压器（27）。
图2示出利用函数发生器（24）所获得的函数的特性曲线区域：
Q8＝k1·iact·[1-cosαact-k2·iact）2]0.5，
K1和K2是装置特有系数，且0.1≤K≤1，最好0.3≤K≤0.6和0.7·10-3≤K2≤1.3·10-3，最好0.9·10-3≤K2≤1.1·10-3。在这种情况下，整流器操纵的可变信号（act）被规定以度为单位，电流实际值信号（iact）以KA为单位，纵坐标上的有功功率（P）以MW为单位，而横坐标上的无功功率（Q）以MVar为单位。一个有功功率值（P）为50MW和一个整流器操纵的可变信号（act）为35°的结果例如是46MVar的无功功率（Q8）。
图3示出利用函数发生器（26）实现的函数的特性曲线（36）。
ΩG≈αst°/90°-2-（sin2·αst）/π，
（st）是以度为单位在纵坐标上画出的，（QG）是以%为单位在横坐标上画出的。实际上，该理想曲线（36）可以近似地用虚线部分（37）表示，并可用来确定稳定起弧角（st）的值。
所示实施例涉及一种装置，该装置具有一个60MW的有功功率连同一个100KA的直流电以及一个30MVar的装置无功或补偿功率。所述装置如此设计以获得一个功率因数cosφ＝0.9其中已知在AC供电网络（1）下电流为100KA，整流器（5，5′）的驱动电平和一个整流器操纵的可变信号（act）是35°。
图中标号表
1-AC电源网络
2，2′-具有多个转换级的电炉变压器
3，3′，33-电流互感器
4，4′-用于电容无功功率的滤波器分支
5，5′-整流器
6，6′，29-电感器，无功元件
7-阴极，电极
8-电弧炉
10-电弧
11-熔化物，熔化槽
12-正极，第二电极
13，17，23，25-加法器
14-电流控制器
15，27-点火脉冲变压器
16-带通滤波器
16′-阻尼元件
18-电极控制器
19-阀门放大器
20-阀门
21-电极调节装置
22、24、26-函数发生器
28-AC功率控制器
30-开关
31-功率因数补偿器
32-高压网络
34-电压探测器
35-相角控制器
36-特性曲线
37-弓形面积
cosψ-功率因数
i33-总电流强度
iact-电流实际值信号
iact1，act2-部分电流实际值信号
ides-所需电流值信号
QF-来自4，4′的滤波器无功功率信号
QG-总无功功率信号
Q8-来自8的无功功率实际值信号
Qdes8-来自8的理想无功功率信号
V1-1的电源电压
act-整流器操纵的可变信号，起弧角实际值
des-电极控制器参考变量信号，起弧角所需值
st-用于27的起弧角，稳定起弧角信号
ψdes-所需相角