电弧炉炼钢已有近百年的历史,近几十年来发展尤为迅速,在现代炼钢企业,电弧炉有着重要的地位。对于电弧炉来说,它在工作过程中,由于电弧弧长波动较大,导致电弧电流变化剧烈,从而导致对电网能量的冲击较大,影响严重,而对此解决的主要措施就是可以有一个精确实用的数学模型来描述电弧,从而方便对整个电极系统进行建模与控制研究。本文介绍了基于能量守恒定律,利用电弧弧长、电弧电流和电弧电导表示的新的电弧时变模型,该模型可以描述电弧外部特性与内部电热性质,是描述电弧比较精确的数学模型。对于该模型,本文主要讨论了模型参数的影响,并利用粒子群优化算法实现对模型参数的辨识。基于所建立的电弧模型,本文搭建了电弧炉电极调节系统,除了电弧模型,本文依据实际电弧炉工作环境,讨论了电弧炉的供电系统模型与传动机构液压系统模型。电极系统模型搭建完成后,可以实现针对电弧的特点来设计控制器解决电弧炉工作时可能出现的问题。对于电极控制策略的选择,本文讨论了恒电流控制策略、恒功率控制策略和恒阻抗控制策略,发现恒阻抗控制是更适合电极调节系统的控制策略。然后基于恒阻抗控制策略,本文利用PID控制器实现对于电极调节系统的控制仿真,从而证明了本文介绍的模型在对电弧炉的控制研究中是可行的。为了将所设计电极系统应用在实际的系统中,本文将所建立的电弧炉电极调节模型应用在仿真平台上,利用西门子的WinCC与STEP7软件在仿真平台上搭建了整个电极调节系统模型,并利用OPC技术实现Matlab与WinCC的数据互连来完成整个模型搭建,最后通过实验来探讨电弧的特性。仿真平台的功能实现可以更好的研究电弧炉其他的特性与控制方法。