随着国家经济和工业的发展,作为炼钢的主要设备,电弧炉容量越来越大,特别是交流电弧炉对电网电能质量的影响也愈加严重。当电弧发生短路或断路时,不仅会产生稳态电能质量问题,还会出现电压暂降等暂态电能质量现象。对于电弧炉电能质量的研究已经进行了多年,但是电能质量问题依旧突出,如何建立适合暂态电压分析的精确的交流电弧炉模型以及如何对电弧炉电能质量进行改善仍是亟待解决的课题。本文聚焦交流电弧炉暂态电能质量问题,对如何精准建模以及电能质量问题的改善进行了研究。首先,本文根据交流电弧炉在运行过程中电弧不同的燃烧状态,结合比例函数、双曲线函数和指数函数得出电弧不同燃烧状态下电弧电压有关电弧电流的表达式,建立电弧炉稳态模型。再加入白噪声模拟电弧的随机变化,同时采用蔡氏混沌电路对电弧电压进行调制得到最终的电弧炉模型。该模型既适用于研究电弧炉的稳态电能质量又适用于研究电弧炉暂态电能质量。将搭建的交流电弧炉模型接入供电系统进行仿真分析,并与实际运行电气特性比较,以此来验证所建模型的有效性和正确性。其次,仿真分析电弧炉引起的电网电能质量问题,结果显示电弧炉运行过程中引起的电网电压波动值、谐波含量、三相不平衡度都超过了允许值。再对电弧炉运行过程中较为严重的三相短路和两相短路、一相断线复杂故障的情况进行理论分析和仿真研究,结果表明:三相短路时,10ms内,无功冲击是正常运行时6倍,冲击电流是额定电流的2.66倍,公共连接点（PCC）电压有效值下降了40.37%,造成电网电压暂降。a相和b相短路,c相断线时,PCC处a相和c相的电流波形近乎重合,大小相位都接近相同,b相冲击电流大小是a相和c相的2倍左右。与电流变化趋势对应,a相和c相电压出现跌落但是幅度较小,a相电压有效值比正常运行时下降6.66%,c相电压有效值比正常运行时下降3.03%,b相电压发生了明显的电压暂降现象,电压有效值比正常运行时下降29.81%。同时,三相不平衡程度很严重。最后,搭建统一电能质量调节装置（UPQC）模型。与其他电能质量调节装置相比,UPQC能同时改善多种电能质量问题,当电网电压故障时能够维持负载端电压为额定值,波形为正弦波。当负载是电弧炉等非线性负载时,能够吸收负载产生的谐波,并进行无功补偿,维持电网电压的稳定性。本文UPQC采用dq0检测法对电压、电流进行检测,变流器采用直接控制策略,将UPQC模型接入电弧炉供电系统模型中仿真分析电网电能质量,结果显示UPQC能够显著改善电弧炉的电压波动、谐波和三相不平衡问题。