大方坯电磁搅拌系统的研究与开发

发布时间：2020-08-01 16:38

【摘要】：钢铁一直是人类社会发展的一种不可替代的材料。在过去的30年,中国的钢铁工业及其连铸技术都发展的很快,并取得的了举世瞩目的成绩。连铸就是将钢水连续铸成钢坯的工艺过程,在一般情况下,钢水在凝固过程中容易产生中心偏析、中心疏松与中心缩孔等现象。为了提高连铸钢的质量,连铸电磁搅拌技术应运而生。连铸电磁搅拌技术在提升铸坯表面和内部质量方面有着非常重要的作用。低压变频电源是电磁搅拌系统的重要组成部分,精确的变压变频控制是实现高质量连铸电磁搅拌工艺的保证。本文首先对连铸电磁搅拌技术的发展历史进行了介绍,然后总结了电磁搅拌技术的未来发展方向;在接下来的一章,以大方坯电磁搅拌系统为例对电磁搅拌系统各组成部分的结构和工作原理进行讲解,包括电磁搅拌器部分,变频电源部分,水冷系统部分,远程监控系统部分等;其中变频电源是本文的研究重点,本文详细分析了变频电源的工作原理及其控制技术,阐述了主电路拓扑结构和原理,给出了基于SPWM的电流与频率闭环控制策略;随后对变频电源系统进行硬件和软件的设计,并对其硬件的各个主要电路进行介绍以及给出各功能软件的程序流程图。最后,在湖南中科电气有限公司搭建大方坯电磁搅拌系统实验平台,运用本文研究的控制方法在此实验平台上进行实验,以验证本文控制策略的可行性,并得到相应的实验波形和实验效果。通过对比应用电磁搅拌和没有应用电磁搅拌的连铸产品,可以发现,电磁搅拌技术能明显提高铸坯质量。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF777
【图文】：

工作方式,工作波形,变频电源,低压

图２．６邋１８０°工作方式下逆变器的工作波形逡逑２．２低压变频电源控制策略逡逑由于变频器前级采用二极管不可控整流，所以低压变频电源的控制其实主要逡逑

波形,逆变电路,波形,桥臂

变器同一桥臂上下两个开关器件交替通断，处于互补工作方式。但是对于三相全逡逑桥逆变器来说，只能使用双极性调制方式。下面就对双极性调制做简单介绍。逡逑对如图２．５的三相桥式电压型逆变电路进行分析。ａ、ｂ、ｃ三相的ＰＷＭ控制逡逑一般是公用一个三角载波ｗ（．，三相的调制波依次相差１２０°。为了是逡逑三相严格对称，载波比（载波频率与调制波频率之比）取为３的整数倍，同时为逡逑了消除偶次谐波，载波比应为奇数。由于各相的控制规律一样，所以以ａ相为例逡逑进行说明。当＆＞＆时，给上桥臂Ｋ，开通信号，给下桥臂匕以关断信号，则ａ相相逡逑对于直流电源假想中点，ｖ的输出电压＆当时，给上桥臂关断信逡逑号，给下桥臂Ｆ４以开通信号，则ａ相相对于直流电源假想中点ｗ的输出电压逡逑￣＝－％／２。厂和匕的开关驱动信号始终是互补的。当给Ｆ，邋（Ｆ４）以导通信号时，逡逑可能是ＫＪｈ）导通

波形,调制波,开关损耗

如果谐波和直流分量适当，还可以降低开关频率。逡逑加入零序分量的效果就是是调制波呈现马鞍形，使整体调制波最大值不超过逡逑载波的同时提高基波幅值，这就提高了直流电压利用率。如图２．１３所示。逡逑图２．１３叠加三次谐波的调制信号逡逑零序分量的获得最直接的方式是加入三次谐波，幅值为基波的１／６，即逡逑ｍ０邋＝邋—Ａ／ｃｏｓ（３ｇ＞／）逦（２．１８）逡逑６逡逑三相相电压调制波为：逡逑？ａｉ（０邋＝邋■邋Ｍ邋ｃｏｓ（ｃｏｔ）逡逑＇ｕｂ＼（0邋＝邋＾ｃｏｓ（0）ｒ－２＾／３）逦（２．１９）逡逑ｕｃ］邋（ｔ）邋＝邋Ｍ邋ｃｏｓ（ｃｏｔ邋＋邋２＾／３）逡逑合成后的三相相电压调制波为：逡逑ｋ（０邋＝邋■■邋Ｍ邋ｃｏｓ（ｃｏｔ）邋＋邋ｕ０逡逑＜邋ｕｂ（ｔ）邋＝邋Ｍ邋ｃｏｓ（ｃｏｔ－２ｎ／３）－＼－ｕ０逦（２．２０）逡逑ｗｔ，邋）邋＝邋Ｍ邋ｃｏｓ0ｙ／邋＋邋２；ｒ邋／邋３）邋＋邋ｗ。逡逑其每一相的波形就如图２．１３所示。逡逑除了可以在正弦调制波中叠加三次谐波外，还可以叠加其他三倍频于正弦波逡逑的信号，也可以再叠加直流分量，这些都不会影响线电压。如下式可以作为叠加逡逑信号：逡逑ｕ０邋＝邋－ｍｍ（ｕａ］，ｕｈｌ，ｕｃｉ）－ｌ逦（２．２１）逡逑叠加该信号之后的调制波如图２．１４所示。逡逑２１逡逑

【参考文献】