铝电磁快速铸轧系统磁场分析与特种电源控制系统仿真研究

摘要

铝电磁铸轧技术是一种高效、节能的铝带坯生产高新技术，它将特殊的电磁场引入连续铸轧区，改变铝熔体的凝固结晶条件，从而达到细化晶粒、提高铸轧带坯性能的目的。铸轧特种电源控制系统是实现电磁铸轧技术的关键，本项目属于国家高技术研究发展计划(863计划)-“电磁场快速铸轧制备高性能铝板带材”。论文就铝电磁场快速铸轧系统中的电磁感应器的复合磁场、控制系统方案设计、变频控制系统的建模与仿真、控制系统及电磁感应器的磁场实验进行了详细的研究： 1、分析了电磁场快速铸轧铸轧区的复合磁场，主要是电磁场快速铸轧对控制系统及电磁场的特殊要求及复合磁场的形成原理，另外对复合电磁场电磁力的力学特性进行了分析。 2、针对电磁感应装置内部的独特结构，铸轧特种电源主电路以交-交变频主电路为基础，采用了一种改进的主电路结构形式，从根本上解决了环流问题。 3、针对电磁感应装置难以建立精确数学模型的特点，采用MATLAB软件中的电力系统工具箱，提出一种面向变频系统的电气原理结构图的模块图形化建模仿真新方法。对仿真结果进行的分析表明，改进的交．交变频系统可以满足电磁感应器对电流的特殊要求，减少了电力系统中的谐波含量，也使得实际中的控制系统设计简单化，有利于电磁感应器中磁势的叠加，产生比较大的电磁力。 4、对整个控制系统的性能进行了实验研究，实验结果表明，本铝电磁铸轧特种电源控制系统的研究和设计达到了预期效果，负载电流波形比较理想；另外对电磁感应器产生的复合电磁场进行了磁感应强度的测试，探讨了复合电磁场的分布规律。 本论文的研究工作，可以为电磁铸轧系统的研究和设计提供一种新思路，缩短研发周期，有利于进一步探讨铸轧区磁感应强度的分布规律。系统的成功研制有助于铝电磁铸轧技术的推广应用和提高铝材质量的进一步研究。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1铸轧技术的发展与研究现状

1.1.1常规连续铸轧

1.1.2快速连续铸轧

1.1.3电磁场铸轧技术的发展与研究现状

1.2变频技术的现状与发展趋势

1.2.1变频器的发展与分类

1.2.2铝电磁场铸轧变频控制技术的发展现状

1.3课题来源、研究意义及研究内容

1.3.1课题来源

1.3.2论文的研究目的及意义

1.3.3论文的研究内容

第二章电磁场快速铸轧铸轧区复合电磁场分析

2.1复合电磁场的形成原理

2.1.1复合电磁场的发生装置

2.1.2电磁感应器工作原理

2.1.3.复合电磁场的形成原理

2.2电磁力的主要电磁参数及其作用性质

2.2.1电磁力主要电磁参数的探讨

2.2.2电磁力的作用性质

2.3本章小结

第三章铝电磁铸轧特种电源控制系统分析

3.1控制要求

3.2铝电磁场快速连续铸轧生产系统整体方案

3.3铸轧特种电源的主电路方案

3.3.1单相交-交变频电路

3.3.2三相交-交变频电路

3.4控制方案设计

3.4.1被控变量的选择

3.4.2弦电流波交-交变频控制方案

3.5本章小结

第四章铝电磁铸轧变频控制系统建模与仿真

4.1概述

4.2铝电磁铸轧变频电源在SIMULINK中的建模

4.2.1单相交-交变频器的建模

4.2.2三相交-交变频器的建模与仿真

4.3铝电磁铸轧变频电源的仿真分析

4.3.1交-交变频器的模型参数设置

4.3.2交-交变频器的输入输出特性

4.4本章小结

第五章实验

5.1控制系统的总体性能试验

5.2复合电磁场的实验研究

5.2.1复合电磁场的实验测量

5.2.2测试结果及分析

5.3本章小结

第六章全文总结及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果