高炉卷扬机调速控制系统设计与实现

摘要

高炉上料卷扬机是高炉的关键设备之一，当前国内多数1050m3级高炉的主卷扬机的调速方式采用转子串电阻调速，这一调速方式往往由于电阻容易烧毁等问题出现料车“挂顶”等故障，严重影响生产，继续新的有效控制方法加以解决。可见，针对高炉卷扬机调速控制的理论与实践工作具有重要的理论与实际意义。
　　本文以8#高炉卷扬上料系统改造为背景，展开针对异步电机这一较为复杂的控制对象的控制研究。论文首先介绍了高炉卷扬上料系统的工艺过程与特点，详细介绍了交流电动机调速技术的发展与现状，并系统研究与分析了异步电机参数辨识与状态估计方法以及交流电动机各种调速方法的特点。然后，对基于模型参考自适应系统的矢量控制进行了深入探讨，并详细介绍了该方法的基本理论。通过转速的估计和转子磁链的观测，异步电机带速度传感器矢量控制可增加控制系统的稳定性和鲁棒性，研究表明，基于模型参考自适应系统的矢量控制系统具有较好的静态和动态性能。
　　因此，本工程实践选择矢量控制变频器实现上料系统控制。针对被控对象与工艺要求，首先设计了基于矢量控制的异步电机变频调速系统实现方案。在电力电路设计一般规律指导下，充分考虑系统控制的实时性、安全性以及控制电路的抗干扰性能，通过设备选型、关键参数设置等工作，并对硬、软件进行了优化设计，从而，完成交频调速控制系统设计。依据控制系统设计，通过设备安装、调试，最终实现主卷扬上料系统控制，该系统运转良好，达到生产工艺要求，有效解决了主卷扬上料控制问题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 高炉炼铁电气传动的概况

1．1．1 高炉炼铁的冶炼原理

1．1．2 高炉卷扬机的基本结构和工作特点

1．2 交流电动机的调速技术的发展与现状

1．2．1 交流电动机的调速技术的发展

1．2．2 交流电动机的调速技术的国内外技术现状对比

1．3 论文研究背景及意义

1．4 论文主要研究内容

第2章 高炉卷扬机调速控制原理与问题分析

2．1 交流电动机的调速传动

2．1．1 调速传动概况

2．1．2 异步电动机的调速传动

2．1．3 异步电动机调速方法

2．2 原高炉卷扬机调速方法与存在的问题

2．3 异步电动机的变频调速

2．3．1 异步电动机变频调速工作原理

2．3．2 异步电动机变频调速时的转矩特性

2．4 异步电动机高动态性能矢量控制的变频调速

2．4．1 矢量控制的概念

2．4．2 等效的异步电动机物理模型

2．4．3 矢量变换控制的构想

2．4．4 坐标变换及空间矢量

2．5 8#高炉卷扬上料系统改造方案

2．6 本章小结

第3章 高炉卷扬机调速控制系统设计与实现

3．1 高炉卷扬机拖动系统要求

3．1．1 系统的硬件配置与控制软件

3．1．2 料车的运动分析

3．1．3 卷扬机电动机运行状态分析

3．1．4 主卷扬机变频器的选型

3．2 变频调速系统主电路设计

3．2．1 输入输出电路主体功能设计

3．2．2 主电路抗干扰措施

3．2．3 能耗制动电路设计

3．2．4 主电路设计方案

3．3 变频调速系统控制电路设计

3．3．1 变频器的调速控制

3．3．2 电气控制要求

3．3．3 电气控制电路实现

3．4 本章小结

第4章 安装与调试

4．1 安装过程

4．2 调试过程

4．2．1 根据系统的技术性能设定定位点

4．2．2 参数写入介绍

4．2．3 矢量控制变频器的调试

4．2．4 参数设定好后的试车过程

4．3 调试过程中遇到的问题及解决办法

4．4 卷扬料车运行信息情况

4．4．1 主卷扬调速运行曲线图

4．4．2 主卷扬正常上料运行信息

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢