交流电弧炉电气系统仿真平台的研究

摘要

在参阅了国内外众多相关文献的基础上,本文概述了交流电弧炉电气回路模型和电极控制系统的研究情况,并提出建立电弧炉电气系统仿真平台进行电极控制器的辅助设计、调试和优化的方案。
　　 电弧炉的电气系统主要由电气主回路和电极控制系统两部分组成。在用参数随弧长变化的非线性阻抗元件替代电弧后,电气主回路部分可以等效为一个中性点悬空的星形电路,根据基尔霍夫电流定律列出它的节点方程即可推导出主回路的电路模型。对该电路模型仿真计算出的电弧电流和电压与实际电弧在波形和量级上十分接近,可以很好的模拟出三相电弧的时变、非线性和耦合性等特性。
　　 通过分析电极控制过程的模糊机理,结合常见的电极控制方法和策略,在主回路模型的基础上设计出了模糊自适应PID控制器。控制器与液压系统模型组合构成电极系统模型,其输出作为弧长的变化量对主回路模型中非线性阻抗元件的参数调节,从而改变主回路的电气特性,模拟电弧炉冶炼的电气过程。
　　 用Matlab对电气系统仿真平台进行实现,仿真结果证明了该仿真平台在辅助设计、调试、优化电极控制系统方面效果明显,有助于减少控制器现场调试的时间,降低控制器的设计成本。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 电弧炉电气系统仿真平台的研究概况

1.2.1 电弧炉电气模型的研究概况

1.2.2 电极控制系统的研究概况

1.3 课题米源及所做的工作

第二章 交流电弧炉电气主回路的数学模型

2.1 交流电弧的电气模型

2.2 交流电弧炉的电气主回路模型

2.2.1 非线性等效电路

2.2.2 线性等效电路

2.3 电极系统的数学模型

2.4 本章小结

第三章 交流电弧炉电极控制系统的研究

3.1 电极系统控制策略的研究

3.2 电极控制器的设计要求

3.3 电极系统的模糊控制机理

3.4 电极模糊白适应PID控制器的设计

3.4.1 模糊白适应PID控制器的结构

3.4.2 控制变量的模糊化运算

3.4.3 控制器参数的清晰化计算

3.5 本章小结

第四章 电弧炉电气系统仿真平台的实现

4.1 电弧炉电气主回路模型的仿真实现

4.1.1 电弧阻抗模型的仿真实现

4.1.2 电气主回路模型的实现

4.2 电极控制系统的仿真实现

4.2.1 液压系统仿真模块的实现

4.2.2 模糊自适应PID控制器的仿真实现

4.3 仿真过程与结果

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

附录1 模糊自适应PID控制器推理规则

附录2 攻读学位期间发表论文列表

致谢