电弧炉电弧电流软测量的研究

论文摘要

电弧炉炼钢具有能充分利用废钢资源、炼钢流程短、吨钢能耗小等优点,适应国际钢铁工业可持续发展的形势,因此得到了越来越多的应用,已成为最重要的炼钢方法之一。电弧电流和电弧电压是电弧炉控制系统最重要环节电极控制器的输入,精确测量电弧电流和电弧电压是保证电极控制器正常工作的前提。但是如何经济又精确地测量电弧电流和电弧电压仍然是现阶段存在的难题。本文以吉林通化钢铁公司120t电弧炉为研究对象,对电弧电流和电弧电压软测量的方法进行了研究,建立了精确的电弧电流和电弧电压的软测量模型,实现对电弧电流和电弧电压经济又精确的测量。本文首先根据变压器原理,建立了电弧电流和电弧电压瞬时值与有效值的机理模型,给出了电弧电流和电弧电压与电炉变压器一次侧电流、电压、三相负载总有功功率之间的关系,通过仿真分析了模型的有效性。针对机理建模过程中忽略了变压器空载电流以及三相间非线性耦合导致模型存在较大误差的缺点,依据电弧炉变压器特性,建立了基于偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression)的电弧电流和电弧电压软测量模型。仿真结果表明,使用相同电压设定档位下的数据建立的模型拟合效果好于机理模型的拟合效果。针对偏最小二乘回归模型对不同电压设定档位下的数据泛化性能不强的缺点,提出了基于分类偏最小二乘回归的电弧电流和电弧电压软测量模型。仿真结果表明,使用分类偏最小二乘回归建模能大大提高模型的精度与泛化性能,符合工程应用的标准。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 电弧炉炼钢历史与发展前景
• 1.2 电弧炉炼钢的设备与工艺
• 1.2.1 电弧炉的机械设备
• 1.2.2 电弧炉的电气设备
• 1.2.3 电弧炉炼钢工艺
• 1.3 电弧电流和电弧电压检测的意义
• 1.3.1 电极调节控制策略
• 1.3.2 现阶段电流与电弧电压检测方法
• 1.4 本文的工作
• 第2章 基于机理的弧流、弧压软测量模型
• 2.1 软测量技术的发展
• 2.2 变压器的基本工作原理
• 2.2.1 单相变压器的空载运行
• 2.2.2 单相变压器的负载运行
• 2.3 电弧电流和电弧电压机理模型的建立
• 2.3.1 电弧电流计算公式
• 2.3.2 电弧电压计算公式
• 2.3.3 三相功率因数角的确定
• 2.4 仿真分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于PLS的弧流、弧压软测量模型
• 3.1 偏最小二乘回归方法的研究
• 3.1.1 偏最小二乘回归方法的发展
• 3.1.2 偏最小二乘回归的原理
• 3.2 基于PLS的弧流、弧压模型的建立
• 3.2.1 辅助变量的选取
• 3.2.2 数据处理
• 3.2.3 模型回归
• 3.2.4 仿真分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于分类PLS的弧流、弧压软测量模型
• 4.1 基于PLS的弧流、弧压模型泛化性能的分析
• 4.1.1 使用单一电压档位下的数据建模的泛化性能
• 4.1.2 使用多电压档位下的数据建模的泛化性能
• 4.2 弧流、弧压模型的改进
• 4.2.1 建立基于分类PLS的弧流、弧压模型的意义
• 4.2.2 分类PLS建模步骤
• 4.2.3 仿真分析
• 4.3 基于分类PLS的弧流、弧压模型在不同炉次数据中的应用
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢