铝电磁连续铸轧中电磁场的计算机控制系统的研究与设计

论文摘要

铝电磁连续铸轧技术是将电磁场技术引入到铝带坯连续铸轧中,扬长避短而形成的一种高效、节能的铝带坯生产高新技术。在该技术中,设计制造一套功能完善、运行可靠的电磁场电气控制系统是关键环节。本文研制了铝电磁连续铸轧中电磁场的计算机控制电气系统。 本论文的主要研究内容包括: 1.通过分析电磁铸轧的作用机理及电磁参数对铸轧结晶细化的影响,得出电磁铸轧工艺对磁场电气控制系统的具体要求,确定了系统采用SPWM交—直—交变频的总体控制方案。 2.按照总体方案,设计了系统的主电路和控制电路。整流环节是用晶闸管组成的三相全控整流桥,逆变环节是采用智能功率模块IPM组成的逆变桥和控制电路。 3.针对工艺所要求的电磁场的特殊要求,在整流和逆变环节实行了不同的控制策略:整流环节采用电流闭环,用模糊控制保证输出电流的相对稳定性;逆变环节实现特殊的三相SPWM控制:三相相序可倒换,相互间相位差可调,运行频率可在中心频率基础上,在设定范围内随机变化。 4.通过采用两级计算机控制系统,完成各个环节的控制:利用汇编语言编制了下位机控制程序,采用Delphi高级程序语言开发了上位机测控软件。 本文设计的电气控制系统已通过实验室调试,并在实验室投入试运行。实验结果表明:(1)加入频率交替变化的电磁场后能有效地细化铸轧带坯晶粒、提高铝带坯铸轧产品质量;(2)设计的电气控制系统能基本产生电磁铸轧所需的特殊电磁场。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 铝的铸轧工艺的发展和研究现状
• 1.1.1 连续铸轧的发展和现状
• 1.1.2 快速连续铸轧的发展和现状
• 1.1.3 电磁铸轧的发展和现状
• 1.2 课题来源、研究意义和内容
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 课题研究内容
• 1.2.3 课题研究意义
• 第二章 电磁铸轧机理和系统方案设计
• 2.1 电磁铸轧机理分析
• 2.1.1 电磁铸轧机理分析
• 2.1.2 不同电磁参数对结晶细化的影响
• 2.2 电磁感应器装置介绍
• 2.2.1 电磁感应装置结构特点
• 2.2.2 电磁感应装置中复合磁场的形成
• 2.3 系统总体方案设计
• 2.3.1 对象的特点和控制要求
• 2.3.2 电气系统方案设计
• 第三章 电气控制系统硬件电路设计
• 3.1 功率变换电路
• 3.2 整流环节控制电路
• 3.2.1 晶闸管对移相触发的要求
• 3.2.2 触发电路设计
• 3.3 逆变环节控制电路
• 3.3.1 IPM简介
• 3.3.2 驱动电路
• 3.3.3 保护电路
• 3.3.4 系统实际应用的IPM的接口电路
• 第四章 整流环节控制策略及实现
• 4.1 模糊控制系统简介
• 4.1.1 模糊控制系统的组成
• 4.1.2 模糊控制系统的特点
• 4.1.3 模糊控制器的设计方法
• 4.2 整流环节模糊控制器的设计
• 4.2.1 模糊控制器的设计
• 4.2.2 模糊控制器的实际应用
• 第五章 逆变环节的SPWM控制
• 5.1 SPWM控制简介
• 5.2 SPWM脉冲输出
• 5.2.1 单片机简介
• 5.2.2 单相SPWM形成
• 5.2.3 三相SPWM形成
• 5.3 逆变环节的两级计算机控制系统
• 5.3.1 串行通讯
• 5.3.2 下位机控制程序
• 5.3.3 上位机控制程序
• 第六章 计算机测控技术的实现
• 6.1 上位机功能和总体设计思想
• 6.2 数据采集子线程的编制
• 第七章 系统调试及实验运行结果
• 7.1 整流环节调试
• 7.2 逆变环节调试
• 7.2.1 模拟调试
• 7.2.2 空载调试
• 7.3 实验结果
• 7.3.1 磁场形态实验结果
• 7.3.2 铸轧实验结果及分析
• 第八章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果