高炉卷扬机调速系统研究

论文摘要

高炉上料卷扬机是高炉的关键设备之一,当前国内多数300m~3级高炉的主卷扬机的调速方式采用转子串电阻调速是,但电阻容易烧毁,加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一,有时出现料车“挂顶”事故,严重影响了生产,因此需要此系统进行改造。本文针对异步电机这样一个多变量的、强耦合、参数时变的复杂非线性系统,系统地研究了异步电机参数辨识与状态估计方法,分析了交流电动机各种调速方法的优劣。转子磁场定向控制使交流调速系统的性能产生了质的飞跃,异步电机无速度传感器矢量控制更是增加了系统的简易性和鲁棒性,这种系统需解决两个问题:转速的估计和转子磁链的观测。对系统的仿真实验表明,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,选择了矢量控制变频器解决进料系统控制问题。最后,本文给出了一种基于矢量控制的异步电机变频调速系统实现方案。变频调速的主电路设计是带有特殊性的电力电路设计,既要遵守电力设计的一般规律,也要考虑变频调速系统的特殊情况,同时针对控制目的选择变频器,通过控制端子实现的控制系统功能,正确设置命令和频率源等参数,采用PLC控制保证调速控制精度,考虑控制电路的抗干扰措施,对硬、软件进行了优化设计,从而保证了系统控制的实时性和安全性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 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 交流电动机的调速传动
• 1.2.1 调速传动概况
• 1.2.2 异步电动机的调速传动
• 1.3 交流电动机的调速技术的发展与现状
• 1.3.1 交流电动机的调速技术的发展
• 1.3.2 交流电动机的调速技术的国内外技术现状对比
• 1.4 本课题的的研究背景及主要内容
• 第二章 控制系统原理分析
• 2.1 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 系统改造方案
• 第三章 控制系统设计
• 3.1 高炉卷扬机拖动系统要求
• 3.1.1 料车的运动分析
• 3.1.2 卷扬机电动机运行状态分析
• 3.1.3 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 小结
• 第四章 结论
• 致谢
• 参考文献