1、華東交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文格式模板本模板供工程碩士使用(2008年6月修訂一、頁面設(shè)置紙張大小:A4頁邊距:上2.8cm、下2.5cm,左、右2.5cm,裝訂線:0cm頁眉:1.6cm,頁腳:1.5cm文檔網(wǎng)格:無網(wǎng)格(設(shè)置文檔網(wǎng)格后無法達(dá)到模板格式要求!從第一章開始,其后面的所有內(nèi)容一律采用雙面印刷;第一章前的其他各部分內(nèi)容只有1頁時(shí),采用單面印刷,有2頁時(shí)采用雙面印刷,多于2頁且頁數(shù)為奇數(shù)時(shí),最后一頁單面印刷,其余雙面印刷二、字間距無特別說明時(shí)均采用標(biāo)準(zhǔn)字間距。三、小技巧1、設(shè)置標(biāo)題、段落格式時(shí)請(qǐng)學(xué)會(huì)使用格式刷;2、一段文字中既有中文又有英文(含數(shù)字,中英文采用不同字體時(shí),可先選中這段文

2、字,設(shè)定中文字體后再設(shè)定英文字體;3、采用插入分節(jié)符(下一頁的辦法強(qiáng)行換頁;4、如果對(duì)自動(dòng)編號(hào)的格式設(shè)置不十分熟悉,建議不要使用自動(dòng)編號(hào)。四、其他1、本模板中的內(nèi)容來自于不同的資料,上下文之間可能沒有直接的聯(lián)系,由此給您帶來的不便,我們表示歉意;2、各章節(jié)標(biāo)題由作者自行確定。華東交通大學(xué)研究生處2005-12-28 密級(jí)_ UDC _編號(hào)_ 基坑支護(hù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與AHP 法方案優(yōu)選 學(xué)位申請(qǐng)人: XXX 學(xué)科領(lǐng)域: 校內(nèi)導(dǎo)師: XXX 教授(職稱前1個(gè)空格,下同校外導(dǎo)師: XX 高工 (無校外導(dǎo)師時(shí)此行不填文字(表格固定行高1.2cm ,無校外導(dǎo)師時(shí)4行,有校外導(dǎo)師時(shí)3行 答辯委員會(huì)主席:華東

3、交通大學(xué)2005屆工程碩士學(xué)位論文基坑支護(hù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與AHP 法土木建筑學(xué)院王永祥 書脊 本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表和撰寫的研究成果,也不包含為獲得華東交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人簽名_日期_關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解華東交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件,允許論文被查閱和借閱。學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容,可以采

4、用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定,本論文保密期X年。 摘要交流變頻調(diào)速在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中的應(yīng)用摘要隨著交流電機(jī)矢量控制理論及其應(yīng)用技術(shù)的推廣,在軋鋼生產(chǎn)線主傳動(dòng)領(lǐng)域己出現(xiàn)交流調(diào)速傳動(dòng)取代直流傳動(dòng)的趨勢。作者在工程碩士課程學(xué)習(xí)期間,參加了唐山不銹鋼1580熱軋帶鋼項(xiàng)目的工程建設(shè),主持負(fù)責(zé)完成了該工程電氣傳動(dòng)成套項(xiàng)目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、方案論證、設(shè)備監(jiān)制、安裝調(diào)試和投產(chǎn)后的設(shè)備維護(hù)工作。順應(yīng)電氣傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢,該項(xiàng)目采用了全交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)。論文以這次工程實(shí)踐為例,對(duì)交流變頻調(diào)速在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中的應(yīng)用作出了理論性研究和總結(jié)。論文首先綜述了變頻器的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀,回顧了

5、交流電機(jī)變頻調(diào)速的基本原理和矢量控制技術(shù)概念與原理,為了直觀表達(dá)電機(jī)空間物理量的時(shí)間屬性,作者在此基礎(chǔ)上首創(chuàng)性地繪出了交流電機(jī)的時(shí)間-空間矢量圖。有針對(duì)性地分析熱軋帶鋼生產(chǎn)線對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求,給出了實(shí)際應(yīng)用的熱軋帶鋼生產(chǎn)線交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)成功案例。對(duì)一些熱軋帶鋼生產(chǎn)線適用的交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)方案作出了技術(shù)比較,相應(yīng)地給出了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)論。以熱軋帶鋼生產(chǎn)線的工藝要求為例,分析了不同負(fù)載特性條件下變頻器使用的技術(shù)要點(diǎn),給出了熱軋生產(chǎn)線一些具體工藝要求下的變頻器調(diào)試要領(lǐng)實(shí)例。最后總結(jié)出交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中的具體工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)要點(diǎn),研究成果可用于類似工程電氣傳動(dòng)成套項(xiàng)目的方案

6、制定、系統(tǒng)集成與構(gòu)建、設(shè)備選型、招標(biāo)評(píng)標(biāo)和安裝調(diào)試等工作當(dāng)中。關(guān)鍵詞:矢量控制,時(shí)間-空間矢量圖,軋機(jī)傳動(dòng),變頻調(diào)速 TECHNICAL AND ECONOMIC ANALYSIS OF FOUNDATION PIT RETAINING STRUCTURE AND OPTIMUM PROGRAMME WITH AHP ABSTRACT With the increase of high building foundation pit and the restriction of the surroundings around foundation pit, it has become a pr

7、ominent research subject to work out properly a project of foundation pit retaining structure with a better economic and technical effect, and renderit comprehensively, scientifically, impartially, and accurately in the bid work of foundation pit retaining structure. In regard to this, the author co

8、nducted a survey of present situation of foundation pit in some domestic cities and, by consulting extensively related materials, made a deep research into the above problem.The thesis first explores the technical adaptability of different foundation pit retaining structure. Then under the guidance

9、of the principle of advanced technology and economic feasibility, the author identifies the technical parameters of primary retaining structure. According to the related quota, after calculation, the author obtains the economic index of primary retaining structure then, on the basis of it, proposes

10、reasonable selection procedure and chart. All of these conclusions are of vital importance to the selection of foundation pit retaining programmes. Besides, the thesis covers the present situation of foundation pit retaining in Nanchang City and accordingly makes an economic analysis and raises some

11、 suggestions.Since it is a complex systematic project, the thesis finally applies the theory of Analytical Hierarchy Process (AHP into the selection of foundation pit retaining structure, and builds a mathematical model and offers in detail the whole calculating process illustrated with a true proje

12、ct example. The conclusion can be used in the bid work for foundation pit retaining structure.Key Words : 目錄 目錄 主要符號(hào)說明 . I第一章 緒論 (11.1 前言 (11.2 輪軌噪聲研究概況 (1第二章 輪軌相互作用關(guān)系 (32.1 2.2 輪軌接觸區(qū)濾波作用及表面粗糙度譜 (52.3 輪軌耦合振動(dòng)功率譜分析 (62.3.1 車輪徑向和鋼軌豎向接觸點(diǎn)功率譜 (62.3.2 車輪徑向振動(dòng)平均功率譜 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.3.3 鋼軌豎向振動(dòng)平均功率譜 (8 第六章 總結(jié) (96.

13、1 主要工作回顧 (316.2 本課題今后需進(jìn)一步研究的地方 (31致謝 (32參考文獻(xiàn) (33附錄A ³³³³³ (34個(gè)人簡歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 (35 A s1外鋼管截面面積; A s2內(nèi)鋼管截面面積; A co名義核心混凝土截面面積(外鋼管內(nèi)徑所包圍的面積; A c核心混凝土截面面積; A sc中空夾層鋼管混凝土截面面積(= A s1+ A c +A s2; B外鋼管邊長; D o內(nèi)鋼管直徑; e o 軸向荷載偏心距; E s鋼材彈性模量; E c混凝土彈性模量; E sc軸壓彈性模量; E sct軸壓切線模量; E sch 軸壓

14、強(qiáng)化模量; E scm抗彎彈性模量; f c混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值; f ck混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值; f cu混凝土立方試塊強(qiáng)度; f p 鋼材比例極限; I sc 組合截面抗彎慣性矩;I s1 外鋼管截面抗彎慣性矩;I s2 內(nèi)鋼管截面抗彎慣性矩;L 構(gòu)件計(jì)算長度;M 彎矩;M in 內(nèi)彎矩;M u 抗彎承載力;N 構(gòu)件所受軸壓力;N in 內(nèi)軸力;N u軸心受壓強(qiáng)度承載力。第一章緒論第一章緒論1.1 前言交流變頻調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)的工控領(lǐng)域1,并且成為了電氣傳動(dòng)的主流。從實(shí)際應(yīng)用的角度對(duì)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)加以研究,將交流變頻調(diào)速理論的基本原理和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的工程實(shí)用技術(shù)相結(jié)合,

15、總結(jié)提煉出一套可以直接服務(wù)于工程技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐的交流變頻調(diào)速技術(shù),從而為各行各業(yè)交流變頻調(diào)速領(lǐng)域的從業(yè)人員,提供一份兼有理論性和實(shí)踐性的技術(shù)資料。本人在學(xué)習(xí)工程碩士課程期間,參加了唐山不銹鋼1580熱軋帶鋼項(xiàng)目的工程建設(shè)?！敖涣髯冾l調(diào)速在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中的應(yīng)用”,是對(duì)這次工程實(shí)踐中變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的理論性研究和總結(jié),在一定程度上也是本人所在單位唐鋼自動(dòng)化公司的領(lǐng)導(dǎo)授意完成的課題。1.2 變頻器的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀國外:隨著我國國民經(jīng)濟(jì)整體的高速發(fā)展,國際知名品牌紛紛進(jìn)入中國:西門子在天津、ABB在北京、富士在無錫、三肯在江陰、東芝在遼陽、安川在上海、艾默生在深圳、施耐德在蘇州、三菱在大連、丹佛斯

16、在天津等,或獨(dú)資,或合資,紛紛建立生產(chǎn)基地,生產(chǎn)不同系列品牌的變頻器。國外廠商紛紛進(jìn)入中國,使中國成了變頻器知名品牌云集的地方。外企在中國實(shí)行的“本土化”戰(zhàn)略,目的在于降低成本,擴(kuò)大其在中國市場的銷售,對(duì)于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在工程技術(shù)上應(yīng)用的研究工作,一般主要由變頻器生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)實(shí)體來做,技術(shù)成果直接服務(wù)于各自的工程技術(shù)人員,鮮見對(duì)外公開。國內(nèi):我國的變頻器市場從上世紀(jì)80年的起始階段開始就被外資品牌所占據(jù)。在歐美、日本等諸多強(qiáng)勢品牌林立的市場環(huán)境中,內(nèi)資品牌不斷學(xué)習(xí)、吸收和積累經(jīng)驗(yàn),逐步發(fā)展壯大。從整體看,雖然目前無論從技術(shù)、資本還是管理方法方面尚不能與知名國際品牌抗衡,但個(gè)別生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)在眾多的

17、內(nèi)資品牌中脫穎而出,表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)母偁帉?shí)力,這些企業(yè)主要有:深圳英威騰、煙臺(tái)惠豐、成都希望森蘭、深圳匯川、深圳安邦信、山東新風(fēng)光電子、深圳阿爾法等。由于中國還基本沒有具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的交流變頻調(diào)速核心技術(shù),也就基本沒有形成真正意義上的變頻傳動(dòng)產(chǎn)業(yè),國產(chǎn)變頻器的核心技術(shù)甚至元器件還依賴國外,如核心元器件IGBT采用德國和日本的進(jìn)口產(chǎn)品,單片機(jī)采用Intel公司的87C196MC或TI公司的DSP。在這樣的國內(nèi)行業(yè)背景下,這些組裝性質(zhì)的國內(nèi)變頻器制造廠家,只有個(gè)別的具備了一定的科研實(shí)力。有限的幾個(gè)能夠開展交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在工程技術(shù)上實(shí)際應(yīng)用研究工作的經(jīng)濟(jì)體,其研究成果也直接服務(wù)于第一章緒論各自的

18、工程技術(shù)人員,鮮見對(duì)外公開。交流變頻調(diào)速經(jīng)過多年的發(fā)展已形成較為完整的理論2,3,4。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展,電氣傳動(dòng)技術(shù)面臨著巨大的革命,交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)、數(shù)字控制取代模擬控制技術(shù)已成為現(xiàn)實(shí)。交流調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)能環(huán)保、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。變頻調(diào)速技術(shù)以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動(dòng)性能及高效率和節(jié)能效果,已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。文獻(xiàn)5介紹了變頻調(diào)速技術(shù)在軋機(jī)電動(dòng)壓下中的應(yīng)用,主要闡述了利用變頻器直流制動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)交流拖動(dòng)系統(tǒng)準(zhǔn)確停車控制的設(shè)計(jì)方法,該方案的優(yōu)點(diǎn)是省去了制動(dòng)單元/ 制動(dòng)電阻,從而有效地降低了成本。文獻(xiàn)6以改進(jìn)以

19、往軋機(jī)主傳動(dòng)采用直流調(diào)速系統(tǒng)性能差為目的,將交交變頻矢量控制理論應(yīng)用于SIMADYN一D全數(shù)字交一交變頻主傳動(dòng)系統(tǒng)中,介紹交一交變頻主電路結(jié)構(gòu)、原理及組成和一些控制電路。應(yīng)用結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和靜、動(dòng)態(tài)性能。由于交交變頻其主電路較為復(fù)雜,如果采用空間矢量控制,其控制部分也相當(dāng)復(fù)雜,為此許多學(xué)者開展了仿真研究7,8,9。文獻(xiàn)10 介紹了薄板坯連鑄連軋精軋機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)應(yīng)用交-交變頻矢量控制系統(tǒng)的特點(diǎn),闡述了交-交變頻矢量控制的基本原理?？梢?我國交流變頻傳動(dòng)實(shí)用技術(shù)主要保密于公司、企業(yè)等經(jīng)濟(jì)體,理論成果主要存在于院校和學(xué)術(shù)團(tuán)體,這種現(xiàn)狀不利于交流變頻傳動(dòng)技術(shù)在我國的研發(fā)、推廣和應(yīng)用。

20、第二章 交流變頻調(diào)速技術(shù)2.1 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理2.1.1 變壓變頻的基本原理異步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行轉(zhuǎn)速可以表示為(p s f s n n I I -=-=1601 (21式中 n 1同步轉(zhuǎn)速(r/min ;f 1定子電源頻率(Hz ;p 極對(duì)數(shù);s 轉(zhuǎn)差率。式(21表明,改變供電電源頻率f 1,同步轉(zhuǎn)速n 1隨之成正比變化,從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的T 型等效電路如圖21所示。 圖21 異步電動(dòng)機(jī)T 型等效電路異步電機(jī)定子電壓與定子感應(yīng)電動(dòng)勢的關(guān)系為U s =E s +R s I s (22定子每相感應(yīng)電動(dòng)勢有效值為E s =4.44f s N s k Ns m (23E

21、s 氣隙磁通在頂子每相中感應(yīng)電勢有效值(V ;f s 定子電源頻率(Hz ;N s 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù);k Ns 基波繞組系數(shù);m 每極氣隙磁通(Wb 。使E s / f s 恒定,則磁通m 保持不變。由式(22,忽略定子漏阻抗壓降,有U s E s ,即U s / f s 恒定,從而滿足電機(jī)鐵心材料經(jīng)濟(jì)選擇磁化曲線額定工作點(diǎn)的要求。I s I r2.1.2 變壓變頻的機(jī)械特性,可近似實(shí)現(xiàn)磁通m 保持不變的恒磁通恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速車輪和鋼軌的表面不平順構(gòu)成了輪軌振動(dòng)的激勵(lì)源,車輪和鋼軌接觸的幾何關(guān)系見圖2-1,圖中S W 是車輪的表面粗糙度;S R 是鋼軌表面的粗糙度;K W 是車輪的接觸彈性鋼度;

22、K R 是鋼軌的接觸彈性剛度。Y W 是車輪的位移變量,Y R 是鋼軌的位移變量。 圖2-1 夾層鋼管混凝土的截面形式Fig. 2-1 Various Composite Forms of CFDST Sections由圖2-1所示可得出在輪軌接觸點(diǎn)處有如下的幾何關(guān)系。R W R W R W K F K F S S Y Y /-+= (2-1式中:F 輪軌間垂直作用力假設(shè)激勵(lì)是周期性干擾力jwt e F -0,將(2-1式對(duì)時(shí)間t 求導(dǎo)得:R W R W R W K jwF K jwF S S Y Y /+= (2-2 2241(3423+ -=R W R W C R R P R R E K

23、式中:P 載荷;E 、車輪與鋼軌的彈性模量和泊松比;W R 車輪的半徑;R R 鋼軌的半徑;與有關(guān)的系數(shù)見表2-1。引入傳遞函數(shù)(W H 、(R H 和(T H ,其表達(dá)式分別如下: 表2-1 混凝土軸壓強(qiáng)度不同表示值之間的近似對(duì)應(yīng)關(guān)系1,30 2.2 電力電子器件2.2.1 半控型器件半控型電力電子器件一般指普通晶體閘流管(Thyristor,簡稱晶閘管,舊稱可控硅整流器件或可控硅(Silicon Controlled Rectifier,SCR。稱普通晶閘管為半控型電力電子器件,主要是因?yàn)樗梢员婚T極控制導(dǎo)通,但不能用門極控制關(guān)斷。在普通晶閘管的門極與陰極間加正向門極電壓,晶閘管很快完全導(dǎo)

24、通。晶閘管導(dǎo)通后,去掉門極控制信號(hào)仍然可以保持導(dǎo)通狀態(tài)。只有電流降到維持電流以下時(shí),晶閘管才關(guān)斷。晶閘管耐壓高、電流大、抗沖擊能力較強(qiáng)、價(jià)格便宜、已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,在全控型功率器件飛速發(fā)展的今天,仍然有很強(qiáng)的生命力。12.2.2 相控變流技術(shù)2.2.3 全控型器件全控型電力電子器件種類很多,主要有以下幾種:門極關(guān)斷晶閘管即GTO晶閘管(Gate Turn-off thyristor,簡稱GTO,我國有研發(fā)制造GTO晶閘管的能力。功率晶體管GTR(Gaint Transistor也稱達(dá)林頓晶體管(Darlingdon GTR,有晶體管的特性,但容易二次擊穿而被毀壞。功率場效應(yīng)晶體管(功率MOSFE

25、T,具有開關(guān)速度快、損耗低、驅(qū)動(dòng)電流小、無二次擊穿現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。絕緣柵雙極晶體管IGBT(Isolated Gate Bipolar Transistor,也叫絕緣門極晶體管。IGBT將MOSFET和GTR優(yōu)點(diǎn)集于一身,不但輸入阻抗高、速度快、熱穩(wěn)定性好、驅(qū)動(dòng)電路簡單,還有通態(tài)電壓低、耐壓高的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為中小功率電力電子器件的主導(dǎo)者。MOS控制晶閘管MCT(MOS Controlled Thyristor,是在SCR的結(jié)構(gòu)里集成了一對(duì)MOSFET,一個(gè)用于開通SCR,一個(gè)用于關(guān)斷SCR。MCT和SCR的不同在于,MCT 是電壓控制器件,SCR是電流控制器件;MCT的控制信號(hào)基于陽極,SCR的控

26、制信號(hào)基于陰。IGCT和IGET 集成門極換向晶閘管(IGCT,是一種在大功率開關(guān)器件GTO 基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的新型大功率電力電子器件。和GTO 相比, IGCT 的關(guān)斷時(shí)間降低了30%,功耗降低40%。IGCT 不需要吸收電路,可以像晶閘管一樣導(dǎo)通,像 IGBT 一樣關(guān)斷,并且具有最低的功率損耗。IGCT 在使用時(shí)只需將它連接到一個(gè)20V 的電源和一 根光纖上就可以控制它的開通和關(guān)斷。由于IGCT 設(shè)計(jì)理想,使得IGCT 的開通損耗可以忽略不計(jì), 再加上它的低導(dǎo)通損耗,使得它可以在以往大功率半導(dǎo)體器件所無法滿足的高頻率下運(yùn)行。功率集成電路PIC (Power-IC ,包括高壓功率集成電路(HV

27、IC 和智能功率模塊SPIC (Smart Power-IC ,是微電子技術(shù)和功率電子技術(shù)的結(jié)合。PIC 將功率器件及其驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、檢測電路和接口電路等集成在一個(gè)或幾個(gè)芯片上,具有尺寸小、可靠性高、有自保護(hù)功能、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。2.2.4 脈寬調(diào)制技術(shù)2.3 矢量控制技術(shù) 術(shù)文獻(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的空間矢量和時(shí)間矢量分別畫圖表述,實(shí)踐中容易造成理解上的割裂和表達(dá)上的不形象。繪出交流電動(dòng)機(jī)的時(shí)間-空間矢量圖就是要實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)的空間矢量和時(shí)間矢量的統(tǒng)一表達(dá),并在同一幅圖中表達(dá)出來,從而簡明對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的空間矢量控制原理的理解和認(rèn)識(shí)2.3.1 交流電機(jī)的時(shí)間矢量設(shè)車輪和鋼軌表面不平順功率譜密度分別為

28、(W 和(R ;接觸點(diǎn)車輪徑向和鋼軌豎向振動(dòng)速度的自功率譜密度分別為(PC Y W 和(PC Y R。根據(jù)“輸出譜=|傳遞函數(shù)|2³輸入譜”這一基本關(guān)系式,引入濾波函數(shù)2|(|k ,由(2-12和(2-13式可得:2.3.2交流電機(jī)的空間矢量 電動(dòng)機(jī)定子垂直剖面圖 2.3.3交流電機(jī)的時(shí)間-空間矢量圖2.3.4矢量變換原理2.4 本章小結(jié)第三章 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)、電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,交流傳動(dòng)技術(shù)已發(fā)展得十分成熟。由于交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)相比,具有單機(jī)容量大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、效率高、結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固、維護(hù)工作量少等特點(diǎn),交流傳動(dòng)系統(tǒng)的性能目前已達(dá)到并在許多方面超過

29、了直流傳動(dòng)系統(tǒng)的性能。交流調(diào)速已廣泛應(yīng)用于各類需調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械,在許多應(yīng)用領(lǐng)域,使用交流傳動(dòng)已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。在冶煉、連鑄,加熱爐,熱軋生產(chǎn)線的輔傳動(dòng)領(lǐng)域也已開始大量應(yīng)用以交流為主的或全交流的調(diào)速系統(tǒng)。因此,除特殊需要外,本工程采用交流調(diào)速的傳動(dòng)方案。3.1交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)3.3.1 單相輸出交-交變頻原理電路構(gòu)成 如圖4-18,由P 組和N 組反并聯(lián)的晶閘管變流電路構(gòu)成,和直流電動(dòng)機(jī)可逆調(diào)速用的四象限變流電路完全相同。變流器P 和N 都是相控整流電路。 工作原理 P 組工作時(shí),負(fù)載電流i o 為正。N 組工作時(shí),i o 為負(fù)。兩組變流器按一定的頻率交替工作,負(fù)載就得到該頻率的交流電。改

30、變兩組變流器的切換頻率,就可改變輸出頻率w o 。改變變流電路的控制角a ,就可以改變交流輸出電壓的幅值。為使u o 波形接近正弦波,可按正弦規(guī)律對(duì)a 角進(jìn)行調(diào)制。在半個(gè)周期內(nèi)讓P 組 a 角按正弦規(guī)律從90°減到0°或某個(gè)值,再增加到90°,每個(gè)控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓就按正弦規(guī)律從零增至最高,再減到零。另外半個(gè)周期可對(duì)N組進(jìn)行同樣的控制。u o 由若干段電源電壓拼接而成,在u o 的一個(gè)周期內(nèi),包含的電源電壓段數(shù)越多,其波形就越接圖4-18近正弦波。因?yàn)槿M的輸出聯(lián)接在一起,其電源進(jìn)線必須隔離,因此分別用三個(gè)變壓器供電。由于輸出端中點(diǎn)不和負(fù)載中點(diǎn)相聯(lián)接,所以在

31、構(gòu)成三相變頻電路的六組橋式電路中,至少要有不同輸出相的兩組橋中的四個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通才能構(gòu)成回路,形成電流。和整流電路一樣,同一組橋內(nèi)的兩個(gè)晶閘管靠雙觸發(fā)脈沖保證同時(shí)導(dǎo)通。兩組橋之間則是靠各自的觸發(fā)脈沖有足夠的寬度,以保證同時(shí)導(dǎo)通。 A. 電路和波形 3.2交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)3.3靜止無功補(bǔ)償系統(tǒng)簡介靜止無功補(bǔ)償裝置(Static Var Compensator,SVC本無功補(bǔ)償及諧波濾波方案考慮對(duì)象為軋機(jī)及其輔傳動(dòng)所產(chǎn)生的無功及諧波,以達(dá)到提升運(yùn)行功率因數(shù),大幅度降低無功損耗,有效消除或抑制諧波含量和電壓畸變,使其達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的目的。35kV母線主要包括R粗軋機(jī)、F1F7精軋機(jī)主傳動(dòng)部分,

32、主要矛盾是無功沖擊、電壓波動(dòng)及諧波濾波;10kV母線主要包括輔傳動(dòng)及其它輔助負(fù)載,主要矛盾是無功補(bǔ)償。35kV 母線因含有R粗軋機(jī)、F1F7精軋機(jī),負(fù)載沖擊很大;10kV母線為輔助負(fù)載,比較平穩(wěn)。因此本方案擬在35kV母線上安裝一套FC(Fixed Capacitor+TCR(Thyristor -Control Reactor型SVC(靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及諧波濾波裝置系統(tǒng),在10kV母線上安裝一套FC靜補(bǔ)裝置。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是:35kV母線電網(wǎng)上安裝SVC系統(tǒng),可以連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償量,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快,可以解決主軋機(jī)對(duì)于電網(wǎng)的劇烈沖擊,穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、濾除諧波,可以充分發(fā)揮SVC的優(yōu)勢,使35k

33、V電網(wǎng)的功率因數(shù)保持在整定值0.95以上。因?yàn)?0kV母線的主要負(fù)載為輔傳動(dòng),負(fù)載的沖擊很小,安裝一套靜態(tài)濾波裝置可以節(jié)約投資,同時(shí)又能滿足電網(wǎng)要求。10kV母線的功率因數(shù)補(bǔ)償指標(biāo)設(shè)計(jì)為>0.92。兩段的綜合效果為動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償及諧波濾波。3.3.1 35kV母線FC+TCR型SVC的補(bǔ)償原理FC+TCR裝置由三部分構(gòu)成(見下頁圖,FC濾波器、TCR相控電抗器和控制保護(hù)系統(tǒng)。FC濾波器用于無功補(bǔ)償及諧波濾波,該濾波器應(yīng)完成以下兩個(gè)任務(wù):提供系統(tǒng)所需要的容性無功功率、濾除負(fù)載及TCR系統(tǒng)本身所產(chǎn)生的諧波。TCR相控電抗器用于平衡系統(tǒng)中由于負(fù)載的波動(dòng)所產(chǎn)生的感性無功功率,該相控電抗器應(yīng)完成以下

34、兩個(gè)任務(wù):提供系統(tǒng)所需要的感性無功功率、穩(wěn)定負(fù)載沖擊所產(chǎn)生的電壓波動(dòng)?？刂票Ｗo(hù)系統(tǒng)包括兩個(gè)方面:一方面為整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)控制,另一方面為相控電抗器的調(diào)相控制。 FC+TCR補(bǔ)償原理圖TCR的基本結(jié)構(gòu)就是由晶閘管構(gòu)成的可控閥體與電抗器串聯(lián),采用三角形連接。這樣的電路并聯(lián)到電網(wǎng)上,就相當(dāng)于電感負(fù)載的交流調(diào)壓電路的結(jié)構(gòu)。吸收的諧波電流和無功功率隨著控制角的增大而減小,實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)無功功率的目的。負(fù)載的變化正是由TCR所產(chǎn)生的變化無功功率加以平衡使得兩者之和總是維持為常數(shù),此常數(shù)感性無功功率被FC的容性無功功率相抵消,最終使得電網(wǎng)的功率因數(shù)保持在設(shè)定值如0.95附近。3.3.2濾波器FCFC濾波器是在并聯(lián)電

35、容器上串聯(lián)濾波電抗器構(gòu)成的,根據(jù)負(fù)載諧波含量的不同組成若干組不同的LC補(bǔ)償濾波回路。FC濾波器所要濾除除的諧波主要來自于兩個(gè)方面:一方面是負(fù)載的所產(chǎn)生的諧波主要來自于整流設(shè)備,其特征諧波為5次、7次、11次、13次等。另一方面來自于TCR相控電抗器。3.3.3相控電抗器TCR下圖為TCR晶閘管控制電抗器的原理和電流波形圖,Th1、Th2為兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管組,分別在電源電壓波的兩個(gè)半周內(nèi)導(dǎo)通,控制角在90°180°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。90°時(shí)吸收的感性無功最大(即短路功率,180°時(shí)吸收的感性無功最小(即空載無功。由于電抗器是純感性負(fù)荷,因此電流滯后電壓90&#

36、176;,電流產(chǎn)生之后感性是無功。 TCR接線原理和電流波形圖TCR相控電抗器由晶閘管相控閥與電抗器串聯(lián)構(gòu)成,三相接線形式大都采用三角形連接,這種接線形式比其他形式電流中諧波含量小。另外,工程實(shí)際中當(dāng)容量較大時(shí)將電抗器分為等容量的兩部分,串接在晶閘管相控閥的兩端,這樣可以使晶閘管在電抗器損壞時(shí)得到額外的保護(hù),見TCR三相接線形式圖。 3.3.4功能特點(diǎn)連續(xù)、快速動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償及諧波濾波。穩(wěn)定電網(wǎng)電壓,提高供電質(zhì)量。抑制閃變。提高上一級(jí)變壓器的負(fù)載能力。降低設(shè)備容量,減少功率損耗。3.3.5系統(tǒng)的構(gòu)成主供電回路內(nèi)容包括:高壓真空開關(guān)柜1臺(tái)(用戶提供FC補(bǔ)償回路內(nèi)容包括:濾波電容器1組(電容器外

37、配熔斷器、內(nèi)接放電電阻濾波電抗器1套(空心保護(hù)裝置若干3.3.6技術(shù)指標(biāo)平均功率因數(shù):0.92裝置能耗:2% 35kV母線FC+TCR型SVC系統(tǒng)單線圖3.4 本章小結(jié)第四章 熱軋帶鋼交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的集成4.1熱軋帶鋼生產(chǎn)線工藝簡介以加熱爐為物流起點(diǎn),熱軋帶鋼生產(chǎn)線的可分為加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)、精軋區(qū)和卷曲區(qū)四個(gè)主要工藝作業(yè)區(qū)。主要設(shè)備包括:兩座加熱爐、一架四輥可逆粗軋機(jī)、一臺(tái)熱卷箱、一臺(tái)飛剪、七架四輥精軋機(jī)、層流冷卻裝置、兩臺(tái)卷取機(jī)、步進(jìn)梁等。熱軋帶鋼生產(chǎn)線的工藝流程示意圖見圖41。 4.1.1加熱爐區(qū)連鑄板坯通過板坯運(yùn)輸輥道,直接送到加熱爐上料輥道,由加熱爐上料裝鋼機(jī)將板坯送入加熱爐內(nèi)加熱。

38、板坯在銜接輥道上(入爐輥道前輥道 ,經(jīng)自動(dòng)測長、高溫計(jì)測溫,以便板坯按布料圖定位準(zhǔn)確對(duì)中及加熱爐過程計(jì)算機(jī)根據(jù)入爐板坯溫度,對(duì)板坯進(jìn)行最佳化加熱控制。 板坯在加熱爐內(nèi)加熱到12500C ,由加熱爐出鋼機(jī)托出爐外,放到出爐輥道上。加熱爐區(qū)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有:上料輥道、銜接輥道、入爐輥道、裝鋼機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng);出鋼機(jī)、爐間輥道、出爐輥道傳動(dòng)系統(tǒng)。按照負(fù)載類型劃分,可以歸類成輥道類負(fù)載和執(zhí)行機(jī)構(gòu)類負(fù)載兩類。 4.1.2粗軋區(qū)加熱好的板坯由輥道運(yùn)送,首先經(jīng)過爐后的高壓水除鱗箱1清除氧化鐵皮,然后板坯經(jīng)粗軋入口輥道和粗軋入口工作輥道進(jìn)入四輥可逆粗軋機(jī)進(jìn)行軋制。四輥可逆粗軋機(jī)前設(shè)有立輥,用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)寬度控制系統(tǒng)(

39、AWC ,修正因軋制力的變化而在板坯寬度上引起的誤差,以及修正板坯頭尾端的寬度差。四輥可逆粗軋機(jī)前設(shè)有高溫計(jì)、后設(shè)有測寬儀和高溫計(jì),監(jiān)9 000除卷取卷取切頭剪熱除精軋機(jī)圖41視帶坯寬度和溫度,以保證精軋質(zhì)量。不合格的中間坯在粗軋出口輥道上由廢鋼推出機(jī)推至收集臺(tái)架上。合格的中間坯經(jīng)過粗軋出口工作輥道和粗軋出口輥道進(jìn)入中間輥道。粗軋區(qū)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有:粗軋入口輥道、粗軋入口工作輥道、立輥軋機(jī)、四輥可逆粗軋機(jī)、電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)、粗軋出口工作輥道、粗軋出口輥道、廢鋼推出機(jī)和粗軋工作輥換輥車傳動(dòng)系統(tǒng)。按照負(fù)載類型劃分,可以歸類成輥道類負(fù)載、軋機(jī)類負(fù)載和執(zhí)行機(jī)構(gòu)類負(fù)載三類。4.1.3精軋區(qū)合格的中間坯經(jīng)過中

40、間輥道、熱卷箱,帶坯經(jīng)切頭、尾后,進(jìn)入精軋前的高壓水除鱗箱2,清除再生氧化鐵皮,然后送入精軋機(jī)組。精軋機(jī)組機(jī)架間設(shè)有液壓活套裝置,使帶鋼進(jìn)行恒定微張力軋制,保證帶鋼的軋制精度。在精軋機(jī)后設(shè)有測厚儀、測寬儀、板型儀,測量并顯示帶鋼的厚度、寬度,與精軋機(jī)組的F1F7 液壓HGC 控制系統(tǒng)、正彎輥系統(tǒng)配合,以提高帶鋼縱向尺寸精度和減少帶鋼橫向厚度公差。為提高帶鋼表面質(zhì)量,延長軋輥使用壽命及降低軋制力,精軋機(jī)組采用軋制潤滑技術(shù)。精軋機(jī)組還設(shè)有除塵裝置。軋制后的成品帶鋼在輸出輥道上的運(yùn)送過程中,經(jīng)層流冷卻裝置將帶鋼冷卻到規(guī)定的卷取溫度。精軋區(qū)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有:中間輥道、熱卷箱入口輥道、熱卷箱、熱卷箱出口

41、輥道、切頭剪入口輥道、切頭剪和精軋前除鱗箱2傳動(dòng)系統(tǒng)。按照負(fù)載類型劃分,可以歸類成輥道類負(fù)載、飛剪類負(fù)載和夾送輥類負(fù)載三類。4.1.4卷取區(qū)帶鋼經(jīng)冷卻后經(jīng)卷取機(jī)入口輥道和夾送輥,送到三助卷輥式卷取機(jī)卷取成鋼卷。卷取后的鋼卷,由卸卷小車將鋼卷從卷取機(jī)卸出,送到打捆站。鋼卷經(jīng)打捆機(jī)臥式打捆后,用步進(jìn)梁送到快速鏈,再由運(yùn)輸系統(tǒng)分別送往檢查線和成品庫。用車間吊車吊運(yùn)臥卷堆放。卷取區(qū)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有:卷取入口輥道、夾送輥、助卷輥和卷取機(jī)芯軸傳動(dòng)系統(tǒng)。按照負(fù)載類型劃分,可以歸類成輥道類負(fù)載、卷軸類負(fù)載和夾送輥類負(fù)載三類。4.2各類負(fù)載對(duì)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求不同類型的負(fù)載具有不同的機(jī)械特性,對(duì)交流變頻傳動(dòng)

42、系統(tǒng)要求也不同。按照上述熱軋帶鋼生產(chǎn)線用到的負(fù)載類型,可以將相對(duì)應(yīng)的對(duì)交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的要求歸納如下。4.2.1輥道類負(fù)載輥道類負(fù)載的特性是:恒速運(yùn)行時(shí),無工作負(fù)荷時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡軸承摩擦轉(zhuǎn)矩,有工作負(fù)荷時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡軸承摩擦轉(zhuǎn)矩和物料摩擦轉(zhuǎn)矩;加速運(yùn)行時(shí),比恒速運(yùn)行增加輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)矩和物料直線慣量轉(zhuǎn)矩。輥道成組運(yùn)行,靠輥面與物料的摩擦傳動(dòng),調(diào)速精度要求不高,可用一臺(tái)變頻器成組驅(qū)動(dòng)。由于成組輥道中只有部分輥?zhàn)优c物料接觸,每臺(tái)輥道電機(jī)要有較高的過載能力,變頻器的輸出功率可以小于一組輥道的電機(jī)總功率。輥道類負(fù)載在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中處于輔助地位,相對(duì)軋機(jī)類負(fù)載而言,需要的變頻傳動(dòng)系統(tǒng)容量小,屬于輔助傳

43、動(dòng)系統(tǒng)。4.2.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)類負(fù)載執(zhí)行機(jī)構(gòu)類別比較多,其中的電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)之外,一般還有直線位置或者角度位置的控制環(huán)節(jié),但只構(gòu)成控制連鎖,并不構(gòu)成控制上的閉環(huán)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)類負(fù)載的特性是:速度隨機(jī)構(gòu)的運(yùn)行要求變化,要求轉(zhuǎn)矩足夠大,短時(shí)工作,運(yùn)動(dòng)受連鎖條件的制約。執(zhí)行機(jī)構(gòu)類負(fù)載要求變頻器有比較充裕的容量儲(chǔ)備,有較多的I/O接口用于連鎖信號(hào)的接線。執(zhí)行機(jī)構(gòu)類負(fù)載在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中處于輔助地位,相對(duì)軋機(jī)類負(fù)載而言,需要的變頻傳動(dòng)系統(tǒng)容量小,屬于輔助傳動(dòng)系統(tǒng)。4.2.3夾送輥類負(fù)載夾送輥類負(fù)載的特性是:夾送輥打開時(shí),輥?zhàn)涌辙D(zhuǎn),電機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡軸承摩擦轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)矩;夾送輥夾送時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)矩在平衡軸承摩擦轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)

44、動(dòng)慣量轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上,對(duì)物料施加轉(zhuǎn)矩。輥?zhàn)映蓪?duì)運(yùn)行,靠輥面與物料的摩擦傳動(dòng)。夾送輥類負(fù)載的調(diào)速精度要求高,針對(duì)不同的工作要求,有單驅(qū)動(dòng)和雙驅(qū)動(dòng)兩種類型。對(duì)于雙驅(qū)動(dòng)的夾送輥,一般采用兩個(gè)變頻器成對(duì)驅(qū)動(dòng),夾送輥夾送時(shí)變頻器與上級(jí)控制器一起實(shí)現(xiàn)負(fù)荷平衡控制,每臺(tái)輥道電機(jī)要有較高的過載能力,變頻器的輸出功率大于電機(jī)的功率。夾送輥類負(fù)載在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中處于輔助地位,相對(duì)軋機(jī)類負(fù)載而言,需要的變頻傳動(dòng)系統(tǒng)容量小,屬于輔助傳動(dòng)系統(tǒng)。4.2.4飛剪類負(fù)載飛剪類負(fù)載的特性是:電機(jī)主要運(yùn)行在啟動(dòng)和制動(dòng)狀態(tài),期間是短暫的恒速運(yùn)行狀態(tài),屬于短時(shí)工作制。飛剪機(jī)械的慣量較大,在啟動(dòng)和制動(dòng)中需要電機(jī)有較大的轉(zhuǎn)矩,電機(jī)的過載

45、要求很高,變頻器要有足夠的容量和良好的過載能力。飛剪類負(fù)載有位置閉環(huán)控制環(huán)節(jié),控制系統(tǒng)很象伺服系統(tǒng),只是由于輸出剪切力是主要目的,因此一般仍然作為傳動(dòng)系統(tǒng)考慮。飛剪類負(fù)載在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中處于輔助地位,相對(duì)軋機(jī)類負(fù)載而言,需要的變頻傳動(dòng)系統(tǒng)容量小,屬于輔助傳動(dòng)系統(tǒng)。但由于變頻器的功率較大,有時(shí)也作為主傳動(dòng)系統(tǒng)來對(duì)待。4.2.5軋機(jī)類負(fù)載軋機(jī)類負(fù)載的特性是:電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩大,需要承受頻繁且比較大的負(fù)荷沖擊,電機(jī)有一定的過載能力。穩(wěn)定工作時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩基本恒定,屬于典型的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。軋機(jī)類負(fù)載對(duì)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速精度要求很高,對(duì)于連軋機(jī)組而言,還要求系統(tǒng)有很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。軋機(jī)類負(fù)載在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中

46、處于主要地位,相對(duì)其它種類的負(fù)載而言,需要的變頻傳動(dòng)系統(tǒng)容量大,屬于主傳動(dòng)系統(tǒng)。4.2.6卷軸類負(fù)載卷軸類負(fù)載的特性是:開始卷繞時(shí)保持一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行,頭部完成卷繞后開始升速并保持卷繞物的張力恒定,此時(shí)屬于典型的恒張力負(fù)載特性,卷繞將近結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)為速度可調(diào)的大慣量調(diào)速系統(tǒng)。卷軸類負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)需要與夾送輥、助卷輥等設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)相作用,實(shí)現(xiàn)卷繞物的恒張力卷取,所以要有很高的調(diào)速精度。卷軸類負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)之外有位置閉環(huán)控制環(huán)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)精確定位。為此卷軸類負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)還要有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和一定的過載能力。卷軸類負(fù)載在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中處于輔助地位,相對(duì)軋機(jī)類負(fù)載而言,需要的變頻傳動(dòng)系統(tǒng)容量小,屬

47、于輔助傳動(dòng)系統(tǒng)。4.3變頻主傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變頻主傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)包括整流變壓器、變頻器和主電機(jī)三部分,系統(tǒng)的工程設(shè)需要統(tǒng)一考慮。4.3.1主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)主電動(dòng)機(jī)可采用適用交流變頻調(diào)速的同步電動(dòng)機(jī)或異步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)在于:同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)高,通常設(shè)定在1使用,而異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)通常約為0.9,同步電動(dòng)機(jī)的效率也較異步電動(dòng)機(jī)高,故所需變頻器的功率較小。異步電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)在于:結(jié)構(gòu)簡單,其維護(hù)工作量小。同步電動(dòng)機(jī)在其滑環(huán)上,雖有少量的維護(hù)量,但與直流電動(dòng)機(jī)的換向器相比卻小得多,而且現(xiàn)代同步電動(dòng)機(jī)電刷的使用壽命很長,電刷的檢查可以和電動(dòng)機(jī)的常規(guī)檢查一起做。因此,熱軋帶鋼生產(chǎn)線的主

48、傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般選用同步電動(dòng)機(jī)。表41 1580mm熱軋帶鋼主電機(jī)參數(shù) 主電機(jī)的最高頻率可以低于20Hz, 功率較大,適用交-交變頻主傳動(dòng)系統(tǒng)。4.3.2 主傳動(dòng)變流裝置同步電機(jī)定子主回路的功率裝置采用三相全控橋式線路,有準(zhǔn)備邏輯無環(huán)流電流切換方式,為三相無環(huán)流可逆式晶閘管變流器。每臺(tái)晶閘管變流柜由晶閘管和熱管風(fēng)冷散熱器構(gòu)成功率組件,采用強(qiáng)迫風(fēng)冷的冷卻方式。同步電機(jī)勵(lì)磁主回路采用晶閘管三相全控單向整流橋,整流橋輸出直接接到電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組。變流器裝置除電力晶閘管元件外,還包括其它的輔助元器件、保護(hù)元器件、小型斷路器等。輔助部件和輔助設(shè)備,對(duì)于組成變流器柜所屬的一切元器件都必須符合該產(chǎn)品的各自的技術(shù)

49、條件以及相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在設(shè)計(jì)選型及訂貨和入廠前必須嚴(yán)加檢驗(yàn),以確保性能可靠、質(zhì)量優(yōu)良,對(duì)其中組成變流器和變流器主回路的關(guān)鍵輔助部件的主要技術(shù)性能。1.晶閘管的散熱技術(shù)風(fēng)冷組件散熱器晶閘管的散熱通常采用風(fēng)冷或水冷方式,風(fēng)冷方式換熱裝置簡單,價(jià)格低廉,應(yīng)用更廣泛。風(fēng)冷方式換熱裝置中,采用熱管原理制造的高效熱管散熱器,由于傳熱效率高、節(jié)省有色金屬,近年來逐步用于電力電子及各類功率半導(dǎo)體設(shè)備。熱管散熱器的主體為熱管,其形狀通常為圓管狀,見圖4-2。正常工況下熱管的兩端組成受熱端和放熱端,管殼為高度真空的密封體,內(nèi)部充有少量工質(zhì)作為傳熱媒介,通常采用液態(tài)介質(zhì)例如水。工作時(shí)熱量由受熱端經(jīng)管殼進(jìn)入熱管,工

50、質(zhì)受熱變成汽態(tài)蒸發(fā),對(duì)管內(nèi)放熱端形成微壓,使汽化工質(zhì)流至放熱端,并在放熱端放熱。遇冷后的液態(tài)工質(zhì)在內(nèi)管壁重新冷凝成液態(tài)工質(zhì),通過毛細(xì)或重力作用回流至受熱端。 圖4-2 熱管工作原理圖2.換向過電壓抑制電路元件并聯(lián)過電壓抑制電路(RC,抑制晶軋管器件關(guān)斷瞬間,由殘存載流子造成的瞬間感應(yīng)過電壓(換向過電壓。過電壓抑制電路中的電容器必須能夠承受周期性尖峰電流沖擊,通常采用電力電子型電容器。過電壓抑制電路中的電阻器要有較高的可靠性和較長的元件壽命,一般選用無電感型電阻器。3. 觸發(fā)電路板- 觸發(fā)脈沖大容量的變流裝置要求觸發(fā)電路能提供足夠大的脈沖觸發(fā)電流,以利于變流器內(nèi)電力晶閘管的相控觸發(fā)和觸發(fā)以后通態(tài)

51、過程的正常工作。觸發(fā)脈沖的幅值、脈沖寬度(持續(xù)時(shí)間、前沿陡度,都必須符合變流器元件廠商的產(chǎn)品資料規(guī)定,并且保證在任何外界條件變化(如環(huán)境溫度的情況下,能夠確?？煽坑|發(fā)。對(duì)觸發(fā)脈沖的主要技術(shù)性能包括:單脈沖波形(參見圖4-3 圖4-3 單脈沖波形a 強(qiáng)觸發(fā)脈沖(I GM 觸發(fā)幅值I GM 幅值大些比較好,但至少大于晶閘管元件產(chǎn)品手冊最大觸發(fā)電流的(35倍,尖峰電流寬度大于晶閘管的延遲導(dǎo)通時(shí)間。b平臺(tái)電流(I G 平臺(tái)電流可取為晶閘管元件產(chǎn)品手冊最大觸發(fā)電流的(1.21.5倍,并盡可能大些。脈沖寬度(T 應(yīng)確保在大電感(如勵(lì)磁回路,脈沖的持續(xù)時(shí)間大于主回路電流上升到5倍以上擎住電流的時(shí)間,并盡可能

52、寬一些。c脈沖前沿徒度 指脈沖電流的上升時(shí)間(上升率,盡可能大些但至少不低于1A/s 。d寬(窄脈沖 寬脈沖主要用于大電感負(fù)載的電路中,為保證電路的運(yùn)行特性,寬脈沖的脈沖寬度應(yīng)接近于晶閘管元件導(dǎo)通電流的寬度(三相橋極限值120°,窄脈沖一般須考慮為相隔60°的雙脈沖,一般取值10°20°電角度。e脈沖列 在觸發(fā)脈沖的寬度范圍內(nèi)存在調(diào)制脈波,脈波頻率通常(57KHZ ,占重比1:1,主要考慮降低觸發(fā)傳遞回路脈沖變壓器體積、觸發(fā)脈沖電路末級(jí)功放管輸出功率、減少晶閘管門極功耗。4. 過電壓過電流保護(hù)4.1 快速熔斷器(短時(shí)過電流保護(hù)用于晶閘管短時(shí)間的過電流保護(hù)

53、,或者當(dāng)晶閘管元件被擊穿產(chǎn)生短路時(shí),用以保護(hù)短路回路內(nèi)健全橋臂上的晶閘管元件用,因此在選取熔斷器時(shí)應(yīng)按照晶閘管通態(tài)(不重復(fù)浪涌電流(I TSM 或晶閘管的額定I 2t 工頻半波峰電流和快速熔斷器的保護(hù)特性額定的I 2t 值選取?？焖偃蹟嗥鞯念~定電壓必須大于變流裝置供電電源的線電壓(三相橋整流并留有足夠的后備。 快速熔斷器的額定電流必須大于變流器輸出額定負(fù)載時(shí)的橋臂支路電流(三相橋支路電流為1/3I DN 并留有足夠的后備,在大功率變流裝置內(nèi),由于熔斷器損耗較大,為充分發(fā)揮變流裝置的載流能力,熔斷器亦允許采用有強(qiáng)迫通風(fēng)的風(fēng)冷方式,此時(shí)熔斷器安裝在風(fēng)道中,可降低熔斷器殼體溫度,提高熔斷器載流能力。

54、I GM前沿適用于快速熔斷器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參見:GB/T 13539.1-1992基本要求及GB/T 13539.4-1992應(yīng)用導(dǎo)則。4.2 瞬間過電壓抑制電路由于變流器輔助電路以及變流器主回路設(shè)備,存在的分布電容、分布電感以及漏電感的存在,造成寄生在元件兩端尖峰的瞬間過電壓,以及當(dāng)斷路器分?jǐn)嗨a(chǎn)生的操作過電壓,盡管時(shí)間很短但對(duì)元件的損傷和破壞力很大,需設(shè)置有效的仰制電路,通常包括:a交、直流側(cè)過電壓抑制器,通常采用高能氧化鋅壓敏電阻作保護(hù),其優(yōu)點(diǎn)較傳統(tǒng)的RC限壓吸能裝置具有體積小、成本低、響應(yīng)速度快及不會(huì)引起變流器電路的小參數(shù)諧振等,器件在產(chǎn)生過電壓之后有自恢復(fù)能力,穩(wěn)態(tài)條件下自耗功率很低(0

55、.5W以下,但能量容量很大(能量密度可達(dá)300J/cm3,因此目前已普遍取代RC電路,其選用參數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)電壓U10mA、泄漏電流小于200A、殘壓比Cb2、能量容量W目前單體可達(dá)50KJ及技術(shù)性能詳見制造商產(chǎn)品說明?？傃b前的特殊檢驗(yàn),建議總裝前脈沖板(連同焊裝后的板上的元器件,在專用設(shè)備上做高、低溫循環(huán)試驗(yàn),以檢驗(yàn)印制板承受空氣溫度迅速變化的能力和印制板組裝焊接件時(shí)容易產(chǎn)生的焊點(diǎn)質(zhì)量問題,進(jìn)行對(duì)早期失效的元器件予篩選更換,高低溫循環(huán)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見(GB3797/89 第4.11部分進(jìn)行,規(guī)定循環(huán)次數(shù)不小于3次,高溫設(shè)定值TH=60、低溫TL=40時(shí)間各30min中間不少于3min,最好全部產(chǎn)品在組裝

56、前一一測試,確保產(chǎn)品質(zhì)量。 。4.3.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱軋帶鋼交-交變頻主傳動(dòng)系統(tǒng)基于SIEMENS公司SIMADYN D全數(shù)字64位處理器構(gòu)成成的矢量控制交-交變頻數(shù)字系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)快速、可靠性強(qiáng)及易于維護(hù)的優(yōu)良品質(zhì)。速度控制速度調(diào)節(jié)器采用典型的PI調(diào)節(jié)器,但P調(diào)節(jié)器和I調(diào)節(jié)器是分開獨(dú)立工作的。傳動(dòng)的速度給定有以下幾種情況:軋制速度,由GE9070PLC302通過網(wǎng)絡(luò)送到SIMANYN D控制器,軋制速度包括過程計(jì)算機(jī)的設(shè)定、人工干預(yù)量、液壓壓下的調(diào)節(jié)量、軋機(jī)間活套的調(diào)節(jié)量; 點(diǎn)動(dòng)速度由GE9070PLC302通過網(wǎng)絡(luò)送到SIMANYN D控制器,數(shù)值為最高速度的10%;軋輥定位則由SIMANYN D本身給定并實(shí)行閉環(huán)控制;內(nèi)控轉(zhuǎn)車速度,通過操作面板OP1給定;在調(diào)試、維護(hù)、處理故障時(shí)用。這些速度給定都要經(jīng)過相應(yīng)的斜率限制后,再送給速度PI調(diào)節(jié)器。速度實(shí)際值由同步電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的脈沖發(fā)生器(1024P/r測量,經(jīng)計(jì)數(shù)變換后,一路直接送到矢量控制,用于震蕩補(bǔ)償控制(實(shí)際中未用,另一路經(jīng)濾波器送到速度調(diào)節(jié)器和矢量控制里。使用濾波器主要是考慮到傳動(dòng)軸、齒輪箱等不是完全剛性的,有一定的彈性扭曲,對(duì)速度來說它相當(dāng)于一個(gè)低頻干擾量。如果不濾波掉,會(huì)引起系統(tǒng)震蕩。速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)矩給定值,轉(zhuǎn)矩給定值限幅為100%。定子電流轉(zhuǎn)矩分量給定限幅值,與最大