文档介绍：中南大学
硕士学位论文
铝合金半连续铸造复合电磁场控制系统的研究
姓名:苏亮
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:廖力清
20090605
要摘复合电磁场应用于铸造技术是一项集机械、电气、铸造和加工工艺等多学科和新技术于一体的研究课题。铝合金半连续铸造生产过程中,在结晶器外设置低频复合电磁场,能够改善凝固结晶条件和铸锭表面品质,从而提高铸坯的质量。复合磁场控制系统为电磁铸造装置提供可控的电流,从而实现磁场控制。因此,复合磁场控制系统的研究对于铝低频半连续铸造的应用具有重要意义。论文分析了低频电磁场在半连续铸造中的作用机理和复合磁场形成原理,提出了复合磁场控制系统的具体设计要求;利用矩阵变换器设计功率电路,讨论了复合磁场与功率电路输出电流之间的联系;设计了空间矢量调制的双级式矩阵变换技术的电流波形闭环控制方案,使输出电流跟踪给定函数的变化。在系统控制电路设计中,基于痛ッ磷槌晒ひ占嗫夭悖基于际酰贔挠布发中采用硬件描述语言设计高频双窄脉冲发生器、通信、液晶显示等模块;利用腃甅砗嗽贔上搭建了一个基于构架的嵌入式刂坪诵摹I杓屏巳机接口电路、看门狗电路及电压电流检测等电路。引入嵌入式实时操作系统/.构建软件架构,实现任务实时切换以及资源的合理调度;研究并设计了电流波形发生器,同时对自定义用户设计驱动函数接口。针对系统工艺过程参数复杂多变、功率电路及电磁感应装置模型复杂的特点,采用白抗扰控制器实现对输出电流的控制。仿真及部分现场运行调试结果表明,该算法可以有效地改善控制系统的动态性能,得到满意的控制效果。整个复合磁场控制器的研究和设计合理,能够达到预期效果。关键词低频半连续铸造,复合磁场,,/.,自抗扰控制器
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⋯名:盟导师签名巡魄中丛月辽日作者签名:丝学位论文版权使用授权书原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。,、、
第一章绪论本文研究目的和意义材料的重要手段之一。近几十年来,运用磁流体力学原理,将电磁场引入材料新材料被列为我国重点资助的四大研究领域之一,是国民经济及其他高新技术发展的基础和先导。电磁成型和加工技术作为一种新的加工工艺是制备新制备过程,通过特定的物理效应和对其多种功能的的综合利用,来实现材料组织性能的改善和工艺过程的优化,已成为材料制备领域的一个重要研究方向。现有的研究表明,外加磁场能够对金属凝固过程产生显著的影响,因此通过施加电磁场控制凝固过程,改善凝固组织,提高合金材料性能的研究具有十分重要的意义。随着科学技术和国民经济的高速发展,我国的铝加工行业整体发展迅速,各种型号的铝合金不断得到开发和利用,同时也对其性能和质量提出更高和更全面的要求。但是由于加工技术落后、设备陈旧等原因,高性能铝材还需从国外大量进口。因此高性能铝材的生产工艺成为了目前我国铝加工行业急需发展的重点【啤铝合金半连铸坯的微观组织不仅影响铸锭的质量,同时还影响它的压力加工性能以及压力加工后金属制品的组织和性能。因此细化晶粒,强制合金元素固溶,抑制宏观和微观偏析,生产具有等轴细晶粒组织的铝合金铸锭,一直是材料界所极为关注的课题。在此背景下,开发出一种既能提高铝合金铸锭内部组织性能,又可以改善铸锭表面质量,减少表面切削量,用以提高铝材利用率,从而大幅度提高经济效益的新工艺成为必然。同时,铝合金铸造也是电磁处理技术应用研究开展较早的领域之一【】。目前,针对铝合金低频半连续铸造工艺方面的研究较多,已经有比较完整的理论体系,然而国内与之配套的关于低频复合磁场控制系统方面的研究较少,大部分依赖设备和技术进口。同时,市场上的普通变频设备难以满足特殊的工艺要求。本文研究内容来源于国家“重点基础研究发展规划资助项目“提高铝材料质量的基础研究”子项“外场作用下的铝合金凝固的部分”,重点研究低频电磁场电磁感应装置复合磁场控制系统的设计与研制,为铝合金半连续铸硕上学位论文第一章绪论
半连续铸造技术及电磁场的应用熔模铸造、壳型铸造等。静态铸造仅是单纯将熔化的金属倒入