自动控制原理课程设计---高压变频技术在水泥生产中的应用

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1、高压变频技术在水泥生产中的应用 1 1 现场工艺简介现场工艺简介 1.1 水泥生产工艺 水泥的生产步骤，可分为以下八个步骤： 原料的提取（采矿）原料的破碎原料的储存和预均化原料的粉磨（球 磨机）生料的均化和储存煅烧（生料通过旋风筒预热后再进入回转窑烘烤物 料，煅烧成熟料）水泥的粉磨（根据水泥的品质，混合其他的化学原料粉磨） 水泥 的储存与运输 其中物料的粉磨工艺流程是： 电动机通过减速机带动磨盘转动，物料从下料口落到磨盘中央，在离心力的作用下向 磨盘边缘移动并受到磨辊的碾压，粉碎后的物料离开磨盘，被高速向上的气流带至与立磨 一体的分离器，粗粉经分离器后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，

2、在系统的 收尘装置中收集下来。 收尘风机的转速（收尘器所需风量）主要由管磨机内工艺情况（产量及粉的细度）决 定 图 1-1 水泥生产工艺图 高压变频技术在水泥生产中的应用 2 2 收尘风机的选择 收尘机参数： 电动机参数： 热变电阻柜参数： 变频器技术指标： 型号：Y4-73 No31.5F 型号：Y6304-8 型号：HTR 5-2 型号：Harsvert-A06/220 流量：456200m3/h 额定电压：6000V 额定功率：470KW 输入电压：6000V 风压：352kPa 额定电流：55A 轴转速：900r/min 额定频率：50Hz 高压变频技术在水泥生产中的应用 3 3 各环

3、节传递函数分析 变频调节系统的传递函数分析不象直流调速系统那样概念清楚，解析直观，其推导过 程相当复杂，只能借助于计算机去求解。为了简化推导过程，做了理想化假设： 1.异步电动机为理想的电机，即无铁耗、无风阻、无磨擦、各相磁势是正弦量，对应 某频率时电机所有参量为常量。 2.可控硅整流器和电抗器组成一个理想的可调电流原，其阻抗为无穷大。 3.把逆变器看作一个理想开关，即假设其膦理想变频电流源。 4.设给定不变，系统工作于某频率。 5.动态时恒压频比关系仍存在，即气隙磁通始终保持不变，由于系统设置了微分校正 环节，所以这种假设是成立的。 由于作了以上假设，对于图 1 的系统，电压和频率是协调工作

4、的两个通道，这样就可 以在分析电压环时，不考虑频率通道。此时，函数发生器的输出电压相当于在变频调速中 为保证电机恒压频比所需要的电压。电压调节器的输出作为电流给定值，控制电流闭环。 可以认为依靠电流和电压的反馈调节作用调节电机的转矩，从而得到近似直流电动机调电 枢电压调速时的特性。 3.1 电流源动态传递函数 逆就器给异步机供电时， 对于 120 度导电型同时有两个可控硅导通， 整流器也是如此， 电流基本上总是同时流过整流变压器的电动机，如所示。 图 3-1 变流器对电动机供电的等效电路图 RB LB RB LB 整流变压器 整流器 逆变器 电动机 + Ld - rd I1 2121 LLrr

5、 2121 LLrr 高压变频技术在水泥生产中的应用 4 显然此环节输入量电压 Ud，输出量是 I1，其动态传递函数为： ST R SU SI SW Ld 1 /1 )( )( )( 1 （3-1） 其中 bd Rr）rrR2(2 21 反馈信号为电压时电机等效传递函数从异步电动机的等值电路可得到： )I(II 2 m . 1 . （3-2） 由前假设可知，在额定负载时，归算过来的转子电路基本上成为电阻性的，所以转子电路 功率因数很高，在满载情况下，Im可以忽略，这时有 i221 k/III （3-3） 在电流型逆变器中，逆变器的可控量是异步电动机的定子电流。根据（3-3）式知道，确定 了定子

6、电流就确定了转子电流，也就确定了转矩。 由于1cos 2 ，所以异步电动机的转矩 1m2m IKIKM （3-4） 根据电动机机械运动方程式并考虑到（3-4）式可得 dt dn K375 GD II m 2 fz1 （3-5） 又有 U1E1=Ken 代入上式得 对上式两边取拉氏变换即可得到电机的等效传递函数： （I1-Ifz） （S）=TmU1（S）S 即 ST 1 )S)(I( )S(U mI1 1 fz （3-6） 其中 2 em 2 m KK375 GD T ，是电动机积分时间常数。 3.2 可控硅及触发电路传递函数 可控硅及触发电路的传递函数和直流整流系统一样。整流器的整流电压是输出量，电 Bd21 Bd L R2rrr2 L2LL2 T dt dU KK375 GD II 1 2 em 2 fz1