板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法及装置。所述校正方法包括：分别采集流过所述K个感应线圈的交流电流信号；将K个感应线圈的交流电流信号分别转换为K个交流电压信号；将K个交流电压信号分别转换为K个偏置电压为V

Magnetic field direction correction method and slab agitator

【技术实现步骤摘要】
板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法及装置
本专利技术涉及一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法及装置。本专利技术涉及板坯电磁搅拌器的电气系统，具体涉及二冷区板坯电磁搅拌器和结晶器板坯电磁搅拌器磁场方向校正。
技术介绍
板坯电磁搅拌器最初应用在二冷区区域电磁搅拌，然后逐步发展到应用结晶器电磁搅拌。根据不同的冶金工艺需求和连铸线上应用位置场所不同。板坯电磁搅拌器一般采用二相（二相电压之间相位角差为90°）或者三相（三相电压之间相位角依次差为120°）低频变频电源给予供电，电流频率一般为1-16Hz。图1所示为现有的二相低频变频电源为板坯电磁搅拌器供电的电路示意图。图中，R_a、L_a分别为板坯电磁搅拌器其中一个线圈的等效电阻、等效电感，R_b、L_b分别为另外一个线圈的等效电阻、等效电感。i_a、i_b分别为流过两个线圈的电流。在实际应用中，因为板坯电磁搅拌器的铁芯是长条铁芯、不对称，而且每一组线圈在铁心上所缠绕位置和匝数都不一样，与方圆坯的具有对称位置铁心和相同的线圈匝数不同，这样导致每一相线圈上的等效电感L与等效电阻R的值不同，即每一相线圈电流滞后电压角)值不同，其中XL=，最终表现出每一相的电流滞后电压的相位角不同，尤其在低频时二相或者三相之间电流滞后电压的滞后角相差更大。在这种情况下，尽管变频电源输出的SPWM调制电压波形相位角相差为90°或者120°的二相或者三相变频电源，但因每一相电流滞后电压的相位角不一样，因此流进板坯电磁搅拌器的二相电流或三相电流相位角差不为90°或者120°，这样在板坯电磁搅拌器空间周围没有形成真正均匀理想意义上的二相或三相行波磁场，无法使得板坯电磁搅拌器磁场效率和搅拌功率达到最优化。图2所示为图1所示的二相正交变频电源施加到板坯电磁搅拌器上的实测电压波形、电流波形，其中，1通道、2通道分别为二相电源的A相输出电压波形、B相输出电压波形，3通道、4通道分别为A相输出电压施加到一个感应线圈上采集的电流波形、B相输出电压施加到另一个感应线圈上采集的电流波形。从图中明显可以看出A相交流电压超前B相交流电压的相位为90.02°，但是A相交流电压施加到一个感应线圈后的交流电流超前B相交流电压施加到另一个感应线圈后的交流电流的相位为102.97°，也就是说施加到板坯电磁搅拌器两个线圈上的交流电流的相位差不为90°，没有形成真正意义上的二相正交磁场。同时板坯电磁搅拌器一般应用于钢厂的连铸生产线上，现场环境异常恶劣，而且板坯电磁搅拌器需要通以大电流，线圈和铁心发热功率比较大，因此采用水循环冷却的方式，在这样的背景下，电磁搅拌器的线圈和铁心往往容易氧化而生锈，同时电磁搅拌器工作时的温度范围也比较宽，如电磁搅拌器开始工作时和工作一段时间后的温度相差50℃左右，如此宽的温度范围，磁芯的磁导率也会相差很大，不同温度下体现出的等效阻抗值也会表现不同，从而使得电流相位角差不为90°或者120°，这样在板坯电磁搅拌器空间周围没有形成真正均匀理想意义上的二相或三相行波磁场。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是针对流过板坯电磁搅拌器各个感应线圈的电流无法形成理想的二相或三相行波磁场的问题，提供一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法，所述板坯电磁搅拌器包括K个感应线圈；所述K个感应线圈中第m个感应线圈由K相交流电源中第m相输出电压供电，从而对板坯进行电磁搅拌；K相交流电源中，第1相输出电压、第2相输出电压、……、第K相输出电压的相位角依次增大，且定义K相交流电源中第m相输出电压的初始相位角的预设值为θvm，m=1,2,…,K；所述板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法包括如下步骤：步骤（A）：分别采集流过所述K个感应线圈的交流电流信号；步骤（B）：将步骤（A）中采集的K个感应线圈的交流电流信号分别转换为K个交流电压信号；步骤（C）：将步骤（B）中K个交流电压信号分别转换为K个偏置电压为VREF的交流电压信号；步骤（D）：分别将步骤（C）中K个偏置电压为VREF的交流电压信号与基准电压VREF进行比较，得到K个方波信号；步骤（E）：分别捕获步骤（D）中K个方波信号的上升沿所在时刻，并根据K个方波信号的上升沿所在时刻计算第2个方波信号与第1个方波信号之间的相位差Δθ2,1、……、第m个方波信号与第m-1个方波信号之间的相位差Δθm,m-1、第K个方波信号与第K-1个方波信号之间的相位差ΔθK,K-1；步骤（F）：根据步骤（E）中各个相位差调整所述K相交流电源中的交流电压的初始相位角，从而调整板坯电磁搅拌器磁场方向，使得对于任意m值，令K相交流电源中第m相输出电压与第m-1相输出电压之间的相位差为2(θvm-θvm-1)-Δθm,m-1。本专利技术中，通过采集流过各个感应线圈的交流电流信号，经过I/V转换、电压偏置、电压比较、上升沿采集、相位差计算，从而可以得到K相交流电源中各相信号之间的相位差，还可以计算各相信号之间的相序，从而根据相位差对K相交流电源中的交流电压的初始相位角，从而可以使得二冷区二相板坯电磁搅拌器和结晶器三相板坯电磁搅拌器实现真正意义上的正交磁场和行波磁场，使得电磁搅拌器的搅拌功率更大、磁场波动更小、搅拌力量更均匀，可以让铸坯的内部组织结构和品质的一致性更好。上述技术方案中，K=2且θvm-θvm-1=π/2；或K=3且θvm-θvm-1=2π/3。上述技术方案中，K相交流电源为二相交流电源；二相交流电源中，第1相输出电压的初始相位角的预设值为θv1=ωt，第2相输出电压的初始相位角的预设值为θv2=ωt+(π/2)，其中角频率ω=2πf，f为输出电压的频率，t为时间变量；且所述步骤（F）中：根据步骤（E）中的相位差Δθ2,1，将所述二相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-(π/2)+Δθ2,1，并保持第2相输出电压的初始相位角不变；或根据步骤（E）中的相位差Δθ2,1，将所述二相交流电源中第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt+π-Δθ2,1，并保持第1相输出电压的初始相位角不变。上述技术方案中，K相交流电源为三相交流电源；三相交流电源中，第1相输出电压的初始相位角的预设值为θv1=ωt-(2π/3)，第2相输出电压的初始相位角的预设值为θv2=ωt，第3相输出电压的初始相位角的预设值为θv3=ωt+(2π/3)；且所述步骤（F）中：根据步骤（E）中的相位差Δθ2,1、Δθ3,2，将三相交流电源中第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt+(2π/3)-Δθ2,1，将第3相输出电压的初始相位角调整为θv3’=ωt+2π-Δθ2,1-Δθ3,2，并保持第1相输出电压的初始相位角不变；或根据步骤（E）中的相位差Δθ2,1、Δθ3,2，将三相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-(4π/3)+Δθ2,1，将第3相输出电压的初始相位角调整为θv3’=本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法，所述板坯电磁搅拌器包括K个感应线圈；所述K个感应线圈中第m个感应线圈由K相交流电源中第m相输出电压供电，从而对板坯进行电磁搅拌；K相交流电源中，第1相输出电压、第2相输出电压、……、第K相输出电压的初始相位角依次增大，且定义K相交流电源中第m相输出电压的初始相位角的预设值为θv

【技术特征摘要】
1.一种板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法，所述板坯电磁搅拌器包括K个感应线圈；所述K个感应线圈中第m个感应线圈由K相交流电源中第m相输出电压供电，从而对板坯进行电磁搅拌；K相交流电源中，第1相输出电压、第2相输出电压、……、第K相输出电压的初始相位角依次增大，且定义K相交流电源中第m相输出电压的初始相位角的预设值为θvm，m=1,2,…,K；
K=2且θvm-θvm-1=π/2，或K=3且θvm-θvm-1=2π/3；
其特征在于：所述板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法包括如下步骤：
步骤（A）：分别采集流过所述K个感应线圈的交流电流信号；
步骤（B）：将步骤（A）中采集的K个感应线圈的交流电流信号分别转换为K个交流电压信号；
步骤（C）：将步骤（B）中K个交流电压信号分别转换为K个偏置电压为VREF的交流电压信号；
步骤（D）：分别将步骤（C）中K个偏置电压为VREF的交流电压信号与基准电压VREF进行比较，得到K个方波信号；
步骤（E）：分别捕获步骤（D）中K个方波信号的上升沿所在时刻，并根据K个方波信号的上升沿所在时刻计算第2个方波信号与第1个方波信号之间的相位差Δθ2,1、……、第m个方波信号与第m-1个方波信号之间的相位差Δθm,m-1、第K个方波信号与第K-1个方波信号之间的相位差ΔθK,K-1；
步骤（F）：根据步骤（E）中各个相位差调整所述K相交流电源中的交流电压的初始相位角，从而调整板坯电磁搅拌器磁场方向，使得对于任意m值，令K相交流电源中第m相输出电压与第m-1相输出电压之间的相位差为2(θvm-θvm-1)-Δθm,m-1。


2.根据权利要求1所述的板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法，其特征在于：K相交流电源为二相交流电源；二相交流电源中，第1相输出电压的初始相位角的预设值为θv1=ωt，第2相输出电压的初始相位角的预设值为θv2=ωt+(π/2)，其中角频率ω=2πf，f为输出电压的频率，t为时间变量；
且所述步骤（F）中：
根据步骤（E）中的相位差Δθ2,1，将所述二相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-(π/2)+Δθ2,1，并保持第2相输出电压的初始相位角不变；或
根据步骤（E）中的相位差Δθ2,1，将所述二相交流电源中第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt+π-Δθ2,1，并保持第1相输出电压的初始相位角不变。


3.根据权利要求1所述的板坯电磁搅拌器磁场方向校正方法，其特征在于：K相交流电源为三相交流电源；三相交流电源中，第1相输出电压的初始相位角的预设值为θv1=ωt-(2π/3)，第2相输出电压的初始相位角的预设值为θv2=ωt，第3相输出电压的初始相位角的预设值为θv3=ωt+(2π/3)；
且所述步骤（F）中：
根据步骤（E）中的相位差Δθ2,1、Δθ3,2，将三相交流电源中第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt+(2π/3)-Δθ2,1，将第3相输出电压的初始相位角调整为θv3’=ωt+2π-Δθ2,1-Δθ3,2，并保持第1相输出电压的初始相位角不变；或
根据步骤（E）中的相位差Δθ2,1、Δθ3,2，将三相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-(4π/3)+Δθ2,1，将第3相输出电压的初始相位角调整为θv3’=ωt+(4π/3)-Δθ3,2，并保持第2相输出电压的初始相位角不变；或
根据步骤（E）中的相位差Δθ2,1、Δθ3,2，将三相交流电源中第1相输出电压的初始相位角调整为θv1’=ωt-2π+Δθ2,1+Δθ3,2，将第2相输出电压的初始相位角调整为θv2’=ωt-(2π/3)+Δθ3,2，并保持第3相输...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪亮，刘勇，任驰，李爱武，肖红，王文宇，袁鹏，邹志强，解苗，陈民乐，
申请(专利权)人：湖南中科电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43