一种电渣炉控制系统 所属技术领域
一种电渣炉控制系统，属于自动控制领域。
背景技术
目前，用于电渣炉的直流伺服系统，无论国内外，均采用普通双环逻辑无环流系统，在电渣炉的冶炼控制时，存在着反应速度慢、有超调、有死区、低速性能不好、系统复杂、控制精度不高等问题。
【发明内容】
针对上述问题，本发明提供一种可消除小给定信号时，整流输出的非线性，消除静摩擦和无环流，手段简单、可靠的电渣炉用的控制系统。
本发明由供电装置、主信号装置、调节触发装置和附加电路组成，所述的供电装置由自耦型斯柯特整流变压器、斯柯特同步变压器、可控硅模块、保护用主开关、主接触器、热继电器、过流保护用检测霍尔互感器、反馈由另一套电压型霍尔互感器、电流型霍尔互感器组成，在电源保护主开关下端同时连接有主接触器和斯柯特同步变压器，所述的斯柯特同步变压器的输出端+a、-b分别与调节触发装置中的两个脉冲芯片连接；所述的自耦型斯柯特整流变压器的输入端连接在主接触器的下面，其两个输出端分别连接两个可控硅模块，其中一个模块输出正电压，另一个模块输出负电压，两个模块输出端交叉连接，形成一个输出端，其输出端连接速度反馈用二个信号源，所述的两个信号源由电压型霍尔互感器及电流型霍尔互感器组成，其中电压型霍尔互感器与可控硅模块输出端并联，电流型霍尔互感器与可控硅模块输出端串联。两个模块的输出端穿过电流保护用的霍尔互感器，并分别连接热继电器。
所述的主信号装置由控制冶炼电流大小设定的电位器、冶炼电流实际值反馈整流桥、信号综合运算放大器、绝对值电路、比较器、电子开关、坎值设定电位器和灵敏度调整电位器组成，电流设定电位器和反馈整流桥输出的信号由运算放大器综合，此放大器信号输出分两路，一路去电子开关输入端，而另一路去绝对值电路，绝对值信号输出到比较器的一个输入端，比较器的另一个输入端电路信号来自坎值电压设定电位器，当绝对值电压超过坎值时，则比较器输出电压为11V时，电子开关接通，将综合运算放大器信号送到调节触发器中的2219端子，当比较器输出电压变0V时，电子开关断开，信号则送不到调节触发器中，电子开关的输出信号大小由灵敏度调整电位器控制，其电位器串联在调节触发器装置的2219端子上；
所述的调节触发装置由2219端子、速度调节器，在反馈回路中接有电容的IE加法器、静态消灭环流电路、偏移电路、脉冲芯片及脉冲变压器组成，上述各部件依次串联，其中所述的速度调节器有两个主信号，其一，来自信号装置的信号，其二来自反馈信号源的综合信号，即反电势信号，速度调节器由堵转电流大小的设定电位器和启制动电流波形调整电位器组成，由正负限幅电路联接，当速度调节器信号输出大于堵转电流大小的电位器信号时，限幅电路将输出信号加入到速度调节器的同向端，使速度调节器输出信号达到平衡状态，启制动电流波形的调整电位器利用速度信号自动改变速度调节器的限幅。所述的IE加法器由速度调节器输出信号和反电势信号相加而得到输出信号，在IE加法器反馈回路中设有2uf电容，该电容可消除可逆系统的动态环流，所述的消灭静态环流充电路是在调节触发装置中的运算放大器Ic(3～3)、Ic(3～4)中完成，此运算放大器当输入负信号时为1∶1输出，当输入正信号时为1∶28倍输出，所述的偏移电路是使在控制系统不加给定信号时，使正反组可控硅初始定位于165°～170°之间，所述的脉冲及脉冲变压器是由两个脉冲芯片及四个脉冲变压器(IC4、IC5)组成，每个脉冲芯片产生两个相位互差180°的脉冲信号，两个芯片的输出信号接到四个脉冲变压器的初级绕组，脉冲变压器次级加到可控硅的触发极；
所述的附加电路由调对称电路、抵消电压型互感器残余电压电路、手动试车电路、灭脉冲电路组成，调对称电路保证在控制系统不加给定信号情况下使正反两组可控硅的输出电压大小相等，抵消残余电压电路用于抵消电压型霍尔互感器的残余电压，手动试车电路作用是使初试调试正常，灭脉冲电路是为保证控制系统安全，当出现过流状态时，立即将脉冲灭掉，以防止事故发生和元件损坏。
本发明具有可消除小给定信号时整流输出的非线性，消除静摩擦、消灭死区、反应速度快、无超调系统结构简单、控制精度高等特点。
【附图说明】
图1为本发明电路原理框图；
图2为本发明的供电装置电路图；
图3为本发明的主信号装置电路图；
图4为本发明的调节触发装置电路图；
图5为本发明的速度调节器的变限幅示意图；
图6为本发明的消除静摩擦和非线性原理图；
图7为灭环流原理图。
图中：1电源保护主开关，2主接触器，3自耦型斯柯特整流变压器，4可控硅模块，5过流霍尔互感器，6热继电器，7直流电机，8斯柯特同步变压器，9电压霍尔互感器，10主信号装置，11速度调节器，12 IE加法器，13非对称放大器，14偏移电路，15脉冲及脉冲变压器，16附加电路，17过流继电器GLJ，18QLJ欠流继电器，19冶炼电流设定电位器，20反馈整流桥，21差值放大器，22电子开关，23绝对值电路，24比较器，25坎值电位器，26灵敏度调整电位器，27冶炼电流反馈电路，28制动电流波形调整电位器，29电机堵转电流电位器，30启动电流波形调整电位器，31DA板正负信号端子，32可控硅输出对称电位器，33抵消残余电压电位器，34试车用电位器，35灭脉冲电路，36电流型霍尔互感器，37调节触发装置，38调对称电路，39抵消残余电压电路，40手动试车电路。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明由电源保护主空气开关1、主接触器2、自耦型斯柯特整流变压器3，两个可控硅模块4，过电流霍尔互感器5，热继电器6，直流电机7，斯柯特同步变压器8，电压型霍尔互感器9，主信号装置10，速度调节器11，IE加法器12，非对称放大器13，偏移电路14和脉冲及脉冲变压器15，及调节触发装置37，调对称电路38，抵消残余电压电路39，手动试车电路40构成的附加电路16组成。本发明的供电装置如图2所示，在电源保护主开关下端同时连接有主接触器2和斯柯特同步变压器8，所述的斯柯特同步变压器8的输出端+a和-b分别与调节触发装置37中的两个脉冲芯片连接，自耦型斯柯特整流变压器3的输入端连接在主接触器2的下面，其两个输出端分别连接两个可控硅模块4，其中一个模块输出正电压，另一个模块输出负电压，两个模块4输出端交叉连接，形成一个输出端，其输出端连接速度反馈用二个信号源，信号源包括电压型霍尔互感器9和电流型霍尔互感器36。电压型霍尔互感器9与可控硅模块4输出端并联，电流型霍尔互感器36与可控硅模块4输出端串联，两个模块4另一个输出端穿过可控硅过流霍尔互感器5，并分别连接热继电器6；主信号装置10参见图3，主信号装置10的冶炼电流设定电位器19和冶炼电流反馈整流桥20输出的信号由运算差值放大器21综合，此放大器信号输出分两路，一路去电子开关22输入端，另一路去绝对值电路23，绝对值电路23信号输出到比较器24的一个输入端，比较器24的另一个输入端信号来自坎值电压设定电位器25，当绝对值电路23电压超过坎值时，比较器24输出电压为11V时，电子开关22接通，将综合运算放大器21信号送到调节触发装置37中的2219端子，当比较器24输出电压为0V时，电子开关22断开，信号则送不到调节触发装置中的2219端子，电子开关22的输出信号大小由灵敏度调整电位器26控制，其电位器串联在调节触发器装装置的2219端子上。
调节触发装置如图4所示，调节触发装置37由2219端子、速度调节器11、IE加法器12、非对称放大器13、偏移电路14、脉冲芯片及脉冲变压器15组成，上述各部件依次串联，速度调节器11由堵转电流大小设定的电位器29和制动电流波形调整电位器28、启动电流波形调整电位器30组成，由正负限幅电路联接，当速度调节器11信号输出大于堵转电流大小的电位器29信号时，限幅电路将输出信号加入到速度调节器11的同向端，使速度调节器11的输出信号达到平衡状态，启制动电流波形的调整电位器30、28利用速度信号自动改变速度调节器11的限幅，保证阶跃启制动电枢电流为方波，IE加法器12由速度调节器11的输出信号和反电势信号相加而得到输出信号，在IE加法器12反馈电路中设有2μf电容，该电容可消除可逆系统的动态环流，如图7所示，灭静态环流电路是在调节触发装置中的运算放大器Ic(3～3)、Ic(3～4)中完成，本发明还设有附加电路16，其中包括调对称电路38、抵消电压型互感器残余电压电路39、手动试车电路40、灭脉冲电路35，调对称电路保证在控制系统不加给定信号情况下使正反两组可控硅4的输出电压大小相等，消除残余电压电位器33用于抵消电压型霍尔互感器的残余电压，手动试车电路中的试车用电位器，其作用是使初试调试正常，灭脉冲电路35是为保证控制系统安全。
本发明具体控制过程如下：冶炼开始时，将控制系统送上三相电源，工作状态开关打到自动状态，ZD继电器吸合，并将冶炼的交流电压送到炉子上，如图3所示，冶炼电流设定电位器19设定冶炼电流，开始由于钢锭距离结晶器底部溶渣远，不能产生冶炼电流，既无冶炼电流反馈，因而差值放大器21输出很大，电子开关22被打开，如图4所示，2219端子得到大的负信号，这时，伺服电机7高速旋转，钢锭快速下降，当接近结晶器底部炉渣时，则产生冶炼电流，随着冶炼电流的上升，冶炼电流整流桥20产生电压，2219端子信号越来越小，伺服电机7的转速越来越慢，最后以某一转速达到一种相对稳定状态，当冶炼电流等于设定电流时，2219端子信号变为零，电机迅速制动停止，当冶炼电流超过设定电流时，则2219端子得正信号，则伺服电机7立即由下降状态制动到停止，并反向使钢锭提起，使冶炼电流恢复到设定值。当冶炼电流小于设定值时，2219端子得到负信号，伺服电机7迅速使钢锭下移，冶炼电流加大，并恢复到设定值。从而保证冶炼过程中冶炼电流恒定，完成冶炼过程，主信号装置10实际上是一个接口电路，用于不同技术领域接口电路是不同的，但都要以调节触发装置中的2219端子输入。