电磁抹拭电源系统的设计与研究

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以电磁力作为抹拭工具的电磁抹拭技术克服了传统热镀锌抹拭方法生产效率慢、污染环境、锌层面控制精度低的缺点。电磁抹拭的应用需要电磁场环境,电磁场的产生和品质则依赖于电磁抹拭装置及其电源系统。因此,本文基于电磁抹拭的需求,从以下几个方面开展电磁抹拭电源系统的设计与研究。首先,从电磁抹拭的发展与国内外研究现状出发,阐述了单相电磁抹拭和三相电磁抹拭的抹拭原理,明确了三相电磁抹拭的优势。通过对三相电磁抹拭工作过程及特性的分析,概括出达到抹拭目标的难点和对电源系统的要求,为后面的电源系统设计提供基础。其次,针对传统电磁抹拭电源系统应用场合单一、输出电流受限、系统功率因数低等问题,提出将电压源型背靠背变换器作为电磁抹拭电源系统的主电路拓扑,深入研究并设计了前后级变换器的控制策略。对于前级整流器的控制策略,采用基于电网电压矢量定向的电压电流双闭环矢量控制,实现了直流侧电压与电网电流的稳定控制。在此基础上,为了提高直流侧电压在功率变化时的重新调节能力,引入了负载电流前馈。对于后级逆变器的控制策略,将三相电流作为整体采用电流矢量控制,同时根据检测到镀锌层与实际抹拭期望镀锌层的误差结果实时调整三相电流参数,以实现镀锌层的闭环控制。通过仿真软件验证所提出的电路拓扑与控制策略的合理性与有效性。最后,研制基于TMS320F28379D的电磁抹拭电源系统样机平台,给出了主电路部分各器件的参数选择与控制部分硬件电路和软件程序的设计方法。将搭建好的样机平台接入到电磁抹拭装置电磁线圈上开展实验测试,验证了方案的可行性后将与电磁抹拭装置一同开展热镀锌电磁抹拭,并根据抹拭的需求改进和优化样机,以最终满足电磁抹拭实际生产现场的需求,为热镀锌产业的节能环保提供电源技术的支持。
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