基于模糊自适应控制的潜水泵软启动器的应用研究

发布时间：2017-04-30 04:13

  本文关键词：基于模糊自适应控制的潜水泵软启动器的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的潜水泵软启方法对电压的调节都是不连续的,在潜水泵启动的过程中存在比较严重的二次冲击电流现象。晶闸管串联式潜水泵软启动器在应用中对晶闸管参数的一致性、触发脉冲的同步性要求比较高。同时晶闸管再使用一段时间后,其参数会发生一定程度的变化,其均压性能会有所降低,容易造成整串元器件的损坏,一旦损坏用户就很难维修。潜水泵在使用传统的限流启动方式启动时,存在着启动电流过大,启动时间过长等问题,不能够对其实现启动电流和启动时间的最优控制,容易造成潜水泵这种大容量的设备在启动的过程中产生高耗能。本文针对晶闸管软启动装置应用于潜水泵时存在的一些工程技术问题,研究了一种基于可变电抗器的高压软启动装置。在分析了晶闸管交流调压电路的工作原理和控制方式以及在晶闸管串联式软启动器结构的基础上,提出了可变电抗式软启动结构。通过分析晶闸管串联式可变电抗器的结构与原理、可变电抗器的数学模型,研究了可变电抗式软启动器的软启动原理。在软启动器的控制策略上,介绍了模糊控制,自适应控制策略,最后将模糊自适应控制理论应用于潜水泵的PID控制中,设计了模糊自适应PID控制器。同时针对潜水泵采用传统限流启动方式时存在的问题,在传统限流启动方式中引入模糊自适应控制策略,利用模糊控制在线整定PID的参数,来对潜水泵的启动电流和启动时间进行最优控制。在MATALAB中搭建了基于模糊自适应PID控制的潜水泵限流软启动系统的仿真模型。仿真结果表明,采用可变电抗器可以很好的解决晶闸管耐高压问题；同时与传统的限流软启动方式相比,在限流启动方式中加入模糊自适应PID控制策略,可以有效的降低潜水泵的启动电流,实现潜水泵的启动电流和启动时间的最优控制。
【关键词】：潜水泵 可变电抗器 模糊自适应 软启动
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH38;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 课题研究的背景和意义12
• 1.2 潜水泵高压软启动器的类别12-13
• 1.3 潜水泵软启动方式13-14
• 1.4 国内外研究现状及分析14
• 1.5 本文研究的主要内容14-16
• 2 潜水泵使用软启动器启动的理论基础16-20
• 2.1 潜水泵电机的数学模型16-17
• 2.2 电网波动的允许范围17-19
• 2.3 本章小结19-20
• 3 潜水泵可变电抗式高压软启动技术研究20-34
• 3.1 晶闸管调压电路的工作原理20-26
• 3.1.1 晶闸管的控制方式20-21
• 3.1.2 晶闸管的控制原理21-24
• 3.1.3 晶闸管三相调压电路24-25
• 3.1.4 晶闸管串联式潜水泵软启动器25-26
• 3.2 潜水泵可变电抗式软启动器技术原理26-32
• 3.2.1 晶闸管式可变电抗器的技术原理26-27
• 3.2.2 可变电抗器的等效模型27-31
• 3.2.3 可变电抗式软启动的原理31-32
• 3.3 本章小结32-34
• 4 潜水泵软启动器控制策略的研究及系统仿真34-56
• 4.1 传统PID控制策略34-35
• 4.2 模糊自适应控制策略的分析35-45
• 4.2.1 模糊控制理论35-36
• 4.2.2 自适应控制理论36-38
• 4.2.3 模糊自适应控制策略的提出38-39
• 4.2.4 模糊自适应PID控制器的设计39-45
• 4.3 潜水泵软启动系统仿真45-53
• 4.3.1 软启动系统各子模块设计45-51
• 4.3.2 潜水泵软启动系统的仿真51-53
• 4.4 本章小结53-56
• 5 潜水泵软启动器的硬件和软件设计56-66
• 5.1 主电路硬件设计56-58
• 5.1.1 潜水泵软启动系统框图56
• 5.1.2 晶闸管式功率变换单元的硬件电路56-58
• 5.2 控制电路设计58-61
• 5.2.1 同步信号检测回路58-59
• 5.2.2 电压检测回路59-60
• 5.2.3 电流检测电路60-61
• 5.2.4 晶闸管触发驱动电路61
• 5.3 潜水泵软启动器的软件设计61-64
• 5.3.1 软启动控制系统主程序流程图62-63
• 5.3.2 初始化流程图63-64
• 5.3.3 模糊自适应PID模块程序64
• 5.4 本章小结64-66
• 6 总结与展望66-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 作者简介74

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