离散变频软起动器的优化控制研究

发布时间：2020-07-23 17:43

【摘要】：异步电机由于其优越的性能被广泛地用于工业、交通、国防等各个领域,而如何使其获得良好的起动性能逐渐成为人们特别关注的问题。直接起动方式虽然接线简单,便于维护,但起动电流很大,容易造成过大的电流冲击并对接入同一电网的其他电力设备造成影响,同时起动转矩减小,不适用于重载起动场合;传统降压起动方式略优于电机直接起动方式,但不能在降低起动电流的同时提高起动转矩;传统软起动器通过改变触发角减小了起动电流,但同时也减小了起动转矩,限制了其适应范围;离散变频软起动在传统软起动器的基础上,通过对其控制方式的改变,实现变频起动,减小起动电流的同时,增大起动转矩,满足重载起动的要求。本文首先在异步电机等效电路的基础上分析研究了影响异步电机起动特性的两大指标,即起动电流倍数与起动转矩倍数,得出只有降低起动电流的同时增加起动转矩才能保证电机可以满载甚至重载起动的结论;分析异步电机转速与功率因数特性,为后续离散变频软起动的优化控制方案提供理论依据;在上述基础上对离散变频软起动分频算法进行理论研究,最终确定离散分频软起动过程中的具体频段,各频段下的最优相位组合以及各频段间主要的切换方式。其次确定了离散变频软起动的控制方法,对固定角度触发和等效正弦触发两种触发方式进行详细分析,仔细对比其优缺点,选取最适合本文的触发控制方法；采用优化控制方案,即对斜坡电压阶段实施功率因数角闭环控制和频段切换过程中考虑转速达到额定转速且运行时间为各子频段正整数倍的切换策略,以此减小电机由于触发角未补偿和频段切换不平稳所带来电磁震荡现象。最后,本文通过对离散变频软起动进行建模仿真,同时对比分析了异步电机直接起动和传统斜坡电压软起动方式下的电流、转速、转矩仿真波形,验证了离散变频软起动的优点;并对其软硬件实验平台进行了搭建,所得到的实验结果与仿真一致,从而再次验证了离散变频软起动控制技术在电机重载甚至满载时起动时的优越性。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM573
【图文】：

图 2.3 n-φ曲线此它的功率因数总是处于滞后状态，会从电很小，只有 78.5°~84.3°。随着负载的增加，略有提高，功率因数角减小。在负载增加期子的功率因数角基本保持不变，但当负载大数角 增大，如式(2.16)：22 s(2.16)晶闸管触发角而使电机端电压由一个较小值感类负载，电机起动过程中的功率因数角为以称为续流角。电机起动过程中，转速的变闸管输出电压遵循一定规律变化，则起动过调整。数角，异步电机三相对称，以其中一相表示

图 3.9 功率因数角的闭环控制框图附近发生的电磁转矩及电流震荡，如若不进动，甚至影响电机的使用寿命，故考虑通过施方法是通过相关硬件电路（电流过零检测数角 的大小，将上一时刻功率因数角与下化量 ，再根据式(3.25)求出触发角变化量过修正后的触发角 ，利用修正后的触发角控制。-20-10010203040Current(A)

3.4.3 改进型五脉冲序列触发方式改进型五脉冲序列触发方式是在电压同步宽脉冲的基础上，利用等分的五个序列脉冲组合代替宽脉冲，即相当于将宽脉冲斩成五份。如图 3.13 即为 7 分频下采用改进型五脉冲序列触发方式下的脉冲分配图。图 3.13 中黑色脉冲代表实际 7 分频时的触发脉冲顺序，由于晶闸管采用相位控制方法，为确保晶闸管有效导通，必须保证反并联晶闸管组同一时刻至少两组中各有一只晶闸管导通。图中 A、B、C 三相触发脉冲正序对称互差 120°，同一相反并联的两个晶闸管，例如 A和 A 互差 180°。正向触发逻辑是当控制芯片检测到起动信号后，严格按照1 3 5VT VT VT的顺序给晶闸管发出五脉冲序列作为触发信号，且保证上个晶闸管未结束时提前触发下一晶闸管，负向触发逻辑与正向相同。通过对比图 3.13 七分频触发脉冲分配图和第二章图 2.8(c)7 分频时电压导通波形

【参考文献】

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本文编号：2767633