【摘要】：交流異步電機是主要的工業(yè)動力源,但其直接起動時,起動電流達到額定電流的5~8倍,對電機自身和電網(wǎng)有不利的影響。調(diào)壓類軟起動器降低起動電流的效果不理想,周波離散變頻(Cycle-wave Discrete Variable Frequency,CDVF)軟起動器轉(zhuǎn)矩脈動較大,都未能很好地解決異步電機起動問題。因此,研究高性能的軟起動控制方式有利于異步電機更好地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。本課題在國家自然科學(xué)基金項目(51577110)的資助下,以研究軟起動控制方式為目的,對空間電壓矢量變頻(Space Voltage Vector Variable Frequency,SVVF)軟起動器的控制原理和特性進行分析,并對其頻率切換過程進行優(yōu)化。本文主要工作總結(jié)如下:(1)基于正弦供電的空間電壓矢量原理分析和分頻控制方法研究針對交交變頻與交直交變頻中的空間電壓矢量理論的區(qū)別,根據(jù)三相晶閘管的導(dǎo)通特點,確定正弦供電下的6個基本空間電壓矢量瞬時函數(shù),通過積分運算得到其形成的理想磁鏈軌跡為近似于圓形的曲邊六邊形,證明基于正弦供電的空間電壓矢量原理適用于異步電機軟起動控制。根據(jù)該原理對SVVF軟起動器各級分頻的控制方法進行研究,并對CDVF控制的實際電壓導(dǎo)通波形進行分析,總結(jié)兩種控制的區(qū)別和聯(lián)系。(2)SVVF軟起動器和CDVF軟起動器控制電壓諧波及諧波轉(zhuǎn)矩分析通過對SVVF軟起動器和CDVF軟起動器控制電壓進行傅里葉分析,討論基波電壓的三相平衡性,將分析出的諧波含量與轉(zhuǎn)矩特性曲線相結(jié)合,分析諧波轉(zhuǎn)矩的影響,結(jié)果表明兩種控制下的異步電機運行狀態(tài)主要由基波轉(zhuǎn)矩決定,但受諧波轉(zhuǎn)矩的干擾。通過兩種控制的對比發(fā)現(xiàn),相對于CDVF控制,SVVF控制電壓諧波含量及諧波轉(zhuǎn)矩造成的脈動影響都有所下降。(3)SVVF軟起動器與調(diào)壓軟起動器的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流對比分析結(jié)合異步電機等效電路分析,繪制特性曲線,描述異步電機起動過程中的電磁轉(zhuǎn)矩和定子電流軌跡,主要將SVVF軟起動器工頻調(diào)壓階段與直接調(diào)壓起動的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流進行對比分析,證明SVVF軟起動器相比于調(diào)壓軟起動器能提升起動轉(zhuǎn)矩,降低起動電流。(4)SVVF軟起動器的頻率切換過程優(yōu)化和仿真驗證針對SVVF軟起動器變頻過程中出現(xiàn)的異步電機轉(zhuǎn)速大幅度振蕩和負轉(zhuǎn)矩問題,根據(jù)SVVF控制周期內(nèi)的矢量作用規(guī)律,對頻率切換時刻的選擇進行優(yōu)化,并且根據(jù)負載情況選取觸發(fā)角初值,以恒壓頻比原則選取觸發(fā)角終值,對觸發(fā)角的控制進行優(yōu)化。利用MATLAB對優(yōu)化方案進行仿真驗證,仿真結(jié)果表明,優(yōu)化后,SVVF軟起動器控制的異步電機在頻率切換時刻,轉(zhuǎn)速平穩(wěn)提升,無轉(zhuǎn)速突降和負轉(zhuǎn)矩,并且通過仿真對特性分析結(jié)果進行驗證,結(jié)果表明,在SVVF 7、4分頻控制下的轉(zhuǎn)矩脈動影響比CDVF控制分別降低了約17%和11%,SVVF軟起動器控制下的異步電機起動電流比調(diào)壓軟起動器控制下降低了約21%。搭建軟起動器實驗平臺進行測試,實驗結(jié)果表明:頻率切換過程優(yōu)化后,SVVF軟起動器變頻過程中異步電機轉(zhuǎn)速振蕩的幅度有所降低,優(yōu)化方案可行,且在所控制的異步電機處于重載的情況下,相比于直接調(diào)壓軟起動,SVVF軟起動器可以降低20%以上的起動電流。綜上可得,相比于CDVF軟起動器,SVVF軟起動器的轉(zhuǎn)矩脈動情況有所改善,相比于調(diào)壓軟起動器,SVVF軟起動器降低起動電流的特性有所提升。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM343

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本文編號：2452783