【摘要】：交流異步電機(jī)是主要的工業(yè)動(dòng)力源,但其直接起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流達(dá)到額定電流的5~8倍,對(duì)電機(jī)自身和電網(wǎng)有不利的影響。調(diào)壓類軟起動(dòng)器降低起動(dòng)電流的效果不理想,周波離散變頻(Cycle-wave Discrete Variable Frequency,CDVF)軟起動(dòng)器轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大,都未能很好地解決異步電機(jī)起動(dòng)問題。因此,研究高性能的軟起動(dòng)控制方式有利于異步電機(jī)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(xiàng)目(51577110)的資助下,以研究軟起動(dòng)控制方式為目的,對(duì)空間電壓矢量變頻(Space Voltage Vector Variable Frequency,SVVF)軟起動(dòng)器的控制原理和特性進(jìn)行分析,并對(duì)其頻率切換過程進(jìn)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(duì)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(diǎn),確定正弦供電下的6個(gè)基本空間電壓矢量瞬時(shí)函數(shù),通過積分運(yùn)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(jī)軟起動(dòng)控制。根據(jù)該原理對(duì)SVVF軟起動(dòng)器各級(jí)分頻的控制方法進(jìn)行研究,并對(duì)CDVF控制的實(shí)際電壓導(dǎo)通波形進(jìn)行分析,總結(jié)兩種控制的區(qū)別和聯(lián)系。(2)SVVF軟起動(dòng)器和CDVF軟起動(dòng)器控制電壓諧波及諧波轉(zhuǎn)矩分析通過對(duì)SVVF軟起動(dòng)器和CDVF軟起動(dòng)器控制電壓進(jìn)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(jī)運(yùn)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(duì)比發(fā)現(xiàn),相對(duì)于CDVF控制,SVVF控制電壓諧波含量及諧波轉(zhuǎn)矩造成的脈動(dòng)影響都有所下降。(3)SVVF軟起動(dòng)器與調(diào)壓軟起動(dòng)器的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流對(duì)比分析結(jié)合異步電機(jī)等效電路分析,繪制特性曲線,描述異步電機(jī)起動(dòng)過程中的電磁轉(zhuǎn)矩和定子電流軌跡,主要將SVVF軟起動(dòng)器工頻調(diào)壓階段與直接調(diào)壓起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流進(jìn)行對(duì)比分析,證明SVVF軟起動(dòng)器相比于調(diào)壓軟起動(dòng)器能提升起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,降低起動(dòng)電流。(4)SVVF軟起動(dòng)器的頻率切換過程優(yōu)化和仿真驗(yàn)證針對(duì)SVVF軟起動(dòng)器變頻過程中出現(xiàn)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)速大幅度振蕩和負(fù)轉(zhuǎn)矩問題,根據(jù)SVVF控制周期內(nèi)的矢量作用規(guī)律,對(duì)頻率切換時(shí)刻的選擇進(jìn)行優(yōu)化,并且根據(jù)負(fù)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(duì)觸發(fā)角的控制進(jìn)行優(yōu)化。利用MATLAB對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明,優(yōu)化后,SVVF軟起動(dòng)器控制的異步電機(jī)在頻率切換時(shí)刻,轉(zhuǎn)速平穩(wěn)提升,無轉(zhuǎn)速突降和負(fù)轉(zhuǎn)矩,并且通過仿真對(duì)特性分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明,在SVVF 7、4分頻控制下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)影響比CDVF控制分別降低了約17%和11%,SVVF軟起動(dòng)器控制下的異步電機(jī)起動(dòng)電流比調(diào)壓軟起動(dòng)器控制下降低了約21%。搭建軟起動(dòng)器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:頻率切換過程優(yōu)化后,SVVF軟起動(dòng)器變頻過程中異步電機(jī)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(jī)處于重載的情況下,相比于直接調(diào)壓軟起動(dòng),SVVF軟起動(dòng)器可以降低20%以上的起動(dòng)電流。綜上可得,相比于CDVF軟起動(dòng)器,SVVF軟起動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)情況有所改善,相比于調(diào)壓軟起動(dòng)器,SVVF軟起動(dòng)器降低起動(dòng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM343

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2452783