本文關(guān)鍵詞：基于DSP的分級變頻軟起動器的研究

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【摘要】：異步電動機軟起動的研究,是近年來人們對電動機起動研究的一個重要方面。由于傳統(tǒng)的軟起動是將晶閘管觸發(fā)角的大小按一定的規(guī)律去改變,以此去減小電動機的輸入電壓,將電動機的起動電流以及起動轉(zhuǎn)矩同時降低,從而無法實現(xiàn)重載起動。雖然變頻器對于電動機的起動效果好,但是由于其成本投入大,僅用于電動機的起動是不經(jīng)濟的。針對以上出現(xiàn)的問題,本文利用晶閘管斬波技術(shù),采用了一種新方案,即分級變頻軟起動技術(shù)。在不增加成本的情況下,通過對工頻半波的通斷控制,達到改變電壓和頻率的目的,滿足電動機對起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的要求。本文以分級變頻理論為依據(jù),通過對各級子頻率進行數(shù)學(xué)分析找出子頻率與原始信號相位角之間的關(guān)系。并且通過對理論以及仿真的研究,計算出了能使電動機達到最大電磁轉(zhuǎn)矩的最優(yōu)觸發(fā)角和最佳的相位角組合。本文的分級變頻軟起動形式提出分四級起動,并且能夠保證在各個子頻率下都可以是最優(yōu)的正序電壓組合和實現(xiàn)啟動轉(zhuǎn)矩最大化。通過對電動機在軟起動調(diào)壓過程中產(chǎn)生電流振蕩的分析,并且為了使在起動中電磁轉(zhuǎn)矩和電流脈動得到抑制,我們提出了電動機分級變頻軟起動控制器中在二分頻到工頻期間實施電動機功率因數(shù)角閉環(huán)控制的觀點。通過分級變頻軟起動器的建模和仿真實驗,并與傳統(tǒng)軟起動方式進行對比,驗證了分級變頻軟起動在重載起動方面所具有的優(yōu)勢。根據(jù)理論的分析和仿真結(jié)果,研制了分級變頻軟起動器實驗樣機,實驗結(jié)果表明,分級變頻軟起動器可以減小起動電流,增大起動轉(zhuǎn)矩,而且其控制效果好,驗證了設(shè)計電路的正確性和可實施性。
【關(guān)鍵詞】：異步電動機 軟起動器 晶閘管 分級變頻 功率因數(shù)角
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM573
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 引言8
• 1.2 交流異步電動機起動裝置的分類和特點8-10
• 1.3 異步電動機軟起動器研究現(xiàn)狀10
• 1.4 分級變頻原理概述10-11
• 1.5 本文的主要工作11-13
• 2 三相異步電動機的起動特性和傳統(tǒng)軟起動器13-21
• 2.1 異步電動機起動特性13-15
• 2.1.1 等效電路13
• 2.1.2 初始轉(zhuǎn)矩特性13-15
• 2.1.3 起動電流特性15
• 2.2 傳統(tǒng)軟起動器15-21
• 2.2.1 傳統(tǒng)軟起動器控制方式16-19
• 2.2.2 傳統(tǒng)軟起動器停車控制方式19
• 2.2.3 傳統(tǒng)軟起動器運行控制方式19-21
• 3 分級變頻控制方式的研究21-41
• 3.1 變頻起動法的基本原理21
• 3.2 單相分頻原理21-23
• 3.3 三相分頻原理23-26
• 3.4 相位最優(yōu)組合選擇方法26-29
• 3.5 分級變頻頻率切換過程的研究29-31
• 3.5.1 最低頻率的選擇29-30
• 3.5.2 中間頻率的選擇30-31
• 3.5.3 頻率等級的切換31
• 3.6 各級子頻率觸發(fā)角的計算31-35
• 3.7 電動機分級變頻軟起動的控制方法35-40
• 3.7.1 分級變頻控制35-36
• 3.7.2 基于功率因數(shù)角反饋的軟起動方法36-40
• 3.8 本章小結(jié)40-41
• 4 分級變頻軟起動的仿真實驗41-50
• 4.1 分級變頻軟起動的仿真模型41-46
• 4.1.1 三相電源模塊42
• 4.1.2 晶閘管組模塊42-43
• 4.1.3 各級子頻率觸發(fā)角模塊和率脈沖發(fā)生模塊43-44
• 4.1.4 同步脈沖發(fā)生器模塊44
• 4.1.5 旁路接觸器模塊44-45
• 4.1.6 功率因數(shù)角反饋模塊45
• 4.1.7 電動機模塊及測量顯示仿真模塊45-46
• 4.2 分級變頻軟起動的仿真結(jié)果分析46-49
• 4.2.1 電動機直接起動和斜坡電壓起動的仿真結(jié)果圖46-48
• 4.2.2 電動機分級變頻軟起動的仿真結(jié)果圖48-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 5 分級變頻軟起動器的硬件設(shè)計50-60
• 5.1 分級變頻軟起動器系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計50-53
• 5.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)50-51
• 5.1.2 主電路的確定51-53
• 5.1.3 處理器模塊的簡介53
• 5.2 分級變頻軟起動系統(tǒng)的具體電路設(shè)計53-59
• 5.2.1 電源電路53-54
• 5.2.2 同步檢測和相序判斷電路54-55
• 5.2.3 電流同步檢測電路55-56
• 5.2.4 電壓檢測電路56
• 5.2.5 電流檢測電路56-57
• 5.2.6 晶閘管截止檢測電路57-58
• 5.2.7 晶閘管脈沖驅(qū)動電路58
• 5.2.8 接觸器控制電路58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 6 分級變頻軟起動器的軟件設(shè)計60-65
• 6.1 系統(tǒng)總體程序設(shè)計60
• 6.2 系統(tǒng)運行各部分各模塊軟件設(shè)計60-64
• 6.2.1 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計60-61
• 6.2.2 系統(tǒng)自檢程序設(shè)計61
• 6.2.3 A/D采樣程序61-62
• 6.2.4 功率因數(shù)角檢測程序62-63
• 6.2.5 分級變頻軟起動的軟件設(shè)計63
• 6.2.6 軟件和硬件抗干擾措施63-64
• 6.3 本章小結(jié)64-65
• 7 實驗結(jié)果測試分析65-72
• 7.1 分級變頻軟起動實驗裝置的介紹65
• 7.2 實驗結(jié)果分析65-72
• 8 結(jié)論與展望72-74
• 8.1 結(jié)論72
• 8.2 展望72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-78
• 附錄78

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本文編號：980688