【正文】 的程中，電流上升變化的速率是根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的調(diào)整而設(shè)定的。電流上升速率越大，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，起動(dòng)時(shí)間越短。這種啟動(dòng)方式應(yīng)用最為廣泛。尤其適用于泵與風(fēng)機(jī)類負(fù)載的啟動(dòng)。 斜坡恒流軟啟動(dòng) (3)階躍啟動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)的瞬間即將電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流直接增大至所設(shè)定的電流值并保持該值直至啟動(dòng)完畢的方法，稱為階躍起動(dòng)。通過調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流的設(shè)定值，可以達(dá)到快速啟動(dòng)的效果。這種啟動(dòng)方式在啟動(dòng)瞬間的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，適用于較大負(fù)載的啟動(dòng)，如一些帶負(fù)載啟動(dòng)的設(shè)備。 脈沖階躍軟啟動(dòng)(4)脈沖沖擊啟動(dòng)。在起動(dòng)開始階段，讓晶閘管在極短時(shí)間內(nèi)，以較大電流導(dǎo)通一段時(shí)間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，進(jìn)入恒流起動(dòng)。該方式是所介紹的啟動(dòng)方式中啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大的一種，該啟動(dòng)方式在啟動(dòng)初始階段有一個(gè)較大的啟動(dòng)沖擊電流，該電流值大于設(shè)定的恒流啟動(dòng)值I，從而產(chǎn)生較大的沖擊矩去克服較大的靜摩擦轉(zhuǎn)矩，使設(shè)備能夠啟動(dòng)，然后即進(jìn)入恒流啟動(dòng)階段直至啟動(dòng)完畢。在脈沖恒流軟啟動(dòng)方式中的脈沖啟動(dòng)階段電流的幅值(可為全壓?jiǎn)?dòng)的電流幅值)和維持時(shí)間是可以設(shè)定的。脈沖恒流軟啟動(dòng)方式的啟動(dòng)沖擊轉(zhuǎn)矩大，適用于重載啟動(dòng)，如皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)的帶載啟動(dòng)等。 脈沖沖擊軟啟動(dòng)所謂變頻軟啟動(dòng)就是利用變頻器同時(shí)降低電源電壓和頻率，使之在得到足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的前提下有效的減少啟動(dòng)電流的啟動(dòng)方法。分級(jí)變頻軟啟動(dòng)主電路的結(jié)構(gòu)和三相晶閘管軟啟動(dòng)主電路的結(jié)構(gòu)相似。在每個(gè)支路反向并聯(lián)兩個(gè)晶閘管，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，使每?jī)蓚€(gè)工頻電源周期導(dǎo)通一個(gè)正半波和一個(gè)負(fù)半波，以產(chǎn)生頻率為25Hz電源波形；若每三個(gè)工頻電源周期選擇連續(xù)導(dǎo)通兩個(gè)正半波后再連續(xù)導(dǎo)通兩個(gè)負(fù)半波，則可產(chǎn)生頻率為50／3Hz的電源波形；而每五個(gè)工頻電源周期選擇連續(xù)導(dǎo)通三個(gè)正半波后再連續(xù)導(dǎo)通三個(gè)負(fù)半波，則可形成頻率為10Hz電源波形。分級(jí)變頻軟啟動(dòng)利用電子軟啟動(dòng)磁通不飽和的缺陷，通過改變頻率，來改變v／f比，從而改變磁場(chǎng)，增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。，通過該表我們可以看出軟啟動(dòng)與傳統(tǒng)降壓?jiǎn)?dòng)方式的不同之處主要有以下幾點(diǎn)：(1)無沖擊電流。軟啟動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中，通過逐漸增大晶閘管的導(dǎo)通角，使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值。(2)恒流啟動(dòng)。軟起動(dòng)器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機(jī)在啟動(dòng)過程中保持恒流，確保電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)。(3)根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性，可自由地?zé)o級(jí)調(diào)整至最佳的啟動(dòng)電流。由于變頻啟動(dòng)成本較高，各種有接點(diǎn)的啟動(dòng)方法性能欠佳，軟啟動(dòng)方式成為首選的方法。本文主要是為了解決鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中所產(chǎn)生的一些列問題，在查閱了大量中外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)以上問題，對(duì)交流調(diào)壓鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)電路的觸發(fā)方案穩(wěn)定性和啟動(dòng)電流的控制方面展開了深入的研究和分析。具體分析內(nèi)容如下：(1)研究了交流調(diào)壓鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的三種工作模式：三相導(dǎo)通模式、兩相導(dǎo)通模式和三相全不通模式，并推到了各個(gè)模態(tài)下的計(jì)算公式，得到了交流調(diào)壓鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)在不同模態(tài)下的狀態(tài)方程模型。在推導(dǎo)兩相導(dǎo)通模態(tài)的計(jì)算公式的時(shí)候，運(yùn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的方法來解耦有一定的新意。(2)提出了交流調(diào)壓電路的觸發(fā)穩(wěn)定性問題。分析了三相交流調(diào)壓電路的有限狀態(tài)機(jī)模型和移相范圍，并以此為準(zhǔn)分析了現(xiàn)有的觸發(fā)方案，即電壓同步雙脈沖出觸發(fā)、電壓同步寬脈沖觸發(fā)。最后確認(rèn)了電壓同步的寬脈沖觸發(fā)方案更好。并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上述結(jié)論。(3)研究了交流調(diào)壓鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的恒流控制問題。將PID控制器應(yīng)用于該控制系統(tǒng)，并給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程。 第2章 交流調(diào)壓軟啟動(dòng)電路的觸發(fā)方案的研究交流電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)啟動(dòng)技術(shù)，如定子串電阻／電抗器啟動(dòng)、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)、星形一三角形降壓?jiǎn)?dòng)、轉(zhuǎn)子串電阻或頻敏變阻器啟動(dòng)等，在交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)技術(shù)的發(fā)展過程中都有過重要應(yīng)用。但隨著晶閘管技術(shù)的發(fā)展，三相交流調(diào)壓軟啟動(dòng)器因?yàn)榫哂行阅芰己谩a(chǎn)品多樣、電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)以及轉(zhuǎn)矩或電流可閉環(huán)控制等優(yōu)點(diǎn)，使得電子軟啟動(dòng)器得到了深入而廣泛的發(fā)展，成為軟啟動(dòng)市場(chǎng)中的主流產(chǎn)品。在電機(jī)定子三相進(jìn)線電路上串聯(lián)三個(gè)雙向晶閘管來控制電壓的雙向通斷。通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來改變加到定子端的電壓。由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和定子端電壓的關(guān)系T∝U的平方、定子電流和定子端電壓的關(guān)系I∝U可知，通過改變電壓的有效值可以達(dá)到改變交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流和轉(zhuǎn)矩的目的。利用交流電機(jī)的電壓特性曲線的特點(diǎn)來控制交流電機(jī)的動(dòng)，是電子軟啟動(dòng)器的主要控制思路。其采用三對(duì)反向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)于電動(dòng)機(jī)的三相供電電路上，利用晶閘管的電子開關(guān)特性，通過控制其觸發(fā)脈沖、觸發(fā)角的大小來改變晶閘管的開通時(shí)間，從而改變電動(dòng)機(jī)定子輸入端的電壓，以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程的目的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)完成以后，即當(dāng)其端電壓升高至額定電壓時(shí)，三相旁路接觸器吸合，使電動(dòng)機(jī)直接并網(wǎng)運(yùn)行。在開始啟動(dòng)時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通角從“0”開始逐漸增大，電動(dòng)機(jī)的端電壓也從零開始上升，直至達(dá)到滿足起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，確保了啟動(dòng)的成功。(M)、晶閘管Thl～Th6組成。在該電路中，采用了電子器件的開關(guān)模型，每一個(gè)器件都只有兩種工作狀態(tài)：導(dǎo)通或截止。電路中所有元器件的工作情況的組合構(gòu)成了該電路的一個(gè)工作狀態(tài)。一個(gè)由n個(gè)器件組成的電路共有2個(gè)狀態(tài)，由此構(gòu)成了2維的離散事件的狀態(tài)空間，但當(dāng)電路實(shí)際工作時(shí)不會(huì)取遍所有的狀態(tài)組合，而是沿著狀態(tài)空間的某條軌跡運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)以后，就會(huì)沿著一條封閉的曲線循環(huán)的運(yùn)動(dòng)，從而建立了電路的有限狀態(tài)機(jī)模型，用它來分析三相交流調(diào)壓電路非常方便。 為了形成電流回路，在三相交流調(diào)壓電路的任意時(shí)刻，至少要保證有兩個(gè)元器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，它們要處于不同的相，其中至少要有一個(gè)是流向負(fù)載端，而另一個(gè)流向電源端。當(dāng)電路處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，6個(gè)晶閘管將按照Thl、ThThThThTh6的順序循環(huán)導(dǎo)通觸發(fā)，并且相鄰兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)時(shí)刻的電度角要相差60。下面是用大寫字母表示的導(dǎo)通器件所屬的相，用“+”表示流向負(fù)載端，用“表示流向電源端，即A+、A、B+、B、C+、C分別表示晶閘管Thl、ThThThThTh2導(dǎo)通。按照以上規(guī)則進(jìn)行分析，就可以得到三相交流調(diào)壓電路的13個(gè)可能存在的狀態(tài)，如圖2．2所示。它們分別是：三相全導(dǎo)通即A+BC、A+BC+、A+B+C、AB+C、ABC+、A+B+C+；兩相導(dǎo)通，即A+B、AB+、AC+、A+C、B+C、BC+以及三相全不通的狀態(tài)。 進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)以后，電路的狀態(tài)就沿著狀態(tài)圖中的某一條封閉曲線循環(huán)運(yùn)動(dòng)，如果把每一條封閉的曲線稱為一種工作模式，那么三相交流調(diào)壓電路有兩類正確的工作模式，即“三相全導(dǎo)通——兩相導(dǎo)通”交替工作模式和“兩相導(dǎo)通——全關(guān)斷”交替工作模式。當(dāng)電路工作在“三相全導(dǎo)通——兩相導(dǎo)通”交替工作模式時(shí)，設(shè)定相電壓的零相位點(diǎn)為觸發(fā)角的起始點(diǎn)，那么顯然，是電流開始上升那一點(diǎn)滯后于電壓零相位點(diǎn)的電角度。為了更好的實(shí)現(xiàn)控制作用，在一般情況下電流應(yīng)該是不連續(xù)的。假設(shè)：一功率因數(shù)角(電流連續(xù)時(shí)電流滯后于電壓的電角度)一電流滯后角(電流下降到零的瞬間滯后于電壓相位點(diǎn)的電度)一電流截止角(電流為零的那一段對(duì)應(yīng)的電角度)顯然，,并且隨著的不斷減小也隨之減小，但輸出電流卻增大并逐漸的趨向于連續(xù)，在電流連續(xù)的臨界點(diǎn)有。對(duì)于電壓同步，理論上的觸發(fā)角的移相范圍為 () 很明顯，每一相電路只有在負(fù)向(正向)晶閘管電流過零后給出觸發(fā)脈沖才能對(duì)正向(負(fù)向)晶閘管產(chǎn)生作用，所以有。而當(dāng)≥150時(shí)，由于電流流入相的(例如B相)相電壓已經(jīng)高于流出相(例如A相)的相電壓，三相繞組實(shí)際上已經(jīng)不可能通電，電機(jī)也不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于電流同步的交流調(diào)壓電路，是通過控制電流截止角來控制電壓和電流的大小，的范圍為 0 (22)實(shí)際上，當(dāng)≥120時(shí)，三相繞組已經(jīng)不可能通電了。通過以上分析我們知道，當(dāng)0≤≤60或，電路在“三相全導(dǎo)通” 和“二相導(dǎo)通”兩種模式之間交替出現(xiàn)。當(dāng)或時(shí)，電路是在“兩相導(dǎo)通和“三相全不通兩種模式之間交替出現(xiàn)。 “三相全導(dǎo)通”和“兩相導(dǎo)通”交替出現(xiàn)的有限狀態(tài)機(jī)模型 假設(shè)電路初始的工作狀態(tài)是三相導(dǎo)通狀態(tài)，即A+B+C，那么當(dāng)A相電流過零時(shí)，晶閘管Thl由于電流過零而被關(guān)斷，電路進(jìn)入兩相導(dǎo)通B+C狀態(tài)，當(dāng)A相電壓負(fù)相的觸發(fā)脈沖觸發(fā)Th4，使得A相導(dǎo)通時(shí)，電路便又進(jìn)入了三相導(dǎo)通AB+C狀態(tài)，依次類推。 當(dāng)O或時(shí)，可以認(rèn)為是特殊情況，此時(shí)的電路在各“三相全導(dǎo)通”模式中循環(huán)切換，相當(dāng)于將電源電壓直接接到負(fù)載上時(shí)的電路工作模態(tài)。假設(shè)以A+B兩相導(dǎo)通為初始狀態(tài)，此時(shí)C相的電流為零，當(dāng)B相電流過零時(shí)，由于三相電流之和為零，所以A相電流也為零，電路進(jìn)入三相全不通的工作模式，之后A+相晶閘管被觸發(fā)，C相晶閘管同時(shí)觸發(fā)，則A、C兩相的電流被建立起來,這就標(biāo)志著三相全不通模態(tài)的結(jié)束，轉(zhuǎn)而進(jìn)入A+C兩相導(dǎo)通狀態(tài)了。依次類推。 。 所謂電壓同步雙脈沖就是以電源相電壓過零點(diǎn)為同步觸發(fā)信號(hào)，由相隔60的兩個(gè)窄脈沖所組成的信號(hào)。就是在觸發(fā)每個(gè)晶閘管(例如Thl)的同時(shí)還要給其前面的晶閘管(例如Th6)補(bǔ)發(fā)一個(gè)脈沖，此時(shí)，對(duì)于每個(gè)晶閘管來說，邏輯上真正起觸發(fā)作用的是第一個(gè)脈沖。根據(jù)觸發(fā)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電壓同步雙脈沖觸發(fā)方案又可以分為三路觸發(fā)和六路觸發(fā)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如果每一相的兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管(如Th2和ThThl和Th4，Th3和Th6，)共用一組觸發(fā)脈沖，稱之為三路觸發(fā)方案。此時(shí)，對(duì)于每個(gè)晶閘管(例如Thl)雖然有兩個(gè)觸發(fā)脈沖作用，但是其反向并聯(lián)的晶閘管(例如Th4)的觸發(fā)脈沖出現(xiàn)在它的負(fù)半周，因此不產(chǎn)生作用。反過來說，如果六個(gè)晶閘管中的每一個(gè)晶閘管都有相對(duì)獨(dú)立的觸發(fā)脈沖，則稱之為六路觸發(fā)。a