【正文】 的程中，電流上升變化的速率是根據(jù)電動機負載的調(diào)整而設(shè)定的。電流上升速率越大，則起動轉(zhuǎn)矩越大，起動時間越短。這種啟動方式應(yīng)用最為廣泛。尤其適用于泵與風(fēng)機類負載的啟動。 斜坡恒流軟啟動 (3)階躍啟動。在電動機剛啟動的瞬間即將電動機的啟動電流直接增大至所設(shè)定的電流值并保持該值直至啟動完畢的方法，稱為階躍起動。通過調(diào)節(jié)啟動電流的設(shè)定值，可以達到快速啟動的效果。這種啟動方式在啟動瞬間的啟動轉(zhuǎn)矩較大，適用于較大負載的啟動，如一些帶負載啟動的設(shè)備。 脈沖階躍軟啟動(4)脈沖沖擊啟動。在起動開始階段，讓晶閘管在極短時間內(nèi)，以較大電流導(dǎo)通一段時間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，進入恒流起動。該方式是所介紹的啟動方式中啟動轉(zhuǎn)矩最大的一種，該啟動方式在啟動初始階段有一個較大的啟動沖擊電流，該電流值大于設(shè)定的恒流啟動值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，然后即進入恒流啟動階段直至啟動完畢。在脈沖恒流軟啟動方式中的脈沖啟動階段電流的幅值(可為全壓啟動的電流幅值)和維持時間是可以設(shè)定的。脈沖恒流軟啟動方式的啟動沖擊轉(zhuǎn)矩大，適用于重載啟動，如皮帶輸送機、破碎機的帶載啟動等。 脈沖沖擊軟啟動所謂變頻軟啟動就是利用變頻器同時降低電源電壓和頻率，使之在得到足夠的啟動轉(zhuǎn)矩的前提下有效的減少啟動電流的啟動方法。分級變頻軟啟動主電路的結(jié)構(gòu)和三相晶閘管軟啟動主電路的結(jié)構(gòu)相似。在每個支路反向并聯(lián)兩個晶閘管，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，使每兩個工頻電源周期導(dǎo)通一個正半波和一個負半波，以產(chǎn)生頻率為25Hz電源波形；若每三個工頻電源周期選擇連續(xù)導(dǎo)通兩個正半波后再連續(xù)導(dǎo)通兩個負半波，則可產(chǎn)生頻率為50／3Hz的電源波形；而每五個工頻電源周期選擇連續(xù)導(dǎo)通三個正半波后再連續(xù)導(dǎo)通三個負半波，則可形成頻率為10Hz電源波形。分級變頻軟啟動利用電子軟啟動磁通不飽和的缺陷，通過改變頻率，來改變v／f比，從而改變磁場，增大啟動轉(zhuǎn)矩。，通過該表我們可以看出軟啟動與傳統(tǒng)降壓啟動方式的不同之處主要有以下幾點：(1)無沖擊電流。軟啟動器在電動機啟動過程中，通過逐漸增大晶閘管的導(dǎo)通角，使電動機的啟動電流從零線性上升至設(shè)定值。(2)恒流啟動。軟起動器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機在啟動過程中保持恒流，確保電動機平穩(wěn)啟動。(3)根據(jù)負載情況及電網(wǎng)繼電保護特性，可自由地?zé)o級調(diào)整至最佳的啟動電流。由于變頻啟動成本較高，各種有接點的啟動方法性能欠佳，軟啟動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機在啟動過程中所產(chǎn)生的一些列問題，在查閱了大量中外文獻的基礎(chǔ)上，針對以上問題，對交流調(diào)壓鼠籠式異步電動機軟啟動電路的觸發(fā)方案穩(wěn)定性和啟動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)壓鼠籠式異步電動機的三種工作模式：三相導(dǎo)通模式、兩相導(dǎo)通模式和三相全不通模式，并推到了各個模態(tài)下的計算公式，得到了交流調(diào)壓鼠籠式異步電動機在不同模態(tài)下的狀態(tài)方程模型。在推導(dǎo)兩相導(dǎo)通模態(tài)的計算公式的時候，運行坐標旋轉(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)機模型和移相范圍，并以此為準分析了現(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)。最后確認了電壓同步的寬脈沖觸發(fā)方案更好。并通過仿真實驗驗證了上述結(jié)論。(3)研究了交流調(diào)壓鼠籠式異步電動機的恒流控制問題。將PID控制器應(yīng)用于該控制系統(tǒng)，并給出了詳細的設(shè)計過程。 第2章 交流調(diào)壓軟啟動電路的觸發(fā)方案的研究交流電動機的傳統(tǒng)啟動技術(shù)，如定子串電阻／電抗器啟動、自耦變壓器降壓啟動、星形一三角形降壓啟動、轉(zhuǎn)子串電阻或頻敏變阻器啟動等，在交流電動機啟動技術(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)壓軟啟動器因為具有性能良好、產(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，使得電子軟啟動器得到了深入而廣泛的發(fā)展，成為軟啟動市場中的主流產(chǎn)品。在電機定子三相進線電路上串聯(lián)三個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。由電動機轉(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到改變交流電動機啟動時的沖擊電流和轉(zhuǎn)矩的目的。利用交流電機的電壓特性曲線的特點來控制交流電機的動，是電子軟啟動器的主要控制思路。其采用三對反向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)于電動機的三相供電電路上，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間，從而改變電動機定子輸入端的電壓，以達到控制電動機的啟動過程的目的。當(dāng)電動機的啟動完成以后，即當(dāng)其端電壓升高至額定電壓時，三相旁路接觸器吸合，使電動機直接并網(wǎng)運行。在開始啟動時，晶閘管的導(dǎo)通角從“0”開始逐漸增大，電動機的端電壓也從零開始上升，直至達到滿足起動轉(zhuǎn)矩的要求，確保了啟動的成功。(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)成了該電路的一個工作狀態(tài)。一個由n個器件組成的電路共有2個狀態(tài)，由此構(gòu)成了2維的離散事件的狀態(tài)空間，但當(dāng)電路實際工作時不會取遍所有的狀態(tài)組合，而是沿著狀態(tài)空間的某條軌跡運動，當(dāng)其進入穩(wěn)定狀態(tài)以后，就會沿著一條封閉的曲線循環(huán)的運動，從而建立了電路的有限狀態(tài)機模型，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)壓電路的任意時刻，至少要保證有兩個元器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，它們要處于不同的相，其中至少要有一個是流向負載端，而另一個流向電源端。當(dāng)電路處于正常的工作狀態(tài)時，6個晶閘管將按照Thl、ThThThThTh6的順序循環(huán)導(dǎo)通觸發(fā)，并且相鄰兩個晶閘管的觸發(fā)時刻的電度角要相差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)則進行分析，就可以得到三相交流調(diào)壓電路的13個可能存在的狀態(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)運動，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，設(shè)定相電壓的零相位點為觸發(fā)角的起始點，那么顯然，是電流開始上升那一點滯后于電壓零相位點的電角度。為了更好的實現(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的電度)一電流截止角(電流為零的那一段對應(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)的臨界點有。對于電壓同步，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向(正向)晶閘管電流過零后給出觸發(fā)脈沖才能對正向(負向)晶閘管產(chǎn)生作用，所以有。而當(dāng)≥150時，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，三相繞組實際上已經(jīng)不可能通電，電機也不會運轉(zhuǎn)。對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)實際上，當(dāng)≥120時，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，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，晶閘管Thl由于電流過零而被關(guān)斷，電路進入兩相導(dǎo)通B+C狀態(tài)，當(dāng)A相電壓負相的觸發(fā)脈沖觸發(fā)Th4，使得A相導(dǎo)通時，電路便又進入了三相導(dǎo)通AB+C狀態(tài)，依次類推。 當(dāng)O或時，可以認為是特殊情況，此時的電路在各“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載上時的電路工作模態(tài)。假設(shè)以A+B兩相導(dǎo)通為初始狀態(tài)，此時C相的電流為零，當(dāng)B相電流過零時，由于三相電流之和為零，所以A相電流也為零，電路進入三相全不通的工作模式，之后A+相晶閘管被觸發(fā)，C相晶閘管同時觸發(fā)，則A、C兩相的電流被建立起來,這就標志著三相全不通模態(tài)的結(jié)束，轉(zhuǎn)而進入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為同步觸發(fā)信號，由相隔60的兩個窄脈沖所組成的信號。就是在觸發(fā)每個晶閘管(例如Thl)的同時還要給其前面的晶閘管(例如Th6)補發(fā)一個脈沖，此時，對于每個晶閘管來說，邏輯上真正起觸發(fā)作用的是第一個脈沖。根據(jù)觸發(fā)電路的拓撲結(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)兩種拓撲結(jié)構(gòu)。如果每一相的兩個反向并聯(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，對于每個晶閘管(例如Thl)雖然有兩個觸發(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)在它的負半周，因此不產(chǎn)生作用。反過來說，如果六個晶閘管中的每一個晶閘管都有相對獨立的觸發(fā)脈沖，則稱之為六路觸發(fā)。a