【正文】 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 目錄摘要 ⅢABSTRACT V第一章 緒論 1 1 1 1 Y一△降壓啟動 2 2 2 2 3 4 5 5 第2章 交流調(diào)壓軟啟動電路的觸發(fā)方案的研究 7 7 7 7 9 12 12 12 13 15 19 19 19 20 21 第3章 起動電路的建模與仿真 23 23 23 25 28 “simulink模型” 28 3．3交流調(diào)壓軟起動電的仿真 30 第4章 交流調(diào)壓鼠籠式電機軟啟動的恒流控制方法研究 33 34 34 PID參數(shù)的整定方法 34 37 參考文獻 39 致謝 40 摘要本課題設(shè)計的目的是為了給鼠籠式異步電動機軟啟動產(chǎn)品的開發(fā)做一個前瞻性的研究。本文主要深入的分析和研究了交流調(diào)壓軟啟動電路的可靠性和恒流控制問題。在解決可靠性問題上，從觸發(fā)方案和移相范圍的確定兩個方面出發(fā)，研究了各種觸發(fā)方案的可靠性。在分析了三種交流調(diào)壓電路的有限狀態(tài)機模型的基礎(chǔ)上對交流調(diào)壓電路觸發(fā)的穩(wěn)定性問題進行了分析，并進一步分析和比較了現(xiàn)有的觸發(fā)方案(電壓同步雙脈沖觸發(fā)和電壓同步寬脈沖觸發(fā))的可靠性，確認了電壓同步寬脈沖觸發(fā)方案為最佳，并通過仿真和實驗驗證了這些結(jié)論，對三相交流調(diào)壓軟啟動電路的研究和設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。在解決恒流控制問題中，采用PID控制器對交流調(diào)壓鼠籠電機的啟動電流實施控制，并利用Matlab／Simulink工具箱建立電機模型，對結(jié)果進行了仿真。關(guān)鍵詞：軟啟動 鼠籠式電機 交流調(diào)壓 PID控制器ABSTRACTThis topic design goal is in order to give the mouse the cage type asynchronous motor soft start product development to do a forward—looking research，the this article main thorough analysis and studied the exchange accent to press the soft starting circuit the reliability and the constant flow control question。In the solution reliable question，embarked from the triggering plan and the phase shifting scope determination two aspects，has studied each kind of triggering plan reliability。In analyzed three kind of exchange accents to press the electric circuit in the limited state machine model foundation to propose the exchange accent pressed the electric circuit triggering stability problem，and with emphasis analyzed and has pared the existing triggering plan(voltage synchronization double pulse triggering，voltage synchronization width pulse triggering and electric current synchronization double pulse triggering)the reliability take this as the tool，Confirmed voltage synchronization width pulse triggering plan for best， and has confirmed these conclusions through the simulation and the experiment，presses the soft starting circuit to the three—phase AC accent the research and the design has certainly knows the significance。In the solution constant flow control question，The PID controller to adjust the rat39。s cage with the motor started implementation control，Using matlab／simulink toolbox the establishment of a motor, the result of the model of emulation.Key words：Soft start Squirrelcage motor AC voltage regulator PID controller第一章 緒論從電機發(fā)展至今，三相交流異步電動機得到了極其廣泛的應(yīng)用。尤其是三相鼠籠式異步電動機由于具有結(jié)構(gòu)簡單、性價比高、工作性能好等諸多優(yōu)點被社會各個領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。但是隨著其性能的不斷提高，它在啟動過程中存在的諸多問題也不斷的被暴露出來，尤其是對于大功率的三相交流異步電動機來說其弊端則更顯突出。首先，三相交流異步電動機在直接啟動過程中會產(chǎn)生很大的啟動電流，通常可以達到額定電流的1020倍，當(dāng)較大的啟動電流流過電機繞組時就會產(chǎn)生大量的熱量，這樣就會使電機繞組元件的老化速度大大加快，從而導(dǎo)致電動機使用壽命的大大縮短。其次，較大的啟動電流會產(chǎn)生較大的沖擊轉(zhuǎn)矩。從交流異步電動機機械特性可以看出電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T和成正比，直接啟動產(chǎn)生的較大的沖擊轉(zhuǎn)矩，會導(dǎo)致電機的電樞繞組和傳動機構(gòu)的損壞，從而影響機械加工的精度。最后，過大的啟動電流還會引起電網(wǎng)電壓的波動，影響接在同一電網(wǎng)上的其它電機和用電設(shè)備的正常運行。綜合以上幾點，為了避免直接啟動時啟動電流過大對電機所帶來的損害，為了不影響接在同一電網(wǎng)上的其它電器設(shè)備的正常運行，我們應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，避免直接啟動所帶來的一系列負面影響。在三相交流異步電動機不宜采用直接啟動的時候，可以考慮采用定子串電阻或串電抗器啟動、Y一△啟動、自耦變壓器降壓啟動、轉(zhuǎn)子串電阻啟動、晶閘管電子軟啟動、分級變頻軟啟動、兩相變頻調(diào)壓軟啟動等方法。降壓啟動是控制啟動電流過大的一種有效方法，這種方法首先把電機接到一個比較低的電壓上，等到其轉(zhuǎn)速上升以后再按一定的規(guī)律將電壓升高到額定值。由于啟動電流I和電源電壓U成正比，因此適當(dāng)降低電壓U可以達到控制啟動電流過大的目的，但是又由于電磁轉(zhuǎn)矩T與電源電壓U成正比，所以啟動電流的減小是以犧牲啟動轉(zhuǎn)矩為代價的，因此這種啟動方法主要應(yīng)用在對啟動轉(zhuǎn)矩要求不高的生產(chǎn)機械上。 Y一△降壓啟動Y一△降壓啟動，即星形一三角形降壓啟動，在啟動開始時把電動機定子繞組接成星形(Y)，此時，定子每相繞組電壓為額定電壓的1／，啟動電流降為直接啟動時的1／3，從而實現(xiàn)了降壓啟動。待轉(zhuǎn)速上升至一定數(shù)值后，恢復(fù)定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)(△)，使電動機在全壓下運行。這種啟動方式的優(yōu)點是操作方便，啟動設(shè)備簡單，應(yīng)用較為廣泛；缺點是電動機的電壓只能分成兩級，即從l／ u到u，變化很不連續(xù)。這種方法只適用于正常運行時定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)的電動機。這種方法是通過可以有級調(diào)整電壓的自耦變壓器將電動機的定子至電網(wǎng)，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定以后，切除自耦變壓器，并將電動機的定子繞組直接接入供電系統(tǒng)。這種方法與Y△方法比較除了可以滿足啟動要求外，還可以進行多級調(diào)節(jié)，減少了對系統(tǒng)的沖擊，不足之處在于自耦變壓器的重量和成本都遠大于星一三角轉(zhuǎn)換開關(guān)。這種方法是在啟動開始的時候，在轉(zhuǎn)子回路串入一定阻值的電阻，串入的電阻起到了分壓限流的作用。在啟動的過程中，要逐個的切除外加電阻，直到啟動過程結(jié)束。雖然轉(zhuǎn)子串電阻方法能有效的抑制啟動時的沖擊電流，但是與此同時會產(chǎn)生大量的能源浪費。所謂軟啟動技術(shù)就是利用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機輸入電壓從零以一定的函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至賦予電動機全電壓，啟動過程結(jié)束。晶閘管交流調(diào)壓軟啟動是將采用反向并聯(lián)接線的晶閘管接在電動的三相繞組上，在電動機啟動過程中通過控制晶閘管導(dǎo)通角的大小，使電動機的啟動電流按照工作要求設(shè)定的規(guī)律變化的一種啟動方法。該啟動方法使電動機的啟動電流大小、啟動方式均可以任意調(diào)整和選擇，可使電動機根據(jù)繼電保護特性而處于最佳啟動過程，同時還可以最大限度的減小啟動功率的損耗。晶閘管軟啟動器靈活性較強，用戶可以根據(jù)不同的工作情況選擇具有相應(yīng)啟動特性的電機。下面介紹三種常用的晶閘管軟啟動方式：(1)斜坡升壓軟起動。這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制功能，僅靠調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時間按一定的函數(shù)關(guān)系增加。其不足之處在于由于不限流，那么在電機起動的過程中，有時產(chǎn)生的較大的沖擊電流會使晶閘管損壞，對電網(wǎng)影響比較大，所以實際應(yīng)用較少。(2)斜坡恒流軟啟動。這種啟動方式是在電動機啟動的初始階段起動電流逐漸增加，當(dāng)電流達到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定，直至起動過程結(jié)束。如圖1．1所示。在起動過