【正文】 1 類工作狀態(tài)時(shí)，每相都 有一只晶閘管導(dǎo)通，三相電壓、電流及所有的晶閘管都是對(duì)稱的，因此三相電源中心與三相 負(fù)載中心電位相等 [10]。 以下就是各個(gè)子頻率的波形： 13 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 圖 34 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 圖 35 10 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 14 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 圖 36 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 圖 37 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 15 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 各級(jí)子頻率觸發(fā)角的計(jì)算 應(yīng)用變頻調(diào)速時(shí)，通常希望電機(jī)的主磁通 m 保持不變，因?yàn)? m 增大將引起磁路過(guò)分 飽和，激磁電流將大大增加 : m 減小，所能提供的輸出功率將隨之下降，電動(dòng)機(jī)的容量得 不到充分的利用 [6]。比較后發(fā)現(xiàn) A 相的相位為 0 0 ， B 相的 相位為 600， C 相的相位為 2100正轉(zhuǎn)矩最大。通過(guò)控制晶閘 管的導(dǎo)通，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，則產(chǎn)生 25Hz 電源波形。 3 分頻 ：用 50Hz 的連續(xù)三個(gè)周期波形分頻為 。t2 π /3=0 (32) 將 ω 代入，可得 ω 8 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 3 高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器的理論研究 分頻原理及方法 分頻原理 在定子電壓下降的同時(shí)將頻率下調(diào) ,將會(huì)減少電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的損失 ,就可以解決傳統(tǒng)軟起動(dòng) 器的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的問(wèn)題。原則上，籠型異步電動(dòng)機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合都可適用。通過(guò)調(diào) 節(jié)起動(dòng)電流設(shè)定值 ,可以達(dá)到快速起動(dòng)效果。其缺點(diǎn)是 ,由于不限流 ,在電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中 ,有時(shí)要產(chǎn)生較 大的沖擊電流使晶閘管損壞 ,對(duì)電網(wǎng)影響較大 ,實(shí)際很少應(yīng)用。而且這些起動(dòng)設(shè)備還有一些固有 的缺點(diǎn)，如對(duì)負(fù)載適應(yīng)能力差、起動(dòng)電流不連續(xù)、維修工作量大等等。但其起控電壓在 200 V 左右 ,用戶不可調(diào)整 ,會(huì)有較大的電 流沖擊 ,且體積較大。缺點(diǎn)是有二次電流沖擊 ,設(shè)備故障率高 ,需要經(jīng)常維護(hù) ,因此在頻繁起動(dòng)的設(shè)備上不宜 使用。③ 起動(dòng)過(guò)程中的 電壓降 △ U 應(yīng)不大于額定電壓的 15%。直 接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單 ,起動(dòng)速度快。 (2)當(dāng)電源的頻率和電壓一定時(shí)，漏電抗 ( X1?? ???1X2??)越小， 則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大。從等效電路來(lái)看，正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率 s 很小 (~)，所 以凡 RS/ s 很大，從而限制了定、轉(zhuǎn)子電流，但起動(dòng)時(shí) s=1， RS/ s 很小，隨之整個(gè)電動(dòng)機(jī) 的等效阻抗很小，所以起動(dòng)電流很大。結(jié)論 部分總結(jié)了本文主要完成的工作和取得的研究成果，并對(duì)軟起動(dòng)器的進(jìn)一步研究進(jìn)行了展 望。 分級(jí)變頻高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器原理概述 分級(jí)變頻就是使軟起動(dòng)器能像變頻器一樣實(shí)現(xiàn)變頻，在電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，使電壓頻率從 一個(gè)比較小初值分級(jí)逐步增大至 50Hz，從而提高低電壓時(shí)的轉(zhuǎn)矩。運(yùn)用不同的方法 ,控制三相反 并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角 ,使被控電機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化 ,從而實(shí)現(xiàn)不同的功 能。 電子軟起動(dòng)器采用使定子電壓逐漸增大至額定電壓的方法，使交流異步電機(jī)平滑起動(dòng)， 減少交流異步電機(jī)的起動(dòng)電流，降低起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。 異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的長(zhǎng)短也是需要考慮的問(wèn)題。在電力系統(tǒng)的總負(fù)荷中，異步電動(dòng)機(jī)的用電量占相當(dāng)大的比重。s principle, use MATLAB to simulate the start process, prove the feasibility. It has four start modes: the ramp voltage start, the limit current start, the ramp speed start and the discrete frequency start. Experiment results are given in the end. It proves that this soft starter has advantages such as simple structure, 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 high start torque, speed closed loop control etc., develops the technology of soft start, has wide application foreground. Key Words: induction machine。論文對(duì)分級(jí)變頻理論進(jìn)行了深入剖析， 利用 MATLAB 對(duì)起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行仿真，其中包含了各個(gè)頻率下最大正轉(zhuǎn)矩的三相電壓波形和 各個(gè)頻率下的電壓傅立葉分解的諧波分布，論證了理論的可行性。 （ 1） 建模及仿真 根據(jù)原理分析 ,對(duì)起動(dòng)過(guò)程建立模型，在不同起動(dòng)方式下進(jìn)行仿真，對(duì)定子電流 (有 效值 )、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩這些常量進(jìn)行波形比較，得出最終相應(yīng)的結(jié)論。 分級(jí)變頻原理 在定子電壓下降的同時(shí)將頻率下調(diào) ,將會(huì)減少電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的損失 ,就可以解決傳統(tǒng) 軟起動(dòng)器的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的問(wèn)題 .分級(jí)變頻就是使傳統(tǒng)軟起動(dòng)器輸出電壓的 頻率從一個(gè)較 低的值開(kāi)始 ,分級(jí)上升 ,最后達(dá)到 50 ,但不能使頻率連續(xù) 地變化 ,只能使頻率分級(jí)變化 ,而且各級(jí)頻率都是 50 Hz 的 1/n,即 50 Hz 的分頻 . 由電網(wǎng)提供的 50 Hz 的工頻電源 ,可產(chǎn)生各級(jí)子頻率系統(tǒng) ,工頻的 ω 與子頻率系 統(tǒng)的 ω sub 的關(guān)系如下 ω =ω sub則采用 VV—CF 控制方式，利用變頻器進(jìn)行恒 頻調(diào)壓節(jié)電優(yōu)化控制。 （ 3） 轉(zhuǎn)矩控制起 動(dòng) 3 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 選取控制量為電磁轉(zhuǎn)矩 T,并根據(jù)應(yīng)用的要求在給定的區(qū)間內(nèi)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 ,尤 其是在起動(dòng)、停止期間控制加速轉(zhuǎn)矩 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的控制 ,同時(shí)可以清除浪涌 轉(zhuǎn)矩以保護(hù)傳動(dòng)機(jī)械。該方法應(yīng)用較多 ,特別 適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載。\u24320X始上升 ,逐漸增大 ,電動(dòng)機(jī)的端電壓也從零開(kāi)始上升 ,直至達(dá)到滿足 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求 ,保證起動(dòng)成功。變 頻調(diào)速技術(shù)及其裝置仍是 21 世紀(jì)的主流技術(shù)和主流產(chǎn)品。但是由于這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，所以對(duì)于要求不高的小容量場(chǎng)合還有一定應(yīng)用。 1 ???? 2 39。另外，分級(jí)變頻還可以使電子軟起動(dòng)器輸出負(fù)相序 電壓，使電機(jī)處于電磁制動(dòng)狀態(tài)。 過(guò)去的起動(dòng)裝置大多采用接觸器，屬于有觸點(diǎn)系統(tǒng)，容易磨損引發(fā)故障，起動(dòng)特性 不好。 課題的意義 電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)起動(dòng)裝置主要有 : “YΔ ”起動(dòng)器、自藕降壓起動(dòng)器、飽和電抗器。其原因是 :(1)中壓電動(dòng)機(jī)一般容量較 大 ,一旦發(fā)生故障 ,其影響也 大 ,因此對(duì)節(jié)電措施可靠性的要求就更高 。在整個(gè)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，電磁 轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載的反轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于三相交流異步電機(jī) 的電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，當(dāng)定子電壓降低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩就會(huì)降低很多，而 電子軟起動(dòng)器是采用降壓起動(dòng)，降壓并不降頻，所以利用傳統(tǒng)電子軟起動(dòng)器起動(dòng)三相交 流異步電機(jī)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩很小。（ 3）矢量變化控制技術(shù)的誕生 和發(fā)展奠定了現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)高性能化的基礎(chǔ)（ 4）微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與大規(guī)模集 成電路的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用為現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)的成功應(yīng)用提供了重要的技術(shù)手段 和保證。 （ 1）轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng) 全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能的形式而消耗掉。 （ 3）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng) 轉(zhuǎn)差功率中轉(zhuǎn)子銅 損部分的消耗是不可避免的，但在這類系統(tǒng)中，無(wú)論轉(zhuǎn)速高低， 轉(zhuǎn)速功率的消耗基本不變，因此效率很高。 電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器 圖 1 中，采用三對(duì)反并聯(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(kāi)關(guān)特性 ,通過(guò)控制其觸發(fā)脈沖、觸發(fā)角的大小來(lái)改變晶閘管的開(kāi)通時(shí)間 ,從而改變 電動(dòng)機(jī)定子輸入電壓的大小 ,以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)過(guò)程。 ① 斜 坡恒流軟起動(dòng)：這種起動(dòng)方式是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的初始階段電流逐漸增加 ,當(dāng)電流達(dá)到預(yù) 先設(shè)定的值后保持恒定 ,直到起動(dòng)完畢。電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)最大電流不 超過(guò)預(yù)先設(shè)定的電流 ,通常該值的設(shè)定范圍為額定電流的 ~4 倍。由此得到啟發(fā)， 將變頻器的 VVVF 功能分開(kāi)就可實(shí)現(xiàn) VV—VF，或 VV—CF 功能，即恒頻調(diào)壓功能。交 交變頻器最高輸出頻率是電網(wǎng)輸入頻率的 1／ 3～ 1 ／ 2，適合于低速大功率拖動(dòng)的場(chǎng)合。 MATLAB 的繪圖功能十分方便，在調(diào)用繪圖函數(shù)時(shí)調(diào)整自變量可以繪 出不同顏色的點(diǎn)、線、復(fù)線和多重線。傳統(tǒng)的直接起動(dòng)方式與降壓起動(dòng)方式因各有其局限性， 如不能有效減少起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的大電流沖擊，對(duì)負(fù)載適應(yīng)能力差、起動(dòng)電流不連續(xù)、維修工 作量大等等已越來(lái)越不能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的要求。分級(jí)變頻 。 異步電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式 :有鼠籠 式（鼠籠式異步電機(jī)）、繞線式異步電動(dòng)機(jī)。傳統(tǒng) 的降壓起動(dòng)設(shè)備在很大程度上緩解了大容量電機(jī)在較小容量電網(wǎng)上起動(dòng)時(shí)的矛盾，但是它們 只是相對(duì)減小了大電流的沖擊并未在本質(zhì)上解決問(wèn)題。為了達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)控制，獲得靈活多變的良好的起動(dòng)特性，在 80 年代初期鼠籠型異步電 動(dòng)機(jī)電子軟 起動(dòng)器誕生。 傳統(tǒng)軟起動(dòng)器原理概述 傳統(tǒng)軟起動(dòng)的實(shí)質(zhì)是降壓起動(dòng) ,與 “YΔ ”起動(dòng)和自藕降壓起動(dòng)的工作原理是一樣的 , 不同之處在于電壓并非突變而是利用無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)控制其電壓平穩(wěn)上升 ,設(shè)備力矩以電壓 上升速度的平方上升 (電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩近似與定子電壓的平方成正比 )。變頻器是用于需要調(diào)速的地方， 其輸出不但改變電壓而且同時(shí)改變頻率 。本文第 二章詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)軟起動(dòng)器的起動(dòng)原理及運(yùn)行方式等 。因此，總是希望在起動(dòng) 電流比較小的情況下，能獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 Tst ?? ???2 f ??????????m pU R 1 1 2 39。 (4) X1??和 X239。 所有這些均給設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)威脅 ,同時(shí)也使起動(dòng)能量損耗 ,尤其當(dāng)頻繁起停 時(shí)更是如此。定子 有 6 個(gè)接頭引出 ,接到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)上 ,起動(dòng)時(shí)采用星形接法 ,起動(dòng)完畢后再切換成 △ 接法。其優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電壓可以選擇 ,如 、 或 ,以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。其它還有延邊三角形起動(dòng) ,定子 串電阻起動(dòng)等方法。其簡(jiǎn)單的控制框圖如圖 22 所示。 7 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 該起動(dòng)方式是應(yīng)用最多的起動(dòng)方式 ,尤其適用于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的起動(dòng)。采用軟起動(dòng)器不僅可以減少機(jī)器磨損，還可以保護(hù)負(fù)載峰值時(shí)的能量傳送裝置 .③ 運(yùn)行中的起重機(jī)和升降機(jī)所吊的負(fù)載在急速起動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)很容易發(fā)生擺動(dòng)或振蕩，軟起動(dòng)器 非常適用于這些場(chǎng)合。隨著改革開(kāi)放，經(jīng)濟(jì)高速 發(fā)展，形成了一個(gè)巨大的市場(chǎng)，很多先進(jìn)的產(chǎn)品從發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口，在我國(guó)運(yùn)行良好，滿足了 我國(guó)生產(chǎn)和生活需要。實(shí)