【正文】 現(xiàn)了真正的平滑升頻軟起動(dòng)，并且提高 了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減小了起動(dòng)電流，更適合于需重載起動(dòng)的負(fù)載。重新定義子頻率系統(tǒng)的 ω sub 與相位角關(guān)系如下 : ω sub?ta =0 (36) 仍設(shè) A 相相位角為 0 度，由式 (31)，式 (33 )，式 (36)可得 ?? ??n ?? 2 ??/ 3 B ?? r (37) ??C ?n??????2 ??/ 3 r (38) 對(duì)應(yīng)的子頻率系統(tǒng)電壓如下 : ?? ?????n ???2 ??/ 3 U ??U sin( sub t ) (39) B ?? r ?? ???n??????2 ??/ 3 U ??U sin( sub t ) (310) C 分級(jí)變頻相位組合 r 2 分頻 ：用 50Hz 的連續(xù)兩個(gè)周期波形分頻為 25Hz。 分級(jí)變頻軟起動(dòng)主電路結(jié)構(gòu)圖如圖 31 所示。四種方法將 C 相轉(zhuǎn)換為 25Hz 后的相位 為 :600， 300， 1200 ， 2100。在這 216 種組合中， A 相相位取 0o， B 相相位取 1000， ， C 相相位 取 2600正轉(zhuǎn)矩最大。 先求出與之對(duì)應(yīng)的各級(jí)子頻率的導(dǎo)通半波內(nèi)的有效值，結(jié)果如下 : ??f1＝ f/2=25Hz 時(shí)， U2(??) ?U( ) ??110V 對(duì)應(yīng)的 U(??)=156V 2 ??f1＝ f/3= 時(shí)， U3(??) ?U( ) ??75V 對(duì)應(yīng)的 U(a)=130V f1＝ f/4= 時(shí)， 3 ??U4(??) ?U( ) ??60V 對(duì)應(yīng)的 U(a)=120V 4 16 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 ??f1＝ f/5=10Hz 時(shí)， U5(??) ?U( ) ??50V 對(duì)應(yīng)的 U(a)=112V f1＝ f/8=10Hz 時(shí)， 5 ??U8(??) ?U( ) ??35V 對(duì)應(yīng)的 U(a)=99V 8 根據(jù)電壓有效值定義，軟起動(dòng)控制器的交流調(diào)壓電路的輸出電壓 (50Hz)有效 1 值 為 : (313) ?? ?????U2Sa???????? U( )= 隨 a 值不同，該調(diào)壓器有兩種不同的工作狀態(tài) :在同一時(shí)刻，每一相有一只 晶閘管導(dǎo)通，稱為 1 類工作狀態(tài) 。此時(shí)，電機(jī)定子 A 相由壓： Usa ???1 Uab ???1 ???Umsin( ) ?t ??t ?Umsin( 2?????) ??????3 ?t ??Umsin( ???) 或 2 2 ?? 3 ?? 2 6 Usa???1 Uac???1 ???Umsin( ) ??t ?Umsin( t ??2?????) ?????3 ??Umsin( t ?????) 2 2 ?? 3 ?? 2 6 當(dāng)觸發(fā)角 a 不同時(shí)，輸出的電壓波形也不相同，計(jì)算有效值的表達(dá)式就要作相應(yīng)的改 變 [8]。考慮到低頻起動(dòng)時(shí)， U1和 ， s 時(shí)降低 U1，使 1 ??f1 f g 1 KNm N11 較大，轉(zhuǎn)子阻抗很小，因而定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著， 不再能忽略，可以在計(jì)算 觸發(fā)角時(shí)把電壓 U1抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。 圖 32 25Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 將 50Hz 的三相平衡系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成 50/3Hz 的三相電源系統(tǒng)時(shí)，各相相位有六種可能。利用上述方法形成 25Hz 波形時(shí)，在兩個(gè)正半波和兩個(gè)負(fù)半 波中選一個(gè)正半波和一個(gè)負(fù)半波，有四種組合，即有四種方法形成 25Hz 波形，但相位不同。由于是以半波為導(dǎo)通單位，所以四個(gè) 周期共有 8 個(gè)過(guò)零點(diǎn)，以 a 相為參考，各相過(guò)零點(diǎn)的相位是：檔距 45 度 表 34 A 相 0 180/4 360/4 540/4 720/4 900/4 1080/4 1260/4 B 相 120/4 300/4 480/4 ＝ 120 660/4 840/4 1020/4 1200/4 1380/4 C 相 120/4 60/4 240/4 420/4 600/4 780/4 960/4 ＝ 240 1140/4 每相有八個(gè)起點(diǎn)選擇，每個(gè)過(guò)零點(diǎn)都可以作為起點(diǎn)，所以每相有八個(gè)選擇，三相共有 8 的 3 次方個(gè)組合，共 512 個(gè)組合。n/21 (35) 則 r 與各級(jí) f 之間關(guān)系如下表 : 表 31 三相平衡系統(tǒng)分級(jí)序列 對(duì)象 負(fù)序 不平衡 正序 負(fù)序 不平衡 ? 9 R 2 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 3 4 5 6 ? F(Hz) 25 10 ? 由上表可知，從 50Hz 產(chǎn)生的三相平衡的各級(jí) 子頻率系統(tǒng)有的為負(fù)序如 25Hz，有的為正 序如 。 為了提高電子式軟起動(dòng)器的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降低起動(dòng)電流，采用了分級(jí)交 交變頻的方法， 利用原軟起動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)，通過(guò)巧妙地控制三相晶閘管的觸發(fā)順序，在改變電壓的同時(shí)也 改 變 交 流 電 的 頻 率 ， 實(shí) 現(xiàn) 了 高 轉(zhuǎn) 矩 的 V/f 控 制 軟 起 動(dòng) 。另外，對(duì)于變負(fù)載工況、電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，只有短時(shí)或瞬間處于重載 場(chǎng)合，應(yīng)用軟起動(dòng)器 (不帶旁路接觸器 )則具有輕載節(jié)能的效果。該起動(dòng)方法 ,在一般負(fù)載中較少應(yīng)用 ,適用 于重載并需克服較大靜摩擦的起動(dòng)場(chǎng)合。起動(dòng)過(guò)程中 ,電流上升變 化的速率是可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。在軟起動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐 漸增加。 ⑤ 對(duì)于繞線式異步電動(dòng)機(jī) ,可在轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器或水電阻實(shí)現(xiàn)起動(dòng) ,待起動(dòng)完 成后再將其切除。在電動(dòng)機(jī)輕載或空載運(yùn)行時(shí) ,也可利用該起動(dòng)設(shè)備做降壓運(yùn)行 ,以提 高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率。關(guān)于重載起動(dòng) ,對(duì)帶有 大的峰值負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械 ,就不能用這種方式起動(dòng)。 ② 機(jī)械沖擊 :過(guò)大的沖擊轉(zhuǎn)矩往往造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣 5 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 磨損 ,導(dǎo)致?lián)?穿燒機(jī) ,轉(zhuǎn)軸扭曲 ,聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)齒輪損傷和皮帶撕裂等。39。 ?m變 小 ， I2 c o s2不 大 ， 所 以 起 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 1 T N1 Tem??CT?mI2cos????2 并不大。 最重要的是起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。雖然 分級(jí)變頻的后半部分是和傳統(tǒng)的軟起動(dòng)方法一樣的，但是它改善了軟起動(dòng)器控制低速運(yùn)行的 電機(jī)的能力，使電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，電流較小，轉(zhuǎn)矩較大，所以采用分級(jí)變頻的軟起動(dòng)控制 器可以使帶額定負(fù)載起動(dòng)的電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。傳統(tǒng)的軟起動(dòng)控制有限流起 動(dòng)，斜坡電壓起動(dòng)，轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)，轉(zhuǎn)矩加突跳起動(dòng)等等。 1 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 本文介紹的分級(jí)變頻，可以使傳統(tǒng)電子軟起動(dòng)器在降低定子電壓的同時(shí)降低定子電壓的 頻率，按同步轉(zhuǎn)速由低到高分級(jí)起動(dòng)，減小起動(dòng)過(guò)程的能量損耗，克服傳統(tǒng)電子軟起動(dòng)器電 磁轉(zhuǎn)矩小的缺點(diǎn)，可以使電機(jī)在全負(fù)載的情況下平滑起動(dòng)和短時(shí)運(yùn)行于低速狀態(tài)。 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的機(jī)械起動(dòng)就較慢，對(duì)于重復(fù)起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，起動(dòng)過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)勞動(dòng) 生產(chǎn)率的影響是很大的，因而對(duì)不同的生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)電動(dòng)機(jī)有不同的起動(dòng)時(shí)間要求。從三 相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性的分析可知 ,如果在額定電壓下直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī) ,由于 最初起動(dòng)瞬間主磁通 m 約減少到額定值的一半 ,功率因數(shù) 當(dāng)大 ,其起動(dòng)電流約為額定電流的 4~7 倍 ,而起動(dòng)力矩并不大。 discrete frequency。軟起動(dòng)器 。 4. 參考文獻(xiàn) 1. 李華德 交流調(diào)速控制系統(tǒng) 2. 宋書中 交流調(diào)速系統(tǒng) 電子工業(yè)出版社 20xx 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx 3．呂鋒 .異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)器 .華北電力技術(shù)， 20xx 年 6 期 4．徐甫榮 .交流異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù) .電氣時(shí)代， 20xx 年 8 期 5．張紹文 .電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)及其應(yīng)用 .唐山學(xué)院學(xué)報(bào)， 20xx 年 6 期 6．佘致廷 .基于分級(jí)變頻高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器的研究 .湖南大學(xué)學(xué)報(bào)， 20xx 年 12 月 7. 徐甫榮 交流異步電機(jī)軟起動(dòng)及優(yōu)化節(jié)能控制技術(shù)研究，電氣傳動(dòng)自動(dòng)化， 20xx 年 1 期 8. 蘇金明 MATLAB 實(shí)用教程 電子工業(yè)出版社 20xx 9. 劉叔軍 控制系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)例 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx 6 華中科技大學(xué)文華學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) [論文 ] 題目 : 大型異步電機(jī)軟起動(dòng)的研究 目錄 摘 要 ........................................................ 1 ABSTRACT ..................................................... 2 1 緒論 ....................................................... 1 引言 ..................................................... 1 傳統(tǒng)軟起動(dòng)器原理概述 ..................................... 2 分級(jí)變頻高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器原理概述 ............................ 2 本文的主要內(nèi)容 ........................................... 3 2 異步電機(jī)軟起動(dòng)器基本原理分析 ............................... 4 異步電機(jī)的起動(dòng)性能分析 ................................... 4 異步電機(jī)的幾種起動(dòng)方法 ................................... 5 異步電機(jī)的 直接起動(dòng)法與降壓起動(dòng)法 ........................ 5 異步電機(jī)的電子式晶閘管降壓軟起動(dòng)法 ...................... 7 軟起動(dòng)器的應(yīng)用和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................ 8 3 高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器的理論研究 ................................... 9 分頻原理及方法 ........................................... 9 分頻原理 ............................................... 9 分頻方法 ............................................... 9 分級(jí)變頻相位組合 ........................................ 10 各級(jí)子頻率觸發(fā)角的計(jì)算 .................................. 16 4 對(duì)軟起動(dòng)器起動(dòng)過(guò)程的 建模及仿真 .........