【正文】 t)是 Simulink 里的特殊工具庫，專門用于解決電路、電力電子、電機等系統(tǒng)的仿真和分析，其功能非常強大。脈沖觸發(fā)模塊輸入端為三相相電壓輸入和觸發(fā)角輸入 a，輸出端為 6 個觸發(fā)脈沖。本文采用了其中的鼠籠異步電機 (Asynchronous Machine SI Units)。按上述參數(shù)建立好電動機軟起動控制系統(tǒng)仿真模型如附錄所示，仿真算法采用 ode23tb，相對誤差 1e3，絕對誤差 1e3，仿真時間為 1s。與直接起動相比，恒流軟起動的起動電流大致為額定電流的 2~3 倍，符合起動要求。 (3) 根據(jù)軟起動控制系統(tǒng)原理，通過 MATLAB/SIMULINK 仿真平臺搭建了軟起動控制系統(tǒng)的仿真模型。在踏入社會之前，要對所有曾經給過我?guī)椭椭С值睦蠋?，同學和朋友表示衷心的感謝。 參考文獻 33 參考文獻 [1] 唐小洪，王宏華 .基于單神經元 PID 控制的一部于電動機軟起動器仿真 .河海大學能源與電氣學院， 20xx， 40(5). [2] 湯蘊繆 .電機學 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 20xx. [3] 諸靜．模糊控制原理與應用．北京：機械工業(yè)出版社 ,20xx： 321326 [4] 阮毅，陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng)：運動控制系統(tǒng) [M].北京：機械工業(yè)出版社， 20xx. [5] 彭萬權．電機軟起動智能控制器的研究： [碩士學位論文 ]．武漢：武漢理工大學自動化學院， 20xx. [6] 唐中燕．基于單片機的交流電機軟啟動器及其在機床電力拖動中的應用．機床電器，20xx． 6： 4041. [7] 羅德強 ,劉玫 . 基于 DSP的異步電動機軟啟動器的設計與實現(xiàn) . 山東大學控制科學與工程學院 . [8] 袁培剛．智能固態(tài)軟起動器研究： [碩士學位論文 ]．武漢：武漢理工大學自動化學院， 20xx. [9] 查斌，胡紅明，許湘蓮．基于單片機的電機軟起動控制器的設計．通信電源技術， 20xx，18(3)： 56~57. [10]岳云濤，韓永萍，王聰．一種基于模糊 PID 控制的新型中壓軟起動器．中小型電機， 20xx，32(2)： 52～ 56. [11]林國艷 ． 異步電動機軟起動器的研究 .大連：大連理工大學， 20xx. [12]高淑萍 ． 智能型交流異步電機軟起動器的研究 . 西安：西安理工大學， 20xx. [13]胡德春，楊維義 ． 軟啟動器在運行中的過電壓及共保護措施 .重慶： 工業(yè)自動化， 20xx 年 2月 . [14]黃邵剛，黃華高，季國瑜 .基于 MATLAB 的異步電機軟起動過程仿真 .浙江大學電氣工程學院， 20xx [15]胡包鋼 ,MannGKl,GosineRo. 關于 模糊 PID 控 制器 推理 機維 數(shù)的 研究 .自化學報 .1955,24(5):605 一 615 34 論文選題與寫作 本論文選題“ 基于單片機的交流異步電動機軟起動研究 ”，符合電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標要求，同時又具有一定的實際意義。 3．論文結論與創(chuàng)新性 作者根據(jù)確定的研究內容和研究方案，開展了 交流異步電動機軟起動研究 的設計、仿真和驗證，完成了 基于單片機的交流異步電動機軟起動研究 的設計，本畢業(yè)設計基本達到了預定的目標。通過 PI 控制實現(xiàn)了限流軟起動的仿真驗證。在此祝愿他身體健康，全家幸福！同時也要感謝深圳深雄科技有限公司給我提供 良好的實習環(huán)境和生活環(huán)境，讓我們在這個陌生的環(huán)境里感受到溫暖。目前來看，軟起動仍以電壓斜坡軟起動和限流軟起動為主要形式，以后轉矩控制的起動方式將成為電機軟起動的一種重要起動方式。由高性能控制芯片技術與電力電子技術的緊密結合產生的軟起動器可以實現(xiàn)更靈活的實現(xiàn)降壓起動。 圖 為電動機在 PI 調節(jié)下的恒流軟起動波形圖。而在仿真建模中，測量子庫（ measurements）提供了有效值測量模塊 RMS，可直接加以利用，十分方便。 圖 同步脈沖產生模塊 第 6 章 軟起動控制系統(tǒng)的 Matlab/simulink 仿真 27 (3) 三相交流調壓模塊 三相交流調壓是軟起動特點所在。其中 A 相相位為 0， B 相和 C 相分別滯后 A 相120176。 MATLAB(MaTrix LABoratory 矩陣實驗室 )是 Mathwork 公司推出的一種面向工程和科學運算的交互式計算軟件， SIMULINK 是 MATLAB 軟件的擴展，主要用于動態(tài)系統(tǒng)的仿真，它與用戶的接口是基于 Windows 的圖形編程方法。越大，系統(tǒng)的響應速度越快，系統(tǒng)的調節(jié)精度越高，但易產生超調，甚至會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。 在單片機控制系統(tǒng)中，使用的是數(shù)字 PID 控制器，數(shù)字 PID 控制算法通常又分為位置式 PID 控制算法和增量式 PID 控制算法。 PID控制理論 PID 控制方法是在生產過程中普遍采用的控制方法，在電機、冶金、機械、化工等行業(yè)中獲得了廣泛的應用。 圖 同步信號中斷程序流程圖 圖 軟起動控制程序流程圖INT0 中斷 中斷初始化 準確的同步信號？ 調用相應控制子程序 啟動延時觸發(fā)中斷 中斷返回 Y N 選擇 PI 參數(shù) 調入 PI 調節(jié)計算、 輸出返回 開始 第 5 章 軟起動器控制算法 22 第 5 章 軟起動器控制策略 在本系統(tǒng)中，主要是針對異步電動機軟起動過程中的電流電壓進行控制，使起動電流電壓在整個起動過程中呈預計的趨勢，無瞬間沖擊且使其連續(xù)變化，是實現(xiàn)電動機軟起動的關鍵。 其基本操作時序如下： 讀狀態(tài) 輸入： RS=L， RW=H， E=H 輸出： DB0~DB7=狀態(tài)字 寫指令 輸入： RS=L， RW=L， E=下降沿脈沖， DB0~DB7=指令碼 輸出： DB0~DB7=狀態(tài)字 讀數(shù)據(jù) 輸入： RS=H， RW=H， E=H 輸出： DB0~DB7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入： RS=H， RW=L， E=下降沿脈沖， DB0~DB7=數(shù)據(jù) 輸出：無 LCD 液晶顯示程序流程圖如圖 所示。電角度時間對應時間，由定時器 0 完成 看門狗處理 N N Y Y 依次發(fā)觸發(fā)脈沖信號，同時向前補發(fā)一個脈沖，即g6(g5)， g1(g6)， g2(g1)，g3(g2)， g4(g3)， g5(g4)，每發(fā)一個觸發(fā)信號延時60176。 根據(jù)三相市電固定時序，微控制器依次發(fā)六個彼此間隔60 度的觸發(fā)脈沖給相應的六個晶閘管，為可靠形成電流回路，在發(fā)某個脈沖時，同時向前補發(fā)一個脈沖。液晶顯示器已被廣泛應用于各種儀器 儀表、電子顯示裝置等場合，成為測量結果顯示和人機對話的重要工具。 (4) 觸發(fā)脈沖與主回路電源電壓必須同步并有一定的移相范圍。晶閘管對門極觸發(fā)電路產生的脈沖應能滿足一些基本要求 : (1) 觸發(fā)信號可以是交流、直流或脈沖，但觸發(fā)信號只能在控制極為正、陰極為負時起作用。 第 3 章 軟起動器硬件設計 15 電流檢測電路 電流檢測的方法很多，本設計中采用電流互感器，利用其檢測出交流電流。光耦具有體積小、電氣隔離、抗干擾性能好等優(yōu)點。圖中晶閘管兩端并聯(lián)RC 阻容吸收回路用于限制電壓上升率，防止因正向電壓上升率過大導致晶閘管誤導通，產生較大的浪涌電路而導致?lián)p壞。 圖 軟起動控制系統(tǒng)結構框圖 框圖中各主要部分功能簡述如下： (1)SCR 調壓電路：該電路是由三組反并聯(lián)晶閘管構成，并含有阻容吸收電路。只有這樣，才能實現(xiàn)異步電動機的輸入電 壓按照預定規(guī)律變化的要求。 晶閘管任意一相的電壓波形如圖 所示，其中電網電壓的波形是完整的正弦波， 是晶閘管的觸發(fā)角， 是負載的功率因數(shù)角 (也叫晶閘管的續(xù)流角 )， 是晶閘管的導通角。這種起動方式很好地克服了負載靜阻力矩，縮短了起動時間，但是突跳的存在會給電網和周圍設備造成影響，這也是本方式的一個缺憾。 圖 電機恒流軟起動示意圖 圖 電壓斜坡軟起動示意圖 （ 3）轉矩控制起動 轉矩起動控制方式是指在電機的起動過程中，保持電機的起動轉矩按照線性上升的規(guī)律進行起動。電機恒流軟起動電流曲線，如圖 所示。但可變電抗器具有很大的電感量，諧波電壓大部分加在可變電抗器上面，而加到電網和電機上的諧波電壓則較小。此方式為能量損耗型降壓起動，啟動時大量的能量消耗在水電阻上，然后逐漸向電動機轉移能量，是 電動機提速。同時它也存在不足，如開關損耗較大，結構復雜，價格昂貴等。由于起動轉矩小，該方法只適合于輕載起動的場合。為解決直接起動存在的問題，常采用各種降壓起動技術，較普遍的有 Y/△起動、自耦變壓器降壓動、定子回路串電阻 /電抗起動。將異步電動機轉子側繞組的頻率、相數(shù)以及各相有效串聯(lián)匝數(shù)歸算到定子側，從而推導出異步電動機的等效電路。最后對軟起動控制系統(tǒng)進行了仿真調試，對仿真效果做了簡要分析。 綜上所述，國內軟起動技術與國外技術相比還存在很大差距。諸如美國 AB 公司推出的 31520xxKW 交流調壓式電子軟起動裝置，美國摩托托尼公司、德國 AEG 公司及歐洲 ABB 公司均推出了軟起動器系列產品。在沒有調速要求的情況下，起動輕載荷時運用晶閘管軟起動。使用配套的功率轉換元件，于電機起動中，有效限制電動機起動電流，以免過大的起動電流對電機及負載造成損傷。 第 1 章 緒論 2 課題研究的目的及意義 電動機是大多工業(yè)企業(yè)的重要用電裝置。在不采用任何啟動裝置的情況下，過大電流會引起較大的電網電壓驟降，從而影響電網中其它用電設備的正常運行。然而，電動機的起動特性并非理想。 30 致 謝 27 第 7 章 結論與展望 22 第 6 章 軟起動控制系統(tǒng)的 Matlab/Simulink 仿真 16 鍵盤 /LCD 顯示電路 8 晶閘管串聯(lián)軟起動工作原理 4 三相異步電動機的啟動方法 本文首先分析了交流 電機的起動特性、對比了多種傳統(tǒng)的軟起動方式的特點，闡述了交流異步電機軟啟動器的工作原理。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 學 位 論 文 使 用 授 權 聲 明 井岡山大學有權保留本人所送交學位論文的復印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。本人電子文檔的內容和紙質論文的內容相一致。結合實際應用，選擇了晶閘管串聯(lián)式軟起動的設計方案，并在此基礎上，構建了軟起動控制器設計方案并進行了相關的仿真實驗。 2 本論文主要研究內容 10 第 3 章 軟起動控制器硬件設計 12 晶閘管調壓主回路 20 同步信號中斷程序 24 軟起動主要環(huán)節(jié)仿真模型 三相交流電動機在全壓起動時，其起動電流高出額定電流 5~8 倍。同時，直接起動時的大起動電流會對電機定子線圈和轉子鼠籠條造成很大的沖擊，可能破壞繞組絕緣和造成鼠籠條斷裂，引發(fā)電機故障。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國電動機所消耗的電能占整體工業(yè)用電量的 60％ ~68％ 。達到減小對電網的沖擊，延長設備壽命的目標。只有在重載或負載功率極大時，才用變頻軟起動。 第 1 章 緒論 3 我國于 90 年代起開始晶閘管軟起動技