【正文】 ................... 20 仿真模型 ................................................ 20 三相電源模塊 .......................................... 20 脈沖生成模塊及晶閘管組模塊 ............................ 20 變頻模塊 .............................................. 21 電機及測量顯示模塊 .................................... 22 仿真結(jié)果及分析 .......................................... 23 結(jié)束語 ...................................................... 28 參考文獻 .................................................... 29 華中科技大學文華學院畢業(yè)論文 摘 要 三相籠型異步電動機因具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修方便、價格便宜以及慣性小等 優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。 在 Matlab 等軟件中進行仿真計算 目前， MATLAB 已經(jīng)成為國際上最流行的科學與工程計算的軟件工具。交 交變頻器與交 直 交 變頻器相比，沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)，電網(wǎng)交流電被直接變換成可調(diào)頻調(diào)壓的交流電。由于變頻器在改變頻率 的同時，也按比例地改變其輸出電壓的幅值，因而能實現(xiàn)無過流軟起動及調(diào)速節(jié)能運行。該起動方法適用于重載需要克服較大靜摩 擦的場合。通常根據(jù)預設(shè)函 數(shù)及相應(yīng) 關(guān)系 ,軟起動一般有如下幾種方法。這種調(diào)速方式 雖然結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，但是調(diào)速是有級的，而且耗能多，效率低，是的調(diào)速性能和 2 華中科技大學文華學院畢業(yè)論文 經(jīng)濟性能很差。繞線式異步電動機串級調(diào)速和雙饋屬于這一類。轉(zhuǎn)差功率如何處理、是消耗掉還是回饋給電網(wǎng)，可衡量異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的效 率高低。從此，交流調(diào)速理論及應(yīng)用技 1 術(shù)大致沿下述四個方面發(fā)展。它利用晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)實現(xiàn)降壓起動，以后又融入了功率因素控制技 術(shù)，在控制裝置的研究上，正圍繞著提高起動力矩、實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控、完善檢 測和自診斷功能以及提高產(chǎn)品可靠性、改進制造工藝、降低成本等方面努力。隨著工 業(yè)現(xiàn)場對自動化、機械化要求的提高，此類矛盾日益突出。 xxxx大學文華學院 畢 業(yè) 設(shè) 計 [論文 ] 題目 : 大型異步電機軟起動的研究 院 (系 ) 專業(yè) ：電氣工程及其自動化 答 辯 時 間 ： xxxx大學文華學院畢業(yè)論文 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 開題報告 題目 : 大型異步電機軟起動的研究 II xxxx大學文華學院畢業(yè)論文 1. 課題的目的、意義、國內(nèi)外概況和預測 課題的目的 電動機的非經(jīng)濟運行情況 ,早已引起國家有關(guān)部門的重視 ,并分別于 1990 年和 1995 年制定和修定了強制性的國家標準 :《三相異步電動機經(jīng)濟運行》 (GB124971995)。而且這些起動設(shè)備還有 一些固有的缺點，如對負載適應(yīng)能力差、起動電流不連 續(xù)、維修工作量大等等。軟起動控制器是一種新型節(jié)能設(shè)備，在歐美國家已得到 大量的應(yīng)用。尤其是 20 世紀 70 年代以后，由于科學技術(shù)的迅速發(fā)展為 交流調(diào)速的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。 異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的基本類型 由異步電動機工作原理可知，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率 Pm 可分為兩部分：一部 分 Pd=（ 1s） Pm 是拖動負載的有效功率；另一部分是轉(zhuǎn)差功率 Ps=sPm，與轉(zhuǎn)差率 s 成 正比。轉(zhuǎn)速越低，回饋的 功率越多。這中調(diào)速方式的本質(zhì)是利用改變消耗于轉(zhuǎn)子外串電阻中的轉(zhuǎn)差率功率來改變轉(zhuǎn)差 率，從而達到調(diào)速的目的，因此，這種調(diào) 速方式是轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速。 軟起動器的起動方法 串接于電源與被控電動機之間的軟起動器通過控制其內(nèi)部晶閘管的導通角 ,使電動 機電流從零開始以預設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升 ,直至起動結(jié)束 ,實現(xiàn)軟起動。 ③ 脈沖沖 擊起動 : 電動機在起動開始階段 ,讓晶閘管在極短時間內(nèi) ,以較大電流導通一段時間后 回落 ,再按原設(shè)定值線性上升 ,進入恒流起動。 MATLAB 軟件仿真波形 變頻軟起動 我們知道變頻器實際 上是一種電壓、頻率控制裝置 (VVVF)，其控制方式有電壓、頻 率比例控制 (V/F)、空間電壓矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制 (DTC)等。 在此，文章主要研究大型異步電動機交交分級變頻起動。 要得到起動時的最大正轉(zhuǎn)矩 ,需選出最優(yōu)化的組 合 .利用三相電路的對稱分量法對 各種組合的三相電源系統(tǒng)進行分析。 第二階段： 2 月 23 日 ——3 月 22 日，討論比較各軟起動方案和設(shè)計主回路 第三階段： 3 月 23 日 ——4 月 12 日，變頻調(diào)速系統(tǒng)控制算法的研究及其波形的仿真 第四階段： 4 月 13 日 ——4 月 26 日，軟起動控制器初步設(shè)計 第五階段： 4 月 27 日 ——5 月 10 日，嚴格按形式和內(nèi)容的要求完成畢業(yè)論文，做好答 辯準備。 關(guān)鍵詞 : 異步電動機 。 GTO。 電動機的起動是交流電機最基本、最重要的一個問題 ,它同電機的調(diào)速同等重要。在相同的轉(zhuǎn)動慣量下轉(zhuǎn)矩的差額越大，機組加速越快。電磁轉(zhuǎn)矩小的特點限制了電子軟起動器的應(yīng)用范圍。 “軟起 動 ”實質(zhì)上就是按照預先設(shè)定的控制模式進行的降壓起動過程。進行最后一次頻率切 換 (25Hz~50Hz)時，電機的轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的一半，起動過程并沒有結(jié)束，所以切換到 50Hz 后，仍采用傳統(tǒng)的軟起動方法繼續(xù)起動，即改變觸發(fā)角，逐漸增大定子繞組的端電壓。 感應(yīng)電動機的起動性能包括下列幾項： (1)起動電流倍數(shù) Ist/ IN； (2)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) Tst/ IN； (3)起動時間； (4)起動時繞組中消耗的能量和繞組的發(fā)熱； (5)起動設(shè)備的簡單性和可靠性； (6)起動時的過渡過程。遠大于轉(zhuǎn)子電阻 R2，使轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角 ????arctan( / ) X2?R2 接近 900， cos?2很小，所以盡管 I2很大，但其有功分量 I2cos?2卻不大；其次，由于 起 動 電 流 很 大 ， 定 子 繞 組 的 漏 阻 抗 壓 降 增 大 ， 使 感 應(yīng) 電 動 勢 E1減 小 ， 主 磁 通 中 ?? ???E1 m f N K : 隨 之 減 小 。 轉(zhuǎn)子回路總電阻的折算值 (39。同時過大的起動電流會使電機繞組發(fā)熱 ,從而加速絕緣老化 ,影響 電機壽命。 (2)降壓起動 降壓起動的目的是減小起動電流 ,但它同時也使起動轉(zhuǎn)矩下降了。由于起動 電壓為運行電壓的 1/ ,故其起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 1/3,只能用在空載或輕載 (負載率小 于 1/3)起動的設(shè)備上。但電抗器成本高 ,水電阻損耗又大。 異步電機的電子式晶閘管降壓軟起動法 電子式晶閘管降壓軟起動器的工作原理是，控制電路運用不同的方法，控制三相反并 聯(lián)晶閘管的導通角，使電動機輸入電壓從零以預設(shè)的函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動結(jié)束， 賦予電動機全電壓，實現(xiàn)軟起動。這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電流逐漸增加 ,當電 流達到預先所設(shè)定的值后保持恒定 (t1 至 t2 階段 ),直至起動完畢。在起動開始階段 ,讓晶閘管在極短時間內(nèi) ,以較大電流導通一段時間 后回落 ,再按原設(shè)定值線性上升 ,連入恒流起動。軟起動器特別適用于各種 泵類負載或 風機類負載。分級變頻雖然可以實現(xiàn)變頻 ,但不能使頻率連續(xù)地變化 ,只 能使頻率分級變化 ,而且各級頻率都是 50 Hz 的 1/n,即 50 Hz 的分頻。n/2+1 (34) 負序下的 r 為 r=3 4 分頻 ：用 50Hz 的連續(xù)四個周期波形分頻為 。而每五個工頻電源周期選擇連續(xù)導通三個正半波，再連續(xù)導通三個負 半波，則可形成 10Hz 電源波形。因此，按照圖 33 所示順序觸發(fā)晶閘管， 電子軟起動器就可以輸出正轉(zhuǎn)矩最大的 25Hz 三相交流電壓。 若忽略定子的漏阻抗壓 降，則有 U1≈Eg= (311) 式中 :Eg―― 氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動勢的有效值 f1―― 定子頻率 N1―― 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù) KN1―― 基波繞組系數(shù) m―― 每極氣隙磁通量 故要保持 m 不變，應(yīng)使定子端電壓與頻率成比例的調(diào)節(jié)，即當頻率 f1下調(diào)時，必須同 UE ?? ??? ???常數(shù) [7]。 2 類工作狀態(tài)時，有 一相的兩只晶閘管都不導通，另外兩相各導通一只晶閘管，所以電流只能在導通的兩相之間 構(gòu)成回路，電流流過兩相負載電阻。在同一時刻，有一相兩只晶閘管都不導通，另兩相各有一 只晶閘管導通，稱為 2 類工作狀態(tài)。 12 華中科技大學文華學院畢業(yè)論文 圖 33 50/3 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 同樣，可確定 、 10Hz 、 等頻率的觸發(fā)順序，輸出對應(yīng)頻率三相交流電 壓。將以上各種相位進行組合，可以得到 64 種不同的三相交流電 11 華中科技大學文華學院畢業(yè)論文 源，需選出產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩最大的一種。 圖 31 分級變頻軟起動主電路結(jié)構(gòu)圖 它和三相晶閘管降壓軟起動器主電路相同 。由于是以半波為導通單位，所以兩個周 期共有 4 個過零點，以 a 相為參考，各相過零點的相位是：檔距 90 度 表 32 A 相 0 180/2 360/2 540/2 B 相 120/2 300/2＝ 150 480/2 660/2 C 相 120/2 60/2 240/2 420/2＝ 210 600/2 每相有四個起點選擇，每個過零點都 可以作為起點，所以每相有四個選擇，三相共有 4 的 3 次方個組合，共 64 個組合。 分頻方法 由電網(wǎng)提供的 50Hz 的工頻電源，可產(chǎn)生各級子頻率系統(tǒng)，工頻的 ω 與子頻率系統(tǒng) 的 ω sub 的關(guān)系如下 : ω =ω sub ?r (31) 其中 r 為整數(shù)。國內(nèi)許多合資公司生產(chǎn)當今國際上先進的產(chǎn)品，國內(nèi)的成套部門在自 行設(shè)計制造的成套裝置中采用外國進口公司和合資企業(yè)的先進設(shè)備，自己開發(fā)應(yīng)用軟件，從 而能為國內(nèi)外重大工程項目提供一 流的電氣傳動控制系統(tǒng)。 ④ 攪拌機攪拌高粘性物質(zhì)時，如果突然起動，容易使攪拌機的攪臂和 傳送機構(gòu)過負荷。 3)階躍起動。 旁路接觸器（正常運行） R,S,T 三相交流電源 380V/660V