【正文】 從課題的選擇到設(shè)計的最終完成，韓老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向韓老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。致謝 本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師韓如成老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的?！?3】 M．Y Abdelfattah，M．M．Ahmed．An Artificial Neural Network—Based ChopperControlled Slip—Ring Induction Motor．In：Electrotechnical Conference．Melecon，2002，142146?！?1】 Waited Lukitsch and Milwaukee．Soft Start Vs AC DrivesUnderstand the Differents．In；Textile，F(xiàn)iber and Film Industry Technical Conference． London，2004，15?！?】 陳伯時．電力拖動自動控制系統(tǒng)．機(jī)械工業(yè)出版社?！?】謝秀穎、襲皓杰．單片機(jī)控制的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)．山東電子?！?】 許大中．交流屯機(jī)調(diào)速理論．浙江大學(xué)出版社?！?】 陳伯時、陳敏遜編著．交流凋速系統(tǒng)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社。 參考文獻(xiàn)【1】 歷無咎、智能化軟起動器．低壓電器[M]．2000年第一期。所做的這些工作對三相交流調(diào)壓軟啟動電路的研究和設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。 研究了交流調(diào)壓鼠籠式異步電動機(jī)的三種工作模態(tài)：三相導(dǎo)通、兩相導(dǎo)通和三相全不通，并推到了各個模態(tài)的計算公式，即得到了交流調(diào)壓鼠籠式異步電動機(jī)在不同模態(tài)下的狀態(tài)方程模型，在推導(dǎo)兩相導(dǎo)通模態(tài)的計算公式的時候，運用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的方法來解耦有一定的新意。 盡管相對于其它的電力電子電路來所，移相式晶閘管交流調(diào)壓電路的工作原理最簡單，但在理論上的研究還不充分，一相或多相的晶閘管突然全開通，使電機(jī)變成全壓啟動，產(chǎn)生很大的啟動電流，甚至于某相的晶閘管變成了整流器，從電網(wǎng)吸收很大的直流電流，造成極大的危害。第五章 總結(jié) 三相交流鼠籠式異步電動機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠和價格便宜而被廣泛應(yīng)用，然而，電動機(jī)啟動時刻出現(xiàn)的啟動電流一般高出額定電流的37倍，最高可達(dá)電動機(jī)額定電流的15倍，這樣大的電流不僅加重了進(jìn)線，供電電網(wǎng)和接在電動機(jī)前面的開關(guān)電器的負(fù)荷，而且同時出現(xiàn)的巨大轉(zhuǎn)矩沖擊又會使電動機(jī)發(fā)生猛烈的沖擊而損壞電機(jī)的機(jī)械部分，傳統(tǒng)的降壓啟動存在一些缺點，如：降壓效果不明顯，耗能大，有機(jī)械觸點或不能平滑調(diào)節(jié)電壓等。 Kp=Ki=150、Kd=0．02時的定子電流和電流截止角曲線由于這種觸發(fā)方案采用的脈沖寬度足夠大，而且其同步信號只能依賴于電源電壓，因此能夠保證電路的可靠工作，即使出現(xiàn)干擾，電路也會在干擾消失后很快的恢復(fù)到正常工作，因此這種觸發(fā)方案是各種觸發(fā)方案中最為穩(wěn)定的一種，由這些波形可以看出整個電機(jī)啟動階段的電流都很穩(wěn)定，驗證了該觸發(fā)方案能夠保證電路可靠工作。在(1)、(2)中Kp和Ki整定的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次實驗選定Kd=O．02。=Ki=150、Kd=O時的響應(yīng)曲線，其響應(yīng)曲線較之只采用比例控制的響應(yīng)曲線要好一些，消除了(1)中的“靜差”。=Ki=O、Kd=0時的定子電流曲線(2)引入積分作用將Ki由大到小進(jìn)行整定，若曲線波動較大，則應(yīng)減小Ki，若曲線偏離給定值后長時間不回來，則需增大Ki，以求得較好的過渡過程曲線。=Ki=0、Kd=O時的響應(yīng)曲線。若曲線振蕩頻繁，則加大Kp：若曲線超調(diào)量大，且趨于非周期過程，則減小Kp，以求得較好的過渡過程曲線。正因為被控對象本身具有的特殊性，即較大的啟動電流在電機(jī)啟動過程中是維持在較短的一段時間內(nèi)，而且其穩(wěn)態(tài)電流要比最大啟動電流小得多，因此很難采用臨界比例度法、衰減曲線法、響應(yīng)曲線法等方法來獲得合適的響應(yīng)波形來整定PID控制器的參數(shù)，所以選擇湊試法來整定PID參數(shù)。湊試法是基于控制器自身的控制行為的參數(shù)整定法，這種整定法不依賴于對象的數(shù)學(xué)模型，而是根據(jù)自身的控制行為來調(diào)整控制參數(shù)，系統(tǒng)的控制行為表現(xiàn)為偏差e和e’，PID調(diào)節(jié)器中的積分作用是對象過去受控效果的總和，比例作用是過去控制效果的現(xiàn)時表現(xiàn)，而微分作用是對未來控制作用的需求，因此湊試法是根據(jù)對象對控制作用的歷史效果、現(xiàn)時表現(xiàn)及未來需求的綜合來確定控制律，并不是由對象的具體數(shù)學(xué)模型決定的.本章的控制對象即交流調(diào)壓鼠籠式異步電動機(jī)系統(tǒng)不具有精確數(shù)學(xué)模型，主要有以下特點：在電機(jī)啟動的瞬間電流迅速增大到最大啟動電流，然后隨著轉(zhuǎn)速的上升，電流逐漸減小，最后當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，電流也減小到穩(wěn)態(tài)電流，而且最高電流一般為額定電流的48倍。衰減曲線法的整定過程是：PID控制器設(shè)為純比例控制，從較小的比例參數(shù)開始逐步增大比例系數(shù)，直到出現(xiàn)4：1衰減過程曲線，記下此時的比例系數(shù)和衰減震蕩周期，再按照經(jīng)驗公式計算調(diào)節(jié)器的各參數(shù)值。PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法有幾十種，在實踐中經(jīng)常使用的有：臨界比例度法、衰減曲線法、響應(yīng)曲線法和湊試法。 PID參數(shù)的整定方法對于一個結(jié)構(gòu)和控制規(guī)律一定的PID控制系統(tǒng)，其穩(wěn)定與否以及控制質(zhì)量的好壞主要取決于選擇的一組參數(shù)是否合理?？刂频睦硐肽繕?biāo)為：在電機(jī)的啟動過程中，啟動電流保持在該設(shè)定值，即實現(xiàn)電機(jī)的恒流啟動。傳統(tǒng)的PID控制器控制交流調(diào)壓鼠籠電機(jī)的啟動電流的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4．1所示。本節(jié)首先給出了傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，然后整定PID控制器的各個參數(shù)，最后給出仿真結(jié)果。所以本章主要研究PID控制器應(yīng)用于交流調(diào)壓軟啟動器的恒流控制問題。 () 根據(jù)以上流程和算法編寫交流調(diào)壓電機(jī)的仿真模型。 () 對于兩相導(dǎo)通的狀態(tài)方程()和三相全不通的狀態(tài)方程()也采用類似的算法來處理。 ，本文使用四階龍格庫塔(Runge—Kutta)積分算法求解其模型中的狀態(tài)方程，迭代公式如式()所示。最后將計算所得數(shù)據(jù)繪制成曲線。類似的如果AC相或AB相被觸發(fā)則進(jìn)入相應(yīng)的兩相導(dǎo)通模塊，否則說明觸發(fā)脈沖還沒有到來，則程序返回到三相全不導(dǎo)通模塊。由于三相的對稱性，AC兩相導(dǎo)通和AB兩相導(dǎo)通時的情況與BC相導(dǎo)通時的情況相似，不再累述。 程序進(jìn)入兩相導(dǎo)通后，不妨以BC兩相導(dǎo)通為例進(jìn)行說明，如果A相脈沖到來，則程序返回到三相導(dǎo)通模塊，否則檢測B相或者C相電流是否為零，如果A相或B相的電流為零，加上此時“A相電流也為零”以及“三相電流之和為零”，所以三相電流都為零。若某相電流為零，則程序轉(zhuǎn)到對應(yīng)的兩相導(dǎo)通子模塊，即A相電流過零之后進(jìn)入BC導(dǎo)通模塊，B相電流過零后進(jìn)入AC導(dǎo)通模塊，C相電流過零后進(jìn)入AB導(dǎo)通模塊。然后進(jìn)入主循環(huán)，進(jìn)入主循環(huán)后，首先進(jìn)入三相導(dǎo)通程序模塊，計算出第1組變量值(包括電流量、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩量等)。稱其模型為“M文件模型?！癝imulink模型”仿真得到的一組波形3．3交流調(diào)壓軟起動電的仿真 強(qiáng)大而方便的數(shù)值運算功能和圖形功能是MATLAB語言最顯著的特色MATLAB語言這一強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具尤其適合于處理數(shù)組和矩陣。設(shè)定電機(jī)參數(shù)同前。仿真模型中各個模塊Gain的參數(shù)設(shè)置按照式()第一行設(shè)置。 ，其中的分別對應(yīng)與式()中的變量和“Simulink模型”(局部)。各部分分別構(gòu)造，最后組合起來，就得到了異步電機(jī)的“Simulink模型”?！皊imulink模型” (對應(yīng)公式()～())就可以構(gòu)建鼠籠式異步電機(jī)的仿真模型。 （） 其中： （） 其中： （） 其中： 通過以上方法，可以很方便的得出AC兩相導(dǎo)通和AB兩相導(dǎo)通時的數(shù)學(xué)模型。這樣通過以上的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)及其一系列。不妨稱這些變量為為ABC順序的變量。因此本文采用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的方法來處理，既當(dāng)B相（或C相）電流截至將三相坐標(biāo)順時針旋轉(zhuǎn)（或逆時針）120，使該相電流與兩相坐標(biāo)的軸重合。 雖然三相電流和電壓是對稱的，但是B相或C相電流截止的情況與A相電流截止的情況不同，因為B相和C相電流截至?xí)r，在式（）中，不會出現(xiàn)i=0或者i=0的情況，所以沒有辦法直接將該方程化成只含有三個狀態(tài)變量的狀態(tài)方程。假定沒有中線，但A相晶閘管截止，可以證明，此時不但電流而且電壓都沒有零序分量，因此式()仍然適用。 () 其中: 、坐標(biāo)系下的鼠籠式異步電動機(jī)數(shù)學(xué)模型為： () 式中l(wèi)下標(biāo)表示定子的量，下標(biāo)2表示轉(zhuǎn)子的量，在按如下的推導(dǎo)可以得到其狀態(tài)方程。下面從數(shù)學(xué)模型的角度分別對這三種工作模式詳細(xì)分析。在本文的實例中，將根據(jù)兩相靜止坐標(biāo)(坐標(biāo)系)下的電機(jī)數(shù)學(xué)模型來構(gòu)建異步電機(jī)仿真模型和交流調(diào)壓異步電機(jī)仿真電機(jī)仿真模型。