【正文】 析內容如下：(1)研究了交流調壓鼠籠式異步電動機的三種工作模式：三相導通模式、兩相導通模式和三相全不通模式，并推到了各個模態(tài)下的計算公式，得到了交流調壓鼠籠式異步電動機在不同模態(tài)下的狀態(tài)方程模型。(2)提出了交流調壓電路的觸發(fā)穩(wěn)定性問題。最后確認了電壓同步的寬脈沖觸發(fā)方案更好。(3)研究了交流調壓鼠籠式異步電動機的恒流控制問題。 第2章 交流調壓軟啟動電路的觸發(fā)方案的研究交流電動機的傳統(tǒng)啟動技術，如定子串電阻／電抗器啟動、自耦變壓器降壓啟動、星形一三角形降壓啟動、轉子串電阻或頻敏變阻器啟動等，在交流電動機啟動技術的發(fā)展過程中都有過重要應用。通過改變晶閘管的導通角來改變加到定子端的電壓。利用交流電機的電壓特性曲線的特點來控制交流電機的動，是電子軟啟動器的主要控制思路。當電動機的啟動完成以后，即當其端電壓升高至額定電壓時，三相旁路接觸器吸合，使電動機直接并網運行。(M)、晶閘管Thl～Th6組成。電路中所有元器件的工作情況的組合構成了該電路的一個工作狀態(tài)。 為了形成電流回路，在三相交流調壓電路的任意時刻，至少要保證有兩個元器件處于導通狀態(tài)，它們要處于不同的相，其中至少要有一個是流向負載端，而另一個流向電源端。下面是用大寫字母表示的導通器件所屬的相，用“+”表示流向負載端，用“表示流向電源端，即A+、A、B+、B、C+、C分別表示晶閘管Thl、ThThThThTh2導通。它們分別是：三相全導通即A+BC、A+BC+、A+B+C、AB+C、ABC+、A+B+C+；兩相導通，即A+B、AB+、AC+、A+C、B+C、BC+以及三相全不通的狀態(tài)。當電路工作在“三相全導通——兩相導通”交替工作模式時，設定相電壓的零相位點為觸發(fā)角的起始點，那么顯然，是電流開始上升那一點滯后于電壓零相位點的電角度。假設：一功率因數角(電流連續(xù)時電流滯后于電壓的電角度)一電流滯后角(電流下降到零的瞬間滯后于電壓相位點的電度)一電流截止角(電流為零的那一段對應的電角度)顯然，,并且隨著的不斷減小也隨之減小，但輸出電流卻增大并逐漸的趨向于連續(xù)，在電流連續(xù)的臨界點有。而當≥150時，由于電流流入相的(例如B相)相電壓已經高于流出相(例如A相)的相電壓，三相繞組實際上已經不可能通電，電機也不會運轉。通過以上分析我們知道，當0≤≤60或，電路在“三相全導通” 和“二相導通”兩種模式之間交替出現。 “三相全導通”和“兩相導通”交替出現的有限狀態(tài)機模型 假設電路初始的工作狀態(tài)是三相導通狀態(tài)，即A+B+C，那么當A相電流過零時，晶閘管Thl由于電流過零而被關斷，電路進入兩相導通B+C狀態(tài)，當A相電壓負相的觸發(fā)脈沖觸發(fā)Th4，使得A相導通時，電路便又進入了三相導通AB+C狀態(tài)，依次類推。假設以A+B兩相導通為初始狀態(tài)，此時C相的電流為零，當B相電流過零時，由于三相電流之和為零，所以A相電流也為零，電路進入三相全不通的工作模式，之后A+相晶閘管被觸發(fā)，C相晶閘管同時觸發(fā)，則A、C兩相的電流被建立起來,這就標志著三相全不通模態(tài)的結束，轉而進入A+C兩相導通狀態(tài)了。 。就是在觸發(fā)每個晶閘管(例如Thl)的同時還要給其前面的晶閘管(例如Th6)補發(fā)一個脈沖，此時，對于每個晶閘管來說，邏輯上真正起觸發(fā)作用的是第一個脈沖。如果每一相的兩個反向并聯(lián)的晶閘管(如Th2和ThThl和Th4，Th3和Th6，)共用一組觸發(fā)脈沖，稱之為三路觸發(fā)方案。反過來說，如果六個晶閘管中的每一個晶閘管都有相對獨立的觸發(fā)脈沖，則稱之為六路觸發(fā)。因為六路觸發(fā)方案可以減少晶閘管控制極的損耗，從觸發(fā)的邏輯上看也十分清晰；而三路觸發(fā)方案電路的實現雖然簡單，又可以節(jié)省硬件資源，但當正向(負向)觸發(fā)脈沖對負向(正向)晶閘管產生誤觸發(fā)時，會導致電路的失控。晶閘管觸發(fā)脈沖的最小寬度取決于它的電流的上升速度，即在脈沖存續(xù)的時間內，電流就要到達它的掣住電流，否則就不能保證晶閘管可靠導通，在可控整流電電流的上升速度只受換流電感的制約，而在交流調壓電路中，它受負載電感的制約要遠大于前者。一般可將觸發(fā)脈沖的最小寬度取為，但根據雙脈沖的組成原理，每個觸發(fā)脈沖的寬度又不能超過60，即脈沖寬度路中，考慮了觸發(fā)脈沖的寬度問題以后，如果，即第一個脈沖的后沿在電流過零之后到達，與此同時第一個脈沖還存在，則對應的晶閘管可能被觸發(fā)，為了使其可靠工作，要求留給電流上升的電角度要大于，即或者，這樣才能在觸發(fā)脈沖消失以前使電流上升到掣住電流。這會使每個晶閘管(例如Th3)的反向并聯(lián)晶閘管(Th6)在接近=O處被誤觸發(fā)，從而得到與正常波形不同的電流波形，進而引起邏輯上的混亂。此時，功率因數角、觸發(fā)角為=1脈沖寬度P=15，顯然，能滿足式()，但式()不成立，由于采用的觸發(fā)電路不同，所以得到的電流波形完全不同，、電源相電壓和A相晶閘管Thl的觸發(fā)脈沖波形。圖2．11中，由于雙脈沖的第一個脈沖沒有起到作用，而第二個脈沖又誤觸發(fā)了與之反向并聯(lián)的晶閘管，從而導致了電流波形的不正確。觸發(fā)不穩(wěn)定的電路不但無法正常工作，嚴重的還會引起事故。、的條件下獲得的波形圖，因為很小，使式()成立，它是觸發(fā)不穩(wěn)定的一個典型例子。而每相雙脈沖中的第一個觸發(fā)脈沖是在反向的晶閘管斷開以前到達的，所以沒有發(fā)揮任何的作用。(A相漏掉一個脈沖)時的有限狀態(tài)機模型除了上述的不穩(wěn)定情況，其它的擾動也可能使觸發(fā)方案偏離它的正確工作模式，例如，如果擾動使B相漏了一個脈沖，因此，觸發(fā)的不穩(wěn)定性是電壓同步雙脈沖觸發(fā)的最大問題。首先，它使電機不能正常工作，有可能會使電機的機械部分由于受到劇烈震動而損害，更為嚴重的是它會向電網注入直流分量，而由于變壓器及各種電氣設備線圈的直流電阻很小，很少的直流分量就會產生巨大的直流電流而燒毀設備。為防止這種工作不可靠現象的出現，最好的辦法是適當的選擇參數使不穩(wěn)定的條件不成立，但對于異步電動機軟啟動電路來說，這也存在一定的困難，因為在啟動的過程中，隨著控制角的逐漸減小，功率因數角也在減小，在這個動態(tài)過程中，很難保證式()始終不成立?？煽卣麟娐返膶捗}沖觸發(fā)是用一個寬度大于60的脈沖代替原來的每相中的雙脈沖，但對于交流調壓電路這還不夠，其寬度還要使式()和式()的左側成立，即和，這樣才可以避免上述不穩(wěn)定現象的產生。在脈沖寬度增大后，會使三路觸發(fā)方案中口的上限受到極大的限制，由式()的右側有 ()而極限情況是，這個范圍太窄，以至于三路觸發(fā)的寬脈沖方案實用性不強。此觸發(fā)方案由于采用電源電壓作為同步信號，不需要實時檢測電流信號，但是由于要保證脈沖寬度，因此這種觸發(fā)方式要求脈沖變壓器的容量要足夠大，這是此種觸發(fā)方式的缺點，克服這一缺點的辦法是采用脈沖序列代替寬脈沖。以下通過分析和仿真分別研究不同觸發(fā)方案對交流調壓鼠籠電機負載的影響。m、T=118N。其電流波形在轉速達到穩(wěn)定以后出現不規(guī)則情況?！?、—、,。a）A相電流波形和轉速波形b)A相電流波形以及對應的觸發(fā)脈沖波形和電源電壓波形采用電壓同步寬脈沖觸發(fā)方案得到的仿真波形如圖2．19所示。 A相電流波形和轉速波形 b)A相電流波形以及對應的觸發(fā)脈沖波形和電源電壓波形 。 利用MATLAB進行電機動態(tài)特性仿真，首先最為關鍵的是建立起一個便于仿真的電機數學模型。 在第2章已經提到交流調壓軟起動電路中鼠籠電機具有三種工作模式：三相導通模式、兩相導通模式和三相全不導通模式。 為得到、坐標系下一部電機的數學模型，首先要對三相電源電壓進行如式()的派克(Park)變換，式()中的x變量可以是電源電壓變量、電流變量、磁鏈變量，將三相電壓變換為、坐標下的兩相電壓（)。先將式()寫成矩形形式 () 其中: 整理上式可得到三相全通時鼠籠式異步電動機的狀態(tài)方程 () 由上式可得出： + （） 兩相電流變量求出來以后，通過公式（）變換得到三相電壓變量 () 式中的變換矩陣即為式()中的的逆變換電機轉矩和電機的運動方程式分別為式()和() () () 公式()、()和()就是三相鼠籠式異步電動機三相導通時的數學模型，可以據此編寫出仿真程序。進一步由及式()有 () 再代入式（）可將其第一行解耦出來，其余三行組成一個三階方程組 ()