基于离散变频的电机软起动及节能控制器研究及实现

【摘要】：传统的电机软起动器通过使用晶闸管调压技术很好的解决了电机直接起动时电流过大的问题,但是降压限流使得电机的起动转矩大大降低,无法重载起动,本文研究的离散变频技术是在不改变传统软起动器主电路的前提下,通过控制工频半波的导通规则实现变压变频,提高电机的起动转矩,实现重载起动。另外,异步电机在轻载运行时效率降低,能源浪费严重,本文根据软起动器的调压功能设计了节能算法,实现电机的轻载节能运行。 本文首先介绍了离散变频起动的原理,通过分析分频后的电压相序,确定了各分频下的最大正序分量组合,研究了影响三分频起动转矩的具体因素;之后对电机起动过程中的具体问题进行了研究,如选取了离散变频起动的分频台阶,确定了分频等级之间切换的原则,通过对电机续流角的检测实现了电机转速的无传感器测量等;其次,为了使电机的起动转矩平稳,提出了恒压频比的控制策略,并采用了等效正弦的控制策略降低了分频后的电压谐波;分析了负载率变化对电机运行效率的影响,设计了轻载时的节能算法并经仿真验证;然后,基于DSP2812对电机控制器的软硬件进行了设计和具体介绍。 本文最后介绍了基于MATLAB软件搭建的仿真模型,并对离散变频的起动过程进行了仿真,仿真结果证明了离散变频技术在重载起动时的优越性;同时对电机控制器的硬件进行了实验,实验结果验证了控制器软硬件的正确性。 【关键词】：异步电机 软起动 离散变频 轻载节能 DSP2812
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM573;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 课题的研究背景7
• 1.2 课题相关技术的发展与现状7-13
• 1.2.1 异步电机传统起动措施7-9
• 1.2.2 异步电机软起动器的现状和发展趋势9-12
• 1.2.3 重载起动与离散变频软起动12-13
• 1.3 课题研究的主要内容13-14
• 第二章 离散变频原理14-26
• 2.1 离散变频原理14-15
• 2.2 相序分析15-18
• 2.2.1 分频相序组合15-17
• 2.2.2 对称分量法17-18
• 2.3 电机转矩分析18-20
• 2.4 三分频转矩的具体分析20-26
• 第三章 软起动器的控制策略26-42
• 3.1 电机起动过程的研究26-34
• 3.1.1 分频等级26-28
• 3.1.2 过渡频段的选取28-30
• 3.1.3 切换依据30-32
• 3.1.4 转速测量32-34
• 3.2 控制策略的研究34-37
• 3.2.1 恒压频比控制34-36
• 3.2.2 抑制电压谐波的控制方法36-37
• 3.3 电机轻载节能分析37-42
• 3.3.1 异步电机调压节能工作原理37-39
• 3.3.2 调压节能控制方法39-40
• 3.3.3 轻载节能仿真40-42
• 第四章 软起动器的硬件设计42-53
• 4.1 软起动器硬件主体设计42-44
• 4.2 主电路与控制电源44-46
• 4.2.1 主电路设计44-45
• 4.2.2 控制电路电源45-46
• 4.3 控制器电路46-47
• 4.3.1 DSP2812 芯片介绍46
• 4.3.2 DSP外围电路46-47
• 4.4 信号检测电路47-50
• 4.4.1 同步电压检测电路47-48
• 4.4.2 晶闸管压降检测电路48-49
• 4.4.3 电流电压检测电路49-50
• 4.5 驱动电路50-52
• 4.5.1 晶闸管触发电路50-51
• 4.5.2 继电器输出电路51-52
• 4.6 输入、显示及通讯电路52-53
• 第五章 软起动器的软件设计53-59
• 5.1 主程序53-54
• 5.2 离散变频起动程序54
• 5.3 负载判断和轻载节能程序54-55
• 5.4 功率因数角检测程序55-56
• 5.5 分频触发程序56-57
• 5.6 电压电流检测程序57-59
• 第六章 仿真分析与实验验证59-70
• 6.1 仿真分析59-63
• 6.1.1 仿真模块介绍59-60
• 6.1.2 仿真结果分析60-63
• 6.2 实验验证63-70
• 6.2.1 实验装置介绍63-64
• 6.2.2 实验结果分析64-70
• 结束语70-71
• 参考文献71-75
• 发表论文和参加科研情况说明75-76
• 致谢76

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