十二邊形空間電壓矢量軟啟動(dòng)器控制算法研究.pdf

1、三相異步電動(dòng)機(jī)有著運(yùn)行穩(wěn)定可靠、易于維護(hù)、構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)良性能，在工礦業(yè)生產(chǎn)和生活中占主要地位。然而異步電動(dòng)機(jī)在直接啟動(dòng)過程中存在著啟動(dòng)電流大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的缺點(diǎn)，這些缺陷不僅限制了它的應(yīng)用范圍，也帶來了電網(wǎng)電壓降低、影響其他設(shè)備的正常工作等問題。解決這一問題的常用方法是使用軟啟動(dòng)器，它可以調(diào)節(jié)大中型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓和電流，減輕危害程度。軟啟動(dòng)器控制策略有很多種，但歸根結(jié)底都離不開對(duì)異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電壓和電流的分析。通過建立穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)的數(shù)

2、學(xué)模型，定性的分析出異步電動(dòng)機(jī)的電壓和電流關(guān)系對(duì)于優(yōu)化控制有著重要的作用。
　　本文以低壓軟啟動(dòng)器為研究對(duì)象，提出了一種交交變頻實(shí)現(xiàn)的非線性十二邊形空間電壓矢量軟啟動(dòng)方案。導(dǎo)通和關(guān)斷均可控的全控器件IGBT作為功率開關(guān)器件，通過控制IGBT器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，調(diào)整異步電動(dòng)機(jī)定子電壓電流，使電動(dòng)機(jī)工作在兩相和三相交替導(dǎo)通的狀態(tài)下，直至啟動(dòng)完成。在此過程中，定子電壓頻率從預(yù)設(shè)頻率點(diǎn)按控制策略升高到工頻完成啟動(dòng)。為達(dá)到理想的啟動(dòng)效果，本文

3、利用波形分析法給出分頻啟動(dòng)策略即13、7、4、1分頻，同時(shí)采用分段解析法，給出了某些典型運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，尤其是重點(diǎn)狀態(tài)下的定子電流方程，由此可以反映異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)過程中的機(jī)電特性。作為對(duì)比，本文還對(duì)半控器件即晶閘管控制下的非線性六邊形空間電壓矢量軟啟動(dòng)的動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行簡(jiǎn)單推導(dǎo)分析，給出了在此狀況下定子電壓兩相交替運(yùn)行的可行性分析和電動(dòng)機(jī)工作在兩相電源通電狀態(tài)時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　本文在非線性六邊形法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善了空間電壓

4、矢量軟啟動(dòng)控制策略，仿真證明該方案能夠進(jìn)一步降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中的電流，提高了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并明顯改善了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。本文重點(diǎn)研究了以下幾方面的問題。
　　1)三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路和基本推導(dǎo)公式。這一部分闡述了異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)電流與轉(zhuǎn)速之間的特性，還介紹了幾種異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型分析方法。重點(diǎn)分析了坐標(biāo)變換法在異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)分析中的優(yōu)勢(shì)、空間電壓矢量的基本原理，并推導(dǎo)出dq0坐標(biāo)下的狀態(tài)表達(dá)式，同時(shí)建立Simulin

5、k的數(shù)值仿真電路。
　　2)提出非線性十二邊形空間電壓矢量軟啟動(dòng)控制策略，并給出詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過程。然后通過解析法建立了非線性十二邊形啟動(dòng)過程的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)出各個(gè)階段磁鏈的變化情況。由于啟動(dòng)過程中存在分頻點(diǎn)多,導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)分析工作量大，且不同頻率下有些狀態(tài)特性重復(fù)，沒有全部分析的必要，所以文中僅給出四個(gè)典型狀態(tài)的建模與推導(dǎo)過程。
　　3)建立了非線性六邊形空間電壓矢量軟啟動(dòng)策略中一種典型狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，得出電流電壓的變