異步電機軟啟動器電壓空間矢量控制技術的研究.pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展進程中，隨著電力電子技術、微電子技術和控制技術的不斷發(fā)展。三相交流異步電動機以其結構簡單、體積和重量較小、價格低廉、運行可靠等優(yōu)點已經(jīng)在許多領域得到了廣泛應用，并發(fā)揮著重要作用。異步電動機的啟動過程會直接影響電網(wǎng)，給其他電力設備帶來危害。電動機在啟動時的啟動電流可以達到額定電流的4～8倍或者更高，過大的啟動電流還會影響到并聯(lián)的其他用電設備，對電網(wǎng)安全運行構成威脅。因此，研究新型的軟啟動器降低電動機啟動時的啟動電流、增大啟

2、動轉矩，減少對電網(wǎng)的影響具有重要的經(jīng)濟價值和社會意義。
　　本課題主要研究如何利用電壓空間矢量原理來提高異步電動機的啟動性能和啟動轉矩，并研究設計了基于電壓空間矢量軟啟動器的軟硬件控制系統(tǒng)。
　　本論文的主要內容有：
　?。?）分析異步電機軟啟動器的原理。分析交流異步電動機電磁轉矩與定子電壓、電源頻率之間的關系，并對目前常用的軟啟動方式逐一分析其工作原理、優(yōu)缺點等。
　?。?）設計一種以全控型器件IGBT為功率器

3、件的軟啟動主電路原理結構。詳細分析了異步電機的特性，提出采用電壓空間矢量的控制方式提高啟動轉矩。通過控制開關器件的導通時刻實現(xiàn)電壓頻率的改變，在MATLAB/SIMULINK仿真平臺中，建立異步電機電壓空間矢量軟啟動控制模型，對其整個矢量控制系統(tǒng)進行仿真分析，得到仿真結果，驗證這種設計的可行性。
　?。?）提出一種十二邊形電壓空間矢量控制策略的新型軟啟動器，進行該新型軟啟動器的系統(tǒng)設計。該新型軟啟動器采用了十二邊形電壓空間矢量控制

4、算法，在調節(jié)電源電壓的同時，也調節(jié)了電源的頻率，并使電壓/頻率(U/f)比值相對穩(wěn)定，保證電機主磁通穩(wěn)定，在獲得較大啟動轉矩的同時，啟動電流又不致過大?？梢詥訋в幸欢ㄘ撦d或較大慣性負載的電動機，而電流保持在相對較小的值，從而實現(xiàn)交流電動機小電流、高轉矩啟動。
　?。?）設計十二邊形電壓空間矢量軟啟動器的硬件電路。主要包括主控制芯片STM32電路、通訊電路、電流檢測電路、CPLD（ Complex Programmable Log

5、ic Device）電路、電壓檢測電路、驅動電路、電源電路等。該設計中CPU（STM32）主要完成算法運算和運行的監(jiān)控，CPLD主要是結合STM32產(chǎn)生軟啟動觸發(fā)脈沖控制信號以及擴展STM32的邏輯功能，使兩者的優(yōu)良性能得到充分發(fā)揮。這種方式使CPLD的資源得到了很好的使用，得到了質量較高的控制觸發(fā)脈沖，進而滿足系統(tǒng)的大功率、高可靠性的控制要求。同時該控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)軟停車和系統(tǒng)保護等。
　　本文中整體控制系統(tǒng)的實現(xiàn)是在電壓空間