基于變頻的重載軟啟動(dòng)器研制.pdf

1、三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為當(dāng)今社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)中常用的動(dòng)力能源,在現(xiàn)代社會(huì)中的作用越來(lái)越大,特別是由于其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、重量和體積盡可能的小、成本低、易于維護(hù)等特點(diǎn)使其應(yīng)用的更為廣泛。但是對(duì)于功率較大的電機(jī)如果采用直接啟動(dòng)的方式對(duì)電網(wǎng)的電流沖擊比較大,一般會(huì)是電流額定值的5～8倍,甚至更高,影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命,導(dǎo)致大量的能量被消耗。大的啟動(dòng)電流還會(huì)造成較大的線路壓降,進(jìn)而影響同一變壓器上的其它用電設(shè)備的正常工作。所以,如果能夠改善異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

2、性能,將有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　 在分析異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了軟啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的原理,分析比較了幾種軟啟動(dòng)方式的優(yōu)劣和軟啟動(dòng)器的幾種運(yùn)行方式。采用降壓?jiǎn)?dòng)裝置或常規(guī)軟啟動(dòng)器起動(dòng)又很難提供足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,無(wú)法實(shí)現(xiàn)重載啟動(dòng)。
　　 分析了基于交流調(diào)壓方式的軟啟動(dòng)器。這種軟啟動(dòng)器通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角改變軟啟動(dòng)器的輸出電壓實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平滑啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式可以降低啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩,還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況調(diào)

3、節(jié)工作方式,適應(yīng)性、可靠性和靈活性更強(qiáng)。但仍存在降低啟動(dòng)電壓的同時(shí)也會(huì)帶來(lái)電磁轉(zhuǎn)矩的嚴(yán)重下降的缺陷,從而使其只能用于輕載運(yùn)行的工況下。但是在許多現(xiàn)場(chǎng)中(如:球磨機(jī)、粉碎機(jī)、礦井起重機(jī)等),常常對(duì)于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求較高,也就是要求能夠重載啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)于此,本課題主要研究如何利用分級(jí)變頻的原理來(lái)提高異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,并研究設(shè)計(jì)了重載軟啟動(dòng)器的軟硬件控制系統(tǒng)。
　　 本課題的主要內(nèi)容有:
　　 1)闡述晶閘管

4、出現(xiàn)前交流異步電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)啟動(dòng)技術(shù)。
　　 2)詳細(xì)闡述了三相晶閘管調(diào)壓軟啟動(dòng)和分級(jí)變頻軟啟動(dòng)的原理,并對(duì)其諧波電壓進(jìn)行分析。
　　 3)在不改變常規(guī)晶閘管軟啟動(dòng)裝置主電路原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,采用分級(jí)變頻的方式提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。通過(guò)控制觸發(fā)角的導(dǎo)通時(shí)刻實(shí)現(xiàn)電壓頻率的改變,同時(shí)通過(guò)分析選擇該控制方式下的正序?qū)ΨQ、負(fù)序?qū)ΨQ和不平衡情況下的相位角,以及觸發(fā)角最佳的組合。同時(shí)還對(duì)分級(jí)變頻各級(jí)子頻率如何選取,如何計(jì)算觸發(fā)角等問(wèn)題進(jìn)行了研究

5、。
　　 4)介紹了一種采用ARM+CPLD結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)控制核心,以AT89C52實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作界面和顯示處理單元的設(shè)計(jì),通過(guò)RS485進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,通過(guò)三組反并聯(lián)晶閘管作為控制元件的結(jié)構(gòu)構(gòu)成三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制和保護(hù)系統(tǒng)的模式。分析了硬件系統(tǒng)中各部分電路的功能和作用,并完成了硬件電路的設(shè)計(jì)與制作。
　　 5)該設(shè)計(jì)中CPU(STM32)主要完成算法運(yùn)算和運(yùn)行的監(jiān)控,CPLD主要是結(jié)合STM32產(chǎn)生軟啟動(dòng)觸發(fā)脈沖控制信