基于IGBT的軟啟動器研究.pdf

1、大功率異步電動機直接起動時，其起動電流一般會達到額定電流的4～7倍甚至更高，過大的電流會產生大量的焦耳熱致使電動機溫度過高，加速電動機老化甚至燒毀電動機。同時過大的電流會引起電網電壓驟降，嚴重影響電網其他用電設備的正常工作。常規(guī)軟啟動器在降低起動電流的同時起動轉矩也減小了，使用場合受到限制。
　　在國家自然基金項目(51577110)的經費支持下，本文以降低電動機起動電流、提高起動轉矩為目標，以空間電壓矢量原理為理論基礎，研究新型

2、軟啟動器的控制策略。在六邊形空間電壓矢量的基礎上，研究十二邊形空間電壓矢量磁鏈軌跡控制策略;利用全控器件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的關斷可控特性設計電路，實現磁鏈軌跡控制和電動機分頻起動。主要工作可總結如下幾個方面。
　　(1)軟啟動控制策略的分析
　　在比較各種現有軟啟動控制方法的基礎上，應用空間電壓矢量理論，采用全控器件IGBT設計軟啟動器的主電路，提出基于空間電壓矢量的十二邊形磁鏈軌跡控制策略。選擇電動機軟啟動的分

3、頻頻率;采用波形分析的方法找出各分頻電壓矢量分布情況，得到IGBT導通與關斷時刻;計算各分頻參數，分析并制訂了基于IGBT的軟啟動器的分頻頻率組合方案;進行了諧波分析。
　　(2)軟啟動過程的仿真驗證
　　采用MATLAB/Simulink仿真平臺，建立異步電動機空間電壓矢量軟啟動模型，對十二邊形磁鏈軌跡控制的軟啟動過程進行仿真分析，對比了異步電機在不同控制策略時的電流，轉矩等參數指標，仿真結果表明十二邊形空間電壓矢量磁鏈軌

4、跡控制策略軟起動能夠降低起動電流，提高起動轉矩，從而驗證了所提控制策略的正確性和可行性。
　　(3)軟啟動控制系統(tǒng)的設計
　　根據十二邊形空間電壓矢量控制策略設計了軟啟動控制系統(tǒng)。軟啟動控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)包括主控芯片STM32及其外圍電路、電源電路、CPLD及其外圍電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、IGBT驅動電路等;軟啟動軟件包括系統(tǒng)主控制程序、基于十二邊形空間電壓矢量軟啟動子程序、起動條件判斷程序等。
　　(4)控

5、制策略的諧波分析
　　利用傅里葉級數展開的方法對十二邊形空間電壓矢量控制策略進行諧波分析。其諧波含量與六邊形磁鏈軌跡控制進行仿真對比，仿真結果證明十二邊形磁鏈軌跡控制策略可以減小電動機起動過程中的諧波含量，在相同負載下起動起動電流抑制效果更好。
　　本文基于空間電壓矢量原理，研究一種以十二邊形磁鏈軌跡為控制策略、以IGBT為控制器件的軟啟動器。該軟啟動器能夠減小電動機的起動電流、提高電動機的起動轉矩，具有一定的理論意義和應用