異步電機(jī)軟啟動(dòng)器電壓空間矢量控制技術(shù)的研究.pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展。三相交流異步電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積和重量較小、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮著重要作用。異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程會(huì)直接影響電網(wǎng)，給其他電力設(shè)備帶來(lái)危害。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流可以達(dá)到額定電流的4～8倍或者更高，過(guò)大的啟動(dòng)電流還會(huì)影響到并聯(lián)的其他用電設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。因此，研究新型的軟啟動(dòng)器降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流、增大啟

2、動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減少對(duì)電網(wǎng)的影響具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。
　　本課題主要研究如何利用電壓空間矢量原理來(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)了基于電壓空間矢量軟啟動(dòng)器的軟硬件控制系統(tǒng)。
　　本論文的主要內(nèi)容有：
　?。?）分析異步電機(jī)軟啟動(dòng)器的原理。分析交流異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓、電源頻率之間的關(guān)系，并對(duì)目前常用的軟啟動(dòng)方式逐一分析其工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)等。
　?。?）設(shè)計(jì)一種以全控型器件IGBT為功率器

3、件的軟啟動(dòng)主電路原理結(jié)構(gòu)。詳細(xì)分析了異步電機(jī)的特性，提出采用電壓空間矢量的控制方式提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。通過(guò)控制開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)刻實(shí)現(xiàn)電壓頻率的改變，在MATLAB/SIMULINK仿真平臺(tái)中，建立異步電機(jī)電壓空間矢量軟啟動(dòng)控制模型，對(duì)其整個(gè)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，得到仿真結(jié)果，驗(yàn)證這種設(shè)計(jì)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(dòng)器，進(jìn)行該新型軟啟動(dòng)器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該新型軟啟動(dòng)器采用了十二邊形電壓空間矢量控制

4、算法，在調(diào)節(jié)電源電壓的同時(shí)，也調(diào)節(jié)了電源的頻率，并使電壓/頻率(U/f)比值相對(duì)穩(wěn)定，保證電機(jī)主磁通穩(wěn)定，在獲得較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，啟動(dòng)電流又不致過(guò)大?？梢詥?dòng)帶有一定負(fù)載或較大慣性負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，而電流保持在相對(duì)較小的值，從而實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)小電流、高轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)。
　　（4）設(shè)計(jì)十二邊形電壓空間矢量軟啟動(dòng)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(cè)電路、CPLD（ Complex Programmable Log

5、ic Device）電路、電壓檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、電源電路等。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)脈沖控制信號(hào)以及擴(kuò)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(zhì)量較高的控制觸發(fā)脈沖，進(jìn)而滿足系統(tǒng)的大功率、高可靠性的控制要求。同時(shí)該控制系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)軟停車和系統(tǒng)保護(hù)等。
　　本文中整體控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是在電壓空間