离散变频重载软起动系统的设计及起动优化

摘要

传统的异步电机起动方式无法兼顾起动电流、起动转矩和起动时间等性能指标，难以满足电机重载起动的要求;而离散变频软起动具有低起动电流、高起动转矩等特性，尤其适用于重载起动场合，同时还具有拓扑结构简单、起动时间短等优点。但是在目前的实际应用中，离散变频软起动还存在控制过程复杂、起动性能不够理想等问题，需要对起动过程进行合理地简化，并对起动控制策略进行系统地优化。因此，该领域的研究具有十分重要的理论意义和工程实用价值。
　　离散变频重载软起动的起动过程由多个子阶段构成，本文按照特性将其分为单频运行阶段和双频过渡阶段两种类型，通过对起动过程中的各个子阶段进行优化对比分析，提出了一种分频切工频重载最优起动方案和一种多频段离散变频重载优化起动方案。首先，通过对离散变频进行相序分析，确定了起动频段序列，并分析得到了序列内各频段的最优相位组合，同时制定了分频触发角选取原则。其次，在此选取原则的基础上，通过对每种分频初选得到的不同触发角组合进行仿真对比分析，提出了7、4、3分频重载直接起动的最佳触发角组合。然后，结合3种工频重载起动方式并运用组合分析法进行优选，提出了4分频60°触发角切工频限流软起动为分频切工频重载起动的最优方案。再次，在以上各分频最佳触发角组合的基础上，通过在各分频段内加入触发角模糊控制、分频间加入切换相位改进、工频采用限流软起动，提出了多频段离散变频重载优化起动方案。最后，在以上两种起动方案仿真分析的基础上，根据离散变频软起动的功能需求，设计并构建了系统的整体平台，并进行了实验验证。
　　本文提出了分频切工频重载最优起动方案、多频段离散变频重载优化起动方案、不同分频触发角选取原则及其最佳触发角组合，有效地简化了起动控制过程，系统地优化了起动过程中的各个子阶段，同时为各分频触发角的筛选提供了参考，具有很大的理论意义和工程实用价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 课题的研究现状

1．2．1 电机起动方式的对比分析

1．2．2 离散变频软起动的研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第2章 离散变频重载软起动的理论分析

2．1 离散变频的起动频段序列确定与相位分析

2．1．1 离散变频各分频的相序分析

2．1．2 离散变频的起动频段序列确定

2．1．3 不同分频的最优相位组合

2．2 不同相序分频的转矩倍数计算分析

2．2．1 正序对称分频

2．2．2 非正序对称分频

2．3 分频触发角选取原则的制定

2．3．1 恒压频比控制

2．3．2 等效正弦控制

2．4 本章小结

第3章 离散变频不同频率重载起动仿真分析

3．1 工频重载起动仿真分析

3．1．1 直接起动

3．1．2 斜坡电压软起动

3．1．3 限流软起动

3．2 不同分频重载起动仿真分析及最佳触发角组合确定

3．2．1 7分频起动

3．2．2 4分频起动

3．2．3 3分频起动

3．3 本章小结

第4章 离散变频重载软起动优化仿真分析

4．1 分频切工频重载最优起动

4．1．1 7分频切工频起动

4．1．2 4分频切工频起动

4．1．3 3分频切工频起动

4．1．4 分频切工频最优起动

4．2 多频段离散变频重载起动优化

4．2．1 模糊控制器的设计

4．2．2 多频段离散变频重载优化起动

4．3 本章小结

第5章 离散变频重载软起动系统设计与实验验证

5．1 系统的硬件设计

5．1．1 晶闸管驱动电路

5．1．2 同步信号检测电路

5．1．3 电压检测电路

5．1．4 电流检测电路

5．1．5 电源电路

5．2 系统的软件设计

5．2．1 主程序设计

5．2．2 离散变频软起动程序设计

5．2．3 限流软起动程序设计

5．3 系统的实验验证

5．3．1 实验环境

5．3．2 实验结果及分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢