基于无速度传感器的高转矩软起动器的研究

摘要

三相笼型异步电动机因具有结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜以及惯性小等优点而被广泛应用于工业、农业和交通运输等领域.随着各领域生产机械的不断更新和发展,对电动机的起动性能要求越来越高.传统的直接起动方式与降压起动方式因各有其局限性如不能有效减少起动时对电网的大电流冲击,对负载适应能力差、起动电流不连续、维修工作量大等等已越来越不能适应生产发展的要求.为获得良好多变的起动性能,采用晶闸管做主电路的电子式软起动器得到大量的运用.该文研究的采用分级变频的软起动装置使电机的起动转矩增大,可以应用于传统软起动器较少涉及的重载起动的场合,拓展了其应用范围.该文研究的另一重点是无速度传感器的软起动,采用状态观测法,估算电动机起动时的转速,以便实现控制系统按给定速度曲线上升的电动机软起动,具有该特性的软起动器能满足对起动速度有严格要求的一类负载.论文对无速度传感器和分级变频理论进行了深入剖析,利用MATLAB对起动过程进行仿真,论证了理论的可行性.所研究的软起动器具备四种起动方式:电压斜坡起动、限流起动、转速斜坡起动和分级变频起动.提出了基于无速度传感器的分级变频高转矩异步电机软起动方案.在仿真的基础上研制出基于80C196KC单片机控制的无速度传感器的分级变频高转矩软起动器.该文最后给出了实验结果,实验结果表明,该软起动器具有结构简单,起动转矩大,能实现速度闭环控制的优点,使软起动控制技术提高了一步,并且有持续研究开发的前景,有望在较广泛的应用领域得到推广应用.

目录

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第1章绪论

1.1引言

1.2传统软起动器原理概述

1.3具有给定速度函数起动的无速度传感器的软起动器原理概述

1.4分级变频高转矩软起动器原理概述

1.5本文的主要内容

第2章 异步电机软起动器基本原理分析

2.1异步电机的起动性能分析

2.2异步电机的几种起动方法

2.2.1异步电机的直接起动法与降压起动法

2.2.2异步电机的软起动法

2.2.3异步电机的变频起动法

2.3异步电机软起动器拓扑结构分析

2.4软起动器的应用

第3章基于无速度传感器的高转矩软起动器的理论研究

3.1分级变频理论

3.1.1分级方法

3.1.2最优组合选择方法

3.1.3各级子频率触发角的计算

3.2速度观测器的设计

3.2.1当前几种速度观测法的比较

3.2.2电机转速测量原理

第4章对软起动器起动过程的建模及仿真

4.1仿真模型

4.1.1三相电源模块

4.1.2触发角模块

4.1.3脉冲发生器模块

4.1.4旁路接触器模块

4.1.5晶闸管组模块

4.1.6 电机及测量显示模块

4.1.7转速测量模块

4.1.8仿真模型小结

4.2仿真结果

第5章分级变频软起动器的数字化研究

5.1控制系统硬件设计

5.1.1单片机最小系统

5.1.2键盘及显示电路

5.1.3接触器控制电路

5.1.4脉冲触发功放电路

5.1.5电流电压检测电路

5.1.6同步及相序判断电路

5.1.7电源电路

5.1.8硬件可靠性设计

5.2控制系统软件设计

5.2.1初始化程序

5.2.2键处理程序

5.2.3中断处理程序

第6章实验结果分析

6.1实验装置介绍

6.2实验结果分析

结论

参考文献

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