大型异步电动机智能软启动装置的设计与实现

摘要

交流异步电动机结构紧凑简单、运转高效可靠、维保经济方便，因而在电力拖动系统中得到了广泛的应用。作为工业生产中最为重要的驱动执行装置，其控制方式一向受到高度的重视。传统的启动方式，如:定子串电阻启动、Y—△启动、磁控式降压启动、自耦变压器启动等，存在启动电流与机械转矩冲击过大、综合性能与实用性不佳的问题。针对以上问题，论文设计并实现了大型异步电动机智能软启动装置，主要内容如下:
　　首先，论文介绍了电机软启动的原理，并对软启动装置的控制核心和晶闸管进行选型;对软启动主电路拓扑、上位机系统和软启动系统总体结构进行了选择和设计。
　　其次，选定软启动控制算法:在Matlab软件环境下，通过仿真获得软启动神经网络控制算法训练样本，并以同样的训练样本分别对BP与RBF神经网络算法进行训练，通过仿真结果选定启动算法。
　　再次，对软启动装置电路进行设计:分别对晶闸管调压与触发环节电路、电压同步检测环节电路、电压与电流检测环节电路、电机转速测量环节电路进行设计和仿真，并对软启动装置进行总体仿真。
　　然后，对DSP控制模块进行设计与制作:分别对DSP控制模块核心板、底板PCB进行设计，采用Ansoft Designer软件对核心板PCB手工布线前后的电磁兼容性能进行仿真分析，并完成底板PCB的硬件制作。
　　最后，对上位机界面进行设计:应用LabVIEW软件对登陆界面、目录与串口设置界面、工作状态与软启动控制界面、历史数据查询与波形读取界面等共七个界面进行设计。
　　综上所述:通过以上几个部分的设计，完成大型异步电动机智能软启动装置的设计与实现，为大型异步电动机的启动控制提供了参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题意义与研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要工作

2 智能软启动装置总体设计

2．1 软启动原理

2．1．1 软启动工作原理

2．1．2 晶闸管软启动原理

2．2 智能软启动装置总体设计

2．2．1 软启动主电路拓扑的选择

2．2．2 软启动装置上位机系统总体结构

2．2．3 软启动装置总体设计

2．3 硬件选型

2．3．1 电机型号参数

2．3．2 DSP芯片型号选择

2．3．3 晶闸管型号选择

2．4 本章小结

3 软启动智能控制算法的选择与实现

3．1 算法的理论分析

3．1．1 BP神经网络理论分析

3．1．2 RBF神经网络理论分析

3．2 算法的Matlab仿真、比较与选择

3．2．1 神经网络算法样本生成

3．2．2 BP神经网络Matlab设计与仿真

3．2．3 RBF神经网络Matlab设计与仿真

3．2．4 算法仿真的比较分析与算法选择

3．3 算法的DSP实现

3．3．1 DSP软启动软件流程

3．3．2 SEED-DPS2812M／KIT开发板及SEED-XDS560PLUS实时开发平台介绍

3．3．3 面向TI DSP的算法自动代码生成

3．4 本章小结

4 软启动装置的设计、仿真与制作

4．1 软启动装置电路设计与仿真

4．1．1 晶闸管调压环节设计

4．1．2 电压同步检测环节设计与仿真

4．1．3 电压采样环节设计与仿真

4．1．4 电流采样环节设计与仿真

4．1．5 晶闸管触发环节设计与仿真

4．1．6 转速测量环节设计与仿真

4．2 智能软启动装置总体仿真

4．2．1 直接启动仿真

4．2．2 软启动仿真

4．2．3 两种启动方式仿真对比分析

4．3 软启动装置DSP控制模块设计与制作

4．3．1 设计与仿真

4．3．2 实物制作

4．4 本章小结

5 上位机界面设计

5．1 登陆界面设计

5．2 目录主界面

5．3 串口设置界面

5．4 工作状态界面

5．5 软启动控制界面

5．6 软启动历史数据查询界面

5．7 软启动波形读取界面

5．8 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录

1．攻读硕士学位期间发表的论文情况

2．攻读硕士学位期间获得的专利情况