基于全数字转矩测量的带泵控制功能的软起动器研究

摘要

为了减小异步电机在起动过程中过高电流对电网的冲击，消除传统降压起动对电气和机械设备的不利影响，提高电机的起动特性，本文基于电力电子技术对电机的软起动进行了研究。 本文介绍了一种基于DSP(TMS320LF2407)的新型的具有泵控制功能的软起动器，它不但具有一般软起动器的电压斜坡起动和限电流起动功能，而且它的泵控制功能够降低水泵起动和停止时造成的水锤，减轻管路系统的振动。 首先，本文在分析研究异步电机的基本结构和工作原理的基础上，确定了软起动器的基本原理和控制方法，得出了运用转矩控制原理可以达到减轻或消除水锤的结论。 其次，本课题对一般的软起动器进行了改进，使软起动器的功能更加完善。本课题以TI公司的TMS320LF2407芯片为控制核心，在此基础上，详细介绍了供电电路、交流采样电路、通信接口电路等硬件电路。软件部分采用C语言和汇编语言混合编程实现模块化程序的设计，介绍了控制系统各部分的软件设计，其中包括主程序、各种起动方式控制程序、A/D转换程序、通信程序等。 最后，本文利用MATLAB搭建了三相交流调压电路系统的仿真模型，并且对所设计的软起动器进行了试验测试，仿真结果和试验都表明这种带泵控制功能的软起动器不仅可以有效地减小电机起动时对电网的冲击，还能够减轻水锤的冲击，优化了电机的起动性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2国内外软起动器的发展状况

1.3本课题任务与工作

第2章 软起动器的理论基础

2.1引言

2.2异步电机的数学模型

2.3电机传统起动方式原理

2.3.1直接起动法

2.3.2降压起动法

2.4一般软起动方法与原理

2.4.1电压斜坡起动

2.4.2限电流起动

2.5晶闸管调压电路

2.5.1晶闸管调压原理

2.5.2交流调压电路的工作状态

2.6本章小结

第3章 软起动器的转矩检测原理

3.1引言

3.2软起动器的电量检测方法

3.2.1直流采样法与交流采样法

3.2.2交流采样的坐标变换

3.2.3交流采样的瞬时电量

3.3全数字转矩测量

3.3.1转矩测量的方法

3.3.2全数字转矩测量原理

3.4本章小结

第4章 泵控制原理分析

4.1引言

4.2水锤产生的原因

4.3直接起动的水锤分析

4.4一般软起动的水锤分析

4.5泵控制软起动功能水锤分析

4.6泵控制停止功能水锤分析

4.7泵控制软起动器的原理分析

4.8本章小结

第5章 软起动器的硬件设计

5.1引言

5.2软起动器的硬件总体设计

5.3软起动器的主控单元

5.3.1控制芯片简介

5.3.2数据存储芯片简介

5.3.3通讯接口硬件设计

5.4电压电流检测单元

5.5工作电源电路

5.6继电器开关电路

5.6故障处理设计

5.7硬件抗干扰设计

5.8本章小结

第6章 软起动器的软件设计

6.1引言

6.2软起动器软件总体结构设计

6.3电参量的采集软件设计

6.4串口通讯接口软件设计

6.5 PWM波产生原理及软件设计

6.6各种起动控制方式软件设计

6.6.1斜坡电压起动子程序

6.6.2限电流起动子程序

6.6.3泵控制起动子程序

6.7系统故障检测程序设计

6.8软件可靠性

6.9本章小结

第7章 建模与仿真

7.1引言

7.2仿真工具介绍

7.3仿真模块

7.3.1三相交流电压源模块

7.3.2触发角控制模块

7.3.3晶闸管组模块

7.3.4电机参数设置与显示测量模块

7.3.5各种起动方式仿真模型

7.4仿真结果

7.5本章小结

第8章 试验调试与结果

8.1引言

8.2仿真器硬件简介

8.3调试工具及软件介绍

8.4试验调试步骤及其采样波形结果

8.5实验结果

8.6本章小结

第9章 结论与展望

9.1结论

9.2展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果