基于DSP的异步电动机软起动器的设计与实现

摘要

异步电动机因为结构简单、运行可靠等优点被广泛应用于工农业生产的各个领域，随着生产机械的不断更新和发展，对异步电动机的起动性能提出了越来越高的要求。为了减小异步电动机起动过程中对电网的冲击、消除由于传统的降压起动设备的有级触点控制对电机的冲击、提高电机的起动能，本文对基于DSP技术的电动机软起动器进行了研究。 该软起动器采用晶闸管调压方式，通过改变晶闸管的触发角来实现对异步电动机定子端电压的调节。从而实现了异步电动机的软起动(电压斜坡起动、限流起动)和软停车等功能。 本文介绍了一种基于DSP的异步电动机软起动系统，对控制器的主要电路结构和程序结构进行了分析。其硬件部分包括电压/电流检测模块、保护模块、显示模块以及相关电路的设计和选型；软件部分主要包括主程序、显示程序、PI控制子程序以及PWM生成子程序的设计，重点对电压斜坡起动控制算法进行了分析，采用了单神经元自适应PID控制算法。通过使用MATLAB/SIMULINK搭建了软起动系统的仿真模型，仿真结果验证了软起动控制系统方案的可行性。 分级变频控制是一种新的异步电动机软起动的控制方式，本文对分级变频理论进行了分析，通过MATLAB的仿真，证明了分级变频不但可以降低起动的冲击电流，还可以提高电机的起动转矩。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题的来源及研究的目的和意义

1.2异步电动机软起动器简介

1.2.1异步电动机软起动器的分类

1.3异步电动机软起动器国内外研究现状及发展趋势

1.4论文的主要研究内容

第二章三相异步电动机的起动和制动性能

2.1三相异步电动机的等效电路模型

2.2异步电动机的传统起动方式

2.2.1直接起动

2.2.2降压起动

2.3晶闸管调压原理

2.4软起动的方式和控制原理

2.4.1限流起动

2.4.2电压斜坡起动

2.5软停车原理

2.6本章小结

第三章异步电动机软起动器的硬件设计

3.1硬件电路简介

3.2系统主电路的设计

3.2.1系统主电路参数的选择

3.2.2晶闸管模块

3.3控制电路的硬件设计

3.3.1主控芯片的选择

3.3.2 DSP外扩系统的设计

3.3.3检测电路

3.3.4 ADC转换模块

3.3.5保护电路

3.3.6显示电路

3.4本章小结

第四章异步电动机软起动器的软件设计

4.1主控程序的设计

4.1.1初始化程序设计

4.1.2系统自检程序

4.1.3显示程序

4.2限流起动程序设计

4.3基于单神经元自适应PID控制的电压环程序设计

4.3.1神经网络概述

4.3.2单神经元模型

4.3.3神经网络学习规则

4.3.4基于单神经元的PID控制器

4.3.5采用有监督Hebb学习算法的单神经元自适应PID控制器

4.3.6改进的单神经元自适应PID控制器

4.3.7基于单神经元PID控制的参数整定

4.4 PWM形成子程序

4.5软起动系统的抗干扰措施

4.5.1硬件抗干扰措施

4.5.2软件抗干扰措施

4.6本章小结

第五章系统的仿真

5.1主要仿真环节

5.2仿真结果

5.3本章小结

第六章分级变频理论研究

6.1分频方法

6.2相序分析

6.3转矩分析

6.4触发角计算

6.5仿真分析

6.6本章小结

第七章总结

附录

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文