三相异步电动机的软启动器设计

摘要

目前，三相异步电动机在工业生产中被广泛的应用。然而，三相异步电机的启动过程却不尽如人意。根据电机的构造原理及相关特性可知，异步电机在额定电压下直接启动,启动电流可达额定电流的数倍。因此，设计出性能良好的电机软启动器具有重要意义。本文针对现有的几种软启动方式所存在的缺点，设计了基于三相交流斩波调压技术的三相异步电机软启动器。
　　首先，对异步电机的等效模型进行分析，得出可以限制启动电流的方法。在对比分析相控调压电路和斩控调压电路性能的基础上，选择斩控调压电路作为所设计软启动器的主拓扑。然后，使用simulink搭建仿真模型，分别对电机全压启动、斩控调压电路工作原理、以及以调压电路为主拓扑的软启动系统进行仿真研究。在对PI控制算法深入分析的基础上，以电机的定子电流为反馈量进行闭环仿真。仿真结果验证了以斩控调压电路为主拓扑的三相异步电动机软启动器的方案的可行性。
　　最后，论文在仿真的基础上对系统的软硬件各个模块进行设计。对于硬件，重点对IGBT的选型及IGBT的驱动电路、栅极电阻的取值、缓冲电路等硬件进行详细分析，并对系统的保护进行设计；对于软件，重点对主程序、AD采样程序、中断程序、PI控制算法程序等进行设计。最后对系统的硬件和软件进行调试。

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1 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2传统的电机软启动方法

1.3 国内外研究现状

1.4 本论文研究的主要内容

2 异步电机软启动器的理论分析

2.1三相异步电机启动原理

2.2 相控式调压电路的及谐波分析

2.3斩控式调压电路的工作原理及谐波分析

2.4 软启动拓扑的选择

2.5 三相斩控式调压电路工作原理

2.5 本章小结

3 三相异步电机软启动器的simulink仿真

3.1三相异步电机的直接启动仿真

3.2 斩控调压电路原理仿真

3.3开关频率的选择

3.4斩控式调压电路的特性分析

3.5 软启动器开环仿真

3.6闭环仿真

3.7 本章小结

4 系统的硬件设计

4.1硬件电路的整体设计

4.2主电路参数的选择

4.3 控制系统的设计

4.4信号检测电路

4.5 系统保护

4.6系统硬件

4.7本章小结

5 斩控式软启动器的软件设计

5.1控制系统主程序的设计

5.2中断程序的设计

5.3电流反馈控制软件设计

5.5本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录一：硬件实物图