三相异步电动机软启动与调压节能技术的研究

摘要

能源匮乏和环境污染是当今人类生存与发展必须面对的两个主要挑战。在我国这两个挑战更加严峻。在资源不足的情况下，我国仍然存在能源利用率低下和无节制的资源浪费现象。因此，研究如何更好地提高能源利用的效率和促进节能产业的发展具有重要的意义。把电能转换成机械能的主要途径就是电动机的应用，各类电动机中应用最广泛的是三相异步电动机。然而,异步电动机的应用仍存在一些问题，主要存在两个问题，一、启动电流过大；二、运行效率较低。目前，虽然很多学者在异步电动机的软启动与节能运行领域做了很多研究工作，但多数没得到实际应用。由于本文是基于与天津石化合作关于三相异步电动机节能研究的项目，因此更侧重于实用性。因此，研究具有实用性的异步电动机软启动方法和节能运行技术对抑制启动电流危害和降低电机损耗进而减少企业的生产成本具有重要的现实意义。本文的主要内容如下：
　　1、介绍了课题研究的背景和意义；简述了软启动和节能技术常用的方法及其优缺点，通过对比分析确定了运用三组反向并联的晶闸管构成的调压电路来实现电机软启动和调压节能的功能；并简述了几种常用的控制方法。
　　2、分析了交流调压电路单相以及三相的调压原理；然后详细介绍了电动机内部损耗情况，进而分析降压节能的原理；并论述了电动机效率与功率因数的关系，并指出用功率因数大小来表征电机效率高低的可行性。
　　3、在MATLAB仿真环境下，搭建了电动机软启动仿真模型，并对比分析了全压启动、斜坡升压软启动和限流软启动三次仿真的结果，说明了异步电动机软启动的优越性，以及两种软启动方法的特点。
　　4、详细论述了线性自抗扰控制技术（LADRC）的基本原理；搭建了调压节能的仿真模型，并对比了传统PID控制下和LADRC控制下的调压节能效果，仿真结果表明， LADRC控制效果优于传统PID，调压节能效果更加突出。

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第一章 绪论

1 .1 课题的研究背景与意义

1 .2 软启动器的研究现状

1 .3 异步电机节能的研究现状

1 .4 本文的主要工作

第二章 异步电动机软启动及调压节能技术的理论分析

2 .1 电子式软启动原理分析

2 .2异步电动机的损耗分析

2 .3电机的功率关系

2 .4降压节能原理

第三章 异步电动机软启动仿真分析

3 .1 仿真模型的搭建

3 .2异步电机软启动仿真

3 .3 仿真结果的对比分析

3 .4 本章小结

第四章 基于L AD RC的异步电动机降压节能仿真分析

4 .1 自抗扰控制理论的基本原理

4 .2 异步电动机调压节能控制系统的建模与仿真

4 .3 仿真结果对比分析

4 .4 本章小结

第五章 总结与展望

5 .1 工作总结

5 .2 研究展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢