（電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)論文）基于dsp的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)研究.pdfVIP

哈爾濱工程大學(xué)碩 學(xué)位論文 a bs t r a c t c h a r tc o u r s ep l o t t e rs y s t e m c c p s i si m p o r t a n to u t p u te q u i p m e n tf o rs h i p n a v i g a t i o n d e v e l o p m e n ta n dp e r f e c t i o no fc c p si s a l li m p o r t a n ta s p e c to f m o d e r n i z a t i o nf o rn a v i g a t i o ns y s t e m c u r r e n t l y o u re x i s t i n gc c p si so p e n l o o ps t e p p e rm o t o rs y s t e m i td o e s n t h a v ed e t e c t i n gf e e d b a c kd e v i c ea n da f f e c t st h ep r e c i s i o n a d d i t i o n a l l y c c p sa n d d c i n u d i s p l a ya n dc o n t r o li n t e g r a t e dn a v i g a t i o nu n i t u s et h es a m eo p e r a t o r i n t e r f a c e l a c k st h ei n d e p e n d e n tm a n m a c h i n ei n t e r a c t i o ns y s t e m s ot h ed e s i g n s o fn e wc c p si si m p e r a t i v e f i r s t l y t h i sp a p e rg i v e st h ec c p sd e s i g np r o p o s a la c c o r d i n gt or e q u i r e m e n t s a n dt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n a n di t so p e r a t i o n a lp r i n c i p l e c o n s t i t u t i o n c h o i c eo f s o t t w a r ea n dh a r d w a r ep l a t f o r ma r ea l s oi n t r o d u c e d s e c o n d l y t h i sp a p e re s t a b l i s h e st h em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h ec c p s d e s i g n st h ep i dc o n t r o la l g o r i t h m a n dg a i n sp i dp a r a m e t e r b a s e do nt h ed e e p l y r e s e a r c ho nf u z z yc o n t r o lt h e o r y t h ef u z z y p i dc o n t r o l l e ro fc c p si sd e s i g n e d b yi n t e g r a t i n gf u z z yc o n t r o l i t l lp i dc o n t r 0 1 t h er e s u l t ss h o wt h a tf u z z y p i d c o n t r o ls y s t e m sd y n a m i ca n ds t a t i cc a p a b i l i t i e sm a k ea g r e a te n h a n c e m e n t f i n a l l y t h i sp a p e rd e s i g n e sc c p s ss o f t w a r ea n dh a r d w a r es y s t e m u n d e r t h ev x w o r k s t h ec o n t r o lm o d u l ea n dt h ei n t e r f a c em o d u l ea r ec o m p l e t e d p e r f e c t l y a n dt h es y s t e mc o n t a c ts u r f a c ei sd e s i g n e d i t hw i n d m l d u r i n gt h ed e s i g np r o c e s s f r o mr e q u i r e m e n t sd e f i n i t i o n s y s t e ma n a l y s i s a n ds y s t e md e s i g ne a c hm o d u l ei sa n a l y z e d t h ec o n c e p t i o no fs t a n d a r d i z a t i o n a n de n g i n e e r i n gi sf u s e di nt h es y s t e ms o f t w a r ed e v e l o p m e n ta n dm a n a g e m e n t t h i si sn o to n l yc o n d u c i v et oi m p l e m e n t a t i o no ft h em o d u l a r b u ta l s ob e n e f i c i a l t op r o d u c t su p g r a d i n g e x p a n s i o na n dm a i n t e n a n c e k e yw o r d s a cs e r v os y s t e m f u z z y p i dc o n t r o l l m u l t i c a s t v x w o r k s a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fp o w e r e l e c t r o n i c s t h ep r o g r e s so fe l e c t r 0 m cs o r s t a r t i n gt e c h n o l o g yf o rt h r e ep h a s ei n d u c t i o nm o t o ri sm a d e w 1 1 i c hb e c o m e st 1 1 e p r e f e r a b l e t e c h n i q u e f o r d e a l i n gw i t h s t a r t i n g s t o p p i n g s a v i n g e n e r g ya 1 1 d p r o t e c t i o nf o rt h r e ep h a s e s i n d u c t i o n m o t o r a n dt h et e c h n i q u eh a sw i d e l v a p p l y i n gp r o s p e c ta n dd e v e l o p m e n ts p a c e f i r s t l y t h ed i s s e r t a t i o ni n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to fa cm o t o rs o f ts t a r t i n 氍 a n da n a l y s e st h es t a r tp r o c e s so fm o t o ri nt h e o r y t h e nb a s e do nt h es e l e c t i n go f t r i g g e rm e t h o d sa n da s c e r t a i n i n go ft h ep h a s es h i f tr a n g eo fa c v o l t a g e r e 霉m l a t e s o f ts t a r t e r r e l i a b i l i t yo f e a c ht r i g g e rm e t h o di sr e s e a r c h e d s e c o n d l y r e s e a r c ha b o u tc o n t r o ls t r a t e g yo fs o f ts t a r t i n gs y s t e mw a sm a d e a f t e ra n a l y z i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nn o n c o n d u c t e d t h y f i s t o r sv o l t a g e p o w e t f a c t o ra n g l ea n dm o t o rs p e e d s i m u l a t i o nr e s e a r c hb a s e do nm a t l a b a b o u tn l e m o d eo fs o f ts t a r t i n gp r o v e st h i sw a yo fg o o d c o n t r o le f f e c t o s c i l l a t i o no fc u r r e n t e l e c t r o m a g n e t i ct o r q u ea n ds p e e da p p e a r s d u r i n gs o f t s t a r t i n go ft h r e e p h a s e i n d u c t i o nm o t o r a c c o r d i n gt ot h em a t h e m a t i c a lm o d e lo f l ei n d u c t i o nm o t o r a c o m 1 1 1 0 ns i m u l a t i o nm o d e lo f i n d u c t i o nm o t o r si se s t a b l i s h e d t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs o f ts t a r t i n gc o n t r o ls y s t e mf o rt h r e ep h a s e a ci n d u c t i o nm o t o ra n dt h ee x p e r i m e n t a lr e s e a r c ha r eg i v e n t h es y s t e ma d o p t s t h eh i g hs p e e dd s p t m s 3 2 0 f 2 8 12a sm a i nc o n t r o lu n i t a n dt l l em a i nc i r e u i t d r i v i n gc i r c u i t d e t e c t i n gc i r c u i tw e r ed e s i g n e d t h i sm e t h o dm a k e st h ec u n e n t z e r o c r o s s i n ga st h er e f e r e n c e d u r i n gt h es t a r t i n gp r o c e s so fi n d u c t i o nm o t o r t h e h o l d o f fa n g l eo fc u r r e n th a s g r a d u a l l y p a p e rv e r i f i e st h ec o r r e c t n e s so ft h e d e c r e a s e df r o mi n i t i a lv a l u et oz e r o t h i s m e t h o db ys i m u l a t i o n t h e p r o b l e mo f e x t r a c t i n gs y n c h r o n i z i n gs i g r l a lo ft h es y s t e mw a ss o l v e d b ym e a n so ft h e a d v a n t a g eo ft h ei d e a lp h a s e l o c k e dl o o p c h a r a c t e r i s t i c s f r e q u e n c yc o n t r o la n d n a r r o w b a n dt r a c k i n ga n da sar e s u l t r e a l t i m e t r a c k i n go ft h es y n c h r o n i z i n g s i g n a lo ft h r e ep h a s e sp o w e rs u p p l yw a sr e a l i z e d 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 f i n a l l yt h es o f t w a r eo fc o n t r o ls y s t e mw a sd e s i g n e d a n dt h ee x p e r i m e n t r e s u l t sa r eg i v e ni nt h ee n d f u r t h e r m o r e i tp r e s e n t se x p e r i m e n t a lf a c i l i t yb a s e do n h o l d o f fa n g l ec o n t r o la n de x p e r i m e n t so nap r o t o t y p ei n d u c t i o nm o t o r t h e n e x p e r i m e n tr e s u l t sv a l i d a t et h e c o r r e c t n e s so ft h e o r ya n a l y s e s i tp r o v e sc l o s e d l o o pc o n t r o lm e t h o do fc o m b i n i n gt h en o n c o n d u c t e dt h y r i s t o r sv o l t a g ew i t h p o w e rf a c t o ra n g l e c a ne l i m i n a t ec u r r e n tf l u c t u a t i o na n di m p r o v es t a r t i n g p e r f o r m a n c e h a sw i d ea p p l i c a t i o nf o r e g r o u n d k e yw o r d s i n d u c t i o nm o t o r s o f ts t a r t i n g t h y r i s t o r s d s p 哈爾濱工程大學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明 本論文的所有工作 是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 由 作者本人獨(dú)立完成的 有關(guān)觀點(diǎn) 方法 數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用己在 文中指出 并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng) 除文中已注明引用的內(nèi)容外 本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果 對(duì) 本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體 均已在文中以明確方式 標(biāo)明 本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān) 作者 簽字 乃鋤 日期 砂汐彳鈣月厶日 i 哈爾濱工程大學(xué) 學(xué)位論文授權(quán)使用聲明 本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定 即研究生在校 攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué) 哈爾濱 工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件 本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù) 庫(kù)進(jìn)行檢索 可采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本 學(xué)位論文 可以公布論文的全部?jī)?nèi)容 同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合 學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈 爾濱工程大學(xué) 涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明 本論文 因在授予學(xué)位后即可 口在授予學(xué)位1 2 個(gè)月后口 解密后 由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存 匯編等 作者 簽字 縟易導(dǎo)師 簽字 越 膽 日期 z6 礦鄉(xiāng)年弓月 扣卅年弓月島日 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章緒論 1 1 課題研究背景課題的目的和意義 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)自發(fā)明以來 因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 運(yùn)行可靠和價(jià)格便宜而被 廣泛采用 然而 它是以反電勢(shì)為主的負(fù)載 即以反電勢(shì)來平衡外加電壓 電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加而逐漸增大 電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)開始時(shí)反電 勢(shì)為零 所以起動(dòng)電流很大 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)刻出現(xiàn)的起動(dòng)電流一般高出額定 電流3 7 倍 這樣大的起動(dòng)電流不僅加重了進(jìn)線供電電網(wǎng)以及接在電動(dòng)機(jī)前 面的開關(guān)電器的負(fù)荷 而且對(duì)電網(wǎng)及其負(fù)載造成干擾 嚴(yán)重時(shí)甚至危害電網(wǎng) 的安全運(yùn)行 1 同時(shí) 由于起動(dòng)應(yīng)力較大 出現(xiàn)的巨大轉(zhuǎn)矩又會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā) 生猛烈的沖振 并且也給用作動(dòng)力傳輸輔助設(shè)備 如三角皮帶 變速機(jī)構(gòu) 和 做功機(jī)械設(shè)備帶來不可避免的機(jī)械沖擊嘲 所以 這種 硬起動(dòng) 不僅會(huì)縮 短傳動(dòng)單元和做功機(jī)械設(shè)備的使用壽命 而且過高的起動(dòng)電流還會(huì)引起供電 電網(wǎng)的電壓驟然跌落 致使那些對(duì)電壓敏感的用電設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面影響 因此 對(duì)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)進(jìn)行研究是非常有意義的 為了降低起動(dòng)電流 人們采用了各種降壓起動(dòng)技術(shù) 比較傳統(tǒng)和應(yīng)用較 普遍的有變壓器降壓起動(dòng) 串電抗器起動(dòng)和y 轉(zhuǎn)換等等 采用這些傳統(tǒng)起 動(dòng)方式起動(dòng)時(shí)降低了加在定子繞組的電壓 起到了一定的限流作用 但仍存 在著以下問題 靠接觸器切換電壓以達(dá)到降壓的目的 所以無法從根本上解 決起動(dòng)瞬時(shí)電流尖峰的沖擊 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不可調(diào) 存在二次沖擊電流 對(duì)負(fù)載 產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩 當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí) 可能造成電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn) 易造成接觸器觸 點(diǎn)的拉弧損壞p 1 1 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 2 1 軟起動(dòng)概念提出 對(duì)比傳統(tǒng)起動(dòng)方法的缺陷 國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了 軟起動(dòng) 的概念 通常 軟起動(dòng) 和 軟停車 指的是機(jī)械系統(tǒng)即使在滿載的工況下也能按照人們 要求 逐步克服整個(gè)系統(tǒng)的慣性而平穩(wěn)的起動(dòng) 停車 廣義軟起動(dòng)概念應(yīng)包括 多層含義 對(duì)電網(wǎng)來說 在軟起動(dòng)過程中 希望電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)沖 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 擊應(yīng)盡可能的小 以減少對(duì)其他電器設(shè)備的影響 對(duì)電動(dòng)機(jī)來說 應(yīng)設(shè)法降 低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和縮短起動(dòng)電流的沖擊時(shí)間 對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載來 說 軟起動(dòng)技術(shù)應(yīng)保證在起動(dòng)和停車過程中 作用在機(jī)械設(shè)備上的起動(dòng)沖擊 能量最小 從而延長(zhǎng)減速器等關(guān)鍵部件的使用壽命和避免非正常損壞 對(duì)用 戶來說 軟起動(dòng)的過程最好是可控的 軟起動(dòng)裝置最好具備多種功能 例如 軟起動(dòng) 軟停車 無級(jí)調(diào)速 過載保護(hù)以及多驅(qū)動(dòng)功率平衡等h 1 2 2 常用軟起動(dòng)的分類 傳統(tǒng)的軟起動(dòng)均是有級(jí)的 如星 角變換軟起動(dòng) 自耦變壓器軟起動(dòng) 電 抗器軟起動(dòng)等 無級(jí)軟起動(dòng)主要有 電解液限流的液阻軟起動(dòng) 磁控軟起動(dòng) 變頻軟起動(dòng)和晶閘管軟起動(dòng)掣5 1 1 2 2 1 液阻軟起動(dòng) 液阻軟起動(dòng)裝置國(guó)外早已使用 至今 在國(guó)內(nèi)仍然運(yùn)行著不少國(guó)外的液 阻軟起動(dòng)產(chǎn)品 分別來自日本 加拿大 意大利等國(guó) 國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家 很多 知名度較高的有湖北襄樊的追日公司 大力公司 雷諾爾公司以及上 海的幾家公司等 近些年 液阻軟起動(dòng)設(shè)備也得到了大量應(yīng)用 開封空分 杭氧和川空在3 2 0 0 m 3 h 到1 5 0 0 0 m 3 h 空分設(shè)備中都有應(yīng)用 電動(dòng)機(jī)的功率 從2 0 0 0 k w 到8 0 0 0 k w 其中在承德鋼廠開空成套的1 5 0 0 0 m 3 h 空分設(shè)備中 用液阻軟起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率已達(dá)到8 0 0 0 k w 應(yīng)用效果不錯(cuò) 在其他行業(yè)中 液阻軟起動(dòng)的應(yīng)用也很廣泛 目前用液阻軟起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率最高已達(dá)到 2 0 0 0 0 k w 這是目前許多其他種類的軟起動(dòng)器所不能達(dá)到的電動(dòng)機(jī)功率值 液阻軟起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)主要為嘲 1 電阻值可以無級(jí)控制和電阻熱容量大 軟起動(dòng)過程中不產(chǎn)生高次諧 波 2 一個(gè)十分重要的優(yōu)勢(shì)即低成本 性價(jià)比較高 3 液阻軟起動(dòng)裝置可以串連在繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路 實(shí)現(xiàn)重載軟起動(dòng) 而其缺點(diǎn)為 1 一次軟起動(dòng)后電解液通常會(huì)有1 0 3 0 c 的溫升 使軟起動(dòng)的重復(fù)性較 差 2 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 液阻軟起動(dòng)需要維護(hù) 液箱中的水需要定期補(bǔ)充 電極板長(zhǎng)期浸泡于 電解液中 表面會(huì)有一定的銹蝕 使用較長(zhǎng)時(shí)間后需要作表面處理 3 液阻軟起動(dòng)裝置不適合置放在易結(jié)冰的現(xiàn)場(chǎng) 近幾年國(guó)產(chǎn)液態(tài)軟起動(dòng)裝置占有了一定的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額 國(guó)產(chǎn)裝置比國(guó) 外產(chǎn)品簡(jiǎn)單 成本更低 但由于液態(tài)軟起動(dòng)產(chǎn)品的種種缺點(diǎn) 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看液 態(tài)軟起動(dòng)產(chǎn)品在降壓軟起動(dòng)領(lǐng)域難有立足之地 1 2 2 2 磁控軟起動(dòng) 這種軟起動(dòng)的電抗值的變化是通過控制直流勵(lì)磁電流 改變鐵芯的飽和 度實(shí)現(xiàn)的 所以叫做磁控軟起動(dòng) 用三相電抗器串連在電動(dòng)機(jī)定子回路 實(shí) 現(xiàn)降壓是兩者的共同點(diǎn) 磁控軟起動(dòng)不同于電抗器軟起動(dòng)的是采用磁飽和電 抗器 其電抗值可控 總體說來 起動(dòng)開始時(shí)電抗器的電抗值較大 在軟起 動(dòng)過程中 通過反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小 及至軟起動(dòng)完成后被旁路網(wǎng) 高壓磁飽和電抗器在原理和結(jié)構(gòu)上與低壓 3 8 0 v 磁飽和電抗器沒有本質(zhì)區(qū) 別 但是在某些方面采取了一些特殊處理 磁飽和電抗器具有o 1 s 量級(jí)的慣 性 對(duì)于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的大慣性來說 磁控軟起動(dòng)的慣性是不足為慮的佴1 由武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院留美博士陳柏超教授設(shè)計(jì)的天津鐵廠熱力分廠 1 0 k v 1 2 5 0 0 k w 高爐風(fēng)機(jī)磁控軟起動(dòng)裝置帶重載一次起動(dòng)成功 起動(dòng)電流 2 4 倍 起動(dòng)時(shí)間4 3 秒 此1 2 5 0 0 k w 軟起動(dòng)裝置為我國(guó)目前最大功率的磁控 軟起動(dòng) 磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波會(huì)比工作于斬波狀態(tài)的晶閘管要小一些 磁控軟起動(dòng)裝置需要有相對(duì)較大功率的輔助電源 噪聲較大則是其不足之處 磁控軟起動(dòng)面臨的主要問題是如何在有效防干擾的前提下把磁飽和電抗器的 容量做大例 1 2 2 3 變頻器軟起動(dòng) 變頻調(diào)速裝置也是一種軟起動(dòng)裝置 它是比較理想的一種 起動(dòng)時(shí)它可 以在限流的同時(shí)保持高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 其原理是 根據(jù)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載的性質(zhì) 及狀態(tài) 改變電動(dòng)機(jī)工作電源的電壓 3 8 0 v 或中高壓 和頻率 一般為5 0 n z 使電動(dòng)機(jī)在拖動(dòng)不同負(fù)載時(shí)達(dá)到最佳工作狀態(tài) 變頻器的優(yōu)良性能是顯而易 3 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 見的 其主要特點(diǎn)是 1 節(jié)約能源 其節(jié)電率可達(dá)2 0 8 0 2 保護(hù)電動(dòng)機(jī)及負(fù)載設(shè)備免受瞬時(shí)起動(dòng)的沖擊 延長(zhǎng)其工作壽命 3 提高電動(dòng)機(jī)及負(fù)載設(shè)備的工作精度 但是變頻技術(shù)還處于發(fā)展時(shí)期 維修技術(shù)跟不上 產(chǎn)品主要還是進(jìn)口 價(jià)格昂貴等因素 制約了其在中國(guó)的推廣應(yīng)用 變頻器本身具有軟起動(dòng)和調(diào) 速兩大功能 如果僅用其軟起動(dòng)功能則顯得更為昂貴 由于目前其價(jià)格是同 功率晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品的3 5 倍 在起動(dòng)高壓特大容量交流同步電動(dòng)機(jī)的應(yīng) 用中 像超過2 0 m w 的高爐風(fēng)機(jī) 抽水蓄能電站的抽水電動(dòng)機(jī)等 目前都無 一例外地用上了國(guó)外著名公司如a b b 或西門子的自控式同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào) 速系統(tǒng) 甚至有的是用一拖二的方案 從發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)產(chǎn)品 來看主要是固態(tài)軟起動(dòng)裝置 如晶閘管軟起動(dòng)和兼作軟起動(dòng)的變頻器 在沒 有調(diào)速要求的使用場(chǎng)合下 起動(dòng)負(fù)載較輕時(shí) 例如風(fēng)機(jī) 水泵 采用晶閘管軟 起動(dòng) 在重載或負(fù)載功率特別大時(shí) 才用變頻軟起動(dòng) 該類產(chǎn)品在3 8 0 v 系 統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用 如中國(guó)空分設(shè)備公司成套的邯鋼1 0 0 0 0 m 3 h 空分設(shè)備主電 動(dòng)機(jī) 7 7 0 0 k w 和杭氧成套的重慶朝陽(yáng)氣體公司1 8 0 0 0 m 3 h 空分設(shè)備主電動(dòng) 機(jī) 1 2 2 4 晶閘管軟起動(dòng) 晶閘管軟起動(dòng)器是一種用于控制鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的新設(shè)備 集電動(dòng)機(jī) 軟起動(dòng) 軟停車 輕載節(jié)能及多種保護(hù)功能于一體的新型電動(dòng)機(jī)控制裝置 晶閘管軟起動(dòng)一般以大功率反向晶閘管構(gòu)成三相交流調(diào)壓電路 通過控制晶 閘管的觸發(fā)角 調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓 實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無觸點(diǎn)降壓 軟起動(dòng) 軟停車和輕載節(jié)能的目的 在參數(shù)設(shè)定中 有起動(dòng)電壓設(shè)定 起動(dòng) 時(shí)間 起動(dòng)電流設(shè)定和停車曲線時(shí)間的設(shè)定 以及起動(dòng)電流超限選擇 晶閘 管軟起動(dòng)是一項(xiàng)近代發(fā)展最快的新技術(shù) 可調(diào)起動(dòng)電流 又可調(diào)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 軟停車等功能 在保護(hù)傳動(dòng)系統(tǒng)不受磨損 維護(hù)電網(wǎng)質(zhì)量方面有突出的表現(xiàn) 是一種理想的起動(dòng)方式 與傳統(tǒng)的y 自耦變壓器 串電抗起動(dòng)相比 無 論從功能 性能 負(fù)載適應(yīng)能力 接線 維護(hù)及可靠性方面均有其優(yōu)勢(shì) 該軟起動(dòng)產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn) 4 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 輕載軟起動(dòng)時(shí) 起動(dòng)電流在2 5 倍的額定電流以內(nèi) 輸出電壓可以從 零起連續(xù)可調(diào) 起動(dòng)過程不會(huì)產(chǎn)生操作過電壓 2 控制精度高 重復(fù)性好 該裝置能量消耗小 自身溫升很小 可以 連續(xù)起動(dòng) 該軟起動(dòng)產(chǎn)品的缺點(diǎn)有 1 高壓產(chǎn)品的價(jià)格太高 是液阻軟起動(dòng)的3 5 倍 2 晶閘管引起的高次諧波比較嚴(yán)重 3 繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)不能使用 晶閘管軟起動(dòng)裝置是發(fā)達(dá)國(guó)家軟起動(dòng)的主流產(chǎn)品 各知名電氣公司均有 自己晶閘管軟起動(dòng)的品牌 在其功能上又各具特色 目前國(guó)外的b e n s h a w r o c k w e l l m o t o r t r o n l c s 等公司已經(jīng)做到了2 0 0 0 0 k w 以上 但其產(chǎn)品價(jià)格還 比較貴 該類產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)起步較晚 但是發(fā)展很迅速 應(yīng)用前景很廣闊 日 前如在開封空分集團(tuán)公司成套的鄂城鋼廠2 0 0 0 0 m 3 h 的空分設(shè)備中首次應(yīng) 用 采用一拖三的方案 電動(dòng)機(jī)功率分別為1 0 0 0 k w 4 0 0 0 k w 和1 0 0 0 0 k w 如國(guó)內(nèi)和平的中壓軟起動(dòng)器額定電壓可達(dá)到1 5 k v 最大額定控制功率達(dá)到 1 6 6 0 0 k w 由于目前電力電子制造業(yè)能夠提供s c r 的耐壓有限 需要用幾個(gè) s c r 串聯(lián) 要求s c r 器件有很好的一致性 s c r 的導(dǎo)通和關(guān)斷有很好的靜 態(tài)和動(dòng)態(tài)的同步性 近年來 我國(guó)在功率半導(dǎo)體器件晶閘管的高壓化方面也 取得突破 6 5 k v 和8 5 k v 的高壓晶閘管系列相繼商品化 使我國(guó)高壓晶閘 管的串聯(lián)應(yīng)用技術(shù)達(dá)到國(guó)際水平 影響高壓晶閘管軟起動(dòng)裝置推廣應(yīng)用的重 要原因是目前其價(jià)格還比較高 雖然國(guó)產(chǎn)化后其價(jià)格僅為進(jìn)口同類產(chǎn)品的一 半或更低 但還是要比液阻等軟起動(dòng)裝置要高出不少 一個(gè)重要的因素是目 前的晶閘管元件價(jià)格較高 但隨著高壓晶閘管軟起動(dòng)裝置的不斷推廣應(yīng)用 隨著晶閘管元件的應(yīng)用批量不斷增大及其產(chǎn)生成品率的不斷提高 其價(jià)格會(huì) 處于不斷下降的趨勢(shì) 1 2 3 常用軟起動(dòng)的方式 1 2 3 1 電壓斜坡起動(dòng) 電壓斜坡起動(dòng)輸出電壓由小到大斜坡線性上升 將傳統(tǒng)的有級(jí)降壓起動(dòng) 變?yōu)闊o級(jí)降壓起動(dòng) 主要用于重載起動(dòng) 它的缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小 轉(zhuǎn)矩特性 5 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 呈拋物線形上升 對(duì)起動(dòng)不利 起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng) 對(duì)電動(dòng)機(jī)不利 改進(jìn)的方法是 采用雙斜坡起動(dòng) 輸出電壓先迅速升至電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需的最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的 電壓值 然后按設(shè)定的速率逐漸升壓 直至達(dá)到額定電壓 初始電壓及電壓 上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整 這種起動(dòng)方式的特點(diǎn)是起動(dòng)電流相對(duì)較大 起 動(dòng)時(shí)間相對(duì)較短 適用于重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī) 圖1 1 為電壓斜坡起動(dòng)特性曲 線 u u n l 礦2 于 圖1 1 電壓斜坡起動(dòng)特性曲線 1 2 3 2 限流軟起動(dòng) 限流軟起動(dòng)就是一種在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程中限制其起動(dòng)電流不超過某一 設(shè)定值的軟起動(dòng)方式 主要用于輕載時(shí)的降壓起動(dòng) 其輸出電壓從零開始迅 速增長(zhǎng) 直到其輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流值 然后再保持輸出電流不超 過設(shè)定值的條件下逐漸升高電壓 直到額定電壓 使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高 直到額定轉(zhuǎn)速 這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小 且可按需要調(diào)整 對(duì)電 網(wǎng)電壓影響小 其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降 不能充分利用壓降空 間 損失起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng) 限流軟起動(dòng)一般適用于輕載或空載 的起動(dòng) 也適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大的設(shè)備 如車床 沖床 風(fēng)機(jī)及水泵等 圖1 2 為限流起動(dòng)特性曲線 6 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 i is c 礦 圖1 2 限流起動(dòng)特性曲線 1 2 3 3 轉(zhuǎn)矩控制軟起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)主要用于重載起動(dòng) 它是按電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩線性上升的 規(guī)律輸出電壓 優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)平滑 柔性好 對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有利 同時(shí)減少對(duì)電 網(wǎng)的沖擊 是最優(yōu)的重載起動(dòng)方式 它的缺點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng) 圖1 3 為轉(zhuǎn) 矩控制起動(dòng)特性曲線 圖1 3 轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)特性曲線 1 2 3 4 轉(zhuǎn)矩加突跳軟起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩加突跳起動(dòng)與轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)一樣也是用于重載起動(dòng)的場(chǎng)合 所不同 的是在起動(dòng)的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服拖動(dòng)系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩 然后轉(zhuǎn)矩平滑上升 可縮短起動(dòng)時(shí)間 但是突跳會(huì)給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖 干擾其它負(fù)荷 圖1 4 為 7 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 轉(zhuǎn)矩加突跳起動(dòng)特性曲線 圖1 4 轉(zhuǎn)矩加突跳起動(dòng)特性曲線 1 2 3 5 電壓控制起動(dòng) 電壓控制起動(dòng)主要是用于輕載起動(dòng)的場(chǎng)合 在保證起動(dòng)壓降的情況下 發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 盡可能的縮短了起動(dòng)時(shí)間 是最優(yōu)的輕載起動(dòng) 方式例 圖1 5 為電壓控制起動(dòng)特性曲線 配9 5 圖1 5 電壓控制起動(dòng)特性曲線 1 3 本課題主要研究?jī)?nèi)容 本課題主要研究?jī)?nèi)容 1 研究三相調(diào)壓軟起動(dòng)的基本原理 對(duì)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起 動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分析 對(duì)軟起動(dòng)控制策略進(jìn)行研究和仿真 驗(yàn)證其正確性 8 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 對(duì)三相晶閘管軟起動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì) 包括主電路 檢測(cè)電路 控 制電路 驅(qū)動(dòng)電路等 3 通過設(shè)計(jì)光纖隔離電路來為電源與同步信號(hào)采集電路 功率因數(shù)角檢 測(cè)電路及觸發(fā)信號(hào)脈沖電路提供強(qiáng)弱電隔離 4 采用d s p 控制技術(shù)完成控制系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè) 數(shù)據(jù)運(yùn)算 指令傳輸 觸 發(fā)信號(hào)產(chǎn)生等任務(wù) 實(shí)現(xiàn)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng) 9 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章晶閘管軟起動(dòng)技術(shù)原理 2 1 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程分析 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是一種反電勢(shì)負(fù)載 即以反電勢(shì)來平衡外加電壓 電動(dòng) 機(jī)反電勢(shì)隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加而逐漸增大 電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)開始時(shí)反電勢(shì)為零 所以起動(dòng)時(shí)的沖擊電流很大 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的容量較大時(shí) 沖擊電流會(huì)對(duì)電網(wǎng)機(jī) 器負(fù)載造成干擾 嚴(yán)重時(shí)甚至危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行 起動(dòng)電流過大時(shí) 將使 電動(dòng)機(jī)本身受到過大電磁力的沖擊 如果經(jīng)常起動(dòng) 還有繞組過熱的危險(xiǎn) 同時(shí) 由于起動(dòng)應(yīng)力較大 使得負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低 而決定感應(yīng)電動(dòng) 機(jī)起動(dòng)的主要起動(dòng)參數(shù)就是起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 下面從分析電動(dòng)機(jī)等效電 路入手 進(jìn)一步分析起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 2 1 1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等效電路 根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電勢(shì) 磁勢(shì)平衡方程式以及電動(dòng)機(jī)定 轉(zhuǎn)子能量平衡原 則 將轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)折算成靜止不動(dòng)的電動(dòng)機(jī) 然后把轉(zhuǎn)子的量都折算到定 子中去 得到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路 圖2 1 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路 由等效電路 可以得到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)平衡和磁勢(shì)平衡等基本方程式 l o 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 u 1 一e l l 墨 j 墨 e 2 k 叫 芋 蚓 2 1 j i z 1 1 l i 2 i 一e l m 如 風(fēng) 式 2 1 中 u e 一定子繞組的電壓 電動(dòng)勢(shì) 電流相量 墨 五 一定子繞組的電阻 漏抗 z 厶 一轉(zhuǎn)子繞組的電動(dòng)勢(shì) 電流相量折算值 足 墨 轉(zhuǎn)子繞組的電阻 漏抗折算值 r x 勵(lì)磁支路的電阻 電抗 肼 勵(lì)磁支路電流的相量 等效電路中各個(gè)電阻和電抗的數(shù)值可以通過實(shí)驗(yàn)或者計(jì)算的方法獲得 于是可以很方便的用解電路的方法計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行特性 在工程 計(jì)算中 可以更進(jìn)一步的化簡(jiǎn) 將勵(lì)磁支路前移 就可以得到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn) 化等效電路 常用簡(jiǎn)化等效電路如圖2 2 所示 圖2 2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化等效電路 2 1 2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流 足 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)以自身的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來平衡外加電壓 在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)之初感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的增加而逐漸增大 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間 轉(zhuǎn)差率s 1 里 此時(shí)轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)很低 電流很大 由簡(jiǎn)化等效電路可以得到 s 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流 驢萬赫 2 2 由于起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流很大 勵(lì)磁電流在起動(dòng)電流中所占的比重很小 可 以忽略不計(jì) 因此感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流 l 五 2 3 當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí) 它的轉(zhuǎn)差率如很小 僅為0 0 2 0 0 6 假設(shè)如 o 0 5 則 墮 旦 2 0 礙 2 4 0 s n 0 5 但在起動(dòng)的瞬間 1 代入上式可見 將由2 0 是變?yōu)榱R 這樣 起 動(dòng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)阻抗顯著減小 從而使起動(dòng)電流明顯增大 2 1 3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率平衡及轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 可得感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 個(gè) 忍 一2 q 式 2 5 中q 是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步角速度 q 巫 堡 盟 翌 2 6 1 6 06 0 p p 7 將式 2 2 代入 2 5 中 可得 3 u 2 坐 卜專2 鬲寫荔 q 7 由式 2 7 可知 當(dāng)頻率不變 同步角速度及電動(dòng)機(jī)參數(shù) 電阻 電抗 為 常數(shù) 電磁轉(zhuǎn)矩r 是定子電壓u 轉(zhuǎn)差率j 的函數(shù) 當(dāng)轉(zhuǎn)差率s 一定 丁與u 成正比 u 越大 f 越大 1 2 巧 q 趟了一 2 2e 一 堅(jiān)q 竺沖 2 一 一 e 一加一6竺等嘗印 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間 轉(zhuǎn)差率s 1 則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 z 上 塹 垡 2 8 q l r g 2 五 z 2 一 由式 2 8 可見 在電動(dòng)機(jī)參數(shù)一定的情況下 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅和u 有關(guān) 在 降低初始起動(dòng)電壓 減小起動(dòng)電流的同時(shí) 也降低了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 據(jù)上述分析 當(dāng)電源頻率和電動(dòng)機(jī)的參數(shù)都不變時(shí) 在一定的轉(zhuǎn)差率下 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)定子端的電壓的平方成正比 起動(dòng)電流與定子端的電壓成 正比 因此 可以通過控制定子電壓對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流進(jìn)行控制 這就 是許多起動(dòng)方式和起動(dòng)設(shè)備所采用的理論依據(jù) 通過控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電壓 避免了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流的峰值過大 方面可以使供電系統(tǒng)避免遭受到 過大起動(dòng)電流的沖擊 另一方面也使工作機(jī)械免受交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中過 大的加速轉(zhuǎn)矩應(yīng)力的沖擊 大大減輕了作用在被傳送物體上的機(jī)械應(yīng)力 減 小了工作機(jī)械和傳動(dòng)裝置零部件的磨損 從而達(dá)到減少維護(hù) 提高工作安全 性和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的 川 2 2 晶閘管調(diào)壓電路原理 在交流供電電源和電動(dòng)機(jī)之間接入晶閘管調(diào)壓電路 就可以通過改變晶 閘管的導(dǎo)通角來達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)兩端電壓的目的 采用晶閘管電路調(diào)壓有兩 種方式 一種是相控調(diào)壓 即利用加到晶閘管的門極脈沖相位的改變來調(diào)整 輸出電壓 另一種是斬波調(diào)壓 即相當(dāng)于把晶閘管當(dāng)作靜止接觸器 交替的 接通和切斷幾個(gè)周期內(nèi)的電源電壓 改變接通的周期數(shù)和切斷的周期數(shù)來改 變輸出電壓的有效值 當(dāng)斬波調(diào)壓用在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子上時(shí) 通斷交替的頻率不能太低 否則 一方面會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng) 另一方面每次接通電動(dòng)機(jī)就相當(dāng)于一次感 應(yīng)電動(dòng)機(jī)重新合閘過程 當(dāng)電源切斷時(shí) 電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁場(chǎng)將由轉(zhuǎn)子中的 瞬態(tài)電流來維持 且隨著轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn) 氣隙磁場(chǎng)在定子繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì) 頻率將有所變化 當(dāng)斷流時(shí)間間隔較長(zhǎng)時(shí) 這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子中感應(yīng)的電 勢(shì)和重新接通時(shí)的電源電壓在相位上有可能會(huì)有較大的差別 這樣就會(huì)引起 較大的電流沖擊 將會(huì)危及晶閘管的安全 引 而為了實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)的功能 達(dá)到加載在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓緩慢的上升 1 3 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 就必然要求導(dǎo)通和切斷的周期數(shù)較多 這樣就使得晶閘管的工作頻率較低 斷流時(shí)間間隔較長(zhǎng) 又由于晶閘管不能自關(guān)斷 如果采用斬波技術(shù)時(shí) 還需 要附加斬波電路或用自關(guān)斷器件來替代晶閘管 這樣就帶來裝置的復(fù)雜性以 及價(jià)格上升等問題 因此在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓控制中 晶閘管電路調(diào)壓一般都 用相控技術(shù) 下面對(duì)晶閘管移相控制進(jìn)行分析 2 2 1 晶閘管移相控制分析 常用軟起動(dòng)系統(tǒng)采用晶閘管電路調(diào)壓原理 通過相控調(diào)壓的方式調(diào)節(jié)電 動(dòng)機(jī)定子端電壓的大小來實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)器的各種功能 主電路接線圖如圖2 3 所示 用三個(gè)雙向并聯(lián)晶閘管分別串聯(lián)在y 接法的電動(dòng)機(jī)三相定子線圈上 這種連接方式諧波比較少 調(diào)壓性能最為優(yōu)越 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單 可靠 圖2 3 三相反并聯(lián)晶閘管主電路示意圖 設(shè)負(fù)載為線性且電源和負(fù)載 相時(shí) 均是對(duì)稱的 電路穩(wěn)態(tài)工作 負(fù)載 阻抗等效為r i 電路 負(fù)載的功率因數(shù)角為 晶閘管觸發(fā)角 伊 電源相電壓 u o 鞏 u o 2 u s i n c o t 2 9 u 為相電壓有效值 1 4 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 壓 而s i n c o t 萬7 吒 歷 而s i n c o t 一 療z 晶閘管輸出的是周期電壓 可用傅里葉級(jí)數(shù)分析輸出的直流分量 公式 u 0 亡if c o t d c o t 2 1 1 首先對(duì)單相全波調(diào)壓進(jìn)行分析 兩只反并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)在負(fù)載的電源 側(cè) 每只晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周波內(nèi) 得到觸發(fā)脈沖時(shí)導(dǎo)通 導(dǎo)通 角最大為萬 晶閘管在電流過零時(shí)自行關(guān)斷 由于電感的作用 電流過零點(diǎn) 滯后于電壓過零點(diǎn)伊角 令晶閘管中k p l 的觸發(fā)角為口 k p 4 的觸發(fā)角為 改變口 晶閘管輸出電壓的有效值隨之而改變 負(fù)載中電流的方向隨晶 閘管k p l k p 4 的導(dǎo)通而改變 輸出電壓的直流分量 1 1 2 了勵(lì)s 證刎耐 了函s m 刪研 2 蘭u c o s c o s 口 然后對(duì)三相全波調(diào)壓進(jìn)行分析 每相形同一個(gè)單相全波調(diào)壓 設(shè)口相晶 閘管移相角分別為 b 相晶閘管移相角分別為屆 屐 c 相晶閘管移 相角分別為乃 兒 以口相為例 輸出電壓的直流分量 去置勵(lì)咖蒯糾 孚 函s 訊研二 耐耄面如刪鰣 冀每 勵(lì)s 一 砌 i 面咖刪研 了而s 證刪研 冀孚 廚咖c 研審d 研 i 面如一十冀粵 勵(lì)如c 耐專拗 哈爾溟工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 了何s i n 刎礎(chǔ) 善礬c o s a i c o sc z 2 c o s 屈一c o s 屆 j 1 c o s 托一c 0 s 棚 等 島 2 1 3 晶閘管交流調(diào)壓輸出中的直流分量可用式 2 1 4 表示 砜 芝 o 2 2 5 u 危o 2 1 4 為直流分量系數(shù) k o f c o s a c o s f l c o s 力與觸發(fā)角有關(guān) 單相全波調(diào)壓時(shí) c o s g c o s f l 2 1 5 當(dāng) f o u o 0 1 口 o 0 2 1 6 o u o 0 j 三相全波調(diào)壓時(shí) k o c o s o f l 一c o s a 2 去 c o s 及一c o s 屈 去 c o s 圪一e o s y l 2 1 7 當(dāng) a 2 屈 履 萬 托 或 c o s a l 一去 c o s 屈 c o s 乃 c o s a 2 一i 1 c o s 屬 e o s y 2 貝o 0 v o 0 表達(dá)式表明 晶閘管移相角不同 晶閘管的輸出中通常有直流分量 j o 值與功率因數(shù)角無關(guān) 0 晶閘管輸出波形正負(fù)半周不對(duì)稱的周期電壓 除含有直流分量外還有偶次諧波 極端情況下某一相反并聯(lián)的晶閘管其中一 只不導(dǎo)通 該相電流就成為單向脈動(dòng)電流了 習(xí) 2 2 2 晶閘管調(diào)壓諧波分析 調(diào)壓電路由于移相角不平衡 輸出中有直流分量砜 基波及各次諧波分 量u 負(fù)載中的電流是它們共同作用的結(jié)果 電流有效值為 屆i f 再麗 2 1 8 其中 1 6 哈爾溟工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 厶2 等 厶 粵 z l 壓麗 厶 粵 z 2 扭面 2 1 9 厶 爭(zhēng) z 3 拉麗 厶3 求基波及各次諧波電壓有效值鞏的公式為 萬1 r 廠 刎 s i n z 刪研 2 唼r 4 廠 研 c s 刀刪研 2 2 2 被積函數(shù)廠 研 與求直流分量時(shí)的函數(shù)是相同的 負(fù)載為電機(jī)時(shí) 負(fù)載 阻抗乙隨諧波次數(shù)n 的增加近似成倍增加 設(shè)負(fù)載是線性的 運(yùn)用迭加原理 負(fù)載中的電流可看成是輸出中的直流分量砜及各次諧波乩分別單獨(dú)作用于 負(fù)載的結(jié)果 以求厶為例 等效電路如圖2 4 所示 圖2 4 三相調(diào)壓輸出直流分量等效圖 設(shè)負(fù)載是對(duì)稱的 疋 兄 r c 厶 厶 厶 穩(wěn)態(tài)時(shí)的電流方程組 主蘭二篙三冼二瓷 q 捌 2 鴿一q 一阢 7 1 7 哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 一廳 1 配o z n lu e o s a 去 c o s p4 c o s y 厲 1 o 蘭u c o s p 寺 c o s a c o s 力 2 2 2 廳 1 璣o 蘭u c o s r 去 c o s a c o s a 代入電流方程組解得 驢五 嘗u c o s t 3 f 扣 c o s y 琺 0 2 2 5 等k 厶 厶一五 2 萬 壓u c s 一l c o s a c o s y 去 0 2 2 5 警k 2 2 3 如一厶一嘗u c o s y 扣口 胱去 0 2 2 5 警k 這些式子表明任何一相電流中直流與分量的大小僅由本相調(diào)壓輸出中的 直流分量 所決定 當(dāng)u 月一定時(shí) 電流厶隨 值的增大而線性增加 電 機(jī)繞組的直流電阻通常很小 若調(diào)壓電路移相角不平衡至一定程度 輸出中 的直流分量以就會(huì)產(chǎn)生足夠大的電流 在很短的時(shí)間內(nèi)把電機(jī)燒毀 基波及 各次諧波電流可用同樣的方法求出 所以晶閘管交流調(diào)壓觸發(fā)角不平衡時(shí) 輸出中含直流分量及高次諧波 直流分量系數(shù)與觸發(fā)角有關(guān) 與功率因數(shù)角中無關(guān) 直流分量砜在負(fù)載中產(chǎn) 生直流電流厶 三相調(diào)壓電路中某一相厶的大小僅取決于本相的 觸發(fā)角 不平衡 三相調(diào)壓輸出三相非對(duì)稱周期電壓 高次諧波使電機(jī)振動(dòng) 聲音異 常 上述分析表明 應(yīng)重視三相晶閘管交流調(diào)壓因觸發(fā)角不平衡而產(chǎn)生的直 流分量及高次諧波對(duì)感性負(fù)載的影響 5 1 移相調(diào)壓時(shí) 輸出電壓波形已不是完整地正弦波 但輸出電壓不含偶次 諧波 而奇次諧波中則以三次諧波為主要成分 當(dāng)然 采用相控技術(shù)產(chǎn)生的 諧波 會(huì)在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中引起附加損耗 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等不良影響 此外 由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載 在晶閘管交流調(diào)壓電路帶感性負(fù)載時(shí) 只有當(dāng) 移相角口大于感性負(fù)載的功率因數(shù)角時(shí) 才會(huì)起到調(diào)壓作用d 國(guó) 當(dāng)口 矽時(shí) 電流導(dǎo)通的時(shí)間將始終為1