全控型两相斩波调压软起动器的研究

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1、论文题目：踺压料技大筝申请工学硕士学位论文全控型两相斩波调压软起动器的研究学科门类：工学一级学科：电气工程培养单位：电气与信息工程学院硕士生：李林涛导师：孟彦京2014年5月RESEARCHoNALLCoNTROLLEDTWoPHASECHOPPINGREGULATIONSoFTSTARTERAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMaster

2、ofEngineeringScienceByLintaoLiSupervisor：Prof．YanjingMengMay2014全控型两相斩波调压软起动器的研究摘要三相交流异步电动机广泛应用于工农业生产和日常生活中。但是其相应的软起动方式普遍存在着体积较大、笨重、故障率高、维修不便的问题，并且无法实现无级调速起动，存在二次冲击电流，造成三相交流异步电动机在起动过程中转矩脉动严重，电动机振动和热功率较大，导致绕组温度迅速升高，电动机的运行效率较低。电动机在起动时的起动电流可以达到额定电流的4一-．8倍或者更高，过大的起

3、动电流还会影响到并联的其他用电设备，对电网安全运行构成威胁。因此，研究新型的软起动器降低电动机起动时的起动电流、增大起动转矩，减少对电网的影响具有重要的经济价值和社会意义。为了解决这些问题，本文的主要研究工作围绕以下几个方面展开。1)根据交流异步电动机电磁转矩与定子电压、电源频率之间的关系。通过对目前常用的软起动方式逐一分析其工作原理、优缺点等，发现这些传统的软起动方式都存在起动调速过程不连续的有级起动，带来较大冲击电流的问题，且起动过程中有较多的电能损耗。重点介绍了目前应用比较广泛的晶闸管调压软起动器的主要原理、电

4、路拓扑结构、工作方式、触发脉冲控制方式等。发现晶闸管调压软起动虽然起动过程中的电能损耗较少，能基本实现无极调速，但由于其通过调节触发角来调节电压，因而其触发脉冲控制方法很复杂，而且定子电流连续性很差，波形畸变很严重，谐波含量较高，交流异步电动机在起动时抖动很大，容易引起保护装置误动作。2)设计了一种以全控型器件IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)来实现交流斩波调压的软起动器。IGBT的触发脉冲周期远小于工频周期，交流电机起动电流虽然有较小的脉动，但是可以连续，谐波含量较低，起动转矩

5、脉动分量也大大减小；无级调压，有效降低冲击电流，起动也更加平稳。另外，IGBT的触发脉冲不需要关联三相母线电压的相位，也不需要检测过零点，其通过调节触发脉冲的占空比来调节电压，不需要计算触发角，控制算法和实施方法都比较简单。并通过建立MATLAB仿真模型验证了这种设计的可行性。3)为了节约成本，利用三相交流电源控制两相通断就可达到控制三相通断的方法，本文设计了全控型两相斩波调压软起动器的硬件电路，主要包括主控制芯片STM32电路、通讯电路、电流检测电路、串口通讯电路、CPLD(ComplexProgrammableL

6、ogicDevice)电路、电压检测电路、驱动电路、按键电路、电源电路等。并设计了相应的控制算法和软件程序。对于实际生产应用具有一定的参考价值。关键词：软起动器，IGBT，两相斩波调压，异步电动机IIRESEARCHoNALLCoNTRoLLEDTWoPHASECHoPPINGREGULATIoNSoFTSTAWrERABSTRACTThree‘phaseACasynchronousmotoriSwidelyusedinindustrialandagriculturalfieldsanddailylife．Howev

7、er,problemssuchaslargevolume，heavy,highfailurerate，inconvenientmaintenanceexistinitscommoncorrespondingsoftstarter．What’Smore，itisunabletorealizesteplessspeedregulationstarting．Thereissecondaryimpactcurrent，whichCanresultinserioustransfertorquepulsation，strongm

8、otorvibration，largethermalpowerofthemotor,rapidriseofthemotorwindingtemperature，lowefficiencyofthemotorandSOoninthreephaseacasynchronousmotorstartingprocess．Thestartingcurre