分级变频软起动器触发控制策略研究与仿真

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1、第24卷第l0期电力科学与工程Vo1．24．NO．102008年12月ElectricPowerScienceandEngineeringDec．，2008分级变频软起动器触发控制策略研究与仿真阎超，石新春(华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003)摘要：介绍了分级变频软起动器的工作原理，限制电机起动电流的软起动器。这种软起动器对传统软起动器的电路结构进行了改造，通过对晶闸管的控制实现对电压频率的离散控制，即分级变频。经过对子频率的相位研究，采用转矩最大的正序组合并在频率分级起动的同时结合调压起动的方法。最后通过仿真试验，证明了此种分级变频调压软起动器可

2、以有效地提高起动转矩降低起动电流。关键词：分级变频；电机软起动；晶闸管触发中图分类号：TM921文献标识码：A者研究的热点。O引言1分级变频原理三相交流电动机发明以来，经历了l00多年的发展历程。在此期间，三相交流异步电动机因其结根据电机的转矩计算公式构简单、运行可靠和价格便宜而被广泛采用。据统“：一瓦r¨1、计，其耗电量占全国发电量的30％以上【1]。然而，电动机的起动特性却一直不理想。众所周知，电动可知，在定子电压下降的同时将频率下调，将会减机起动时刻出现的起动电流一般高出额定电流3～7少电动机转矩的损失，就可以提高传统软起动器的倍，最高可达电动机额定电流的15

3、倍。这样大的起动转矩。分级变频就是使传统软起动器输出电电流不仅加重了进线、供电电网以及接在电动机前压的频率从一个较低的值开始，分级上升，最后达面的开关电器的负荷，而且同时出现的巨大转矩冲到50Hz。离散频率控制虽然可以实现变频，但不击又会使电动机发生猛烈的冲振，并且也给用作动能使频率连续地变化，只能使频率分级离散地变力传输的辅助设备(例如三角皮带、变速机构)和化，而且各级频率都是50Hz的1／n，即50Hz的做功的机械设备带来不可避免的机械冲击口。晶闸分频。管调压软起动器能限制起动电流，在轻载场合下具通过控制晶闸管的导通，可以导通工频50Hz有节能的优点，但很难满足

4、如球磨机、粉碎机、矿的几个半波，关断几个半波，从而可得到不同频率井起重机等场合的需求。在电机起动过程中，采的电压。这种分频方式是分级的，得到的子频率为用变频器可以具有起动电流小，起动转矩大等优r，(，为自然数)，如：25Hz，50／3Hz，l2．5Hz，点，但是这种变频器的造价过高，在不需要调速的10Hz和6．25Hz等。以单相为例，如图l。场合不能充分的发挥其价值。如何降低起动电流，工频角速度∞。与分频后子频率的角速度CO。的增大起动转矩，同时经济适用，成为国内外机电行关系如下：业专家们探讨的重要课题。自AntonioGinart提∞t=∞。b×(2)出了离散频率

5、控制法(即分级变频)，并讲述了其概念和原理后，分级变频理论成为国内机电行业学设A相电压的相位角~oA=0。，可知收稿日期：2008—05—15．作者简介：阎超(1984一)，男，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生2电力科学与工程2008在3002电路结构与工作流程1002,1主电路结构本文介绍的这种软起动器采用五对反并联晶闸一lO0管组。如图3所示。与传统的晶闸管软起动器相比，增加了P，两组晶闸管，其主要作用就是在25Hz频率运行阶段交换，C相，以实现电压—3000．U0．4U．1．2的正序。同时，此电路结构还可以为软起动器增加时IN／s电机的制动与反转控制功

6、能。有些文献中提到的采图1产生12．5Hz，25Hz，50Hz电压波形示意图用三组晶闸管组的变频软起动器在除了12．5Hz子=n—n+2~／3(3)频率起动时，都不能得到三相平衡的对称正序电——__=一(j)压，需要通过对称分量法对相位组合进行分析选取nrc_-2n／3(4)可以得到相对最大转矩的组合，而本文所介绍的cc=———_=一(4)这种软起动器则可以直接得到正序电压，此为本方以25Hz子频率为例，单相电压共有4种可能案的改进之处。的相位(如图2)，分别为0。，90。，180。，270。。O。9O。／、▲／、。▲八V。．1-『VII。VI，．＼0180。0。2

7、70。▲八▲＼／1-『．＼I图225Hz电压波形的4种相位图3分级变频软起动器主电路结构再利用式(3)和式(4)计算可以得出各子2,2工作流程频率的可能相位角。从系统的稳定性、消除转矩脉动、限制电流以事实上，只有当r=3m+1(为自然数)时，分及缩短起动时间上考虑，软起动器的工作程序分为频所得的子频率可能形成正序三相电压。而当r=24、∥2和工频起动3个阶段。电机首先在4低时可以得到负序的电压(0。，240。，120。)。相序频下起动(此时晶闸管组，不参与工作)，随情况如表1所示。因此，本文介绍的分级变频软起着转速提高到4转速，再切换到厂／2频率下运行动器采用1