基于IGBT的軟啟動(dòng)器研究.pdf

1、大功率異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)電流一般會(huì)達(dá)到額定電流的4～7倍甚至更高，過大的電流會(huì)產(chǎn)生大量的焦耳熱致使電動(dòng)機(jī)溫度過高，加速電動(dòng)機(jī)老化甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。同時(shí)過大的電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓驟降，嚴(yán)重影響電網(wǎng)其他用電設(shè)備的正常工作。常規(guī)軟啟動(dòng)器在降低起動(dòng)電流的同時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小了，使用場(chǎng)合受到限制。
　　在國家自然基金項(xiàng)目(51577110)的經(jīng)費(fèi)支持下，本文以降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流、提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為目標(biāo)，以空間電壓矢量原理為理論基礎(chǔ)，研究新型

2、軟啟動(dòng)器的控制策略。在六邊形空間電壓矢量的基礎(chǔ)上，研究十二邊形空間電壓矢量磁鏈軌跡控制策略;利用全控器件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的關(guān)斷可控特性設(shè)計(jì)電路，實(shí)現(xiàn)磁鏈軌跡控制和電動(dòng)機(jī)分頻起動(dòng)。主要工作可總結(jié)如下幾個(gè)方面。
　　(1)軟啟動(dòng)控制策略的分析
　　在比較各種現(xiàn)有軟啟動(dòng)控制方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用空間電壓矢量理論，采用全控器件IGBT設(shè)計(jì)軟啟動(dòng)器的主電路，提出基于空間電壓矢量的十二邊形磁鏈軌跡控制策略。選擇電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的分

3、頻頻率;采用波形分析的方法找出各分頻電壓矢量分布情況，得到IGBT導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)刻;計(jì)算各分頻參數(shù)，分析并制訂了基于IGBT的軟啟動(dòng)器的分頻頻率組合方案;進(jìn)行了諧波分析。
　　(2)軟啟動(dòng)過程的仿真驗(yàn)證
　　采用MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)，建立異步電動(dòng)機(jī)空間電壓矢量軟啟動(dòng)模型，對(duì)十二邊形磁鏈軌跡控制的軟啟動(dòng)過程進(jìn)行仿真分析，對(duì)比了異步電機(jī)在不同控制策略時(shí)的電流，轉(zhuǎn)矩等參數(shù)指標(biāo)，仿真結(jié)果表明十二邊形空間電壓矢量磁鏈軌

4、跡控制策略軟起動(dòng)能夠降低起動(dòng)電流，提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而驗(yàn)證了所提控制策略的正確性和可行性。
　　(3)軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　根據(jù)十二邊形空間電壓矢量控制策略設(shè)計(jì)了軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)。軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)包括主控芯片STM32及其外圍電路、電源電路、CPLD及其外圍電路、電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路等;軟啟動(dòng)軟件包括系統(tǒng)主控制程序、基于十二邊形空間電壓矢量軟啟動(dòng)子程序、起動(dòng)條件判斷程序等。
　　(4)控

5、制策略的諧波分析
　　利用傅里葉級(jí)數(shù)展開的方法對(duì)十二邊形空間電壓矢量控制策略進(jìn)行諧波分析。其諧波含量與六邊形磁鏈軌跡控制進(jìn)行仿真對(duì)比，仿真結(jié)果證明十二邊形磁鏈軌跡控制策略可以減小電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的諧波含量，在相同負(fù)載下起動(dòng)起動(dòng)電流抑制效果更好。
　　本文基于空間電壓矢量原理，研究一種以十二邊形磁鏈軌跡為控制策略、以IGBT為控制器件的軟啟動(dòng)器。該軟啟動(dòng)器能夠減小電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流、提高電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，具有一定的理論意義和應(yīng)用