十二邊形空間電壓矢量軟啟動器控制算法研究.pdf

1、三相異步電動機有著運行穩(wěn)定可靠、易于維護、構(gòu)造簡單等優(yōu)良性能，在工礦業(yè)生產(chǎn)和生活中占主要地位。然而異步電動機在直接啟動過程中存在著啟動電流大，啟動轉(zhuǎn)矩小的缺點，這些缺陷不僅限制了它的應(yīng)用范圍，也帶來了電網(wǎng)電壓降低、影響其他設(shè)備的正常工作等問題。解決這一問題的常用方法是使用軟啟動器，它可以調(diào)節(jié)大中型異步電動機的啟動電壓和電流，減輕危害程度。軟啟動器控制策略有很多種，但歸根結(jié)底都離不開對異步電動機內(nèi)部電壓和電流的分析。通過建立穩(wěn)態(tài)和動態(tài)的數(shù)

2、學模型，定性的分析出異步電動機的電壓和電流關(guān)系對于優(yōu)化控制有著重要的作用。
　　本文以低壓軟啟動器為研究對象，提出了一種交交變頻實現(xiàn)的非線性十二邊形空間電壓矢量軟啟動方案。導通和關(guān)斷均可控的全控器件IGBT作為功率開關(guān)器件，通過控制IGBT器件的導通與關(guān)斷，調(diào)整異步電動機定子電壓電流，使電動機工作在兩相和三相交替導通的狀態(tài)下，直至啟動完成。在此過程中，定子電壓頻率從預(yù)設(shè)頻率點按控制策略升高到工頻完成啟動。為達到理想的啟動效果，本文

3、利用波形分析法給出分頻啟動策略即13、7、4、1分頻，同時采用分段解析法，給出了某些典型運行狀態(tài)的動態(tài)數(shù)學模型，尤其是重點狀態(tài)下的定子電流方程，由此可以反映異步電動機軟啟動過程中的機電特性。作為對比，本文還對半控器件即晶閘管控制下的非線性六邊形空間電壓矢量軟啟動的動態(tài)模型進行簡單推導分析，給出了在此狀況下定子電壓兩相交替運行的可行性分析和電動機工作在兩相電源通電狀態(tài)時的優(yōu)缺點。
　　本文在非線性六邊形法的基礎(chǔ)上進一步完善了空間電壓

4、矢量軟啟動控制策略，仿真證明該方案能夠進一步降低電動機啟動過程中的電流，提高了啟動轉(zhuǎn)矩，并明顯改善了電動機運行的平穩(wěn)性。本文重點研究了以下幾方面的問題。
　　1)三相異步電動機的等效電路和基本推導公式。這一部分闡述了異步電動機啟動轉(zhuǎn)矩、啟動電流與轉(zhuǎn)速之間的特性，還介紹了幾種異步電動機的數(shù)學模型分析方法。重點分析了坐標變換法在異步電動機動態(tài)分析中的優(yōu)勢、空間電壓矢量的基本原理，并推導出dq0坐標下的狀態(tài)表達式，同時建立Simulin

5、k的數(shù)值仿真電路。
　　2)提出非線性十二邊形空間電壓矢量軟啟動控制策略，并給出詳細實現(xiàn)過程。然后通過解析法建立了非線性十二邊形啟動過程的動態(tài)數(shù)學模型，并推導出各個階段磁鏈的變化情況。由于啟動過程中存在分頻點多,導致的動態(tài)分析工作量大，且不同頻率下有些狀態(tài)特性重復，沒有全部分析的必要，所以文中僅給出四個典型狀態(tài)的建模與推導過程。
　　3)建立了非線性六邊形空間電壓矢量軟啟動策略中一種典型狀態(tài)下的動態(tài)數(shù)學模型，得出電流電壓的變