基于DSP的异步电动机软起动器的设计与实现

论文摘要

异步电动机因为结构简单、运行可靠等优点被广泛应用于工农业生产的各个领域,随着生产机械的不断更新和发展,对异步电动机的起动性能提出了越来越高的要求。为了减小异步电动机起动过程中对电网的冲击、消除由于传统的降压起动设备的有级触点控制对电机的冲击、提高电机的起动能,本文对基于DSP技术的电动机软起动器进行了研究。该软起动器采用晶闸管调压方式,通过改变晶闸管的触发角来实现对异步电动机定子端电压的调节。从而实现了异步电动机的软起动(电压斜坡起动、限流起动)和软停车等功能。本文介绍了一种基于DSP的异步电动机软起动系统,对控制器的主要电路结构和程序结构进行了分析。其硬件部分包括电压/电流检测模块、保护模块、显示模块以及相关电路的设计和选型;软件部分主要包括主程序、显示程序、PI控制子程序以及PWM生成子程序的设计,重点对电压斜坡起动控制算法进行了分析,采用了单神经元自适应PID控制算法。通过使用MATLAB/SIMULINK搭建了软起动系统的仿真模型,仿真结果验证了软起动控制系统方案的可行性。分级变频控制是一种新的异步电动机软起动的控制方式,本文对分级变频理论进行了分析,通过MATLAB的仿真,证明了分级变频不但可以降低起动的冲击电流,还可以提高电机的起动转矩。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究的目的和意义
• 1.2 异步电动机软起动器简介
• 1.2.1 异步电动机软起动器的分类
• 1.3 异步电动机软起动器国内外研究现状及发展趋势
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 三相异步电动机的起动和制动性能
• 2.1 三相异步电动机的等效电路模型
• 2.2 异步电动机的传统起动方式
• 2.2.1 直接起动
• 2.2.2 降压起动
• 2.3 晶闸管调压原理
• 2.4 软起动的方式和控制原理
• 2.4.1 限流起动
• 2.4.2 电压斜坡起动
• 2.5 软停车原理
• 2.6 本章小结
• 第三章 异步电动机软起动器的硬件设计
• 3.1 硬件电路简介
• 3.2 系统主电路的设计
• 3.2.1 系统主电路参数的选择
• 3.2.2 晶闸管模块
• 3.3 控制电路的硬件设计
• 3.3.1 主控芯片的选择
• 3.3.2 DSP外扩系统的设计
• 3.3.3 检测电路
• 3.3.4 ADC转换模块
• 3.3.5 保护电路
• 3.3.6 显示电路
• 3.4 本章小结
• 第四章 异步电动机软起动器的软件设计
• 4.1 主控程序的设计
• 4.1.1 初始化程序设计
• 4.1.2 系统自检程序
• 4.1.3 显示程序
• 4.2 限流起动程序设计
• 4.3 基于单神经元自适应PID控制的电压环程序设计
• 4.3.1 神经网络概述
• 4.3.2 单神经元模型
• 4.3.3 神经网络学习规则
• 4.3.4 基于单神经元的PID控制器
• 4.3.5 采用有监督Hebb学习算法的单神经元自适应 PID控制器
• 4.3.6 改进的单神经元自适应 PID控制器
• 4.3.7 基于单神经元PID控制的参数整定
• 4.4 PWM形成子程序
• 4.5 软起动系统的抗干扰措施
• 4.5.1 硬件抗干扰措施
• 4.5.2 软件抗干扰措施
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统的仿真
• 5.1 主要仿真环节
• 5.2 仿真结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 分级变频理论研究
• 6.1 分频方法
• 6.2 相序分析
• 6.3 转矩分析
• 6.4 触发角计算
• 6.5 仿真分析
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表