可变电抗式智能固态软起动控制器研究

论文摘要

为了减小三相交流异步电机全电压直接起动中起动电流和冲击力对电机自身、电机负载、电网以及同电网其他设备造成的影响和损害，本文对可变电抗式固态软起动进行了深入分析，并主要对智能软起动控制器的研制进行了研究。本文对可变电抗式固态软起动系统进行分析，比较了几种常用的电机软起动方法，阐述了可变电抗式软起动的优点。根据可变电抗式软起动系统的要求，讨论了智能软起动控制器的构思和设计方案。本文介绍了以微处理器为核心的软起动控制器硬件电路设计，包括微处理器系统、模拟量和开关量输入／输出通道、CAN总线通信、人机交互模块和电源电路的分析和设计；介绍了软起动控制软件的设计，包括控制流程和各重要部分程序设计。重点对恒流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。本文使用Matlab／Simulink搭建了软起动系统仿真模型，仿真结果验证了软起动控制器方案的可行性。进而对系统功能进行了调试，介绍了详细调试过程，并进行系统实验，得出了实验结果。实验表明，可变电抗式智能电机软起动控制器能有效控制起动冲击电流，一般小于额定电流的3倍，操作方便简单，智能化程度高，基本达到了异步电机软起动的性能要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.1.1 课题的题目及来源
• 1.1.2 课题研究的背景
• 1.1.3 课题研究的目的及意义
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.2.1 软起动技术的发展
• 1.2.2 常用固态软起动方法
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 系统构建与方案设计
• 2.1 可变电抗式固态软起动系统
• 2.1.1 系统结构设计
• 2.1.2 系统与其它软起动系统的比较
• 2.2 智能控制器方案设计
• 2.2.1 智能控制器方案选择
• 2.2.2 智能控制器结构设计
• 第3章 硬件设计
• 3.1 微处理器系统结构
• 3.1.1 微处理器的选择
• 3.1.2 微处理器系统的组成
• 3.2 微处理器最小系统
• 3.3 模拟量输入/输出通道
• 3.3.1 信号检测与调理
• 3.3.2 A/D转换电路
• 3.3.3 D/A转换电路
• 3.4 开关量输入/输出通道
• 3.4.1 开关量输入电路
• 3.4.2 开关量输出电路
• 3.5 CAN总线通信电路设计
• 3.5.1 CAN总线简介
• 3.5.2 CAN通信系统结构
• 3.5.3 CAN总线通信电路
• 3.6 人机交互模块设计
• 3.6.1 键盘电路
• 3.6.2 液晶显示电路
• 3.7 电源电路设计
• 第4章 软件设计
• 4.1 软件流程设计
• 4.1.1 初始化程序
• 4.1.2 起动状态检查程序
• 4.2 软起动过程控制程序
• 4.2.1 电压斜坡式软起动
• 4.2.2 脉冲突跳式软起动
• 4.2.3 恒流式软起动
• 4.3 CAN总线通信程序设计
• 4.3.1 CAN节点的初始化
• 4.3.2 CAN节点的数据发送
• 4.3.3 CAN节点的数据接收
• 4.3.4 CAN通信协议设计
• 4.4 人机交互程序设计
• 4.4.1 LCD显示驱动程序
• 4.4.2 LCD图形界面程序
• 第5章 智能控制算法
• 5.1 软起动控制算法选择
• 5.2 单神经元PID控制
• 5.2.1 单神经元模型
• 5.2.2 控制器结构
• 5.3 单神经元PID控制的学习算法
• 5.3.1 常用学习算法
• 5.3.2 采用二次型性能指标的学习算法
• 5.3.3 单神经元PID控制的参数调整
• 5.4 单神经元PID控制软件流程
• 第6章 系统仿真与试验
• 6.1 系统仿真
• 6.1.1 主要环节的仿真
• 6.1.2 软起动系统的仿真模型
• 6.1.3 仿真结果
• 6.2 系统试验
• 6.2.1 系统调试
• 6.2.2 380V低压电机起动试验
• 6.2.3 高压电机起动试验
• 第7章 结束语
• 7.1 全文总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 附录1: 主控制板电路原理图
• 附录2: 智能软起动控制器实物图