开关变压器技术在高压电机起动上的应用研究

论文摘要

本文首先叙述了国内高压电机起动的现状及软起动在生产实际中的意义,在研究感应电机的基本结构及数学模型的基础上,分析了感应电机起动时的机械特性及起动时对电网的影响。对目前现有的几种软起动方法进行了比较,进而提出了将开关变压器技术应用到高压电机起动上的课题。目前高压可控硅串联软起动效果较好,该方式的电路形式是直接由低压软起动电路演变过来的,但由于高压可控硅对元件要求高,价格贵,不适于目前国内生产。从这个着眼点入手,加入开关变压器装置,把可控硅放置在低压侧,利用可控硅能实现平滑起动的特性,通过变压器把高压电源加在电机上,实现电机的软起动。设计了装置的主电路及控制系统。其中包括可控硅的选择、PLC的选择与配置,详细说明了可控硅驱动电路的设计。利用S7-200编制了系统软件。通过对电机、变压器数学模型的分析,建立了SIMULINK仿真系统,进行了电动机全压空载起动、全压负载起动、电压斜坡空载起动完后突加负载的仿真试验,验证了该套装置在高压电机起动中得到的优好的性能指标。最后通过现场实例用有说服力的数据验证了开关变压器式软起动装置的优越性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 一、课题背景
• 二、研究意义和目的
• 三、国内外研究现状
• 四、本文所做的工作
• 第一章 高压电机起动分析
• 1.1 感应电机的基本结构及数学模型
• 1.1.1 基本结构
• 1.1.2 数学模型
• 1.1.3 感应电机的等效电路
• 1.1.4 感应电动机的功率方程和转矩方程
• 1.2 感应电机的起动分析
• 1.3 异步电机起动时的影响
• 1.3.1 对电网的影响
• 1.3.2 对电机本体的影响
• 1.3.3 谐波电流
• 1.3.4 过电压
• 1.4 本章小结
• 第二章 高压电机软起动方式
• 2.1 定子回路串电抗器降压起动
• 2.2 自耦变压器减压起动
• 2.3 可变电阻式减压起动方法
• 2.4 可变电感减压起动方法
• 2.5 中压（3～10KV）变频器作为软起动装置
• 2.6 可控硅串联式软起动装置
• 2.7 本章小结
• 第三章 开关变压器软起动装置
• 3.1 装置的主电路
• 3.2 装置的控制系统
• 3.2.1 晶闸管的选择
• 3.2.2 PLC 的选择与配置
• 3.3 驱动电路设计
• 3.3.1 电流信号检测电路
• 3.3.2 同步信号获取电路
• 3.3.3 电流值检测电路
• 3.3.4 断相检测电路
• 3.4 软件的编制
• 3.4.1 S7-200 的指令系统
• 3.4.2 编程软硬件及通讯
• 3.4.3 系统的编址
• 3.4.4 程序编制的思想
• 3.5 Simulink 仿真试验
• 3.5.1 Simulink 简介
• 3.5.2 电机仿真模型
• 3.5.3 变压器仿真模型
• 3.6 交流异步电动机起动的仿真结果
• 3.6.1 全压空载起动仿真结果
• 3.6.2 全压负载起动仿真结果
• 3.6.3 电压斜坡空载起动完后突加负载仿真结果
• 3.7 本章小结
• 第四章 开关变压器技术在高压电机起动上的应用
• 4.1 现场情况
• 4.2 一次接线方案设计
• 4.3 控制电路设计
• 4.4 开关变压器TK
• 4.5 电机调压软起动的电流和时间计算
• 4.5.1 起动步序的设定
• 4.5.2 起动时间计算
• 4.6 北压深冷压缩机起动计算
• 4.6.1 起动电流和时间计算
• 4.6.2 软起动电压波动率计算
• 4.7 高压电机软起动现场数据
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要