同步电动机软起动装置的研究

论文摘要

同步电动机与异步电动机相比,具有功率因数和效率高,功率密度大等优点,因而广泛的用于驱动风机和泵类负载的场合。但是同步电动机最大的缺点在于起动困难。针对这个问题本文研究了基于自控式同步电动机原理的同步电动机软起动器的设计,而这项技术代表了同步电机起动技术的发展方向。本文详细分析了自控式同步电动机的工作原理和运行性能,讨论了系统的数学模型和控制系统的设计问题,并给出了系统仿真以指导实际系统的设计。在理论分析基础上设计出同步电动机软起动器的试验平台,采用TI公司的TMS320F2812型DSP作为控制器组建控制系统,同时在硬件设计中还采取了大量抗干扰和提高控制精度的措施,主回路设计也考虑到了实际应用中一拖多的需求。针对高压同步电动机场合的应用,本文还研究了高压换流阀的设计,并通过了试验检验。高压换流阀通过晶闸管的串联提高耐压能力,同时导致晶闸管的串联设计成为一个难点。此外,保证串联晶闸管的触发同步是另一个设计重点。为了能够实时监测阀组的运行状态,还设计了一套智能监测系统来保证阀组正常运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 课题的研究现状及存在问题
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 同步电动机软起动器原理及数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 自控式同步电动机工作原理
• 2.2.1 电枢磁动势
• 2.2.2 电磁转矩
• 2.2.3 晶闸管换流
• 2.2.4 调速控制
• 2.3 自控式同步电动机的运行性能
• 2.3.1 电动势向量
• 2.3.2 电磁转矩
• 2.3.3 转速调节公式
• 2.3.4 功率因数及换流重叠角
• 2.3.5 过载能力
• 2.4 同步电动机软起动系统
• 2.4.1 同步电动机软起动器的系统结构
• 2.4.2 同步电动机软起动器的功能要求
• 2.5 本章小结
• 第3章 同步电动机软起动控制系统设计及仿真
• 3.1 引言
• 3.2 软起动器控制系统设计
• 3.2.1 双闭环调速系统的设计
• 3.2.2 并网控制器的设计
• 3.3 软起动器换流控制系统的时域仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 软起动器控制系统的软硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 控制系统的硬件设计
• 4.2.1 主回路及控制系统的电气连接
• 4.2.2 信号调理电路的设计
• 4.2.3 控制单元的硬件设计
• 4.3 同步电动机软起动器的软件设计
• 4.3.1 软起动器的软件结构
• 4.3.2 控制策略的实现
• 4.4 试验结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 中压晶闸管换流阀的研制
• 5.1 引言
• 5.2 晶闸管元件的串联设计
• 5.2.1 串联晶闸管的结构设计
• 5.2.2 串联晶闸管的均压设计
• 5.3 换流阀的触发系统实现
• 5.3.1 换流阀触发系统原理
• 5.3.2 高频电流源及耦合取能电路的设计
• 5.3.3 光信号收发一致性设计
• 5.3.4 触发脉冲驱动电路系统设计
• 5.3.5 BOD保护设计
• 5.4 换流阀的监测系统设计研究
• 5.4.1 监测系统的功能和工作原理
• 5.4.2 监测系统的软硬件设计
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢