磁控式电机软起动器的研制

论文摘要

随着我国经济的高速发展,电机在各行各业的应用越来越多,大中型感应电机直接起动时,会在系统中产生较大冲击电流。一方面威胁电机本身安全,另一方面引起电网电压下降。电机软起动器是从现代成熟电力电子技术发展而来的,它对改善电机的起动性能有着非常重要的作用,成为限制起动电流的有效装置。本文基于感应电动机简化T型等效电路,介绍了电机软起动装置限制起动电流的原理,比较了交流异步电动机几种起动方法,分析了其中的优缺点。由于磁饱和电抗器具有可靠性高、性能稳定、价格低廉等优点,在高压下应用具有很强的优势,因此本文采用饱和电抗器的可控电抗原理设计出一种低价格、高性能的高压磁控式电机软起动器。本文详细地介绍了磁控式软起动装置各部分的组成,阐述了磁控式软起动装置的起动原理。并且对磁控式软起动的各个模块进行了介绍,其中包括饱和电抗器的可控电抗原理。在确定各种方案的基础上,对磁控式软起动装置进行了硬件和软件设计。硬件设计中,以美国TI公司MSP430FE427为主控芯片,并对各硬件部分实现的功能进行了具体的介绍,软件设计部分给出了主要程序的设计流程图。利用Matlab/Simulink仿真工具分别模拟电机直接起动和加入饱和电抗器起动的过程,以验证控制的正确性和可靠性。比较了两种电机起动方式时,定子电流和转矩的大小变化情况,详细说明该软起动器系统可以有效地减小异步电动机起动时对电网的冲击,并且可以有效限制起动电流。实践中,通过单片机精确计算对其准确控制,通过改变可控硅不同触发角,从而得出相对应的控制电流,验证了控制器的正确性。该软起动器操作方便简单,具有智能检测相序、自检、软停车的功能,可以设置多条起动曲线,方便用户操作使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 软起动的分类
• 1.2.1 星三角起动
• 1.2.2 自耦变压器降压起动
• 1.2.3 液阻式降压起动法
• 1.2.4 开关变压器软起动
• 1.2.5 晶闸管移相调压软起动
• 1.2.6 变频软起动
• 1.2.7 磁控软起动
• 1.3 异步电动机软起动器的研究现状和发展趋势
• 1.3.1 国外软起动技术的发展现状
• 1.3.2 国内软起动技术的发展现状
• 1.4 本课题的意义与任务
• 1.4.1 本课题的意义
• 1.4.2 本课题的任务
• 2 磁控式电机软起动原理及总体研究方案
• 2.1 异步电动机起动过程分析
• 2.2 磁控式软起动原理
• 2.2.1 饱和电抗器的特点
• 2.2.2 饱和电抗器工作原理
• 2.2.3 磁控式饱和电抗器降压起动简介
• 2.3 系统的总体设计说明
• 2.4 本章小结
• 3 磁控式电机软起动器硬件设计
• 3.1 主控制回路
• 3.2 单片机系统和液晶显示电路
• 3.2.1 MSP430FE427 单片机的介绍
• 3.2.2 MSP430FE427 单片机电路系统和液晶显示电路
• 3.3 同步脉冲获取与相序鉴别电路
• 3.4 相序指示电路
• 3.5 可控硅驱动电路
• 3.6 电流采样电路
• 3.7 电源指示
• 3.8 外部信号输入电路
• 3.9 继电器电路
• 3.10 电机电流监测电路
• 3.11 电源电路设计
• 3.12 A / D 转换电路和光电隔离
• 3.13 本章小结
• 4 磁控式电机软起动器软件设计
• 4.1 编程语言特点及软件环境介绍
• 4.1.1 语言介绍
• 4.1.2 软件环境介绍
• 4.2 软起动器的软件结构
• 4.2.1 软件的整体思路
• 4.2.2 软件结构的详细介绍
• 4.3 软件的举例分析
• 4.3.1 主程序模块
• 4.3.2 看门狗中断
• 4.3.3 A/D 转换及测量
• 4.3.4 定时器A1 中断
• 4.3.5 自检程序
• 4.3.6 触发区间的判断方法
• 4.4 起动参数的设置
• 4.4.1 软起动器一般采用的起动方式
• 4.4.2 本软起动器采用的起动方式
• 4.4.3 软起动器采用的停车方式
• 4.5 软起动器系统的抗干扰措施
• 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
• 5 实验结果分析
• 5.1 仿真波形分析
• 5.2 现场试验波形分析及结论
• 5.3 软起动器实物图
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录