基于DSP控制的斩波式软起动器的研究

论文摘要

随着电力电子技术和微机控制技术的发展,为了减小三相异步电动机起动时产生的大电流对电网电压的冲击等负面影响,本文针对目前国内电动机软起动器现状和未来的发展趋势,开展了三相交流异步电动机斩波式软起动器的研究,包括主电路、控制电路、驱动电路、系统软件设计等。其主要思想是通过DSP产生PWM脉冲控制电力电子开关器件IGBT的开通与关断,调节占空比,使电机起动时定子端的电压按预先设定好的曲线变化,从而降低起动电流,实现异步电动机的软起动。主要工作如下:首先对电机的起动特性进行研究;对三相交流斩波调压电路,以及基于三相交流斩波调压的三相异步电动机的软起动方法进行分析。其次,用MATLAB工具箱进行仿真,比较优缺点,并对分级变频法及节能进行仿真,仿真结果证明PWM斩波式软起动的诸多优点和可行性。然后介绍了斩波式软起动器的组成结构和控制原理,并就主电路、控制电路、保护电路、检测电路的设计做了详细的说明。最后介绍了基于DSP的软件设计方案,重点说明由DSP产生PWM的方法和基本思路以及具体的步骤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 异步电动机的起动问题
• 1.2 软起动器
• 1.3 异步电动机软起动器的研究现状和发展趋势
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本课题的意义及论文的主要工作
• 2 交流电动机起动方式
• 2.1 异步电动机的传统起动方法
• 2.1.1 直接起动
• 2.1.2 Y-△起动
• 2.1.3 阻抗起动
• 2.1.4 自耦变压器起动
• 2.2 降低电压对异步电动机的影响
• 2.2.1 异步电动机的等效电路
• 2.2.2 降压对起动电流的影响
• 2.2.3 降压对起动转矩的影响
• 2.3 利用电力电子器件实现的新型起动方法
• 2.3.1 晶闸管相控软起动器
• 2.3.2 斩波式软起动器
• 2.4 软起动器的起动方式
• 2.5 软起动器的停车原理
• 3 交流斩波式软起动方法的研究和仿真
• 3.1 交流斩波调压电路
• 3.1.1 单相斩波调压电路
• 3.1.2 三相交流斩波调压电路
• 3.2 交流斩波调压方式仿真模型的建立
• 3.2.1 异步电动机仿真模型建立
• 3.2.2 斩波式异步电动机仿真模型的建立
• 3.2.3 仿真结果及分析
• 3.3 提高起动转矩-离散频率法的研究和仿真
• 3.3.1 相序分析
• 3.3.2 分频后电压有效值的计算
• 3.3.3 仿真
• 3.4 节能——基于铁损等于铜损的最佳效率控制法
• 3.4.1 理论分析
• 3.4.2 控制原理与方法
• 3.4.3 仿真分析
• 4 软起动器的硬件设计
• 4.1 硬件系统简介
• 4.2 系统主电路设计
• 4.2.1 主电路的确定
• 4.2.2 主电路元件（IGBT）参数的选择
• 4.2.3 驱动电路
• 4.3 微机控制电路硬件设计
• 4.3.1 主控芯片的选择
• 4.3.2 键盘和显示部分
• 4.3.3 检测电路
• 4.3.4 其它电路
• 5 软起动器软件设计
• 5.1 主程序设计
• 5.2 初始化
• 5.3 PWM 生成
• 5.4 A/D 转换
• 5.5 显示和键盘输入
• 5.6 限流起动程序的设计
• 5.7 软停车
• 6 系统调试
• 6.1 实验的主要调试设备
• 6.2 实验波形
• 结论
• 参考文献
• 附录A 电路原理图
• 附录B 电路原理图
• 在学研究成果
• 致谢