矿用隔爆型智能软起动器的研究

论文摘要

目前煤矿井下应用了大量的交流电动机作为动力设备,交流电动机的起动控制一直是个非常重要的研究课题,而交流电动机软起动器以其起动平稳、起动冲击电流小、无触点、节能等优势,在电气传动中得到了广泛的应用。本文针对目前国内的软起动器在煤矿井下等特殊环境的隔爆要求,提出了一种较为理想的矿用隔爆型智能电动机软起动器的设计方案,并且通过了实验验证和Matlab仿真。本文首先重点的设计了恒转矩负载及其风机泵类负载下的转矩限流起动控制方式下的控制方法。再次针对隔爆型智能软起动器隔爆箱体积小,强弱电间干扰严重,散热性差的缺点,以87C196MC为控制核心设计了其相应的控制电路,在软硬件上采取了抗干扰措施。此外,本文详细介绍了控制系统的软件设计,并着重介绍了转矩斜坡限流起动的软件实现方法。最后针对提出的转矩斜坡限流起动控制算法,利用Matlab进行了仿真,将应用该控制算法前后得出的起动电流,起动转矩波形进行比较分析,得出可行性结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 电动机矿用隔爆软起动技术的发展状况
• 1.3 电动机矿用隔爆软起动技术的发展趋势
• 1.4 本章小结
• 2. 软起动器原理及其隔爆结构设计
• 2.1 异步电机数学模型
• 2.2 晶闸管调压原理
• 2.3 矿用隔爆型智能软起动器的起动方式
• 2.4 隔爆型智能软起动器停机功能
• 2.5 隔爆对电动机软起动器特殊要求
• 2.5.1 爆炸性危险场所
• 2.5.2 隔爆电气设备的选用
• 2.6 软起动器的隔爆结构设计
• 2.6.1 隔爆柜体设计
• 2.6.2 结构化的紧凑安装方式
• 2.7 本章小结
• 3. 转矩斜坡限流起动的控制算法
• 3.1 转矩斜坡限流起动的控制原理
• 3.2 转矩斜坡起动的控制算法
• 3.2.1 转矩斜坡起动的数学模型建立及其算法推导
• 3.2.2 转矩斜坡起动的 PID 控制算法
• 3.3 限流部分的模糊控制算法
• 3.3.1 模糊控制系统的组成
• 3.3.2 模糊控制系统输入输出变量的选择
• 3.3.3 模糊化
• 3.3.4 模糊控制规则
• 3.3.5 模糊推理及解模糊
• 3.3.6 模糊控制总表
• 3.4 本章小结
• 4. 矿用隔爆软起动器的系统硬件设计
• 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 主电路元件参数及其散热器的选择
• 4.3 控制电路硬件设计
• 4.3.1 主控芯片的选择与设计
• 4.3.2 检测电路
• 4.3.3 触发脉冲输出电路
• 4.3.4 保护电路
• 4.4 抗干扰硬件设计
• 4.4.1 抗串模干扰的措施
• 4.4.2 抗共模干扰的措施
• 4.5 本章小结
• 5. 矿用隔爆智能软起动器软件设计
• 5.1 系统整体程序流程图设计
• 5.2 脉冲触发程序设计
• 5.3 闭环计算子程序设计
• 5.3.1 转矩闭环子程序设计
• 5.3.2 电流闭环子程序
• 5.4 软件抗干扰措施
• 5.5 本章小结
• 6. 系统仿真与结论
• 6.1 系统仿真概论
• 6.1.1 Matlab/Simulink 与电力系统工具箱
• 6.1.2 仿真模型的建立
• 6.2 系统仿真
• 6.2.1 异步电动机直接起动仿真
• 6.2.2 异步电动机转矩斜坡限流起动方式下的仿真
• 6.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 参考文献