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感应电机恒流软起动仿真研究（毕业设计）

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1、感应电机恒流软起动仿真研究全有文档主要内容n感应电机常用起动方式n晶闸管触发方案n感应电机软起动电流控制策略nSimulink恒流软起动建模及仿真感应电机常用起动方式传统起动方式：1 直接起动2 定子串电阻或电抗减压起动3 星形-三角形减压起动4 自耦变压器减压起动软起动方式：1 恒流起动2 斜坡电压起动3 转矩控制起动4 电压控制起动直接起动直接起动就是全压起动，即将电动机的定子绕组直接加上额定电压起动。直接起动时起动电流较大，可达到额定电流的4至7倍。对于经常起动的电机，过大的起动电流将造成电机发热，影响电动机寿命，并且在起动时由于电流过大会影响电网质量。一般规定，感应电机的功率低于7.5kW才允许直接起动。定子串电阻或电抗减压起动定子串电阻或电抗起动时，电动机将起动电阻或起动电抗接至电源。定子电流在起动电阻或起动电抗上产生电压降，使得电动机的定子电压降低，从而减小起动电流，起动后，用开关切除电阻或电抗。该起动方式具有起动平稳、运行可靠、构造简单等优点。但一般只用于低压小功率电机的起动。星形三角形减压起动起动时，定子绕组先按星形联结，起动后再转换成三

2、角形联结星形一角形转换减压起动与直接起动相比，电动机的定子线电压相同，相电压和相电流是直接起动时的，起动电流、电源电流和起动转矩都比直接起动时的要小。当起动从星形切换到三角形接法时，会出现较大的二次电流和转矩变动，导致故障。自耦变压器减压起动起动时，先通过三相自耦变压器将电动机定子电压降低，起动后再将自耦变压器切除，使电动机定子电压恢复到额定值。自耦变压器减压起动，可以满足对不同的起动电流和起动转矩的要求。但变压器的体积大，质量大，价格高，且需经常维护检修。由于传统起动设备都是有切换触点的，控制不连续，无法从根本上解决起动过程中给电机造成的冲击。它们都不能为电动机提供可以调节的平稳无级加速，无法适应特定的电动机软起动要求，起动电流和起动加速力矩的控制也无法达到特定值以下，不可能完全避免机械及电气冲击。软起动方法就是应用由自动控制线路组成的软起动器来实现感应电机的无极平滑起动。软起动方法主要有：恒流起动、斜坡电压起动、转矩控制起动、电压控制起动。恒流软起动其实质就是降压起动，关键在于限制起动电流，起动过程即在某一初始起动电压作用下限制起动冲击电流

3、，当电流开始衰减后逐步增大电压，同时使电流保持恒定，既保证起动电流无冲击又使起动转矩不致过小，直到电压值达到额定电压。感应电动机软起动控制原理主要有：晶闸管移相调压起动、大功率IGBT斩波调压起动、三相全控桥变频起动。本设计采用晶闸管移相调压起动。晶闸管触发方案三相交流调压的原理图如右所示。通过控制晶闸管的触发角来控制输出电压。晶闸管触发方案主要有：电压同步双脉冲触发方案、电压同步宽脉冲触发方案、电流同步双脉冲触发方案等。电压同步双脉冲触发就是以电源相电压过零点为同步信号，在触发某个晶闸管的同时，给序号前的一个晶闸管补发脉冲。电压同步宽脉冲触发就是每相用一个宽度大于的脉冲去触发晶闸管。电流同步双脉冲触发就是以反向并联的那一个晶闸管的电流过零点为参照点，延迟一个角度发出触发脉冲。这样给出的脉冲总发生在反向并联的那一个晶闸管电流过零时刻或者电流过零之后，以实现晶闸管触发。通过对三种触发方案的比较，本设计选择电压同步宽脉冲触发。原因有：宽脉冲触发结构简单，在Matlab中易于实现，且宽脉冲能保证晶闸管可靠导通。感应电机软起动电流控制策略感应电机软起

4、动电流控制策略主要有传统PID控制和模糊PID控制。传统PID控制主要是通过引入电流负反馈，经PID控制模块调节实现对电流的控制。其结构图如下：模糊PID控制采用模糊控制与PID控制相结合，模糊控制器根据系统行为(系统的控制行为表现为偏差e和偏差变化率e)来灵活地改变PID的参数，从而改善传统 PID控制器的特性。模糊PID控制器因结合人的智慧来灵活地改变 PID参数，因此其控制效果明显优于传统PID控制器的控制效果。但本课题的控制对象通过传统PID也可以很好的实现恒定电流，且设计比模糊控制器的设计简单易行，在MATLAB中只需搭建简单的模块就可以实现，故本课题的控制策略采用传统PID控制。 Simulink恒流软起动建模及仿真恒流软起动系统线路如下图所示.同步电压采样电路确保晶闸管准确触发，电流检测电路采样电动机起动电流有效值与给定的电流比较后，将差值信号送入触发角调节电路来调节当前晶闸管触发角度，确保起动电流不超过给定值，实现电机的恒流起动。感应电机恒流软起动系统仿真模型如下所示：晶闸管子系统模块如下图所示：晶闸管触发子系统模块如下图所示：晶闸管脉冲模块输出信号如右图所示软起动控制子系统模块如下图所示：控制模块输出信号波形如下图所示：直接起动电机定子电流波形及有效值如下图所示：恒流软起动电机定子电流及有效值如下图所示：总结通过与感应电机直接起动的比较可以看出，恒流软起动对感应电机起动时的电流有很好的限制作用，防止感应电机在起动时影响电网质量。谢谢！

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