基于无速度传感器的异步电机软起动器的研究

论文摘要

异步电动机之所以被广泛应用于生产生活的各个领域,是因为异步电动机具有结构简单、价格相对较便宜、便于维修以及惯性小等优点,其作为重要的动力装置,在我国的经济建设中起着不可替代的作用。但当不采用任何起动装置而直接将异步电机投入到电网中起动时,起动瞬间电流和扭矩所带来的冲击,不仅会使电动机发热,降低电机及其拖动系统的使用寿命,同时降低电网电压质量,影响电网中其它用电设备的正常运行,传统的软起动器又有许多弊端,为获得良好的起动性能,采用晶闸管调压的电子式软起动器得到迅速的发展。本文研究的重点是将无速度传感器应用到异步电动机的软起动器中,在起动过程中,通过电压电流估算电动机的转矩和转速,实现转矩的闭环控制,以便实现电机按给定转矩斜坡线性上升,论文对无速度传感器和转矩斜坡控制理论进行了深入剖析,设计了基于无速度传感器的转矩斜坡异步电机软起动方案,通过仿真研究,结果表明,该软起动器具有结构简单,起动过程平滑稳定,柔性好,对电机及其拖动系统有更好的保护,同时该软起动器减少了速度和转矩传感器的安装,减小了系统成本,提高了系统的可靠性。最后用MC9S12DG128单片机作为其控制器,对软起动控制系统的硬件电路和软件进行了设计。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 交流异步电动机软起动技术的发展
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 异步电机软起动器基本原理
• 2.1 异步电机的起动特性
• 2.2 晶闸管调压原理
• 2.2.1 晶闸管的控制方式
• 2.2.2 三相调压电路工作原理
• 2.3 异步电机软起动器的起动方式
• 3 软起动器的基本控制原理
• 3.1 转矩控制基本原理与策略
• 3.1.1 转矩控制原理
• 3.1.2 转矩闭环控制策略
• 3.2 转矩估计方法
• 3.2.1 定子磁链估算方法
• 3.2.2 三相-两相坐标变换
• 3.2.3 异步电机转矩估计原理
• 3.2.4 基于模型参考自适应的速度辨识
• 3.3 电流的模糊控制
• 3.3.1 模糊控制的组成
• 3.3.2 模糊控制系统变量的选择
• 3.3.3 模糊化及模糊规则
• 3.3.4 模糊推理及解模糊
• 4 软起动器的仿真研究
• 4.1 异步电动机直接起动仿真
• 4.2 转矩斜坡控制异步电动机软起动仿真
• 4.3 基于无速度传感器的转矩斜坡控制软起动仿真
• 5 软起动器系统的硬件设计
• 5.1 硬件系统结构
• 5.2 主电路的设计
• 5.3 软起动器硬件电路设计
• 5.3.1 主控芯片的选择
• 5.3.2 电流反馈检测
• 5.3.3 电压信号检测
• 5.3.4 续流角检测
• 5.3.5 触发脉冲输出电路
• 5.3.6 保护电路
• 5.4 系统抗干扰措施
• 6 软起动器软件设计
• 6.1 系统整体程序流程图设计
• 6.2 触发脉冲程序
• 6.3 转矩闭环控制程序
• 6.4 电流模糊控制程序
• 结论
• 参考文献
• 附录A MC9S12DG128 芯片及最小系统原理图
• 附录B 软起动器系统整体实物图
• 附录C 软起动器系统部分软件程序
• 作者简历
• 学位论文数据集