摘 要

交流电动机是常用拖动设备，但是由于它的起动特性，其直接全压起动会产生较大的起动电流和起动转矩。交流电动机的直接全压起动会给电网造成冲击、给电动机及拖动设备等造成危害性问题。软起动技术可以解决这类问题，从而得到广泛应用。

本次毕业论文设计的目的是研究交流电动机常用软起动方法的基本原理，重点研究晶闸管式可变电抗软起动限流方法。

首先，通过分析交流电动机软起动技术的发展过程及研究现状，找到论文研究的关键问题及技术难点，并确立了研究内容。

其次，通过对交流电动机软起动方法的对比分析，总结了不同软起动方法的优缺点，并得出不同软起动方法的性能指标关系。

其三，研究了晶闸管式可变电抗器的拓扑结构及其阻抗变换原理，并利用Matlab/Simulink仿真软件对其阻抗变换关系进行仿真分析，验证了晶闸管式可变电抗器阻抗变换原理的正确性。

最后，对不同类型交流电动机的直接起动和晶闸管式可变电抗软起动方法分别进行了建模与仿真分析，验证了晶闸管式可变电抗软起动限流方法的可行性，以及晶闸管式可变电抗软起动器起动交流电动机的有效性和实用性。

本文通过理论分析与仿真研究，验证了晶闸管式可变电抗器的拓扑结构及其阻抗变换原理的正确性，为实现大功率交流电动机调压限流软起动提供了参考依据。

关键词:软起动技术；晶闸管式可变电抗器；可变电抗调压软起动；Matlab/Simulink

Abstract

AC motors are common driven equipment. However, because of its starting characteristics, it’s direct-start will cause a huge staring current and torque. Direct-start will impact the grid, bring the motors and driven equipment hazardous problems. Soft-start is widely used because it can solve these problems.

The aim of this thesis is that research the basis principles of the common AC motors soft-start methods. The main research is the thyristor type variable reactor current limiting method.

Firstly, I have found the key issues and technical difficulties, ensured the research contents by analysis the development process and research status of AC motors soft-start technology.

Secondly, I have concluded the advantages and disadvantages of different methods of soft-start and derived the performance between the different soft-start methods through comparing the AC motors soft-start methods.

Thirdly, I have study the topology and impedance conversion principles of the thristor type variable reactor and used Matlab/Simulink simulation software to verify them.

Finally, I respectively modeled and simulated the different types of AC motor directer-start and soft-start, verified the feasibility of thyristor type variable reactor current limiting method, proved the effectiveness and practicality of the thyristor soft starter variable reactor.

I have provided a reference to achieve high-power AC motors current limiting softer-start through theoretical analysis and simulation studies to verify the correctness of the thyristor soft starter variable reactor topology and it’s impedance conversion principles.

Key word: Soft-start technology；Thyristor type variable reactor； Variable reactor regulation soft-start；Matlab/Simulink

目录

第1章 绪论 1

1.1 电动机限流软起动方法研究的目的与意义 1

1.1.1 研究电动机限流软起动方法的目的 1

1.1.2 研究电动机限流软起动方法的意义 1

1.2 电动机软起动技术的国内外研究现状 1

1.2.1 国内外电动机软起动技术的研究现状 1

1.2.2 国内外电动机软起动技术的发展趋势 2

1.3 研究电动机软起动方法的关键问题及技术难点 2

1.3.1研究电动机软起动方法的关键问题 2

1.3.2 研究软起动方法的技术难点 3

1.4 论文研究的内容及章节安排 3

第2章 交流电动机常用软起动方法分析 4

2.1 交流电动机软起动的基本原理 4

2.2 自耦变压器降压起动 5

2.2.1 自耦变压器降压起动装置基本原理 5

2.2.2 自耦变压器降压起动的优缺点 5

2.3 液阻软起动 6

2.3.1 液阻软起动装置基本原理 6

2.3.2 液阻软起动的优缺点 6

2.4 晶闸管调压软起动 7

2.4.1 晶闸管调压软起动装置基本原理 7

2.4.2 晶闸管调压软起动的优缺点 7

2.5 磁饱和电抗器软起动 8

2.5.1 磁饱和电抗器装置基本原理 8

2.5.2 磁饱和电抗器软起动的优缺点 8

2.6 软起动方法比较分析 9

2.7 本章小结 9

第3章 晶闸管式可变电抗器研究 10

3.1 晶闸管式可变电抗器原理 10

3.2 晶闸管式可变电抗器拓扑结构 10

3.3 晶闸管式可变电抗器阻抗变换原理 11

3.4 晶闸管式可变电抗器建模与仿真 14

3.4.1 晶闸管式可变电抗器建模 14

3.4.2 晶闸管式可变电抗器的仿真 15

3.5 本章小结 19

第4章 交流电动机软起动的建模与仿真 20

4.1交流电动机直接起动建模与仿真 20

4.1.1 7.5kW/380V/15A交流电动机直接起动建模与仿真 20

4.1.2 1800kW/6kV/220A交流电动机直接起动建模与仿真 22

4.1.3 交流电动机直接起动仿真分析 23

4.2 交流电动机软起动建模与仿真 24

4.2.1 7.5kW/380V/15A交流电动机软起动建模与仿真 24

4.2.2 1800kW/6kV/220A交流电动机软起动建模与仿真 29

4.2.3 交流电动机软起动仿真分析 30

4.3 交流电动机直接起动和软起动分析 31

4.4 本章小结 32

第5章 总结与展望 33

5.1 总结 33

5.2 展望 33

参考文献 34

附录A 晶闸管式可变电抗器仿真模型 35

附录B 交流电动机直接起动仿真模型 36

附录C 交流电动机晶闸管式可变电抗软起动仿真模型 37

致谢 38

第1章 绪论

本章通过对交流电动机软起动技术的研究现状和发展趋势的分析，找到本次研究的关键问题以及技术难点。

1.1 电动机限流软起动方法研究的目的与意义

1.1.1 研究电动机限流软起动方法的目的

交流电动机是常用拖动设备。但是由于其起动特性，若将它们和电源直接串接在一起进行全压起动，会产生比较大的起动电流（），这样大的起动电流会对所接电网及其机械设备造成严重的损坏。

所以，必须利用合适的起动装置来限流。传统的起动辅助装置有：星三角起动器、自耦变压器降压起动器等^[1]。但这些传统的起动辅助装置大多体积较大，同时伴有巨大的机械冲击力。为了解决这些问题，就必须研究交流电动机限流软起动方法。

1.1.2 研究电动机限流软起动方法的意义

软起动比直接全压起动具有如下优势：

1）减小起动过程中对电机所接电网的冲击；