摘 要

异步电动机问世以来，如何获得更好的启动特性一直是人们最关注的问题之一。其发展过程经历了直接启动、晶闸管软起动等，如今离散变频软启动技术成为一个很重要的研究方向，是解决电动机带重载启动的最佳方案。离散变频软起动是在传统的晶闸管软起动技术上，改变晶闸管的触发策略，以达到降低频率的目的。本文从离散变频软起动的原理出发，来分析如何使电动机在启动过程中获得更好的性能，并绘制了离散变频启动仿真原理图进行仿真。本文主要使用的仿真软件是MATLAB，借助MATLAB对电动机的离散变频启动进行了数值模拟，来研究电机在启动时的脉动转矩特性，验证了结论是否正确，并从中探寻使电动机启动更加平滑、稳定的方法。

关键词：离散变频；晶闸管；MATLAB；脉动转矩

Abstract

Since the advent of asynchronous motors, how to get better starting characteristics has been one of the most concern. Its development process has gone directly actuated, thyristor soft start, etc. Discrete Variable Frequency Soft start technology now become a very important research direction is the best solution to start the motor with a heavy load. Discrete Variable Frequency Soft Starting in the traditional thyristor soft starter technology, changing the trigger thyristor strategies to achieve the purpose of reducing the frequency. From the principle of Discrete Variable Frequency Soft Start starting to analyze how to achieve better performance of the motor during startup, and start drawing the discrete frequency simulation schematic for simulation. In this paper, the simulation software using MATLAB, MATLAB by means of discrete frequency conversion motor was simulated to study the characteristics of the motor torque ripple at the start, that the conclusion is correct, and from the motor to start exploring more smooth, stable Methods.

Key Words：Thyristor ；Discrete Variable Frequency；MATLAB ；Ripple torque；

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 异步电动机启动技术的发展 1

1.2.1 直接启动 1

1.2.2 晶闸管软起动 1

1.3 离散变频起动技术 2

1.4 转矩脉动 2

1.4.1 转矩脉动及其危害 2

1.4.2 转矩脉动的组成 3

1.4.3 转矩脉动产生的原因 3

1.4.4 转矩脉动的限制 3

1.5 本文研究内容 4

第2章 离散变频软起动原理 5

2.1 感应电动机启动转矩与频率的关系 5

2.2 离散变频基本原理 5

2.2.1 离散变频的方法 5

2.2.2 离散变频启动的相位角分析 6

2.2.3 离散变频启动的相序 7

2.2.4 离散变频启动的最大转矩 8

2.2.5 离散变频启动的触发角 9

2.3 本章小结 12

第3章 抑制转矩脉动的控制策略 13

3.1 各级离散频率的选取 13

3.2 各级离散频率的选取 13

3.3 各级离散频率之间的切换 14

3.4 离散变频启动控制的改进 14

3.4.1 离散变频配合限流控制软起动 14

3.4.2 离散变频配合速度闭环控制软起动 15

3.5 本章小结 15

第4章 离散变频启动过程的仿真及分析 16

4.1 建立仿真模型 16

4.1.1 整体仿真模型 16

4.1.2脉冲发生器模块 16

4.1.3晶闸管组 17

4.2 仿真结果及分析 17

结论与心得 20

致谢 21

参考文献 22

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

异步电动机，又叫做感应电动机。是由特斯拉在1887年发明的。自从感应电动机问世以来，由于其具有结构简单、操作方便等一系列优点，在各个生产领域得到非常广泛的应用，大大推动了社会经济的发展。而在异步电动机的启动过程中，如何获得更优良的启动性能，一直以来都是人们研究和关注的重点。评价异步电动机的启动性能有两个重要的指标，即启动转矩和起动电流。可以说电动机启动技术的发展，其实就是不断减小启动电流，增大启动转矩的过程。

1.2 异步电动机启动技术的发展

1.2.1 直接启动

最初异步电动机最常用的启动方式多为直接启动，也称全压启动。在启动时将直接连接电源与电动机的定子绕组，以额定电压起动。这种方式的优点是起动迅速，启动转矩大，控制简单、经济。但却存在着很大的缺陷。第一，直接启动会使启动电流激增，造成电网的局部电压下降，影响其他设备的正常运行，严重时会对电网造成冲击，引起保护装置误动作，影响电网的稳定运行；第二，电机全压启动时会伴随很高的起动电流，使得电机发热，长此以往，会逐渐降低电机的绝缘性能，缩短运行寿命。尤其是对大型的电动机而言，出现故障意味着整个生产线停运，会造成巨大的损失；第三，在没有使用软起动装置的情况下，电机可能会对负载造成危害。

1.2.2 晶闸管软起动

为了能够得到更好的启动性能，人们发明了诸如延边三角形等一系列降压启动控制方式来改进异步电动机的启动过程，但都存在不够方便、经济的缺陷，起动电流的限制等问题一直不能很好地解决。直到20世纪70年代，晶闸管技术的发展给电机启动性能的改善带来了机遇。利用晶闸管，通过改变触发方式来调节启动电压，这样就可以实现对起动电流和启动转矩的控制，在这基础上又可以分为斜坡升压软起动、限流软起动、双斜坡启动等。

随着晶闸管软起动技术的发展，晶闸管软启动器在发挥限流作用的同时，还具有了检测电流与电压，过压或过流保护以及短路保护等功能。到如今，晶闸软起动器已经不单单作为启动工具，而是发展成了具有控制、保护、监测、节能等综合作用的智能装置。所以，目前在电机启动方面，晶闸管软启动器还是被广泛使用。