论文总字数：20247字

摘 要

大容量异步电机在直接起动时，起动电流幅值的峰值会超出额定电流幅值峰值6倍左右，给异步电机造成严重伤害，缩短异步电机的使用寿命，同时影响后续器件的正常工作；此外，对大电网的冲击也很大，如果严重的话，可能导致大电网出现瘫痪。在以往，也采取了很多方法来减小异步电机起动过程振荡现象，但这些方式不能对电压实现连续调节，会在调节过程中对异步电机造成二次伤害。

晶闸管软起动更好地解决了异步电机起动过程的振荡问题。本文首先介绍了研究异步电机软起动的目的意义，然后对各种起动方式做了一些简单地介绍；其次，参考课本，对交流调压电路及异步电机等效电路的原理做进一步介绍；最后，通过MATLAB中Simulink仿真软件和SimPowerSystems仿真软件，建立仿真模型，分别对异步电机满载全压起动、轻载起动、空载起动、改变异步电机转动惯量满载起动、异步电机轻载软起动和异步电机限流软起动等进行试验及总结。

关键字：晶闸管 异步电机 软起动 振荡 MATLAB仿真

A study on the oscillation of the starting process of the thyristor controlling the asynchronous motor

Abstract

When the large-capacity asynchronous motor directly starts, its starting current amplitude peak will exceed the rated current amplitude peak around 6 times, which causes serious injuries to the asynchronous motor, shortens the life of the asynchronous motor, and affects the normal operation of the subsequent devices. In addition, it will also have huge impact on the power grid,and, in serious cases, it may lead to the large power grid paralysis. In the past, people had also taken many methods to reduce the oscillation phenomenon of the starting process of the asynchronous motor, but these methods cannot achieve the continuous adjustment of the voltage regulator in the starting process of the asynchronous motor, causing secondary damage.

The thyristor soft starter better addresses these problems of the oscillation phenomenon of the starting process of the asynchronous motor. This paper firstly introduces the purpose and significance of the study of the asynchronous motor soft starters, and then does some simple introductions about a variety of start-up modes. Secondly, referring to books, I further introduce the principles the circuit of the AC voltage regulator circuit and the equivalent circuit of the asynchronous motor. Finally, by the Simulink simulation software and SimPowerSystems simulation software of the MATLAB, I set up the simulation model to carry out the experiments and make a lot of summary respectively for the full load and full voltage starting of the asynchronous motor, the light load starting, the no-load starting, the full load starting of changing moment of inertia of the asynchronous motor, the light load soft starting of the asynchronous motor by the feedback of limiting current etc.

Keyword: Thyristor; Asynchronous motor; Soft starter; Oscillation; MATLAB simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪 论 1

1.1研究课题的背景及意义 1

1.2软起动在国内外的研究现状 2

1.2.1外国在软起动方面的研究现状 2

1.2.2我们国家在软起动方面的研究现状 2

1.3三相异步电机的起动方式 3

第二章 交流调压原理与异步电机等效电路 6

2.1 交流调压原理 6

2.1.1电阻负载 6

2.1.2阻感负载 7

2.2异步电机的等效电路 9

第三章 晶闸管控制异步电机起动过程的建模仿真与振荡分析 12

3.1MATLAB仿真软件简介 12

3.2建模与仿真分析的设计思路与所需参数 12

3.3异步电机的全压直接起动 13

3.3.1负载对异步电机起动过程振荡的影响分析 14

3.3.2转动惯量对异步电机起动过程振荡的影响分析 18

3.4交流调压电路仿真 21

3.4.1交流调压带电阻负载电路仿真 22

3.4.2交流调压带阻感负载电路仿真 25

3.5晶闸管控制异步电机降压建模与仿真 29

3.5.1异步电机在固定触发延迟角触发下振荡分析 29

3.5.2异步电机在斜坡触发下的振荡分析 33

3.6异步电机在限流闭环反馈触发下的振荡分析 35

第四章 总结与展望 38

4.1全文总结 38

4.2对晶闸管软起动装置的展望 38

参考文献 40

致谢 42

第一章 绪 论

1.1研究课题的背景及意义

面对我们伟大祖国现代化水平的迅速提高，工业、农业和国防等已经取得突出的进步。大容量的电机设备与机械生产、发电、冶金等重要领域的协调结合和优化使用变成了大趋势。目前，我国电机容量已超过4亿kW，年总耗电量为亿kW•h。由于容量大的异步电机在电机中占很大比重，研究大容量异步电机变得越发的重要。通过各类媒介，我们了解到异步电机的启动、运行、制动等都有很多需要优化的问题。

当大容量异步电机直接起动时，会引发许多不令人满意的问题：（1）大容量异步电机轻载或空载条件下直接起动时，起动电流可以达到额定电流的6倍以上数值，像这样超过额定值数倍的起动电流直接流入电网，电网的电压会突然地降低，很多类型的继电保护系统设备伴随其动作，造成停电等一系列负面问题。（2）直接起动大容量异步电机时，产生的很大的冲击电流流过该异步电机绕组时，使得异步电机绕组温度迅速上升，促使绝缘层的破坏与老化，很大程度上缩短了大容量异步电机的工作寿命。倘若产生的很大的冲击电流持续时间过长，会烧坏该大容量异步电机。（3）很大的冲击电流会产生过大的冲击转矩，冲击转矩往往会造成大容量的异步电机齿轮等器件损坏，其产生的振荡会损坏异步电机拖动的设备，影响相关控制系统控制精度。（4）如果起动电流中含有的高频谐波电流流入电网，不仅影响大电网的经济运行，而且有时因产生高频谐振使继电保护系统动作。

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