（电机与电器专业论文）基于dsp的异步电动机节能软起动器的研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文格式规范 t h er e s e a r c ho f t h ee n e r g y s a v i n gs t a r t e rf o ra s y n c h r o n o u sm o t o r b a s e d o n d s p a b s t r a c t 1 r i 圮d i r e c ts t a r to ft h ei n d u c f i o nm o t o rc a ng e n e r a t es e v e r a l f o l dr a t i n gc u r r e n t , w h i e l l w i l lc o n t a m i n a t et h ep o w e rs u p p l ys y s t e ma n dd a m a g et h em o t o ri t s e l f t oi m p r o v et h e p a r a m e t e ri ns t a r to fm o t o r , av o l t a g ea d j u s d n gm o d e lw i t hs c r i su s e d b a s eo i lt h eg o o d c h a r a c t e r i s t i co fs c r , ap r o t o t y p eo fg e n e r a lp u r p o s et h r e 贮- p b a s em o t o re n e r g y - s a v i n g s t a n e rb a s e do nd s p - t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 ai sd e s i g n e da n dt e s t e d w h e na na s y n c h r o n o u sm o t o rr u no nl i g h t - l o a d i n g , t h ep o w e rl o s ei n c r e a s e s ，t h e e f f i c i e n c ya n dp o w e rf a c t o r sb o t hg r e a t l yr e d u c e , t h e r e f o r ei tw a s t em o r ep o w e r ni sa n a l y z e d i nt h ep a p e rw h i c hi n f l u e n c et h ep o w e rl o s e , am e t h o do fs a v i n ge n e r g ya c c o r d i n gt or e d u c e t h ep h a s ev o l t a g ei sd e s i g n e da n dt h ee f f e c ti sv a l i d a t e dg o i n gw i t hs e v e r a le x p e r i m e n t s t 1 1 c3 - p h a s er e g u l a t i n gc i r c u i to fa s y n c h r o n o u sm o t o rs y s t e mi sa n a l y z e da n ds i m u l a t e d b ym a t l a b t h er e s u l t so ft h es i m u l a t i o ns h o wt h a tt h es y s t e mb a s e do nt h e3 - p h a s c r e g u l a t i n gc i r c u i tc a nr e d u c et h eh i g hs t a r t i n gc u r r e n ta sa s y n c h r o n o u sm o t o r ss t a r tu pd i r e c t l y t l l i sa r t i c l ea l s oi n t r o d u c e st h ew o r k i n gp r i n c i p l eo ft h es c ra d j u s t i n gv o l t a g ec k e m ta n dt h e s t a r t e r sm a i nc i r c u i t 、t h eh a r d w a r es t r u c t u r ea n df u n c t i o n so ft h es o f ts t a r t e ra n dt h e s o f t w a r ep r o g r a md e s i g n t h e3 - p h a s ee n e r g y - s a v i n gs t a r t e rf o ra s y n c h r o n o u sm o t o ra r cm a d eu po ft w os y s t e m s w h i c ha l eb a s e dt m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 aa n d8 9 s 5 2r e s p e c t i v e l y i th a sag o o dc 恻s t i c 。a n i c ei n t e r f a c ea n dc o n v e n i e n to p e r a t i o n s t h i sp a p e ra l s op r o p o s e st h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r e d e s i g ns e h e m e ，a n dc o r r e l a t i v ew a v e f o r m so fe x p e r i m e n tr e s u l t s i t i sp r o v e db yt h e e x p e r i m e n t ，t h ee n e r g y s a v i n gs t a r t e rh a sg o o dc h a r a c t e r i s t i co f c o n t r 0 1 k e yw o r d s ：s o f t - s t a r t ；e n e r g y - s a v i n g ；s c r i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料与我一同工作的同志对 本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意 作者签名：日期：1 型 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名： 导师签名：逝 世翌年厶笪日 大连理工大学硕士学位论文 1绪论 1 1 异步电动机的起动问题 异步电动机由于具有结构简单、体积小、价格低廉、运行可靠、维修方便、工作特 性较好等优点，因而在电力拖动平台上等到了广泛应用。 异步电机的启动性能较差，全压启动电流约为额定电流的g 1 0 倍，对于大功率电 机，将对电网产生很大冲击，影响同一电网中其他用电设备的正常工作：同时，全压启 动对电机的机械部分也产生大的冲击，缩短机械部分使用寿命。 目前应用较为普遍的传统降压起动方法有自耦变压器起动、串电阻或串电抗起动、 y _ a 起动和延边三角形起动等方法。这些方法在很大程度上缓解了大容量电机在相对较 小容量电网上起动时的矛盾，但它们只是缩短了大电流冲击的时间，并没有从本质上解 决问题。而且这些起动设备还存在一些固有的缺点：如对负载的适应能力差、起动电流不 连续、触点继电器控制、维修工作量大以及浪费能源等等闯题。随着自动化、机械化要 求日益提高，这些矛盾变得更加突出。 近三十年来，随着电力电子技术的发展，现代控制理论与电力电子技术的紧密结合， 为电机的起动节能提供了全新的思路，从而出现了电机软起动技术。软起动技术具有传 统起动方法无法比拟的优势l l j 。 1 2 异步电动机节能软起动控制器简介 软起动器一般采用大功率双向晶闸管构成三相交流调压主回路，一般意义上晶闸管 的功率大小决定了软起动器的功率大小；以微处理器及信号采样、保护环节构成控制器， 通过控制晶闸管的触发角，调节晶闸管的开通时间，从而调节输出电压、输出转矩，使 得起动电流缓慢上升，减少对电网的冲击；起动过程中引入电流负反馈控制，使起动电 流按照一定的速度上升到设定值，从而使得电机平稳起动：对于不同负载对电机的不同 起动要求，可以调整起动电流设定值，改变电杌的起动时间来达到最佳起动时间控制的 目的。所以电机软起动器可以实现电机无触点降压软起动、软停车，目前软起动器的发 展方向是集起动、停车、保护、节能于一体的智能化综合方向发展。 1 3 异步电动机节能软起动控制器的研究现状 利用晶闸管交流调压技术制作的软起动器是从7 0 年代开始应用的，以后美国字航 局工程师诺瓦又把功率因数控制技术结合进去，随着电力电子技术及大规模集成电路的 发展，目前采用微控制器代替模拟控制电路。 大连理工大学硕士学位论文格式规范 目前，世界上许多大公司都在生产软起动器，g e 公司生产的软起动器最大功率为 8 5 0 k w ，额定电压5 0 0 v ，额定电流为1 1 8 k a ，最大起动电流为5 9 k a 。意大利s i 口公 司生产的软起动器额定电压达到6 9 0 v ，额定电流达到1 6 k a 。美国a l l e n - b r a d l e y 公司 也在9 0 年代初期推出了系列的智能控制器( s m c s m a r tm o t o rc o n t r o l l e r ) t 2 1 。目前在国 外，晶闸管三相交流调压起动技术的研究已从对通过控制电机电流的开环，闭环方式， 发展到通过建立比较准确实用的数学模型。找到适于三相交流调压电路电机负载的控制 方法，从而使三相交流调压电路电机负载性能更好。如降压变频调速中的矢量控制和磁 场定向控制的引入，创立软起动技术的转矩控制等等。 电动机在工业控制中使用很多，其中尤以异步电机为主电机的耗电量约占电气设 备总耗电量的6 0 左右网。在世界能源严重不足的今天，节能降耗便成为各国研究机构 的首要任务。 在额定负载附近，电机的效率最高，通常在8 0 以上。当负载下降以后，效率随之 显著下降，而电机选型时是按照需要的最大负载和最坏情况下所需要的功率而定的，因 而大多数情况下，在轻载或不均匀负载情况下，电机的运行效率都较低，为了提高电机 的工作效率，多年来世界各国从电机的设计制造、电机的选择使用、电网供电管理等几 方面入手，作了大量研究工作，取得了很大成果。从电机的设计制造方面入手，开发出 了高效节能电动机，使效率显著提高，可大量节能。但是这种电机造价较高，而且经济 效果较大地取决于负载的情况，即对于长期工作于额定负载、连续运行的应用场合，其 节能效果达到最佳。因此这种电机暂时无法普及，对大多数电机用户来讲，如何使现有 设备上的电机工作于效率较高的状态显得更为现实。 与国外相比，国内在软起动、节能控制器的研究工作起步较晚，但近年来发展很快。 目前国内做相关产品的公司达几十家，产品功率可达几百k w 。但经过使用发现其中很 大一部分产品功能不够完善，性能不够稳定，同国外的产品比较还有一定的差距。国外 产品的缺点是价格昂贵，操作复杂，因此限制了在国内的推广。在应用上，国内使用电 子式软起动器的场所所占比椤l | 还很小，传统的起动方式仍继续占领市场，随着“十五” 规划对节能的重视，2 0 0 7 年我国将指定企业节能标准体系编制通则国标可见，节能 软起动控制器的市场空间极其广阔。 1 4 本课题的研究内容 通过比较异步电动机的各种起动方式，阐述软起动器所具有的优点及其它控制设备 无法比拟的性价比。分析软起动技术的原理并设计出一种低价格，高性能的异步电动机 一2 - 大连理工大学硕士学位论文 软起动器。本文在深入分析电力电子软起动原理和控制方法的基础上，着重研究和解决 以下几个方面的问题： ( 1 1 对d s p t m s 3 2 0 f 2 4 0 7 a 处理器应用于异步电动机软起动控制进行研究，完成了基于 d s p 处理器的软起动器硬件电路的设计。 ( 2 ) 完成软起动器的软件设计，介绍软启动控制器的工作流程。 ( 3 ) 完成软起动器的人机界面以及通讯接口的设计。 “) 研究异步电动机节能原理，并将之应用于系统。 ( 5 ) 对样机进行试验测试。 大连理工大学硕士学位论文格式规范 2 节能软起动控制器的理论分析 2 。1 三相异步电动机的各种起动方式的比较 三相笼型异步电动机有直接起动、传统减压起动和软起动三种起动方法1 4 】。 2 1 1 宣接起动 直接起动，也叫全压起动。起动时通过一些直接起动设备，将全部电源电压( 即全 压) 直接加到异步电动机的定子绕组，使电动机在额定电压下进行起动。一般情况下， 直接起动时起动电流为额定电流的4 7 倍，起动转矩为额定转矩的l 2 倍。根据对国产 电动机实际测量，某些笼型异步电动机起动电流甚至可达8 1 2 倍。 直接起动的起动线路是最简单的，如图2 1 所示。然而这种起动方法有许多不足。 对于需要频繁起动的电动机，过大的起动电流将造成电动机的发热，影响电动机的寿命； 同时电动机绕组在电动力的作用下，会发生变形，可能引起短路，进而烧毁电动机；另 外过大的起动电流，会使线路压降增大，造成电网电压的显著下降，从丽影响同一电网 的其他设备的正常工作，有时甚至使它们停下来或无法带负载起动。这是因为t 及1 k 均与电网电压的平方成正比，电网电压的显著下降，可使t n 及t m 均下降到低于t z 一般规定，异步电动机的功率低于7 5 k w 时允许直接起动。如果功率大于7 5 k w ， 而电源总容量较大，能符合下式要求的话，电动机也可允许直接起动。 耻每扣茜鬻耥， 泣， 如果不能满足式( 2 1 ) 的要求，则必须采用减压起动的方法，通过减压，把起动电 流k 限制到允许的数值。 一4 大连理工大学硕士学位论文 k f 3 k m 图2 1 直接起动原理图 f i g 2 1t h e p r i n c i p l e o f d i r e x t s l a r t 2 1 2 传统减压起动 减压起动是在起动时先降低定子绕组上的电压，起动后，再把电压恢复到额定值。 减压起动虽然可以减小起动电流，但是起动转矩也会同时减小。因此，减压起动方法一 般只适用于轻载或空载情况下起动。传统减压起动的具体方法很多，这里介绍下列四种 减压起动的方法。 ( 1 ) 星形三角形( y x ) 起动 y 起动是一种降压起动方法。起动时将异步电动机三相定子绕组接成星形，等起 动完成后，再接成三角形。从而异步电机需要六个出线端。其起动电路如图2 2 所示。 起动时，先接通电源开关k ，使电源经熔断器f 1 、f 2 、f 3 到接触器触头，然后使接触 器k m l 和k m 3 得电，将异步电动机接成星形起动，当电机转速达到一定转速时，使接 触器k m 3 断电，并使接触器k m 2 得电，使异步电动机运行于三角形连接。 由于定子绕组接成星形连接后，每相绕组的相电压为三角形连接( 全压) 时的l 3 ， 所以y 起动时起动电流及起动转矩均下降为直接起动的l 3 。因此，y - 起动适合于 电动机的轻载起动，共且局限于正常运转时为三角形接法的异步电动机。 大连理工大学硕士学位论文格式规范 图2 2y 起动原理图 f i g 2 2 t h ep r i n c i p l eo f y s t a r t k 蚺2 ( 2 ) 串电抗起动 串电抗起动是在电动机起动时，在定子绕组回路中串入电抗器，当转速达到一定程 度后，短接电抗器使电动机运行于全压。 串电抗起动的原理图如图2 3 所示。起动时，使电源开关k 接通，电源经电抗z 接 到电动机的定子端。起动完成后，接触器k m 得电使其主触点闭合，将起动电抗短接， 把全电压加到了定子绕组上。 大连理工大学硕士学位论文 3 图2 3 串电抗起动原理图 f i g 2 3 t h e p r i n c i p l eo f r e a c t a n c es t a r t 但是电压降低后，k 和电压的平方成正比的减小，因此串电抗起动方法一般用在轻 载起动的场合。串电抗起动有手动及自动等多种控制线路。由于成本较高，因此实际应 用不多。 ( 3 ) 自耦变压器起动 三相异步电动机自耦变压器起动电路如图2 4 所示。起动时，开关q 投向起动边， 即2 端，电动机的定子绕组通过自耦变压器t 接到三相电源上，属于降压起动。当转速 上升到一定程度后，开关q 投向运行边1 端，自耦变压器t 被短接，电动机的定子绕 组被接上全压，进入正常运行。 若自耦变压器的变比为k ，则自耦变压器起动时起动电流( 进线f a ) 为全压起动的 1 万1 i _ ，同时起动转矩也下降到全压起动转矩的专。因此自耦变压起动时，转矩的损失 、 、 相对较小，可以拖动较大的负载起动。 大连理工大学硕士学位论文格式规范 图2 4 自耦变压器起动原理图 f i g 2 4 t h ep r 沁i p l eo f a 蝴f o r m e rs t a r t 自耦变压器起动适用于容量较大的低压电动机作减压起动用，应用很广泛，有手动 及自动控制线路。其优点是电压抽头可供不同负载起动时选择：缺点是体积大、质量大、 价格高、需维护检修。 ( 4 ) 延边三角形起动 延边三角形起动用于三相定子绕组接法的鼠笼式异步电动机降压起动。这种电动 机每相绕组有三个出线端，如图2 5 ( a ) 所示。其中端子l 、2 、3 为首端，端子4 、5 、6 为尾端，端子7 、8 、9 为中间抽头。起动时，电源电压为额定值，三相绕组的i - 7 、2 - 8 、 3 - 9 部分为星接，7 - 4 、8 5 、9 6 为接法，如图2 5 ( b ) 所示。当转速上升到定值后， 三相绕组又接成如图2 5 ( a ) 的三角形连接。延边三角形起动时，起动电流及起动转矩 的大小取决于中闻抽头的位置。 采用不同的抽头比例，可以改变延边三角形连接法的相电压。其值比y 起动时y 连接法高，因此起动转矩较y 起动时大，能用于重载起动。 大连理工大学硕士学位论文 w q u v ( a ) ( b ) 图2 5 延边三角形起动原理图 f i d 2 5 t h e p r i n c i p l eo f p r o l o n g e dd e l t ac o n n e c t e d s t a r t 延边三角形起动具有体积小、质量小、允许经常起动、节省有色金属与黑色金属等 优点，因此预期将获得进一步推广，并逐步取代自耦补偿的起动方法。其缺点是电动机 内部接线较为复杂。 2 1 3 软起动 软起动可分为有级和无级两类，前者的调节是分档的，后者的调节是连续的。在电 动机定子回路，通过串入限流作用的电力器件实现软起动，叫做降压或者限流软起动。 它是软起动中的一个重要类别。按限流器件不同可分为：以电解液限流的液阻软起动； 以磁饱和电抗器为限流器件的磁控软起动；以晶闸管为限流器件的晶闸管软起动【5 】 6 1 。 晶闸管软起动产品闯世不过3 0 年左右的时间。它是当今电力电子器件长足进步的 结果。1 0 年前，电气工程界就有人指出，晶闸管软起动将引发软起动行业的一场革命。 目前在低压( 3 8 0 v ) 范围内，晶闸管软起动产品价格已经下降到液阻软起动的大约2 倍。 而其主要性能却优于液阻软起动。与液阻软起动相比，它的体积小、结构紧凑，维护量 小，功能齐全，菜单丰富，起动重复性好，保护周全，这些都是液阻软起动无法比拟的。 但是晶闸管软起动产品也有缺点。一是高压产品的价格太高，是液阻软起动产品的 5 1 0 倍，二是晶闸管引起的高次谐波较严重。 2 1 4 各种方法的对比 通过比较异步电动机的各种起动方式，如图2 6 所示当电机全压起动时，对电网 的冲击最大，冲击时间也最长：而通常使用的降压起动也就是硬起动，对电网的冲击虽 比较小，但是由于涉及到一个线圈电压切换过程，所以出现二次冲击的不利环节；软起 大连理工大学硕士学位论文格式规范 动由于在起动前设定了一个不对电网产生影响的起动电流，电流是缓慢增大至设定电 流，故无冲击电流，所以对电网的影响最小，并且消除起动力矩的冲击1 7 。 o 图2 6 各种起动方式 f i g 2 6d i f f e r e n ts t a r tu pm o d e s 2 2 电动机软起动的原理及分析 2 2 1 晶闸管调压原理 晶闸管的控制方式有两种：一是相位控制，即通过控制晶闸管的导通角来调压：二 是周波控制，即把晶闸管作为静止接触器，交替的接通与切断几个周波的电源电压，用 改变接通时间与切断时间之比来控制输出电压的有效值，从而达到调压的目的 8 1 。但周 波控制用在异步电机定予上时，通断交替的频率不能太低，否则一方面会引起电动机转 速的波动，另一方面每次接通电流就相当于一次异步电动机的重起动过程。当电源切断 时，电动机气隙中的磁场将由转子中的瞬态电流来维持，并随着转子而旋转，气隙磁场 在定子绕组中感应的电动势频率将有所变化，当断流时间间隔较长时，这个旋转磁场在 定子中感应的电势和重新接通时的电源电压在相位上可能会有很大的差别，这样就会出 现较大的电流冲击，可能危及晶闸管的安全。故在异步电动机的调压控制中，晶闸管调 压般采用相位控制。采用相位控制时，输出电压波形已不是正弦波，经分析可知，输 出电压不含偶次谐波，奇次谐波中以三次谐波为主要成分。谐波在异步电机中会引起附 加损耗，产生转矩脉动等不良影响。此外，由于异步电机是感性负载，从电力电子学中 可以知道，当晶闸管交流调压回路带有感性负载时，只有当移相角口大于负载的功率因 数角p 时，才能起到调压的作用。当口 妒时，电流导通的时闻将始终保持在1 8 0 0 。其 情况与口= 0 时一样，相控不起任何调压作用，甚至在晶闸管触发脉冲不够宽的情况下， 出现只有一个方向上的品闸管工作，负载上出现直流分量，对晶闸管造成危害。为了保 大连理工大学硕士学位论文 证晶闸管的安全，在使用相控晶闸管电路时采用宽脉冲触发，移相范围限制在 d ， t 36 、 _ -_ 一 图3 1 三相电源波形 f i g 3 1 t h ew a v eo f 3 - p h a s ee l e c t r i c a ls o u i ( 1 ) 当触发角口= o 时，电路工作于1 类工作状态，此时u 0 = ( ，。= u 。s i n ( o x ) ，所 以输出电压有效值为： u = 仨r 以如2 ( 耐) 獭) = 瓷= 2 2 。y ( 3 5 ) ( 2 ) 当o 口 ：j l 时，电路工作于1 类工作状态和2 类工作状态交替中，电压波形 可以分成六段： ( a ) 当o s 研 巧时，a 相截止，阮= o ； c o ) 当口 t o t 三3 时，三相导通，叱= 吼= u s i n ( a i t ) ； ( c ) 当詈研 了7 + 口时，曲两相导通，叱= j 1u 。= 譬巩s i n ( 耐+ ；) 二二u ( d ) 当要+ 口耐 娶时，三相导通，叱：眈：s 妯( 耐) ； ( e ) 当等耐 警+ 盯时，a c 两相导通，叱= 丢u 。= 譬巩s i l l ( 耐一； 大连理工大学硕士学位论文格式规范 ( f ) 当2 3 r + a 研 石时，三相导通，睨= 玑= u , s i n ( c o t ) ： 此时输出电压有效值的表达式为： ( ， ) = ( 3 6 ) 计算后可得，电压有效值的燹化范围是2 2 0 v 1 8 4 v 。 ( 3 ) 当冬口 要时，电路全部工作于2 类工作状态，电压波形可以分成四段： ( a ) 当o 研 口时，a 相截止，= 0 ； ( b ) 当口耐 三3 + 口时，a b 两相导通，吒= 三= 譬巩s i n ( 耐+ 詈) ； ( c ) 当；+ 口耐 丝3 + 口时，a c 两相导通，u 。= 三= 譬玑洲耐一；j 二二u ( d ) 当娑+ 口研 ，时，a 相截止，叱= o ； 输出电压有效值的表达式为： u 位) = ( 3 7 ) 计算后可得，电压有效值的燹化范围是1 8 4 v 1 1 9 v 。 ( 4 ) 当三口 詈时，电路全部工作于2 类工作状态，电流处于断续状态，电压波 形可以分成四段： ( a ) 当导s 耐 口时，a 相截止，u 。= 0 ； o ( b ) 当口s 耐 詈时，a b 两相导通，比= 三= 譬玑s i n ( 一o t + ；oz二。 一 神 一 贼 一 似 一 甜 肛争 一 + 叼 一 ) 月 缈 拟 一 0 d d o 一争 一 一一 ，p 一矗 弘 一笺4 d砼了 一 舭 妒 一 秆 哆kh了 大连理工大学硕士学位论文 ( c ) 当詈耐 詈十口时， ( d ) 当；+ 口穰 丝6 时， 输出电压有效值的表达式为： u ) = a 相截止，u 。= 0 ； a c 两稠导通，乩= 三= 孚瓯s 醢耐一争； ( 3 8 ) 计算后可得，电压有效值的变化范围是l1 9 v , - - o v 。 c 一 ( 5 ) 当口竽时，电路即不工作于1 类工作状态又不工作予2 类工作状态，此时三 o 相全不导通，u 二= 0 ； 由以上分析可知，对于纯电阻性负载而言，它的移相范围是o o 1 5 0 0 。从而进一步 验证了第二章中触发角范围的推导的正确性，并且可以得到相电压与触发角之间的关系 曲线。如图3 2 所示： 2 5 0 2 0 0 囊 幽1 5 0 脚 1 0 0 5 0 o 糖坐标单位为弧缱 图3 2 定子相电压与触发角关系曲线 f i g 3 2 t h er e l a t i o nc i u v o f t h es t a t o rp h a s ev o l t a g ea n dt h es p r i n ga n g l e 大连理工大学硕士学位论文格式规范 图3 2 给出了触发角和定予相电压之间的关系。当采取斜坡软起动时，因为已知的 是电压随时间的变化曲线，此时，需要计算出相对应的触发角随时间的变化曲线。常用 的方法是通过线性减小触发角，从而达到软起动目的。 3 2 节能软起动控制系统的仿真 为了验证所设计的软起动器是否符合设计要求，下面应用s i m u l i n k 搭建异步电动 机起动系统的仿真模型，如图3 3 所示。它主要由三相交流电压源、三相交流调压、电 机及测量、电流反馈和起动控制等环节封装模块组成。其结构划分与异步电动机软起动 系统原理图基本一致。该模型可以用于斜坡起动、限流起动以及其它控制方法的仿真 f 2 6 】1 2 7 l 。 m 口幽 一街 醴奄， 妇 世广 蠢 bl 目i 由o 三鞭趸冤电压曩 一 鸶一k = 一仓一 u l 一 a 拼 一盘 一 _ 一蟛一彝步撇 e 异步睁酾噶噍摄 a 一舡广 c 图3 3 软起动器系统的仿真模型 f i g 3 1 3 t h es i m u l a t i o nm o d e lo f s o f ls c w t e r ss y s t e m 下面就仿真模型的各个部分进行介绍。 ( 1 ) 三相交流电压源模块 s i m u l i n k 的电气系统模块库中只提供了单相电源，而没有现成的三相交流电压源模 块。在本系统中通过三个单相交流电源按照星形连接，设定相序和幅值来模拟实际的三 相交流电压源。在仿真过程中只需要设定电压源的电压和频率。 ( 2 ) 三相交流调压模块 电气系统附加模块库( p o w e r l i be x t r a s ) 中的控制子库( c o n t r o lb l o c k s ) 给出 了一个同步六脉冲发生器( s y n c h r o n i z e d6p u l s e sg e n e r a t o r ) ，可以满足系统仿真 大连理工大学硕士学位论文 的要求。当然也可根据实际需要，按照同步脉冲产生的原理，利用s i m u l i n k 中的常规 模块搭建脉冲发生模块。在本仿真模型系统中，使用的是基于上述同步六脉冲发生器模 块改造的模块。该模块可以选择宽脉冲或双窄脉冲触发，而本系统采用的是宽脉冲触发。 三相交流调压模块仿真图如图3 4 所示。 图3 4 三相交流调压模块 f i g 3 4t h e m o d e l o f 3 - p h a s e a c 删u s t m g v o l t a g e 调压电路由三对反向并联的晶闸管构成。由于三相交流调压电路的触发角口= o 定在 各相电压的过零点，而同步脉冲发生器的同步信号是采用线电压信号。因为线电压和相 电压在相位上相差3 0 。，因此模块中增加了三个电压源。其初相与三相交流电压源中电 压源的初相相差3 0 。即可。 ( 3 ) 电流检测模块 实际应用的软起动器中，采用的是电流互感器取得反馈信号，再经过整流、滤波等 信号处理环节，最终获得如实反映起动电流的信号。在仿真建模过程中，很容易就可以 检测到起动电流的有效值。因为在附加模块库中，测量子库( m e a s u r e m e n t s ) 提供了有 效值测量模块( 跚s ) 可以直接利用。 ( 4 )