分级变频软起动 !∀ #∃%&∋()∀(&(∗+%&,(−∃%&.%/#.# #哈尔滨九洲电气股份有限公司何晓平哈尔滨理工大学电气工程学院刘铁英0(1∃ %2∃&34∃∀5∃(∗∃&3摘要本文介绍一种针对三相鼠笼异步电动机起动的起动方式在不改变传统晶闸管软起动的主电路通过改动结构变频率来保证电机在起动初期具有低电流高转矩的特性关键词晶闸管电动机触发电压78 # 以659∃− #∃:;(∃&#%!∀((!#9 #%&(<∃&!#9(−# #∃&3=∗ =9∃(9−# #−∃&,∃(=%/#9(#9((>9 −(?%∀−(: 3( −,&:9%&%∀−?%#%Α&!%(−&%#(9 &3(#9(# !∃#∃%& Α#9∗∃−#%.%#−# ##9(? ∃&(∃:∀∃#−#∀(#∀(59%∀39#9((9 &3(/()∀(&(∗3∀ &#((!#9 ##9((Α((#∃:?%#%9 −#9(Α%=(Α((#∃((∀(&##9(9∃39#%)∀((9 (#(∃−#∃(∃ (−# #∃&3∃&∃#∃ Α2(∃%!Β(∗Χ%!−659∗∃−#%Δ%#%5∃33(ΦΕΑ# 3(Γ中图分类号Η下ΙϑΚΓ文献标识码ΗΛ文盆编号ΜΝΟΜ一ϑϑΠΘΡΠΣΤΜΜΥΘΥ犯ΚΜΠΚΜ引盲ΝΠ0[下采取降压起动或者限流起动等ΘΑΤ三相.+ς交流电路按照三相三目前市场上的的软起动设备都是来抑制电动机起动时的冲击电流存线制供电采用降低起动电压的方法来起动电动在着起动转矩小的问题由于起动转负载Θ电动机Τ是对称负载每相均机的由于起动转矩与其电压的平方矩和电压的平方成正比和频率成反为电感4和电阻ς串联支路1二。4成正比当定子电压降低时其起动比所以在起动过程中降低电压的同每相阻抗为才二ςΩΞΨΖ[∴(小Ζ[匕中转矩会降低很多所以降压起动只时如果相应地降低频率就可以提[Ζ在三丁负载回路时间常数为适合空载起动或轻载起动对于僻重高起动转矩本文采用分级变频的方万二载起动的电机并不适用由于式在Π一ΝΠ0[的频率段内取不同的]ς相位角价Ζ3#1ς另外一3#田了普通软起动器降压而不降频在起动频率点进行分级变频使软起动器输ΘΡΤ供电电源Θ隐含了本文对于(过程中由于大的转差率的存在不可出电压的频率从一个较低的值开始参考坐标的规定Τ避免地会出现大的起动电流因分而大级上升最后达到工频ΝΠ0乙分级⊥_Θ(ΤΖΠΣΜΟ⊥−∃&(大地了软起动器的使用范围变频虽然可以实现变频但是不能像⊥。ΘΠΤΖΠΣΜΟ⊥−∃&ΘΜΡΠΤ本文推出一种通过控制信号降低变频器一样使频率连续变化只能使⊥(ΘΠΤΖ%ΣΜΟ⊥−∃&ΘΡΚΠΤ起动频率来提高电动机的起动转矩的频率分级变化而且各级频率均为工ΖΦ#新的软起动方式频ΝΠ0[的Μ]2即ΝΠ0[的分频⊥_。Θ(ΤΖΑΚΜΚ⊥−∃&ΘΣΩϑΠΤ⊥_(Θ(ΤΖΑΚΜΚ⊥−∃&ΘΣϑΠΤΡ分级变颇理论概述曰Μϑ分颇方法⊥ (Θ(ΤΖΑΚΜΚ⊥−∃&Θ(Π⎯Τ传统的软起动器一般是在工频基本假设⊥以旧ΤΖΑΚΜΚ⊥,−∃&ΘΡΜΠΤΘϑΤ晶αβ管按照7相6ΑχΚχ’6Λ电压流过新导通的.+ς支路电流的ΜΠ如果进行第二拍触发则触相6ΑχΚχϑχΟχδ+相6ΝχΡχ编号流过流向Θ在与之反并联的.+ς未导通以前Τ是不可能逆转的也就是说如果该电流等于零了≅Ρϑ≅Ρ发制度的数字表示为ΜΜ第三拍χϑΟχδχ的电流为正Θ流入电动机ΤΝΡχ的电流为负Θ流入电网Τ触发是送给ϑχ−+ς的拍触发如果不进行第ϑ它将继续保持为零则触发制度的数字表示为η≅Ρ三相交流电路的节拍控制ϑϑΡΜΘ直到下一次被触发ΤΜηΠ依第二拍是否触发而取值触发的概念节拍控制的定义在三相交流调压电路中Π或Μ如果进行第ϑ拍触发则触发第Κ拍触ΘΜΤ过琴触发Π是每(制度的数字表示为发是送给Κχ.+ς的ΜηΑΠΖ的触发即是过零触发Π三、ΟΠ发出一个脉冲以实现.+ς移相如果不进行第Κ相女流.+ς相控调压电路里的Μχ.+ς控制的个节拍在这里将(ΖΟΠ称为一拍触发则触发制度的数字表示为触发角。Ζ对应于电网7相电压的Ζ三相交流电路的节拍控制是ΜηηΠηη依第二三拍是否触发正向过零Θ即(Π〕发出的触发连笔者作出的关于在某一节拍是进行或而取值ΠΚ拍触发ΠΠΜ或ΜΠΜΜ如果进行第续不断的过零触发将产生女流调压电路稳态的最商翰出电压晶闸管相当干短路导线者不进行过琴触发的人为规定的三相电流波形≅Ρϑ≅ϑ.+ς其目>则触发制度的数字表示为余类推这时全部Α的在于给电路提供其基波频率是ΝΠαηη一不赘整数>是分频数≅Ρϑ≅Ο触发制度的周期性分频触发后的基波频率是ΝΠΑ2ΡΤ触发与导通是两个概念Θ导通的条件0?[−如果三相交流调压电路的负载是电感性的阻抗角中ε过零触发使被触发的义ς具备导通的可能性但是导通它的周期是ΡΠΑ2?−在一个ΡΠΑ2Π那么ΠΖ中的并不一定引起该义卫的周期里含有的触发拍数总共为触发对应交流调压的最高辅出电压Πφ过零触发是使某岌卫导通的必要Ο>触发制度的数字表示的重复周期中的窄脉冲有可能触发不通原因条件而使某义卫导通的充分条件是6不仅进行了过琴触发也是Ο>例如字表示若为触发制度第Ρ拍的数是反并联的晶闸管仍然在导通.+ς被触发而且与之反并联ΜΠ则第Ο>ΩΡ拍的数的阳极电压不比阴极电压高因的.+ς已经不再导通的岌卫仍然在导通冲是宽度大于ΜΝΠ如果与之反并联字表示仍为现在ΜΠ此如果所加的是宽触发脉冲被触发.+ς那么因为触发脉以>二Ρ为例进行分析ΡΝ0[墓会在滞后一段时间挨到。Ζ中时的宽脉冲所以波频率是ΝΠ]2Ζ二Κ基波周期ΡΠΑ2刻导通ΘϑΤ.+ςΠε中以后Π越大则输出过零触发的岌卫的导通会握到与之反并联.+ς关断的时刻ϑΡΚΠ?−触发拍数总共为ΜΡ二触发制Σ电压越小≅度为ΘΜηΤ共ΜΡ个数相应地有ΡΠΚ在触发导通以后新导通的不进行过零触发的定义种排列按月粥透些排列将得到么月名种支路是承受电网线电压还是相电不进行过琴触发是相对进电流波形ΝΡ首先要将墓波频率不是压γ答案是6如果触发之前另外两相行过零触发而言的两者非此即彼[的波形筛选Θ剔除琳换句话说0的.+ς都不导通Θ在三相三线制电路里所有歇卫在过零时刻都进行宽脉冲触发得到的电流波形应该是ΚΠ?−的周期函两相的.+ς都不导通意味着三相的必然后果是全部晶闸管通通相当干短粼显然ΚΠ?−Τ触发制度ΘΜΜΜΜΜΜΜΜΜΜΜΜΤ所对−的.+ς都不导通Τ则新导通的.+ς支路导线触发脉冲发生器总是无条件地产生出所有的过零触发脉冲只是在输应的电流波形的周期是ιΦ?不是路承受线电压δ如果触发之前另外两这样的波形可能是?种例如相的.+ςΘ仍然Τ导通如则新导通的.+ς送通道上存在着可控的门电路而门电Ζ形Α以Ψ〕其次要检查这?种电流波支路Θ因为三相全通Τ承受相电压在Αχ例路的关断对应于不进行过零触发≅Ρϑ≅Ν对于每一个触发制度拙倒所对应.+ς_的触发以后可能是线一触发制度的数字表示Θ以后也可以的三相基波电流的幅度和相位从中挑电压⊥6加3∴αΑχ−:ς负载和简称为触发制度Τ约定以Αχ.Α种选出正序电磁转矩最大的一种或∴Οχ.+ς一负载组成的支路上也+ς的触发为第一拍Θ在以及负序电磁转矩最大的一种或几种Ν0图Μ为Ρ[时的一相电压波形可能是相电压⊥。人加到Αχ−+ς负Μ钾触发脉冲的前沿麟触发脉冲仍然所以载组成的支路上况究竟是哪一种情导通之前的其它存在Τ因为Θ不妨碍一般性Τ约定第一拍是一定会进行的取决于ΘΚΤΜχ.+ς相应的触.+ς的导通状态发制度的数字表示为Μ第二拍在触发导通以后新导通的触发是送给Ρχ−二次触发+ς的如果不进行第.+ς支路不论承受电网线电压还是相则触发制度的数字表示为ΚΡ50ϕΧΦς4κΦ∋αΙΕϕς5ϕς.)9按照触发制度推导三相电流波形9>(,如果在某个节拍上触发制度的数字表示是‘,Ζδ,ΘΘΩ·,ΩΤ‘Ω‘·,·,’Τ·_Ζ 3则在该节拍上各相电流将按照上一节拍的规律αΩ:二继续变化>?,α _Ω如果在某个节拍上触发制度的数字表示是(则会对某相的≅1Α进行过琴触发这时需要弄ΜΩ 卜 ΤΞ一ΘΡΤΞΤΞΖ ΞΘΘ,,。‘ΞΖ Ξ。,‘清∀与之反并联的≅1Α是否已经关断立即导通<如果没有关断反并联的≅1Α如果已经关断它ΜΩ 其中符号 二。Ξ丁ι我把它叫做旋转因子显然它的导通时刻将要推迟到与之真正关断的瞬间所以需要对于上一节拍 ΖΩΠΡ扩ΖΜΘ阅读这部分一读者可以参考《高压电工实的末尾情况有所调查以前在触发没有造成被触发的≅1Α导通用技术》第ΟΣ页Τ各相电流仍然按照上一节拍的规律继续变化补充说明6ΘΜΤ正序电流由αδα。Ζ ,α二αΩ:Ζ Α_9,在该≅1Α导通的初始时刻>需要弄清楚另外两相组成正序电流作用于电动机定子绕组将在电动机定子上产生正向旋转磁场Ξ的≅1Α是否导通后如果不导通则在该≅1Α触发导通以磁场轴线从7转向ΛδΞ组成η负载中心点电压不为零负载才承受线电压<如果Ξ−Ζ ΞηΞ:Ζ ,_负序电流由负序电流作用于电动机定另外两相的≅1Α仍然导通因为三相均与电网接通则在该≅1Α触发导通以后子绕组将在电动机定子上产生反向旋转磁场δ磁场轴负载中心点电压为零负载才线从7转向+_序电流由ΜΠ零序电流只存在在三相Κ线制电路里α此和α‘组成零承受相电压>3,α,二ΣΜΠΖα%:Β,在某相的≅1Α触发导通以后>Χ‘需要弄清三相电流ΡΤ既然αΘ人α。α:是正序电流‘负序电流和零序电流分解出αΧ>∃,和Χ>∃,会不会在该节拍内过琴。∃如果某相的线性组合Ξγ。_那么如何由αα。和,:‘α‘和电流过零了>因为≅1Α导通的单向性,它将一直保持零在它过零以后零三相电流只可能是以下情况∀要么全为了万(要么其它两相电流仍然流通之将承受线电压如果是后一种情况(#了∋ 月、夕厂4下厂则负载∗∃拭+扛界∋.下+,+.−∀矩阵,/,又,戈,012“‘人,3,Δ,对于某一节拍>在列微分方程时即所谓初始条件要明确ΧΕ>∃,>%Χ零∃,和Χ∃,的初始值/>除了第一节拍∗∗!3流(冷凡‘6气7((矿25#4矿丫七2/#2的初始条件是由人为规定的以外例如规定三相电流均为如果是三相三线制电路∗/−#其它任一节拍的初始条件就是前一节拍末尾时Χ>∃,Ε0Χ。>Φ,和Χ∃>Φ,的值∗矿∗。再作推导如下∀∗Γ,以(Η>≅1Α为例如果导通以后(Η%Ε21Α和麟≅1Α支路承受电网线电压>或者之承受Ι则才承受Ι>∃,−ΚΛΚΛΙ>∃,%二#Β(ΒΙ!%Χ;>∃∀!93,<(;了∗∀−认!∗3,川川丫肤“丫矿厂2#ϑ。Χ;>393,,如果导卜:9二(日人8一,」#(∃%∃25矿、矛十通以后(−Η%1Α支路承受电网相电压则之承受ΙΕ>∃,3Μ(ΓΙ%Χ;Φ9Β筛选最佳触发制度>#,已经得到了在某种触发制度下ΧΕ>Φ,Θ>?Χ。>Μ,和Χ/>3,!2,7!>&2!,,7,·〕‘二的波形就要对于它们进行谐波分析>傅立叶变换,找出它<‘Θ>一,,,!>一,‘Ρ·二2‘一>一,‘Θ<,!,,,〕们的各次谐波主要是它们的>Ο 1三相的,基波Β,在某种触发制度下>、三相基波在电动机定子的空>?,将Χ,>3,∗。Χ。>∃∗,和Χ>3,的基波用矢量表示为∗∃间产生脉振磁势将脉振磁势分解成正序和负序旋转磁∗并且认为。二了‘∗ >因为是三相三线制忽略,势把三相的正序旋转磁势按矢量相加原则生成基波的分布电容引起的零序电流>9,∗三相电流之和等于零总正序旋转磁势把三相的负序旋转磁势按矢量相加原按照对称分量法把∗、∗。∗/看成是正序电流则生成基波的总负序旋转磁势转磁势比较正序和负序基波旋Ε,负序电流∗和零序电流∗>的线性组合Ε用对称分量哪一个的幅值大就取哪一个Ε和负序电流∗江见补充说明,法得到正序电流∗!>一转第Δ(页,ΣΤΥς0Α:Ω0Ξ∗ΨΖΥΑΣΥΑ≅Β9及自动化王晓明ΘΜ⎯ΝΟΤ男辽宁工业大学机械工程与自动化学院教授]硕士研究方向为工业控制及自动化参考文献【ΗΑ王晓明等高性能工业控制κ.2一7κ.2ΜΡ⎯⎯Ψ原理及应用北京北京航空航天大学出版社ΡΠΝ【ΜΡ王晓明王玲电动机的κ−Α控制5Α现代数字电动机的控制要求高Ν结束语公司κ.2应用北京北京航空航天大学出版速的实时控制能力以本设计为例本文利用7κ.2ΡΜ⎯⎯Ψ系列κ.2实社Ρ创ΤΚ当κ.2的时钟设置为ΜΟΠΔ时7κ.2现μ.Ε2ΧΔ技术κ.2芯片的功能【Μϑ李华德交流调速控制系统北京电子ΜΡ⎯⎯Ψ系列κ.2最短指令周期可以达到特性都经过调试验证是一款较为理工业出版社ΡΠϑΟΡΝ&−中断子程序的运行时间最长想的应用在工业控制领域的处理器ΚΜΜ张少军变频调速原理及应用北京中为ΜΟΡΝ口−其实现速度比目前同类同时本文的设计方法和设计思想对国电力出版社ΡΠϑκ.2处理器速度快的多这样就可以现代交流电机的变频调速系统设计也【ΗΝ陈奇栓王力等交流异步电动机.Ε2ΧΔ拥有更多的时间用于其它实时事务处有很好的参考价值变频调速的研究承德石油高等专科学校学理同时κ.2开发环境与众不同报ΡΘ1巧ΣΘΡΤ使得开发者可以在不连接开发板的情作者简介ΑΟΓ佘艳佘远华全数字矢量控制.ΕαΧΔ况下对结果进行仿真省去了大量李海龙Θ⎯ΜΣϑΤ男辽宁工业大的变频调速系统实现电力自动化设备Ρ仪巧的反复操作过程学硕士研究生研究方向为工业控制ΡΟΘΡΤΘ上接第Κϑ页ΤΝΘΤ更换触发制度重复以上的工控制算法从而实现了电动机在起动参考文献作比较两种不同的触发制度所产生初期具有低电流高转矩的特性分川赵凯岐王毅徐殿国等晶闸管控制的感的不同效果把效果好的保级变频软起动的出现很好的解决了电应电机中提高起动电磁转矩的种新策略留下来把效果不好的舍弃好动机的重载起动问题将软起动的发中国电机工程学报Ρ创又ΘϑΤΚΜΝΜΝΠ的标准是所产生的旋转磁势具有较大展推向了一个新的时期由于未改变ΗΡΓ佘致廷刘志星董璞基于Δ77Λ]的幅值Θ不论是正序还是负序Τ再更传统晶闸管软起动的主电路结构所α.Δ⊥4αΙΒ动态仿真模型的高转矩软起动器换触发制度再重复以上的工作比以成本不会有所增加这为分级变频研究电气传动自动化Ρ%ΘϑΤϑΚΜ一μΜ其使用范围推向市场提【Ηϑ王毅较两种不同的触发制度所产生的效软起动扩大赵凯岐徐殿国电机软起动控制系果把效果好的保留下来把供了有利的竞争条件统中功率因数角的研究中国电机工程学报效果不好的舍弃经过相当多次ΡΘΤ1ΡΘΣΤΣΡΣμ的更迭可以确定出与某一特定>所作者简介ΚΓΗ徐甫荣分级交交高转矩软起动器的原对应的最佳何的触发制度以及所产生的晓平男电子工程师研究理和实现电工技术Ρ仅城ΘΜΡΤ卜Ν较大旋转磁势的旋转方向方向为电力电子及电机拖动现就职【ΗΝ徐甫荣采用分级交交变频方法的高转于哈尔滨九洲电气股份有限公司研发矩软起动器的研制电源技术应用ΡΠΝΘΡΤΚ结束语中心ΜΚ一Μ⎯分级变频软起动在不改变传统晶刘铁英女哈尔滨理工大学电ΟΓΗ许实章电机学Θ第三版Τ北京机械工业闸管软起动的主电路结构只是通过气工程学院硕士研究生主要研究方出版社Μ⎯⎯Ο改变的晶闸管触发脉冲的触发顺序和向为高电压与绝缘技术
