基于IGBT的异步电机软起动器的研究与设计

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电机直接起动时产生的冲击电流,不仅对电网造成不良影响,而且影响电机的使用寿命。为了改善电机的起动特性,目前普遍应用的装置是由晶闸管控制的电机软起动器。尽管这种软起动器有诸多优点,但是因为起动过程中产生的大量谐波不仅对电网造成了谐波污染、影响其它用电设备的正常运行,而且其控制方式复杂。近年来,随着新一代电力电子器件——IGBT性价比的不断提高,其在各种变流设备中已经被广泛地应用,但在电机软起动的应用中晶闸管仍占主导地位。针对晶闸管控制的软起动存在的缺点并充分利用自关断器件良好的开关特性,本文提出了基于IGBT的三相异步电机软起动器的研究。 详细分析了一种基于自关断器件的新型PWM斩波电路包括其工作原理、运行模式以及相应的等效电路等。在此基础上结合IGBT器件,提出了基于IGBT的异步电机软起动器,该系统具有触发信号容易实现、控制简单、不产生低次谐波的特点。在电机起动时,仅需要改变触发信号的占空比就能够调节施加在电机定子上的电压,从而改变起动电流的特性。当开关器件的开关频率远大于系统频率时,能够消除在起动过程中的低次谐波。 在起动过程中,采用了闭环恒流控制策略,对这种控制方法做了详尽的研究,包括其工作原理和控制流程。使用仿真软件Matlab对本文提出的基于IGBT的软起动电路进行仿真,证明了这种方法的可行性,同时对晶闸管组成的调压电路进行实验仿真,并和本文使用的软起动电路进行比较,证明了基于IGBT的软起动器比晶闸管软起动器的优越性。 采甩ATMEL公司的AVR系列高档单片机ATmega8构成控制系统,设计了三相异步电机软起动器,给出了系统的整体结构以及每一功能模块的设计思路和实现电路,最后给出了软件设计的流程图。
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