运动控制系统课程设计交流电动机减压软起动系统仿真(共11页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上交流电动机减压软起动系统仿真1 设计要求与方案 电机参数为：额定电压=380V、频率、定子电阻=0.435、额定功率=2.2KW、定子自感=0.002mH、转子电阻=0.816、额定转速=1420rpm、转子自感0.002mH、级对数2、互感0.069mH、转动惯量=0.19kgm2。要求完成的主要任务: （1）设计软起动器原理图；（2）建立软起动器仿真模型；（3）仿真得出软起动与全压起动输入电压有效值、电动机电流瞬时值、转速变化曲线。2 原理和参数2.1 设计原理 在有限供电系统中较大容量的交流电动机起动时，由于起动电流过大，会引起电网电压下降，而影响其他用电设备的

2、正常工作，所以一般较大容量的交流电动机都采用减压起动方式，以减小起动电流。传统的减压起动方法有星-三角起动和自耦变压器起动等。现在应用晶闸管交流调压器原理的软起动器已经大量面市，晶闸管软起动器可以通过电压的调节，限制起动电流，并且使电动机有较大的起动转矩，在起动结束后在经过接触器切除软起动器，让电动机直接连接三相电源完成起动过程。晶闸管软起动的原理图如图1所示。软起动电路由三相晶闸管调压电路和软起动控制器（给定积分器）、触发器等组成，起动时通过控制器使晶闸管控制角从大到小变化，而电动机电压从小到大逐次上升。其仿真电路图如图2所示。通过仿真可以研究软起动器的控制曲线，电流限制效果和电动机转矩的情

3、况。起动信号给定积分器信号匹配触发器晶闸管三相调压器M3图1 晶闸管软起动的原理图图2 晶闸管软起动的仿真图2.2 双向晶闸管模块VT双向晶闸管模块VT如图3所示，参数默认。 图3 双向晶闸管模块VT2.3 触发器模块pusle触发器模块pulse如图4所示。 图4 触发器模块pulseRelay 、Relay1如图4左边部分所示，Rate Limiter、Rate Limiter1参数如图4右边部分所示，Relay2、Relay3参数默认。图4 触发器模块参数2.4 给定积分器模块GI给定积分器模块GI如图5所示，参数默认。 图5 给定积分器模块2.5 模型的控制部分模型的控制部分如图6所示

4、，由Step、GI和Fcn三个模块组成，其中Step给出阶跃起动信号，GI模块用于设定起动曲线，函数Fcn用于使控制信号与触发器输入信号要求相匹配，匹配关系为Fu(1)=6.5-u(1)式中，6.5为能使电动机起动的最小控制电压，u(1)为给定积分器输出。图5 模型的控制部分2.6 交流电机直接起动直接起动仿真图如图6所示。图6 交流电机直接起动仿真图3 仿真波形分析软起动波形如图7、图8、图9图10、图11、图12所示。由波形图可以看出，软起动开始时电流较大，稳定后较小。同时在起动瞬间也有较大毛刺，大概有100A。图7 软起动电机定子电流ia图8 软起动电机定子电流ib图9 软起动电机定子电

5、流ic图10 软起动电机转速曲线 从转速曲线可以看出，电机转速平稳上升，波动很小，最后稳定在1420rpm，但同时，电机起动过程较慢，从起动到转速稳定，需要大概1.8s 的时间。与直接起动相应波形相比较，优势很明显。图11 软起动电机电磁转矩曲线图12 软起动电机输入电压有效值由图，电磁转矩曲线和电机输入电压有效值曲线有较多毛刺。电机直接起动波形如图13、图14、图15、图16、图17、图18所示。图13 直接起动电机定子电流ia图14 直接起动电机定子电流ib图15 直接起动电机定子电流ic图16 直接起动电机转速曲线图17 直接起动电机电磁转矩曲线图18 直接起动电机输入电压有效值专心-专

6、注-专业设计心得这次课程设计，题目要求难度并不大，原理上容易理解。但实际在MATLAB仿真的过程中我遇到了很多问题：首先在搭建模型时，对各模块不是很熟悉，但参照了相关书籍后，最终还是顺利地搭建起来了模型。其次在触发器模块，对参数没有有效设定，导致仿真没有得出预期结果，后来仔细学习老师提供的参考书籍，从单相调压仿真开始学习，弄清调压原理，得到正确的参数配置后，应用到三相电机减压软起动仿真中，最后仿真得到较好的效果。还有此次课程设计中，小组成员之间有效分工，有的负责资料搜集，有的负责文档编辑，有的负责仿真，最后在大家的共同努力下终于得到满意的仿真结果，加强了团队成员之间的相互信任感。此次课程设计巩

7、固了运动控制系统中交流电机减压软起动的理论知识，还提升了自己运用MATLAB分析问题的能力，最重要的是锻炼了自己发现问题解决问题的能力。参考文献1陈伯时.运动控制系统.北京:机械工业出版社,20092王云亮.电力电子技术.北京:电子工业出版社,20094 Yamamura S.AC Motor for High-performance Applications(Analysis Control).New York:Newyork Marcel Dekker,19864刘淳.matlab在运动控制系统中的应用.北京:电子工业出版社,20085许镇琳.运动控制系统matlab仿真.北京:电子工业出版社,2010