(开 题 报 告)刘晓龙(开 题 报 告)刘晓龙.doc

开 题 报 告 题 目：基于SPWM的交流软启动器设计 院 系： 西安理工大学高科学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 10级电气02班 学生姓名： 刘 晓 龙 指导教师： 李 生 民 高科学院 2014 年 2 月 一．毕业设计(论文)课题来源、类型 题目来源：自 选 题目类型：科研论文  二．选题的目的及意义 随着国民经济的飞速发展，大功率异步电动机得到越来越广泛的应用，而大功率异步电动机直接启动时受到许多条件：如电网短路容量、供电变压器容量、供电线长度等等因素的制约，全压直接启动所面临的主要问题，即大的电流冲击和机械冲击，其危害性已经引起人们足够的重视，为解决起动问题，人们采取了许多降压措施，比如星三角转换起动、自耦变压器起动、串电抗器起动、电阻降压起动、延边三角形起动等。以降低加在定子绕组的电压而达到降低起动电流的目的。为了实现电动机能够快速的达到它的额定转速并正常工作，要求电动机具有足够大的起动转矩同时起动电流不能太大。因此，我们要想办法在起动电流较小的情况下，如何能获得较大的起动转矩。近三十年来，随着电力电子技术、微机控制技术的发展，现代控制理论与电力电子技术的紧密结合，出现了电动机软起动技术，这是一个从全新的思路去实现的电动机的起动，软起动技术具有传统起动方法所无法比拟的优势。它既能改变电动机的起动特性，保护拖动系统，更能保证电动机可靠起动，还能降低起动电流，通过计算机通讯接口实现智能控制。电压由零慢慢提升到额定电压，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。并且可根据需要调节启动电流的大小。电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。这就是软启动。 如图1.1所示，通过比较异步电动机的各种起动方式，我们可以看出，当电动机全压起动时，对电网的冲击最大，冲击电流最大，冲击时间也最长；而通常使用的降压起动，对电网的冲击虽比较小，但因为涉及到一个线圈电压的切换过程，所以出现二次冲击，而软起动时电流是缓慢增大至设定电流的，故没有冲击电流，所以对电网的影响最小，并且能够消除起动力矩的冲击。 图1.1 各种起动方式 本课题应用了SPWM技术，在保持电机的磁通为恒定的情况下启动，应用SPWM技术对电机的供电电压控制，使供给电机的电压按照预定的斜坡曲线从零达到额定值，电机的起动过程变得平稳。从而降低对电机电源的容量要求，并减少对供电电网的影响和电机本身的机械冲击。软启动器还具有对电机的过载、短路、过流、欠压、缺相保护等功能。应用SPWM技术控制电压的软启动器相对普通的软起设备具有启动过程更为平滑，电流没有突变，对电机和电网基本没有冲击，启动时间宽范围设定的优点。 SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。与采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制电路，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节电路输出电压的频率和幅值。可以通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。SPWM正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，设计简单等一系列优点，是一种比较好的波形改善法。 三．本课题在国内外的研究状况及发展趋势 我国软起动技术起步于上世纪80年代早期，目前有200多家公司生产电机启动器，先后也推出了多种品牌的软起动器。虽然取得很大成绩，但由于基础薄弱，所以国内的自主开发和生产的能力还相对较弱，还在相当程度上依赖着国外产品。在技术上与国外同类产品也有一定的差距。所以在软起动器的市场上，占据统治地位的还是国外产品。 目前市场上生产的软启动器主要以机械式和三相反并联晶闸管方式为主。机械式启动器是目前使用比较广泛的启动方式，但它是有级起动，会产生二次冲击电流，启动电流仍然为标称电流的34倍，且有体积大、噪音大、维护费用高、无法适应恶劣环境等诸多弊端。 近三十年