本文關(guān)鍵詞：基于轉(zhuǎn)速估計的交流電機軟起動技術(shù)研究

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【摘要】：高壓大功率交流電機直接起動過程中會出現(xiàn)很大的電流、轉(zhuǎn)矩沖擊,因此對大功率電機必須采用軟起動以緩解系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩與電沖擊。而同步電機的起動更為復(fù)雜,由于直接起動的困難性,一般選用異步起動的方式,在起動過程中同步電機異步起動與異步電機起動原理類似。對于異步電機,如果能在軟起動過程中加入轉(zhuǎn)速信息進行輔助控制可以縮短起動時間,而對于同步電機,能否準確檢測到電機進入亞同步轉(zhuǎn)速,直接影響到起動是否能夠成功,因此轉(zhuǎn)速信息的獲取及精度更加重要。但對于大功率交流電機在起動過程中轉(zhuǎn)速傳感器的安裝與使用都有很大難度。本文就交流電機在軟起動過程中的轉(zhuǎn)速估計問題進行了研究,并根據(jù)估測獲得的轉(zhuǎn)速信息設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于轉(zhuǎn)速估計的軟起動技術(shù)方案。為獲得電機軟起動過程中的轉(zhuǎn)速信息,選擇了全階狀態(tài)觀測器對電機進行轉(zhuǎn)速估計。首先從理論與仿真兩方面證實了全階狀態(tài)觀測器能夠完成相控調(diào)壓起動方式下的轉(zhuǎn)速估計。并引入電網(wǎng)接入轉(zhuǎn)速的概念,以電機轉(zhuǎn)速信息控制起動完成,縮短起動時間,改進了異步電機軟起動過程。由于同步電機異步軟起動過程需要準確獲得亞同步轉(zhuǎn)速信息,設(shè)計了電機阻尼繞組的磁鏈狀態(tài)觀測器,并針對其轉(zhuǎn)速估計在亞同步轉(zhuǎn)速附近出現(xiàn)超調(diào)的問題,引入等效轉(zhuǎn)子思想對該方法進行了改進。在等效轉(zhuǎn)子的思想上結(jié)合異步電機轉(zhuǎn)速估計方法,獲得了一種新式的轉(zhuǎn)速估計方法,其正確性通過了仿真分析的驗證。最后,本文設(shè)計并制作了基于開關(guān)變壓器的電機軟起動系統(tǒng)樣機。通過樣機實驗,驗證了轉(zhuǎn)速估計方法的正確性;上位機能夠準確監(jiān)控電機起動過程的狀態(tài);軟起動樣機能夠很好的完成電機起動任務(wù)。
【關(guān)鍵詞】：交流電機 軟起動 全階狀態(tài)觀測器 轉(zhuǎn)速估計
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM34
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題研究的背景和意義8-9
• 1.2 軟起動器研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 轉(zhuǎn)速估計方法研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容12-14
• 第2章 高壓交流電機相控調(diào)壓軟起動原理分析14-20
• 2.1 交流電機軟起動分析14-17
• 2.1.1 限流軟起動15
• 2.1.2 斜坡電壓軟起動15-16
• 2.1.3 改進后控制策略16-17
• 2.2 同步電機的異步起動17-18
• 2.3 基于電力開關(guān)變壓器的交流調(diào)壓器18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第3章 交流異步電機調(diào)壓軟起動轉(zhuǎn)速估計方法20-37
• 3.1 異步電機模型20-22
• 3.2 轉(zhuǎn)速估計方法的選擇與構(gòu)建22-29
• 3.2.1 全階狀態(tài)觀測器轉(zhuǎn)速估計原理22-23
• 3.2.2 觀測器狀態(tài)方程的構(gòu)建23-25
• 3.2.3 觀測器轉(zhuǎn)速自適應(yīng)律的構(gòu)建25-27
• 3.2.4 階狀態(tài)觀測器轉(zhuǎn)速估計的仿真分析27-29
• 3.3 軟起動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速估計可行性驗證29-32
• 3.3.1 全階狀態(tài)觀測器狀態(tài)方程分析29-31
• 3.3.2 仿真驗證諧波對全階狀態(tài)觀測器的影響31-32
• 3.4 相控調(diào)壓軟起動下轉(zhuǎn)速估計的仿真及分析32-35
• 3.4.1 軟起動過程中轉(zhuǎn)速估計及仿真32-33
• 3.4.2 轉(zhuǎn)速信息對軟起動優(yōu)化結(jié)果分析33-35
• 3.4.3 電網(wǎng)接入轉(zhuǎn)速的選擇35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第4章 同步電機異步軟起動過程轉(zhuǎn)速估計37-54
• 4.1 同步電機數(shù)學(xué)模型及其等效電路37-39
• 4.1.1 同步電機數(shù)學(xué)模型37-39
• 4.1.2 同步電機等效電路39
• 4.2 同步電機異步軟起動過程轉(zhuǎn)速估計39-49
• 4.2.1 基于阻尼繞組磁鏈的轉(zhuǎn)速估計39-45
• 4.2.2 基于等效轉(zhuǎn)子磁鏈的轉(zhuǎn)速估計45-49
• 4.3 同步電機異步軟起動轉(zhuǎn)速估測49-53
• 4.3.1 兩種觀測器的比較分析49-50
• 4.3.2 同步電機異步起動轉(zhuǎn)速估計仿真50-51
• 4.3.3 高壓大功率同步電機異步軟起動轉(zhuǎn)速估計51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 軟起動樣機設(shè)計與實驗54-67
• 5.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計54-58
• 5.1.1 主電路設(shè)計55-56
• 5.1.2 控制電路設(shè)計56-58
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計58-60
• 5.2.1 主程序58
• 5.2.2 中斷程序58-60
• 5.3 實驗驗證及分析60-66
• 5.3.1 轉(zhuǎn)速估測結(jié)果驗證61-62
• 5.3.2 上位機的設(shè)計及實驗驗證62-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論與展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72

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本文編號：1064902