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毕业设计（论文）专用纸毕业设计（论文）题目基于单片机的电机软起动控制系统设计姓名学号所在学院电子与电气工程学院专业班级10电气1班指导教师日期2014年5月28日毕业设计（论文）专用纸I摘要三相异步电动机的起动电流高达额定电流的5～8倍，对电网造成较大的干扰，尤其是对于家用供电设备，较大的起动电流对设备安全造成威胁，加速供电线路老化，以及造成潜在的火灾危险。对于家用异步电动机，大多采用直接起动，或者采用降压起动方式。要么起动电流和机械冲击过大，要么体积庞大、损耗大，要么起动转矩小、维修率高，等等，都不尽人意。软起动技术不仅实现整个起动过程无冲击，平滑地起动电动机，而且可以根据实际需要设定不同的起动参数，达到相应的起动要求，如起停时间、限流，等等。本设计从三相异步电机的应用控制出发，介绍了软起动的基本原理，采用Simulink仿真环境，给出了晶闸管控制的基本方法。具适用性、实用性强的特点。关键词：交流异步电动机，软起动原理，晶闸管，Simulink毕业设计（论文）专用纸IIAbstractThere-phaseasynchronousmotorstartingcurrentisashighasratedcurrentof5~8timesofgrid,causebiggerinference,especiallyforthehouseholdpowersupplyequipment.Sometimes,thelargestartupcurrentmayposeathreattothesafetyofequipment,andacceleratedagingpowersupplyline,aswellasthecauseoffirehazardpotential.Forhouseholdasynchronousmotor,peoplestartthemdirectlybythrowingtheswitch,ortakethetraditionalstep-downstartway,orstartingcurrentandmechanicalshockistoolarge,orheavy,bulkyorlossisbig,smallmaintenancestartingtorque,etc.,areunsatisfactory.But,softstart-uptechnologynotonlyinthewholestartprocessofrealizingnoimpactandsmoothly,andcanaccordingtostartingmotorloadcharacteristicstoadjustmotorstartingprocessofparameterssuchasthecurrentlimit,startingandstoppingtimeetc,soastoachievepeople’srequirement.Wearefromthree-phaseasynchronousmotor,andbasedontheapplicationofintroducedcontrol,givestheprinciplebasedonsinglechipmicrocomputercontrol.WiththehelpofSimulink,wegivethethyristorcontrollingmethods,whichbothhaveapplicabilityandusefulness.Keywords:Acmotor,Softstartprinciple,Thyristor,Simulink毕业设计（论文）专用纸目录1绪论.............................................................11.1研究目的及意义..............................................11.2研究现状....................................................11.3本课题研究内容..............................................22异步电机起动方式研究.............................................42.1交流电机的直接起动..........................................42.2降压启动....................................................52.3软起动......................................................82.4电机软起动与传统起动方式比较................................93晶闸管软起动系统设计............................................103.1晶闸管软起动基本原理........................................103.2软起动系统硬件设计..........................................113.2.1晶闸管调压电路........................................123.2.2同步检测电路..........................................153.2.3反馈电流检测..........................................163.2.4触发脉冲调节..........................................173.3系统控制策略...............................................174MATLAB仿真.....................................................194.1MATLAB/Simulink系统介绍....................................194.1.1MATLAB简介...........................................194.1.2Simulink介绍与使用...................................204.2仿真模型构建...............................................214.3仿真结果...................................................234.3.1定子电流仿真结果波形图................................244.3.2定子电流有效值波形图..................................25毕业设计（论文）专用纸4.3.3转速仿真结果波形图....................................274.3.4电机起动转矩波形图....................................285总结与展望.....................................................29致谢.............................................................31参考文献.........................................................32毕业设计（论文）专用纸第1页1绪论1.1研究目的及意义随着我国经济快速增长，科学技术的日新月异，自动控制系统得到了越来越广泛的应用。电动机作为最常用的驱动执行机构，在经济各领域应用极为广泛，它的控制受到广大技术员的高度重视。异步电动机在直接起动时瞬时冲击电流很大,这对电网造成冲击,并且起动时转矩冲击也很大,直接影响电动机本身及其拖动设备的使用寿命。为了降低起动电流，必须使用起动辅助装置来达到优化的作用。软起动用在电动机起动时，通过逐渐增大晶闸管的导通角来逐步增大启动电压，控制电机的起动电流不超过设定值，不仅有效的解决了电动机起动过程中的电流冲击和转矩冲击问题还可以根据应用条件调整起动参数。课题采取单片机来控制，似的该装置结构小巧、运行速度快、价格低，多功能、多用途，可以方便地满足技术要求，使起动具有可预测性、可控制性、可调整性、可重复性。1.2研究现状国内外发展情况(文献综述)1）国外软启动技术现状国外的一些学者及大公司都在致力于开发适合普通三相异步电机的专用软启动控制器，很多学者在这方面做了大量工作。国外软启动的产品主要是固态软启动装置，即晶闸管软启动和兼做软启动的变频器。在生产工艺有调速需求时，采用变频装置，无调速要求的场合，轻载启动采用晶闸管软启动，负载功率比较大或重载启动的场合采用变频软启动，晶闸管软启动装置是发达国家的主流产品。自1970年以来，国外对晶闸管三相交流调压技术进行了广泛研究，在工业领域得到了广泛应用，在某些领域应用显示出独特的技术优势。如，美国AB公司生产的315-2000KW的交流调压式电力电子软启动器。英国的CT公司，法国的TE公司，德国的AEG公司以及欧洲的ABB公司等均推出了软启动器系列产品。毕业设计（论文）专用纸第2页控制理论和微电子技术的发展。矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器和软启动器提供了理论基础，16位、32位高速微处理器，信号处理器DSP，专用集成电路ASIC的快速发展为实现软启动器高精度多功能化提供了途径。2）国内软启动现状我国对晶闸管软启动器的研究始于90年代，一些研究机构对此技术有一定研究成果。国内全数字晶闸管软启动产品的生产厂家，其产品均是对国外产品一定程度的仿制，而且多为低压产品，自己研制生产的高压软启动装置基本上处于起步阶段。技术状况如下:(1)软启动器的整机技术落后;(2)软启动产品所用半导体功率器件制造业几乎是空白，尤其是高电压、大电流的电力电子器件诸如门级可关断(GTO)晶闸管、绝缘栅双级晶体管(IGBT)、门极换流晶闸管(GCT)等尚未研制成功。(3)相关配套产业及行业落后。(4)可靠性及工业水平低。我国电动机软启动装置方面需要电动机启动调速，而资金、技术不十分雄厚的企业，采用国外变频启动调速价格十分昂贵，而且进口晶闸管元器件使用一段时间后特性参数会发生变化导致整串元器件损坏。1.3本课题研究内容相对于机械起动，电机软起动已然成为技术趋势。本课研究中小型电机，通过对电机起动过程的研究，设计软起动器，以达到可靠运行、降低损耗的目的，而且可以根据使用条件，设置不同的工作状态。本设计的主要内容如下：1．从理论上分析三相异步电动机的启动过程，分析得出异步电动机启动性能的改善可以通过改变所加电压来调节，然后分析各种传统电压方案的原理及利弊。2．分析三相调压电路的特点，选择一种典型的调压电路作为三相异步电机毕业设计（论文）专用纸第3页软启动器的主电路。在此基础上深入分析三项调压电路软启动器的基本原理。3．应用MATLAB/SIMULINK软件搭建异步电动机通过三相全控晶闸管控制的仿真模型，进行在不同触发角下的电动机的两端线电压及定子电流的仿真实验。对软启动器的硬件组成进行详细的分析和设计，同时介绍控制系统的软件设计思想、控制算法和软件实现。毕业设计（论文）专用纸第4页2异步电机起动方式研究三相异步电机有直接起到、传统降压起动和软起动三种方式。2.1交流电机的直接起动直接起动，也称为全压起动，将电动机直接投入额定电压网中，全部电压直接加在电机的绕组。直起的优点是起动设备和操作都比较简单。一般直接启动的设备包括：断路器、交流接触