软启动装置设计与仿真开题报告

本科毕业设计开题报告

题目: 三相异步电动机软启动装置设计与仿真

专题：

院（系）：电气与控制工程学院

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

教师职称：

黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告

题目三项异步电动机软启动装置设计与仿真来源自拟题目

1、研究目的和意义：

异步电动机在直接启动时瞬时冲击电流很大, 这对电网造成冲击, 并且启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。因此急需一种可以改善启动过程的设计来达到优化的作用。软启动用在电动机启动时，通过逐渐增大晶闸管的导通角来逐步增大启动电压，控制电机的启动电流不超过设定值，从而使得电机平稳的启动，减小对电网的冲击。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，可以提高精度，使启动具有可预测性、可控制性、可调整性、可重复性。

软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。

软启动器以体积小,转矩可以调节、启动平稳冲击小并具有软停机功能等优点得到了越来越多的应用,大有取代传统的自耦减压、星-角等启动器的趋势.由于软启动器是近年来新发展起来的启动设备,在设计、安装、调试和使用方面还缺少指导性的规范与规程.我们在软启动器的安装、调试工作中也遇到了一些实际技术问题.例如:不同启动负载软启动器的选型、软启动冲击电流与过流保护定值的配合、软启动设备容量与变压器容量的关系等问题。

（1）能使电机起动电压以恒定的斜率平稳上升，起动电流小，对电网无冲击电流，减小负载的机械冲击。

（2）起动电压上升斜率可调，保证了起动过程的平滑性，起动电压可依据不同负载在30%～70%Ue(Ue为额定电压)范围内连续可调。

（3）可以根据不同的负载设定起动时间。

（4）起动器还具有可控硅短路保护、缺相保护、过热保护、欠压保护。

2、研究/设计的目标：

利用三相异步电动机软启动器从本质上改善交流电动机的启动特性，而且具有节电运行、过流保护、过载保护、缺相保护等功能

3、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：

设计方案：

1.工作原理及硬件构成，该软启动器的硬件电路结构框图如图。

启停信号

电流检测显示报警

单片机

缺相检测存储

相位同步触发电机

信号检测

2.启动时(接到启动指令)，从单片机输出口产生移相触发脉冲，通过控制串接在三相异步电动机绕组中的双向晶闸管的导通角α，使之实现斜坡方式减压启动。在电机运行中，实时检测电机功率因数，据此改变导通角α，实现节电运行。过流与过载检测采用常规电流互感器电路，经整流、滤波、放大、A/D转换及隔离后送人单片机，由软件完成数据处理及判断。缺相检测采用同时检测三相电源的方法以判断缺相故障。在晶闸管导通期间，该电路Vo应输出高电平信号，否则该相缺相(电流为零)。各相的检测信号也送入单片机进行处理及判断。

软起动器主回路设计电路如图所示。

M 3

~

U

V

W

R

T

S

采用三组反并联晶闸管组成调压电路。在三组晶闸管和三相供电电源之间接入接触器，软起动时，接触器断开，软起动完成后接触器闭合。软停车开始时，接触器再次打到双向晶闸管端，软起动器投入到停车运行，如此重复来完成软起动和软停车。在三相电源侧通过隔离电路得到软起动器同步信号；在晶闸管输出侧即R 、S 、T 通过电阻分压而得到较低幅值的三相电压，再经过整流电路送入单片机做故障检测。而TAl ，TA2年TA3表示为霍尔传感器电流输出，该电流信号通过整流电路后转变成电压信号输入到控制回路。

设计步骤：

1.首先查资料了解现在国内外研究状况，总结软启动的发展。

2.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。

3.进行方案选择，确定控制方案。

4.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。

5.建立交流异步电机软启动控制的控制模型。

6.设计主电路，驱动电路和接口电路，画出电路原理图。

7.运用matlab 对软启动进行仿真

4、方案的可行性分析：

交流电动机的软启动方式是现今研究的一个方向，国内有许多软启动的产品，软启动的方法也有多种，根据已有经验选择合适的器件，搭配合理的电路配以单片机的控制，可以使起动时的调压更准确快速，从而减少交流电动机起动时对自身的损害以及对电网和附近器件的影响。所以我认为这一方案是可行的。

5、时间进程

12月7日—12月12日，确定毕业设计题目

12月13日—12月18日，搜集与本题目相关的资料

12月20日—12月25日，研究设计内容，完成开题报告

3月24日—3月30日，研究设计总体的构架

3月31日—4月6日，设计流程图

4月7日—4月13日，根据流程图，设计整体电路图

4月21日—4月27日，学习Matlab软件

5月5日—5月18日，编写程序

5月19日—5月25日，修改程序并分析仿真结果

6月2日—6月8日，整理论文

6月9日—6月15日，完成毕业设计答辩