基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动系统，包括微控制器MCU、预充磁磁场矢量控制电路，所述预充磁磁场矢量控制电路由均与微控制器MCU连接的六只电力晶闸管组成，三相交流电源的A、B、C相分别两只电力晶闸管与三相异步电动机连接；所述微控制器MCU分别与设置在三相交流电源的A、B、C相与三相异步电动机之间的第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器连接；还公开了一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动方法；通过本发明专利技术能够为三相预充磁和两相预充磁，使定子达到“预热”的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电机变频软起动
，具体涉及一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动系统及其方法。
技术介绍
在改变电压的同时不改变电源频率存在两个严重的缺点：一、起动转矩小，三相交流感应电动机起动转矩和所加的定子侧端电压的平方成正比，当电压降低时，起动转矩以电压降低的平方倍数降低。在重载或满载起动时会使电机进入堵转保护而起动失败；二、不能改变定子磁场的转速，起动转差过大；电机刚起动时，转子转速较低，三相晶闸管降压起动的定子磁场是以同步转速在转动，相对于低转速的转子，转差很大。在此之前有人提出过离散变频，离散变频是基于工频三相电，通过晶闸管使某些正弦半波导通而某些不导通来改变输入电机的电源频率，以此来产生变频的效果，这在理论上是没有问题的，但是经过仿真和实验发现离散变频后的电源谐波含量很大，用15KW的异步电机带45％的负载时便出现谐波影响很大，电机抖动明显的现象。变频器也有被用作软起动器的，虽然起动效果较好，但变频器在技术上属于交-直-交结构，它首先将三相工频电源进行三相桥式不可控整流，然后对整流输出的直流电压进行滤波，最后采用脉冲宽度调制(PWM)技术输出电压频率都可调的可控交流电，变频器结构、技术复杂，成本较高，做变频器使用不易于普及推广。综上所示，目前软起动技术存在着起动电流大、脉动转矩分量较大、起动转矩低、起动过程谐波含量高等特点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动系统及其方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动系统，该系统包括微控制器MCU、预充磁磁场矢量控制电路，所述预充磁磁场矢量控制电路由均与微控制器MCU连接的六只电力晶闸管组成，三相交流电源的A、B、C相分别两只电力晶闸管与三相异步电动机连接；所述微控制器MCU分别与设置在三相交流电源的A、B、C相与三相异步电动机之间的第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器连接。本专利技术实施例还提供一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动方法，该方法为：依次对三相异步电动机的三相或者任意两相对应的定子预充磁，然后根据所述定子预充磁的定子磁链方向依次切换三相异步电动机的电机起动电压，最后根据六边形电压矢量控制三相异步电动机的变频软起动。上述方案中，所述根据六边形电压矢量控制三相异步电动机的变频软起动，具体为：7分频下在一个旋转磁场矢量控制周期内每次开一组两相循环导通并且导通中间设置有第一间隔角度；待三相异步电动机到达额定转速后切换到4分频下运行，在一个旋转磁场矢量控制周期内每次开两组两相循环导通并且导通中间设置有第二间隔角度；待三相异步电动机到达额定转速后切换到3分频下运行，在一个旋转磁场矢量控制周期内每次开三组两相循环导通并且导通中间设置有第三间隔角度；待三相异步电动机到达额定转速后切换到2分频下运行，在一个旋转磁场矢量控制周期内每次开六组组两相循环导通并且导通中间设置有第四间隔角度，待三相异步电动机到达额定转速后切换到工频电源，电压直接调到工频电压或继续按调压起动方式迅速增大起动电压，直到电机起动完成达到额定转速，形成了对电机预充磁条件下的空间矢量旋转磁场7-4-3-2-1分频变频软起动。上述方案中，所述旋转磁场矢量控制周期为AC-BC-BA-CA-CB-AB相。上述方案中，所述第一间隔角度、第二间隔角度、第三间隔角度、第四间隔角度均大于等于三十度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术能够分别为三相预充磁和两相预充磁，三相预充磁是对三相电机的三相都适当地接入电网一段合适的时间而两相预充磁是对三相电机的任意两相适当地接入电网一段合适的时间，使电机的定子达到“预热”的效果；接着电机进入软起动，把软起动的第一个电压磁链无缝连接到预充磁形成的磁链中，从而达到使电机起动平稳和增大起动转矩的目的；同时，在电机起动过程中利用六边形旋转磁场原理实现7、4、3、2、1分频的变频过程，至此实现电机能平稳缓慢起动和增大电机起动转矩降低起动电流的目的附图说明图1为本专利技术实施例提供一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动系统的主回路结构拓扑图；图2为本专利技术对电机三相和两相充磁时的三相电源导通电压波形图。、；图3为本专利技术在7分频、4分频、3分频、2分频和工频下的旋转磁场矢量控制的三相电源导通电压波形图；图4为本专利技术在7分频下对称的三相电源电压相量图；图5为本专利技术在7分频、4分频、3分频、2分频下的磁场矢量控制软起动器各个导通区间对应的电压相量图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动系统，如图1所示，该系统包括微控制器MCU7、预充磁磁场矢量控制电路，所述预充磁磁场矢量控制电路由均与微控制器MCU7连接的六只电力晶闸管组成，三相交 流电源的A、B、C相分别两只电力晶闸管与三相异步电动机11连接；所述微控制器MCU7分别与设置在三相交流电源的A、B、C相与三相异步电动机11之间的第一电流互感器8、第二电流互感器9、第三电流互感器10连接。具体地，第一晶闸管1和第四晶闸管4实现对交流电源A相的控制，第三晶闸管3和第六晶闸管6实现对交流电源B相的控制，第五晶闸管5和第二晶闸管2实现对交流电源C相的控制；其中所述第一晶闸管1、第三晶闸管3、第五晶闸管5分别控制A、B、C相的正半周，所述第四晶闸管4、第六晶闸管6、第二晶闸管2分别控制A、B、C相的负半周；所述第一电流互感器8、第二电流互感器9、第三电流互感器10用于将三相电流信号传递给微控制器MCU7用于对电流监测和做限流起动。例如：如图3的A图所示，其中AC相表示以A相过零上升沿开始计算触发角第一开晶闸管1、第二晶闸管2；BC相表示以C相过零下降沿开始计算触发角开第三晶闸管3、第二晶闸管2；BA相表示以B相过零上升沿开始计算触发角开第三晶闸管3、第四晶闸管4；CA相表示以A相过零下降沿开始计算触发角开第五晶闸管5、第四晶闸管4；CB相表示以C相过零上升沿开始计算触发角开第五晶闸管5、第六晶闸管6；AB相表示以B相过零下降沿开始计算触发角开第一晶闸管1、第六晶闸管6。、所述晶闸管的触发角度范围从30°到210°。本专利技术实施例还提供一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动方法，该方法为：依次对三相异步电动机11的三相或者任意两相对应的定子预充磁，然后根据所述定子预充磁的定子磁链方向依次切换三相异步电动机11的电机起动电压，最后根据六边形电压矢量控制三相异步电动机11的变频软起动。如图2的A图和B图所示，A图阴影部分为三相预充磁下的三相电压导通的电压波形，以AC和BC相为例说明，当A相过零点角度为α1(α1＜210°)时，由微控制器MCU7同时给第一晶闸管1、第二晶闸管2发送触发信号，A相正半周和C相的负半周导通，此时电机电压为紧接着检测到C相的过零点角 度为α1时由微控制器MCU7同时给第三晶闸管3、第二晶闸管2发送触发信号，B相正半周和C相的负半周导通，此时电机电压为至此，形成一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动系统，其特征在于，该系统包括微控制器MCU、预充磁磁场矢量控制电路，所述预充磁磁场矢量控制电路由均与微控制器MCU连接的六只电力晶闸管组成，三相交流电源的A、B、C相分别两只电力晶闸管与三相异步电动机连接；所述微控制器MCU分别与设置在三相交流电源的A、B、C相与三相异步电动机之间的第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动系统，其特征在于，该系统包括微控制器MCU、预充磁磁场矢量控制电路，所述预充磁磁场矢量控制电路由均与微控制器MCU连接的六只电力晶闸管组成，三相交流电源的A、B、C相分别两只电力晶闸管与三相异步电动机连接；所述微控制器MCU分别与设置在三相交流电源的A、B、C相与三相异步电动机之间的第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器连接。2.一种基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动方法，其特征在于，该方法为：依次对三相异步电动机的三相或者任意两相对应的定子预充磁，然后根据所述定子预充磁的定子磁链方向依次切换三相异步电动机的电机起动电压，最后根据六边形电压矢量控制三相异步电动机的变频软起动。3.根据权利要求1所述的基于预充磁的感应电机旋转磁场变频软起动方法，其特征在于，所述根据六边形电压矢量控制三相异步电动机的变频软起动，具体为：7分频下在一个旋转磁场矢量控制周期内每次开一组两相循环导通并且导通中间设置有第一间隔角度；待三相异步电动机到达...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟彦京，荣为青，陈君，高泽宇，吴辉，段明亮，马汇海，陈景文，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61