异步电机作为现代工业电力拖动系统的主要动力源,直接起动时对电网、电机本身和拖动系统都会产生较大的电流、转矩和速度冲击。因此,在大部分情况下,异步电机通常需要配置软起动设备以改善其起动性能。针对调压调速型软起动方式、离散变频(Discrete Variable Frequency,DVF)软起动控制方式在解决软起动技术现有问题上的贡献度有限,本人所在电机软起动研究课题组在国家自然科学基金项目(51577110)的支持下展开深入研究,提出了一种基于空间电压矢量的、以可控硅为控制元件的低成本且具有变频特性的新型软启动器。该新型软启动器在实验测试中证明了其正确性和有效性,但基于空间电压矢量晶闸管软启动器理论和模型的建立还有很多需要深入研究的问题。在现有研究基础上,为了揭示异步电机空间电压矢量变频(Space Voltage Vector Variable Frequency,SVVF)软起动的动态过程,进一步提高电机起动性能,需要充分研究三相异步电动机的物理机理和动态数学模型。所以本文提出基于空间电压矢量晶闸管软启动器的建模与理论分析的进一步研究,深入分析其控制规律,对相关理论进行完善。本文主要工作总结如下:(1)分析异步电机的数学模型,根据电机的机械特性对现有的几种软起动方式进行比较。从三相异步电动机的等效电路为切入点着手进行分析,对相关基本关系式和参数进行推导与求解,通过对异步电机稳态数学模型的建立得到电压、起动转矩、起动电流之间的关系,从而对现有软起动方式进行对比分析;引入坐标变换的方法,分析异步电动机在三相静止坐标系和静止两相正交坐标系下的动态数学模型。(2)建立基于空间电压矢量的晶闸管软启动器与电机相统一的动态数学模型。根据晶闸管在异步电机起动过程中不同运行状态下的导通情况,在??0坐标系下对基于空间电压矢量的两相导通与三相导通的动态过程进行建模分析,重点得出在这两种导通情况下定子电流、转子电流、电压和磁链的数学解析表达式,并找到相关影响因素,明确其变化规律,分析SVVF过程的实质其实就是电压矢量在不同导通情况下的组合过程。(3)确定SVVF软起动的最优起动过程。根据两相导通、三相导通与零矢量的不同组合得到基于空间电压矢量的离散分频方法并进行7、6、5、4、3、2各级频率的仿真分析,同时对现有相关理论进行分析与综述,结合本课题所建立的动态数学模型,从理论和仿真上确立SVVF软起动的最优分频组合方案,详细介绍其7-4-3-2-1的最优起动过程。与DVF控制进行仿真与实验对比,结果表明,在相同起动时间和相同负载率的前提下,SVVF相较于DVF在7分频控制方式下最大电流有19%左右的下降。(4)SVVF软启动器的仿真验证及未来发展方向。通过建立基于MATLAB/Simulink的仿真模型,对SVVF软启动器与传统调压软启动器做仿真对比,可以得出在起动电流相同的前提下SVVF软启动器的起动转矩提升了约20%,但是其起动性能相较变频器仍有一定差距。基于此,沿着变频调速的思想和技术路线,提出一种基于交直交传统电路的新型可旁路变频软启动器的拓扑结构,并进行简要介绍。