由于电气化铁道采用单相交流供电,目前8G型电力机车辅助系统电机采用电容分相直接起动方式来实现单相供电时三相异步电机的起动,存在着起动电流大和起动转矩不足的问题,致使电机烧损严重。软起动器因其可以降低电机的起动电流、节约能源等优点广泛应用于三相异步电机的起动中。本文在对三相异步电机软起动方法进行分析的基础上提出一种低成本的软起动方法,既可以实现单相—三相交流变换,又可以实现辅助电机的软起动。系统采用分级变频控制策略保证电机在起动初期具有低电流高转矩的特性。分级变频是指通过控制晶闸管的触发脉冲,有选择地让工频信号的某些半周波通过,而另一些半周波截止,由此达到变频的目的。本文重点研究了分级变频技术的实现方法,确定了各晶闸管的触发时刻和顺序以获得尽量对称的三相交流电源;在此基础上,提出了相应的控制策略,包括最小频率的确定、频率等级的划分、如何进行频率切换和电压调节等,进一步研究了分相电容如何取值及其投入运行的时刻。本文利用MATLAB/SIMULINK构建了系统模型,对三相电机在单相供电时的分级变频软起动方法进行了仿真,并与电容分相直接起动方式进行比较,证明了该方案可以降低电机的起动电流,在低频时可以提高电机的起动转矩。在理论分析与仿真的基础上,完成了以TMS320 LF 2407A DSP为微处理器的实验研究。实验结果表明,这种软起动方式可以降低电机的起动电流,而且在低频时可以获得较大的起动转矩,但是当频率切换到50Hz时,由于电容的投入使获得的三相交流电源不对称,起动转矩减小。进一步研究表明,本文提出的软起动方案可以使8G机车上的通风机电机软起动,当通风机电机起动后可以作为劈相机为空压机电机提供三相交流电,使其在三相近似对称交流电源下起动。