新型磁控软起动控制器的研制

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三相异步电动机在我国的工业生产的各个领域中应用广泛,当电机直接起动时,起动电流能达到额定电流的5~7倍,该冲击电流会对电机自身造成损害,也可能引起电网电压急剧下降,破坏同电网其它设备的正常运行。软起动技术的使用能够有效抑制电机的起动电流,改善电机的起动性能。   本文首先比较了目前交流异步电动机的几种常用软起动方法,分析了各自的优缺点。由于磁控软起动技术具有适用范围广、可靠性高、价格低廉等优点。因此,本文提出基于磁控软起动技术设计出一种新型磁控软起动控制器。在分析磁控软起动系统的结构和工作原理的基础上,根据控制器在磁控软起动系统中的作用和设计要求,通过比较几种磁控软起动控制器的设计方案的优缺点,最终确定了基于双CPU的新型磁控软起动控制器方案。根据控制器的总体设计要求,完成了新型磁控软起动控制器的硬件设计。详细阐述了各单元电路的功能和设计思路,包括双CPU通信电路、电流电压信号采集与调理电路、A/D转换电路、同步信号采集电路、晶闸管驱动电路、输入输出接口电路以及通信接口电路,给出了相应的硬件实现电路和功能分析。针对控制器的抗干扰设计要求,给出了具体的硬件抗干扰措施。研究了恒流软起动方式的智能控制算法。为恒流软起动方式设计了模糊PID控制器,对其设计思路、设计过程和软件实现方法进行了详细的论述。通过模糊控制方法对Kp参数进行自适应调节的控制算法综合了PID控制和模糊控制的优点,具有较快的响应速度,较高的精度和鲁棒性。在硬件设计和恒流软起动智能控制算法研究的基础上,完成了控制器的各软件功能模块的软件设计,包括系统主程序、初始化、自检、允许起动/软停条件检测、软起动过程控制、人机交互等软件模块,给出了程序设计的流程图,并给出了具体的软件抗干扰措施。最后,对新型磁控软起动控制器进行了试验研究。介绍了试验平台、调试过程和试验结果。试验结果表明新型磁控软起动控制器性能稳定,能实现三相异步电机的恒流软起动,起动特性好。本研究表明,基于磁控软起动技术,采用智能控制算法和双CPU处理器的新型磁控软起动控制器具有成本低、集成度高、可靠性好、适用范围广的优点,在工业生产的电机软起动领域具有广阔的发展前景。
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