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随着我国经济的迅猛发展,电力消费的快速增长,近年来智能电机软起动器的应用越来越广泛,本实验室研究的基于可变电抗器的智能固态软起动器在补偿电机起动时的感性无功和容性无功上有极为显著的成效。本文是将无功电流检测应用到了智能软起动器上,在电机起动过程中快速准确地检测出需要补偿的无功量,使软起动控制更加精确合理,并通过实验来验证无功电流检测应用的可行性与重要性。
本文在查阅、分析和归纳了国内外无功电流检测及电机软起动控制的相关技术的基础上,以合理精确地控制电机软起动及节省电力资源为目的,进行了相应的研究与设计:首先分析了无功电流的检测指标,在此前题下研究了三种不同类型的电流检测传感器的工作原理和应用电路,比较了各自的优缺点,最后选择设计了电流互感器为软起动器信号检测电路中检测实时电流的传感器。其次根据所选电流传感器完成了实时电流检测的硬件电路设计,电流电压信号经过调理滤波限幅电路的处理,送入A/D转换电路转换成为信号算法处理环节的输入信号。其中设计了三阶滤波器作为除噪滤波电路,能对50Hz工频信号的相移降低到2×10-3度,十分适合用于电机起动电流、电压信号的检测调理电路中。接着研究了无功电流的检测算法,通过仿真数据及图形比较了基于傅立叶分析的滑窗迭代算法和ip-iq算法。其中基于瞬时无功功率理论的ip-iq法运算简单且精度高,能有效消除了电网电压畸变和不对称对谐波及无功电流检测的不利影响,可以做到直流分量不衰减,延时微小,而基于不同输入模型的算法仿真结果也表明ip-iq算法能够达到无功电流的检测指标,对电机软起动器中实时电流的无功分量进行准确及时的提取。最后,将无功电流检测方法应用到基于可变电抗器的电机智能固态软起动器中,对低压及高压电机进行软起动实验,实验数据表明其控制结果很好,能使电机软起动过程更加安全合理,达到节省能源、稳定起动的目的,验证了无功电流检测应用的必要性。