基于SVPWM的軟起動(dòng)器研究

陳景文， 張 東

(陜西科技大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院， 陜西 西安 710021)

基于SVPWM的軟起動(dòng)器研究

陳景文， 張 東

(陜西科技大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院， 陜西 西安 710021)

傳統(tǒng)的基于電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的調(diào)壓調(diào)速軟起動(dòng)器在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)方面普遍存在著起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小但電流大，且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流非線性的情況.為此，提出了一種以變頻調(diào)速理論為基礎(chǔ)，以電壓空間矢量(SVPWM)原理為實(shí)現(xiàn)方法，并在深入研究這種以定子磁鏈軌跡為控制手段和方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種六邊形磁鏈軌跡的電壓空間矢量控制策略的新型軟起動(dòng)器.使電壓/頻率比值相對(duì)穩(wěn)定，保證電機(jī)主磁通穩(wěn)定，在獲得較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，又保證較小的起動(dòng)電流.最后對(duì)所設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測試，測試結(jié)果驗(yàn)證了該控制策略的正確性和有效性.

電壓空間矢量； 軟起動(dòng)； 控制策略； 系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

0 引言

迄今為止，交流異步電機(jī)仍然是重要的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，消耗工業(yè)電能的50%以上.二十世紀(jì)60年代開始使用傳統(tǒng)的定子電阻/電抗頻敏變阻器軟起動(dòng)，水阻液阻軟起動(dòng)等降壓起動(dòng)方法，但起動(dòng)效果和特性都不佳.二十世紀(jì)70年代開始進(jìn)入電力電子器件的快速發(fā)展時(shí)期，晶閘管移相觸發(fā)開始使用于降壓軟起動(dòng)(即電子軟起動(dòng)器)，該方法屬于調(diào)壓調(diào)速控制原理，與傳統(tǒng)軟起動(dòng)相比有體積小、動(dòng)作快等優(yōu)點(diǎn)，但是調(diào)壓軟起動(dòng)存在轉(zhuǎn)矩小、電流大等問題.二十世紀(jì)80年代，變頻技術(shù)開始發(fā)展成熟，其除可以控制電機(jī)的調(diào)速運(yùn)行外，也完美的解決了異步電機(jī)的起動(dòng)問題，但由于存在切換時(shí)電流突變的現(xiàn)象，到目前為止難以解決變頻到工頻的切換問題[1-3].

為提高異步電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、降低起動(dòng)電流.國外有人率先提出了離散變頻軟起動(dòng).其原理是在晶閘管軟起動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，通過控制導(dǎo)通的周波數(shù)和每個(gè)工頻周期內(nèi)導(dǎo)通電壓的波形來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)控制.它在原理上屬于變頻調(diào)速，但在技術(shù)路線上由于采用現(xiàn)有周波取樣的方法雖然能夠適當(dāng)提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但存在諧波含量高電流仍然比較大等問題[4,5].

綜上所述，目前軟起動(dòng)技術(shù)都存在著大電流、小轉(zhuǎn)矩的根本問題.這是基于調(diào)壓調(diào)速的基本原理所導(dǎo)致的，而離散變頻軟起動(dòng)技術(shù)雖然在增加轉(zhuǎn)矩方面有一定的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是由于其工作原理和電機(jī)自身的特點(diǎn)，在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場和抑制諧波方面又帶了負(fù)序磁場過大，諧波電流過高等問題，在解決需要高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和低起動(dòng)電流的應(yīng)用方面其理論和技術(shù)的貢獻(xiàn)度有限[6-8].針對(duì)這種狀況，在大量的試驗(yàn)和剖析的基礎(chǔ)上，作者提出了一種基于電壓空間矢量的軟起動(dòng)器控制原理和實(shí)現(xiàn)方法.

1 電壓空間矢量軟起動(dòng)器的控制實(shí)現(xiàn)方法和策略

本文提到的基于電壓空間矢量的軟起動(dòng)器，借鑒了SVPWM的思想即使電機(jī)定子產(chǎn)生圓形磁場，但又不同于通常提到的SVPWM，通常所說的電壓空間矢量控制是針對(duì)三相橋式電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提出的.其供電電源通常是直流的電壓源或電流源，通過控制三組橋臂的六只開關(guān)管，使其產(chǎn)生8種組合，從而實(shí)現(xiàn)了空間上的8種電壓矢量[9-11].而磁場可以近似等于電壓的積分，因此也會(huì)在電機(jī)的定子產(chǎn)生8種磁鏈?zhǔn)噶浚ㄟ^組合產(chǎn)生近似的圓形磁場.

而本文的電壓空間矢量是基于交流電源的三相晶閘管調(diào)壓電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提出的，在電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上不同于SVPWM，最終控制及實(shí)現(xiàn)方式上也區(qū)別于SVPWM[12-14].由于本文采用半控型器件晶閘管，其自身不能控制關(guān)斷只能在自然換向點(diǎn)處關(guān)斷.因此本文選用控制電源的部分電壓導(dǎo)通，在下一個(gè)周期再依次導(dǎo)通部分電壓，從而實(shí)現(xiàn)電壓矢量的控制.并通過控制時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)電機(jī)定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)變頻功能.

1.1 基于正弦波電壓的空間矢量軟起動(dòng)器矢量分布分析

迄今為止電壓空間矢量控制理論的應(yīng)用幾乎都是以三相對(duì)稱交流或直流供電條件下實(shí)現(xiàn).在對(duì)稱交流電源供電下，定子磁鏈的大小和旋轉(zhuǎn)方向由電源的幅值和頻率確定，穩(wěn)態(tài)下電機(jī)的磁鏈軌跡為圓；采用直流供電時(shí)，在電壓空間矢量控制下形成由一個(gè)多邊形組成的近似圓形電機(jī)磁鏈軌跡[15-18].這兩種控制方法和原理已經(jīng)成功的應(yīng)用于現(xiàn)存的各種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，在理論上是成熟的，在方法上也是比較完善的.而本文所要研究的所謂正弦兩相交變供電是指由于對(duì)電機(jī)施加的是取自交流電網(wǎng)的某時(shí)段的正弦電壓，并根據(jù)一定規(guī)則加載到電機(jī)兩相繞組上，這相當(dāng)于加在電機(jī)繞組上的電源既不是對(duì)稱三相，也不是直流母線上三相逆變橋.

基于正弦波電壓空間矢量軟起動(dòng)器實(shí)現(xiàn)以感應(yīng)電機(jī)定子獲得圓形磁鏈軌跡為目標(biāo)，以交替使用不同的電壓空間矢量為手段實(shí)現(xiàn).為獲得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子正六邊形磁鏈軌跡，在一個(gè)正弦周期內(nèi)有選擇地單獨(dú)觸發(fā)某兩相得到一個(gè)線電壓，每個(gè)線電壓結(jié)束后間隔tg=(7π/6+α)/ω1，α為觸發(fā)角，七個(gè)周期獲取六個(gè)線電壓依次作用于定子兩端就會(huì)在轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)六邊形旋轉(zhuǎn)磁鏈，調(diào)節(jié)α來改變線電壓大小以完成對(duì)電動(dòng)機(jī)恒Es/f控制.6個(gè)線電壓構(gòu)成一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期，頻率50/7≈7.14Hz.以感應(yīng)電機(jī)為星型接法情況做研究，電壓空間矢量軟起動(dòng)控制策略參照圖1，具體步驟如下：

(1)以每個(gè)電壓矢量中相對(duì)偏正的相電壓為參考電壓，相電壓的最近過零點(diǎn)即為該電壓矢量的零參考點(diǎn)，即圖1中的每個(gè)矢量觸發(fā)前的實(shí)心點(diǎn).如以A相過零上升沿為觸發(fā)角零點(diǎn)，當(dāng)ω1t=α1時(shí)同時(shí)觸發(fā)A、C相，導(dǎo)通電壓為UAC，電流過零時(shí)自然關(guān)斷.

(2)由控制器控制可控硅導(dǎo)通間隔時(shí)間tg(此時(shí)可認(rèn)為插入開路零電壓矢量)，后再觸發(fā)導(dǎo)通UBC,依此循環(huán)觸發(fā)形成UAC-UBC-UBA-UCA-UCB-UAB-UAC的六邊形電壓空間矢量.

圖1 電壓空間矢量7.14 Hz控制下的三相電壓導(dǎo)通波形圖

基于正弦波電壓空間矢量軟起動(dòng)器以開環(huán)的控制策略為手段，通過程序控制晶閘管導(dǎo)通情況如圖2所示，使得電機(jī)兩端定子電壓空間矢量按照六邊形規(guī)律變化.

圖2 電壓空間矢量7.14 Hz控制下的三相電源波形圖

1.2 電壓空間矢量軟起動(dòng)器實(shí)現(xiàn)方法和控制策略研究

基于電壓空間矢量的軟起動(dòng)器研究采用電壓空間矢量的控制算法在調(diào)節(jié)電源頻率的同時(shí)，也調(diào)節(jié)了電源電壓.并使電壓/頻率比值相對(duì)穩(wěn)定，保證電機(jī)主磁通穩(wěn)定，在獲得較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，起動(dòng)電流又不致過大.基于電壓空間矢量的軟起動(dòng)器采用六邊形、十二邊形等多邊形磁鏈軌跡控制(6邊形軌跡可以采用可控硅等半控器件實(shí)現(xiàn)，12邊形則必須使用全控性器件)，使磁鏈軌跡接近圓形，可以起動(dòng)帶有一定負(fù)載或較大慣性負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，而電流保持在相對(duì)較小的值.

圖3為所應(yīng)用的主電路結(jié)構(gòu).以7.14Hz時(shí)六邊形的磁鏈軌跡控制為例子，具體電壓調(diào)節(jié)實(shí)施方式如下.

如圖2所示為電壓空間矢量控制的三相電源波形圖.該圖是以α為90 °觸發(fā)為例來說明的，其中t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7對(duì)應(yīng)不同的晶閘管觸發(fā)時(shí)刻，陰影部分表示導(dǎo)通的時(shí)間.

每次觸發(fā)晶閘管時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)觸發(fā)角α的大小來調(diào)節(jié)電壓大小，由于電壓空間矢量控制的周期為50/7≈7.14 Hz，結(jié)合前面的電壓調(diào)節(jié)，可以保持恒定的電壓/頻率比，即保持電機(jī)主磁通恒定.待電機(jī)達(dá)到7.14 Hz以及輸出相應(yīng)電壓后，可以按同樣的方法將電源頻率分別調(diào)節(jié)至10 Hz、12.5 Hz、16.7 Hz、25 Hz等，待電機(jī)達(dá)到該頻率以及輸出相應(yīng)電壓后再接入工頻電源，繼續(xù)按調(diào)壓方式或限流的方式不斷增大起動(dòng)電壓，直至電機(jī)起動(dòng)完成；也可在電機(jī)達(dá)到7.14 Hz以及輸出相應(yīng)電壓后，直接接入工頻電源，繼續(xù)按調(diào)壓方式或限流方式不斷增大起動(dòng)電壓，直至電機(jī)起動(dòng)完成.

圖3 電壓空間矢量軟起動(dòng)器主電路

2 電壓空間矢量軟起動(dòng)控制策略仿真分析

上一節(jié)主要是對(duì)電壓空間矢量軟起動(dòng)從理論上進(jìn)行分析，并用圖解法分析了電壓空間矢量軟起動(dòng)器.下面主要根據(jù)上文電壓空間矢量軟起動(dòng)器理論分析內(nèi)容，利用MATLAB中SIMULINK工具箱對(duì)電壓空間矢量控制策略的軟起動(dòng)建模和仿真.

仿真中所用的電源電壓為：

2.1 仿真參數(shù)

按照軟起動(dòng)原理圖，利用MATLAB仿真軟件SIMULINK工具箱搭建其仿真模型.仿真參數(shù)設(shè)置如下：三相交流電源為U1=380 V、頻率f1=50 Hz，異步電動(dòng)機(jī)額定功率P=15 Kw、額定電壓Ue=380 V、額定頻率fe=50 Hz，額定電流Ie=28.5 A，額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩Te=100 N·m.

2.2 電壓空間矢量軟起動(dòng)仿真分析

依據(jù)上面提出的參數(shù)，對(duì)電壓空間矢量軟起動(dòng)控制過程的分析，仿真結(jié)果如圖4所示.圖4為在電壓空間矢量控制下的A相定子電流波形、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速曲線、電磁轉(zhuǎn)矩瞬時(shí)值.由圖4可見，定子電流是隨著定子電壓斷續(xù)而斷續(xù)的，電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)時(shí)由于靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩比較大且電動(dòng)機(jī)需要加速起動(dòng)，所以剛開始起動(dòng)電流比較大，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)不連續(xù)的，單次脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大斷續(xù)時(shí)間也等于tg，由前面分析知tgmax=23.3 ms，tgmin=13.3 ms根據(jù)電動(dòng)機(jī)電磁場理論，定子斷電瞬間轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)電流不等于0，電流在定子回路內(nèi)按電路時(shí)間常數(shù)衰減，若斷電時(shí)間很短，忽略衰減過程，則感應(yīng)電機(jī)將在連續(xù)磁場中穩(wěn)定運(yùn)行.

圖4 電壓空間矢量控制下定子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩

此時(shí)感應(yīng)電機(jī)帶80%負(fù)載起動(dòng)，起動(dòng)過程電流瞬時(shí)值最大為308A，有效值最大為105A，0.2s后待電動(dòng)機(jī)進(jìn)入7.14Hz的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流減小到45A，約為額定電流的1.5倍；從整體來看起動(dòng)過程瞬間脈動(dòng)電流較大，也較斜坡升壓減小24.5%，只是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的額定電流較50Hz時(shí)大了50%，所以此時(shí)的7.14Hz不能長時(shí)間運(yùn)行，只能作為短時(shí)調(diào)速或電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程.基于電壓空間矢量的軟起動(dòng)控制方法是以電動(dòng)機(jī)定子磁鏈為被控對(duì)象，以獲得轉(zhuǎn)子六邊形磁鏈軌跡為目的設(shè)計(jì)的控制算法.按磁鏈軌跡的控制算法使得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加速更平滑，運(yùn)行更加穩(wěn)定.

圖5為感應(yīng)電機(jī)按電壓空間矢量六邊形磁鏈軌跡控制下的轉(zhuǎn)子磁鏈.電動(dòng)機(jī)靜止時(shí)感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈按六邊形軌跡增加，隨著轉(zhuǎn)速的上升感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈軌跡開始螺旋增大趨近于圓形.因?yàn)榇沛溤诟袘?yīng)電機(jī)電壓斷續(xù)tg時(shí)間內(nèi)是按電路時(shí)間常數(shù)衰減的，即為圖5中的波浪線，斷電時(shí)間內(nèi)就是磁鏈凹進(jìn)入的時(shí)間，待電機(jī)又通電后磁鏈開始加速，即為磁鏈曲線外凸的過程.

圖5 電壓空間矢量控制下六邊形定子磁鏈軌跡

3 基于電壓空間矢量軟起動(dòng)器研發(fā)

由于電壓空間矢量軟起動(dòng)器硬件系統(tǒng)是強(qiáng)電和弱電相互結(jié)合的系統(tǒng)，為了防止強(qiáng)弱電間的干擾，硬件系統(tǒng)必須進(jìn)行隔離設(shè)計(jì).

本系統(tǒng)選用高性能32位芯片STM32作為主控制器.該軟起動(dòng)器硬件包括兩部分，分別是主回路和控制回路.以stm32為主控制器，Altera公司的EPM240T100C5N-CPLD可編程邏輯器件作為輔助控制芯片，選用紅外遙控的方式進(jìn)行操作設(shè)計(jì)等.

3.1 系統(tǒng)整機(jī)設(shè)計(jì)

圖6為系統(tǒng)框圖.主要由反并聯(lián)晶閘管主回路、脈沖觸發(fā)產(chǎn)生模塊、電壓電流檢測模塊等幾部分組成.其中缺相、相序檢測構(gòu)成電壓檢測部分，STM32控制芯片接收到檢測信息后產(chǎn)生控制信號(hào)，形成觸發(fā)脈沖序列.

圖6 整機(jī)設(shè)計(jì)圖

該閉環(huán)系統(tǒng)的核心是STM32微控制器，當(dāng)R相電壓，VRN下降沿時(shí)，電壓檢測到過零檢測器(ZCD)電路的數(shù)字脈沖，此脈沖輸入到微控制器STM32.通過STM32微控制器中產(chǎn)生六路觸發(fā)脈沖序列，通過晶閘管改變電源電壓幅值，達(dá)到控制電機(jī)起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩的目的.

3.2 硬件設(shè)計(jì)

軟起動(dòng)器硬件電路設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程當(dāng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是整個(gè)系統(tǒng)能安全可靠工作的前提.電壓同步檢測，電壓過零檢測、缺相和相序檢測；電流檢測；控制及運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置和顯示；采集外部輸入信號(hào).

(1)主控模塊：為STM32及其外圍電路.完成信號(hào)檢測、判別、處理與控制，與遙控進(jìn)行通訊等.

(2)輔助控制模塊：以CPLD為中樞，實(shí)現(xiàn)對(duì)STM32的控制信號(hào)濾波，發(fā)出對(duì)應(yīng)觸發(fā)脈沖序列，給出旁路輸出及故障報(bào)警等信號(hào).

(3)電流檢測模塊：檢測電流實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)和限流作用.

(4)晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)：產(chǎn)生正確的觸發(fā)脈沖保證晶閘管的可靠觸發(fā)是整個(gè)系統(tǒng)工作的前提.

3.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

軟件運(yùn)行過程主要有：上電后進(jìn)行程序初始化，初始化完成后，系統(tǒng)首先進(jìn)行自我檢測，檢查是否存在如：缺相、相序錯(cuò)誤等故障，若有故障停機(jī)檢修，排除故障，給出準(zhǔn)備信號(hào).讀入基于正弦波電壓空間矢量的起動(dòng)方式，對(duì)各參數(shù)的整定值進(jìn)行采樣，根據(jù)給定的初始電壓、電流值的大小確定晶閘管起始觸發(fā)角.判斷起動(dòng)是否開始，調(diào)用起動(dòng)程序，判斷起動(dòng)是否完成，若完成則吸合交流接觸器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理及顯示，同時(shí)在運(yùn)行過程中進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)故障則直接停車，反之，則讀入設(shè)定停車方式.若起動(dòng)未完成則進(jìn)一步判斷相應(yīng)參數(shù)是否需要調(diào)整，根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)進(jìn)行起動(dòng).

由于篇幅有限，主要就主程序的設(shè)計(jì)作一詳細(xì)說明，電壓空間矢量軟起動(dòng)主程序，作為控制系統(tǒng)的大腦，對(duì)控制系統(tǒng)的各個(gè)子程序的行為起到指揮和調(diào)配作用.本設(shè)計(jì)中主程序如圖7所示，雖然其結(jié)構(gòu)看似簡單，但是其是整個(gè)控制系統(tǒng)的靈魂，重要性無可替代.下面詳細(xì)介紹其工作過程.

圖7 系統(tǒng)總流程圖

首先在控制系統(tǒng)上電后，要對(duì)主控制芯片內(nèi)部的各個(gè)寄存器、外部的各個(gè)引腳進(jìn)行上電初始化初始化操作；然后運(yùn)行一系列的系統(tǒng)檢測子程序，達(dá)到故障自檢測的目標(biāo)，通過讀取各個(gè)對(duì)應(yīng)引腳的參數(shù)，來判斷當(dāng)前電動(dòng)機(jī)所處環(huán)境是否可以進(jìn)行起動(dòng)，這一階段運(yùn)行的子程序主要有通過檢測電壓、電流相序.未接通三相電網(wǎng)電壓前LCD上會(huì)一直顯示缺相，直到接通三相電后才會(huì)進(jìn)行端口的信號(hào)檢測.如果檢測結(jié)果符合電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，就會(huì)進(jìn)入到鍵掃描環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)用于監(jiān)測到一旦有人工輸入的控制信號(hào)通過紅外遙控輸送至控制系統(tǒng)，則可以進(jìn)入到鍵處理環(huán)節(jié)，再由相關(guān)子程序?qū)斎氲目刂菩盘?hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，等待開始起動(dòng)；如果檢測子程序輸出的檢測結(jié)果不符合電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，則會(huì)進(jìn)入運(yùn)行中的狀態(tài)參數(shù)顯示和突發(fā)故障及時(shí)處理環(huán)節(jié)，在故障處理完成后重新檢測是否符合電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的條件.系統(tǒng)運(yùn)行過程中系統(tǒng)的電壓、電流等參數(shù)會(huì)實(shí)時(shí)顯示，供操作人員參考；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的突發(fā)故障，故障檢測程序?qū)⒓皶r(shí)做出顯示并處理.

4 電壓空間矢量軟起動(dòng)器樣機(jī)測試結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)室分別對(duì)斜坡升壓軟起動(dòng)、電壓空間矢量控制軟起動(dòng)做了測試實(shí)驗(yàn)，測試實(shí)驗(yàn)條件如下：三相AC電源U=380 V、f=50 Hz，電機(jī)型號(hào)為22KWJO2、轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間的電流Is=88 A，磁粉制動(dòng)負(fù)載，UT207A數(shù)字鉗形表，記錄示波器，萬用表.具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示.

表1 樣機(jī)測量數(shù)據(jù)

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)看出，本文中所研究的空間電壓矢量型軟啟動(dòng)器最大的優(yōu)勢在于可以帶載啟動(dòng)，這與目前市場上的主流軟啟動(dòng)器產(chǎn)品只能空載或輕載(10%負(fù)載率以下)啟動(dòng)形成鮮明的對(duì)比，作者所設(shè)計(jì)的軟啟動(dòng)器最大可帶30%額定負(fù)載啟動(dòng)，并且隨著研究的深入還有提升的空間，前景很樂觀.

5 結(jié)論

本文所提的電壓空間矢量控制策略與現(xiàn)行的理論依據(jù)有所不同，是以變頻調(diào)速為基礎(chǔ)理論依據(jù)，以電壓空間矢量原理為實(shí)現(xiàn)方法.依據(jù)這種方法，實(shí)現(xiàn)了以往軟起動(dòng)器所不能實(shí)現(xiàn)的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和低電流的目標(biāo).這種以定子磁鏈軌跡為控制手段和方法的軟起動(dòng)器控制方法在理論上對(duì)于軟起動(dòng)器控制來說是全新的控制策略.通過電壓空間矢量軟起動(dòng)器轉(zhuǎn)子靜止時(shí)電機(jī)定子電流動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析，提出電壓空間矢量軟起動(dòng)器的控制策略，然后通過仿真對(duì)比，對(duì)本文所提方法正確性和可行性進(jìn)一步驗(yàn)證；最后通過對(duì)電壓空間矢量軟起動(dòng)器進(jìn)行相應(yīng)的軟硬件開發(fā)，實(shí)際電路測試和帶電機(jī)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了模型的正確性和理論的有效性.

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【責(zé)任編輯：陳 佳】

The research of soft starter based on SVPWM

CHEN Jing-wen, ZHANG Dong

(College of Electrical and Information Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi′an 710021, China )

The traditional regulating speed and voltage soft starter based on motor steady-state mathematical model are universal existence in starting torque is small but large current,and the starting torque and starting current nonlinear.Therefore,this paper puts forward a kind of the variable frequency theory as the foundation,based on the theory of voltage space vector (SVPWM) method,and the further study of the stator flux linkage locus as control means and methods,on the basis of design a hexagon flux trajectory of voltage space vector control strategy of a new type of soft starter.The voltage/frequency ratio is relatively stable,the main magnetic flux of motor is stable,at the same time,to achieve a larger starting torque and ensure low starting current.Finally has carried on the corresponding to the designed device experimental test,the test results verify the correctness and effectiveness of the control strategy.

SVPWM; soft start; control strategy； system research and design

2016-10-10 基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51577110)； 陜西省科技廳工業(yè)科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2015GY074)

陳景文(1978-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，副教授，研究方向：電力電子與電力傳動(dòng)

1000-5811(2017)02-0171-06

TM921.2

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