矿用异步电动机分级离散变频软启动方式研究.pdf

第 4 2卷 第 1 2 期 2 0 1 6年 1 2月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 No ． 1 2 De c ． 2 01 6 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 O 1 6 1 2 0 0 5 0 0 6 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 l x ． 2 0 1 6 ． 1 2 ． 0 1 1 王东峰， 张开如 ， 王毅 ， 等． 矿用异步 电动机分级离散变频软启动方式研究[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 1 2 5 O 一 5 5． 矿用畀步电动机分级离散变频软启动方式研究 王 东峰 ， 张开如 。 ， 王毅 ， 王永 立 1 ． 山东 科技 大学 电气与 自动 化工 程学 院 ，山东 青 岛 2 6 6 5 9 0 ； 2 ． 山东科 技 大学 矿 山灾害 预 防控制 省部共 建 国家重 点 实验室 培养 基地 ，山东 青 岛 2 6 6 5 9 0 摘要 针 对传 统矿 用异 步 电动机 软 启动 方式存 在 电动 机 启动 电流 大 、 启 动 转矩 小、 无 法 实现 重 栽 或 满 载 启动 的缺 点 ， 在 原 有 的分级 离散 变频原 理基础 上 ， 对调 压 电路 、 保 护 电路 等进行 了改进 ， 提 出 了一种 改进 的矿 用异 步 电动机 分级 离散 变频 软启 动方 式 。主调 压 电路 采 用 门极 可 关 断晶 闸 管 GTO代 替 传 统 的可控 硅 晶闸 管来调 节 电源频 率 ， 并用理 想型 开关 组代替 三相 断路 器 来控 制 其 关断 ， 从 而 防止过 电压 或过 电流 对 电路 造 成 损害， 达到保护电路的 目的。Ma t l a b仿真结果表明， 改进的分级 离散变频软启动方式不仅 能降低启动 电流， 增 大启 动 转矩 ， 还 能 有效保 护 电路 。 关键 词 异 步 电动机 ； 软 启动 ；分级 离散 变频 ；门极 可关 断晶 闸管 中 图分 类号 T D6 1 4 文献 标 志码 A 网络 出版时 间 2 0 1 6 1 2 0 1 1 0 3 3 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 1 2 0 1 ． 1 0 3 3 ． 0 1 1 ． h t ml Re s e a r c h o n s o f t s t a r t mo d e o f gr a d i ng d i s c r e t e f r e q ue n c y c o nv e r s i o n f o r mi n e a s y nc h r o n o us mo t o r W ANG Do n gf e ng 一， ZHANG Ka i r u 一， W ANG Yi l _ ， W ANG Yo ng l i ， 。 1． Co l l e g e of El e c t r i c a l Eng i ne e r i ng a nd Aut oma t i on，Sh a nd on g U n i v e r s i t y o f Sc i e nc e a nd Te c hno l o gy， Qi n g d a o 2 6 6 5 9 0， C h i n a ；2 ． S t a t e Ke y La b o r a t o r y o f Mi n i n g Di s a s t e r Pr e v e n t i o n a n d Co n t r o l Co f ou nd e d b y Sha n do n g Pr o v i nc e a nd t h e M i ni s t r y，Sh a nd o ng U n i v e r s i t y o f Sc i e nc e a nd Te c h n o l o g y ，Qi n g d a o 2 6 6 5 9 0 ，Ch i n a Ab s t r a c t I n v i e w o f p r o b l e m t h a t t r a d i t i o n a l s o f t s t a r t mo d e o f mi n e - u s e d a s y n c h r o n o u s mo t o r h a s b i g s t a r t i ng c ur r e nt ，s m a l l s t a r t i ng t o r q u e，a nd c a nn ot a c h i e v e o v e r l o a d o r f u l l l oa d s t a r t ，v ol t a ge r e gu l a t i o n c i r c u i t a n d p r o t e c t i o n c i r c u i t we r e i mp r o v e d b a s e d o n e x i s t i n g g r a d i n g d i s c r e t e f r e q u e n c y c o n v e r s i o n 收稿 日期 2 0 1 6 - 0 7 2 5 ； 修回 日期 2 0 1 6 1 0 3 O； 责任 编辑 胡娴 。 基金项 目 “ 十二 五” 国家科技支撑计划项 目 2 0 1 2 B AB 1 3 B 0 4 。 作者简介 王东峰 1 9 8 9 一 ， 男 ， 山东潍坊人 ， 硕士研究生 ， 主要研究方向为电力 系统运行 与控制技术 ， E ma il 2 3 7 3 7 3 4 8 1 q q ． C O IT I 。 [4] 余晨 辉． 高 速铁 路隧道 无线 传播 损 耗模 型校 正 E J ] ． 移动通信 ， 2 0 0 7 ， 3 1 1 2 7 3 7 6 ． [5] 唐秋 菊 ， 徐松毅． 基 于神经 网络 的传播 预测模 型浅 析 I- J ] ． 无线 电工 程 ， 2 0 1 0 ， 4 0 3 2 1 2 3 ． [6] 关捷 ， 李 国宁 ， 温 宇钧． 基 于 GR NN 的 G S M R场 强 覆盖 预 测 算 法 [ J ] ． 铁 道 标 准 设 计 ， 2 0 1 4 ， 3 4 2 1 06 1 1 2． [7 ] 张学工． 关 于统计学 习理论 与支持 向量机[ J ] ． 自动化 学报 ， 2 0 0 0 ， 2 6 1 3 6 4 6 ． [ 8] 郭辉 ， 刘贺平 ， 王玲 ． 最小二乘支持 向量机参数 选择方 法及其应用研 究 [ J ] ． 系 统 仿真 学 报 ， ， 2 0 0 6 ， 1 8 7 2 0 33 20 36 ． [9 ] S UY KE NS J A K， V AND E WAL L E J ． L e a s t s q u a r e s s u p p o r t v e c t o r ma c h i n e c l a s s i f i e r s r J] ． Ne u r a l Pr o c e s s i n g Le t t e r s ， 1 9 9 9 ， 9 3 2 9 3 3 0 0 ． [ 1 O ] 王安义 ， 郭世 坤． 基 于 L S V M 的矿 井巷道 场强 预测 [ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 4 ， 4 0 1 0 3 6 4 0 ． [ 1 1 ] 边霞 ， 米 良． 遗传算 法理 论及其 应用 研究 进展 [ J ] ． 计 算机应用研究 ， 2 0 1 0 ， 2 7 7 2 4 2 5 2 4 2 9 ． 2 0 1 6年第 1 2期 王东峰等 矿用异步电动机分级离散 变频软启动方式研 究 5 1 pr i n c i p l e，a n d a n i mpr o ve d s o f t s t a r t m o d e of gr a d i ng di s c r e t e f r e qu e nc y c o nv e r s i on f o r mi n e a s yn c h r o n ou s ma t o r wa s pu t f or wa r d． The m a i n vo l t a g e r e gu l a t o r c i r c ui t u s e s ga t e t u r n - o f f t hy r i s t or GTO i n s t e a d o f t r a d i t i o n a l S CR t h y r i s t o r t o a d j u s t p o we r f r e q u e n c y ，a n d u s e s i d e a l s wi t c h g r o u p i n s t e a d o f t h r e e p h a s e c i r c ui t br e a ke r t o c o nt r o l i t s t ur n o f f ， S O a s t o pr e v e n t c i r c ui t da m a g e c a us e d by o v e r v o l t a g e o r o ve r c u r r e nt ，a nd a c hi e ve s p ur p os e o f c i r c ui t pr o t e c t ．The M a t l a b s i m ul a t i o n r e s u l t s s ho w t h a t i mpr o ve d s o f t s t a r t mo d e o f g r a d i n g d i s c r e t e f r e q u e n c y c o n v e r s i o n c a n n o t o n l y r e d u c e s t a r t i n g c u r r e n t a n d i n c r e a s e s t a r t i ng t or q ue ，bu t a l s o e f f e c t i ve l y pr o t e c t t he c i r c ui t ． Ke y wo r d sa s yn c h r on ou s m o t o r； s o f t s t a r t ； g r a d i ng d i s c r e t e f r e q ue nc y c o nv e r s i o n； g a t e t u r n of f t hy r i s t or 0 引言 目前 ， 三 相 异 步 电动 机 在社 会 生 产 和生 活 中的 应 用越 来越 广泛 ， 已经深入 到 各个领 域 和行业 ， 尤 其 是 在矿 业 中有着 极其 广泛 的应 用n 制 ， 但其 启 动 问题 一 直是研究热点 。传统的异步电动机软启动方式是 通过可控硅 晶闸管来进行调压 的， 通过 降低 电压来 减 小启 动 电流 ， 这种 方 法 虽 然 解 决 了 电动 机 直 接 启 动时电流过大、 传统减压不平滑等问题[ 6 ] ， 但电动机 输 出转矩与电压平 方成正 比。因此 ， 这种 降压 限流 的启动 方式 使得 电动 机 的启 动 转 矩 也 大 大 降 低 ， 无 法实现带重载启动 。而在矿业 生产 中， 需要 电动机 实现重载或满载启动的设备较多 ， 如球磨机 、 矿井起 重 机 、 带式 输送 机 、 粉碎机 等 。为满 足 矿业 生产 的需 求 ， 寻求一种更加有效 的电动机启动方式显得尤为 迫切 。 分 级 离散 变频 软启 动是 一种新 型 的 电动机 启动 方式 ， 通过有选择性地触发半波导通 ， 达到变压变频 的 目的， 相比于传统 的启动方式 ， 具有冲击 电流小 、 启动转矩大等优点 。近年来相关专家学者对离散变 频理论进行了补充和发展[ 8 ] 。参考文献[ 1 ] 提出了 一 种 最优 触发 角 的 生成 方 法 ， 通 过 设 置 最 大 子 频率 点来 选择 对称 度 良好 的离 散 子 频 率 和 相位 角 ， 以 此 来获得最大转矩 。参考文献 E 2 ] 通过建立交流 电动 机的稳态数学模型， 确定主调压 电路采用 晶闸管来 改变 电源频率 ， 从而达到调压变频的目的， 并采用对 称分量法 进行 了理 论分析 。参考 文献 [ 3 ] 设 置 了 四级启动子频率 ， 由二分频切换 到工频时采用单神 经元 P I D算法来实现限流 目的。参考文献E 4 - 1 通过 研究分频相位组合及最优切换相位 ， 解决 了频率切 换 时转 矩 和转速 脉 动 较 大 的 问题 ， 并 提 出 了一 种 最 优触发脉冲产生策略 ， 为异步 电动机的重载启动开 辟 了新 的道路 。参考文献 E 5 ] 对传统的异步电动机 离散软启动电路结构进行 了改造， 使得 电动机在子 频 率运 行 时采用 正 序 电压 启 动 ， 在 一 定 程 度 上保 证 了电动机的启动转矩 ， 而 当切换 到工频时采用斜坡 电压软 启动 方式 ， 有效 地 限制 了启动 电流 。 从 以上 分析 可 以看 出 ， 目前 对 离散 变 频 技术 的 研 究 主要集 中在 通过 改变 晶 闸管 的触发 策略 和相位 角等来达到提高启动转矩 、 降低启动 电流的 目的， 而 对调压 电路 的组成及 电路保护 等的研究不是很多 。 因此 ， 本文在保护电路和调压主电路 的组成等方面 进 行 了改 进 。调 压 电路 采用 全 控 型 晶 闸管 GTO来 代替原有的可控硅 晶闸管， 保护电路用理想型开关 组 代替 三相 断路 器来 控 制 GT o 晶 闸管 的导 通 和关 断， 当电路 中出现过电压或过电流时， 可以迅速闭合 开关 ， 将调压电路分离出来 ， 从而可以避免过电压或 过 电流对 电路 造成 损 害 ， 达 到保 护 电路 的 目的 。通 过分析分频电压 的相序及最佳初相角的组合， 确定 了能够使输出转矩最大的最佳相位角 ， 并选定 了分 级启动的各个子频率， 最后通过 Ma t l a b仿真模型验 证了改进后的软启动方式不仅 能降低启动电流， 增 大启动转矩 ， 还能有效保护电路。 1分级 离散 变频 原理 分级 离散 变频 即在 不改 变 晶闸管 软启 动器 的基 本 电路结 构情 况下 ， 引 入 变频 器 的交 一 交 变频 理 论 ， 并通过控制晶闸管的导通和截止 ， 有选择地使工频 供电电源的半个周波全部或部分通过， 使得电压 和 电流下降的同时 ， 电源频率也降低， 从而提高电动机 的启动转矩 。离散 变频虽然可以实现频率变化 ， 但 不 能使 之连续 、 线 性地 发生 变化 ， 而 只能是 原工 频 电 压的任一整数分频 。例如 ， 对于频率为 5 0 Hz的工 频 电源来 说 ， 依次 进 行 2 ， 3 ， 4 ， 7 ， 1 0分 频 ， 就 可 以得 到频率 为 2 5 ， 1 6 ． 7 ， 1 2 ． 5 ， 7 ． 1 ， 5 Hz 的离 散子频 率 。 本 文所 设计 的离散 变 频 主 电路 主要 由 GTO 晶 闸管 调压 模块 、 电压 检测 模 块 、 触 发 电路 模块 、 电流 检测模 块 、 显示 模 块 、 主控 制 电路 模 块 组 成 ， 其 工 作 5 2 工矿 自动 化 2 0 1 6年 第 4 2卷 原理 如 图 1 所 示 。 图 1离 散 变 频 主 电 路 工 作 原 理 2 分频 电压 的相 序及初 相 角组合 离散变频后所得到 的分频 电压 中会包含正序、 负序 、 不对称相序 等多种情况。正序电压会使 电动 机正转 ， 负序电压会使电动机反转 ， 因此 ， 必须要分 析分频后的电压相序和初相角， 从 中选取最合适 的 分频 电压和 相位 组合 。 设 三相 对称 电压 为 f U 一 Uo s i n wo I 9 j u b 一 ，， o s i n 。 ￡ 一专7【 1 I 9 l U 一U o s in w o t 兀 t o 式 中 U。为三相 电压 幅值 ； 叫 。 为 角频率 。 若分频数为 r ， 分频后 的角频率为 c U ， 则 0 9 0一 瑚 2 分频后的基波 电压过零点与工频电压过零点相 同， 为其 中 2个过零点 中的 1个 。设 a相初 相角为 0 ， 则 对 于 b ， C 相 有 r 9 1 C O o t k n 7 c { 。 一0 ， 1 ， 2 ⋯⋯ 3 I ∞ o t k n 一7r L 0 若分频后的电压正序对称 ， 则对于 b ， C 相有 r 1 一号 一o 【 _耋_兀 o 由式 1 一 式 4 可 以推 导 出含 频 数 为 4 有正序对称的分 r一 3 k 1 5 对于任意的正整数 r ， 其所对应 的离散 分级序 列见 表 1 。 若分频后的电压为不对称 电压 ， 设其过零度角 为 口 b ， a ， 则 表 1 离散频率 -厂 分级序列 』 i n 一 0 6 l s i n o J t 一 0 由式 3 、 式 6 可得 f 3 愚 2 丌 I 一 由式 7 可推导出各分频电压的初相角、 相序及 分频数与相序组合数 的关系。当分频数为 r 时 ， 相 序组合数为 2 r 。以 2分频为例 ， 其相位角见表 2 。 表 2 2分频相位角 k 0 1 b相相位角／ 。 6 0 1 5 o C 相相位角／ 。 一6 0 3 0 2 2 4 0 1 2 O 3 对称 分量 法及 最大 输 出转矩分 析 三 相 异步 电动 机在 不 对 称 电源 下 运行 时 ， 零序 分量对电动机的转矩无影响， 因此 ， 仅需考虑正序分 量和负序分量 即可 。电动机正序 、 负序等效电路如 图 2所 示 。2个 分 量 所 产 生 的转 矩 经 过 矢 量 合 成 后 ， 即为不对称电源下 电动机的转矩 。 Ri X l x ， a 正序 如 b 负 序 图 2 电动机等效 电路 正序分量下电磁转矩为 一 8 式 中 为 电动机相数 ； p为电动机极对数 ； R 为转 子 电阻 。 负序分量下电磁转矩为 2 0 1 6年第 1 2期 王 东峰等 矿用异步电动机分级 离散 变频软启动方式研究 5 3 r 一 9 在不 对称 电源 作用 下 的 电动机 总 电磁 转矩 为 正 序分量与负序分量 的矢量和， 即 TT T一。 不对称变量都可以通过对称分量法分解为各序 分量 ， 分频后的不对称分频 电压中包含正序 、 负序、 零序 3 种 分量 ， 用 对称 分量 法分 解 出的各 序分 量 为 I 一 a b a I ； 一 a 1 o I ． ． ． 1 U o 一 U o 0 式 中 a为 旋转 因子 ， a e x p --j 1 2 0 。 。 对于含有正序分量的对称相序组合 ， 可 以通过 对称分量法计算 ， 选取其中正序分量最大的组合 ， 结 合 Ma t a l b仿真 即可确定能产生最大转矩 的分频 电 压 及初 相 角组合 。经 过分 析 ， 虽 然 3分 频 和 2分 频 中不包含正序对称相序的电压 ， 但通过对其相位角 的分析和对称分量法 的分解 ， 仍然可 以找到合适 的 正序分频电压和最佳相位角组合 。同理可 以推出其 他 具有 不 对称 相序 的分 频 电压获 得最 大转 矩 的最佳 相位角组合。以 3分频为例 ， 经过计算得出的相位 角组合见表 3 。 表 3 3 分 频电压及相位角组合 4分级 离散 变频 软启 动仿 真 分级离散变频软启动器 的仿真模型主要 由三相 电源模块 、 GTO晶闸管调压模块 、 触发角模块 、 脉冲 发生 器模 块 、 分频 信 号 模 块 、 理 想 开 关组 模 块 、 电 动 机测量模块等组成 ， 如 图 3所示。离散变频获得分 频 电压 时 ， 理 论上 可 以 实 现对 工 频 电压 的任 意 整 数 次分频 ， 但在实际应用 中是带异步电动机启动 ， 不宜 选取过小的频率 ， 因此 ， 本文直接选定含有正序对称 相序 的 1 O分频为分频电压的最小频率 ] 。传统的 离散变频方式在选定 子频率时 ， 往往采用 由 4分频 直接向工频过渡的形式 ， 由于频率相差太大 ， 这种启 动方式使得 电动机 电流抖动比较剧烈 ， 转速波动也 较 大 ， 容易 造 成 启 动 失 败 [ 1 。 。 。为 了克 服这 一 缺 点 ， 本 文在 4分 频 和工频 电压 之 间添加 了 3分频 和 2分 频电压作 为过渡 ， 尽可能使各分频电压无缝衔接 ， 确 保 了切 换 时 的稳 定 性 。最 终 所 选 定 的 分 级 启 动 的 5级子频率为 f ／ l O ， f ／ 7 ， f ／ 4 ， f ／ 3 ， f ／ 2 。电动机参 数如 下 额 定 功 率 P 一 1 0 k W， 额 定 电压 V 一 3 8 0 V， 额定 频率 一5 0 Hz ， 定子 绕组 电阻 R 一 0 ． 4 3 5 Q， 定子绕组 电感 L 一0 ． 0 0 2 H， 转子绕组电 阻 R 一3 Q， 转 子绕 组 电感 L 一0 ． 0 0 2 H， 互感 系数 L 一0 ． 0 6 9 3 1 H， 转动 惯量 J 一2 k g m。 ， 磁 极对 数 N 4。 采用全控型晶闸管 G TO进行调压的主电路模 型如 图 4所示 。 利用上述模型对电路进行仿真 ， 图 5 一 图 1 O分 别给出了电动机直接启动 、 斜坡启动、 限流启 动、 普 通晶闸管离 散变频启动 、 G T0 晶闸管离散 变频启 动、 采用三相断路器保护 电路 的仿真波形。 对 比几种常见软启动方式 的仿真波形 图 5 一 图 7 可 以看 出 ， 直接启 动 方式 所需 要 的稳定 时 间最 短 ， 约 为 0 ． 9 s ， 最 大启 动 电流可 达 1 0 0 A， 为额 定 电 流的 3 --4倍 ， 稳定 电流为 1 5 A， 转矩脉动较大 ， 波 动范 围为 0 8 0 0 N m； 斜坡 电压启动所需要 的稳 定 时间最 长 ， 约为 7 ． 5 s ， 最 大 启 动 电流 达 3 0 A， 稳 定电流为 1 5 A， 启动转矩 和转矩脉动都较小 ， 波动 范围为一5 0 ～5 0 N m； 限流软启动能有效 限制启 动电流， 使之平稳增长 ， 稳定电流为 1 5 A， 所需要 的 稳 定 时 间 介 于 直 接 启 动 和 斜 坡 启 动 之 间 ， 约 为 1 ． 8 s ， 但启 动转 矩较 小 ， 转矩 脉 动较 大 ， 波 动 范 围为 一 5 0 ～ 25 0 N m 。 对 比 2种离散变频启动仿真波形 图 8 ， 图 9 可 以看 出 ， 当离 散变 频 主调压 电路 采用 普通 晶 闸管 时 ， 电动机 的启 动 电流 相 对 较小 ， 但 当 由二 分 频 向 工频 过 渡时 ， 电流波动 较 大 ， 过 渡 不 平滑 口 ， 启 动 转 矩较 大 ， 最大可达 2 5 0 N m， 为传统软启动方式 的 5 ～ 6倍 。而当采用全控型 晶闸管 GTO作为主调 压电 路 时 ， 电动机 启动 电流 较小 ， 稳 定 在 一5 0 ～5 O A， 由 二分频向工频过渡时 ， 电流波动也较小 ， 过渡非常平 滑 [ 】 ， 同时 间内 电动机 转速 也相对 较 高 ， 而 且在 0 ～ 0 ． 5 s内 启 动 转 矩 也 明 显 增 大 ，最 大 可 达 8 0 0 N m， 为普通 晶闸管离散软启动时的 2 ～3倍 ， 软 启动 效果 更加 理想 。 由图 1 O可以看出 ， 当保护 电路选用三相断路器 时， 在 O ～0 ． 5 s 内， 电流和转矩抖动 比较剧烈 ， 容易 对 电动机造 成 冲击 。 综 合 以上 对 比结 果 可知 ， 当 电动机 直接启 动 时 ， 启动时间最短 ， 但启动电流较大， 且启动转矩波动也 5 4 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 图 3 分级离散变频软启动器仿真模型 图 4三 相 交 流调 压 主 电路 模 型 大 ， 获得 的转矩稳定时间短， 不适合带重载启动。采 用斜坡软启动方式时， 虽能有效降低启动电流， 但启 动转矩也变小 ， 且启动时间较长 。限流软启动方式 虽能有效限制电动机的启动电流 ， 但无法增大其启 动转 矩 ， 因此 ， 不 能 实 现 带 重 载 启 动 。 当采 用 G To 晶闸管 离散变 频启 动 时 ， 电动机 冲击 电流较 小 ， 且 切 换 时 的电流波 动小 ， 获 得 的启 动转 矩较 大 ， 而保 护 电 路选 用 理想 型开关 能有 效 防止 电流 和转矩 发生 剧烈 ≤ 2 8 墨 _- 器 8 0 0 E 6 0 0 囊 4 。0 0 g 8 0 0 2 8 8 2 O O 辩 0 3 0 一 3 0 童 l 0 o Z 5 O 0 辩 一 5 0 0 ． 1 0 ． 2 0 ． 3 0 ．4 0 ．5 0 ． 6 0 ．7 0 ． 8 0 ．9 1 ． 0 时间／ s 图 5 电动机直接启动仿真波形 0 l 2 3 4 5 6 7 8 时间／ s 图 6 电动机斜坡启动仿真波形 黜 。 量 一 口 I 山 ＼ 域蜒 2 0 1 6年 第 1 2期 王 东峰 等 矿 用异 步 电动机 分级 离散 变频软 启 动方 式研 究 5 5 6 o 油 20 - 6 o 瑟 舍2 5 0 杰 1 5 o 5 0 辩 一 5 0 ≤ 。 蜒 。 删 一 5 O 冒3 0 0 主2 o 0 l 0 0 。 蜱一l 0 0 o o． 2 o． 4 o． 6 o． 8 1 ． o 1． 2 1 ． 4 1． 6 1 ． 8 2． o 时间／ s 图 7 电动机 限流 软启 动仿 真波形 o o ． 5 1 ． o 1 ． 5 2 ．o 2 ．5 3 ．o 时间／ s 图 8 电动机采用普通晶 闸管离散变频软启动仿 真波形 ≤ 。 。5 0 爆 。 脚一 5 0 1 o o 强 o s o 。 一 5 o0 辩 一 1 0 o 0 o o ．5 1 ．o 1 ．5 2 ．o 2 ． 5 3 ． o 时间／ s 图 9 电动机采用 G T O 晶闸管离散变频软启动仿真 波形 ≤ 薅 。 脚一 5 0 1 0 0 骚 主 襄 一 O O ． 5 1 ．0 1 ． 5 2 ． o 2 ． 5 3 0 时间／ s 图 1 O 电动机采用 三相 断路器保护电路启动仿真波形 抖动 ， 因而更适用于矿井提升机等需要重载或满载 启动 的场 合 。 5 结语 介 绍 了离 散 变频 软 启 动 的基 本 原理 及 构 造 ， 并 对其 电路 结构 进行 了改 进 ， 提 出了 一种 改 进 的矿 用 异步电动机分级离散变频软启动方式 ， 将传统交流 调压 主 电路 中 的可 控 硅 晶 闸 管 换 成 全 控 型 晶 闸 管 G TO， 通过 理 想 型 开 关 组 来 控 制 其 关 断 ， 从 而 防 止 过 电压或 过 电流对 电路 造 成 损 害 ， 达 到保 护 电路 的 目的 。通 过对 称分 量法 分析 各分频 电压 的相 序及 初 相角 的组 合 ， 确 定 了 能使 输 出转 矩 最 大 的最 佳 相 位 角。最后通过 Ma t l a b搭建离散变频软启动 的仿真 模型 ， 并将仿真结果分别与全压启动、 斜坡启动、 限 流启 动及 采用 普通 晶 闸管离 散变 频启 动和用 三 相断 路器保 护 电路 的仿 真 结 果 作 对 比， 验证 了离 散 变 频 软启 动方 式 的可行 性与 有效 性 。 参考文献 [ 1] 余致廷 ， 皮玉 ， 周 米洋 ， 等． 感 应 电机离散 变频 高转矩 软启动器的研究口] ． 电气传动 ， 2 O l O ， 4 0 3 1 7 1 9 ． [ 2] 胡红明 ， 毛承 雄 ， 陆继 明 ， 等． 分级 交 一 交变 频 高转矩 软启动 器 原 理 和 仿 真 [ J ] ． 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