[發明專利]一種異步電動機軟啟動器及其控制方法

在審

• 申請號: 201710579207.2
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107276457A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 周雪松;崔皓博;馬幼捷;高志強
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H02P1/28
• 分類號: H02P1/28
• 代理公司: 天津耀達律師事務所12223
• 代理人: 張耀

技術領域

本發明是一種異步電動機軟啟動器及其控制方法，特別是一種將自抗擾控制技術應用于控制器中的一種新型電機軟啟動器，其屬于異步電動機啟動過程中的一種較先進的軟啟動器。

背景技術

隨著工業化和城市化進展不斷推進，經濟與社會不斷深入發展，能源短缺和環境污染成為目前人類面臨的共同難題。

近年來，隨著經濟的發展，我們對產品的要求越來越高，高質量的產品需要更高的生產工藝，如何使設備在效率最優的情況下，能夠工作在更加平穩流暢的環境下，漸漸成為人們普遍關注的問題。

異步電動機作為使用最廣泛的電動機，因具備結構簡單、價格低廉、堅固耐用、制造方便、很少需要維護和能在惡劣環境下持續運行的優點，在日常生活，尤其是工業生產中得到了廣泛的使用，是電能的主要消耗者。當前，大部分工業拖動都是異步電動機，地位顯著。然而，電動機的起動特性卻一直不理想，傳統電機的起動和停止制動方式都存在許多的缺陷。眾所周知，電動機的起動電流一般是額定電流的4-8倍，最高可達額定電流的15倍，這對電網、負載機械和電動機都造成巨大沖擊，影響電動機及其拖動設備的使用壽命，會造成電網電壓突降，直接影響在電網中其它用電設備的正常工作。這樣大的電流不僅加重了進線、供電電網以及在電動機前面的開關電器的負荷，而且同時出現的巨大的轉矩沖擊又會使電動機發出猛烈的沖振，并且也給用作動力傳輸的輔助設備(例如三角皮帶、變速機構)和做功的機械設備帶來不可避免的機械沖擊。所以，電動機的啟動性能對能源保護和社會經濟的發展有很重要的意義。

發明內容

發明目的：在于提供一種高性能的異步電動機軟啟動器。

同時提供了一種異步電動機軟啟動器的控制方法，它采用一種先進的自抗擾控制技術控制調壓裝置靈活的改變電機端輸入電壓，尤其在惡劣環境中可以實現高速高精讀的控制效果，根據采集的電機電流變化實時改變定子輸入電壓，從而限制電機的啟動電流達到電機平穩啟動的目的。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種異步電動機限流軟啟動器，由三相晶閘管調壓電路，電流檢測電路，控制器，電壓過零檢測電路，六路觸發脈沖發生器所構成，所說的三相晶閘管調壓電路的輸入端與外電網相連，其輸出端直接與電機定子端相連，電流檢測電路將把電機側檢測到的實際電流信號與預設電機允許的最大電流值相比較輸出給控制器，經控制器運算處理輸出控制信號，電壓過零檢測電路從電網線電壓中采集電壓信號作為同步電壓信號，再將控制信號和同步電壓信號輸入到六路觸發脈沖發生器中產生觸發脈沖，觸發脈沖通過控制三相晶閘管調壓電路，實時的控制電機輸入電壓，從而實時的控制電機的啟動電流，使得電機能夠平穩的啟動。

進一步的，所述的三相晶閘管調壓電路是由雙向可控硅三相調壓電路構成，其電路結構是由三對反并聯的晶閘管組成。

進一步的，所述的三相晶閘管調壓電路有三路，每路有兩個正反晶閘管并聯組成。

一種異步電動機限流軟啟動器的控制方法，包括以下步驟：(1)當電機啟動之后，電流檢測電路實時的檢測電機側的電流值，并反饋給控制器；(2)控制器根據反饋來的電機實際電流值與預設電機最大電流值相比較，輸出控制信號；(3)同時電壓過零檢測電路從電網側實時的檢測線電壓，并作為晶閘管脈沖觸發信號的電壓同步信號；(4)將控制信號和電壓同步信號輸出給六路觸發脈沖發生器產生觸發脈沖；(5)三相晶閘管調壓電路根據觸發脈沖的變化，實時調節電機的定子端輸入電壓，從而保證電機側電流始終維持在預設的最大電流值以下。

進一步的，步驟(1)中，電流檢測電路通過傳感器將三相電流信號轉換成電壓信號，再將這個電壓信號送入到控制器中作為電流負反饋調節信號，將這個電壓信號經三相全波整流、濾波和分壓后獲得一個直流電壓信號，此信號作為系統執行軟啟動時的電流反饋信號。

進一步的，步驟(2)中的控制器基于自抗擾控制技術，首先將六路觸發脈沖發生器和三相晶閘管調壓電路作為廣義被控對象進行分析,確定被控對象的輸入輸出量及控制量，然后通過自抗擾控制技術中的跟蹤微分器對被控對象的參考輸入I₁^*安排過渡過程并提取它的微分信號，再通過自抗擾控制技術中的擴張狀態觀測器對調壓裝置中的不確定因素和外部干擾進行動態觀測與估計，然后通過自抗擾控制技術中的非線性狀態誤差反饋律來構成系統的控制量，最后在控制過程中對各部分的參數進行調整,最終實現實時控制電機輸入電壓的目的。