軟起動(dòng)器基本原理

1、軟起動(dòng)器的基本原理與應(yīng)用軟起動(dòng)器的基本原理與應(yīng)用 希望森蘭科技股份有限公司希望森蘭科技股份有限公司 軟起動(dòng)器的基本原理與應(yīng)用軟起動(dòng)器的基本原理與應(yīng)用 一一 慨述慨述 交流異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用非常廣泛，有許多不調(diào)速的場(chǎng)合，交流異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用非常廣泛，有許多不調(diào)速的場(chǎng)合，僅需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行起動(dòng)，由于起動(dòng)電流過(guò)大，會(huì)對(duì)電網(wǎng)和僅需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行起動(dòng)，由于起動(dòng)電流過(guò)大，會(huì)對(duì)電網(wǎng)和其他用電設(shè)備造成沖擊，受電網(wǎng)容量的限制和保護(hù)其他用其他用電設(shè)備造成沖擊，受電網(wǎng)容量的限制和保護(hù)其他用電設(shè)備正常工作，應(yīng)對(duì)電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程加以控制。電設(shè)備正常工作，應(yīng)對(duì)電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程加以控制。 傳統(tǒng)的起動(dòng)方式：傳統(tǒng)的起動(dòng)方式： 低壓電機(jī)：串電

2、阻起動(dòng)，自耦減壓起動(dòng)，星三角起動(dòng)，低壓電機(jī)：串電阻起動(dòng)，自耦減壓起動(dòng)，星三角起動(dòng)，繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)等。繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)等。 高壓電機(jī)：串電抗器起動(dòng)，繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串水阻起高壓電機(jī)：串電抗器起動(dòng)，繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串水阻起動(dòng)器起動(dòng)動(dòng)器起動(dòng) ，頻敏變阻起動(dòng)等。，頻敏變阻起動(dòng)等。 電機(jī)的傳統(tǒng)起動(dòng)方式缺點(diǎn)是明顯的，即起動(dòng)電流和機(jī)電機(jī)的傳統(tǒng)起動(dòng)方式缺點(diǎn)是明顯的，即起動(dòng)電流和機(jī)械沖擊較大，起動(dòng)器體積過(guò)大。隨著電力電子技術(shù)，微機(jī)械沖擊較大，起動(dòng)器體積過(guò)大。隨著電力電子技術(shù)，微機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)出現(xiàn)且成熟。技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)出現(xiàn)且成熟。 二二 軟起動(dòng)器

3、基本原理軟起動(dòng)器基本原理 由圖由圖1交流異步電動(dòng)機(jī)交流異步電動(dòng)機(jī)等值電路圖，在忽略激磁等值電路圖，在忽略激磁電流電流I0的條件下，有的條件下，有R1X110UIXm-E1ErRS22X2I1I 圖圖1 交流異步電動(dòng)機(jī)等值電路圖交流異步電動(dòng)機(jī)等值電路圖22122111)()(XXSRRUI（1） 由由(1)式可知，電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，式可知，電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，n=0，S=1，定子定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子線圈，在轉(zhuǎn)子線圈中感應(yīng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子線圈，在轉(zhuǎn)子線圈中感應(yīng)很大的電勢(shì)，轉(zhuǎn)子的等效阻抗很小，感應(yīng)電流很大，則很大的電勢(shì)，轉(zhuǎn)子的等效阻抗很小，感應(yīng)電流很大，則與之平衡的定子電流的負(fù)載分

4、量也隨之急劇增加；隨著與之平衡的定子電流的負(fù)載分量也隨之急劇增加；隨著轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)子等效阻抗逐漸增大，相應(yīng)的定子電流轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)子等效阻抗逐漸增大，相應(yīng)的定子電流也隨之減小。也隨之減小。 式中，如不考慮溫度的影響，電機(jī)的定式中，如不考慮溫度的影響，電機(jī)的定 轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子電阻和定子電抗為常數(shù)，轉(zhuǎn)子的電抗隨轉(zhuǎn)速改變，無(wú)法進(jìn)行控定子電抗為常數(shù)，轉(zhuǎn)子的電抗隨轉(zhuǎn)速改變，無(wú)法進(jìn)行控制，但電子電流與端電壓成正比，控制端電壓可控制定制，但電子電流與端電壓成正比，控制端電壓可控制定子電流。子電流。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:1-Apr-200

5、9 Sheet of File:D:Design Explorer 99Examples復(fù)件 PLC恒壓供水1.ddbDrawn By:KM8KM9KM10M3D4D5D6L1L2L3DZ5RJ（1）星）星-三角起動(dòng)器三角起動(dòng)器1234ABCD4321DCBAKM9KM9KM9KM10SJ1SJ1KM8ZJ12ZJ12ZJ12KM8KM9ZJ12KM8KM10ZJ13535455565758596061L1NSASBKM81234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:1-Apr-2009 Sheet of File:D:Design Explore

6、r 99Examples復(fù)件 PLC恒壓供水1.ddbDrawn By:DZ5KM8KM9KM10M3ZOXD4D5D6L51L52L53L54L55L56L57L58L59L61L1L2L3自耦減壓起動(dòng)其電路圖（2）自耦減壓起動(dòng)）自耦減壓起動(dòng)1234ABCD4321DCBAZJ9KM8KM9KM10SJ1SJ1KM9ZJ12ZJ12ZJ12KM8KM9ZJ12KM8KM10ZJ13535455565758596061L1NSASBKM81234ABCD4321DCBATitleNum berR evisionSizeA4Date:17-Dec-2005Sheet of File:D:Desi

7、gn Explorer 99 SELibrarySchB AC KUP1.DDBDrawn B y:T1T2T3T4T5T6L1L2L3MT1T2T3T4T5T6L1L2L3MT1T2T3T4T5T6L1L2L3MT1T3T4T6L1L2L3ML1L2L3MT1T4L1L2L3M 圖圖2 軟起動(dòng)器電路拓?fù)浞桨杠浧饎?dòng)器電路拓?fù)浞桨?a)(b)(C)(d)(e)(f) 利用雙向（兩只單向反并聯(lián)）晶閘管的相控交流調(diào)壓原理，通利用雙向（兩只單向反并聯(lián)）晶閘管的相控交流調(diào)壓原理，通過(guò)改變相控角來(lái)改變加在電機(jī)定子上電壓的均方根值。晶閘管過(guò)載過(guò)改變相控角來(lái)改變加在電機(jī)定子上電壓的均方根值。晶閘管過(guò)載能力強(qiáng)，

8、價(jià)格便宜。能力強(qiáng)，價(jià)格便宜。 三三 軟起動(dòng)器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案軟起動(dòng)器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案 1 低壓軟起動(dòng)器（低壓軟起動(dòng)器（1100V以下）電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案以下）電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案 如圖如圖2有多種結(jié)構(gòu)方案，有多種結(jié)構(gòu)方案，(a) (b)方案對(duì)稱性好諧波比較少。方案對(duì)稱性好諧波比較少。 （c）方案由晶閘管和二極管反并聯(lián)構(gòu)成，軟啟動(dòng)器起動(dòng)時(shí)，二）方案由晶閘管和二極管反并聯(lián)構(gòu)成，軟啟動(dòng)器起動(dòng)時(shí)，二極管導(dǎo)通角為極管導(dǎo)通角為180度，晶閘管導(dǎo)通角由小變大，逐漸增加，波形嚴(yán)度，晶閘管導(dǎo)通角由小變大，逐漸增加，波形嚴(yán)重不對(duì)稱，諧波較大，且電流中既有交流分量又有直流分量，疊加重不對(duì)稱，諧波較大，且電流中既有交流分量

9、又有直流分量，疊加后的數(shù)值很大，引起電動(dòng)機(jī)和輸電線路發(fā)熱。后的數(shù)值很大，引起電動(dòng)機(jī)和輸電線路發(fā)熱。 （d）、（）、（f）方案只有兩相（一相）有晶閘管，另一（二）相為）方案只有兩相（一相）有晶閘管，另一（二）相為直通，對(duì)稱性較差。直通，對(duì)稱性較差。 （c）、）、 （d）、（）、（f）使用元件相對(duì)較少。）使用元件相對(duì)較少。 （e）這種方案在同等容量下，晶閘管承受的電流小，承受的電）這種方案在同等容量下，晶閘管承受的電流小，承受的電壓高，需引出六個(gè)端子。壓高，需引出六個(gè)端子。 另外，還由其他的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案，由于有這樣或那樣的缺另外，還由其他的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案，由于有這樣或那樣的缺點(diǎn)，最常用的是點(diǎn)

10、，最常用的是(a) (b)方案。方案。 2 高壓軟起動(dòng)器電路拓?fù)浞桨福ǜ邏很浧饎?dòng)器電路拓?fù)浞桨福?000v以上）以上） 這種結(jié)構(gòu)由低壓軟起動(dòng)演變而來(lái)，由于這種結(jié)構(gòu)由低壓軟起動(dòng)演變而來(lái)，由于SCR串聯(lián)對(duì)器串聯(lián)對(duì)器件的一致性和閥體均壓性能要求較高，技術(shù)難度較大。件的一致性和閥體均壓性能要求較高，技術(shù)難度較大。電壓等級(jí)越高，技術(shù)難越大。電壓等級(jí)越高，技術(shù)難越大。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:19-Dec-2005Sheet of File:D:Design Explorer 99 SELibrarySchPREVIO4.DDBDrawn

11、By:T1T2T3T4T5T6L1L2L3T1nT2nT3nT4nT5nT6nM圖圖3 SCR直接串聯(lián)形式直接串聯(lián)形式 利用高壓變頻器作為軟起動(dòng)器。利用高壓變頻器作為軟起動(dòng)器。 四四 軟起動(dòng)器的控制方式：軟起動(dòng)器的控制方式： 1 電壓斜坡式起動(dòng)控制方式電壓斜坡式起動(dòng)控制方式電壓斜坡式起動(dòng)控制方式電壓斜坡式起動(dòng)控制方式是一種開(kāi)環(huán)控制方式，是是一種開(kāi)環(huán)控制方式，是軟起動(dòng)器最早起動(dòng)方式。軟起動(dòng)器最早起動(dòng)方式。它的電壓按預(yù)先設(shè)定好的它的電壓按預(yù)先設(shè)定好的曲線變化，其斜率由斜坡曲線變化，其斜率由斜坡上升的時(shí)間上升的時(shí)間t決定。另外，決定。另外，當(dāng)起動(dòng)之初電壓低于一定當(dāng)起動(dòng)之初電壓低于一定值時(shí)（一般為值時(shí)

12、（一般為120v左右）左右）1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:19-Dec-2005Sheet of File:D:Design Explorer 99 SELibrarySchPREVIO41.DDBDrawn By:UeUaUbUo0tttkIt圖圖4 電壓斜坡電壓斜坡/電壓突跳方式曲線電壓突跳方式曲線電機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)，反而使電機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)，反而使電機(jī)發(fā)熱，因此電壓斜坡式起動(dòng)控制方式的電壓不是從熱，因此電壓斜坡式起動(dòng)控制方式的電壓不是從0開(kāi)始開(kāi)始上升，而是有一初始電壓上升，而是有一初始電壓

13、U0。這個(gè)電壓通常要根據(jù)負(fù)載這個(gè)電壓通常要根據(jù)負(fù)載特性設(shè)定成能使電機(jī)起動(dòng)所需的最小電壓。也可設(shè)置為特性設(shè)定成能使電機(jī)起動(dòng)所需的最小電壓。也可設(shè)置為按兩段斜率起動(dòng)。按兩段斜率起動(dòng)。 起動(dòng)效果受到負(fù)載和電源變化的影響，因此無(wú)法準(zhǔn)確起動(dòng)效果受到負(fù)載和電源變化的影響，因此無(wú)法準(zhǔn)確地獲得希望的效果，往往需要反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到比較滿地獲得希望的效果，往往需要反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到比較滿意的起動(dòng)效果。意的起動(dòng)效果。 2 電壓突跳式起動(dòng)控制方式電壓突跳式起動(dòng)控制方式 有些負(fù)載，在靜止?fàn)顟B(tài)下有較大的靜阻力矩，在電有些負(fù)載，在靜止?fàn)顟B(tài)下有較大的靜阻力矩，在電機(jī)起動(dòng)初始需要很大的轉(zhuǎn)矩使電機(jī)起動(dòng)，當(dāng)電機(jī)一旦轉(zhuǎn)機(jī)起動(dòng)初始需要很

14、大的轉(zhuǎn)矩使電機(jī)起動(dòng)，當(dāng)電機(jī)一旦轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，阻力矩反而減小。對(duì)此，起動(dòng)時(shí)加一短時(shí)的高動(dòng)起來(lái)，阻力矩反而減小。對(duì)此，起動(dòng)時(shí)加一短時(shí)的高電壓電壓Ub(其值和時(shí)間可以設(shè)置）以克服阻力矩，如圖其值和時(shí)間可以設(shè)置）以克服阻力矩，如圖4。 3 電流限幅起動(dòng)控制方式電流限幅起動(dòng)控制方式 電壓斜坡起動(dòng)控制方式是開(kāi)環(huán)控制，因此斜坡上升率電壓斜坡起動(dòng)控制方式是開(kāi)環(huán)控制，因此斜坡上升率不能隨系統(tǒng)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，往往電流會(huì)超出所希望的不能隨系統(tǒng)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，往往電流會(huì)超出所希望的值，由此發(fā)展了電流限幅控制方式。值，由此發(fā)展了電流限幅控制方式。 電流限幅起動(dòng)控制方式是一種閉環(huán)控制方式。起動(dòng)過(guò)電流限幅起動(dòng)控制方式是一種閉環(huán)

15、控制方式。起動(dòng)過(guò)程中，需要不斷地采樣和調(diào)整電機(jī)電流，使之具有圖程中，需要不斷地采樣和調(diào)整電機(jī)電流，使之具有圖5的電流曲線。這種控制方式特別適合恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，限幅的電流曲線。這種控制方式特別適合恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，限幅值值2.5IN5IN。在電網(wǎng)容量受限時(shí)時(shí)電機(jī)以最小的起動(dòng)電在電網(wǎng)容量受限時(shí)時(shí)電機(jī)以最小的起動(dòng)電流快速起動(dòng)。流快速起動(dòng)。圖圖5 電流限幅電流限幅/電流斜坡方式曲線圖電流斜坡方式曲線圖1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:20-Dec-2005Sheet of File:D:Design Explorer 99 SELibrarySchPRE

16、VIO41.DDBDrawn By:IeIaIbIo0tttkIt電流限幅電流限幅電流突跳電流突跳電流斜坡電流斜坡 4 電流斜坡起電流斜坡起動(dòng)控制方式動(dòng)控制方式 如圖如圖5所示，初所示，初始電流為使電機(jī)起始電流為使電機(jī)起動(dòng)所需的最小電流動(dòng)所需的最小電流這種控制方式使電這種控制方式使電機(jī)電流按照設(shè)定的機(jī)電流按照設(shè)定的曲線逐步上升，直達(dá)到設(shè)定的最大電流值，然后保持到起曲線逐步上升，直達(dá)到設(shè)定的最大電流值，然后保持到起動(dòng)完成。電流斜坡起動(dòng)控制方式同樣可設(shè)置為多段，也可動(dòng)完成。電流斜坡起動(dòng)控制方式同樣可設(shè)置為多段，也可加突跳電流。加突跳電流。 這種控制方式是電流限幅起動(dòng)方式控制方式的擴(kuò)展，這種控制方式

17、是電流限幅起動(dòng)方式控制方式的擴(kuò)展，特別適于具有平方轉(zhuǎn)矩特性的風(fēng)機(jī)特別適于具有平方轉(zhuǎn)矩特性的風(fēng)機(jī) 泵類負(fù)載，起動(dòng)時(shí)所泵類負(fù)載，起動(dòng)時(shí)所需要的轉(zhuǎn)矩很小，隨著轉(zhuǎn)速的上升，所需轉(zhuǎn)矩近似成平方需要的轉(zhuǎn)矩很小，隨著轉(zhuǎn)速的上升，所需轉(zhuǎn)矩近似成平方關(guān)系增加。因此，起動(dòng)初始宜加小的起動(dòng)電流，隨著轉(zhuǎn)速關(guān)系增加。因此，起動(dòng)初始宜加小的起動(dòng)電流，隨著轉(zhuǎn)速的上升，起動(dòng)電流也隨之上升，這樣有利于負(fù)載的平穩(wěn)起的上升，起動(dòng)電流也隨之上升，這樣有利于負(fù)載的平穩(wěn)起動(dòng)，電機(jī)發(fā)熱較少。動(dòng)，電機(jī)發(fā)熱較少。 5 轉(zhuǎn)矩控制方式轉(zhuǎn)矩控制方式 由于大型感應(yīng)電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程后期，功率因數(shù)變化很由于大型感應(yīng)電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程后期，功率因數(shù)變化很快，轉(zhuǎn)子

18、轉(zhuǎn)速常常超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，經(jīng)過(guò)一個(gè)衰減震蕩過(guò)程快，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速常常超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，經(jīng)過(guò)一個(gè)衰減震蕩過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)，電機(jī)負(fù)載力矩越小和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)，電機(jī)負(fù)載力矩越小和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小就越容易發(fā)生震蕩，這種現(xiàn)象叫就越容易發(fā)生震蕩，這種現(xiàn)象叫“超標(biāo)超標(biāo)”。對(duì)于采用電流。對(duì)于采用電流閉環(huán)的軟起動(dòng)器，閉環(huán)的軟起動(dòng)器，PI調(diào)節(jié)器的輸出跟隨電流的下降，反而調(diào)節(jié)器的輸出跟隨電流的下降，反而會(huì)會(huì)輸出更大，控制觸發(fā)角迅速推至全壓，使得電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)輸出更大，控制觸發(fā)角迅速推至全壓，使得電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩過(guò)沖，造成系統(tǒng)震蕩。于是有一些新的控制方法來(lái)克服矩過(guò)沖，造成系統(tǒng)震蕩。于是有一些新的控制方法來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題

19、，目前有轉(zhuǎn)矩控制方式和模糊控制方式。轉(zhuǎn)矩控這個(gè)問(wèn)題，目前有轉(zhuǎn)矩控制方式和模糊控制方式。轉(zhuǎn)矩控制方式原理如下：制方式原理如下： 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 （2） 式中：式中： 為電動(dòng)機(jī)的電磁功率為電動(dòng)機(jī)的電磁功率 為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角速度為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角速度 又又 （3） 因此，電磁轉(zhuǎn)矩因此，電磁轉(zhuǎn)矩 （4） 基于上述方程的控制方框圖如圖基于上述方程的控制方框圖如圖6所示。通過(guò)實(shí)時(shí)檢所示。通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)三相電流測(cè)三相電流 功率因數(shù)結(jié)合實(shí)際功率因數(shù)結(jié)合實(shí)際SCR觸發(fā)角計(jì)算出電機(jī)的觸發(fā)角計(jì)算出電機(jī)的ePTep111cos3IUT111cos3IUpe22122111)()(XXSRRUI實(shí)際轉(zhuǎn)矩作為反

20、饋再通過(guò)實(shí)際轉(zhuǎn)矩作為反饋再通過(guò)PID調(diào)節(jié)器輸出電壓實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出電壓實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，如圖的閉環(huán)控制，如圖6所示：所示： 轉(zhuǎn)矩控制方式能很好地解決轉(zhuǎn)矩過(guò)沖問(wèn)題，但是同轉(zhuǎn)矩控制方式能很好地解決轉(zhuǎn)矩過(guò)沖問(wèn)題，但是同時(shí)應(yīng)當(dāng)看到重構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)矩有相當(dāng)?shù)碾y度，由式（時(shí)應(yīng)當(dāng)看到重構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)矩有相當(dāng)?shù)碾y度，由式（1） （4）可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩還同轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率）有關(guān)，從）可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩還同轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率）有關(guān)，從T(t)到到U(t)的映射很不明顯，因而對(duì)電壓軌線不易做到準(zhǔn)的映射很不明顯，因而對(duì)電壓軌線不易做到準(zhǔn)確確1234ABCD4321DCBAMOTORLa,Lb,LcSCRSPIDTorquePFIms

21、實(shí)際轉(zhuǎn)矩實(shí)際轉(zhuǎn)矩三相電流三相電流功率因數(shù)功率因數(shù)圖圖6 轉(zhuǎn)矩控制方式原理圖轉(zhuǎn)矩控制方式原理圖 6 模糊控制方式模糊控制方式 電流限幅起動(dòng)控制方式不能有效的克服負(fù)載電流限幅起動(dòng)控制方式不能有效的克服負(fù)載 模型模型的大范圍變化，特別是起動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)參數(shù)的變化和的大范圍變化，特別是起動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)參數(shù)的變化和不確定性，傳統(tǒng)的不確定性，傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器，難以達(dá)到理想的控制效調(diào)節(jié)器，難以達(dá)到理想的控制效果，易產(chǎn)生震蕩。而起動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的電流與晶閘管果，易產(chǎn)生震蕩。而起動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的電流與晶閘管調(diào)壓電路的控制很難得出精確的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)，電動(dòng)調(diào)壓電路的控制很難得出精確的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)本身又

22、是一個(gè)高階機(jī)本身又是一個(gè)高階 非線性非線性 強(qiáng)耦合的被控對(duì)象，因強(qiáng)耦合的被控對(duì)象，因此實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)矩控制很困難。不依賴被控對(duì)象的精確此實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)矩控制很困難。不依賴被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型用模糊控制進(jìn)行控制，適合電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制。數(shù)學(xué)模型用模糊控制進(jìn)行控制，適合電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制。 下式是一種帶多個(gè)加權(quán)因子的軟起動(dòng)器模糊控制規(guī)則，下式是一種帶多個(gè)加權(quán)因子的軟起動(dòng)器模糊控制規(guī)則，如（如（5）式：）式：的預(yù)測(cè)。的預(yù)測(cè)。9, 8, 7,)1 (6, 5, 4,)1 (3, 2, 1,)1 (0,)1 (33221100EEEEEEEEEEEEUccccc（5）這里，需要選擇合適的電流偏差范圍，如將這里

23、，需要選擇合適的電流偏差范圍，如將3A的的電流偏差電流偏差E經(jīng)比例因子經(jīng)比例因子K1變換到變換到-9,+9論域中，論域中，并選取并選取7個(gè)模糊子集，即個(gè)模糊子集，即負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小零，負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小零，正小，正中，正大正小，正中，正大，將，將8A的電流偏差變化率的電流偏差變化率Ec經(jīng)量化因子經(jīng)量化因子K2變換到變換到-4，4的論域中，并選取的論域中，并選取5個(gè)模糊子集，即個(gè)模糊子集，即負(fù)大，負(fù)小，零，正小，正大負(fù)大，負(fù)小，零，正小，正大。通過(guò)調(diào)整加權(quán)因子通過(guò)調(diào)整加權(quán)因子 的取值，可以改變偏差和偏的取值，可以改變偏差和偏差變化率對(duì)輸出控制量的權(quán)重。要適應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的變差變化率對(duì)輸出控制量的權(quán)重。

24、要適應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的變化，加權(quán)因子化，加權(quán)因子 應(yīng)設(shè)置多個(gè)，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)不同應(yīng)設(shè)置多個(gè)，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)不同的變化，選取不同的加權(quán)因子。的變化，選取不同的加權(quán)因子。 模糊控制相對(duì)與其他方式來(lái)說(shuō)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)模糊控制相對(duì)與其他方式來(lái)說(shuō)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的平穩(wěn)起動(dòng)，控制較容易實(shí)現(xiàn)且負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)。的平穩(wěn)起動(dòng)，控制較容易實(shí)現(xiàn)且負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)。 7 分級(jí)變頻起動(dòng)控制方式分級(jí)變頻起動(dòng)控制方式 前述的起動(dòng)控制方式都基于降壓控制原理，前述的起動(dòng)控制方式都基于降壓控制原理，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比，因此，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比，因此，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減少，一般負(fù)載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩在額定起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減少，一般負(fù)載

25、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩的60%時(shí)，可采用減壓或軟起動(dòng)其起動(dòng)。時(shí)，可采用減壓或軟起動(dòng)其起動(dòng)。另外，起動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率另外，起動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S始終小于始終小于1，起動(dòng)電流通常較大。起動(dòng)電流通常較大。 分級(jí)變頻起動(dòng)方式在改變電壓的同時(shí)也改變頻分級(jí)變頻起動(dòng)方式在改變電壓的同時(shí)也改變頻率，實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩的率，實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩的V/F控制。分級(jí)變頻起動(dòng)方式控制。分級(jí)變頻起動(dòng)方式的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同一般軟起動(dòng)器相同。將交流電的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同一般軟起動(dòng)器相同。將交流電進(jìn)行進(jìn)行N分頻，頻率不連續(xù)，如分頻，頻率不連續(xù)，如50/N50/3 50/2 50。方法是將方法是將N個(gè)周期的交流電合并，如圖個(gè)周

26、期的交流電合并，如圖7中所示：中所示： 1234ABCD4321DCBAT(ms)U(c)10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms圖圖7 分級(jí)分級(jí)變頻方式變頻方式25Hz和和10Hz時(shí)一時(shí)一相電壓波相電壓波形圖形圖陰影為晶閘管導(dǎo)通，紅線為陰影為晶閘管導(dǎo)通，紅線為25Hz，藍(lán)線為藍(lán)線為10Hz波形圖。波形圖。 起動(dòng)過(guò)程中，控制晶閘管時(shí)電機(jī)定子端電壓按起動(dòng)過(guò)程中，控制晶閘管時(shí)電機(jī)定子端電壓按預(yù)設(shè)的分頻級(jí)數(shù)上升，如預(yù)設(shè)的分頻級(jí)數(shù)上升，如50/13 50/7 50/4 50/2 50/2 50Hz。停車按相反的順序進(jìn)行。停車按相反的順序進(jìn)行。 由于分級(jí)變頻起動(dòng)

27、電壓由于分級(jí)變頻起動(dòng)電壓 電流電流 頻率不連續(xù)，因而電頻率不連續(xù)，因而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)的，起動(dòng)過(guò)程中特別在低頻時(shí)振動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)的，起動(dòng)過(guò)程中特別在低頻時(shí)振動(dòng)和發(fā)熱比較嚴(yán)重。熱比較嚴(yán)重。 8 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制 轉(zhuǎn)速控制方式實(shí)際上是轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速控制方式實(shí)際上是轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制，這種電流雙閉環(huán)控制，這種控制方式同轉(zhuǎn)矩控制方式有類似之處，均須控制轉(zhuǎn)矩。電控制方式同轉(zhuǎn)矩控制方式有類似之處，均須控制轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩還與轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速閉環(huán)后，動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩還與轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速閉環(huán)后，轉(zhuǎn)矩控制方式控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，目的是為了獲得穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)矩控制方式控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，目的是為了獲得穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩；而轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，目的是使負(fù)載按給而轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，目的是使負(fù)載按給定的轉(zhuǎn)速曲線起停。定的轉(zhuǎn)速曲線起停。 這種控制方式適合礦山皮帶運(yùn)輸機(jī)，不可控的起動(dòng)與這種控制方式適合礦山皮帶運(yùn)輸機(jī)，不可控的起動(dòng)與停止過(guò)程，將產(chǎn)生很大的加速度和沖擊，造成物料滑落，停止過(guò)程，將產(chǎn)生很大的加速度和沖擊，造成物料滑落，損壞設(shè)備和傳送帶。損壞設(shè)備和傳送帶。 9 軟停車方式軟停車方式 10 直流制動(dòng)直流制動(dòng) T1 T2正半周導(dǎo)通，負(fù)半周截止。正半周導(dǎo)通，負(fù)半周截止。 11 節(jié)能運(yùn)