[发明专利]一种12边形空间电压矢量控制软启动器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流异步电动机的起动装置，具体为一种12边形空间电压矢量控制软起动器及其控制方法。

背景技术

目前，普通软起动器主要采用降压或限流起动，它在电路结构上采用每相串接两只反并联的晶闸管或双向晶闸管，通过改变每相电压的导通时间来实现降压起动。普通三相晶闸管降压软起动器通过依次控制六只电力晶闸管的触发时刻，只改变了电压的有效值而没有改变电压的频率。该方法存在两个重要缺点。其一，起动转矩小，三相交流异步电动机起动转矩正比于起动电压的平方，当电压降低时，转矩以起动电压降低的平方倍数降低；其二，不能改变定子磁场的转速，起动转差过大；电机刚起动时，转子转速较低，三相晶闸管降压起动的定子磁场是以同步转速在转动，相对于转速很低的转子，转差很大，造成电机起动时反转、抖动厉害。

此外，也有用变频器作软起动器的，虽然启动效果较好，但变频器在技术上属于交-直-交结构。它首先将三相工频电源进行三相桥式不可控整流，然后对整流输出的直流电压进行滤波，最后采用脉冲宽度调制PWM技术输出电压频率都可调的可控交流电。变频器结构、技术复杂，成本较高，在电机起动完成后不容易退出等缺点，因此不易于普及推广。

发明内容

本发明的目的提供通过改变异步电动机定子电压矢量的旋转频率及电压的有效值，从而实现了变频起动的一种12边形空间电压矢量控制软起动器及其控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种12边形空间电压矢量控制软起动器，其特殊之处在于：由三相交流电源A相、B相、C相为软起动器提供电源0，电源0连接到电力装置3即，A相连接由电力二极管VD1、VD2、VD3、VD4组成的全桥电路的左侧桥臂，IGBT VT1的C极连接到全桥的正极输出，E极连接到全桥的负极端；全桥的另一桥臂连接电动机，B、C相同理进行连接，最终由电力装置3连接到电动机5；电动机侧的A、B、C三相同时连接到高压吸收电路4的三相整流电路的三个桥臂，三相整流电路的正极输出经过电阻R连接到一个IGBT的C极，IGBT的E极连接到三相整流电路的负极端；主控电路1连接到电源0，采集同步信号，并将主控电路1的输出连接到驱动电路2，驱动电路2分别连接到电力装置3、高压吸收电路4的IGBT的G极。

一种12边形空间电压矢量控制软起动器，其特殊之处在于：由三相交流电源A相、B相、C相为软起动器提供电源0，电源0连接到电力装置3即，A相连接由电力二极管组成的全桥电路的左侧桥臂，GTO A极桥的正极输出，K极连接到全桥的负极端；全桥的另一桥臂连接电动机，B、C相同理进行连接，最终由电力装置3连接到电动机5；电动机侧的A、B、C三相同时连接到高压吸收电路4的三相整流电路的三个桥臂，三相整流电路的输出经过电阻R连接到一个GTO；主控电路1连接到电源0，采集同步信号，并将主控电路1的输出连接到驱动电路2，驱动电路2分别连接到电力装置3、高压吸收电路4的GTO。

上述的一种12边形空间电压矢量控制软起动器的控制方法，A相、B相、C相交流调压、调频以及定子磁场旋转速度控制方式为：在一个电压周期内12边形空间电压矢量图连续走ii=1，2，3，4，5，6步后经过一个电压周期再走i步，直到走完一个完整的12边形空间电压矢量，则对50Hz电源进行了12/i 分频，其频率为50*i/12Hz；最终其定子磁场旋转的频率从4.17Hz开始，每次增加50/12Hz=4.167Hz，直到增加至25Hz，然后进行调压调速，频率为50Hz。

上述的一种12边形空间电压矢量控制软起动器的控制方法，在每个固定的频率下，i是不变的，保证12边形空间电压矢量的整体对称性。

上述的一种12边形空间电压矢量控制软起动器的控制方法，所述的定子磁场旋转的频率中任选几个频率从小到大进行调节，最后转入调压调速。

本发明采用12边形空间电压矢量控制算法在调节电源电压的同时，也调节了电动机定子电源的频率。并使电压/频率比值相对稳定，保证电机主磁通稳定，在获得较大起动转矩的同时，起动电流又不致过大，起动转矩脉动分量也大大减小，起动也更加平稳。

附图说明：

图1为以IGBT为全控器件的软启动电路图；

图2为以GTO为全控器件的软启动电路图；

图3为三相电源的电压矢量图；

图4为三相电压在电动机定子合成的空间电压矢量图；

图5为4.17Hz时的三相电压矢量控制图；

图6为8.33Hz时的三相电压矢量控制图；