软开关电路研究与仿真

PWM-逆变器设计与仿真

摘要随着电力电子技术的不断发展，电力电子技术的各种装置在国民经济各行各业中得到了广泛应用。从电能转换的观点，电力电子的装置涵盖交流——直流变换、直流——交流变换、直流——直流变换、交流——交流变换。比如在可控电路直流电动机控制，可变直流电源等方面都得到了广泛的应用,而这些都是以逆变电路为核心。由于电力电子技术中有关电能的变换与控制过程，内容大多涉及电力电子各种装置的分析与大量的计算、电能变幻的波形分析、测量与绘制等，这些工作特别适合Matlab的使用。本次设计的题目是基于PWM逆变器的设计与仿真，所以在此次仿真就用的是Matlab软件，建立了基于Matlab的单相桥式SPWM逆变电路,采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的simulink/simupowersystems对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块,分别用单极性SPWM和双极性SPWM的动态模型给出了仿真的实例与仿真结果，验证了模型的正确性，并展现了Matlab仿真具有的快捷，灵活，方便，直观的以及Matlab绘制的图形准确、清晰、优美的优点,从而进一步展示了Matlab的优越性。关键字：PWM逆变器单极性SPWM 双极性SPWM MATLAB仿真

目录摘要绪论 (1) 第1章 MATLAB软件 (3) 1.1软件的介绍 (3) 1.2 电力电子电路的Matlab仿真 (4) 1.2.1实验系统总体设计 (5) 1.2.2电力电子电路Simulink仿真d特点 (5) 第2章逆变主电路的方案论证与选择 (6) 第3章 PWM逆变器的工作原理 (9) 3.1 PWM控制理论基础 (9) 3.1.1面积等效原理 (9) 3.2 PWM逆变电路及其控制方法 (11) 3.2.1计算法…………………………………………………… 11 3.2.2调制法…………………………………………………… 11 3.2.3 SPWM控制方式………………………………………… 15 第4章单相桥式PWM逆变器的仿真 (18) 4.1单相桥式PWM逆变器调制电路的Simulink模型 (18) 4.1.1单极性SPWM仿真模型图 (18)

软启动工作原理

软启动工作原理软启动器电动机的应用 1、软启动器工作原理与主电路图软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路，主电路图见图1。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。软启动与软停车的电压曲线见图2，3。 2 软启动器的选用（1）选型：目前市场上常见的软启动器有旁路型、无旁路型、节能型等。根据负载性质选择不同型号的软启动器。旁路型：在电动机达到额定转数时，用旁路接触器取代已完成任务的软启动器，降低晶闸管的热损耗，提高其工作效率。也可以用一台软启动器去启动多台电动机。无旁路型：晶闸管处于全导通状态，电动机工作于全压方式，忽略电压谐波分量，经常用于短时重复工作的电动机。节能型：当电动机负荷较轻时，软启动器自动降低施加于电动机定子上的电压，减少电动机电流励磁分量，提高电动机功率因数。（2）选规格：根据电动机的标称功率，电流负载性质选择启动器，一般软启动器容量稍大于电动机工作电流，还应考虑保护功能是否完备，例如：缺相保护、短路保护、过载保护、逆序保护、过压保护、欠压保护等。 3、Alt48软启动器的特点 Alt48软启动器启动时采用专利技术的转矩控制。转矩斜坡上升更快速，损耗更低。具有电动机和软启动器综合保护功能，能全时连续检测电机电流，提供电机可靠和完整保护，这种保护功能在启动结束后旁路仍能起作用，这是其它软启动器都不具备的。 Alt48在保持加速力矩的同时，实时计算定子和转子的功率。在整个加速周期连续计算电机功率因数和定子损耗，通过检测电压和电流来计算功率因数，并扣除定子损耗，得到实际的转子功率和电机力矩。 4 Alt48软启动器的应用设计采用一拖二方案，见图4，即一台软启动器带两台水泵，可以依次启动，停止两台水泵。一拖二方案主要特点是节约一台软启动器，减少了投资，充分体现了方案的经济性，实用性。

软开关电路研究与仿真解读

能力拓展训练题目软开关电路研究与仿真学院自动化学院专业电气工程及其自动化班级电气1004班姓名张珊指导教师 2013 年7 月 2 日

能力拓展训练任务书学生姓名：张珊专业班级：电气1004班指导教师：工作单位：武汉理工大学题目:软开关电路研究与仿真初始条件：几种典型的软开关电路为：零电压开关准谐振电路，谐振直流环电路，移相全桥零电压开关电路等。要求完成的主要任务: 1. 分析软开关和硬开关。 2.分析常见软开关电路的拓扑结构及特点。 3. 选择一种或几种典型软开关电路，设计仿真模型及参数，分析仿真输出波形。 4. 拓展训练说明书不少于5000字，参考文献不少于5篇，画出电路图，仿真模型，给出仿真波形并分析。拓展训练说明书应严格按统一格式打印，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。时间安排： 2013.7.3 －2013.7.4 收集拓展训练相关资料 2013.7.5 －2013.7.7 系统设计及仿真 2013.7.8 －2013.7.9 撰写论文及答辩指导教师签名： 2013 年 7 月 2 日系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要软开关技术是近年来电力电子领域的研究热点,采用该技术可以降低开关损耗,减小电干扰,进而提高开关频率,从而使得开关电源向体积小、重量轻、能量密度高的方向发展。本文对软开关的电路结构及特点进行介绍，主要对典型的软开关电路进行分析，了解工作过程，并且对降压型的零电压开关准谐振电路的工作原理进行研究,采用matlab仿真软件进行仿真得到对应的相关波形,从得验证软开关技术在实际电路中的有效性。关键字：软开关准谐振matlab

PWM_逆变器设计与仿真

目录摘要绪论 (1) 第1章 MATLAB软件 (3) 1.1软件的介绍 (3) 1.2 电力电子电路的Matlab仿真 (4) 1.2.1实验系统总体设计 (5) 1.2.2电力电子电路Simulink仿真d特点 (5) 第2章逆变主电路的方案论证与选择 (6) 第3章 PWM逆变器的工作原理 (9) 3.1 PWM控制理论基础 (9) 3.1.1面积等效原理 (9) 3.2 PWM逆变电路及其控制方法 (11) 3.2.1计算法 (11) 3.2.2调制法 (11) 3.2.3 SPWM控制方式 (15) 第4章单相桥式PWM逆变器的仿真 (18) 4.1单相桥式PWM逆变器调制电路的Simulink模型 (18) 4.1.1单极性SPWM仿真模型图 (18) 4.1.2 双极性SPWM仿真模型图 (19) 4.2 仿真参数的设定及仿真图的分析 (19) 4.2.1 单极性SPWM的仿真及分析 (19)

软开关电路

1，饱和电感ZVS 硬开关状态下由于功率管开关时产生的过冲很大，使得功率管的电压应力过大，就目前而言，解决这问题的基本方法就是实现零电压（零电流）时功率管开通或者关断，及软开关技术。实现零电压（零电流）的基本思路就是利用电感和电容谐振，使开关器件中的电压（电流）按正弦或者准正弦规律变化。这种拓扑适合母线电压在150V以上的直流输入，或者同等整流电压情况下的交流输入。主体结构较简单，安装，连接方便，特别适合运用在高频变换中，能缩小变压器体积，器件选用IGBT，可将工作频率设计在15～18KHz。主要缺点：占空比丢失，电感发热，副边电压应力大，轻载下，或低电压输出情况不理想。

各点的波形图:

2，辅助支路ZVS 在移相式软开关基础上发展出来的。其根本点就是引入了交流负载（辅助绕组），让饱和电感在全范围内有效。初级饱和电感的作用就是设计的最小工作电流时，能让其饱和。而需要界定为截至时，电感退出饱和，呈大电感状态，把初级电流极大的限制住，这时开关管转换，理解为零电流开关。次级加装辅助电感并带一个固定电感，一是作为变压器的一个固定感性负载，也就是让初级始终有一点电流维持，利于饱和电感的设计计算；二是把变压器初级的电感变量保持在一个范围内。常规模式下，变压器无负载时初级电感很大，而加上负载时电感即是我们说的漏感，非常小。初级感量变化小，才能体现饱和电感的突变。这种托扑结构能实现全范围的软开关，主要缺点:增加了变压器辅助绕组，设计和绕制较难，前期需进行技术以及工艺的摸底。内部损耗会增加，整体转换效率较前者低。

3，脉冲变压器驱动利用脉冲变压器同名端和异名端产生的脉冲波差别，使一个管开通时，另一个可靠关断。 4，IR2110门极关断钳位电路

软启动器工作原理与主电路图

软启动器工作原理与主电路图 2010年02月22日星期一 11:00 1 软启动器工作原理与主电路图软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路，主电路图见图1。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。软启动与软停车的电压曲线见图2，3。 2 软启动器的选用（1）选型：目前市场上常见的软启动器有旁路型、无旁路型、节能型等。

根据负载性质选择不同型号的软启动器。旁路型：在电动机达到额定转数时，用旁路接触器取代已完成任务的软启动器，降低晶闸管的热损耗，提高其工作效率。也可以用一台软启动器去启动多台电动机。无旁路型：晶闸管处于全导通状态，电动机工作于全压方式，忽略电压谐波分量，经常用于短时重复工作的电动机。节能型：当电动机负荷较轻时，软启动器自动降低施加于电动机定子上的电压，减少电动机电流励磁分量，提高电动机功率因数。（2）选规格：根据电动机的标称功率，电流负载性质选择启动器，一般软启动器容量稍大于电动机工作电流，还应考虑保护功能是否完备，例如：缺相保护、短路保护、过载保护、逆序保护、过压保护、欠压保护等。 3 Alt48软启动器的特点 Alt48软启动器启动时采用专利技术的转矩控制。转矩斜坡上升更快速，损耗更低。具有电动机和软启动器综合保护功能，能全时连续检测电机电流，提供电机可靠和完整保护，这种保护功能在启动结束旁路后仍能起作用，这是其它软启动器都不具备的。 Alt48在保持加速力矩的同时，实时计算定子和转子的功率。在整个加速周期连续计算电机功率因数和定子损耗，通过检测电压和电流来计算功率因数，并扣除定子损耗，得到实际的转子功率和电机力矩。 4 Alt48软启动器的应用

案例：用于APFC的软开关BOOST电路的分析与仿真

案例：用于APFC的软开关BOOST电路的分析与仿真软开关的实质是什么？所谓软开关，就是利用电感电流不能突变这个特性，用电感来限制开关管开通过程的电流上升速率，实现零电流开通。利用电容电压不能突变的特性，用电容来限制开关管关断过程的电压上升速率，实现零电压关断。并且利用LC谐振回路的电流与电压存在相位差的特性，用电感电流给MOS结电容放电，从而实现零电压开通。或是在管子关断之前，电流就已经过零，从而实现零电流关断。软开关的拓扑结构非常多，每种基本的拓扑结构上都可以演变出多种的软开关拓扑。我们在这里，仅对比较常用的，适用于APFC电路的BOOST结构的软开关作一个简单介绍并作仿真。我们先看看基本的BOOST 电路存在的问题，下图是最典型的BOOST电路：

假设电感电流处于连续模式，驱动信号占空比为D。那么根据稳态时，磁芯的正向励磁伏秒积和反向励磁伏秒积相同这个关系，可以得到下式：VIN×D=(VOUT-VIN)(1-D)，那么可以知道：VOUT=VIN/(1-D) 那么对于BOOST电路来说，最大的特点就是输出电压比输入电压高，这也就是这个拓扑叫做BOOST电路的原因。另外，BOOST电路也有另外一个名称：up converter，此乃题外话，暂且按下不表。对于传统的BOOST电路，这个电路存在的问题在哪里呢？我们知道，电力电子的功率器件，并不是理想的器件。在基本的BOOST电路中： 1、当MOS管开通时，由于MOS管存在结电容，那么开通的时候，结电容COSS储存的能量几乎完全以热的方式消耗在MOS的导通过程。其损耗功率为COSSV2fS/2，fS是开关频率。V为结电容上的电压，在此处 V=VOUT。（注意：结电容与静电容有些不一样，是和MOS上承受的电压相关的。） 2、当MOS管开通时，升压二极管在由正向导通向反偏截止的过程中，存在一个反向恢复过程，在这个过程中，会有很大的电流尖峰流过二极管与MOS管，从而导致功率损耗。 3、当MOS关断时，虽然有结电容作为缓冲，但因为结电容太小，关断的过程电压与电流有较多的重叠，也产生一定的关断损耗。下面我们来仿真一下最基本的BOOST电路。因为BOOST电路的输入端是个大电感，在稳态工作时，电流基本不变，所以，在稳态时可以用电流源来代替。而输出因为是大的滤波电容，稳态时，电容电压基本不变，故而在稳态时可以用电压源来代替输出电容。所以，我们可以在saber的环境下，得到这个电路：

各类软开关电路

各类软开关电路【日期】 2012年2月4日【浏览】 [379] 本文主要从整体上了解DC/DC变换器中软开关电路的分类。熟悉各类软开关电路的基本结构、优缺点及它们之间的联系。负载谐振变换器LRC（Load Resonant Converter）负载谐振型变换器是发展得最早的谐振变换器。按负载与谐振电路的连接关系，可分为两类：一类是负载与谐振回路相串联,称为串联负载谐振变换器(SLR);另一类是负载与谐振回路相并联,称为并联负载谐振变换器(SLR)。在谐振变换器中,谐振元件一直谐振工作，参与能量变换的全过程。其缺点是：变换器输出性能与负载关系很大，对负载的变化很敏感，电压调节一般采用频率调制（PFM）方法。准谐振变换器QRC（Quasi-Resonant Converter）这类变换器是一最经典的软开关变换器。其特点是：谐振元件参与能量变换的某一个过程（或是主开关开通时段，或是主开关关断时段）,不是全程参与。准谐振变换器分为零电压开关准谐振变换器（ZVS-QRC）和零电流开关准谐振变换器（ZCS-QRC）。根据谐振电压（电流）的波形，还可分为半波准谐振和全波准谐振。下图分别是Buck拓扑的半波ZVS-QRC和半波ZCS-QRC。由于运行中变换器工作在谐振模式的时间只占一个开关周期中的一部分,而其余时间都是运行在非谐振模式，因此用“准谐振”一词。准谐振变换器由于电路简单，且适用于各种拓扑，不仅适用于基本的BUCK电路、BOOST电路，还可以应用到离线式变换器，如半桥电路中，因此准谐振变换器在小功率变换器上有着广泛应用，如笔记本电脑的电源适配器。和负载谐振变换器一样，电压调节一般采用频率调制（PFM）方法。

软开关电路研究与仿真解剖

学号：0121011350435 能力拓展训练题目软开关电路研究与仿真学院自动化学院专业电气工程及其自动化班级电气1004班姓名张珊指导教师 2013年7月2日

运动控制系统-课程设计-交流电动机减压软起动系统仿真-正文

交流电动机减压软起动系统仿真 1 设计要求与方案电机参数为：额定电压U =380V 、频率50f Hz =、定子电阻s R =0.435Ω、额定功率P =2.2KW 、定子自感s L =0.002mH 、转子电阻r R =0.816Ω、额定转速 n =1420rpm 、转子自感l r L ＝0.002mH 、级对数p n ＝2、互感m L ＝0.069mH 、转动惯量J =0.19kg ·m2。要求完成的主要任务: （1）设计软起动器原理图；（2）建立软起动器仿真模型；（3）仿真得出软起动与全压起动输入电压有效值、电动机电流瞬时值、转速变化曲线。 2 原理和参数 2.1 设计原理在有限供电系统中较大容量的交流电动机起动时，由于起动电流过大，会引起电网电压下降，而影响其他用电设备的正常工作，所以一般较大容量的交流电动机都采用减压起动方式，以减小起动电流。传统的减压起动方法有星-三角起动和自耦变压器起动等。现在应用晶闸管交流调压器原理的软起动器已经大量面市，晶闸管软起动器可以通过电压的调节，限制起动电流，并且使电动机有较大的起动转矩，在起动结束后在经过接触器切除软起动器，让电动机直接连接三相电源完成起动过程。晶闸管软起动的原理图如图1所示。软起动电路由三相晶闸管调压电路和软起动控制器（给定积分器）、触发器等组成，起动时通过控制器使晶闸管控制角从大到小变化，而电动机电压从小到大逐次上升。其仿真电路图如图2所示。通过仿真可以研究软起动器的控制曲线，电流限制效果和电动机转矩的情况。

图1 晶闸管软起动的原理图图2 晶闸管软起动的仿真图 2.2 双向晶闸管模块VT 双向晶闸管模块VT如图3所示，参数默认。图3 双向晶闸管模块VT 起动信号给定积分器信号匹配触发器晶闸管三相调压器 M 3~

软开关技术讲解

软开关技术综述摘要软开关技术是利用在零电压、零电流条件下控制开关器件的导通和关断，有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声因而在电力电子装置中得到广泛应用。本文在讲述软开关技术的原理及分类的基础上，主要回顾了软开关技术的由来和发展历程，以及发展现状和未来的发展趋势。关键词：软开关技术原理发展历程发展趋势一．引言：根据开关元件的工作状态，可以把开关分成硬开关和软开关两类。硬开关是指开关元件在导通和关断过程中，流过器件的电流和元件两端的电压在同时变化；软开关是指开关元件在导通和关断过程中，电压或电流之一先保持为零，一个量变化到正常值后，另一个量才开始变化直至导通或关断过程结束。由于硬开关过程中会产生较大的开关损耗和开关噪声。开关损耗随着开关频率的提高而增加，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高；开关噪声给电路带来了严重的电磁干扰问题，影响周边电子设备的正常工作。为了降低开关的损耗和提高开关频率，软开关的应用越来越多。电力电子装置中磁性元件的体积和重量占很大比例，从电机学相关知识知道，使变压器、电力电子装置小型化、轻量化的途径是电路的高频化。但是, 传统的开关器件工作在硬开关状态，在提高开关频率的同时，开关损耗和电磁干扰也随之增加。所以，简单地提高开关频率显然是不行的。软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电压) 按正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通) , 从而减少开关损耗。它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的EMI 等问题。当开关频率增大到兆赫兹级范围, 被抑制的或低频时可忽视的开关应

三相交流电动机的软启动分析与仿真

第1章绪论笼式异步电动机是工业企业应用最广泛的用电设备。对于容量较大的电动机，如果采用直接启动，则启动时冲击电流很大，将会对电网及其他负载造成干扰甚至危害电网的安全运行。因此，对大容量的笼式异步电动机，不能采用直接启动方式。以往采用降压启动方式，减少启动电流，早期的启动方式有：串联电抗或电阻，星——三角转换，串联自耦变压器等。作为异步电动机的启动设备——软启动器，利用晶闸管交流调压技术制作，从20世纪70年代开始推广应用，同时, 由单片机作为控制电路的软启动器还可以将软启动、软制动、轻载节能技术和缺相、过载、短路、漏电等保护措施融于一体,因而具有广阔的应用前景。对电机软启动技术的要求异步电动机在直接启动过程中, 自电源流入定子绕组的电流可达其额定电流的7 倍以上, 这种大的冲击电流容易造成电网电压显著下降, 这不仅使电动机起动转矩减小(起动转矩与电源电压的平方成正比)而启动困难, 还会影响接在同一电网的其它用电设备, 如使附近照明灯变暗, 附近正在工作的其他异步电动机的转矩减少, 转速下降等, 尤其是大容量电动机, 由于其起动电流较大, 起动时间较长, 对同一电网的其它用电设备影响更大。传统的电机软启动技术主要是为了缓解或消除由于电机启动力矩过大对电气系统、机械设备和工艺系统所造成的影响和损害，使其能够安全稳定运行。随着工业科学技术的发展和社会需求的增加，人们对转动设备的启动和运行以及到停止全程的平稳性、机械稳定性、工艺上的精密性要求更高，同时对设备的节能和操作控制上的现代化水平要求的更高，人们希望电机的启动和停止要柔软，运行安全、经济、可靠，适应性强、配置灵活，实现电机驱动的精密控制、精密调整目前的电机软启动器、变频器、串级调速等技术，从根本上改变了传统的单一的降压或限流的电气接线方式和控制原理，实现了对电机启动到停止的全过程的电压、电流、相位和频率的控制和调整。使启动过程中的电机得到有效控制，特别是，变频调速和串级调速实现了对电机运行速度根据负荷要求进行调整，实现了人们对电机软启动的各项要求。

第七章谐振软开关技术

第七章谐振软开关技术随着电力电子器件的高频化，电力电子装置的小型化和高功率密度化成为可能。然而如果不改变开关方式，单纯地提高开关频率会使器件开关损耗增大、效率下降、发热严重、电磁干扰增大、出现电磁兼容性问题。80年代迅速发展起来的谐振软开关技术改变了器件的开关方式，使开关损耗可原理上下降为零、开关频率提高可不受限制，故是降低器件开关损耗和提高开关频率的有效办法。本章首先从PWM电路开关过程中的损耗分析开始，建立谐振软开关的概念；再从软开关技术发展的历程来区别不同的软开关电路，最后选择零电压开关准谐振电路、零电流开关准谐振电路、零电压开关PWM电路、零电压转换PWM电路和谐振直流环电路进行运行原理的仔细分析，以求建立功率器件新型开关方式的概念。 7.1 谐振软开关的基本概念 7.1.1 开关过程器件损耗及硬、软开关方式无论是DC—DC变换或是DC—AC变换，电路多按脉宽调制（PWM）方式工作，器件处于重复不断的开通、关断过程。由于器件上的电压、电流会在开关过程中同时存在，因而会出现开关功率损耗。以图7-1（a）Buck变换电路为例，设开关器件VT为理想器件，关断时无漏电流，导通时无管压降，因此稳定通或断时应无损耗。图7-1（b）为开关过程中VT上的电压、电流及损耗的波形，设负载电流恒定。图7-1 Buck变换电路开关过程波形当VT关断时，负载电流改由续流二极管VD提供。若再次触发导通VT，电流从VD向VT转移（换流），故期间上升但，直至才下降为零。这样就产生了开通损耗。当停止导通VT时，从零开始上升，在期间维持，直至，才减小为零，这样就产生了关断损耗。若设器件开关过程中电压、电流线性变化，则有（7-1）

(有具体仿真,有各种图)(基于SIMULINK异步电动机软起动控制系统的仿真

第26卷第3期辽宁工学院学报 V ol.26,No.3 2 0 0 6 年6月 Journal of Liaoning Institute of Technology Jun. 2006 收稿日期：2005-03-14 作者简介：耿大勇(1971-)，男(满族)，辽宁兴城人，副教授，硕士。基于SIMULINK 异步电动机软起动控制系统的仿真耿大勇1，贾丹2，李振刚1 （1.辽宁工学院信息科学与工程学院，辽宁锦州 121001; 2.辽宁工学院计算机科学与工程学院，辽宁锦州121001）摘要：异步电动机的软起动可控制电动机的起动电压和电流，减少电动机起动过程对电网和负载的冲击，同时保证电动机运行平稳。利用MATLAB 软件中的动态仿真工具Simulink 对采用PI 电流闭环控制的异步电动机软起动系统建模并进行了实例仿真。仿真结果和实验结果吻合较好，证明仿真方法是正确、有效的。关键词：异步电动机；软起动；仿真；Simulink 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1005-1090(2006)03-0141-04 Simulation of Soft Starting Control System for Asynchronous Motor Based on SIMULINK GENG Da-yong 1, JIA Dan 2, LI Zhen-gang 1 （https://www.360docs.net/doc/3e3852955.html,rmation Science & Engineering College, Liaoning Institute of Technology, Jinzhou 121001, China https://www.360docs.net/doc/3e3852955.html,puter Science & Engineering College, Liaoning Institute of Technology, Jinzhou 121001, China) Key words: asynchronous motor; soft starting; simulation; Simulink Abstract: By using soft starting , the starting voltage and starting current of asynchronous motor can be controlled, the impact on electric power system and load during the startup can be reduced, and also enables asynchronous motor to rotate steadily. The simulation model of soft starting system by using PI current closed loop control for asynchronous motor was established based on MATLAB/Simulink and simulation was carried out through actual example. The simulation results were close to the experimental ones, which verified the correctness and validity of the simulation method. 近年来，随着电力电子技术和计算机控制技术的飞速发展，国内外都十分重视三相异步电动机软起动控制系统的研究和开发[1,2]。软起动控制旨在降压以限制电机起动电流，减小起动电流对电网的冲击，也达到了节能的目的。目前软起动方式很多，如液阻软起动、磁控软起动、晶闸管软起动等，从起动时间、控制方式的节能效果等多方面综合比较，以晶闸管软起动方式最优，代表着软起动的发展方向。但目前关于异步电动机软起动控制系统仿真的文献较少，本文借助于MATLAB 软件的动态仿真工具Simulink 来构建异步电动机软起动控制系统的仿真模型并进行了实例仿真，建模过程简便直观，仿真过程中通过改变参数可随时观察系统的动态变化情况，最后进行了实验验证。 1 异步电动机软起动控制系统结构三相异步电动机软起动的主电路如图1所示。该系统将三组反并联的晶闸管串接在电动机的三相电路上，在电动机起动过程中通过控制晶闸管触发角的大小，使电动机起动电流根据工作要求所设

软启动装置设计与仿真开题报告

本科毕业设计开题报告题目: 三相异步电动机软启动装置设计与仿真专题：院（系）：电气与控制工程学院班级：姓名：学号：指导教师：教师职称：

黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目三项异步电动机软启动装置设计与仿真来源自拟题目 1、研究目的和意义：异步电动机在直接启动时瞬时冲击电流很大, 这对电网造成冲击, 并且启动时转矩冲击也很大, 直接影响电动机本身及其拖动设备的使用寿命。因此急需一种可以改善启动过程的设计来达到优化的作用。软启动用在电动机启动时，通过逐渐增大晶闸管的导通角来逐步增大启动电压，控制电机的启动电流不超过设定值，从而使得电机平稳的启动，减小对电网的冲击。课题采取单片机来控制，似的该装置结构小巧、运行速度快、价格低，多功能、多用途，可以提高精度，使启动具有可预测性、可控制性、可调整性、可重复性。软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。软启动器以体积小,转矩可以调节、启动平稳冲击小并具有软停机功能等优点得到了越来越多的应用,大有取代传统的自耦减压、星-角等启动器的趋势.由于软启动器是近年来新发展起来的启动设备,在设计、安装、调试和使用方面还缺少指导性的规范与规程.我们在软启动器的安装、调试工作中也遇到了一些实际技术问题.例如:不同启动负载软启动器的选型、软启动冲击电流与过流保护定值的配合、软启动设备容量与变压器容量的关系等问题。（1）能使电机起动电压以恒定的斜率平稳上升，起动电流小，对电网无冲击电流，减小负载的机械冲击。（2）起动电压上升斜率可调，保证了起动过程的平滑性，起动电压可依据不同负载在30%～70%Ue(Ue为额定电压)范围内连续可调。（3）可以根据不同的负载设定起动时间。（4）起动器还具有可控硅短路保护、缺相保护、过热保护、欠压保护。

分级变频软起动器的触发策略研究与仿真

分级变频软起动器触发控制策略研究与仿真 (华北电力大学电气与电子工程学院, 保定071000) 摘要: 介绍了分级变频软起动器的工作原理，限制电机起动电流的软起动器。这种软起动器对传统软起动器的电路结构进行了改造，通过对晶闸管的控制实现对电压频率的离散控制，即分级变频。经过对子频率的相位研究，采用转矩最大的正序组合并在频率分级起动的同时结合调压起动的方法。最后通过仿真试验，证明了此种分级变频调压软起动器可以有效地提高起动转矩降低起动电流。关键词: 分级变频; 电机软起动; 晶闸管触发 Research of Discrete Frequency Soft Start Control for Induction Motor (North China Electronic Power University,Electrical and Electronic Engineering Institute, Baoding 071000, China) Abstract: A Soft Starter was proposed to improve electromagnetic torque and reduce current at starting. This soft starter improved the traditional circuit structure, the strategy defined the triggering instants of soft starters SCR to control the AC power supply by discrete frequency. After the sub-frequency phase study, and used the positive sequence voltage, at the same time starting with the surge of start-up method. Finally, simulation tests proved that the frequency of such classification Surge soft starter can be effective in raising starting torque and reducing starting current. Key words: discrete frequency; motor soft-starting; thyristor trigger 0 引言三相交流电动机发明以来，经历了100多年的历程。在这漫长的岁月中，三相交流异步电动机因其结构简单、运行可靠和价格便宜而被广泛采用。据统计，其耗电量占全国发电量的30%以上[1]。然而，电动机的起动特性却一直不理想。众所周知，电动机起动时刻出现的起动电流一般高出额定电流3~7倍，最高可达电动机额定电流的15倍，这样大的电流不仅加重了进线、供电电网以及接在电动机前面的开关电器的负荷，而且同时出现的巨大转矩冲击又会使电动机发生猛烈的冲振，并且也给用作动力传输的辅助设备(例如三角皮带、变速机构)和做功的机械设备带来不可避免的机械冲击[2]。晶闸管调压软起动器能限制起动电流,在轻载场合下具有节能的优点,但很难满足如球磨机、粉碎机、矿井起重机等场合的需求[3]。在电机起动过程中采用变频器可以很好的实现起动电流小，起动转矩大等优点，但是这种变频器的造价过高，在不需要调速的场合不能充分的发挥其价值。如何降低起动电流，增大起动转矩，同时经济适用，成为国内外机电行业专家们探讨的重要课题。自Antonio Ginart提出了离散频率控制法(即分级变频) ,并讲述了其概念和原理后,分级变频理论成为国内机电行业学者研究的热点[4]。 1分级变频原理根据电机的转矩计算公式 ()() []2'21 1 2 ' 2 1 1 1 ' 2 2 1 1 2 σ σ σ σ πX X R R f R pU m T M + + + =（1）可知，在定子电压下降的同时将频率下调，将会减少电动机转矩的损失，就可以提高传统软起动器的起动转矩[5]。分级变频就是使传统软起动器输出电压的频率从一个较低的值开始，分级上升，最后达到50Hz。离散频率控制虽然可以实现变频，但不能使频率连续地变化，只能使频率分级离散的变化，而且各级频率都是50HZ的1/n，即50Hz的分频。

基于MATLAB-SIMULINK三相感应电机软启动器的设计与仿真

基于MATLAB/SIMULINK三相感应电机软启动器的设计与仿真由于三相感应电动机直接起动时起动电流很大,为了限制其起动电流,本文提出了晶闸管交流调压软起动控制方案,并对三项感应电动机的晶闸管交流调压软起动的系统组成和工作原理进行了分析。重点对三项感应电动机的起动特性进行了讨论和分析,给出了限流软起动及斜坡升压软起动相结合的具体实现过程。本文利用单片机系统,设计了三相感应电动机软起动器,给出了系统的硬件结构、软件设计思想,控制电路做了相关的介绍,具有较强的实用性。此外,文中对三相感应电动机晶闸管交流调压软起动的主电路、控制系统硬件的设计进行了讨论,并建立了感应电动机晶闸管交流调压软起动的 MATLAB／SIMULINK 仿真模型,对软起动的控制方式进行了仿真研究。仿真结果表明,本软起动的控制方法可以有效地减小异步电动机起动时对电网的冲击。目录一、项目背景 (3) 二、项目目的 (3) 三、整体设计思路 (3) 3.1、系统结构 (3) 3.2、硬件电路设计 (4) 四、模块电路设计 (5) 4.1、晶闸管的驱动电路设计 (5) 4.2、电压采样电路的设计 (7)

4.3、电流采样电路的设计 (8) 4.3.1 电流传感器电路 (8) 4.3.2 绝对值电路 (9) 4.3.4 保护电路的设计 (10) 五、器件的选型 (11) 5.1 晶闸管 (11) 5.2 缓冲吸收电路 (12) 5.3 感应电机 (13) 六、软件流程图 (13) 6.1 主程序流程图 (13) 6.2 同步中断模块流程图 (14) 6.3 电流电压闭环控制模块 (14) 6.4脉冲延时模块 (15) 6.5 脉冲延时模块 (16) 七、基于MATLAB/SIMULINK的仿真 (16) 7.1 仿真电路图 (16) 7.2 仿真结果 (16) 7.3 结果分析 (20) 一、项目背景感应电动机以其结构简单、运行可靠、维护方便、效率较高、价格低廉等优势得以在工业生产中广泛应用。但是感应电动机的启动性能较差，启动瞬时电流冲击很大，可高达额定电流的10倍以上，且启动冲击转矩也很大，加速了电机的老化及机械损坏，对电机本身及其拖动设备的使用寿命有很严重的影响。同时也会对电网造成冲击，使供电电网产生较大的波动，从而影响同一电网中其他设备的正常工作。除此之外，如果发生缺相或欠压，则极易造成电动机烧毁。二、项目目的 2.1、限制电机启动电流的峰值，减弱对电网的冲击以及对其他用电设备的影响。使电机在启动时产生平稳的转矩，延长电机及其拖动