晶闸管控制异步电动机触发方案的研究 (适合浦电气B方向)文献综述
2020-04-08 16:39:19
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文 献 综 述 1.引言 当今社会的飞速发展,现代科技的日新月异,随着电力电子技术的发展,近年来电动机启动技术也取得了长足的进步,但是由于社会生产技术的不断更新发展和社会需求,对电动机的启动性能提出了越来越高的要求。当前使用的大部分降压启动设备只是缩短了大电流冲击的时间,并没有本质上解决问题。因此迫切需要一种能针对负载的轻重控制启动电流大小,在起动过程中电流无瞬间冲击,且能连续变化的软启动器。还能在轻载或空载下,自动调节电动机端电压,提高电机功率因素,降低电机损耗。 2.国内外现状 笼型电机传统的减压起动方式有Y-q 起动、自耦减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动,存在明显缺点,即起动过程中出现二次冲击电流。软起动与传统减压起动方式的不同之处是: (1)无冲击电流。软起动器在起动电机时,通过逐渐增大晶闸管导通角,使电机起动电流从零线性上升至设定值。 (2)恒流起动。软起动器可以引入电流闭环控制,使电机在起动过程中保持恒流,确保电机平稳起动。 (3)根据负载情况及电网继电保护特性选择,可自由地无级调整至最佳的起动电流。 1)国外软启动技术现状 国外的一些学者及大公司都在致力于开发适合普通三相异步电机的专用软启动控 器,很多学者在这方面做了大量工作。国外软启动的产品主要是固态软启动装置,即晶闸管软启动和兼做软启动的变频器。在生产工艺有调速需求时,采用变频装置,无调速要求的场合,轻载启动采用晶闸管软启动,负载功率比较大或重载启动的场合采用变频软启动,晶闸管软启动装置是发达国家的主流产品。自1970年以来,国外对晶闸管三相交流调压技术进行了广泛研究,在工业领 域得到了广泛应用,在某些领域应用显示出独特的技术优势。如,美国AB公司生产的315-2000KW的交流调压式电力电子软启动器。英国的CT公司,法国的TE公司,德国的AEG公司以及欧洲的ABB公司等均推出了软启动器系列产品。 控制理论和微电子技术的发展。矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新的控制理论为高性能的变频器和软启动器提供了理论基础,16位、32位高速微处理器,信号处理器DSP,专用集成电路ASIC的快速发展为实现软启动器高精度多功能化提供了途径。 2)国内软启动现状 我国对晶闸管软启动器的研究始于90年代,一些研究机构对此技术有一定研究成果。国内全数字晶闸管软启动产品的生产厂家,其产品均是对国外产品一定程度的仿制,而且多为低压产品,自己研制生产的高压软启动装置基本上处于起步阶段。技术状况如下: (1)软启动器的整机技术落后; (2)软启动产品所用半导体功率器件制造业几乎是空白,尤其是高电压、大电流的电力电子器件诸如门级可关断(GTO)晶闸管、绝缘栅双级晶体管(IGBT)、门极换流晶闸管(GCT)等尚未研制成功。 (3)相关配套产业及行业落后。 (4)可靠性及工业水平低。 我国电动机软启动装置方面需要电动机启动调速,而资金、技术不十分雄厚的企业,采用国外变频启动调速价格十分昂贵,而且进口晶闸管元器件使用一段时间后特性参数会发生变化导致整串元器件损坏。 3.晶闸管的工作方案 晶闸管是一种大功率的整流元件,它的整流电压可以控制,当供给整流电路的交流电压一定时,输出电压能够均匀调节,它是一个四层三端的半导体器件。 普通晶闸管是半控型电力电子器件。为了使晶闸管由阻断状态转入导通状态,晶闸管在承受正向阳极电压的同时,还需要在门极加上适当的触发电压。控制晶闸管导通的电路称为触发电路。触发电路常以所组成的主要元件名称进行分类,包括简单触发电路、单结晶体管触发电路、晶体管触发电路、集成电路触发器和计算机控制数字触发电路等。晶闸管的几种常见触发方案有:(1)电压同步双窄脉冲触发 (2)电压同步宽脉冲触发(3)电流同步双窄脉冲触发。控制GTR、GTO、功率MOSFET、IGBT等全控型器件的通断则需要设置相应的驱动电路。基极(门极、栅极)驱动电路是电力电子主电路和控制电路之间的接口。采用性能良好的驱动电路,可使电力电子器件工作在较理想的开关状态,缩短开关时间,减少开关损耗。另外,许多保护环节也设在驱动电路或通过驱动电路来实现。 触发电路与驱动电路是电力电子装置的重要组成部分。为了充分发挥电力电子器件的潜力、保证装置的正常运行,必须正确设计与选择触发电路与驱动电路。 晶闸管的触发信号可以用交流正半周的一部分,也可用直流,还可用短暂的正脉冲。为了减少门极损耗,确保触发时刻的准确性,触发信号常采用脉冲形式。晶闸管对触发电路的基本要求有如下几条: (1) 触发信号要有足够的功率 (2) 触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步 (3) 触发脉冲要有一定的宽度,前沿要陡 (4) 触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求 参考文献 [1] . 张强、吴红星.基于单片机的电动机控制技术.中国电力出版社,2008 [2] .许大中、贺益康.电机控制.浙江大学出版社,2002 [3] .胡虞生、胡敏强.电机学.中国电路出版社,2005. [4] .王兆安、黄俊.电力电子技术.机械工业出版社,1986. [5] .余洪明.”软起动”的由来与应用.电工技术.2001年第6期 [6] .陈伯时.电力拖动自动控制系统.北京:机械工业出版社1999 [7] .张文生,刘耀年,张玉吸.异步电动机智能软起动器及其应用.电工技术. 2000年第11期 [8] .刘美俊.异步电动机智能软起动技术及其应用.电工技术2001年第5期。 [9] .许宏纲,徐方逸.软起动器及其应用.电世界。1999年第5期 [10] .曾毅.现代运动控制系统工思北京:机械工业出版社2006 [11] .胡崇岳.交流调速技术.北京:机械工业出版社2004 [12] .崔永和,杨成德.软启动器性能对比与探讨.电气开关2001年第6期 [13] .林钢等.常用电子元器件.北京:机械工业出版社2004 [14] .梅晓蓉、柏桂珍、张卯瑞. 自动控制元件及线路 第四版.科学出版社.2008.2 [15] .张浩,韦忠朝.8OC196KC单片机控制的电子软启动器硬件设计.电机电器技术
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