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高压电机自耦式软启动的研究

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第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2几种常用高压电机软启动的方法

1.3改进型自耦变压器在高压电机软启动中的应用

1.4论文研究的主要内容

第2章 高压电机自耦式软启动的基本原理及其设计

2.1软启动工作原理

2.2高压电机自耦式软启动装置总体设计

2.3自耦式电抗器的设计

2.4本章小结

第3章 电抗器漏磁场的ANSYS有限元分析及经验公式的改进

3.1有限元分析在电磁场中的应用

3.2铁心电抗器漏磁场的传统计算方法

3.3铁心电抗器漏磁场的有限元分析

3.4电抗器漏感经验公式的改进

3.5本章小结

第4章 软启动控制器的设计

4.1控制器总体设计

4.2采样电路设计

4.3 CPU电路设计

4.4开入开出电路设计

4.5实验验证

4.6本章小结

第5章 实验与仿真

5.1仿真参数的设定

5.2直接启动仿真

5.3自耦变压器降压启动仿真

5.4降压补偿启动仿真

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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摘要

随着我国工业的不断发展,在各个领域中,特别是在钢铁、化工等行业里,高压电机的应用已越来越广泛。但直接启动时,高压电机的启动电流会引起电压较大的下降,对电机设备本身有较大的冲击,对电网的影响也很大,同时也会危害设备的本身。因此,对电机软启动的研究是非常必要的。针对传统自耦变压器启动的不足,本文设计了一种具有电抗特性的新型自耦变压器,可以有效减少自耦变压器在起动瞬间的冲击电流,并对运行旁路短接冲击电流也有一定的抑制作用,使电机的起动更平稳,对电网冲击更小。
  根据自耦式软启动的基本原理,其过程可大致分为两个阶段,自耦变压器恒压启动补偿阶段和电抗器维持电机运行阶段。第一阶段可以将网侧起动电流控制在电机额定电流的1.5~2.5倍;第二阶段则主要是保证转换过程中电压无陷落,减小启动过程中的冲击电流,从而实现阶梯式的电压逐级平稳过渡到全压运行状态。
  传统电抗器漏抗的计算是基于面积等效原理,其计算结果与实际存在误差,影响电抗器的设计精度。本文使用 ANSYS仿真软件对电抗器建模,采用有限元的方法计算漏抗值,再与传统公式对比,最后拟合出电抗器漏抗误差公式,使计算值更接近于实际值。
  启动控制器是电机软启动系统的核心部分,本文根据自耦式电抗器的启动过程,设计了启动控制器,并给出了主要原理图。主要包括电流、电压二次互感器、数据处理、模数转换、逻辑处理、DSP和开入开出等功能模块。
  最后,使用 MATLAB仿真软件搭建整个软启动系统模型进行验证,并且分别对直接启动、自耦变压器启动及改进型自耦式电抗器启动方式进行仿真和结果对比,证明了自耦式软启动方式可以使高压电机启动更具优势。

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