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烘干搅拌输送新闻动态
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变频调压软启动器在带式输送机中的应用研究
发布时间：2013-10-10 09:46 来源：未知
0、引言
大功率带式输送机广泛应用在我国矿业生产领域，但为了减小电机在启动过程中对电网的冲击和其他设备的正常运行，14 kW及以上电机都不允许直接启动。以前多采用串电阻启动或自耦变压器降压启动及星形一三角形启动。随着变频技术的发展，矿业部门正在对老的设备进行大量更新．变频调速装置已经广泛应用在现代矿业生产领域。
1、交变频基本触发原理
交一交变频器使用的余弦交截法原理如图1所示。其触发方式为：在同步波与基准波的下降沿交点处触发正组晶闸管导通：在同步波与基准波上升沿的交点处触发反组晶闸管导通。晶闸管虽然为半控型器件，但是其应用已经非常成熟．而且能够承受很大的电流，交一交变频是采用在不同时间截取电源电压波段来近似逼近基准电压波形，输出频率越低则一个周期截取的电源电压波段就越多，也就越接近基准波。所以，以晶闸管为控制器件的交一交变频装置非常适用于低速、大容量的拖动场合，该系统实际试验的交一交变频器采用晶闸管为控制器件。
2、交交变频软启动系统原理
交交变频软启动系统的主电路一般有零式和桥式结构。由于零式电路具有机构简单、所用晶闸管数量为桥式的1/2．故其成本较低。以往的交交变频多采用截取三相交流电源的波段来逼近基准波．由于只是逼近，故其效果自然不会和理论基准波完全一样：为了提高交一交变频输出对基准波的逼近程度，本系统实际采用六相电源，即在变频调压软启动器的输入侧加入三相变六相变压器．这样一来，在相同输出频率下截取的电源波段是三相输入的2倍，大大改善系统的启动及运行性能，系统主电路拓扑结构如图2所示。
(1)直接启动下电流的冲击
当电机处在停车状态时，类似于一台变压器．和电源相接的定子绕组相当于一次线圈，短接的转子绕组相当于二次线圈：定、转子之间通过磁通相互影响。启动时，转子静止，定子旋转磁场以最大的切割速度（同步旋转速度）切割转子绕组，使转子绕组产生很大的感应电势，因此转子导条会流过很大的冲击电流，这个电流将产生抵消定子磁场的磁势，定子为了维持与电源相适应的磁通只能通过增加定子电流，因此，直接启动会产生很大的定、转子电流冲击，甚至达到额定电流的5～7倍．这些将严重影响设备的寿命，并且对电网构成很大的冲击．严重地造成其他设备不能正常运行或设备误动作．给整个系统带来安全隐患。
(2)软启动效果
在矿用和轧钢等需要重载启动的场合．变频调压启动方式更是能兼顾启动电流冲击小、启动最大转矩大的优点�？梢酝ü谋涞缁┑绲缭雌德世醇跣∑舳倍ㄗ哟懦∏懈钭拥继醯乃俣�，转子导条的感应电势随之减小，则电流也减�。赫庋ㄗ有枰睦吹窒哟攀朴跋斓牡缌骶突峒跣�，从而达到减小启动电流的目的。本系统在实际设计时选用晶闸管额定电流为500 A,36个晶闸管，主拓扑如图2，控制器选用ST公司的STM32为主控制芯片，由于32位的运算速度和大量的片上外设一片上有1个双通道的12位高速模数转换器(ADC)、5个USART/UART接口、3个SPI通讯接口，片上512 KB闪存的高性能系列STM32微控制器，新产品还新增1个PWM定时器，能够提供2个带死区控制功能、7路输出的定时器提供最多21路的三重采样保持模数转换器，这使得整个控制系统的外围电路很简洁。
3、系统仿真原理及效果
本系统设计时采用六波头交一交变频模型，仿真时采用MATLAB/SIMUUNK�？榇罱ㄏ低衬Ｐ停低撤抡嬖砣缤�3所示，其中，触发脉冲�？椴捎肧函数编写，由于S函数的灵活性和其仿真执行与实际数字控制芯片的程序执行的相似性使得在仿真阶段的触发程序能更容易地移植到实际数字控制系统中。
4、结语
比较直接启动定子波形和交一交变频软启动下电机定子波形，在直接启动时电机的瞬间电流冲击很大，最大冲击电流为64 A．而采用变频调压软启动器之后（实际启动为电网电压和频率的1/2），最大冲击电流为32 A，较直接启动降低了一半：另外,32 A的最大冲击电流和电机正常运行下的29A电流非常接近，整个启动过程的冲击是很小的，系统启动平稳。在对系统原理进行仿真时，采用S函数编写主要功能模块，大大提高理论仿真和实际数字控制系统的相似性：该交一交变频软启动器具有较大的实际应用价值．并已经应用于实际带式输送机的启动当中。
