[发明专利]一种电动机软起动仿真装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术，尤其是涉及一种电动机的软起动仿真装置及其方法。 

背景技术

电动机软起动仿真：通过计算机的计算，定量地预测电动机的软起动过程，提供各相关物理变量(电网电压，电动机电流、转速、转矩等)随时间变化的信息。电动机能否软起动成功以及起动状况，需要经过准确的计算和仿真。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。对于电动机而言，软起动的频繁度往往是很低的。为了选择最优的起动策略，即对软起动过程的电流、电网电压、转速等可测变量的时间曲线作出总体评价，对软起动过程质量、外在条件、控制策略适宜性作出总体评价，计算机离线仿真软件显得十分重要。 

软起动过程最优是软件功能实现的出发点和归宿。目前较多的仿真，利用MATLAB软件对采用PI电流闭环控制的异步电动机软起动系统建模并进行仿真，仿真结果和实际结果吻合较好，仿真方法被证明是正确有效的。目前，国内软起动生产厂家都没有专业的电动机软起动仿真选型软件，主要借助于MATLAB、PSIM等仿真工具，这需要专业的技术人员才能操作，无法供普通客户使用。国外软起动生产厂家只有西门子、AB有此类软件，但只能对低压电机软起动进行比较简单的仿真，无法对高压电动机进行全面的仿真。 

一种现有技术为由辽宁工业大学信息科学与工程学院于2008年7月31日发表在《电机与控制应用》2008年第7期上的论文《异步电动机软起动的数字仿真》公开了一种电机软启动仿真方法。异步电动机的软起动可控制电动机的起动电压和起动电流，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。本文分析了软起动的工作状态，并建立数学模型。利用MATLAB软件对采用PI电流闭环控制的异步电动机软起动系统编制程序，通过实例进行仿真，并对仿真结果做了分析。 

由于电网、电动机和负载数学模型的非线性和时变性，传统采用经验公式或人工计算的方法往往是相当不准确的。有些厂家借助于MATLAB、PSIM等工具对电动机软起动过程进行仿真，但搭建仿真模型、设置仿真参数等过程比较复杂，需要专业的技术人员才能完成，无法供普通客户使用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种电动机软起动仿真装置及其方法，该装置及其方法同时适用于 低、高压电机的软起动过程仿真，建模过程简便直观，仿真过程中通过改变参数(电网参数、电机铭牌参数、起动控制参数、负载参数等)可随时观察系统的动态变化情况，仿真结果精确度高。 

本发明具体提供了一种电动机软起动仿真装置的具体实施方式，一种电动机软起动仿真装置，包括：电源模块，晶闸管触发模块，电机模块，负载模块，同步电压采集模块，移相控制模块，起动控制模块，信号检测模块，电源模块为装置提供工作电源，晶闸管触发模块模拟晶闸管特征，负载模块根据负载的速度-转矩曲线拟合得出的转矩与负载的函数方程，同步电压采集模块与移相控制模块相连，产生同步信号作为移相控制触发脉冲的基准，移相控制模块与晶闸管触发模块相连，发出移相控制触发脉冲，通过控制触发角的大小来改变晶闸管的开通程度，实现电机模块输入电压的调节，起动控制模块接收来自信号检测模块的检测信号，通过控制移相控制模块对电机模块进行软起动控制，信号检测模块通过检测电机模块电流的大小进行限流控制。 

作为本发明一种电动机软起动仿真装置进一步的实施方式，电机模块采用电机T型等效电路模拟分析模块。 

作为本发明一种电动机软起动仿真装置进一步的实施方式，电机模块的状态方程由以下公式定义：