[发明专利]一种磁场矢量控制软起动器及其控制方法

说明书

本发明专利涉及一种磁场矢量控制软起动器及其控制方法。目前，普通软起动器主要采用三相晶闸管降压起动，实现电机的空间磁场矢量按照六边形运动轨迹旋转；该方法起动转矩小，不能改变定子磁场的转速，起动转差过大；造成电机起动时反转、抖动厉害。本发明的三相交流异步电动机的A相、B相、C相供电电源上设置由微控制器控制的六只电力晶闸管构成磁场矢量控制电路；在微控制器的控制下，六只晶闸管依次导通，每次导通间隔，这样经过7个工频周期后完成一个磁场矢量控制周期；可以保持恒定的电压/频率比，即保持电机主磁通恒定。待电机达到下的额定转速以后，控制方式改为工频调压软启动，以调压或限流方式实现启动，直至电机起动完成。

技术领域

本发明专利涉及一种磁场矢量控制软起动器及其控制方法。

背景技术

目前，普通软起动器主要采用三相晶闸管降压起动，它在电路结构上采用每相串接反并联的两只晶闸管或双向晶闸管，通过改变每相电压的导通时间来实现电压调整，通过适当选择导通的晶闸管，实现电机的空间磁场矢量按照六边形运动轨迹旋转。参见图3，普通三相晶闸管降压软起动器通过依次控制六只电力晶闸管的触发时刻，将三相工频交流电波形变成图3中阴影部分，在改变电压的同时不能改变电源频率。该方法存在两个重要缺点。其一，起动转矩小，三相交流异步电动机起动转矩正比于起动电压的平方，当电压降低时，转矩以起动电压降低的平方倍数降低；其二，不能改变定子磁场的转速，起动转差过大；电机刚起动时，转子转速较低，三相晶闸管降压起动的定子磁场是以同步转速在转动，相对于转速很低的转子，转差很大，造成电机起动时反转、抖动厉害。

变频器也有被用作软起动器的，虽然效果较好，但变频器在技术上属于交-直-交结构。它首先将三相工频电源进行三相桥式不可控整流，然后对整流输出的直流电压进行滤波，最后采用脉冲宽度调制（PWM）技术输出电压频率都可调的可控交流电。变频器结构、技术复杂，成本较高，不易于普及推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁场矢量控制软起动器及其控制方法，采用磁场矢量控制算法在调节电源电压的同时，也调节了电源的频率；并使电压/频率比值相对稳定，保证电机主磁通稳定，在获得较大起动转矩的同时，起动电流又不致过大，起动转矩脉动分量也大大减小，起动也更加平稳。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

三相交流异步电动机11的A相、B相、C相供电电源0上设置由微控制器7控制的六只电力晶闸管1、2、3、4、5、6构成磁场矢量控制电路。所述的电力晶闸管1与电力晶闸管4为反并联结构，控制A相电源的通断，其中电力晶闸管1控制A相电源的正半周，电力晶闸管4控制A相电源的负半周。所述的电力晶闸管3与电力晶闸管6为反并联结构，控制B相电源的通断，其中电力晶闸管3控制B相电源的正半周，电力晶闸管6控制B相电源的负半周。所述的电力晶闸管5与电力晶闸管2为反并联结构，控制C相电源的通断，其中电力晶闸管5控制C相电源的正半周，电力晶闸管2控制C相电源的负半周。电流互感器8接在电力晶闸管1的阴极与三相交流异步电动机11的A相之间，并将检测到的A相电流信号传递给微控制器7；电流互感器9接在电力晶闸管3的阴极与三相交流异步电动机11的B相之间，并将检测到的B相电流信号传递给微控制器7；电流互感器10接在电力晶闸管5的阴极与三相交流异步电动机11的C相之间，并将检测到的C相电流信号传递给微控制器7。