交流调压软启动电路的触发

交流调压软启动电路的触发内容摘要：

)三路触发方案 b)六路触发方案一般来说两种触发方案均可使电路正常工作，但是在某些特殊的情况下六路触发方案更为可靠。 因为六路触发方案可以减少晶闸管控制极的损耗，从触发的逻辑上看也十分清晰；而三路触发方案电路的实现虽然简单，又可以节省硬件资源，但当正向(负向)触发脉冲对负向(正向)晶闸管产生误触发时，会导致电路的失控。 在后续的论述中我们还将对这个问题进行详细研究。 晶闸管触发脉冲的最小宽度取决于它的电流的上升速度，即在脉冲存续的时间内，电流就要到达它的掣住电流，否则就不能保证晶闸管可靠导通，在可控整流电电流的上升速度只受换流电感的制约，而在交流调压电路中，它受负载电感的制约要远大于前者。 因此交流调压电路要求触发脉冲要足够宽。 一般可将触发脉冲的最小宽度取为，但根据双脉冲的组成原理，每个触发脉冲的宽度又不能超过60，即脉冲宽度路中，考虑了触发脉冲的宽度问题以后，如果，即第一个脉冲的后沿在电流过零之后到达，与此同时第一个脉冲还存在，则对应的晶闸管可能被触发，为了使其可靠工作，要求留给电流上升的电角度要大于，即或者，这样才能在触发脉冲消失以前使电流上升到掣住电流。 对于三路触发方案，反向并联的两个晶闸管共用一组脉冲并且双脉冲中的第二个脉冲滞后于第一个脉冲60的电度角，如果120p，那么双脉冲的第二个脉冲出现在处，并且其后沿出现在180之后。 这会使每个晶闸管(例如Th3)的反向并联晶闸管(Th6)在接近=O处被误触发，从而得到与正常波形不同的电流波形，进而引起逻辑上的混乱。 为了减少输出电流而增加了，但如果因此引起反向并联的晶闸管被误触发，导致得到了接近于最大值的输出电流，这种现象很容易造成事故，因此移相范围为 ()显然，对于六路触发方案，不存在这种反向并联晶闸管被误触发的问题，所以其移相范围为 ()。 此时，功率因数角、触发角为=1脉冲宽度P=15，显然，能满足式()，但式()不成立，由于采用的触发电路不同，所以得到的电流波形完全不同，、电源相电压和A相晶闸管Thl的触发脉冲波形。 从图中可以看出，双脉冲的两个脉冲都起到了作用，得到了正确的电流波形。 图2．11中，由于双脉冲的第一个脉冲没有起到作用，而第二个脉冲又误触发了与之反向并联的晶闸管，从而导致了电流波形的不正确。 本章所研究的触发稳定性是指对于给定的主回路和触发方案，不论外界出现何种干扰，电路都工作在一个事先确定的模式，使得负载上的电压和电流波形与预期波形一致；或者在外界干扰的情况下它会暂时的改变工作模式，但在干扰消失后，又会回到原来的工作模式。 触发不稳定的电路不但无法正常工作，严重的还会引起事故。 如果式()的左半部分不成立，即 ()就会出现这种不稳定的现象。 、的条件下获得的波形图，因为很小，使式()成立，它是触发不稳定的一个典型例子。 ，输出电流接近最大值。 而每相双脉冲中的第一个触发脉冲是在反向的晶闸管断开以前到达的，所以没有发挥任何的作用。 ，，但电路并没有回到原来的工作模式，新的工作模式由AB+、A+BC、A+B+C+、B+C和三相全不通五个模态组成的。 (A相漏掉一个脉冲)时的有限状态机模型除了上述的不稳定情况，其它的扰动也可能使触发方案偏离它的正确工作模式，例如，如果扰动使B相漏了一个脉冲，因此，触发的不稳定性是电压同步双脉冲触发的最大问题。 这种不稳定现象产生会给电机带来很大的危害。 首先，它使电机不能正常工作，有可能会使电机的机械部分由于受到剧烈震动而损害，更为严重的是它会向电网注入直流分量，而由于变压器及各种电气设备线圈的直流电阻很小，很少的直流分量就会产生巨大的直流电流而烧毁设备。 此外，这种极不规则的波形是三相不平衡的，它包含有大量不对称的谐波，严重影响电网的供电质量。 为防止这种工作不可靠现象的出现，最好的办法是适当的选择参数使不稳定的条件不成立，但对于异步电动机软启动电路来说，这也存在一定的困难，因为在启动的过程中，随着控制角的逐渐减小，功率因数角也在减小，在这个动态过程中，很难保证式()始终不成立。 因此，只有对电压同步双脉冲触发方案进行改进，才能使异步电动机软启动电路稳定的工作。 可控整流电路的宽脉冲触发是用一个宽度大于60的脉冲代替原来的每相中的双脉冲，但对于交流调压电路这还不够，其宽度还要使式()和式()的左侧成立，即和，这样才可以避免上述不稳定现象的产生。 式中的和要分别取其在整个工作过程中的最大值和最小值，所以宽脉冲的标准是 ()在主回路的参数和输出电压均选定以后，就可以计算出式()中右侧的三个参数，进而确定所需脉冲的宽度，极限情况是：P=、在这种情况下，对于任意的，对于每个晶闸管，在它的反向并联晶闸管电流过零点时其触发脉冲都依然存在，并能使之触发导通，因此电流仍会连续，产生的实际效果相当于产生的效果。 在脉冲宽度增大后，会使三路触发方案中口的上限受到极大的限制，由式()的右侧有 ()而极限情况是，这个范围太窄，以至于三路触发的宽脉冲方案实用性不强。 而对于六路触发而言，即使移相角达到，脉冲也只能持续，并不会引起误触发。 此触发方案由于采用电源电压作为同步信号，不需要实时检测电流信号，但是由于要保证脉冲宽度，因此这种触发方式要求脉冲变压器的容量要足够大，这是此种触发方式的缺点，克服这一缺点的办法是采用脉冲序列代替宽脉冲。 本文研究的鼠笼式异步电动机是一个多变量、强耦合、非线性的复杂对象，由于随着电机转速的不断加大，其功率因数也不断变化，要在整个启动过程中满足移相范围的条件比在某个固定的参数下满足该条件要困难得多。 以下通过分析和仿真分别研究不同触发方案对交流调压鼠笼电机负载的影响。 设定电机参数如下：n=、=、==、L=、L=、J=m、T=118Nm。 触发角按照8050t的函数关系减小，直到减小到30。 其电流波形在转速达到稳定以后出现不规则情况。 ，这一段时间内出现了多次双脉冲中的第一个触发脉冲没有产生作用而第二个触发脉冲误触发的现象。 —、—、,。 本例是电压同步双脉冲触发方案使得交流调压软启动电路工作不可靠的一个典型例子。 a）A相电流波形和转速波形b)A相电流波形以及对应的触发脉冲波形和电源电压波形采用电压同步宽脉冲触发方案得到的仿真波形如图2．19所示。 通过和图2．，电压同步宽脉冲触发方案得到的整个鼠笼式电动机启动阶段的电流波形都很稳定，由此进一步验证了该触发方案能够保证电路的可靠工作。 A相电流波形和转速波形 b)A相电流波形以及对应的触发脉冲波形和电源电压波形。 第3章 起动电路的建模与仿真 交流调压鼠笼式电机的仿真模型的构造方法，包括“Power System模型”的构造方法、“M文件模型”的设计方法以及“状态流模型”的构造方法。 利用MATLAB进行电机动态特性仿真，首先最为关键的是建立起一个便于仿真的电机数学模型。 在本文的实例中，将根据两相静止坐标(坐标系)下的电机数学模型来构建异步电机仿真模型和交流调压异步电机仿真电机仿真模型。 在第2章已经提到交流调压软起动电路中鼠笼电机具有三种工作模式：三相导通模式、两相导通模式和三相全不导通模式。 下面从数学模型的角度分别对这三种工作模式详细分析。 为得到、坐标系下一部电机的数学模型，首先要对三相电源电压进行如式()的派克(Park)变换，式()中的x变量可以是电源电压变量、电流变量、磁链变量，将三相电压变换为、坐标下的两相电压（)。 () 其中: 、坐标系下的鼠笼式异步电动机数学模型为： () 式中l下标表示定子的量，下标2表示转子的量，在按如下的推导可以得到其状态方程。 先将式()写成矩形形式 () 其中: 整理上式可得到三相全通时鼠笼式异步电动机的状态方程 () 由上式可得出： + （） 两相电流变量求出来以后，通过公式（）变换得到三相电压变量 () 式中的变换矩阵即为式()中的的逆变换电机转矩和电机的运动方程式分别为式()和() ()。