基本信息
- 项目名称：
- 正弦波三相异步电动机起动与调速装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 为了解决相控调压存在的谐波问题,作者提出一种在电源和交流电动机定子绕组之间串入可关断电力电子元件，对可关断元件采用PWM技术控制，可关断元件关断时用小电容续流的方法,实现了保持输出电压正弦波形下可以连续改变输出电压幅度的目的
- 详细介绍：
- 目前交流电动机软启动器一般采用相控调压,即在电源和交流电动机定子绕组之间串入双向可控硅,控制所串入可控硅导通角实现调压。这种调压方法电源和负载电流中都存在大量谐波,若软启动器仅用于交流电动机的启动，由于时间较短，谐波的影响不很大,但若软启动器用于长期节电运行，则谐波对电源和负载都很不利。 为了解决相控调压存在的谐波问题,作者提出一种在电源和交流电动机定子绕组之间串入可关断电力电子元件，对可关断元件采用PWM技术控制，可关断元件关断时用小电容续流的方法,实现了保持输出电压正弦波形下可以连续改变输出电压幅度的目的。 本装置采用三个可关断电力电子器件控制单向导通，而返回波采用三个大功率二极管来实现，既省略了部分控制电路又经济实用。具有很强的应用价值。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1 、目前三相异步电动机串级调速，其调速性能优良，成本亦较高。另外，还有三相交流调压调速，硬件较为简单，成本低，但是调速范围较窄，起动转矩较小，应用场合受限制。因此，作者意在设计一种起动与调速装置，可用于需要缓启动或调速的场合。 2、本设计采用三个性能优良的可开通关断的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）实现单向导通而返回波用三个大功率二极管实现的设计思想，利用STC89C52实现PWM脉宽调制控制，达到了即缓起动与调速优良，又经济实惠的目的。 3、由于转子定子电感的存在，对电网造成的污染较小。使用单片机可以对电机实现缺相、过流、过压、欠压、过热等的保护。
科学性、先进性
- 2、 由IGBT和二极管组成的调压电路 IGBT导通电阻小、容量大,由IGBT组成调压电路比用PMOS、NMOS对管组成调压电路损耗小。IGBT只有N型管，由IGBT和大功率二极管组成调压电路应将大功率二极管反并联。图2为由IGBT管和大功率二极管组成的调压电路。 3、PWM频率为10KHz,负载为单项异步电动机定子绕组,实验表明图2调压电路确实能够实现保持负载电压正弦波形下连续调压。PWM占空比从0~100%变化,负载端电压、电流波形如图3 当PWM占空比为0%时,IGBT完全关断,但仍有小电流经续流电容C流过负载L,所以图2的PWM占空比为0%时负载端电压不为0。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年4月23日，在山东建筑大学公开答辩会。 结果不理想
作品所处阶段
- 没有通过学校审批
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1、本项目经济可行，视野独特，可行性较好。而且能够实现三相异步电动机的调速，且调速范围广，性能优良。达到了即调速优良，又经济实惠的目的，并且对电网造成的污染较小。使用单片机可以对电机实现缺相、过流、过压、欠压、过热等的保护。 2、原理的突破性 ，思维方式的新颖性，使原先较昂贵的三相电动机调速系统变的更加经济，重要的是调速性能明显的提高，达到了经济、实用、环保的目的，体现了经济、环保这一新的科学精神。 3、并且较低的成本、更加优良的性能能够产生产生很好的市场效益，有着广阔的发展前景。 总之，项目经济可行，视野独特，可行性较好。而且能够实现三相异步电动机的起动与调速，且调速范围广，性能优良。
同类课题研究水平概述
- 其他调速技术已经很成熟了，调幅调速也有很大的进步，只是纯硬件调速价格昂贵……
