文 献 综 述

1.研究背景与意义

电动机是当今社会中应用最普遍、最基本的能量转换装置，数量极大，目前我国约有10亿台电动机在运行，电动机耗电量占电网总负荷的60%，占整个工业用电的70%。其中耗能最多的就是三相异步电动机。三相异步电机因其结构简单、成本低廉、运行维护方便和机械特性能满足大多数机械要求而成为工业、农业和交通运输业等行业的重要设备。随着经济的迅速发展，许多行业的生产规模越来越大，三相异步电机得到了更多行业人士的关注。

当三相异步电机直接启动时，往往会产生高于额定电流4~7倍的起动电流，特别是对于大功率电动机，该起动电流会严重冲击电网，降低电网的供电质量，并影响其他设备的正常运行，同时起动转矩也很大，造成的机械冲击会降低电机本身及其拖动设备的使用寿命。另外，为了配合较大的起动电流，在配备电力变压器时，要求充分的储备容量，这将会给电力网带来极大的电能浪费。

随着柔性交流输电和高压直流输电设备在我国电力系统中应用越来越广范，以晶闸管为主要组成的高压大电流电子阀等核心技术已经成为研究焦点。晶闸管的结温及其变化影响晶闸管的电学特性及其使用寿命得到进一步的完善，晶闸管控制电抗器保护配置方案应用等，使得晶闸管在控制技术方面的到广范。

由于电机是一个非线性、强耦合的多变量系统,再加上晶闸管的半控特性,使得系统的分析比较困难。基于晶闸管调压的软启动器依靠其价格低廉、性能稳定等特点,得到了广泛的应用。然而基于晶闸管调压的软启动器在实践应用时,电机轻载软启动过程中常会出现电流、电磁转矩以及转速的振荡,对负载产生冲击。为了减小异步电机启动过程中过高的起动电流对电网的冲击以及冲击转矩对动力传输辅助设备及做功的机械设备带来不可避免的机械冲击,研究晶闸管控制异步电机起动振荡现象变得很重要。

2国内外研究现状

国外的一些学者及大公司都在致力于开发适合普通三相异步电机的专用软启动控制器，很多学者在这方面做了大量工作。国外软启动的产品主要是固态软启动装置，即晶闸管软启动和兼做软启动的变频器。在生产工艺有调速需求时，采用变频装置，无调速要求的场合，轻载启动采用晶闸管软启动，负载功率比较大或重载启动的场合采用变频软启动，晶闸管软启动装置是发达国家的主流产品。自1970年以来，国外对晶闸管三相交流调压技术进行了广泛研究，在工业领域得到了广泛应用，在某些领域应用显示出独特的技术优势。近年来，随着电力电子技术、半导体技术及计算机技术的发展，采用晶闸管为主电路元件，单片机为控制核心的智能化软起动器成为可能。美国宇航局工程师NOLA与1977年发表的功率因数控制器PFC（Power Factor Controller）提到：通过调节三相异步电机定子的端电压，使电动机的功率因素保持在一理想值，可以减少电动机轻载运行时的损耗，提高电动机的运行效率。基于NOLA的理论，晶闸管交流技术开始应用于三相异步电动机软起动领域，而我国对于该领域的研究相对于国外要晚一些，始于20世纪80年代，在理论研究和实际应用装置的开发方面相对于国外均有一定的滞后。国内全数字晶闸管软启动产品的生产厂家，其产品均是对国外产品一定程度的仿制，而且多为低压产品，自己研制生产的高压软启动装置基本上处于起步阶段，此外，我国电动机软启动装置方面需要电动机启动调速，而资金、技术不十分雄厚的企业，采用国外变频启动调速价格十分昂贵，而且进口晶闸管元器件使用一段时间后特性参数会发生变化导致整串元器件损坏。从而使我国在这方面发展比较缓慢。

通过搜索及查阅资料，目前给予晶闸管软起动技术日趋丰富多样，科研各界做了很多方面的研究。关于交流异步电动机晶闸管软起动的故障分析与处理，工程技术人员和工人师傅用专业理论知识分析问题，通过生产实际检验，排除了故障，收到良好的效果。关于三相异步电动机晶闸管软起动脉冲触发方式及反馈控制量的研究，得出了采用电流相位的三路电压双脉冲触发方案并将电流作为三相异步电动机软起动的反馈控制量更为合理的结论。关于异步电机软启动控制器的设计与研究，首先建立了由晶闸管和电机组成的系统模型，并在此基础上研究系统的电流和电压波形，进一步分析研究。针对异步电机软启动过程中出现的电流、电磁转矩以及转速振荡问题，建立了其软起动通用仿真模型，分析了异步电动机软起动过程中引起振荡的影响因素及其产生原因，提出用控制关断角的方法，即以电流关断时刻为基准，在电机软起动过程中使关断角逐渐减小为零来抑制振荡。等等。

3.研究方向与前景