一种异步电机的软启动装置及方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及电机控制领域，特别是一种异步电机的软启动装置及方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 异步电机是目前在国民生产中应用最为广泛的拖动电机，其总负荷超过总用电量 的50%。作为动态负荷，异步电动机在工作过程中存在直接并网启动电流过大的问题，一般 可以达到电机额定电流的6倍以上，从而产生大量损耗，降低了电机能效。
[0004] 为了改善电机的启动性能，目前可以采用的控制方案包括：定子绕组星角启动、串 联电抗器启动、自耦变压器降压启动、晶闸管调压启动以及变频器变频变压启动等。其中前 三种控制结构采用带有机械触点的开关，影响设备整体的可靠性。晶闸管调压装置的输出 电压谐波含量过高，增加了电机谐波损耗和发热，降低了电机运行效率。使用变频器的电机 系统一般有变频器直接给电机供电，变频器的高频谐波增大了电机高频损耗，同时还要求 变流器的容量不低于电机容量，设备成本过高。
[0005] 因此，现有技术均不能较好地解决异步电机直接并网启动产生大量损耗，降低电 机能效的问题。
[0006]
【发明内容】
[0007] 本申请提供一种异步电机的软启动装置及方法，解决现有技术中异步电机直接并 网启动产生大量损耗，降低电机能效的问题。
[0008] 根据本申请的第一方面，本申请提供一种异步电机的软启动装置，包括顺序电连 接的电源模块、STATC0M模块和控制模块，STATC0M模块用于与被控电机并联后再与电源模 块电连接，电源模块用于向被控电机提供电能，控制模块包括彼此电连接的处理单元和采 集单元； 采集单元用于采集STATC0M模块交流侧电流信号iea.eb.ee并将采集到的STATC0M模块 交流侧电流信号Ieaebxe发送至处理单元； 处理单元用于计算三相虚拟磁链屮a.bi和耦合点电压信号Ut ;处理单元用于对给定直 流侧电压信号和STATC0M模块直流侧电压信号Ude的差值进行PI控制，得到给定的有 功电流信号^ ;而对给定耦合点电压信号U丨与耦合点电压信号Ut的差值进行PI控制，得 到给定的无功电流信号g;处理单元用于根据给定的有功电流信号G、给定的无功电流信 号$、单位有功分和单位无功分量W3ibx合成给定的三相定子电流信号^3>￡±(11￡；4；， 对给定的三相定子电流信号与对应的实际三相定子电流信号iea,eb,<：c的差值进行PI控制，获得PWM开关信号并将PWM开关信号发送至STATC0M模块； STATCOM模块用于根据PWM开关信号调节被控电机机端电压，实现被控电机软启动。
[0009] 根据本申请的第二方面，本申请提供一种异步电机的软启动方法，包括以下步 骤： 采集单元采集STATC0M模块交流侧电流信号iea,eb,?并将采集到的STATC0M模块交流 侧电流信号iM.eb,e￡：发送至处理单元；处理单元计算三相虚拟磁链和親合点电压信 号Ut ;处理单元对给定直流侧电压信号和STATC0M模块直流侧电压信号Ude的差值进 行PI控制，得到给定的有功电流信号$ ;对给定耦合点电压信号Ui与耦合点电压信号Iit 的差值进行PI控制，得到给定的无功电流信号^ ;处理单元根据给定的有功电流信号^、 给定的无功电流信号iq、单位有功分量Va, 1?,和单位无功分量^^上,C合成给定的三相定子 电流信号对给定的三相定子电流信号与对应的实际三相定子电流信号 ica,efa,?的差值进行PI控制，获得PWM开关信号再将PWM开关信号发送至STATC0M模块； STATCOM模块根据PWM开关信号调节被控电机机端电压，实现被控电机软启动。
[0010] 本申请的有益效果是，由于本申请基于采集到的STATCOM模块交流侧电流信号 hdce获得PWM开关信号，STATCOM模块根据PWM开关信号调节被控电机机端电压，实现 了被控电机的软启动，减小了被控电机的启动电流，减少了能量损耗，提升了电机能效。
[0011] 同时，由于本申请将STATCOM模块与被控电机并联，不同于传统软启动装置与被 控电机直接连接的结构，在软启动装置出现故障时，也可对被控电机的机端电压连续调节， 从而提高了被控电机运行的可靠性。
[0012]
【附图说明】
[0013] 图1为实施例1的结构示意图； 图2为实施例1中电源模块、STATCOM模块和被控电机电连接的电路图； 图3为实施例2的原理图； 图4为仿真实验的电流波形图； 图5为仿真实验的转速波形图； 图6为仿真实验的耦合点电压波形图； 图7为仿真实验的电机损耗波形图。
[0014]
【具体实施方式】
[0015] 下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0016] 实施例1 : 一种异步电机的软启动装置，如图1所示，包括顺序电连接的电源模块1、STATCOM模 块2和控制模块3,STATCOM模块2用于与被控电机4并联后再与电源模块1电连接，电源 模块1用于向被控电机4提供电能，控制模块3包括彼此电连接的处理单元32和采集单元 31。处理单元32包括但不限于DSP芯片、单片机和FPGA。STATCOM是指静止同步补偿器， 英文名称为StaticSynchronousCompensator，简称STATCOMo
[0017] 如图2所示，电源模块I为被控电机4提供电能，其包括电压源Ug和电抗器Is，电 抗器丨s起到分压的作用，STATC0M模块2包括滤波电感Ls、三相全桥开关管以及直流侧电容C，通过STATC0M模块2为被控电机4输送无功功率。
[0018] 采集单元31用于采集STATC0M模块2交流侧电流信号iea,efa,cc并将采集到的 STATC0M模块2交流侧电流信号iea,eb,ee发送至处理单元32。采集单元31包括但不限于设 置在STATC0M模块2交流侧的电流感应器。
[0019] 处理单元32用于计算三相虚拟磁链队,1^和耦合点电压信号Ut ; 处理单元32用于对给定直流侧电压信号和STATC0M模块2直流侧电压信号Ude的 差值进行PI控制，得到给定的有功电流信号^ ;而对给定耦合点电压信号叫与耦合点电压 信号Ut的差值进行PI控制，得到给定的无功电流信号$ ; 处理单元32用于根据给定的有功电流信号$、给定的无功电流信号g、单位有功分量 和单位无功分量％/!^合成给定的S相定子电流信号Uefcee，对给定的三