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基于DSP的异步电动机软起动器的设计与实现的开题报告

一、选题背景

异步电动机广泛应用于工业、农业、交通等领域，而电动机的起动方式对电机和电网都会有很大的影响。传统的直接启动方式会对电网和电动机产生较大的冲击，导致电网电压下降，电机功率因数下降，并且电机也会受到较大的起动电流冲击，增大了电机的机械损伤和电气故障的风险。因此，在实际应用中应该采用软起动技术使电机缓慢起动，减小冲击响应，提高起动效果。由此，异步电动机的软启动器逐渐受到大家的关注。软启动器控制电动机电压变化以控制电动机起动的速度，并且在快速起动阶段增加电动机的启动转矩以提高电动机的启动能力和稳定性。

目前，较为主流的软启动器实现方式是基于DSP控制的硬件平台，根据电动机的实际情况，设计相应的控制算法。本论文拟研究异步电机软启动器的设计与实现，主要工作包括：

1.分析异步电动机软启动器的工作原理和控制策略。

2.研究基于DSP控制的异步电动机软启动器的硬件设计，包括选型、参数计算等。

3.实现基于DSP控制的异步电动机软启动器软件设计，包括控制算法设计、编程实现等。

4.进行软启动器的试验验证，分析软启动器的性能参数等。

二、研究内容和技术路线

本论文拟研究基于DSP的异步电动机软启动器的设计与实现。主要包括硬件和软件两个方面，具体如下：

（一）硬件设计

1.选型：主要选择适用于本系统的DSP芯片、升压模块、IGBT模块、电感电容等元器件。根据其特性参数计算控制器所需的工作电压、电流等。

2.系统设计：完成硬件电路的设计，包括电源模块、过流保护模块、电机控制模块等。根据硬件设计所得的原理图进行PCB板的设计，完成样板制作。

（二）软件设计

1.控制算法：本系统将采用电机电压控制方式进行软启动，因此需要设计控制算法以实现平滑启动控制。根据电机的特性，确定启动过程中的电压和转矩变化关系，设计电机电压控制算法。

2.编程实现：选用相应的编程软件进行软件编程实现，包括芯片初始化、控制算法编写、I/O口设置等。将编写好的程序通过JTAG下载到开发板上进行实现。

3.试验验证：对完成的系统进行测试验证，包括测量控制系统的输出电压、电流波形，分析起动过程中电动机的启动曲线以及电机的运行状态，评估控制系统的性能指标，如起动时间、启动转矩、平衡性等。

（三）技术路线

1.了解异步电动机的工作原理和特性参数，分析软启动器的工作原理和控制策略。

2.选型和参数计算：根据系统需要，了解市场上各种元器件的规格和特点，选取适用于该系统的电子器件和元器件，并计算相应的特性参数。

3.硬件设计：完成硬件电路的设计，在原理图上完成PCB板的设计和制作，并完成原理图的修改及优化。

4.软件设计：设计软件控制算法，编写程序实现，对系统进行调试和优化，并对系统进行测试验证。

5.论文撰写：撰写前期、中期、后期报告，以及毕业论文并参加答辩。

三、研究意义和预期结果

本文拟研究基于DSP的异步电动机软启动器的设计与实现。该系统可以实现电动机在启动过程中平滑启动，降低起动电流和机械冲击，提高起动效果和运行稳定性。本文的研究成果将为相关企业和个人提供一种稳定可靠的电机启动技术，为电机启动技术的发展做出贡献。

预期结果如下：

1.完成异步电动机软启动器的硬件设计，并进行实现。

2.设计电机电压控制算法，并完成软件设计及实现。

3.对实现的系统进行测试验证，评估其性能指标，如起动时间、启动转矩、平衡性等。

4.撰写毕业论文，并参加答辩，获得硕士学位。

四、进度安排

第一学期：完成选题、开题报告、文献调研、硬件设计及选型等。

第二学期：进行软件设计，并完成控制算法编写和评估，编写中期报告。

第三学期：完成系统调试并进行测试，收集数据并进行分析，编写毕业论文和绘制系统框图和PCB设计图等。

第四学期：完成毕业论文和准备答辩。

五、参考文献

[1]高智鹏.异步电动机软启动器的设计研究[D].河北：河北大学，2016.

[2]刘语迪，徐帆.基于DSP的异步电动机软起动器设计[J].计算机工程,2019,45(2):330-334.

[3]张伟，李欣.基于DSP的异步电动机软起动器的设计与实现[J].自动化技术与应用,2017(3):42-45.