基于晶闸管调压电路的电动机软起动系统以其优越的性能广泛地应用于各个领域之中。它根据晶闸管调压原理由小至大地逐渐调节其输出电压,来减小电动机起动时的电流冲击。但它的缺点是:电动机起动转矩很小,导致在重负载场合下起动失败,故一般的电子式软起动系统只能适用于轻载工况。然而在电动机的广泛应用中,很大一部分是要求能带重载完成起动,如球磨机,粉碎机,矿井起重机,拉丝机,煤矿中的皮带传输机等。本文查阅大量文献,从电动机起动技术的发展现状出发,针对提高电动机起动转矩的离散变频理论,通过仿真解决其工程化应用的一系列问题,在提高重载软起动器性能和系统的开发等方面进行了深入的研究。本文的研究内容包括以下方面:1.仿真确定了各分频最优相位系统。离散变频控制无需要改变现有软起动系统的主电路结构,通过控制晶闸管的触发时刻,在电动机侧产生低于供电电源频率的电压和电流。通过仿真分析离散变频控制下的机电系统特性从而解决不平衡与负序对称下相位角的选择问题,提出了确定最优触发角组合的原则,即在考虑该频率下的基波合正序分量最大的同时,其他次谐波的合正序分量也应为最大。2.用恒转矩控制策略解决了磁通骤变导致的转速跌落问题,通过仿真确定了频率台阶选取及各频率的切换原则,解决了离散频率切换到软起动存在的转速跌落问题。选取的频率台阶为三相正序对称。提出了一种类似于VVVF的恒转矩控制策略,使得切换前后的转矩大小尽可能相等,或者变化较小,使转速曲线平滑上升,有效地增加了基波的幅值,有利于电动机转矩的提高。仿真和实验证明,这种控制策略具有优良的特性,与已有的起动方法相比,它有小的起动电流,较大的起动转矩。3.对重载软起动系统进行了建模和仿真,完成了重载软起动系统的结构设计,硬件设计及软件设计,在此基础上展开了基于DSP(Digital Signal Processor)的重载软起动系统实验研究,并进行了实验分析,得出实验结论。系统采用了美国TI公司的高速DSP芯片TMS320F2812作为主控单元,EPM1270T144的CPLD可编程器件为辅控单元,主控制单元和辅控制单元联合进行控制。同时采用了以80196KC作为人机界面的最小单片机系统,负责与DSP进行数据通讯。这样有效地利用了DSP的快速数据处理能力和丰富的外围硬件资源,使CPLD分担了主控单元的工作负担,而80196KC用于处理键盘和显示,使DSP能更专注于运算与控制,提高了系统的稳定性和可靠性,保障了控制系统实时快速地处理各种用于控制和监测的数据,以及控制算法的顺利实施。新型控制器兼有软起动器的优良性能又满足重载起动的要求。