交流异步电机的广泛应用使得软启动器也得到广泛的应用和发展,传统的调压软起动存在起动转矩小带载能力差的缺点,周波离散变频虽一定程度上提高了起动转矩但输出电压谐波含量高使得电机转矩脉动大而无法在实际中得到应用。本课题所在的团队在进行大量分析及实验的基础上,结合离散变频以及磁链跟踪技术的理论提出了空间电压矢量软起动的控制方法。通过研究发现此种方法相较于调压软起动,在相同起动电流的条件下电机起动转矩可提升15%~20%;与离散变频软起动相比,转矩脉动明显减小。通过进一步的研究发现基于晶闸管软启动器电路的控制理论,无论是传统的调压调速,周波离散变频或者是改进后的空间电压矢量软起动,对电机起动性能的提升已达到理论的上限,若想进一步提升电机的起动性能只能另寻他径。基于此本课题组所在团队提出了两种方案,以三相反并联为主电路结构将晶闸管替换成全控器件以形成12边形磁链轨迹为目的的研究,目前已处于研究阶段;以变频调速为研究对象,使交直交拓扑结构的变频器具有旁路功能的研究。使变频器具有旁路功能,不仅可以很好解决电机起动问题,而且在工频恒速的场合下也可对变频器进行旁路切换去起动其他电机实现一机多带,提高设备的利用率。基于以上提出了本课题,本课题主要研究的内容如下:(1)以交直交为基础的新结构下变频软启动器的可行性以及工作机理的分析。对交流异步电机的工作原理以及普通变频器带电机负载稳定运行时电机无功能量回馈的过程进行分析,找出逆变桥续流电流流向的规律,计算出电机在不同负载率下稳定运行时回馈能量的大小的数学表达式并绘制出相应的关系曲线;同时得到带开关回馈电容变频器直流电路电容开关的控制方法。(2)带开关回馈电容变频软启动器系统的仿真分析。利用MATLAB仿真软件搭建系统模型,分析基于开关回馈电容中间直流电路结构的变频器工作特性,对比变频器母线并联开关回馈电容与直接并联电容两种结构下电容吸收回馈能量与滤波作用的效果,分析开关回馈电容结构的可行性;仿真分析分别在空间电压矢量软起动控制以及调制方波控制方式下电机的运行性能,找到旁路切换的方法以及旁路切换点的选择。(3)基于开关回馈电容新结构下变频软启动器系统的软硬件设计。根据系统需求,设计系统相应硬件电路,其中主要包括电压电流检测及调理、旁路及故障保护、开关回馈电容的中间直流以及整流逆变等电路;对主要关键电路参数进行了计算并给出器件的选型,给出软件控制算法的流程图并简述软件控制的操作过程。(4)搭建制作系统的硬件实物进行实验验证。与传统母线直接并联大电容不同,将母线直接并联的大电容替换成串联有开关管以及电阻的回馈电容,实验并记录不同容值回馈电容下母线电压波形,分析实测波形研究开关回馈电容对母线电压的滤波效果,研究回馈电容结构的可行性。