畢業(yè)設(shè)計(jì)----礦用隔爆三相異步電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） </p><p><b>　　二零一四年三月 </b></p><p><b>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　中文題目： 礦用隔爆三相異步電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)設(shè)計(jì) </p><p>　　英文題目：Study on sof

2、t-starting controller for 3-phase asynchronous motor</p><p>　　學(xué) 院： 煤炭工程學(xué)院 </p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題審批表</p><p>　　學(xué)院：煤炭工程學(xué)院 系別： 電氣工程系 專業(yè)： 自動(dòng)化

3、 </p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)以及減少在現(xiàn)代工業(yè)控制中的損耗是一個(gè)十分值得關(guān)注的問題。在研究電機(jī)控制，以實(shí)現(xiàn)其平穩(wěn)起動(dòng)和減少運(yùn)行損失的長(zhǎng)河中，前輩們提出不少解決這個(gè)問題的方法，在某種意義上說解決了上述提出的問題。交流電機(jī)軟起動(dòng)器，它起動(dòng)

4、平穩(wěn)，起動(dòng)沖擊電流小，無觸點(diǎn)，節(jié)約能源，使它在電氣控制中得到了普遍運(yùn)用。在本文中，就國(guó)內(nèi)軟起動(dòng)器特定工作場(chǎng)所的防爆要求，提供了一個(gè)理想的礦用隔爆型交流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì)。</p><p>　　本文講述了交流電機(jī)軟啟動(dòng)在國(guó)際中的現(xiàn)狀，就起動(dòng)電機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)解析，并基于對(duì)各種起動(dòng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，提出了采用隔爆型電機(jī)軟啟動(dòng)技術(shù)這個(gè)新的方案，也描述了晶閘管相控調(diào)壓原理和基于單片機(jī)的核心控制，并對(duì)它的軟硬件進(jìn)行設(shè)

5、計(jì)，能夠成功的對(duì)軟起動(dòng)電路進(jìn)行智能化的控制?？刂齐娐房蓪?shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的過載、短路、過壓、欠壓、漏電保護(hù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī)；晶閘管；單片機(jī)；軟起動(dòng)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Three-phase asynchronous motor starting, and reduce t

6、he loss in modern industrial control is a very concern. In the study of motor control, in order to realize the smooth start and to reduce operating losses, predecessors put forward some solution to this problem, in a sen

7、se to solve the above questions. Ac motor soft starter, its smooth starting, small starting current impact, non-contact, save energy, make it widely used in the electric control. In this article, the domestic soft starte

8、r of ex</p><p>　　This article tells the story of ac motor soft start in the international status quo, starting motor has carried on the system analysis, and based on a comprehensive analysis on the advantage

9、s and disadvantages of the various starting method, put forward the flameproof motor soft start technology the new scheme, and also describes the thyristor phased regulating principle, and based on the core of the single

10、-chip microcomputer control, and its hardware and software design, can successfully for in</p><p>　　Keywords: Asynchronous motor,；Thyristor ；Microcontroller unit ；Soft starting </p><p><b>

11、　　目 錄</b></p><p>　　1 礦用隔爆三相異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.1 電動(dòng)機(jī)隔爆軟起動(dòng)器的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 電動(dòng)機(jī)隔爆軟起動(dòng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　2 礦用三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)2</p><p>　　2.1 三

12、相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程分析2</p><p>　　2.1.1 礦用隔爆三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器應(yīng)具有以下特點(diǎn)2</p><p>　　2.1.2異步電動(dòng)機(jī)的開始狀態(tài)解析2</p><p>　　2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法4</p><p>　　2.2.1 直接起動(dòng)4</p><p>　　2.2.2 降壓

13、起動(dòng)5</p><p>　　2.2.3 軟起動(dòng)5</p><p>　　3 軟起動(dòng)器的主電路設(shè)計(jì)11</p><p><b>　　3.1 概述11</b></p><p>　　3.2 主電路11</p><p>　　3.2.1 主電路的組成與工作原理11</p><p

14、>　　3.2.2 主電路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2.3 晶閘管參數(shù)的選擇12</p><p>　　3.3 軟起動(dòng)器的工作過程13</p><p>　　4 軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)16</p><p><b>　　4.1 概述16</b></p><p>　　4.2 主

15、要器件的介紹16</p><p>　　4.2.1 KJ004功能介紹16</p><p>　　4.2.2 KJ041功能介紹19</p><p>　　4.3 晶閘管觸發(fā)電路20</p><p>　　4.4 晶閘管保護(hù)電路22</p><p>　　4.5 電壓檢測(cè)回路23</p><p&g

16、t;　　4.5.1 同步信號(hào)檢測(cè)23</p><p>　　4.5.2 .電壓反饋回路25</p><p>　　4.6 電流檢測(cè)回路25</p><p>　　4.6.1 電流反饋回路26</p><p>　　4.6.2 過電流保護(hù)電路26</p><p>　　4.7 主電路對(duì)弱電控制信號(hào)的干擾及抗干擾措

17、施27</p><p>　　4.7.1 可能出現(xiàn)的干擾源27</p><p>　　4.7.2 顯示窗與操作界面28</p><p>　　4.8 相序檢測(cè)及保護(hù)電路28</p><p>　　4.8.1 相序檢測(cè)與斷相判別線路28</p><p>　　4.8.2 保護(hù)電路30</p><p&

18、gt;　　4.9 CPU及外圍電路30</p><p>　　5 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)33</p><p><b>　　5.1 概述33</b></p><p>　　5.2 觸發(fā)脈沖控制的軟件設(shè)計(jì)33</p><p>　　6 軟起動(dòng)器的隔爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42</p><p>　　6.1 礦用隔爆電

19、氣設(shè)備概述42</p><p>　　6.2 軟起動(dòng)器的隔爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)46</b></p><p><b>　　致 謝47</b></p><p>　　1 三相異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器的目前狀況和將來研究方向</p><p>　　1

20、.1電動(dòng)機(jī)的隔爆軟起動(dòng)器的目前情況</p><p>　　礦上機(jī)器要求防護(hù)等級(jí)高，防爆等級(jí)高。它們控制驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備不僅功率大，而且工作環(huán)境惡劣，工作原理復(fù)雜。為此要求起動(dòng)控制設(shè)備不僅驅(qū)動(dòng)能力大，而且要有完善可靠的控制，監(jiān)測(cè)，保護(hù)功能，以確保工作面設(shè)備安全有序，可靠的運(yùn)行。</p><p>　　軟起動(dòng)器運(yùn)用比較早的是在1970年的英國(guó)，由于它的啟動(dòng)方式比較優(yōu)越，吸引了不少人對(duì)它的興趣。近幾十

21、年來，它得到了廣泛的應(yīng)用并大規(guī)模的發(fā)展。例如美國(guó)的AB公司生產(chǎn)的315KW～2000KW的交流調(diào)壓式軟起動(dòng)器，德國(guó)AEG公司、SIEMENS公司，法國(guó)的TE公司以及歐洲ABB公司，英國(guó)的CT公司、B&E公司，法國(guó)塞特公司等均推出了各自的產(chǎn)品。</p><p>　　1.2這項(xiàng)技術(shù)將來研究方向</p><p>　　這些年來，放眼國(guó)內(nèi)外，隔爆電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)有著以下發(fā)展趨勢(shì)：</p

22、><p>　　1．貫徹實(shí)施新的國(guó)標(biāo)，并進(jìn)一步加大步伐參照其他國(guó)家的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，從而能夠有實(shí)力參與全球大市場(chǎng)的更強(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)；</p><p>　　2．選用大功率的各類新型電力電子器件，進(jìn)一步簡(jiǎn)化起動(dòng)器結(jié)構(gòu)使其工作性能得到優(yōu)化；</p><p>　　3．具備各類比較完善的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)以及其他保護(hù)功能，如故障檢測(cè)及維修、溫度檢測(cè)、線路檢測(cè)保護(hù)、欠/過電壓檢測(cè)保護(hù)等。</p&g

23、t;<p>　　2 礦用三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)</p><p>　　2.1三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程分析</p><p>　　2.1.1礦用隔爆三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器應(yīng)具有下面幾點(diǎn)</p><p>　?。?）需要一個(gè)特別大的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和拖動(dòng)系統(tǒng)，以便能夠滿足曲線的機(jī)械性能的要求；</p><p>　　（2）非常小的啟動(dòng)電流；

24、</p><p>　　（3）起啟動(dòng)中盡量小的能量以及功率消耗；</p><p>　?。?）啟動(dòng)電路的保護(hù)完善。</p><p>　　上述四條基本要求中，1、2、4為主要考察的技術(shù)指標(biāo)，3是相對(duì)來說的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在實(shí)踐活動(dòng)中，需要綜合分析，以確定合理的起動(dòng)方式。</p><p>　　此外，對(duì)于煤礦生產(chǎn)中使用的防爆電動(dòng)機(jī)，有非常高的要求。在這樣的環(huán)

25、境條件下，不能夠躲避爆炸性粉塵和氣體，甲烷氣體，可引起空氣爆炸（主要是氧氣）到處都有，應(yīng)此在這樣的條件下要躲避火花，火焰等產(chǎn)生電弧。</p><p>　　2.1.2異步電動(dòng)機(jī)的開始狀態(tài)解析</p><p>　　異步電機(jī)的T形等效電路圖如圖下圖：</p><p>　　圖2-1 三相異步電機(jī)的等效電路</p><p>　　圖中，r1、r2′ —

26、—電阻；x1、x2′——漏抗；r m——鐵耗電阻；xm——?jiǎng)?lì)磁電抗；s——轉(zhuǎn)差率；U1、I1——定子電壓、定子電流。</p><p>　　由圖2-1，可得到異步電機(jī)的一個(gè)基本公式：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 : m1——相數(shù)；</p><p>　　T——電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；&

27、lt;/p><p>　　Ω1——電機(jī)角速度；</p><p><b>　　p——磁極對(duì)數(shù)。</b></p><p><b>　　由圖2.1得</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　I1=(-I2′)+I0若不計(jì)I0,則I

28、1=I2′。</p><p>　　電機(jī)啟動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)速n= 0，轉(zhuǎn)差率s=1，代入上式，則電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST，啟動(dòng)電流Ist：</p><p><b>　　（2-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　在電機(jī)起動(dòng)的瞬間，，n=0，s=1，轉(zhuǎn)子電勢(shì)最大。從上

29、述等效電路可以看出，起動(dòng)的瞬間沒有機(jī)械功率的輸出， 因此，Ist很大。而且普通籠型異步電機(jī)的起動(dòng)電流Ist是額定電流的4倍~7倍。大的沖擊電流，電機(jī)本身，電網(wǎng)和其它電氣設(shè)備的正常工作是對(duì)同一個(gè)系統(tǒng)有不利的影響。</p><p>　　由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是由活性組分和轉(zhuǎn)子電流氣隙磁通φM影響，所以直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。在這種情況下，S = 1，在轉(zhuǎn)子的最大漏抗，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)非常低（通常為0.3左右）。過度的起動(dòng)

30、電流增大的定子部分的電壓降的阻抗，由于定子電壓的緣故，將不可避免地降低定子的電勢(shì)和氣隙磁通φ m。并且小轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)，必然會(huì)使啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，進(jìn)而增加整個(gè)過程的能耗，使生產(chǎn)率降低。而如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩始終大于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，那么電機(jī)將沒有辦法起動(dòng)。三相異步電機(jī)的機(jī)械特性、電流特性如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性和電流特性</p><p>　　根據(jù)剛才的解析，當(dāng)電源頻率

31、的參數(shù)和電機(jī)常數(shù)，在一定的滑移，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST成正比的電壓來U1的電動(dòng)機(jī)定子端部的正方形時(shí)，U1的啟動(dòng)電壓成比例向電流Ist和定子側(cè)。因此，定子端電壓U1的控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST IST控制。</p><p>　　2.2三相異步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法</p><p><b>　　2.2.1直接起動(dòng)</b></p><p>　　直接

32、起動(dòng)也稱全壓起動(dòng)。使用礦用隔爆磁力起動(dòng)器直接起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)是一種最簡(jiǎn)單的起動(dòng)方式，啟動(dòng)時(shí)用閘刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接接到三相交流電源上。在煤礦系統(tǒng)大多采用這種方式。</p><p>　　采用直接起動(dòng)方式 ，其供電變壓器容量應(yīng)滿足下式要求 </p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中 ——電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流與額定電

33、流之比，稱為起動(dòng)電流倍數(shù)；</p><p>　　——電源變壓器總?cè)萘縆V?A；</p><p>　　——起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)功率KW。</p><p>　　直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，而且起動(dòng)速度快。但其存在的危害也是顯而易見的，具體如下：</p><p>　　1.電網(wǎng)沖擊：?jiǎn)?dòng)電流太高，會(huì)使電網(wǎng)電壓減小，會(huì)使其他的設(shè)備受影響，欠壓

34、保護(hù)裝置可能出現(xiàn)故障，造成有害脫扣裝置。啟動(dòng)電流太大造成電機(jī)繞組溫度升高，從而加速絕緣的老化，會(huì)減少電機(jī)的使用壽命。</p><p>　　2.機(jī)械沖擊：太大的扭矩通常由馬達(dá)轉(zhuǎn)子的端環(huán)與定子端部繞組的絕緣磨損破裂，會(huì)引起沖擊燒傷的擊穿;聯(lián)軸器，同步帶傳動(dòng)齒輪破損。</p><p>　　3.機(jī)械的不利：開始住在泵系統(tǒng)管路突變引起的壓力的過程中，閥門損壞，會(huì)影響機(jī)器的傳動(dòng)。</p>

35、<p>　　以上都會(huì)影響運(yùn)行機(jī)械設(shè)備，并損耗大量的能源，特別是在當(dāng)時(shí)情況下的過度流失頻繁啟動(dòng)。所以一般情況下直接啟動(dòng)允許大，中功率電機(jī)，但必須要求使用的起動(dòng)設(shè)備來完成啟動(dòng)過程。</p><p>　　2.2.2 降壓起動(dòng)</p><p>　　此啟動(dòng)在于降低啟動(dòng)電流，也降低啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以對(duì)于峰值負(fù)載較大的生產(chǎn)機(jī)械，便不宜采用這一起動(dòng)方法。</p><p>&

36、lt;b>　　2.2.3 軟啟動(dòng)</b></p><p>　?。?）軟起動(dòng)器控制原理圖如下圖2-3</p><p><b>　　旁路接觸器</b></p><p>　　R S TU V W</p><p>　　圖2-3 軟起動(dòng)器控制原理圖</p><p>　　“軟啟動(dòng)”其實(shí)并不

37、是嚴(yán)肅的定義。從字面上理解，“軟啟動(dòng)”是在以下方面相對(duì)于“硬啟動(dòng)”。 “軟啟動(dòng)”是指電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電網(wǎng)電壓變化影響傳動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生，來確保平穩(wěn)過渡到正常的操作狀態(tài)相對(duì)較小，或更小的加速過程。</p><p>　?。?）軟啟動(dòng)的意義解析</p><p><b>　　晶閘管調(diào)壓原理： </b></p><p>　　有兩種方式晶閘管控制：相位控制，通過控制晶

38、閘管調(diào)壓器的導(dǎo)通角來達(dá)到目的;另一個(gè)控制循環(huán)時(shí)，晶閘管被用作固定接觸器，交替地接通和關(guān)斷的幾個(gè)周期的電源電壓，導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷，通過改變時(shí)間的比率來控制輸出電壓的有效值的穩(wěn)壓器。然而，在頻率控制交流感應(yīng)電機(jī)定子使用時(shí)，關(guān)閉交替頻率不能太低，否則不僅會(huì)使電機(jī)的速度波動(dòng)，一旦連接到電流等效感應(yīng)電動(dòng)機(jī)再次重新啟動(dòng)。切斷電源，電動(dòng)機(jī)，由磁場(chǎng)中的瞬態(tài)電流，以保持氣隙的轉(zhuǎn)子，并與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)在定子繞組中的空氣間隙來改變頻率的

39、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)烘干時(shí)間間隔太長(zhǎng)，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電壓的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)被再次打開時(shí)，該相位差可以更大，從而導(dǎo)致浪涌電流可能會(huì)損壞晶閘管。因此，對(duì)于異步電機(jī)的電壓控制，常采用相位控制。與此對(duì)照，輸出電壓波形不是正弦波。分析表明，該輸出電壓中不包含偶次諧波，奇次諧波主要是三次諧波。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是電感性負(fù)載，可以從電力電子技術(shù)，可以看出，當(dāng)三相交流電壓調(diào)節(jié)器電路與晶閘管感性負(fù)載，只有當(dāng)相位角大于負(fù)載的功率因數(shù)角，調(diào)節(jié)器將有一個(gè)作用。當(dāng)<

40、時(shí)，電流導(dǎo)通時(shí)間始終保持在180°和0 =相同的相位控制不能發(fā)揮作用，監(jiān)管是不可能的</p><p>　　主電路如下圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 軟起動(dòng)器主回路原理圖</p><p>　　實(shí)現(xiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)，需要控制輸入電壓，使得它從小到大按某種形式的曲線上升順利啟動(dòng)。分析表明，在一定為了調(diào)節(jié)晶閘管三對(duì)觸發(fā)角可以達(dá)到這個(gè)目的。其實(shí)質(zhì)是電源

41、穩(wěn)壓斬波。晶閘管任意相工作電壓波形如圖2-7所示，晶閘管觸發(fā)角，負(fù)載功率因數(shù)角 ，晶閘管導(dǎo)通角。</p><p>　　由圖2-7能夠推出觸發(fā)角，功率因數(shù)角和導(dǎo)通角三者間的關(guān)系： (2-6)</p><p>　　圖2-7 晶閘管任意一相工作波形</p>

42、<p>　　其中間的波形表示晶閘管的運(yùn)算結(jié)果電壓。通過改變值的大小，閘管的電壓就可以被改變，進(jìn)而改變電動(dòng)機(jī)輸入電壓。從 (2-6) 能看出，導(dǎo)通角與觸發(fā)角、功率因數(shù)角有聯(lián)系。從不變的負(fù)載來說，是不變的，導(dǎo)通角僅僅與觸發(fā)角有聯(lián)系。所以，變化晶閘管觸發(fā)角就能使晶閘管輸出電壓有所變化?？墒蔷彤惒诫妱?dòng)機(jī)，功率因數(shù)角是變化的量，并且它是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n的函數(shù)。也就是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，功率因數(shù)角隨著轉(zhuǎn)速n不斷變發(fā)生改變。所以，一起變化晶閘管的觸

43、發(fā)角，必須考慮到的變化，功率因數(shù)角。使異步電動(dòng)機(jī)的輸入電壓在預(yù)先規(guī)律變化的唯一途徑。</p><p>　　晶閘管相控調(diào)壓?jiǎn)蜗嗟刃щ娐啡鐖D2-8所示，ZL表示電動(dòng)機(jī)某一相的等效阻抗，Ui表示電網(wǎng)的相電壓，UL表示其輸出電壓。設(shè)。</p><p>　　圖2-8 晶閘管單相等效電路 圖2-9 晶閘管輸出電壓波形</p><p>　　晶閘管輸出波形如圖2-9

44、。其輸出電壓取決于其功率因數(shù)角、相控角。晶閘管具有對(duì)稱的正負(fù)半周觸發(fā)，其輸出電壓的有效值為u。由（2-7)式計(jì)算：</p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　可見，UL是功率因數(shù)角和相控角以及供電電壓U的函數(shù)。當(dāng)U不變時(shí)，改變，能夠使晶閘管的輸出電壓發(fā)生改變。</p><p>　?。?）軟啟動(dòng)的啟動(dòng)方式</p&g

45、t;<p>　　現(xiàn)存的啟動(dòng)方式分類如下，曲線如圖2-10所示：</p><p><b>　　ａ 限流啟動(dòng)模式</b></p><p><b>　?。?電壓斜坡起動(dòng)</b></p><p><b>　?。?轉(zhuǎn)矩加突跳起動(dòng)</b></p><p><b>　

46、?。?轉(zhuǎn)矩起動(dòng)</b></p><p><b>　?。?電壓起動(dòng)</b></p><p>　　圖2-10各種軟起動(dòng)方式下相應(yīng)的啟動(dòng)圖線</p><p>　　1.限流軟起動(dòng)：正在啟動(dòng)一個(gè)三相電機(jī)的過程中起限流不大于一個(gè)值（Im），如圖2-10（a）所示。主要運(yùn)用于降壓負(fù)載輕載起動(dòng)開始，它的輸出電壓開頭快速增大，使輸出電壓達(dá)到開始規(guī)定好

47、的電流值Im，然后將輸出電流的前提下，電壓逐漸上升到額定電壓，從而使馬達(dá)的轉(zhuǎn)速逐漸增加到它的額定轉(zhuǎn)速。</p><p>　　這個(gè)方式的起動(dòng)電流不大，并且可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，對(duì)電網(wǎng)電壓的影響不大。但也有缺點(diǎn)，開始下降時(shí)不知道，下降的空間不能被很好的運(yùn)用，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的損失。</p><p>　　2.電壓斜坡的起動(dòng)：輸出電壓直線上升，如圖2-10（b）所示。有一個(gè)比較大的啟動(dòng)電流的優(yōu)點(diǎn)，只是因?yàn)?/p>

48、需要的時(shí)間太長(zhǎng)，因而產(chǎn)生不利對(duì)電機(jī)，一般用于重載啟動(dòng)。</p><p>　　（3）轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)：一般在高工作量啟動(dòng)中使用，是根據(jù)增加的原理通過線性電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來控制輸出電壓，其優(yōu)勢(shì)是使系統(tǒng)能夠拖動(dòng)對(duì)電網(wǎng)沖擊小的靈活平穩(wěn)啟動(dòng)，開始用的時(shí)間太長(zhǎng)，如圖2-10（c）所示。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)：同樣主要在高負(fù)荷啟動(dòng)中運(yùn)用。但其優(yōu)點(diǎn)是，起動(dòng)瞬間拖動(dòng)系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩能夠由突跳

49、轉(zhuǎn)矩所克服，然后轉(zhuǎn)矩能夠平滑的上升，從而減少了起動(dòng)時(shí)間。但突跳過程會(huì)有尖脈沖產(chǎn)生至電網(wǎng)，影響別的運(yùn)行，如圖2-10（d）所示。</p><p>　　（5）電壓起動(dòng)：一般用于在輕負(fù)荷的啟動(dòng)，如圖2-10（e）所示。</p><p>　　3 軟起動(dòng)器的主電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.概述</b></p><p>

50、　　一個(gè)全功能的異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾部分：1.核心的控制系統(tǒng); 2.控制電源主電路; 3.輸入輸出部分的控制系統(tǒng)，包括電機(jī)控制參數(shù)設(shè)置和電機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)顯示; 4.電機(jī)過載過壓，欠壓保護(hù)，控制部分。 5.電源部分，包括本安電源，控制電路和電源控制設(shè)備。除此之外，隔爆異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器，還應(yīng)考慮到軟起動(dòng)器的隔爆設(shè)計(jì)問題。</p><p>　　圖3-1 異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器結(jié)構(gòu)與功能框圖</p&g

51、t;<p><b>　　3.2主電路</b></p><p>　　3.2.1主電路的結(jié)構(gòu)和原理</p><p>　　三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T與施加到定子側(cè)的電壓方形的U²成正比，定子電流I與定子端電壓U成正比。所以，通過控制電壓的方式ü可以被用來控制開始電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的TI和電壓可以通過將實(shí)現(xiàn)的晶閘管的導(dǎo)通角的控制端來控制。 <

52、/p><p>　　采用三反并聯(lián)晶閘管模塊，根據(jù)已設(shè)置來控制三相可控硅導(dǎo)通角的參數(shù)，軟起動(dòng)器主電路，使根據(jù)設(shè)定的模式慢啟動(dòng)電機(jī)。開始由控制器發(fā)出信號(hào)完成，使得旁路真空接觸器閉合后，可控硅停工。微處理器繼續(xù)監(jiān)視操作參數(shù)。 </p><p>　　當(dāng)您需要停止，停止信號(hào)給出，可控硅迅速投入到工作中，通過設(shè)置軟停止斷開真空旁路接觸器起動(dòng)停止模式。</p><p>　　3.2.2

53、主電路的方案</p><p><b>　　電路如圖3-2。</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)：使用三組反并聯(lián)可控硅調(diào)壓電路，三組和三相可控硅電源接入觸點(diǎn)之間。</p><p>　　原理：當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，接觸器切斷時(shí)，接觸器開始執(zhí)行后，關(guān)閉動(dòng)作結(jié)束。軟停止啟動(dòng)接觸器后，再次收到可控硅結(jié)束，從而使軟起動(dòng)器到工作狀態(tài)，這樣你就可以反復(fù)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，軟停止動(dòng)作

54、。</p><p>　　圖3-2 主回路電路</p><p>　　3.2.3 晶閘管參數(shù)選取</p><p>　　（1）晶閘管的電流容量選?。?lt;/p><p>　　通常情況下，晶閘管額定電流具有下列定義：+40℃的環(huán)境溫度和有關(guān)冷卻下，穩(wěn)定時(shí)的溫度不低于額定結(jié)溫時(shí)所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。考慮到實(shí)際電路的情況，處在工作狀態(tài)的軟

55、起動(dòng)器，對(duì)每個(gè)階段循環(huán)范圍的反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角0°～180°，因此晶閘管的電流的均值出現(xiàn)在180°的導(dǎo)通角時(shí)，式（3-1）確定電流容量IN：</p><p>　　IN=（2～3）I/Kf （3-1）</p><p>　　其中，IN——為晶閘管額定電流（A）；</p><

56、p>　　I——晶閘管中電流的有效值（A）；</p><p>　　Kf——波形系數(shù)（此時(shí)為1.57）。</p><p>　?。?）晶閘管抗壓選?。?lt;/p><p>　　比較精準(zhǔn)的計(jì)算晶閘管抗壓值相當(dāng)困難，因?yàn)檫@不但和回路的接法相關(guān)，還與電機(jī)容量和激磁電流等值相關(guān)。當(dāng)考慮存在過電壓吸收回路時(shí)，晶閘管額定電壓應(yīng)選為</p><p><b

57、>　?。?-2）</b></p><p>　　3.3軟起動(dòng)器的工作過程</p><p>　　該裝置電氣原理接線圖如圖3-3所示。L1，L2，L3表示1140V電源線，單片機(jī)控制系統(tǒng)，電力變壓器是電力轉(zhuǎn)換變壓器。為了解決高低壓隔離變壓器的使用三層絕緣和磁隔離技術(shù)的干擾。 TA1，TA2兩個(gè)電流互感器，其作用是檢測(cè)電機(jī)的相電流。 T1是一個(gè)三相晶閘管旁路變壓器，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)完

58、成時(shí)，晶閘管被引入運(yùn)行，從而降低了諧波污染，且能夠解決隔爆型交流電機(jī)軟起動(dòng)器的器件的散熱能力。</p><p>　　1140V∕660V電源經(jīng)由配電箱入，然后隔離輸出開關(guān)，真空接觸器，可控硅模塊加載。您也可以選擇直接啟動(dòng)/軟啟動(dòng)。啟動(dòng)遙控器，按下按鈕SB4，本質(zhì)安全型12V輸出通過遙控SB5常閉觸點(diǎn)，加入到附近的K1 SB4常開繼電器觸點(diǎn)。拉到靠近控制，壓門遙控器按鈕SB1，本質(zhì)安全的12V電壓施加到繼電器K1。

59、</p><p>　　繼電器K1吸合，其常開接點(diǎn)閉合，變壓器24V電路的次級(jí)側(cè)導(dǎo)通，繼電器K3拉（端子22#、23#為里邊控制的常閉點(diǎn)）。常開點(diǎn)K3.1、K3.2、K3.3閉合，①K3.3使繼電器K1保持在關(guān)閉；②K3.1合上變壓器二次側(cè)220V電路中， K4閉上；③K3.2吸和。a、在直接起動(dòng)開關(guān)，繼電器K2被激勵(lì)時(shí)，常開K4，K2閉合，即使在??220V電壓，真空接觸器KM上，使真空接觸器接通，使閘合上。b、

60、在軟啟動(dòng)，24V電壓開關(guān)20＃，23＃端子常開繼電器K2接就可以了。 20＃，21＃常開的軟啟動(dòng)控制時(shí)間控制關(guān)閉。軟啟動(dòng)是拉在前面KM晶閘管由控制器模塊，負(fù)載側(cè)電壓，企穩(wěn)回升從小到660V或1140V，馬達(dá)緩慢啟動(dòng)，軟啟動(dòng)時(shí)間，以時(shí)間來控制繼電器K2，KM吸合，晶閘管短路。晶閘管模塊控制器停止工作。</p><p>　　從開頭，控制器首先負(fù)載泄漏檢測(cè)?？刂破?4＃，25＃端子660V，1140V輸入漏檢測(cè)，兩個(gè)常

61、閉繼電器K4，KM兩個(gè)常閉輔助開關(guān)，連接到可控硅出現(xiàn)一側(cè)，裝載到地面1140V主回路電阻時(shí)，約小于42K，當(dāng)660V小于22K，控制器22＃，23＃端子常閉斷開，而面板顯示的E-3。同樣地，電壓相位顯示器的E-5;電源過壓顯示的E-6;電壓顯示E-7。</p><p>　　圖3-3 軟起動(dòng)器電氣原理接線圖</p><p>　　4 軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p&

62、gt;<b>　　4.1概述 </b></p><p>　　本裝置提供一種用于電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制的裝置。</p><p>　　功能：他將PID多種功能的調(diào)節(jié)器，晶閘管相控觸發(fā)，三相同步信號(hào)采集和電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器集于一體，專為軟起動(dòng)電機(jī)控制;</p><p>　　控制裝置靜態(tài)結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。</p><p>　　結(jié)構(gòu)：

63、穩(wěn)壓器相連，輸入link，輸出鏈路，信號(hào)處理，采樣，觸發(fā)控制，中央控制單元MCU，串行存儲(chǔ)器，LCD，RS485通訊接口。</p><p>　　圖4-1控制裝置靜態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　4.2主要器件的介紹</p><p>　　4.2.1 KJ004功能介紹 </p><p>　　結(jié)構(gòu)：同步檢測(cè)電路、鋸齒波形成電路、偏移電壓、移

64、電壓綜合比較放大電路和功相率放大電路四部分。</p><p>　　功能：元件引腳功能見表4.1鋸</p><p>　　原理：鋸齒波斜率取決于外部R6，充電電流和C1 RW1流出的積分值。移相控制為不同的項(xiàng)目V1，只有改變R1，R2的比例，相應(yīng)的偏移調(diào)整副總裁。鋸齒波斜率同時(shí)調(diào)整電位器RW1，可以使不同的移相控制電壓，以獲得整個(gè)范圍。型觸發(fā)器電路為正極性，相電壓增加時(shí)，導(dǎo)通角增加。 R7和C

65、2組成一個(gè)微分電路，改變R7和C2的值，以獲得不同的輸出脈沖寬度。任何價(jià)值的同步電壓KJ004。 </p><p>　　表4.1 KJ004的引腳功能表</p><p>　　電路采用雙列直插C—16白瓷和黑瓷兩種外殼封裝，外型尺寸按電子工業(yè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)。《半導(dǎo)體集成電路外型尺寸》SJ1100—76</p><p>　　圖4-2 KJ004引腳圖 </p>

66、;<p>　　而像鋸齒移相觸發(fā)電路，分立器件分為同步，鋸齒波，移相，脈沖形成，脈沖間隔和脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p>　　圖4-3 KJ004原理圖</p><p>　　KJ004參數(shù)及限制</p><p>　　電源電壓：直流+15V、-15V，允許波動(dòng)±5%。 </p><p>　　電源電流：正電流≤15mA，

67、負(fù)電源≤10 mA。 </p><p>　　同步電壓：任意值。 </p><p>　　同步的接入端最大同步電流值：6mA（有效值）。 </p><p>　　移相范圍：≥170°。</p><p>　　鋸齒波幅度：≥10V。 </p><p><b>　　輸出脈沖：</b></p&g

68、t;<p>　?。?）寬度：400μs～2ms(通過改變脈寬阻容元件達(dá)到)。 </p><p>　?。?）幅度：≥13V。 </p><p>　?。?）KJ004輸出上限：100mA。 </p><p>　?。?）輸出管反壓：BVCEO≥18V（條件Ie≤100μA）。 </p><p>　　使用環(huán)境溫度為四級(jí)：C:0～70℃

69、 R:-55～85℃ E: -40～85℃ M:-55～125℃</p><p>　　4.2.2 KJ041功能介紹</p><p>　　KJ041六路雙脈沖整形器是用來觸發(fā)線的三相全控橋電路</p><p>　　功能：雙脈沖形成和電子開關(guān)控制封鎖雙脈沖形成的功能。</p><p>　　結(jié)構(gòu)：兩個(gè)都KJ041邏輯控制電路控制電子開關(guān)的正面

70、和負(fù)面的群體可逆晶閘管電力電子成套裝置（如無循環(huán)的十二相可控硅整流裝置正負(fù)直流速度）。</p><p><b>　　主要參數(shù)及限制</b></p><p>　　（1）電源電壓：DC +15V±10%</p><p>　?。?）電源電流： ≤20mA</p><p>　?。?）輸出脈沖最大負(fù)載電流：≤20mA

71、 </p><p>　　（4）輸出脈沖幅值：≥1V</p><p>　?。?）輸入端二極管最高承受反壓：≥30V</p><p>　?。?）控制端正向電流：≤3mA</p><p>　?。?） 允許使用環(huán)境溫度：Ⅰ類品為-55～+125 °C；Ⅱ類品為-55～+85°C；</p><p>　?、箢?/p>

72、品為-40～+85°C；Ⅳ類品為-10～+70°C。</p><p><b>　　7</b></p><p>　　圖4-4 KJ041的引腳（引腳向下）</p><p><b>　　各引腳的作用：</b></p><p><b>　?。保┹敵鲆_</b>&l

73、t;/p><p>　　引腳15：對(duì)應(yīng)1與2的“或”輸出端，使用中，觸發(fā)器A正半周期相可控硅功率放大單元輸入端;</p><p>　　引腳14：對(duì)應(yīng)3與2的“或”輸出端，使用中，觸發(fā)器C正半周期相可控硅功率放大單元輸入端;</p><p>　　引腳13：對(duì)應(yīng)3與4的“或”輸出端，使用中，觸發(fā)器B正半周期相可控硅功率放大單元輸入端;</p><p>

74、　　引腳12：對(duì)應(yīng)4與5的“或”輸出端，使用中，觸發(fā)器A負(fù)半周期相可控硅功率放大單元輸入端;</p><p>　　引腳11：對(duì)應(yīng)5與6的“或”出端，使用中，C相接觸送晶閘管功率放大單元輸入端的正半周;</p><p>　　引腳10：對(duì)應(yīng)6與1的“或”輸出端，使用中，B接點(diǎn)與晶閘管功率放大單元輸入端子的負(fù)半周;</p><p><b>　　2）輸入引腳：&l

75、t;/b></p><p>　　引腳1和引腳4：A網(wǎng)格與對(duì)應(yīng)的輸入觸發(fā)脈沖的正和負(fù)半周期;</p><p>　　引腳2和引腳5：Ç對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)負(fù)，正觸發(fā)輸入端子半周;</p><p>　　引腳3和引腳6：乙對(duì)應(yīng)于該網(wǎng)格與輸入觸發(fā)脈沖的正和負(fù)半周期;</p><p>　　3）引腳16：工作電源輸入端。KJ041的工作電源范圍為3～

76、18V，使用中一般接+15V電源。</p><p>　　4）引腳8（GND）：工作參考地端。使用中接用戶系統(tǒng)供電電源的地端。</p><p>　　5）引腳9（NC）：空腳。使用中，懸空。</p><p>　　6）引腳7（L）：輸出脈沖封鎖端，該端高電平封鎖輸出。KJ041的輸出引腳在L端為高電平時(shí)均變?yōu)榈碗娖?；而在L端為低電平時(shí)，KJ041的輸出引腳按輸入引腳的狀態(tài)

77、和KJ041的工作機(jī)理正常輸出脈沖。使用中該端接保護(hù)電路的輸出。</p><p>　　4.3晶閘管觸發(fā)電路</p><p>　　在研究開發(fā)隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器的過程中，采用工業(yè)級(jí)微控制器是中心，以晶閘管為主要元件的控制、雙向通訊、實(shí)現(xiàn)了在隔爆條件下對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)控制。</p><p>　　軟起動(dòng)器的控制系統(tǒng)的硬件：MCU數(shù)字控制的核心部分、模擬量輸

78、入輸出的部分、數(shù)字量輸入輸出部分、系統(tǒng)電源電路、相序檢測(cè)電路、斷相檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、同步信號(hào)提取電路、脈沖觸發(fā)電路。</p><p>　　提取的觸發(fā)脈沖同步信號(hào)和選擇，軟起動(dòng)器可以是其中的關(guān)鍵技術(shù)可靠，穩(wěn)定運(yùn)行。這兩個(gè)觀點(diǎn)如果不能很好的解決，軟起動(dòng)器不能達(dá)到的晶閘管軟起動(dòng)器的觸發(fā)角的精確控制，但無法實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的控制。</p><p>　　觸發(fā)電路原理：電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣，并在第一同

79、步降壓變壓器的單個(gè)脈沖輸入后生成KJ004，通過調(diào)整分壓電阻器可以調(diào)節(jié)單個(gè)脈沖的占空比，通過模擬開關(guān)4066來實(shí)現(xiàn)脈沖寬度模式KJ004變換，所以KJ004輸出的脈沖寬度或脈沖窄，KJ041然后產(chǎn)生一個(gè)高頻脈沖寬度調(diào)制波到窄脈沖KJ004輸出或高頻率調(diào)制，脈沖寬度，這樣，當(dāng)KJ004在脈沖模式下，KJ004輸出直接加到輸出列寬度驅(qū)動(dòng)電路，和KJ004是在窄脈沖的單脈沖（3 KJ004產(chǎn)生6聲道）輸入到KJ041合成的雙脈沖，每一個(gè)雙脈沖

80、相位差60°，用于觸發(fā)橋式整流電路。</p><p>　　如圖4-5為同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路，其輸出可為雙窄脈沖，也可為單窄脈沖。</p><p>　　電路結(jié)包含三個(gè)方面：脈沖的形成與放大、鋸齒波的形成和脈沖移相、同步環(huán)節(jié)。此外，還有強(qiáng)觸發(fā)和雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。</p><p>　　圖4-5 脈沖發(fā)生電路圖</p><p><

81、;b>　　原理：</b></p><p><b>　　1、脈沖形成環(huán)節(jié)</b></p><p>　　V4，V5 - 脈沖形成 V7，V8 - 脈沖放大 </p><p>　　控制電壓u加在V4的基礎(chǔ)。 üCO =0時(shí)，V4截止，V5飽和導(dǎo)通。 V7，V8是關(guān)閉的，無脈沖輸出。電容C3充電，電容兩端的電壓

82、充滿接近2E1（30V）時(shí)，V4導(dǎo)通，為+ E1（+15 V）下降到約1.0V的一點(diǎn)潛能，V5的基極電位約為-2E1（-30V）的減少，V5立即切斷。的-E1（-15V）V5集電極電壓上升至+2.1 V，V7，V8導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖。放電和反向充電，電容器C3，以使基極電位V5上升，直到UB5>-E1（-15V），V5被再次打開。所以V7，V8時(shí)，輸出脈沖被終止。脈沖邊沿是由V4導(dǎo)通時(shí)間，脈沖寬度和反向充電電路的時(shí)間常數(shù)R11C3

83、有關(guān)的決定。從次級(jí)側(cè)輸出的脈沖變壓器，初級(jí)繞組的觸發(fā)脈沖電路TP連接到V8??的集電極電路。</p><p>　　2、鋸齒波的生成和脈沖移相過程</p><p><b>　　3、同步過程</b></p><p>　　4、雙窄脈沖形成過程</p><p>　　晶閘管觸發(fā)電路總圖如圖4-6所示。</p><

84、;p>　　圖4-6 晶閘管觸發(fā)電路圖</p><p>　　4.4晶閘管的保護(hù)電路</p><p>　　因?yàn)榭煽毓璧墓ぷ麟妷旱膿舸╇妷焊喈?dāng)接近，且熱容量比較小，因此，能夠承受過電流和過電壓的差的能力，其中的任何短時(shí)間的過電流或過電壓有可能造成人身傷害。為了使晶閘管可在正常工作狀態(tài)，除了選擇合理的元件之外，還必須采取相關(guān)保護(hù)措施防止過電流，過電壓的發(fā)生。</p><

85、;p><b>　　1. 過電流保護(hù)</b></p><p>　　晶閘管出現(xiàn)損毀現(xiàn)象、觸發(fā)電路或者控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障等都可能會(huì)導(dǎo)致晶閘管設(shè)備發(fā)生過電流。根據(jù)這個(gè)事實(shí)，除用軟件保護(hù)的情況，也能夠在電路加進(jìn)去硬件，就像熔斷器。</p><p><b>　　2.過電壓保護(hù)</b></p><p>　　晶閘管有一個(gè)非常重要的參數(shù)

86、 - 崛起的du / dt的斷態(tài)電壓臨界速率。其含義是額定結(jié)溫可控硅、門極斷路等情況下，能夠讓其導(dǎo)通的電壓上升率的最低值。如果該參數(shù)大于晶閘管的電壓上升率，晶閘管就會(huì)在門極信號(hào)不存在的狀況接通。在這一點(diǎn)上，即使加入到正向電壓晶閘管陽(yáng)極電壓峰值的兩端是小于，同樣的情況，可能會(huì)出現(xiàn)。</p><p>　　為了限制晶閘管的電壓上升的速度，也不會(huì)過大，從而確保晶閘管的安全操作，電阻RC的設(shè)計(jì)容量在平行于所述半導(dǎo)體開關(guān)元件

87、的兩端，以限制電壓的上升所述電容器的端子電壓的速度并不需要的突變體的特征優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　4.5電壓檢測(cè)回路</b></p><p>　　在電壓檢測(cè)電路，試圖實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)功能。 </p><p>　　1.同步信號(hào)檢測(cè)：三相電壓采樣的自然換流點(diǎn)，把它當(dāng)成晶閘管脈沖觸發(fā)信號(hào)同步信號(hào); </p><p>　　

88、2.檢測(cè)器的輸出，以獲得晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間檢測(cè)，作為反饋電壓，缺相檢測(cè)的基礎(chǔ); </p><p>　　3.晶閘管當(dāng)通過電阻器實(shí)現(xiàn)的向下轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，通過A / D進(jìn)給單片機(jī)作為過壓，欠壓保護(hù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換的三相交流電壓輸出信號(hào)。</p><p>　　4.5.1同步信號(hào)檢測(cè)</p><p>　　功能：為了讓調(diào)壓主每個(gè)電路的晶閘管的觸發(fā)脈沖和每個(gè)它們對(duì)應(yīng)的相位關(guān)系嚴(yán)格保持的

89、陽(yáng)極電壓，對(duì)應(yīng)本文軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì)過程，一個(gè)重要方面是在檢測(cè)不可缺少的同步信號(hào)。是在電源電壓過零的非常精確的測(cè)量時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角來得到更好的控制，從而使電機(jī)兩端的電壓來實(shí)現(xiàn)無級(jí)加載，軟啟動(dòng)的完畢。電壓同步信號(hào)檢測(cè)電路如圖4-7所示。</p><p>　　電路用途：將電源進(jìn)線端電壓轉(zhuǎn)換為低電壓正弦信號(hào)的方波信號(hào)來供MCU處理以及分析。因?yàn)樵撔盘?hào)是從高壓轉(zhuǎn)換為低壓后送入MCU處理的，所以有必要利用一塊光耦來隔離開高和低

90、電壓信號(hào)，其可以彼此干涉，以確保這兩個(gè)信號(hào)的分離過程。基本上整個(gè)工作過程如下：從電源側(cè)經(jīng)由兩個(gè)接入和一個(gè)二極管電阻器的信號(hào)線的電壓變?yōu)榘氩ń涣餍盘?hào)，該交流信號(hào)被接通時(shí)，觸發(fā)耦合半波，使得高電平信號(hào)輸入到右側(cè)的MCU；而當(dāng)光耦左側(cè)的交流信號(hào)為低電平時(shí)，光耦就會(huì)處于截止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致低的電平信號(hào)輸入到MCU上的權(quán)利。因此，循環(huán)，MCU最終得到的方波信號(hào)的一個(gè)5伏的幅度，即，電源頻率即50Hz的循環(huán)周期，從而使高和低的對(duì)交流電源大致恒定信號(hào)的負(fù)側(cè)

91、的持續(xù)時(shí)間時(shí)間保持一致，雖然會(huì)有一些延遲，但是他們可以通過軟件補(bǔ)償來解決。以這種方式，使得所述外圍硬件電路可以被簡(jiǎn)化，并且在電源電壓所獲得的同步信號(hào)時(shí)，晶閘管被觸發(fā)時(shí)提供參考的零輸出信號(hào)。右圖中獲得了主MCU芯片。</p><p>　　本電路的特征在：1，或根本沒有的關(guān)鍵時(shí)刻的起點(diǎn)的開始啟動(dòng)時(shí)，該裝置可以檢測(cè)出零電壓；另一方面，因?yàn)槭侵苯訌碾娫磦?cè)獲取的輸入交流信號(hào)，所以，不要通過變壓器獲得第一個(gè)交流信號(hào)，然后進(jìn)行

92、處理，從而大大降低了電路板空間，并降低成本。</p><p>　　圖4-7 同步信號(hào)檢測(cè)電路</p><p>　　同步信號(hào)示意圖如下：</p><p>　　圖4-8 同步信號(hào)示意圖</p><p>　　4.5.2電壓反饋回路</p><p>　　電壓反饋回路如圖4-9。</p><p>　　功能

93、：能夠獲得工頻50Hz的矩形波，跟晶閘管導(dǎo)通、截止時(shí)刻相匹配。</p><p>　　電路組成：其中U表示一個(gè)三相交流電源的輸入端（即，對(duì)應(yīng)于一個(gè)可控硅整流器的輸入側(cè)）中，R表示相應(yīng)電機(jī)的輸出（即，相應(yīng)的半導(dǎo)體開關(guān)元件的輸出）。 6N139達(dá)林頓是一個(gè)高速光耦，以確保高側(cè)和MCU隔離的低壓部分，而閘流管導(dǎo)通/關(guān)斷的快速響應(yīng)時(shí)間。計(jì)算單片機(jī)的I/ O端口保持時(shí)間的水平，我們可以計(jì)算出可控硅的導(dǎo)通角，作為輸出的電壓反饋

94、。圖4-9示出了一種方法的檢測(cè)反饋電壓，并具有類似V，W各相兩個(gè)檢測(cè)電路。</p><p>　　圖4-9 電壓反饋電路</p><p><b>　　4.6電流檢測(cè)電路</b></p><p>　　電流檢測(cè)電路包括一個(gè)電流反饋回路和過電流保護(hù)電路兩部分。其工作原理是：由霍爾傳感器的三相電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后將該電壓信號(hào)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，最后輸

95、入單片機(jī)為電流負(fù)反饋調(diào)節(jié)，故障檢測(cè)，并提供基礎(chǔ)過流保護(hù)。</p><p>　　4.6.1電流反饋電路</p><p>　　功能：從通過取樣裝置的定子側(cè) - 霍爾元件，得到的三相電流反饋信號(hào)，然后經(jīng)過特定的精密電阻器件轉(zhuǎn)換為交流電壓信號(hào)。類似的電壓上/下電路，通過三相全波整流，濾波和信號(hào)的分壓為DC信號(hào)，然后輸入MCU的I / O端口上的A / D轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)執(zhí)行軟起動(dòng)時(shí)的電流反饋信號(hào)。在圖4

96、-10所示的電流反饋信號(hào)檢測(cè)電路。U15為單片機(jī)芯片。 </p><p>　　圖4-10 電流檢測(cè)電路</p><p>　　4.6.2過電流保護(hù)電路</p><p>　　功能：過流保護(hù)環(huán)節(jié)因具有過電流快速響應(yīng)，并能準(zhǔn)確地作用特點(diǎn)。</p><p>　　原理：這樣的設(shè)計(jì)是類似的過電壓的過電流保護(hù)。從目前的反饋回路中，相同的整流，濾波電路和一個(gè)

97、電流反饋電路的信號(hào)。它與設(shè)定值時(shí)，一旦超過設(shè)定值以上，一個(gè)低電平信號(hào)的輸出轉(zhuǎn)換成微控制器U2的輔助外部中斷端口，然后由軟件處理，實(shí)現(xiàn)一個(gè)脈沖晶閘管過電流阻塞，故障報(bào)警和比較系統(tǒng)復(fù)位。一般選擇過流值的額定電流的5.5倍，因?yàn)閷?duì)于普通的限流起動(dòng)，限流的5倍的最大振幅。因此，為了保證正常的啟動(dòng)電路將不會(huì)被切斷，則需要留有一定的余量。過流保護(hù)的電路如圖4-11所示。</p><p>　　圖4-11 過電流檢測(cè)回路<

98、/p><p>　　4.7弱信號(hào)的干擾和干擾控制措施的主電路</p><p>　　在防爆控制柜，配有高壓電源控制組件和單片機(jī)為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來控制其相應(yīng)的外圍控制電路的核心，空間是非常有限的。怎樣才能減少甚至消除高壓，大電流弱電控制信號(hào)的干擾，一直是難以解決的。如果你不能處理這個(gè)問題很好的控制柜，也很難產(chǎn)生可靠的脈沖觸發(fā)功率控制部件，也很難達(dá)到理想的軟啟動(dòng)操作。</p><p

99、>　　4.7.1會(huì)出現(xiàn)的干擾源</p><p>　　①三相晶閘管沒有完全接通的情況下，產(chǎn)生的諧波電壓，電流，它們可以通過傳導(dǎo)，輻射可以被耦合到系統(tǒng)控制。這些波形能夠分解為基波和一系列高次諧波，而其中的高次諧波，會(huì)嚴(yán)重干擾控制系統(tǒng)。</p><p>　?、谡婵臻_關(guān)開啟瞬間閉合軟啟動(dòng)控制柜，能夠生成的高次諧波輻射和傳導(dǎo)，從而生成弱電控制電路的影響。 </p><p&g

100、t;　　③單片機(jī)系統(tǒng)生成自己的力量，它是??干擾的來源之一。雙絞線的共模信號(hào)是非常抑制，而在導(dǎo)線的高頻輻射信號(hào)產(chǎn)生觸發(fā)脈沖是共模干擾信號(hào)，雙絞線可以排除干擾，而且安全，可靠。電源電路原理：如圖4-12所示。</p><p>　　圖4-12 電源電路的實(shí)際原理圖</p><p>　　4.7.2顯示窗與操作界面</p><p>　　采用先進(jìn)的ADμC841 MCU為控制

101、中心控制器，使隔爆三相交流異步電機(jī)軟起動(dòng)器具有完全漢化的接口成為可能，不僅如此，它、方便，不容易發(fā)生操作錯(cuò)誤，但它可以進(jìn)一步改善觀賞品質(zhì)。</p><p>　　使用雙LCD數(shù)字顯示技術(shù)，顯示并允許系統(tǒng)以提高操作的可靠性，并補(bǔ)救了使用兩個(gè)單獨(dú)的顯示器的每個(gè)存在的缺陷，從而提高了產(chǎn)品的實(shí)用性。例如，在雙屏幕能夠顯示一切字段的參數(shù)，數(shù)據(jù)，以及電機(jī)電流，電壓等的關(guān)鍵參數(shù)可以跟蹤的顯示。4.8相序檢測(cè)及保護(hù)電路</p

102、><p>　　4.8.1相序檢測(cè)與斷相判別線路</p><p><b>　　（1）相序檢測(cè)線路</b></p><p>　　當(dāng)CPU晶閘管觸發(fā)脈沖分配，確定線路相序是非常必要的。否則晶閘管會(huì)發(fā)生觸發(fā)錯(cuò)誤等事故。圖4-13為動(dòng)力線路相序檢測(cè)電路。</p><p>　　工作原理：同步降壓隔離變壓器后，供電電壓U A，U B，U

103、C + +變成相序檢測(cè)電路。當(dāng)正，三相整流后，經(jīng)整流的電壓為低電平時(shí)，光耦合器的在高阻抗?fàn)顟B(tài)的輸出，該電路的輸出為高電平時(shí)，該P(yáng)HO是高的。相序相反，經(jīng)移相相整流，光耦輸出為低阻狀態(tài)，使PHO輸出低電平，通過此電路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三相動(dòng)力電源的相序判斷。</p><p>　　圖4-13 相序檢測(cè)實(shí)驗(yàn)線路</p><p><b>　?。?）斷相判別線路</b></p&

104、gt;<p>　　有兩關(guān)起動(dòng)差異化方式，一種為靜態(tài)相鑒別，另一種運(yùn)行斷相鑒別。與識(shí)別運(yùn)行過，是由相電流檢測(cè)，然后由A / D轉(zhuǎn)換，輸入CPU時(shí)，相關(guān)的軟件的鑒別。下面的</p><p><b>　　電路用于前者。</b></p><p>　　圖4-14斷相判別實(shí)驗(yàn)線路</p><p>　　工作原理：如圖4-14所示，三相電壓進(jìn)入辨

105、別電路，如果未有缺相，電壓Ua、Ub、Uc通過整流橋，輸出1.35倍線電壓的直流電壓，該電壓導(dǎo)致呈現(xiàn)低阻狀態(tài)的光耦輸出，PHL輸出低電平，表明三相無斷相發(fā)生。而當(dāng)有斷相情況時(shí)，表示U a、U b、U c中必有開路的一相，從而與單相整流電路的輸出電壓0.9倍線電壓三相整流橋，光耦輸出阻抗?fàn)顟B(tài)是使PHL輸出高電平，說明有關(guān)情況。 </p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此電路很確定的打破三相電力系統(tǒng)中的斷相判別。<

106、/p><p><b>　　4.8.2保護(hù)電路</b></p><p>　　礦用隔爆三相異步電動(dòng)機(jī)軟起器的保護(hù)電路的保護(hù)功能，選用了ABD8-400J電機(jī)綜合保護(hù)器，其參數(shù)為：工作電壓交流36伏，漏電監(jiān)視電壓直流30伏，監(jiān)視電流15微安。</p><p>　　保護(hù)器可以實(shí)現(xiàn)下列保護(hù)功能：</p><p><b>　　

107、①過載保護(hù)；</b></p><p><b>　?、谇穳罕Ｗo(hù)；</b></p><p><b>　?、蹟嘞啾Ｗo(hù)；</b></p><p>　　④主回路漏電閉鎖保護(hù)。</p><p>　　4.9 CPU及外圍電路</p><p>　　CPU（Central proc

108、essing unit,中央外理單元）及其外圍電路的設(shè)計(jì)，是根據(jù)系統(tǒng)的大小來決定的?？紤]到隔爆型交流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器的控制系統(tǒng)的要求選用了ADμC841型CPU作為中心控制單元。</p><p>　　原理圖：如圖4-15所示，數(shù)字量輸入輸出接口電路如圖4-16所示。</p><p>　　結(jié)構(gòu)：顯示驅(qū)動(dòng)芯片、液晶驅(qū)動(dòng)芯片、看門狗復(fù)位芯片、A/D轉(zhuǎn)換芯片、以及用于狀態(tài)記憶的電擦寫芯片等等，CPU

109、及其外圍電路和數(shù)字量輸入接口電路</p><p>　　圖4-15 CPU及外圍電路圖</p><p>　　圖4-16 數(shù)字量輸入接口電路</p><p>　　5 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1概述</b></p><p>　　基于控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)模型，軟

110、啟動(dòng)控制和構(gòu)成的液體使用自耦變壓器起動(dòng)器，電阻器等組成的具有基于固態(tài)半導(dǎo)體功率許多不同的元素。因此，軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到開始由半導(dǎo)體開關(guān)器件在基于目標(biāo)的，控制算法的發(fā)展的影響，使起動(dòng)器電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)模型的過程中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩諧波的損耗更合理。</p><p>　　由幾個(gè)不同的功率電平高速交流電機(jī)波形記錄的起始過程中的研究和開發(fā)礦用隔爆型交流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器，得出了以下結(jié)論審判：</p><p>

111、;　　1．負(fù)載率和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)緊密聯(lián)系。所以，建立基于電動(dòng)機(jī)負(fù)荷模型的自動(dòng)適應(yīng)的，負(fù)載被自動(dòng)地基于所述馬達(dá)的啟動(dòng)時(shí)間的大小進(jìn)行調(diào)整。定性，較輕的電機(jī)起動(dòng)器的負(fù)荷的時(shí)間越短，較重的負(fù)載起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng);電機(jī)滿負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間是規(guī)定值。</p><p>　　2．根據(jù)第五次諧波的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體開關(guān)元件的動(dòng)作控制必須能夠精確地確定諧振點(diǎn)5HZ負(fù)轉(zhuǎn)矩，更有效的過渡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，產(chǎn)生這種共振點(diǎn)以全速操作與只有20ms的時(shí)間間隔

112、，即一個(gè)周期。為了實(shí)現(xiàn)“5HZ預(yù)想運(yùn)輸?shù)乃惴ā?lt;/p><p>　　3．要是操作變簡(jiǎn)單，啟動(dòng)和閉環(huán)控制策略，包括電壓電流環(huán)這些方式， CPU將隨時(shí)監(jiān)控的負(fù)荷變化情況和引進(jìn)根據(jù)負(fù)載條件的算法，即，電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)重載起動(dòng)。 </p><p>　　從以上可知，在設(shè)計(jì)思想和軟件控制策略的開發(fā)，除了要遵守設(shè)計(jì)規(guī)范，但也要足夠考慮到電機(jī)軟起動(dòng)控制原理。</p><p>　　5.2

113、觸發(fā)脈沖控制的設(shè)計(jì)</p><p>　　晶閘管轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)所需的觸發(fā)脈沖從微控制器必須包括同步電壓檢測(cè)部，相位延遲角常會(huì)，觸發(fā)脈沖的時(shí)序和分銷鏈的其他部分，它的運(yùn)作方法和模擬電路是相似的。</p><p>　　在由反相輸入端中的指令來同步CPU INT0的形式提供一個(gè)正跳變的情況下的同步檢測(cè)信號(hào)。 CPU內(nèi)部定時(shí)器用于檢測(cè)同步信號(hào)的周期T0實(shí)現(xiàn)由定時(shí)器T1的定時(shí)控制的相位角，P1端口P1.2

114、?P.7，輸出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，用于對(duì)三相橋式整流電路分別和P1口的P1.0?采樣P1.1除法指令。并且，因?yàn)樵谏想姀?fù)位期間MCS51 CPU，所有輸出為高，以避免在一個(gè)復(fù)位信號(hào)，所有的晶閘管的驅(qū)動(dòng)程序的存在，應(yīng)作為一個(gè)有效的觸發(fā)信號(hào)為低。也就是說，當(dāng)端口輸出為低電平，變?yōu)橛赏獠坑|發(fā)晶閘管逆變器，輸出控制用定時(shí)器T1的觸發(fā)脈沖寬度高。</p><p>　　移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的控制軟件流程圖</p><

115、;p>　　a 主程序圖 b T1定時(shí)中斷子程序 c 外部中斷程序流程</p><p>　　************************** Start of Program ****************************</p><p>　?。∕CS-51 匯編程序）</p><p>　　***************************