低壓電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器的設(shè)計(jì)

PAGEPAGE28低壓電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器的設(shè)計(jì)摘要：了 STM32F103RBT6單片機(jī)及功率器件晶閘管為核心，完成了三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用 32位單片機(jī)STM32F103RBT6對(duì)電機(jī)定子兩端的電壓調(diào)節(jié)， 解決了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊， 的壽命，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)軟停車、故障保護(hù)、節(jié)能等功能。關(guān)鍵詞： 軟啟動(dòng)器；低壓電動(dòng)機(jī)；單片機(jī)；晶閘管DesignofSoft-starterinLow-voltageMotorAbstract:STM32F103microcontrollerandwereusedinthethree-phasemotorsoftstarteraimingatovercomingtherampantofitsstaringcurrent.voltageslopestart,currentstartandsoftparkingwereachievedbytheSTM32F103RBT6ofmicrocontroller.themotorstatorvoltagewasadjustedbythetriggeranglesofthetoavoidtheimpactofthestartingcurrentonmechanicalequipmentandgrids,thelifetimeofthepowereddevices,andachieveasoftstop,faultprotection,energysavingfunctionetc.Keywords:Soft-starter;low-voltagemotor;singlechip;thyristor目 錄115三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5本設(shè)計(jì)主內(nèi)容 56軟啟動(dòng)器及其工作原理 667888軟啟動(dòng)器硬件電路總體框圖 899電路元件參數(shù)的選擇 10軟啟動(dòng)器控制電路的設(shè)計(jì) 12軟啟動(dòng)器晶閘管觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 12軟啟動(dòng)器同步電路設(shè)計(jì) 13軟啟動(dòng)器電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 14軟啟動(dòng)器相序檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 15軟啟動(dòng)器保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 15軟啟動(dòng)器電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 16軟啟動(dòng)器電機(jī)功率因數(shù)檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 17軟啟動(dòng)器盤及LCD顯示電路的設(shè)計(jì) 18軟啟動(dòng)器軟件設(shè)計(jì) 19系統(tǒng)主程序流程圖 軟啟動(dòng)器晶閘管觸發(fā)脈沖產(chǎn)生程序設(shè)計(jì) 22觸發(fā)脈沖延時(shí)觸發(fā)的次序 22軟啟動(dòng)器電壓斜坡啟動(dòng)程序設(shè)計(jì) 器 顯示程序設(shè)計(jì) 5 25參考文獻(xiàn) 26致 謝 錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄 28前言三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀電力電子軟起動(dòng)的出現(xiàn)是隨著晶閘管的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的， 采用晶閘管三交流調(diào)壓電路對(duì)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)應(yīng)用是在 1970年由英國(guó)人發(fā)明的，由于采用這種方法可以獲得很好的起動(dòng)性能，所以曾引起人們廣泛的注意。近二十多年來(lái)，國(guó)外對(duì)晶， 勢(shì) ［1］。90， ， 技術(shù)已趨于成熟。 的 AB公司生產(chǎn)的 315～2000KW的交流調(diào)壓式電力電子軟起動(dòng)器，英國(guó)的 CT的 TE國(guó) AEG公司及歐洲 ABB的西門子公司推出一系列產(chǎn)品： SIRIUS 3RW30/31 適用于 55KW 以下電機(jī)，SIKOSTART 3RW22 適用于 710KW 以下電機(jī)，SIKOSTART 2RW34 適用于1050KW以下電機(jī)。從軟起動(dòng)出現(xiàn)在世界，就伴隨著研究軟起動(dòng)器能否實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的問題。英國(guó)人曾在八十年代初就對(duì)不同控制原理的軟起動(dòng)產(chǎn)品做過對(duì)比試驗(yàn)，并得在 40％～ 50％， ， 用 ［2］。目前，對(duì)晶閘管三相交流調(diào)壓電路的研究已從對(duì)控制電壓控制電機(jī)電流的開環(huán)、閉環(huán)方式，發(fā)展到通過建立比較準(zhǔn)確實(shí)用的數(shù)學(xué)模型，找到適于三相交流調(diào)壓電路電機(jī)負(fù)載的控制方法，從而使三相交流調(diào)壓電路電機(jī)負(fù)載性能更優(yōu)。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容本課題要求以 STM32F103RBT6單片機(jī)為控制核心， 設(shè)計(jì)了一個(gè)三相低壓異步動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器控制系統(tǒng)，本文介紹了以下主要內(nèi)容：三相交流調(diào)壓電路采用晶閘管調(diào)壓，由單片機(jī)控制晶閘管的觸發(fā)脈沖；軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)方式采用斜坡軟啟動(dòng)；設(shè)計(jì)了同步電路以保證每個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖與其陽(yáng)極電壓保持嚴(yán)格的相位關(guān)系；可利用鍵盤實(shí)現(xiàn)各類啟動(dòng)參數(shù)的設(shè)定、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止等命令的輸入；顯示電路要能夠顯示電路中的線電壓、線電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速等運(yùn)行參數(shù)；能夠?qū)﹄姍C(jī)啟動(dòng)過程中過壓、欠壓、過流、缺相、掉相等提供多種保護(hù)；設(shè)計(jì)了晶閘管驅(qū)動(dòng)電路 ,保證晶閘管可靠導(dǎo)通。軟啟動(dòng)器原理軟啟動(dòng)器及其工作原理軟啟動(dòng)器是一種用來(lái)控制三相交流電動(dòng)機(jī)的專用產(chǎn)品， 它實(shí)現(xiàn)了交流電動(dòng)機(jī)的Y/軟啟動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管（ ， 漸降低，轉(zhuǎn)速逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。軟啟動(dòng)器啟動(dòng)方式軟啟動(dòng)器一般有下面幾種啟動(dòng)方式：斜坡升壓軟啟動(dòng) 輸出電壓由小到大斜坡線性上升， ； 起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)電機(jī)不利。改進(jìn)的方法是采用雙斜坡起動(dòng) :出電壓先迅速升至 U，為電機(jī)起動(dòng)所需的最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的電壓值。然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至達(dá)到額定電壓。初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整。這種， 起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較短 ［3］。斜坡升壓軟起動(dòng)原理圖如圖 1。斜坡恒流軟啟動(dòng) 這種啟動(dòng)方式是在電動(dòng)啟動(dòng)的前階段電流逐漸增加， 當(dāng)率， 在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用降壓空間，會(huì)損失起動(dòng)力矩。該啟動(dòng)方式， 、 泵類負(fù)載的啟動(dòng) ［4］。斜坡恒流軟起動(dòng)原理圖如圖 2。轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng) 這種啟動(dòng)方式主要用于重載啟動(dòng)， 同圖 3。式 ， 的 在 0～2意 ［5］圖 4。I(t)USImU1Int t圖 1 斜坡升壓軟啟動(dòng)方式 圖 2 斜坡恒流軟啟動(dòng)方式gl ette g2 etutM(t)

M(t)MfMqMfMqMq1

MQ1Mft t圖 3 轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)方式 圖 4 轉(zhuǎn)矩加突跳控制啟動(dòng)方式Fig3 uelgd Fig4 ueunupoleupmode軟啟動(dòng)器的四種運(yùn)行狀態(tài)軟啟動(dòng)器有 4種運(yùn)行狀態(tài)：跨越運(yùn)行模式 式 ， 模式下，有可能用一臺(tái)軟啟動(dòng)器去啟動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。式 ， 上的電壓，減少電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁分量，從而提高了電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。調(diào)壓調(diào)速模式 軟啟動(dòng)器既然是用晶閘管凋原理來(lái)實(shí)現(xiàn)， 它就可以進(jìn)行調(diào)阻 ［4］。軟啟動(dòng)器的四種停機(jī)方式軟啟動(dòng)器有 4種停機(jī)方式可供選擇：自由停車 直接切斷電源，電機(jī)自由停車。軟停機(jī) 調(diào)。動(dòng) 。 是， ， 因此可根據(jù)泵的負(fù)載狀況及速度調(diào)節(jié)其輸出電壓，使軟啟動(dòng)器的輸出轉(zhuǎn)矩我與泵的我曲線最佳配合，從而消除“水錘效應(yīng)” 。直接制動(dòng) 0～軟啟動(dòng)器的設(shè)計(jì)方案軟啟動(dòng)器的設(shè)計(jì)方案主要有帶旁路接觸器和不帶旁路接觸器 2種：不帶旁路接觸器設(shè)計(jì)方案 流于案 于 40%旁減少軟啟動(dòng)器的晶閘管熱損耗。軟啟動(dòng)器硬件電路總體框圖三相低壓異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)在硬件方面可以分為兩個(gè)部分， 即主電路路、 、 、 及 CPU等組成。該系統(tǒng)的總體框圖如圖 5。軟啟動(dòng)器主電路的設(shè)計(jì)軟啟動(dòng)器主電路的設(shè)計(jì)主電路部分結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要采用晶閘管調(diào)壓原理完成軟啟動(dòng)器的各項(xiàng)功能。三相異步電動(dòng)機(jī)的晶閘管調(diào)壓系統(tǒng)主回路的接法有多種， 最常用的控制方案是將六反并聯(lián)的晶閘管分別串接在電動(dòng)機(jī)的三相線圈上，這種連接方法由于各相波形對(duì)稱，輸出電壓不含偶次諧波， 諧波比較少， 因此功率可以做的較大， 調(diào)速性能也比較優(yōu)越。本系統(tǒng)采用這種典型的調(diào)壓電路。LCDLCD顯示晶閘管觸發(fā)電路STM32單片機(jī)電壓檢測(cè)功率因數(shù)檢測(cè)電流檢測(cè)轉(zhuǎn)速檢測(cè)M3~保護(hù)電路鍵盤電路圖 5 軟啟動(dòng)器硬件總體框圖Fig5 Soft-starttheoverallhardwareblockdiagram電路元件參數(shù)的選擇晶閘管參數(shù)的選擇主要考慮其電流容量和耐壓 [11]:晶閘管電流容量（I 是在環(huán)境溫度為T(AV)

IT(AV)）的選擇40和規(guī)定的冷卻條件下， 帶電阻負(fù)載的單相工頻正弦半波通 (角

170)而穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定值時(shí)所允許的最大為 K，

K f則晶閘管的通態(tài)平均電流

I 為：T(AV)晶閘管耐壓選擇

I T

2)KIN

（1）精確設(shè)計(jì)晶閘管的耐壓值比較困難， 這是因?yàn)樗粌H和回路的接法有關(guān)， 同時(shí)常2有 2～32U (2~N

220

（2）在選擇雙向反并聯(lián)的晶閘管時(shí)， ， 因而通態(tài)時(shí)額定電流是指有效值電流，也就是說在選擇晶閘管時(shí)要加大安全裕量， 此外為了使晶閘管能夠正常工作而不受損壞， 還必須對(duì)過電壓、過電流以及過高的電流引起的器件或電動(dòng)機(jī)溫升等進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)和抑制 ［1］軟啟動(dòng)器控制電路的設(shè)計(jì)STM32F103RBT6/STM32F103是ST于 ARM新 Cortex-M3架構(gòu)內(nèi)核的32位處理器產(chǎn)品，內(nèi)置 128KB的 Flash、20K的 RAM、12位AD、4個(gè) 16位定時(shí)和3路， 達(dá) 72MHz。在本設(shè)計(jì)中采用該芯圖 7到 中 多帶 位 AD轉(zhuǎn)換電路，節(jié)省了外圍 AD轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)，降低了開發(fā)成本。外部中斷接口可以隨意選擇 口，應(yīng)用是只需在件上對(duì)端口進(jìn)行復(fù)位和配置即可。該控制電路中采用 8MHZ晶振，由內(nèi)部軟件進(jìn)行設(shè)置成九倍頻，即 72MHZ，完全滿足該設(shè)計(jì)的精度要求，處理速度快，精度顯示高，運(yùn)算能力強(qiáng)。 該芯片采用單獨(dú) 3.3v電源供電， 能耗低， 抗干擾性強(qiáng)， 適合于工廠企業(yè)礦山企業(yè)等復(fù)雜的工礦環(huán)境。， ， LCD， ST的 C了程序的編寫，提高了產(chǎn)品的開發(fā)效率，縮短了開發(fā)時(shí)間。圖 7軟啟動(dòng)器電機(jī)主控制電路g7 trnlu軟啟動(dòng)器電機(jī)線電壓檢測(cè)電路設(shè)計(jì)三相異步電動(dòng)機(jī)定子側(cè)的相電壓、相 (線)電流是分析異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)重要參， ， 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與定子側(cè)相電壓的平方成正比，而定子側(cè)相電流反映了電機(jī)及電網(wǎng)所承受的沖擊程度， 的 0-10V電壓， 再經(jīng)有效值電路轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的有效直流分量 0-200mV,最后直接送至單片機(jī)處理顯示。軟啟動(dòng)器電機(jī)線電壓檢測(cè)電路如圖 8。圖 8軟啟動(dòng)器電機(jī)線電壓檢測(cè)電路g8 trrevenu軟啟動(dòng)器晶閘管觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)晶閘管驅(qū)動(dòng)電路的功能是將控制器送來(lái)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化成為滿足晶閘管所需要的觸發(fā)信號(hào)。軟啟動(dòng)器晶閘管觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路如圖 9。晶閘管對(duì)門極觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖應(yīng)能滿足一些基本要求 :， 。 ， ； 還可通過變壓器的雙繞組或多繞組輸出，實(shí)現(xiàn)信號(hào)間的絕緣隔離和同步傳輸。， 。 ， 為 6us，于 有 20～50us。電感性負(fù)載脈寬不應(yīng)小于 100us，與負(fù)載功率因數(shù)有關(guān)，一般用到1ms，相當(dāng)于 50Hz正弦波 。觸發(fā)脈沖與主回路電源電壓必須同步并有一定的移相范圍。為了使晶閘管在每一周波都能重復(fù)在相同的相位上觸發(fā)， 觸發(fā)脈沖與主回路電源電壓必須保持某種固角 圍 ［1］。軟啟動(dòng)器同步電路設(shè)計(jì)

圖 9 軟起動(dòng)器觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路Fig9 Softstartertriggerdrivecircuit要使三相交流調(diào)壓主回路各個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖與其陽(yáng)極電壓保持嚴(yán)格的同步相位關(guān)系，軟起動(dòng)器必須在一個(gè)電壓周期內(nèi)控制晶閘管的導(dǎo)通，通過確定電壓波形的， ， 在本設(shè)計(jì)中，對(duì)于主回路中的晶閘管導(dǎo)通控制的同步信號(hào)采用 1器 LM339后得到同步方波信號(hào)，方波跳變點(diǎn)對(duì)應(yīng)于自然換流點(diǎn)同步信號(hào)檢測(cè)電路圖如圖 10。軟啟動(dòng)器電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)通過安裝在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子處霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行速 ［6］。圖 11。圖 圖 10 Fig10 Thesignaldetectioncircuit圖 11 軟啟動(dòng)器電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路Fig11 Soft-startmotorspeeddetectioncircuit軟啟動(dòng)器相序檢測(cè)電路設(shè)計(jì)軟起動(dòng)裝置中不可缺少相序檢測(cè)的功能。 ， 經(jīng) RC濾波后送到差動(dòng)過零比較器 LM339，過零比器將經(jīng)過分壓的三相正弦波整形成三相方波信號(hào)，經(jīng)過光耦合隔離后送到單片機(jī)入， 源電壓的相序和相位。若檢測(cè)到的數(shù)據(jù)順序?yàn)?序 圖 12。圖 12 軟啟動(dòng)器相序檢測(cè)電路g2 teuenu軟啟動(dòng)器保護(hù)電路的設(shè)計(jì)觸器動(dòng)作來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)提供過壓、欠壓、過流、缺相、掉相等電氣保護(hù)，防止電動(dòng)機(jī)因管 D2、D5、D8取得三相電管 D3、D6、D9電器 ICI輸出高電平，經(jīng)過 Rp2和C9組成的延時(shí)電路延時(shí)一小段時(shí)間后再經(jīng)過比較器 器 J，電動(dòng)機(jī)。同時(shí)由于在單片機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)定子側(cè)線電壓、 線電流采樣的過程中， AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)需要耗費(fèi)一定的時(shí)間， ， 計(jì)了反應(yīng)迅速、無(wú)軟件延遲的過流保護(hù)硬件電路 ［6］圖 13。圖 13 三相異步電動(dòng)機(jī)缺相、三相不平衡保護(hù)電路g3 eyusreut,euenu軟啟動(dòng)器電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方法多種多樣，用電流互感器測(cè)得交流電流值，含有脈動(dòng)成分，可采用硬件或軟件的。 硬件實(shí)現(xiàn)可利用整流濾波電路。軟件實(shí)現(xiàn)一般采用平均值濾波法即讓采樣周期 T與電源的頻率保持嚴(yán)格的比例關(guān)系， 求積而濾除交流成分。其電流檢測(cè)原理電路圖 15所示。電機(jī)定子側(cè)接入霍爾電流互感器ACS755，霍爾元件檢測(cè)定子側(cè)兩相電流，定子側(cè)第三相電流用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，以減少硬件系統(tǒng)的外圍電路，最后輸入單片機(jī)，由軟件比較檢測(cè)電流與給定電流的差值，按照PID調(diào)節(jié)算法完成限流調(diào)節(jié)和過流保護(hù) ［1］。軟啟動(dòng)器電流檢測(cè)電路如圖 14。圖 14 軟啟動(dòng)器電流檢測(cè)電路g4 tutnu軟啟動(dòng)器電機(jī)功率因數(shù)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)功率因數(shù)角的定義 :在正弦電壓作用下，負(fù)載的功率因數(shù)角等于電壓與電流的相， 流， 。 ，， 壓， 實(shí)現(xiàn)節(jié)電效果。 交流異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)基本提高異步電機(jī)的節(jié)電率。功率因數(shù)檢測(cè)電路主要完成異步電動(dòng)機(jī)定子側(cè)相電流、 ， ， ， ， 、 、 準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換成兩路矩形波送入單片機(jī)的 、INTI口，利用單片機(jī)定時(shí)器功能即可測(cè)定出電機(jī)的功率因數(shù) ［6］。功率因數(shù)檢測(cè)電路原理圖如圖 15。圖 15 軟啟動(dòng)器電機(jī)功因數(shù)檢測(cè)電路Fig15 Soft-startmotorpowerfactordetectioncircuit軟啟動(dòng)器鍵盤及 顯示電路的設(shè)計(jì)鍵盤接口按不同標(biāo)準(zhǔn)可有不同分類方法， 按鍵盤排布方式可分為獨(dú)立方式和行列方式。按讀入鍵值的方式可分為直讀方式和掃描方式 ;按是否進(jìn)行硬件編碼可分成非編碼方式和硬件編碼方式；按 CPU響應(yīng)方式可分成中斷方式和查詢方式。將以上各種方式組合可構(gòu)成很多不同的鍵盤接口方式。 等。顯示電路部分采用顯示器件 LM016L，其核心組成部分為 HD44780，基于HD44780的字符型液晶顯示模塊是一種常用的液晶顯示器件，主控制驅(qū)動(dòng)電路為HD44780（HITACHI），其他一些公司的電路與之全兼容。由其控制的液晶顯示器可以提供若干個(gè) 5×7 或 5×10 點(diǎn)陣塊組成的顯示字符群，每個(gè)點(diǎn)陣塊為一個(gè)字符位，字符間距和行距都為一個(gè)點(diǎn)的寬度， 具有 64B的自定義字符 RAM，可自定義 8個(gè)5×8點(diǎn)陣字符或 4個(gè) 5×11供 1～4（字符數(shù)×行數(shù)）各種顯示屏如圖16。軟啟動(dòng)器軟件設(shè)計(jì)

圖 16 軟啟動(dòng)器鍵盤及 顯示電路Fig16 SoftstarterkeyboardandLCDdisplaycircuit、 、 晶閘管觸題:(l)鍵盤掃描、外部輸入信號(hào)的識(shí)別和電源、故障和起動(dòng)完成后的指示；系統(tǒng)主程序流程圖在主程序中首先要檢測(cè)三相電源的同步信號(hào)，根據(jù)同步信號(hào)判斷電機(jī)是否缺相、掉相、三相不平衡等，如發(fā)現(xiàn)故障，將故障信息送到單片機(jī)并使 顯示故障系相； 重新開始，并設(shè)立相關(guān)的狀態(tài)標(biāo)志 ［4］。系統(tǒng)初始化內(nèi)容包括：將工作內(nèi)存初始化清零；設(shè)置中斷屏敝控制字；I/O口初始化；初始化顯示部分；異步電機(jī)軟啟動(dòng)器控制系統(tǒng)的主程序原理圖如圖 17。開機(jī)開機(jī)關(guān)開中斷調(diào)用相關(guān)子程序程序初始化檢測(cè)電機(jī)各相數(shù)據(jù)開運(yùn)行開關(guān)輸出電機(jī)信息寄存器初始化有按鍵按下？故障顯示是故障檢測(cè)否編程 /停止檢測(cè)初始設(shè)定值否停機(jī)啟動(dòng)？是圖 17 系統(tǒng)主程序流程圖Fig17 Systemmainprogramflowchart軟啟動(dòng)器晶閘管觸發(fā)脈沖產(chǎn)生程序設(shè)計(jì)用單片機(jī)產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)脈沖后經(jīng)晶閘管驅(qū)動(dòng)電路， 為 3況 :

60以 A相同步信號(hào)為基準(zhǔn)，并按延遲角時(shí)間定時(shí)實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)脈沖輸出，應(yīng)該是 A相VT1晶閘管的觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)延遲時(shí)間和觸發(fā)脈沖的時(shí)序無(wú)需調(diào)整，之后每隔 時(shí)間依次輸出 VT2、VT3、VT4、VT5、晶閘管的觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)移相觸發(fā)延遲角

60

120時(shí)， 為保證觸發(fā)脈沖不遺漏，應(yīng)將觸發(fā)延遲角的定時(shí)時(shí)間調(diào)整在

60時(shí)間之內(nèi)， 即減去一個(gè) 時(shí)間。同時(shí)輸出觸發(fā)脈沖的時(shí)序也要進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)第一個(gè)輸出觸發(fā)脈沖信號(hào)應(yīng)該是 B， VT6隔 出 VT1、VT2、VT3、VT4、VT5晶閘管的觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)移相觸發(fā)延遲角

120時(shí)，要將觸發(fā)延遲角的定時(shí)時(shí)間調(diào)整在時(shí)間內(nèi)，從而保證觸發(fā)脈沖不遺漏， 則需減去一個(gè)

120時(shí)間，并且對(duì)觸發(fā)脈沖時(shí)序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)， 是 C相 VT5， 時(shí)間依次輸出 VT5、VT6、VT1、VT2、VT3、VT4晶閘管的觸發(fā)信號(hào)。單片機(jī)產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)脈沖程序流程圖流程圖 [9]如圖 18。

60主程序主程序初始化并設(shè)置初值60N讀入觸發(fā)延遲指令。延遲角 60Y延遲角120？N依次發(fā)觸發(fā)脈沖信號(hào)g1,g2,g3,g4,g5,g6依次發(fā)觸發(fā)脈沖信號(hào)g6,g1,g2,g3,g4,g5,Y依次發(fā)觸發(fā)脈沖信號(hào)g5,g6g1,g2,g3,g4,看門狗信號(hào)處理圖 18 晶閘管觸發(fā)脈沖程序流程Fig18 triggerpulseprogramflow對(duì)晶閘管門極觸發(fā)的要求對(duì)晶閘管門極觸發(fā)的要求一般應(yīng)滿足：觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率， 觸發(fā)脈沖的電壓、 電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值并留有一定的余量；觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)移動(dòng)；于 的18。雖然同步信號(hào)捕捉的是兩相電壓的自然換相點(diǎn)， 但各相電壓由負(fù)變正的過零點(diǎn)是三相三線交流調(diào)壓電路的門極起始控制點(diǎn)（即 ＝0自 VT1～依后 60變 時(shí)，電路有三類不同的由于異步電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載，設(shè)其續(xù)流角作狀態(tài)，理論上移相范圍為當(dāng) ≤0～179，時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，晶閘管失去調(diào)壓作用。再考慮觸發(fā)波形的要求，移相范圍應(yīng)滿足4.3.2觸發(fā)脈沖延時(shí)觸發(fā)的次序≤≤150。在軟啟動(dòng)器主回路中， 發(fā)現(xiàn)需要對(duì)六只晶閘管通過延時(shí)循環(huán)導(dǎo)通。延時(shí)部分利用定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)，延時(shí)觸發(fā)角中斷程序如下圖所示。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用一個(gè) 為口控制兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)信號(hào)，即一路觸發(fā)脈沖控制在一相上的兩個(gè)晶閘管。從主回出 VT1與 VT4， VT3與 VT6， VT5與 VT2程完 VT3，發(fā) VT1、VT2、VT3了 ［7］。圖 19。軟啟動(dòng)器電壓斜坡啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)電壓斜坡起動(dòng)控制方式是在起動(dòng)過程中， 式中 ——第 i次觸發(fā)角；i ——最小觸發(fā)角；min

i

min

K

U)i

（3）U ——電源相電壓，maxU——斜坡上升的電壓值。i

U =220V；max該公式顯示是晶閘管輸出電壓從初始電壓經(jīng)過一次斜坡后達(dá)到全壓， 電機(jī)沖擊仍是很大。系統(tǒng)中分成三段斜坡實(shí)現(xiàn)，每段斜坡斜率不同，且每段起動(dòng)時(shí)間可控，經(jīng)過延時(shí)觸發(fā)中斷發(fā)出VT1 觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)補(bǔ)發(fā)VT6 觸發(fā)信號(hào)中斷返回延時(shí)觸發(fā)中斷發(fā)出VT1 觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)補(bǔ)發(fā)VT6 觸發(fā)信號(hào)中斷返回延時(shí)60度發(fā)出VT2觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)補(bǔ)發(fā)VT1觸發(fā)信號(hào)延時(shí)60度發(fā)出VT3觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)補(bǔ)發(fā)VT2觸發(fā)信號(hào)延時(shí)60度發(fā)出VT4觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)補(bǔ)發(fā)VT3觸發(fā)信號(hào)延時(shí)60度發(fā)出VT5觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)補(bǔ)發(fā)VT4觸發(fā)信號(hào)延時(shí)60度發(fā)出VT6觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)補(bǔ)發(fā)VT5觸發(fā)信號(hào)

圖 19 觸發(fā)脈沖延時(shí)觸發(fā)的次序流程圖Fig19 Triggerpulsetriggerdelayoftheorderflowchart相序檢測(cè)能過對(duì)單片機(jī) 口的循環(huán)檢測(cè)數(shù)據(jù)順序來(lái)判斷相序的是否正確。檢測(cè)I/O口數(shù)據(jù)并與預(yù)期值進(jìn)行比較，如相符，則相序正確，執(zhí)行后續(xù)程序，如不符，圖 21。軟啟動(dòng)器同步信號(hào)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中同步信號(hào)采集采用外部中斷控制的方式， ， 子， 圖 22。開始開始第一段斜坡第二段斜坡第三段斜坡達(dá)到接近全壓起動(dòng)結(jié)束圖 20 軟啟動(dòng)器電壓斜坡啟動(dòng)程序流程圖Fig20 Thesoft-startvoltagerampstarttheprogramflow開始初始化有關(guān)寄存器開始初始化有關(guān)寄存器采樣 I/O口是I/O口等于采樣值？是等于預(yù)期值？是出錯(cuò)標(biāo)志為0？否循環(huán)次數(shù)到？出錯(cuò)標(biāo)志減1出錯(cuò)標(biāo)志加2是故障大于預(yù)期值？無(wú)效標(biāo)志位置返回中斷初始化調(diào)用子程序啟動(dòng)延時(shí)中斷中斷返回圖 21 軟啟動(dòng)相序檢測(cè)程序圖 圖 22 軟啟動(dòng)器同步信號(hào)程序流圖Fig21 Soft-startphase sequencedetectionprocess map Fig22 Program flow graphsignalofthesoftstarter軟啟動(dòng)器鍵盤程序設(shè)計(jì)鍵盤部分是按照獨(dú)立式鍵盤接口方式， 圖 23。軟啟動(dòng)器 LCD顯示程序設(shè)計(jì)液晶顯示部分采用 LM0616L，它總共包括 14個(gè)端口。其端口分配如下：Vss：電源地 。Vcc：電源 (+5V)RS：0=輸入指令 1=輸入數(shù)據(jù)。R/W：0=向?qū)懭胫噶罨驍?shù)據(jù) 1=從 ， 1息 ,1→0(沿 )令 D0～D7為七個(gè)輸入輸出數(shù)據(jù)線。開機(jī)判斷那個(gè)鍵按下判斷系統(tǒng)什么狀態(tài)轉(zhuǎn)入相應(yīng)處理程序修改存儲(chǔ)相應(yīng)參數(shù)顯示相應(yīng)信息輸出液晶屏初始化開機(jī)判斷那個(gè)鍵按下判斷系統(tǒng)什么狀態(tài)轉(zhuǎn)入相應(yīng)處理程序修改存儲(chǔ)相應(yīng)參數(shù)顯示相應(yīng)信息輸出液晶屏初始化查詢要顯示的代碼寫入字代碼結(jié)束圖 23 軟啟動(dòng)器鍵盤程序流程圖圖 圖 24 軟啟動(dòng)器 LCD顯示程序Soft-starttheprogram SoftstarterLCDflowchartofFigure結(jié)論當(dāng)前國(guó)內(nèi)的軟啟動(dòng)器技術(shù)已日趨成熟，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距拉近。用 SCR(晶閘管 起動(dòng)器起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，可將電流限制在規(guī)定范圍內(nèi)，達(dá)到起動(dòng)平穩(wěn)且有節(jié)能的效果。針對(duì)本系統(tǒng)主要完成的工作有：完成晶閘管調(diào)壓電路中晶閘閘的選擇參數(shù)、 六路觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生以及驅(qū)動(dòng)路設(shè)計(jì)；

到 LCD序 ,， ：動(dòng)時(shí)，三相不對(duì)稱度較大，可能會(huì)造成誤觸發(fā)或不觸發(fā)；， 響,。。 。 面 :或 閉環(huán)控制；管端電壓轉(zhuǎn)速法等，它們基于電壓和電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)完成。［1］駱寶俊.異步電機(jī)軟起動(dòng)器研究[M［1］駱寶俊.異步電機(jī)軟起動(dòng)器研究[M].江蘇：南京理工大學(xué)，［2］駱洪明,郎文輝 設(shè)計(jì)[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2001.10:476-479．［3］李發(fā)海，王巖.電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].北京 :清華大學(xué)出版社，2005.［4］唐介.電機(jī)學(xué)京 :，2003.［5］龔勛.三相異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器策略研究與起動(dòng)裝置設(shè)計(jì)[M].山東：大連理工大學(xué)，2009.6］王兆安，黃俊 電力電子技術(shù) [M].京 機(jī)械工業(yè)出版社， 2000.7］厚 .交流電動(dòng)機(jī)晶閘管調(diào)速系統(tǒng) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1988.8］沙占友，王彥朋，孟志勇 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2003.［10］郝浩.基于單片機(jī)的晶閘管觸發(fā)脈沖的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2009(2)：62-66．［11］林輝.電力電子技術(shù)[M].漢 工大學(xué)出版社，2002.［2］yVV，tltgfdMedn［10］郝浩.基于單片機(jī)的晶閘管觸發(fā)脈沖的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2009(2)：62-66．［11］林輝.電力電子技術(shù)[M].漢 工大學(xué)出版社，2002.［2］yVV，tltgfdMednethyristor[J].IEEETransactiononPower1997，12(6)：1041-1051．［13］.智能控制理論與技術(shù)1997：125-239．［14］.電機(jī)軟起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)間的計(jì)算[J].工礦自動(dòng)化，2002(2)：［15］劉紅櫻，姜婷，周漢義.異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程，2007，24(3)：74-76.［16］.智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置[J].煤炭技術(shù)，2001，(6)．［17］王樂濤，金林.交流異步電動(dòng)機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)[J].重慶：電工技術(shù)，［18］.交流調(diào)速系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.［19］周希章，周全.電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速[M].北京 :2002.［20］.變頻驅(qū)動(dòng)專用異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)分析[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2007(11).［21］湯蘊(yùn)瓔，史乃.[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.［22］徐安，陳耀，李玲玲.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京：北京希望電子出版社，2003.25250450JS750PLCPLCX5040ZL50傳深松旋耕茶籽含油量高光譜檢測(cè)技術(shù)研究柴油活塞加夾撥叉加夾丁切制構(gòu)條切制構(gòu)JN338LED專銑專與仿真與仿真與仿真滅火器外注塑農(nóng)鋪膜衡臂械手普通車床數(shù)控化改造汽車上前蓋注塑上下樓梯搬運(yùn)器Th物質(zhì)秸稈切碎手持激光距手器人手外殼注塑手推草坪修剪手推割草數(shù)回轉(zhuǎn)作雙活塞漿泵液力缸水稻育秧播種流水水力切割除草試驗(yàn)太陽(yáng)能路燈萬(wàn)材料試微硫化卸胎裝置臥式離心式剝殼臥式推桿減速地吸干小型便捷式除雪小型動(dòng)絞肉小型雕刻結(jié)構(gòu)小型掃雪小型載貨動(dòng)三輪車新型潛污泵蓋煙草基質(zhì)覆填鎮(zhèn)一種柴箱體加工工藝及夾具一種花Th摘果異型管接頭模具易拉罐有償回收器杯冷沖模具圓錐滾筒式水稻種子清選軋鋼板厚度自軋位伺服與仿真流電小車電氣智能搬運(yùn)器人中噸位叉車總體結(jié)中心孔打孔軸流縮增速箱人控制的適應(yīng)平衡調(diào)整1621826498附錄附錄 附錄 2：部分程序清單附錄 1#include<stm32f10x_lib.h>#include"sys.h" /