本實(shí)用新型涉及電機(jī)軟啟動(dòng)控制器領(lǐng)域，特別是涉及一種現(xiàn)場(chǎng)可編程三相交流電機(jī)軟啟動(dòng)固態(tài)控制器。
背景技術(shù)：
：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，作為重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，尤其是三相異步電機(jī)，作為應(yīng)用最廣泛的電機(jī)，約占電機(jī)總數(shù)的70％，但三相交流異步電機(jī)起動(dòng)電流大、起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大等問題也不容忽視。因此對(duì)三相交流電動(dòng)機(jī)控制器已提出智能化的控制要求，要求具有軟啟動(dòng)、軟停止、故障檢測(cè)等智能化功能。三相交流電機(jī)啟動(dòng)的方法有多種，近幾年電力電子式軟啟動(dòng)控制器應(yīng)用也較多，采用嵌入單片機(jī)程序來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，智能化程度高，但電路及程序復(fù)雜，維護(hù)成本高。舉例如下：電機(jī)軟啟動(dòng)控制器采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示，主要由控制端、狀態(tài)輸出、缺相檢測(cè)電路、相序檢測(cè)電路、SCR狀態(tài)檢測(cè)電路、微控制器、SCR觸發(fā)控制電路、主輸出電路等組成。其主要工作原理為：①在軟起動(dòng)固體控制器L1、L2、L3端口接入380VA.C.三相交流電后,通過(guò)隔離變壓器建立偏置電壓，向各單元電路提供電源。②通過(guò)相序檢測(cè)電路和缺相檢測(cè)電路，微控制器(MCU)對(duì)三相交流電的相序和缺相情況進(jìn)行軟件分析、計(jì)算和判斷，并反饋到狀態(tài)端。③當(dāng)控制端施加控制信號(hào)或斷開控制信號(hào)時(shí)，微控制器輸出信號(hào)通過(guò)SCR觸發(fā)控制電路，實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)固體控制器的軟起動(dòng)或軟停止。④通過(guò)SCR狀態(tài)檢測(cè)電路在線檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)(輸出狀態(tài))，并反饋到運(yùn)行狀態(tài)端口。因而單純采用單片機(jī)模式，軟硬件電路復(fù)雜，成本高，穩(wěn)定性差。因此亟需提供一種新型的電機(jī)軟啟動(dòng)控制器來(lái)解決上述問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種現(xiàn)場(chǎng)可編程三相交流電機(jī)軟啟動(dòng)固態(tài)控制器，控制電路及程序簡(jiǎn)單，成本低。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種現(xiàn)場(chǎng)可編程三相交流電機(jī)軟啟動(dòng)固態(tài)控制器，包括微控制器、脈寬調(diào)制電路、與微控制器相連的偏置電路、控制電路、缺相相序檢測(cè)電路、集成觸發(fā)電路及過(guò)零觸發(fā)隔離電路、與缺相相序檢測(cè)電路相連的狀態(tài)輸出電路、同步電路、隨機(jī)觸發(fā)隔離電路、輸出電路；偏置電路還與缺相相序檢測(cè)電路、集成觸發(fā)電路相連，同步電路分別與缺相相序檢測(cè)電路、集成觸發(fā)電路、輸出電路相連，隨機(jī)觸發(fā)隔離電路的輸入端連接集成觸發(fā)電路、輸出端連接輸出電路，過(guò)零觸發(fā)隔離電路與隨機(jī)觸發(fā)隔離電路相互并聯(lián)；其中，脈寬調(diào)制電路包括微控制器，集成觸發(fā)電路包括晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787AP，缺相相序檢測(cè)電路采用TC783集成電路，同步電路采用電阻分壓式電路。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，微控制器采用單片機(jī)PIC12F675。進(jìn)一步的，脈寬調(diào)制電路還包括光電耦合器V6、V18、電阻R21—22、R25—27、R38—40、電容C3、C15，電阻R21的一端與控制電路相連、另一端與單片機(jī)的引腳1相連，電阻R22與電容C15并聯(lián)，其一端連接5V電源、另一端與單片機(jī)的引腳4相連，光電耦合器V6的輸入端連接電阻R25、輸出端并聯(lián)有電阻R26、R27、電容C3，電阻R25的另一端與單片機(jī)的引腳5相連，R26的另一端連接12V電源，電阻R27的另一端還與晶閘管集成觸發(fā)芯片的引腳4相連，光電耦合器V18的輸入端與電阻R38相連、輸出端的4腳與電阻R39并聯(lián)、輸出端的3腳與電阻R40串聯(lián)，電阻R38的另一端與晶閘管集成觸發(fā)芯片的引腳5相連，電阻R40的另一端連接5V電源。單片機(jī)作為整個(gè)電機(jī)軟啟動(dòng)固態(tài)控制器的控制核心，利用脈寬調(diào)制電路輸出移相控制電壓，觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生時(shí)間和相位集中在微控制器內(nèi)完成，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和外圍電路,提高了可靠性及系統(tǒng)的響應(yīng)速度。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，缺相相序檢測(cè)電路還包括電容C14、二極管V12—16，電容C4與TC783集成電路的引腳13相連，二極管V13—15的陽(yáng)極分別與TC783集成電路的引腳12、11、10相連、陰極并聯(lián)后與二極管V16的陽(yáng)極相連，V16的陰極與晶閘管集成觸發(fā)芯片的引腳5相連，二極管V12的陽(yáng)極與晶閘管集成觸發(fā)芯片的引腳8相連、陰極與晶閘管集成觸發(fā)芯片的引腳5相連。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，集成觸發(fā)電路還包括電容C5—C8，電容C5—C8的一端分別與晶閘管集成觸發(fā)芯片的引腳16、15、14、13相連、另一端均接地。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，同步電路包括三相電源輸入端、電阻R1—R15、電容C12—C14，一相電源輸入端包括由R1—R3組成的T型網(wǎng)絡(luò)、R2、R4、R5組成的T型網(wǎng)絡(luò)，電容12與電阻R4并聯(lián)；二相電源輸入端包括由R6—R8組成的T型網(wǎng)絡(luò)、R7、R9、R10組成的T型網(wǎng)絡(luò)，電容13與電阻R9并聯(lián)；三相電源輸入端包括由R11—R13組成的T型網(wǎng)絡(luò)、R12、R14、R15組成的T型網(wǎng)絡(luò)，電容14與電阻R14并聯(lián)。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，狀態(tài)輸出電路包括缺相狀態(tài)輸出電路、正序狀態(tài)輸出電路、反序狀態(tài)輸出電路、運(yùn)行狀態(tài)輸出電路，缺相狀態(tài)輸出電路包括光電耦合器V17、電阻R36—R37，正序狀態(tài)輸出電路包括紅色發(fā)光二極管V9、電阻R33，反序狀態(tài)輸出電路包括光電耦合器V11、電阻R34—R35、綠色發(fā)光二極管V10，運(yùn)行狀態(tài)輸出電路包括光電耦合器V4、電阻R23—R24；光電耦合器V4的輸入端連接R23、輸出端的4腳并聯(lián)R24，R23的另一端與單片機(jī)的一引腳相連；光電耦合器V11的輸入端連接綠色發(fā)光二極管V10的陰極、輸出端的4腳并聯(lián)R35，綠色發(fā)光二極管V10的陽(yáng)極與R34串聯(lián)，R34的另一端與TC783集成電路的引腳8相連；紅色發(fā)光二極管V9與電阻R33串聯(lián)，R33的另一端與TC783集成電路的引腳9相連；光電耦合器V17的輸入端連接R36、輸出端的4腳并聯(lián)R37，R36的另一端與TC783集成電路的引腳11相連。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，隨機(jī)觸發(fā)隔離電路包括具有隨機(jī)導(dǎo)通功能的光電耦合器V20—V25、電阻R41—R46、二極管V26—V31，電阻R41—R46的一端均與晶閘管集成觸發(fā)芯片的引腳相連、另一端分別與隨機(jī)導(dǎo)通光電耦合器V20—V25的輸入端相連，隨機(jī)導(dǎo)通光電耦合器V20—V25的輸出端分別與二極管V26—V31的正極相連。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，過(guò)零觸發(fā)隔離電路包括具有隨機(jī)導(dǎo)通功能的光電耦合器V32—V34、分別與光電耦合器V32—V34的輸入端相連的電阻R30—R32、三極管V35、電阻R28—R29，電阻R30—R32的另一端均與5V電源相連接，電阻R29的一端與三極管V35的基極相連、另一端與三極管V35的發(fā)射極相連，三極管V35的集電極與光電耦合器V34的輸入端相連，電阻R28的一端與單片機(jī)的一引腳相連、另一端與三極管V35的基極相連。當(dāng)單片機(jī)顯示運(yùn)行狀態(tài)為正常時(shí)，單片機(jī)同時(shí)給出信號(hào)驅(qū)動(dòng)過(guò)零導(dǎo)通光耦工作，使隨機(jī)導(dǎo)通光耦和過(guò)零導(dǎo)通光耦同時(shí)工作，此時(shí)過(guò)零觸發(fā)隔離電路起到了保護(hù)的作用。當(dāng)供電電源產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，移相控制電壓也會(huì)發(fā)生波動(dòng)，同時(shí)首發(fā)脈沖相位也產(chǎn)生波動(dòng)，從而造成負(fù)載電壓的波動(dòng)，而此時(shí)過(guò)零導(dǎo)通光耦工作，可控硅完全導(dǎo)通比較穩(wěn)定，負(fù)載電壓達(dá)到了比較穩(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)過(guò)零觸發(fā)隔離電路也起到了保護(hù)作用。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，輸出電路由三相電源輸出電路組成，其包括電阻R47—R61、二極管V36—V41、單向可控硅V42—V47、電容C9—C11；一相電源輸出電路中，單向可控硅V42與V43反并聯(lián)連接在三相電源的輸入端與負(fù)載輸出端之間，電阻R59與電容C9組成RC阻容吸收電路并聯(lián)連接在單向可控硅V42與V43的陰極與陽(yáng)極之間，電阻R47、R53、二極管V36的陰極并聯(lián)與單向可控硅V42的觸發(fā)極相連，電阻R48、R54、二極管V37的陰極并聯(lián)與單向可控硅V43的觸發(fā)極相連；二相電源輸出電路中，單向可控硅V44與V45反并聯(lián)連接在三相電源的輸入端與負(fù)載輸出端之間，電阻R60與電容C10組成RC阻容吸收電路并聯(lián)連接在單向可控硅V44與V45的陰極與陽(yáng)極之間，電阻R49、R55、二極管V38的陰極并聯(lián)與單向可控硅V44的觸發(fā)極相連，電阻R50、R56、二極管V39的陰極并聯(lián)與單向可控硅V45的觸發(fā)極相連；三相電源輸出電路中，單向可控硅V46與V47反并聯(lián)連接在三相電源的輸入端與負(fù)載輸出端之間，電阻R61與電容C11組成RC阻容吸收電路并聯(lián)連接在單向可控硅V46與V47的陰極與陽(yáng)極之間，電阻R51、R57、二極管V40的陰極并聯(lián)與單向可控硅V46的觸發(fā)極相連，電阻R52、R58、二極管V41的陰極并聯(lián)與單向可控硅V47的觸發(fā)極相連。本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型采用單片機(jī)和集成觸發(fā)芯片結(jié)合的方式來(lái)控制三相交流電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，控制電路及程序簡(jiǎn)單，成本低，且所用單片機(jī)可在線串行編程和調(diào)試，使用方便，隔離電路同時(shí)采用隨機(jī)導(dǎo)通光耦和過(guò)零導(dǎo)通光耦，有效避免了負(fù)載電壓的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載運(yùn)行的穩(wěn)定與可靠。附圖說(shuō)明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)軟啟動(dòng)控制器的電路原理框圖；圖2是本實(shí)用新型現(xiàn)場(chǎng)可編程三相交流電機(jī)軟啟動(dòng)固態(tài)控制器的功能框圖；圖3是所述現(xiàn)場(chǎng)可編程三相交流電機(jī)軟啟動(dòng)固態(tài)控制器的原理框圖；圖4是所述現(xiàn)場(chǎng)可編程三相交流電機(jī)軟啟動(dòng)固態(tài)控制器的電路原理框圖；圖5是所述微控制器的接口電路框圖；圖6是產(chǎn)生移相控制電壓的電路原理框圖；圖7是所述隔離電路的原理框圖；圖8是所述輸出電路的原理框圖；圖9是斜坡電壓?jiǎn)?dòng)方式負(fù)載電壓隨時(shí)間變化的曲線圖；圖10是可控硅導(dǎo)通的原理示意圖；圖11是可控硅移相的原理示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。請(qǐng)參閱圖2至圖4，本實(shí)用新型實(shí)施例包括：一種現(xiàn)場(chǎng)可編程三相交流電機(jī)軟啟動(dòng)固態(tài)控制器，包括微控制器、脈寬調(diào)制電路、與微控制器相連的偏置電路、控制電路、缺相相序檢測(cè)電路、集成觸發(fā)電路及過(guò)零觸發(fā)隔離電路、與缺相相序檢測(cè)電路相連的狀態(tài)輸出電路、同步電路、隨機(jī)觸發(fā)隔離電路、輸出電路；偏置電路還與缺相相序檢測(cè)電路、集成觸發(fā)電路相連，同步電路分別與缺相相序檢測(cè)電路、集成觸發(fā)電路、輸出電路相連，隨機(jī)觸發(fā)隔離電路的輸入端連接集成觸發(fā)電路、輸出端連接輸出電路，過(guò)零觸發(fā)隔離電路與隨機(jī)觸發(fā)隔離電路相互并聯(lián)。其中，集成觸發(fā)電路包括晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787AP，缺相相序檢測(cè)電路采用TC783集成電路。下面具體描述各單元電路的電路結(jié)構(gòu)及功能：偏置電路包括DC/DC電源模塊V7，該電路通過(guò)DC/DC電源模塊向各個(gè)單元電路提供+5V和+12V的直流電源?？刂齐娐钒娮鑂16—R20、二極管V1、光電耦合器V3，電阻R16與R17組成的并聯(lián)電路與R18與R19組成的并聯(lián)電路相互串聯(lián)，其另一端與光電耦合器V3輸入端的1腳相連接，V3的輸入端2腳與二極管V1的陽(yáng)極相連接，V3的輸出端4腳與電阻R20并聯(lián)、3腳與單片機(jī)相連，控制電路為脈寬調(diào)制電路輸入加電信號(hào)。同步電路為缺相相序檢測(cè)電路和集成觸發(fā)電路提供與輸出主電路同步的電壓信號(hào)，其電路采用電阻分壓式電路，包括三相電源輸入端、電阻R1—R15、電容C12—C14，一相電源輸入端包括由R1—R3組成的T型網(wǎng)絡(luò)、R2、R4、R5組成的T型網(wǎng)絡(luò)，電容12與電阻R4并聯(lián)；二相電源輸入端包括由R6—R8組成的T型網(wǎng)絡(luò)、R7、R9、R10組成的T型網(wǎng)絡(luò)，電容13與電阻R9并聯(lián)；三相電源輸入端包括由R11—R13組成的T型網(wǎng)絡(luò)、R12、R14、R15組成的T型網(wǎng)絡(luò)，電容14與電阻R14并聯(lián)。該電阻分壓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠地輸入同步信號(hào)，電壓取樣方便，由于所需的信號(hào)電流很小，因而分壓電阻的功率可以很小，減小空間體積，同時(shí)增加了濾波電容也提高了該同步電路的抗干擾性，工作可靠穩(wěn)定。集成觸發(fā)電路包括晶閘管集成觸發(fā)芯片V19、電容C5—C8，電容C5—C8的一端分別與晶閘管集成觸發(fā)芯片V19的引腳16、15、14、13相連、另一端均接地。晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787AP是采用先進(jìn)的IC工藝技術(shù)，具有功耗小、功能強(qiáng)、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787AP的5腳為保護(hù)端，當(dāng)缺相或反序時(shí)將5腳置高電平VH，輸出脈沖即被禁止，4腳為移相控制電源的輸入端。脈寬調(diào)制電路包括微控制器V5、光電耦合器V6、V18、電阻R21—22、R25—27、R38—40、電容C3、C15，電阻R21的一端與控制電路相連、另一端與微控制器V5的引腳1相連，V5的1腳同時(shí)連接5V電源，電阻R22與電容C15并聯(lián)，其一端連接5V電源、另一端與微控制器V5的引腳4相連，光電耦合器V6的輸入端連接電阻R25、輸出端并聯(lián)有電阻R26、R27、電容C3，電阻R25的另一端與微控制器V5的引腳5相連，R26的另一端連接12V電源，電阻R27的另一端還與晶閘管集成觸發(fā)芯片V19的引腳4相連，光電耦合器V18的輸入端與電阻R38相連、輸出端的4腳與電阻R39并聯(lián)、輸出端的3腳與電阻R40串聯(lián)，電阻R38的另一端與晶閘管集成觸發(fā)芯片V19的引腳5相連，電阻R40的另一端連接5V電源。在一較佳實(shí)施例中，微控制器V5采用單片機(jī)PIC12F675，PIC12F675可以選擇內(nèi)部振蕩器，有1K字節(jié)的存儲(chǔ)器容量，其接口電路如圖5所示，帶有Flash閃速存儲(chǔ)器的PIC單片機(jī)產(chǎn)品具有在線串行編程功能，通過(guò)數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線等就可以把程序下載到單片機(jī)的Flash程序存儲(chǔ)器中，搭配合適的編程硬件電路和編程軟件，就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)在線串行編程和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品程序的在線可編程。請(qǐng)參閱圖4，單片機(jī)V5的1腳、4腳、6腳、7腳、8腳引出口可進(jìn)行程序下載，進(jìn)行在線串行編程和調(diào)試，以及現(xiàn)場(chǎng)可編程。單片機(jī)接收到控制端加電信號(hào)后，先判斷缺相相序檢測(cè)電路檢測(cè)到的缺相和相序狀態(tài)信號(hào)，如果缺相或相序錯(cuò)誤，則程序不調(diào)用軟啟動(dòng)程序。如果三相電和相序正常，則內(nèi)部采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)輸出占空比不斷變化的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)觸發(fā)光耦V6的導(dǎo)通與關(guān)斷，通過(guò)對(duì)電容C3的充放電實(shí)現(xiàn)輸出線性升高或降低的變化電壓，該電壓即為控制晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787AP所需的移相控制電壓Vr，其電路原理框圖如圖6所示。單片機(jī)V5的5腳輸出頻率一定占空比不斷變化的PWM脈沖信號(hào)，控制光耦V6通斷，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)，電容C3進(jìn)行濾波。電阻R27兩端的電壓即為集成觸發(fā)芯片的首發(fā)相位點(diǎn)對(duì)應(yīng)的移相控制電壓。缺相相序檢測(cè)電路通過(guò)TC783集成電路實(shí)現(xiàn)，TC783為三相相序和缺相檢測(cè)電路，可用作檢測(cè)三相正弦波電壓的相序和缺相狀態(tài)，同時(shí)具有保護(hù)功能，具有單電源、功耗小、功能強(qiáng)、輸入阻抗高、采樣方便等優(yōu)點(diǎn)。所述缺相相序檢測(cè)電路還包括電容C14、二極管V12—16，電容C4與TC783集成電路的引腳13相連，二極管V13—15的陽(yáng)極分別與TC783集成電路的引腳12、11、10相連、陰極并聯(lián)后與二極管V16的陽(yáng)極相連，V16的陰極與晶閘管集成觸發(fā)芯片V19的引腳5相連，二極管V12的陽(yáng)極與晶閘管集成觸發(fā)芯片V19的引腳8相連、陰極與晶閘管集成觸發(fā)芯片V19的引腳5相連。將TC783的缺相輸出端及反序狀態(tài)輸出端分別通過(guò)二極管V12—16接入TC787AP的Pi端，當(dāng)任一相缺相或輸入三相電源信號(hào)為反序時(shí)，Pi為高電平，則TC787AP禁止輸出脈沖，實(shí)現(xiàn)了缺相保護(hù)。TC783的正序狀態(tài)輸出端和反序狀態(tài)輸出端分別經(jīng)過(guò)紅綠發(fā)光二極管接地，實(shí)現(xiàn)了相序檢測(cè)及相序指示。狀態(tài)輸出電路包括缺相狀態(tài)輸出電路、正序狀態(tài)輸出電路、反序狀態(tài)輸出電路、運(yùn)行狀態(tài)輸出電路，用于顯示三相電源的運(yùn)行狀態(tài)。缺相狀態(tài)輸出電路包括光電耦合器V17、電阻R36—R37，正序狀態(tài)輸出電路包括紅色發(fā)光二極管V9、電阻R33，反序狀態(tài)輸出電路包括光電耦合器V11、電阻R34—R35、綠色發(fā)光二極管V10，運(yùn)行狀態(tài)輸出電路包括光電耦合器V4、電阻R23—R24；光電耦合器V4的輸入端連接R23、輸出端的4腳并聯(lián)R24，R23的另一端與單片機(jī)的一引腳相連；光電耦合器V11的輸入端連接綠色發(fā)光二極管V10的陰極、輸出端的4腳并聯(lián)R35，綠色發(fā)光二極管V10的陽(yáng)極與R34串聯(lián)，R34的另一端與TC783集成電路的引腳8相連；紅色發(fā)光二極管V9與電阻R33串聯(lián)，R33的另一端與TC783集成電路的引腳9相連；光電耦合器V17的輸入端連接R36、輸出端的4腳并聯(lián)R37，R36的另一端與TC783集成電路的引腳11相連。本實(shí)用新型采用的隔離電路選用具有隨機(jī)導(dǎo)通功能的光電耦合器作為輸入與輸出部分的隔離器件，其動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級(jí)高，且可以直接驅(qū)動(dòng)大功率可控硅，節(jié)省了元器件及布局空間，并使電路簡(jiǎn)單化。由于負(fù)載為電機(jī)負(fù)載，關(guān)斷時(shí)的反壓比較大，此反壓疊加到電源電壓上，光電耦合器輸出端將承受極大的電壓，所以選擇輸出端阻斷電壓為800V的隨機(jī)導(dǎo)通光耦。同時(shí)所述隔離電路采用了過(guò)零導(dǎo)通光耦與隨機(jī)導(dǎo)通光耦并聯(lián)的方式，請(qǐng)參閱圖7，當(dāng)可控硅的導(dǎo)通角在非零點(diǎn)時(shí)，隨機(jī)導(dǎo)通光耦先于過(guò)零導(dǎo)通光耦工作，負(fù)載電機(jī)正常軟啟動(dòng)；當(dāng)可控硅的導(dǎo)通角接近零點(diǎn)時(shí)，即電機(jī)完全啟動(dòng)后，單片機(jī)顯示運(yùn)行狀態(tài)為正常時(shí)，單片機(jī)同時(shí)給出信號(hào)驅(qū)動(dòng)過(guò)零導(dǎo)通光耦工作，使隨機(jī)導(dǎo)通光耦與過(guò)零導(dǎo)通光耦同時(shí)工作，但當(dāng)供電電源產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，移相控制電壓也會(huì)發(fā)生波動(dòng)，這時(shí)使得控制隨機(jī)導(dǎo)通光耦工作所產(chǎn)生的首發(fā)脈沖相位也會(huì)有所波動(dòng)，造成了負(fù)載電壓的波動(dòng)，而此時(shí)過(guò)零導(dǎo)通光耦先工作，可控硅完全導(dǎo)通比較穩(wěn)定，負(fù)載電壓達(dá)到了比較穩(wěn)定的狀態(tài)，起到了保護(hù)作用，避免了負(fù)載電壓的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載運(yùn)行的穩(wěn)定與可靠。隨機(jī)觸發(fā)隔離電路包括具有隨機(jī)導(dǎo)通功能的光電耦合器V20—V25、電阻R41—R46、二極管V26—V31，電阻R41—R46的一端均與晶閘管集成觸發(fā)芯片V19的引腳相連、另一端分別與隨機(jī)導(dǎo)通光電耦合器V20—V25的輸入端相連，隨機(jī)導(dǎo)通光電耦合器V20—V25的輸出端分別與二極管V26—V31的正極相連。過(guò)零觸發(fā)隔離電路包括具有隨機(jī)導(dǎo)通功能的光電耦合器V32—V34、分別與光電耦合器V32—V34的輸入端相連的電阻R30—R32、三極管V35、電阻R28—R29，電阻R30—R32的另一端均與5V電源相連接，電阻R29的一端與三極管V35的基極相連、另一端與三極管V35的發(fā)射極相連，三極管V35的集電極與光電耦合器V34的輸入端相連，電阻R28的一端與單片機(jī)的一引腳相連、另一端與三極管V35的基極相連。輸出電路由三相電源輸出電路組成，電源輸入端分別為L(zhǎng)1、L2、L3，負(fù)載輸出端分別為T1、T2、T3，其電路包括電阻R47—R61、二極管V36—V41、單向可控硅V42—V47、電容C9—C11；一相電源輸出電路中，單向可控硅V42與V43反并聯(lián)連接在三相電源的輸入端與負(fù)載輸出端之間，電阻R59與電容C9組成RC阻容吸收電路并聯(lián)連接在單向可控硅V42與V43的陰極與陽(yáng)極之間，電阻R47、R53、二極管V36的陰極并聯(lián)與單向可控硅V42的觸發(fā)極相連，電阻R48、R54、二極管V37的陰極并聯(lián)與單向可控硅V43的觸發(fā)極相連；二相電源輸出電路中，單向可控硅V44與V45反并聯(lián)連接在三相電源的輸入端與負(fù)載輸出端之間，電阻R60與電容C10組成RC阻容吸收電路并聯(lián)連接在單向可控硅V44與V45的陰極與陽(yáng)極之間，電阻R49、R55、二極管V38的陰極并聯(lián)與單向可控硅V44的觸發(fā)極相連，電阻R50、R56、二極管V39的陰極并聯(lián)與單向可控硅V45的觸發(fā)極相連；三相電源輸出電路中，單向可控硅V46與V47反并聯(lián)連接在三相電源的輸入端與負(fù)載輸出端之間，電阻R61與電容C11組成RC阻容吸收電路并聯(lián)連接在單向可控硅V46與V47的陰極與陽(yáng)極之間，電阻R51、R57、二極管V40的陰極并聯(lián)與單向可控硅V46的觸發(fā)極相連，電阻R52、R58、二極管V41的陰極并聯(lián)與單向可控硅V47的觸發(fā)極相連。所述輸出電路的單向可控硅采取反并聯(lián)輸出，既改變了電流分配和導(dǎo)熱條件，又提高了產(chǎn)品的輸出功率。請(qǐng)參閱圖8，現(xiàn)場(chǎng)可編程軟起動(dòng)固體控制器額定輸出電流為50Aa.c.(每相)，產(chǎn)品的負(fù)載主要是三相交流電機(jī)，而電機(jī)起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流高達(dá)額定電流的5～10倍。晶閘管參數(shù)的選擇關(guān)系到電機(jī)是否能安全可靠的工作。設(shè)計(jì)中功率器件選用CWP130型單向可控硅芯片，每一相輸出電路選用兩只單向可控硅芯片反并聯(lián)方式，其正反向阻斷電壓高(≥1200V)、輸出電壓降小(≤1.5Va.c./50Aa.c.)、過(guò)負(fù)載能力強(qiáng)，且芯片直接燒結(jié)在DBC板上，散熱效果好，工作可靠?，F(xiàn)場(chǎng)可編程軟啟動(dòng)固體控制器在接通、關(guān)斷瞬間，特別是電機(jī)負(fù)載條件下，會(huì)產(chǎn)生很大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)與外電壓串聯(lián)，反向加在已恢復(fù)阻斷的單向可控硅上，此過(guò)電壓值可達(dá)工作峰值電壓的5～6倍，為使器件能正常使用而不損壞，在功率器件單向可控硅的陰極與陽(yáng)極之間還并接了RC阻容吸收電路，其中R為功率電阻，C為高頻無(wú)感電容，它可以抑制加至器件的瞬態(tài)電壓和電壓指數(shù)上升率，起到有效的保護(hù)作用。本實(shí)用新型電機(jī)軟啟動(dòng)控制器采用的是電壓斜坡起動(dòng)。將傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)——有級(jí)啟動(dòng)變?yōu)闊o(wú)級(jí)啟動(dòng)，啟動(dòng)電壓先迅速升至U0(U0為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需的最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的門限電壓值)，然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至達(dá)到額定電壓，門限電壓與電壓上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整。斜坡電壓?jiǎn)?dòng)方式中負(fù)載電壓隨時(shí)間變化的曲線圖如圖9所示。逐漸升壓的過(guò)程通過(guò)控制輸出開關(guān)器件可控硅來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)改變可控硅的導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)輸出電壓的變化。軟啟動(dòng)時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，使控制角從規(guī)定的值逐漸減小到0，即可控硅到完全導(dǎo)通；軟停止時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，使控制角逐漸增大到π，即可控硅不導(dǎo)通，如圖10所示，α為可控硅的控制角，θ為可控硅的導(dǎo)通角。下面以移相控制電壓的計(jì)算示例來(lái)描述電機(jī)軟啟動(dòng)的原理：請(qǐng)參閱圖11，集成觸發(fā)芯片TC787AP的內(nèi)部產(chǎn)生鋸齒波，與移相控制電壓Vr比較取得交相點(diǎn)，該交相點(diǎn)即是首發(fā)脈沖的相位點(diǎn)，調(diào)節(jié)移相控制電壓的大小，改變了移相控制電壓與脈沖鋸齒波的交相點(diǎn)，也即改變了首發(fā)脈沖的相位點(diǎn)，從而產(chǎn)生了移相脈沖,該移相脈沖觸發(fā)輸出電路中的可控硅導(dǎo)通，達(dá)到調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)角實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)的目的。通過(guò)負(fù)載兩端電壓有效值的計(jì)算公式，U1=1/π∫απ(2Usinωt)2d(ωt)=U12πsin2α+π-απ]]>U1為負(fù)載電壓有效值，U為電源電壓，α為可控硅控制角。在確定初始門限電壓U0后反推出可控硅觸發(fā)角α的大小，然后根據(jù)鋸齒波與移相控制電壓Vr的唯一交點(diǎn)，通過(guò)公式(V值是鋸齒波幅值)計(jì)算出移相控制電壓Vr的值。設(shè)電源電壓U＝380V，根據(jù)公式計(jì)算得到，當(dāng)α＝π時(shí)，U1＝0；即可控硅不導(dǎo)通；當(dāng)α＝5π/6時(shí)，U1＝64.8V；當(dāng)α＝3π/4時(shí)，U1＝114V；當(dāng)α＝2π/3時(shí)，U1＝167.8V；當(dāng)α＝π/2時(shí)，U1＝268.7V；當(dāng)α＝0時(shí)，U1＝380V；即可控硅全導(dǎo)通。根據(jù)負(fù)載電機(jī)的帶載情況，當(dāng)負(fù)載電壓值U1大于等于U0時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩大于阻力，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。如：當(dāng)設(shè)定初始門限電壓約為110V時(shí)，由上式計(jì)算可得，α＝3π/4時(shí)，U1＝114V，即也電機(jī)負(fù)載兩端電壓U1大于U0，即首發(fā)脈沖相位約為135°時(shí)電機(jī)啟動(dòng)電壓為114V。當(dāng)三相電機(jī)負(fù)載的初始門限電壓值確定后，同樣可以得出所對(duì)應(yīng)可控硅控制角，該相位角也就是移相控制電壓與鋸齒波的交點(diǎn)相位，這樣也就確定了TC787AP移相控制電壓的大小。下面來(lái)確定首發(fā)脈沖相位為135°時(shí)，移相控制電壓的大小。鋸齒波輻值為7V，周期為π，則根據(jù)公式Vr為TC787AP移相控制電壓，V為鋸齒波電壓幅值，計(jì)算得V＝5.25。所以移相控制電壓是從5.25V經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間到0線性變化過(guò)程就是電機(jī)軟啟動(dòng)的過(guò)程，而這段時(shí)間就是電機(jī)軟啟動(dòng)時(shí)間；而當(dāng)移相控制電壓從0經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間線性變化到7V的時(shí)候就是電機(jī)軟停止的過(guò)程，同樣這段時(shí)間就是電機(jī)軟停止的時(shí)間。根據(jù)以上計(jì)算公式，改變TC787AP的移相控制電壓就可以改變負(fù)載的初始門限電壓，移相控制電壓的線性變化就實(shí)現(xiàn)了可控硅觸發(fā)控制。因而本實(shí)用新型的工作原理為：接通輸出電源電壓和電機(jī)負(fù)載后，當(dāng)相序?yàn)檎蚯也蝗毕鄷r(shí)，相序指示燈紅燈亮，控制電路加電，通過(guò)脈寬調(diào)制電路提供給晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787AP移相控制電壓，TC787AP將輸出6路觸發(fā)脈沖，移相控制電壓從高向低線性變化，TC787AP輸出的觸發(fā)脈沖相位從π到0變化，經(jīng)過(guò)隨機(jī)導(dǎo)通光耦隔離后觸發(fā)可控硅的導(dǎo)通角從0到π變化，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)，當(dāng)可控硅完全導(dǎo)通后，單片機(jī)觸發(fā)過(guò)零導(dǎo)通光耦工作，實(shí)現(xiàn)可控硅的穩(wěn)定可靠工作。當(dāng)相序?yàn)榉葱蚧蛉嘀腥鄙偃我幌嗷騼上鄷r(shí)，缺相和相序檢測(cè)電路則輸出缺相狀態(tài)和反序狀態(tài)，反序指示燈綠燈亮，單片機(jī)接收到缺相或反序信號(hào)后，控制運(yùn)行狀態(tài)無(wú)輸出，同時(shí)缺相或反序信號(hào)施加到晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787AP的禁止端，晶閘管集成觸發(fā)芯片TC787AP則無(wú)觸發(fā)脈沖輸出，可控硅不工作。通過(guò)單片機(jī)的編程口實(shí)現(xiàn)三相交流電機(jī)的軟啟動(dòng)時(shí)間和門限值現(xiàn)場(chǎng)可編程調(diào)整，如軟起動(dòng)時(shí)間在0.25—60秒內(nèi)調(diào)整；門限值在0.2—1內(nèi)調(diào)整；軟停止時(shí)間在1—60秒內(nèi)調(diào)整。本實(shí)用新型通過(guò)采用PIC單片機(jī)和集成觸發(fā)芯片TV787AP、缺相保護(hù)和相序檢測(cè)芯片TC783結(jié)合，實(shí)現(xiàn)輸出功率器件可控硅導(dǎo)通角的變化，達(dá)到電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)、軟停止的目的。不僅控制電路及程序簡(jiǎn)單，成本低，而且所用單片機(jī)可在線串行編程和調(diào)試，使用方便，另外隔離電路同時(shí)采用隨機(jī)導(dǎo)通光耦和過(guò)零導(dǎo)通光耦，有效避免了負(fù)載電壓的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載運(yùn)行的穩(wěn)定與可靠。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3