專利名稱：兩相斬波調壓軟起動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種兩相斬波調壓軟起動器。
背景技術：
目前，普通軟起動器主要采用三相晶閘管降壓啟動，它在電路結構上采用每相串接反并聯(lián)的兩只晶閘管或雙向晶閘管，通過改變每相電壓的導通時間來實現(xiàn)降壓起動。該方法存在兩個重要缺點。其一，起動轉矩小，三相交流異步電動機起動轉矩正比于起動電壓的平方，當電壓降低時，轉矩以起動電壓降低的平方倍數(shù)降低；其二，電流斷續(xù)，因為晶閘管屬于半控型器件，只有當它的正向導通電流下降到零時才能關斷，所以用晶閘管降壓軟起動，電流必然斷續(xù)，存在較大的脈動轉矩。
變頻器也有被用作軟起動器的，雖然效果較好，但變頻器在技術上屬于交-直-交結構。它首先將三相工頻電源進行三相橋式不可控整流，然后對整流輸出直流電壓進行濾波，最后采用脈沖寬度調制(PWM)技術輸出電壓頻率都可調的可控交流電壓。變頻器結構、技術復雜，成本較高，不易于在交流電機軟起動領域普及推廣。目前還存在著一種離散變頻調壓軟起動技術，它利用晶閘管的半控特性，對三相工頻交流電源，有選擇的導通，從而形成50/nHz的電壓(n=l，2，3...)波形。這種技術有三個重要缺點，第一，離散變頻軟起動器只能提供50Hz、25Hz、16. 7Hz/3、12. 5Hz等離散頻率點的電壓，屬于分級離散變頻軟起動，每兩級之間的切換依然存在沖擊電流較大的情況。第二，離散變頻軟起動所提供電源諧波含量大，三相電壓不平衡，實際上難以用于軟起動。第三，離散變頻軟起動也存在著電流斷續(xù)的缺點。綜上所示，目前軟起動技術普遍采用半控型器件晶閘管來實現(xiàn)降壓軟起動，存在著電流斷續(xù)、脈動轉矩分量較大、啟動轉矩低的特點。

發(fā)明內容
本發(fā)明所解決的技術問題是提供一種交流電機起動電流可以連續(xù)，起動轉矩脈動分量也大大減小，起動也更加平穩(wěn)的兩相斬波調壓軟起動器。為解決上述的技術問題，本發(fā)明采取的技術方案
一種兩相斬波調壓軟起動器，其特殊之處在于包括三相交流電源、單片機、A相交流斬波調壓電路、B相交流斬波調壓電路、三相不可控整流橋、三相交流異步電動機，三相交流電源的第一路經(jīng)A相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機的A相連接，第二路經(jīng)B相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機的B相連接，第三路與三相交流異步電動機的C相連接；單片機的輸出分三路連接，第一路同時與A相交流斬波調壓電路、B相交流斬波調壓電路連接，第二路與三相不可控整流橋直流側接的絕緣柵極雙極性晶體管連接，第三路與設置在A相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機之間的電流互感器連接；三相不可控整流橋分三路分別連接在A相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機的A相之間、B相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機的B相之間、三相交流電源與三相交流異步電動機的的C相之間。上述的單片機的輸出與設置在A相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機之間的電流互感器連接。上述的A相交流斬波調壓電路由絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2反并聯(lián)構成。上述的B相交流斬波調壓電路由絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4反并聯(lián)構成。上述的絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4的觸發(fā)脈沖相同。上述的三相不可控整流橋包括二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6，二極管Dl和二極管D2串聯(lián)構成第一級二極管，二極管D3和二極管D4串聯(lián)·構成第二級二極管，二極管D5和二極管D6串聯(lián)構成第三級二極管，三級二極管并聯(lián)構成三相不可控整流橋。上述的A相交流斬波調壓電路上連接有并聯(lián)保護電路。上述的B相交流斬波調壓電路上連接有并聯(lián)保護電路。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明采用全控型器件絕緣柵極雙極性晶體管(IGBT)來實現(xiàn)交流斬波調壓技術，因為IGBT的觸發(fā)脈沖周期遠小于工頻周期，交流電機起動電流雖然仍有較小的脈動，但是可以連續(xù)，起動轉矩脈動分量也大大減小，起動也更加平穩(wěn)，另外，以交流電機C相繞組端電壓為參考電勢點，在獲得同樣旋轉磁通時，只需給A、B繞組提供互差60度的交流電源既可，因此只需對三相交流異步電動機的A、B兩相進行斬波調壓，這樣可降低IGBT的數(shù)量，節(jié)省成本。


圖I為本發(fā)明的電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。參見圖1，本發(fā)明包括三相交流電源I、單片機2、A相交流斬波調壓電路3、B相交流斬波調壓電路4、三相不可控整流橋5、三相交流異步電動機9，三相交流電源I的第一路經(jīng)A相交流斬波調壓電路3與三相交流異步電動機9的A相連接，第二路經(jīng)B相交流斬波調壓電路4與三相交流異步電動機9的B相連接，第三路與三相交流異步電動機9的C相連接；單片機2的輸出分3路連接，第一路同時與A相交流斬波調壓電路3、B相交流斬波調壓電路4連接，第二路與三相不可控整流橋5直流側接的絕緣柵極雙極性晶體管6連接，第三路與設置在A相交流斬波調壓電路3與三相交流異步電動機9之間的電流互感器8連接；三相不可控整流橋5分三路分別連接在A相交流斬波調壓電路3與三相交流異步電動機9的A相之間、B相交流斬波調壓電路4與三相交流異步電動機9的B相之間、三相交流電源I與三相交流異步電動機9的的C相之間。上述的A相交流斬波調壓電路3由絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2反并聯(lián)構成。上述的B相交流斬波調壓電路4由絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4反并聯(lián)構成。上述的絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGB T2、絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4的觸發(fā)脈沖相同。上述的三相不可控整流橋5包括二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6，二極管Dl和二極管D2串聯(lián)構成第一級二極管，二極管D3和二極管D4串聯(lián)構成第二級二極管，二極管D5和二極管D6串聯(lián)構成第三級二極管，三級二極管并聯(lián)構成三相不可控整流橋5。上述的A相交流斬波調壓電路3上連接有并聯(lián)保護電路7。上述的B相交流斬波調壓電路4上連接有并聯(lián)保護電路7。在主電路結構上，采用四只絕緣柵極雙極性晶體管，每兩只反并聯(lián)連接，構成兩組基本單相交流斬波調壓電路，分別串接在三相交流異步電動機的A相、B相供電電源端。另用六只二極管，構成三相橋式不可控整流橋，將三相不可控整流橋的交流側接交流調壓電路和三相交流異步電動機定子繞組之間。三相不可控整流橋直流側接一個絕緣柵極雙極性晶體管(6)。為了檢測并控制起動電流，在三相交流異步電動機側的A相電源線上設置一個電流互感器(8 )，電流互感器檢測的電流信號送入單片機系統(tǒng)。在主電路控制上，單片機2的控制脈沖一路脈沖觸發(fā)A相交流斬波調壓電路3、B相交流斬波調壓電路4兩組交流斬波調壓裝置，另一路脈沖觸發(fā)三相不可控整流橋5直流側的絕緣柵極雙極性晶體管6，兩路脈沖正負完全相反，脈沖頻率為ΙΚΗζ。這樣，在A相交流斬波調壓電路3、B相交流斬波調壓電路4觸發(fā)導通時刻，絕緣柵極雙極性晶體管6關斷，三相交流電源給三相交流異步電動機供電，在A相交流斬波調壓電路3、B相交流斬波調壓電路4關斷時，絕緣柵極雙極性晶體管6觸發(fā)導通，三相交流異步電動機定子電流通過三相整流橋續(xù)流。在控制算法上，為了實現(xiàn) 對三相交流異步電動機的軟起動控制或軟停車控制，具體有兩種控制方式，其一，按預設曲線完成斜坡電壓啟動，也就是一種開環(huán)控制方式，這種情況可不設置電流互感器8，根據(jù)事先計算的最小電壓Umin和起動時間，線性調節(jié)斬波調制脈沖的占空比α，直到α為100%，輸出電壓為三相交流電壓的全額電壓，此時，可通過另設的旁路三相交流接觸器，將三相交流異步電動機切換到三相交流電源上，完成三相交流異步電動機的斜坡電壓軟起動；其二，恒流軟起動，在單片機里預設最大允許起動電流Imax，通過電流互感器8檢測當前實際電流I，在單片機系統(tǒng)內設置一個帶限幅輸出的數(shù)字PID控制器，PID控制器的輸入為最大允許起動電流Imax與實際電流I的偏差，PID控制器的輸出為斬波調制脈沖的占空比a，PID控制器的輸出上限位100%，下限為0%。
權利要求
1.一種兩相斬波調壓軟起動器，其特征在于包括三相交流電源(I)、單片機(2)、A相交流斬波調壓電路(3)、B相交流斬波調壓電路(4)、三相不可控整流橋(5)、三相交流異步電動機(9)，三相交流電源(I)的第一路經(jīng)A相交流斬波調壓電路(3)與三相交流異步電動機(9 )的A相連接，第二路經(jīng)B相交流斬波調壓電路(4)與三相交流異步電動機(9)的B相連接，第三路與三相交流異步電動機(9)的C相連接；單片機(2)的輸出分三路連接，第一路同時與A相交流斬波調壓電路(3)、B相交流斬波調壓電路(4)連接，第二路與三相不可控整流橋(5 )直流側接的絕緣柵極雙極性晶體管(6 )連接，第三路與設置在A相交流斬波調壓電路(3)與三相交流異步電動機(9)之間的電流互感器(8)連接；三相不可控整流橋(5)分三路分別連接在A相交流斬波調壓電路(3)與三相交流異步電動機(9)的A相之間、B相交流斬波調壓電路(4 )與三相交流異步電動機(9 )的B相之間、三相交流電源(I)與三相交流異步電動機(9)的的C相之間。
2.根據(jù)權利要求I所述的兩相斬波調壓軟起動器，其特征在于所述的單片機(2)的輸出與設置在A相交流斬波調壓電路(3)與三相交流異步電動機(9)之間的電流互感器(8)連接。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的兩相斬波調壓軟起動器，其特征在于所述的A相交流斬波調壓電路(3)由絕緣柵雙極性晶體管IGBT1、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2反并聯(lián)構成。
4.根據(jù)權利要求3所述的兩相斬波調壓軟起動器，其特征在于所述的B相交流斬波調壓電路(4)由絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4反并聯(lián)構成。
5.根據(jù)權利要求4所述的兩相斬波調壓軟起動器，其特征在于所述的絕緣柵雙極性晶體管IGBTI、絕緣柵雙極性晶體管IGBT2、絕緣柵雙極性晶體管IGBT3、絕緣柵雙極性晶體管IGBT4的觸發(fā)脈沖相同。
6.根據(jù)權利要求5所述的兩相斬波調壓軟起動器，其特征在于所述的三相不可控整流橋(5)包括二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6，二極管Dl和二極管D2串聯(lián)構成第一級二極管，二極管D3和二極管D4串聯(lián)構成第二級二極管，二極管D5和二極管D6串聯(lián)構成第三級二極管，三級二極管并聯(lián)構成三相不可控整流橋(5)。
7.根據(jù)權利要求6所述的兩相斬波調壓軟起動器，其特征在于所述的A相交流斬波調壓電路(3 )上連接有并聯(lián)保護電路(7 )。
8.根據(jù)權利要求7所述的兩相斬波調壓軟起動器，其特征在于所述的B相交流斬波調壓電路(4)上連接有并聯(lián)保護電路(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兩相斬波調壓軟起動器。本發(fā)明的三相交流電源的第一路經(jīng)A相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機的A相連接，第二路經(jīng)B相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機的B相連接，第三路與三相交流異步電動機的C相連接；單片機的輸出第一路同時與A、B相交流斬波調壓電路，第二路與三相不可控整流橋直流側接的絕緣柵極雙極性晶體管連接；三相不可控整流橋分三路分別連接在A相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機的A相之間、B相交流斬波調壓電路與三相交流異步電動機的B相之間、三相交流電源與三相交流異步電動機的C相之間。本發(fā)明可以連續(xù)，起動轉矩脈動分量也大大減小，起動也更加平穩(wěn)，可降低IGBT的數(shù)量，節(jié)省成本。
文檔編號H02P1/42GK102946217SQ20121043725
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權日2012年11月6日
發(fā)明者謝仕宏, 孟彥京, 高筱筱, 楊波 申請人:陜西科技大學