基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軟啟動技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器。
【背景技術(shù)】
[0002]交流異步電動機(jī)，特別是三相鼠籠式異步電動機(jī)，由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、性價比高、堅(jiān)固耐用、工作性能好等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、廠礦企業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國防工業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域中。但是，在啟動過程中存在著不少問題。
[0003]目前異步電動機(jī)普遍采用的啟動方式有全壓直接啟動和降壓啟動。全壓直接啟動的優(yōu)點(diǎn)是啟動設(shè)備和操作最簡單，并且啟動轉(zhuǎn)矩要比降壓啟動時大；其缺點(diǎn)是啟動時產(chǎn)生的沖擊電流是其額定電流的2?7倍，這會造成:(I)電網(wǎng)電壓的瞬間下降和劇烈波動，影響共網(wǎng)的其他電動機(jī)或者電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；(2)沖擊電流會造成電動機(jī)局部溫度上升，頻繁啟動時會使電動機(jī)過熱，降低電動機(jī)的使用壽命；(3)產(chǎn)生的機(jī)械沖力會加速機(jī)械傳動部件的磨損；(4)沖擊電流還會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行等危害。
[0004]傳統(tǒng)的降壓啟動方式有定子串電阻或電抗啟動、自耦變壓器啟動和延邊三角形啟動等，這些啟動方式具有以下缺點(diǎn):(I)啟動設(shè)備體積大，造價尚；(2)屬于有級調(diào)節(jié)，無法線性連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)啟動電壓，其啟動特性不理想；(3)無法將啟動電流限制在一定的范圍內(nèi)，且切換時造成的二次沖擊電流無法消除；(4)觸點(diǎn)繼電器控制，不能實(shí)現(xiàn)頻繁重復(fù)啟動；(5)維修工作量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器，采用單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)啟動電壓的無極調(diào)節(jié)和恒流啟動，不但限制了啟動電流，還確保電動機(jī)的平穩(wěn)啟動。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器，包括主回路和控制回路，主回路和控制回路連接有三相電源，所述主回路由三組反并聯(lián)晶閘管、旁通接觸器和電流互感器組成，所述控制回路由單片機(jī)和與其相連的電源電路、電壓同步信號檢測電路、用于產(chǎn)生晶閘管門極觸發(fā)信號的脈沖觸發(fā)電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、LCD顯示及鍵盤電路、接觸器控制電路、狀態(tài)輸出電路及保護(hù)電路，所述單片機(jī)通過脈沖觸發(fā)電路連接有三組反并聯(lián)晶閘管，所述電流互感器連接有電流檢測電路和三相異步電動機(jī)。
[0007]進(jìn)一步的，所述電壓同步信號檢測電路中設(shè)有用于對高低電壓信號進(jìn)行隔離的光親 TP521。
[0008]進(jìn)一步的，所述脈沖觸發(fā)電路共有六路，分別驅(qū)動主回路中的六只三組反并聯(lián)晶閘管。
[0009]進(jìn)一步的，所述電流檢測電路包括電流傳感器和信號變換電路。
[0010]進(jìn)一步的，所述保護(hù)電路包括過電壓保護(hù)電路、過電流保護(hù)電路、缺相錯相保護(hù)電路和過熱保護(hù)電路。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)啟動電壓的無極調(diào)節(jié)，沖擊轉(zhuǎn)矩和沖擊電流??；通過電流閉環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的恒流啟動，不但限制了啟動電流，還確保了電動機(jī)的平穩(wěn)啟動；采用單片機(jī)控制，控制簡便，可靠性高。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的電壓同步信號檢測電路的電路圖；
圖3是本發(fā)明的脈沖觸發(fā)電路其中一路的電路圖；
圖4是本發(fā)明的電流檢測電路的電路圖；
圖5是本發(fā)明的電壓檢測電路的電路圖；
圖6是本發(fā)明的過熱保護(hù)電路的電路圖；
圖中標(biāo)號說明:1-主回路，11-晶閘管，12-旁通接觸器，13-電流互感器，2-控制回路，21-單片機(jī)，22-電源電路，23-電壓同步信號檢測電路，24-脈沖觸發(fā)電路，25-電流檢測電路，26-電壓檢測電路，27-LCD顯示及鍵盤電路，28-接觸器控制電路，29-狀態(tài)輸出電路，210-保護(hù)電路，3_ 二相電源，4_電動機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0014]如圖1所示，基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器，包括主回路I和控制回路2，主回路I和控制回路2連接有三相電源3，主回路I由三組反并聯(lián)晶閘管11、旁通接觸器12和電流互感器13組成，控制回路2由單片機(jī)21和與其相連的電源電路22、電壓同步信號檢測電路23、用于產(chǎn)生晶閘管門極觸發(fā)信號的脈沖觸發(fā)電路24、電流檢測電路25、電壓檢測電路26、IXD顯示及鍵盤電路27、接觸器控制電路28、狀態(tài)輸出電路29及保護(hù)電路210，單片機(jī)21通過脈沖觸發(fā)電路24連接有三組反并聯(lián)晶閘管11，電流互感器13連接有電流檢測電路25和三相異步電動機(jī)4。
[0015]電壓同步信號檢測電路(23)中設(shè)有用于對高低電壓信號進(jìn)行隔離的光耦TP521。電壓同步信號檢測電路23用于將由電源電路22側(cè)來的線電壓正弦信號轉(zhuǎn)為低壓方波信號以供單片機(jī)21進(jìn)行處理，如圖2所示，利用光耦TP521對高低電壓信號進(jìn)行隔離，保證了這兩種信號可以互不干擾地分離處理；其工作過程為:由電源電路22側(cè)來的線電壓正弦信號經(jīng)過2個電阻和I個二極管，變成半波交流信號，這個交流信號在正半波時觸發(fā)光耦導(dǎo)通，從而使得右側(cè)輸入到單片機(jī)21的是高電平信號，而當(dāng)光耦左側(cè)信號處于低電平時，光耦則截止，右側(cè)輸入到單片機(jī)21的信號是低電平，這樣周而復(fù)始使單片機(jī)21得到幅值一定的方波信號。
[0016]脈沖觸發(fā)電路24共有六路，一個周期內(nèi)輸出六路相角差為60°的六個驅(qū)動信號，分別驅(qū)動主回路I中的六只三組反并聯(lián)晶閘管11，其中一路的電路圖如圖3所示。脈沖觸發(fā)電路24用于將單片機(jī)21輸出的控制信號轉(zhuǎn)化成晶閘管11的觸發(fā)信號，圖中，單片機(jī)21輸出的觸發(fā)脈沖用于控制三極管Ql的導(dǎo)通與關(guān)斷，當(dāng)單片機(jī)21輸出高電平時，三極管Ql導(dǎo)通，電源電壓、脈沖變壓器的原邊和三極管Ql構(gòu)成回路，脈沖變壓器的副邊向晶閘管的門極G和陰極K之間輸出脈沖；當(dāng)單片機(jī)21輸出低電平時，三極管Ql關(guān)斷，脈沖變壓器存儲的能量經(jīng)二極管Dl和電阻R2釋放掉。三極管Ql工作在開關(guān)狀態(tài)，R2和Dl起續(xù)流作用。
[0017]如圖4所示，電流檢測電路25包括電流傳感器和信號變換電路。在主回路I中接入電流互感器13，用整流濾波電路把電流互感器13 二次側(cè)交流電流變成與之成正比的直流電壓，再見過一級電壓跟隨器，最后輸入單片機(jī)21的輸入口，單片機(jī)21通過比較檢測電流與給定電流的差值，按照調(diào)節(jié)算法完成電流調(diào)節(jié)和過流保護(hù)。
[0018]電壓檢測電路25是用電壓互感器進(jìn)行電壓采樣的電路，具體如圖5所示，電壓互感器的輸出電壓經(jīng)整流、濾波和分壓后變成直流電壓，此電壓信號進(jìn)過放大后輸入到單片機(jī)中。
[0019]保護(hù)電路210包括過電壓保護(hù)電路、過電流保護(hù)電路、缺相錯相保護(hù)電路和過熱保護(hù)電路。其中，過熱保護(hù)電路如圖6所示，考慮到晶閘管只能在一定的溫度下工作，本實(shí)施例中為了防止溫升超過限制值而損壞晶閘管，在軟啟動器的散熱器中加入溫度繼電器來實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)。
[0020]本實(shí)施例的工作原理為:
在異步電動機(jī)軟4啟動工作中，單片機(jī)21通過控制六只晶閘管11的觸發(fā)角使電動機(jī)4端電壓按照預(yù)定的規(guī)律增加至其額定電壓，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)4的平滑啟動，當(dāng)電動機(jī)4升至額定轉(zhuǎn)速時，軟啟動過程結(jié)束，旁通接觸器12接通，三相電源3直接接到電動機(jī)4上；軟停車過程與軟啟動過程相反，先切斷旁通接觸器12，通過控制晶閘管11的觸發(fā)角使電動機(jī)4的端電壓按照預(yù)定的規(guī)律減小到零，電動機(jī)4的轉(zhuǎn)速也隨之逐漸減小到零，完成停車過程。另夕卜，通過設(shè)置不同的初始觸發(fā)角就可以得到不同的初始電壓和啟動轉(zhuǎn)矩，以滿足不同負(fù)載的要求。運(yùn)用不同的啟動模式，使電動機(jī)4的端電壓按照不同的規(guī)律變化，就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器，包括主回路(I)和控制回路(2)，主回路(I)和控制回路(2)連接有三相電源(3)，其特征在于:所述主回路(I)由三組反并聯(lián)晶閘管(11)、旁通接觸器(12)和電流互感器(13)組成，所述控制回路(2)由單片機(jī)(21)和與其相連的電源電路(22)、電壓同步信號檢測電路(23)、用于產(chǎn)生晶閘管門極觸發(fā)信號的脈沖觸發(fā)電路(24)、電流檢測電路(25)、電壓檢測電路(26)、IXD顯示及鍵盤電路(27)、接觸器控制電路(28)、狀態(tài)輸出電路(29)及保護(hù)電路(210)，所述單片機(jī)(21)通過脈沖觸發(fā)電路(24)連接有三組反并聯(lián)晶閘管(11)，所述電流互感器(13)連接有電流檢測電路(25)和三相異步電動機(jī)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器，其特征在于:所述電壓同步信號檢測電路(23)中設(shè)有用于對高低電壓信號進(jìn)行隔離的光耦TP521。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器，其特征在于:所述脈沖觸發(fā)電路(24)共有六路，分別驅(qū)動主回路(I)中的六只三組反并聯(lián)晶閘管(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器，其特征在于:所述電流檢測電路(25 )包括電流傳感器和信號變換電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器，其特征在于:所述保護(hù)電路(210)包括過電壓保護(hù)電路、過電流保護(hù)電路、缺相錯相保護(hù)電路和過熱保護(hù)電路。
【專利摘要】本發(fā)明涉及了基于單片機(jī)的異步電動機(jī)軟啟動器，包括主回路和控制回路，主回路和控制回路連接有三相電源，所述主回路由三組反并聯(lián)晶閘管、旁通接觸器和電流互感器組成，所述控制回路由單片機(jī)和與其相連的電源電路、電壓同步信號檢測電路、用于產(chǎn)生晶閘管門極觸發(fā)信號的脈沖觸發(fā)電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、LCD顯示及鍵盤電路、接觸器控制電路、狀態(tài)輸出電路及保護(hù)電路，所述單片機(jī)通過脈沖觸發(fā)電路連接有三組反并聯(lián)晶閘管，所述電流互感器連接有電流檢測電路和三相異步電動機(jī)。本發(fā)明操作方便簡單，在滿足異步電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩要求及降低啟動電流的前提下，能夠及時跟隨電機(jī)負(fù)載的變化，使異步電動機(jī)能夠平穩(wěn)可靠運(yùn)行。
【IPC分類】H02P1-26
【公開號】CN104638985
【申請?zhí)枴緾N201510077906
【發(fā)明人】任磊
【申請人】合肥譽(yù)聯(lián)信息科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月14日