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基于Intel96的感應(yīng)電動機(jī)起動器

發(fā)布時間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數(shù):589

作者:清華大學(xué)電機(jī)程與應(yīng)用電子技術(shù)系(100084)延匯文 邱阿瑞 王同勛

來源:《電子技術(shù)應(yīng)用》

摘要:提出了一種以intel96單片機(jī)為控制核心的感應(yīng)電動機(jī)軟件起動控制與保護(hù)系統(tǒng),通過控制主回路上三對反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角度,實(shí)現(xiàn)交流感應(yīng)電動機(jī)的平?jīng)]起動和停機(jī)。根據(jù)電動機(jī)拖動負(fù)載的不同特點(diǎn),設(shè)計了多種軟起動方式。試驗(yàn)結(jié)果表明,該軟起動器具有優(yōu)良的性能。 關(guān)鍵詞:單片機(jī) 感應(yīng)電動機(jī) 軟起動器 電動機(jī)保護(hù) 三相交流感應(yīng)電動機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價格低廉等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、紡織、電力以及國防等領(lǐng)域。但是,當(dāng)感應(yīng)電動機(jī)直接合閘起動時,往往產(chǎn)生高于其額定電流4~7倍的起動電流,特別是大功率電動機(jī),較大的起動電流會嚴(yán)重沖擊電網(wǎng),降低電網(wǎng)共電質(zhì)量并影響其它設(shè)備運(yùn)行;另外,電動機(jī)起動瞬間起動轉(zhuǎn)矩所造成的機(jī)械沖擊會影響電動機(jī)本身及其拖動設(shè)備的使用壽命。為此,目前大部分電動機(jī)起動時仍使用傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備,如y-δ轉(zhuǎn)換器、自耦變壓器、串接電阻器或電抗器等。它們雖然在一定程序上緩解了起動電流過大矛盾,但并未在本質(zhì)上解決沖擊問題。而且這些起動設(shè)備存在一些固有缺陷,如起動電流不連接,負(fù)載適應(yīng)能力差,故障率高,維修工作量大等。 隨著徽電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的進(jìn)步,近年來,一種新型電動機(jī)起動設(shè)備即軟起動器已經(jīng)研制出來,并不斷得到完善。由于軟起動器具有優(yōu)良的起動性能與保護(hù)功能,必將得到推廣應(yīng)用,并將逐步取代傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備。本文將介紹筆者所研制的一種基于intel196單片機(jī)的感應(yīng)電動機(jī)軟起動器。這種軟起動器可以控制起動電流大小,實(shí)現(xiàn)多種軟起動方式在起動過程中電動機(jī)可以避免對電網(wǎng)和負(fù)載的沖擊,負(fù)載適用能力強(qiáng);而且還具有過載、斷相、短路、過壓、欠壓等多種保護(hù)功能。 1 軟起動器的基本原理 本軟起動器采和三相平衡調(diào)壓式主回路[1],將三對反并聯(lián)的晶閘管串接于電動機(jī)的三相電路上,主電路原理圖如圖1所示。通過intel196單片機(jī)控制觸發(fā)角,改變導(dǎo)通程度。由于引入電流負(fù)反饋,因而能控制電動機(jī)起動電流的大小,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)多種軟起動方式。晶閘管主電路還可與接觸器并聯(lián)使用,待起動過程完成后,接觸器自動閉合,短接晶閘管,使電動機(jī)直接設(shè)網(wǎng)運(yùn)行,以避免晶閘管元件的持續(xù)損耗。主電路的晶閘管和接觸器并不固定,隨系統(tǒng)容量不同可以選用不同的器件。

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖2為以intle 196單片機(jī)[2]為核心的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。除intel196單片機(jī)外,還配以電壓同步信號,控制信號,電流、電壓反饋,斷相檢測,脈沖調(diào)制、放大與隔離,led顯示和接觸器接口等多種電路。 2.1 電壓同步信號 圖3是電壓同步信號電路。來自同步變壓器的電壓信號,先經(jīng)電容濾去電網(wǎng)電壓的波形畸變,再經(jīng)比較器轉(zhuǎn)變成方波,送給單片機(jī),以保證觸發(fā)脈沖與主電路電壓同步。二極管起限幅作用,防止比較器因差模電壓過大而誤動作。因?yàn)V波產(chǎn)生的相位移動,必須進(jìn)行補(bǔ)償,通常有兩種方法:一是調(diào)整同步變壓器的連接方式如δ/y-11,此方式需精確計算濾波電阻與電容值,并與相序有關(guān);二是在程序里用軟件補(bǔ)償,這種方法調(diào)整方便,且與相序無關(guān)。本起動器采用后者。

2.2 控制信號 控制信號來自控制面板,它包括:最大起動電流和額定電流的設(shè)定、起動方式選擇、停止方式選擇以及起動/停止開關(guān)操作。方式選擇按鈕上有發(fā)關(guān)指示功能,用軟件實(shí)現(xiàn)自鎖,按鈕被先中時相應(yīng)的指示燈亮。 2.3 電流、電壓反饋 電流、電壓反饋 軟起動器

作者:清華大學(xué)電機(jī)程與應(yīng)用電子技術(shù)系(100084)延匯文 邱阿瑞 王同勛

來源:《電子技術(shù)應(yīng)用》

摘要:提出了一種以intel96單片機(jī)為控制核心的感應(yīng)電動機(jī)軟件起動控制與保護(hù)系統(tǒng),通過控制主回路上三對反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角度,實(shí)現(xiàn)交流感應(yīng)電動機(jī)的平?jīng)]起動和停機(jī)。根據(jù)電動機(jī)拖動負(fù)載的不同特點(diǎn),設(shè)計了多種軟起動方式。試驗(yàn)結(jié)果表明,該軟起動器具有優(yōu)良的性能。 關(guān)鍵詞:單片機(jī) 感應(yīng)電動機(jī) 軟起動器 電動機(jī)保護(hù) 三相交流感應(yīng)電動機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價格低廉等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、紡織、電力以及國防等領(lǐng)域。但是,當(dāng)感應(yīng)電動機(jī)直接合閘起動時,往往產(chǎn)生高于其額定電流4~7倍的起動電流,特別是大功率電動機(jī),較大的起動電流會嚴(yán)重沖擊電網(wǎng),降低電網(wǎng)共電質(zhì)量并影響其它設(shè)備運(yùn)行;另外,電動機(jī)起動瞬間起動轉(zhuǎn)矩所造成的機(jī)械沖擊會影響電動機(jī)本身及其拖動設(shè)備的使用壽命。為此,目前大部分電動機(jī)起動時仍使用傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備,如y-δ轉(zhuǎn)換器、自耦變壓器、串接電阻器或電抗器等。它們雖然在一定程序上緩解了起動電流過大矛盾,但并未在本質(zhì)上解決沖擊問題。而且這些起動設(shè)備存在一些固有缺陷,如起動電流不連接,負(fù)載適應(yīng)能力差,故障率高,維修工作量大等。 隨著徽電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的進(jìn)步,近年來,一種新型電動機(jī)起動設(shè)備即軟起動器已經(jīng)研制出來,并不斷得到完善。由于軟起動器具有優(yōu)良的起動性能與保護(hù)功能,必將得到推廣應(yīng)用,并將逐步取代傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備。本文將介紹筆者所研制的一種基于intel196單片機(jī)的感應(yīng)電動機(jī)軟起動器。這種軟起動器可以控制起動電流大小,實(shí)現(xiàn)多種軟起動方式在起動過程中電動機(jī)可以避免對電網(wǎng)和負(fù)載的沖擊,負(fù)載適用能力強(qiáng);而且還具有過載、斷相、短路、過壓、欠壓等多種保護(hù)功能。 1 軟起動器的基本原理 本軟起動器采和三相平衡調(diào)壓式主回路[1],將三對反并聯(lián)的晶閘管串接于電動機(jī)的三相電路上,主電路原理圖如圖1所示。通過intel196單片機(jī)控制觸發(fā)角,改變導(dǎo)通程度。由于引入電流負(fù)反饋,因而能控制電動機(jī)起動電流的大小,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)多種軟起動方式。晶閘管主電路還可與接觸器并聯(lián)使用,待起動過程完成后,接觸器自動閉合,短接晶閘管,使電動機(jī)直接設(shè)網(wǎng)運(yùn)行,以避免晶閘管元件的持續(xù)損耗。主電路的晶閘管和接觸器并不固定,隨系統(tǒng)容量不同可以選用不同的器件。

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖2為以intle 196單片機(jī)[2]為核心的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。除intel196單片機(jī)外,還配以電壓同步信號,控制信號,電流、電壓反饋,斷相檢測,脈沖調(diào)制、放大與隔離,led顯示和接觸器接口等多種電路。 2.1 電壓同步信號 圖3是電壓同步信號電路。來自同步變壓器的電壓信號,先經(jīng)電容濾去電網(wǎng)電壓的波形畸變,再經(jīng)比較器轉(zhuǎn)變成方波,送給單片機(jī),以保證觸發(fā)脈沖與主電路電壓同步。二極管起限幅作用,防止比較器因差模電壓過大而誤動作。因?yàn)V波產(chǎn)生的相位移動,必須進(jìn)行補(bǔ)償,通常有兩種方法:一是調(diào)整同步變壓器的連接方式如δ/y-11,此方式需精確計算濾波電阻與電容值,并與相序有關(guān);二是在程序里用軟件補(bǔ)償,這種方法調(diào)整方便,且與相序無關(guān)。本起動器采用后者。

2.2 控制信號 控制信號來自控制面板,它包括:最大起動電流和額定電流的設(shè)定、起動方式選擇、停止方式選擇以及起動/停止開關(guān)操作。方式選擇按鈕上有發(fā)關(guān)指示功能,用軟件實(shí)現(xiàn)自鎖,按鈕被先中時相應(yīng)的指示燈亮。 2.3 電流、電壓反饋 電流、電壓反饋 軟起動器

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