【正文】 用場合，人們對于各種性能的側(cè)重面不同，使各類起動產(chǎn)品（包括傳統(tǒng)的星三角起動）在市場上都可能會贏得自己的一席之地。變頻軟起動勝出的根本原因是：它可以在限流（起動電流不超過電機(jī)額定電流值）的同時(shí)獲得大的起動轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)包括軟停止在內(nèi)的各 種起動功能。軟切換的可能步驟是“先脫（電）后掛（網(wǎng)）”或“先掛后脫”。 直接起動的危害 直接起動是最簡單的起動方 式，起動時(shí)通過 開關(guān) 或接觸器將電機(jī)直接接到電網(wǎng)上。同時(shí)過大的起動電流會使電機(jī)繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化 ，影響電機(jī)壽命。 傳統(tǒng)降壓起動方式的性能比較 傳統(tǒng)的降壓起動主要有以下幾種方法 ： Y／ △ 起動；這種方法適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組采用 △ 接法的電機(jī)。缺點(diǎn)是有二次電流沖擊 ，設(shè)備故障率高，需要經(jīng)常維護(hù)，所以不宜使用在頻繁起停的設(shè)備上。缺點(diǎn)是體積大 、 重量重，且要消耗較多大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 7 的有色金屬，故障率高，維修費(fèi)用高。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路。軟起動器主回路每相由兩只晶閘管反并聯(lián)，采用全數(shù)字無矢量控制技術(shù)。慣性停車時(shí)，CPU 直接控制真空接觸器斷開，電機(jī)斷電，實(shí)現(xiàn)慣性停車。逐漸增加施于交流電動機(jī)上的交流電壓，使電機(jī)能按預(yù)先設(shè)定的方式和參數(shù)漸進(jìn)的加速，即達(dá)到軟起動的目的。同時(shí)降低電機(jī)起動時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起 動方式，它的缺點(diǎn)是起動時(shí)間較長。 三相晶閘管調(diào)壓原理 利用三相晶閘管可以實(shí)現(xiàn)三相電壓的調(diào)壓，其原理圖見圖 22。本 系統(tǒng)采用三相分支雙相控制電路，可控硅觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生與移相由單片機(jī)控制輸出，經(jīng)過功放電路送到可控硅的門級，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 3－ 1 所示，速度給定信號與速度的反饋 信號的偏差作為速度控制器的輸入信號，而速度控制器的輸出信號與電流的反饋信號的偏差作為電流控制器的輸入信號，電流控制器的輸入信號經(jīng)過光電隔離去驅(qū)動晶閘管達(dá)到調(diào)速的目的。軟停車的電流曲線如圖 4： 圖 33 軟停車電流變化曲線 旁路系統(tǒng) 旁路系統(tǒng)：電機(jī)運(yùn)行時(shí)可以避免軟起動器產(chǎn)生諧波。 通態(tài)平均電流 ITa 的計(jì)算方法為：當(dāng)知道電流的有效值 IVT 時(shí)， ITa =（ ~2） 對于本系統(tǒng)中，電動機(jī)的參數(shù)已知如下： 鼠籠式異步電動機(jī)（ Y接）： 額定功率： PN =110KW 額定電壓： UN =380V 額定電流： IN =220A 額定轉(zhuǎn)速： nN =1460r/min 依據(jù)電動機(jī)的參數(shù)可以求得： ITa =（ ~2） =（ 210∽ 280） V 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 UDRM UDRM 及反向重復(fù)峰值電壓 URM URRM 的計(jì)算方法為 :當(dāng)晶閘管實(shí)際承受的最大峰值電壓為 Um時(shí) : Ue =UDRM = URM =(2~3)Um 對三相電路 : Ue = UDRM = URM =（ 2~3） Um=（ 1076~1604） 取 ITa =250A； Ue =1500V。交流過電壓可以采用壓敏電阻保護(hù)，壓敏電阻是一種常見的非線性保護(hù)元件。壓敏電阻的選擇主要根據(jù)額定電壓和通流容量 ?？焖偃蹟嗥骶哂型ㄟ^電流越大，熔斷時(shí)間越短的特點(diǎn)，適合 作短路保護(hù)，但是不宜作過載保護(hù)。本系統(tǒng)中依據(jù)需要電阻 R和電容可以選擇 R=75Ω C= F 電流檢測 本設(shè)計(jì)中的電流檢測環(huán)節(jié)主要使用的是電流互感器，利用其檢測出交流電流，經(jīng)由二極管組成的整流橋電路變換成直流后再送入 CPU 內(nèi)， CPU根據(jù)事先的設(shè)定作出處理，從而控制電流的變化區(qū)域，即實(shí)現(xiàn)了電流環(huán)的大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 功能。 功能模塊分述 80C196KC 80C196KC 是 CHMOS 高性能 16 位單片機(jī)中第 二 代產(chǎn)品，其芯片如圖 5： P 1 . 019P 1 . 120P 1 . 221P 1 . 3 /P W M 122P 1 . 4 /P W M 223P 1 . 5 /B R E Q30P 1 . 6 /H L D A31P 1 . 7 /H O L D32P 3 . 0 /A D 060P 3 . 1 /A D 159P 3 . 2 /A D 258P 3 . 3 /A D 357P 3 . 4 /A D 456P 3 . 5 /A D 555P 3 . 6 /A D 654P 3 . 7 /A D 753P 4 . 0 /A D 845P 4 . 1 /A D 946P 4 . 2 /A D 1 047P 4 . 3 /A D 1 148P 4 . 4 /A D 1 249P 4 . 5 /A D 1 350P 4 . 6 /A D 1 451P 4 . 7 /A D 1 552H S O .0 /S ID .028H S O .0 /S ID .129H S O .234H S O .335H S O .4 /H S 26H S O .5 /H S /S I D . 327H S 25H S 24P 0 . 0 /A C H 06P 0 . 1 /A C H 15P 0 . 2 /A C H 27P 0 . 3 /A C H 34P 0 . 4 /A C H 411P 0 . 5 /A C H 510P 0 . 6 /A C H 68P 0 . 7 /A C H 79P 2 . 0 /T X D18P 2 . 1 /R X D17P 2 . 2 /E X T I N T / P R O G15P 2 . 3 /T 2 C L K44P 2 . 4 /A IN C /T 2 R S T42P 2 . 5 /P W M 039P 2 . 6 /T 2 U P D N33P 2 . 7 /P A C T388 0 C 1 9 6 K CRD61W R L /W R40EA2A L E / A D V62R E D A Y43X T A L 167X T A L 266R E S E T16V C C1V S S68ANGND12V P P37V S S14V R E F13V S S36W R H /B H E41IN S T63B U S W ID T H64C L K O U T65N M I3 圖 41 80C196KC 芯片 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 20 80C196KC 有 68 個(gè)引腳， 5個(gè) 8位 I/O 口，其中 P0是只用于輸入的口，與 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端共享引腳； P1 是準(zhǔn)雙向口； P2 是多功能口；P3 和 P4 可作雙向口或系統(tǒng)總線。 （ 2）定時(shí)器 80C196KC 有兩個(gè)定時(shí)器， （ 3）高速輸入器 HSI 高速輸入器 HSI 用于記錄某一外部事件發(fā)生的時(shí)間，時(shí)間基準(zhǔn)又定時(shí)器 1提供，共可以記錄 8 個(gè)事件。當(dāng)事件被觸發(fā)時(shí)，還會發(fā)生中斷請求。其輸入引腳是與 ～ 共享的 ACH0～ ACH7。利用 HSO 產(chǎn)生 PWM 脈沖時(shí)，要向 CAM 寫 2 個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè)數(shù)據(jù)控制 HSO 的某一輸出腳變?yōu)楦唠娖?，另一?shù)據(jù)控制同一輸出腳變?yōu)榈?電平。此時(shí)輸出的是 TTL 電平的脈沖，為得到較高精度的 8 位 D/A 輸出，在濾波前應(yīng)先經(jīng)過緩沖，使 PWM 信號的大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 22 幅度為 0~5V。）、波形變換、光耦隔離、整形電路后輸出三相方波電壓，記為 KA、 KB、 KC。波形分析如圖 45所示。同步中斷脈沖的硬件電路前面已述。在 96 系列單片機(jī)中，由高速輸出系統(tǒng) HSO 實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制不需占用 CPU 的處理事件。那么 TA與 ? 的關(guān)系為： TA =ss??2100.018?= 9250 ? 式中， ? — 期望的移相控制角 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 25 C120R23KR32 0 KGND+ 5 V1 5 VC120R23KR32 0 KGND+ 5 V+ 1 5 V 1 5 VC120R23KR32 0 KGND+ 5 V+ 1 5 V 1 5 VR44 .7 KA B CP 4 . 7P 4 . 6P 4 . 5E X T I N TH S C21 .4R15 0 KR15 0 KR15 0 KKAKBKC+ 1 5 V 圖 44 同步電路 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 U A1 U B 1 U C 1 0 ω t U D5 0 ω t ω t ω t ω t ω t UA KA 0 KB 0 KC 0 D4 0 圖 45 同步電路波形分析 當(dāng)α 從 0176。 TA的每一個(gè)數(shù)字表示 2微秒延時(shí)時(shí)間，對應(yīng)工頻相位較為 176。例如，經(jīng) TM1輸出的 UG1K1 是由 輸出的 1單脈沖和 輸出的 2單脈沖合成的，其中 端輸出的 2單脈沖比 1單脈沖滯后 60176。取線電壓 Ubc 從負(fù)半波到正半波的過零 G（即 T1 時(shí)刻），作為同步基準(zhǔn)點(diǎn)，則觸發(fā)導(dǎo)通的第一對可控硅為 SCR1 和 SCR6。 由于 LED 體積小、功耗省、響應(yīng)快、所以用途很廣。通過 ULN2803 驅(qū)動，再接限流電阻，最后接到數(shù)碼管上，即 LED 顯示。程序流程圖如下圖 51 所示： 圖 51 主程序流程圖 初始化 開中斷 鍵盤 速度 PID 顯示 電流 PID 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 31 速度 PID 程序 其程序如下圖 52 所示： 圖 52 速度 PID 程序流 程圖 輸入 Cn Rn 計(jì)算 en= rn 計(jì)算 Pp=Kp(enen1) 計(jì)算 PI=KI*en un? un1, en1? en2 en? en1 ? un un= un1+PI+Pp+PD 計(jì)算 PI+Pp 計(jì)算 PD=KD(en2en1en2) 返回 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 32 參數(shù)內(nèi)存 符號 說明 存儲單元 符號 說明 3AH enL en 低 8位 3BH e Hn,1? e 1?n 高 8位 3CH e Ln,1? e 1?n 低 8位 3DH e Hn ,2? e 2?n 高 8位 2AH Cn 采樣值 3EH e Ln,2? e 2?n 低 8位 2BH 暫存單元 3FH PIH P1 高 8位 2FH unH un 高 8位 40H PIL P1 低 8位 30H unL un 低 8位 45H K S 導(dǎo)通定時(shí) 31H rnH 給定值高 8位 46H 暫存單元 32H rnL 給定值低 8位 47H 暫存單元 33H KPH KP 高 8位 48H 暫存單元 34H KPL KP 低 8位 49H 暫存單元 35H KIH KI 高 8位 4AH 暫存單元 36H KIL KI 低 8位 4BH 暫存單元 37H KDH KD 高 8位 4CH 暫存單元 38H KDL KD 低 8位 4DH 暫存單元 39H enH en 高 8位 暫存單元 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 33 電流 PID 其程序流程圖如下圖 54 所示： 圖 53 電流 PID程序流程圖 輸入 *nU 1nU 計(jì)算 en= rn－ 計(jì)算 Pp=Kp(enen1) 計(jì)算 PI=KI*en un? un1, en1? en2 en? en1 ? un un= un1+PI+Pp+PD 計(jì)算 PI+Pp 計(jì)算 PD=KD(en2en1en2) 返回 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 34 參數(shù)內(nèi)存分配表 存儲單元 符號 說明 存儲單元 符號 說明 5BH enL en 低 8位 5CH e Hn,1? e 1?n 高 8位 5DH e Ln,1? e 1?n 低 8位 5EH e Hn ,2? e 2?n 高 8位 4EH Cn 采樣值 5FH e Ln,2? e 2?n 低 8位 4FH 暫存單元 60H PI