【正文】 5圖 314 電流檢測(cè)電路XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31 過電流保護(hù)電路除了電流反饋信號(hào)檢測(cè)回路外，電流檢測(cè)回路還包括了過流保護(hù)。 電流反饋回路電流反饋信號(hào)取自電機(jī)的定子側(cè)，采樣器件為霍爾元件，采樣后得到三相電流信號(hào)，將此電流信號(hào)經(jīng)過精密電阻得到相應(yīng)的電壓信號(hào)。另有一個(gè)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)中由于單片機(jī)的外部中斷口僅有兩個(gè)，故過壓和欠壓都接到同一個(gè)外部中斷口。在實(shí)際工作中，當(dāng)輸入電壓超過 420V(即 l．1 倍額定電壓)時(shí)則認(rèn)是過電壓，起動(dòng)過電壓保護(hù)；而當(dāng)輸入電壓低于 340V(即 0．9 倍額定電壓)時(shí)則認(rèn)為是欠電壓，起動(dòng)欠電壓保護(hù) [11]。通過計(jì)算單片機(jī) I/O 口的高低維持時(shí)間，我們就可以計(jì)算出晶閘管的導(dǎo)通角，作為輸出電壓反饋，同時(shí)可以檢測(cè)出電壓是否缺相，并發(fā)出報(bào)警信息，及時(shí)通知操作人員出現(xiàn)故障的某一相電源。 電壓反饋回路XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29電壓反饋回路如圖 312 所示。 我們假設(shè)電路 I 接的是電源的 U、V 相，而電路 II 接的是 V、W 相，這樣在三相電源正常工作時(shí)，當(dāng) UV 線電壓發(fā)生正跳變(即從負(fù)半波轉(zhuǎn)為正半波)時(shí)，VW 線電壓為負(fù)，那么電路 II 送入 CPU 的信號(hào)就為低電平；當(dāng) UV 線電壓發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，VW 線電壓為正，那么電路 II 送入 CPU 的信號(hào)是高電平(如果電路 II 接的是 W、V 相，那么兩次送入 CPU 的信號(hào)高低電平情況就相反)。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)在于：一方面，在起動(dòng)未開始或是開始瞬間，這個(gè)電路就可以檢測(cè)到器件電壓零點(diǎn)；另外，由于輸入的交流信號(hào)是直接從電源側(cè)獲取的，因此這就不需要像其他電路那樣需要先利用變壓器取得交流信號(hào)再進(jìn)行處理，這樣就既節(jié)省了線路板的空間，又節(jié)約了成本 [9]。整個(gè)工作過程大體是這樣的：由電源側(cè)來的線電壓信號(hào)經(jīng)過2 個(gè)電阻和 1 個(gè)二極管，變成半波交流信號(hào)，這個(gè)交流信號(hào)在正半波時(shí)觸發(fā)光耦導(dǎo)通，從而使得右側(cè)輸入到單片機(jī)的是高電平信號(hào)；而當(dāng)光耦左側(cè)交流信號(hào)處于低電平時(shí)，光耦則截止。只有準(zhǔn)確的測(cè)量出電壓的過零點(diǎn)，才能精確的控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)兩端電壓的無極加載，完成軟起動(dòng)的功能。 電壓檢測(cè)回路在電壓檢測(cè)回路中，盡量實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)功能。為了限制電路電壓上升率過大，確保晶閘管安全運(yùn)行，本設(shè)計(jì)在晶閘管兩端并聯(lián)RC 阻容吸收網(wǎng)絡(luò)，利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓上升率。(2)過電壓保護(hù)我們知道晶閘管有一個(gè)重要的特性參數(shù)，即斷態(tài)電壓臨界上升率 du/dt。直流電源同步電源輸入KJ004 產(chǎn)生單脈沖KJ042 產(chǎn)生脈沖調(diào)制列4066模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)寬窄切換脈沖放大驅(qū)動(dòng)SCR寬脈沖列XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26圖 39 觸發(fā)電路框圖 晶閘管保護(hù)電路晶閘管由于擊穿電壓接近工作電壓，熱容量又較小，所以承受過電壓、過電流能力較差，短時(shí)間內(nèi)的過電壓、過電流都可能造成元件損壞。隔 60176。V 2 截止?fàn)顟B(tài)持續(xù)的時(shí)間就是鋸齒波的寬度，其大小取決于充電時(shí)間常數(shù) R1C1。晶閘管電路處于逆變狀態(tài)。的位置。例如 240176。在三相全控橋電路中，接感性負(fù)載電流連續(xù)時(shí)，脈沖初始相位應(yīng)定在 a=90176。如果 uco=0，u p 為負(fù)值時(shí)，b 4 點(diǎn)的波形由 uh+up 確定。V 2 導(dǎo)通時(shí)，因 R4 很小故 C2 迅速放電，u b3 電位迅速降到零伏附近。鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié)XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25鋸齒波電壓形成的方案較多，如采用自舉式電路、恒流源電路等。電容 C3 放電和反向充電，使 V5 基極電位上升，直到 ub5E1(15V)，V 5 又重新導(dǎo)通。V 5 飽和導(dǎo)通。171。如圖 38 為同步信號(hào)為鋸齒波的觸發(fā)電路，其輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個(gè)晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的電路），也可為單窄脈沖。由于異步電機(jī)在直接起動(dòng)時(shí)的電流為 6～7 倍的額定電流。在本文設(shè)計(jì)中電機(jī)為 220V 的三步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)公式計(jì)算可得晶閘管耐壓在 622V 933V 范圍內(nèi)。晶閘管由于過電流過電壓能力低，又常常工作在不同的電流波形情況下，給額定電流的選擇帶來一定的困難，如若額定值選擇不當(dāng)，會(huì)造成不必要的損失或浪費(fèi)。軟停車開始時(shí)，接觸器再次打到雙向晶閘管端，軟起動(dòng)器投入到停車運(yùn)行，如此重復(fù)來完成軟起動(dòng)和軟停車。當(dāng)供電電壓不變時(shí)，通過改變晶閘管的控制角，可以改變晶閘管的輸出電壓。2siniUwt? 圖 35 晶閘管單相調(diào)壓電路 圖 晶閘管輸出電壓波形圖 35 為一路晶閘管輸出波形示意圖。180???在晶閘管交流調(diào)壓系統(tǒng)中，晶閘管可以借負(fù)載電流波形過零而自行關(guān)斷，不需另加換流電路，所以其主要優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單、調(diào)壓裝置體積小，價(jià)格低廉、使用及維修方便。當(dāng)斷流時(shí)間間隔稍長(zhǎng)時(shí)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子中感應(yīng)的電勢(shì)和重新接通時(shí)的電源電壓在相位上可能會(huì)有相當(dāng)大的差別，這樣就會(huì)出現(xiàn)較大的電流沖擊，可能危及晶閘管的安全．如通斷交替頻率較高，每次通斷時(shí)間隔中交流電周波數(shù)較少，采用整周波斬波控制方法可能調(diào)壓不夠平滑，所以在異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓控制中多用相控技術(shù)，當(dāng)然采用相控技術(shù)在輸出電壓波形中含有相當(dāng)大的諧波，在異步電動(dòng)機(jī)中會(huì)引起附加損耗，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等不良影響。斬波調(diào)壓就是用雙向晶閘管作為靜止接觸器，交替的接通與切斷幾個(gè)周波的電源電壓，用改變接通時(shí)間與切斷時(shí)間之比來控制輸出電壓的有效值。C；Ⅳ 類品為10～+70176。引腳的排列、名稱、功能和用法主要參數(shù)限制（1）電源電壓：DC +15V177。 KJ041 的輸出引腳在 L端為高電平時(shí)均變?yōu)榈碗娖剑欢?L 端為低電平時(shí)， KJ041 的輸出引腳按輸入引腳的狀態(tài)和 KJ041 的工作機(jī)理正常輸出脈沖。使用中接用戶系統(tǒng)供電電源的地端。C 。10%（2）電源電流： ≤20mA（3）輸出脈沖最大負(fù)載電流：≤20mA （4）輸出脈沖幅值：≥1V（5）輸入端二極管最高承受反壓：≥30V（6）控制端正向電流：≤3mA（7） 允許使用環(huán)境溫度：Ⅰ類品為55～+125 176。 。 （3）KJ004 最大輸出能力：100mA（流出脈沖電流） 。（同步電壓 30V，同步輸入電阻 15KΩ） 。 電源電流：正電流≤15mA，負(fù)電源≤10 mA。 《半導(dǎo)體集成電路外型尺寸》SJ1100—76圖３1 KJ004 引腳圖 與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似,分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)調(diào)整鋸齒波斜率電位器 RW1，可以使不同的移相控制電壓獲得整個(gè)范圍。圖 211 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)波形(5)電壓控制起動(dòng)電壓控制起動(dòng)是在保證起動(dòng)壓降一定的前提下使電動(dòng)機(jī)獲得最大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能地縮短起動(dòng)時(shí)間，是最優(yōu)的輕載軟起動(dòng)方式，如圖 212 所示。XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15圖 210 轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)波形(4)轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)與轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)一樣，也是用在重載起動(dòng)的場(chǎng)合。圖 29 電壓斜坡啟動(dòng)波形 (3)轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)主要用于重載起動(dòng)，如圖 210 所示。輸出電壓先迅速升至 U(U，為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需的最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的電壓值)，然后按設(shè)定的斜率逐漸升高電壓。該方法應(yīng)用較多，適用于風(fēng)機(jī)，泵類負(fù)載。下面詳細(xì)介紹：(1)限流起動(dòng)限流起動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程中限制其起動(dòng)電流不超過某一設(shè)定值 Im 的軟起動(dòng)方式，起動(dòng)波形如圖 28 所示。因此，改變晶閘管觸發(fā)角 的同時(shí)也要兼顧功率因數(shù)角 的變化情況。對(duì)于恒定的負(fù)載而言，功率因數(shù)角 是常量，??? ?導(dǎo)通角 僅僅與觸發(fā)角 有關(guān)。晶閘管任意一相的電壓波形如圖 27 所示，其中電網(wǎng)電壓的波形是完整的正弦波， 是晶閘管的觸發(fā)角， 是負(fù)載的功率因數(shù)角(也叫晶閘管的續(xù)流??角)， 是晶閘管的導(dǎo)通角。要實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)起動(dòng)，需要控制電機(jī)的輸入電壓，使其按照某種曲線由小到大逐漸上升。由于主電路中沒有中線，因此在工作時(shí)若要負(fù)載電流流通，至少要有兩相構(gòu)成通路。?本系統(tǒng)軟起動(dòng)器采用晶閘管調(diào)壓原理，通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)定子輸入端電壓的大小和相位實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)的各種功能。此外，由于異步電機(jī)是感性負(fù)載，從電力電子學(xué)中可以知道，當(dāng)晶閘管交流調(diào)壓回路帶有感性負(fù)載時(shí)，只有當(dāng)移相角大于負(fù)載的功率因數(shù)角時(shí)，才能起到調(diào)壓的作用。當(dāng)電源切斷時(shí)，電動(dòng)機(jī)氣隙中的磁場(chǎng)將由轉(zhuǎn)子中的瞬態(tài)電流來維持，并隨著轉(zhuǎn)子而旋轉(zhuǎn)，氣隙磁場(chǎng)在定子繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)頻率將有所變化，當(dāng)斷流時(shí)問隔較長(zhǎng)時(shí)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子中感應(yīng)的電勢(shì)和重新接通時(shí)的電源電壓在相位上可能會(huì)有很大的差別，這樣就會(huì)出現(xiàn)較大的電流沖擊，可能危及晶閘管的安全。但是晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品也有缺點(diǎn)。10 年前，電氣工程界就有人預(yù)言，晶閘管軟起動(dòng)將引發(fā)軟起動(dòng)行業(yè)的一場(chǎng)革命。在電動(dòng)機(jī)定子回路中，通過串入限流作用的電力器件實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，叫做降壓或者限流軟起動(dòng)。自耦變壓器起動(dòng)法不受電動(dòng)機(jī)繞組接線方式(丫接法或△接法)的限制，允許的起動(dòng)電流和所需起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可通過改變抽頭進(jìn)行選擇，但設(shè)備費(fèi)用較高。按啟動(dòng)按鈕后 KM1 線圈通電吸合并自鎖，其主觸頭閉合，將自耦變壓器線圈接成星形，與此同時(shí)由于 KM1 輔助常開觸點(diǎn)閉合，使得接觸器 KM2 線圈通電吸合，KM2 的主觸頭閉合由自耦變壓器的低壓抽頭(例如 65％)將三相電壓的 65％接入電動(dòng)。由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，該方法只適合于輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。KM2 閉合時(shí)，定子繞組為星形(丫)接法，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。K MM3~F U 2F U 3F U 1RF RQU V W圖 23 定子串電阻或電抗起動(dòng)原理圖(2)星三角形(丫△)起動(dòng)星三角形起動(dòng)法是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組為星形(丫)接法，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將繞組切換為三角形(△ )接法，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行的一種起動(dòng)方式。因此，這種起動(dòng)方法僅僅適用于空載或輕載起動(dòng)場(chǎng)合。因此，減壓起動(dòng)方法一般只適用于輕載或空載情況。如果功率大于7．5kW，而電源總?cè)萘枯^大，能符合下式要求的話，電動(dòng)機(jī)也可允許直接起動(dòng)。然而這種起動(dòng)方法有諸多不足。起動(dòng)時(shí)通過一些直接起動(dòng)設(shè)備，將全部電源電壓(即全壓)直接加到異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下進(jìn)行起動(dòng)。下面針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性，分析起動(dòng)方式的原理和應(yīng)用。st UIrx?由式(212)和式(213)可知，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩正比于定子端電壓的平方，起動(dòng)電流正比于定子電壓。239。)UIrxs?將式(210)代入(29)得： (211)??211 239。由式(27)和式(28)可得：XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6 (29)21039。其中 Pem 為： (27)1221239。39?；?T 形等效電路的數(shù)學(xué)模型為： (21) 111uE ()Zirjxi?????? (22)2Ijs（ +） (23)12mii?? (24)??2E39。在不改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的物理量和異步電機(jī)的電磁性能的前提下，經(jīng)頻率和繞組的計(jì)算，把異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的頻率、相數(shù)、每相有效串聯(lián)匝數(shù)都?xì)w算成和定子繞組一樣，即可用歸算過的基本方程式推導(dǎo)出異步電動(dòng)機(jī)的等效電路。2 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制的研究 交流三相異步電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)啟動(dòng)技術(shù)，如定子串電阻/電抗器啟動(dòng)、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)、星形三角形降壓?jiǎn)?dòng)、轉(zhuǎn)子串電阻或頻敏變阻器啟動(dòng)等，在交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)技術(shù)發(fā)展過程中都有過重要應(yīng)用。包括主電路，觸發(fā)電路，檢測(cè)電路，XX 大學(xué) XX 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4控制電路，驅(qū)動(dòng)電路等。隨著數(shù)字直流 PWM 調(diào)壓技術(shù)的應(yīng)用，以及采用高性能的單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，可以使軟啟動(dòng)器具有控制快速準(zhǔn)確、響應(yīng)快、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)外對(duì)晶閘管三相交流調(diào)壓電路的研究己經(jīng)從對(duì)控制電壓、控制電機(jī)電流的開環(huán)、閉環(huán)方式，發(fā)展到通過建立比較準(zhǔn)確實(shí)用的數(shù)學(xué)模型，找到適用于三相交流調(diào)壓電路電機(jī)負(fù)載的控制方法，從而使三相交流調(diào)壓電路電機(jī)負(fù)載性能更優(yōu) [3]。在沒有調(diào)速要求使用的場(chǎng)合下，起動(dòng)負(fù)載較輕時(shí)一般采用晶閘管軟起動(dòng)。近三十多年來，國(guó)外對(duì)晶閘管三相交流調(diào)壓電路進(jìn)行了廣泛的研究，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。近三十年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，使無電弧開關(guān)和連續(xù)調(diào)節(jié)電流成為可能。在技術(shù)上和可靠性上與國(guó)外同類產(chǎn)品尚有一定的差距。此外，它還具有多種對(duì)電機(jī)保護(hù)功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備的諸多弊端。該軟啟動(dòng)設(shè)備平滑了異步電動(dòng)機(jī)加速過程，大大減緩了對(duì)電網(wǎng)及機(jī)械設(shè)備的沖擊。為了降低起動(dòng)電流，人們采用了各種降壓起動(dòng)技術(shù)。同時(shí)，由于啟動(dòng)應(yīng)力較大，使得負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。然而，它是以反電勢(shì)為主的負(fù)載，即以反電勢(shì)來平衡外加電壓。 Thyristor。本文設(shè)計(jì)的軟起動(dòng)器操作方便簡(jiǎn)單，能夠使電機(jī)順利起動(dòng)。這種情況對(duì)電機(jī)本身及周圍電網(wǎng)都有非常不利的影響。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W 歷而使用過的材料。但它也有明顯的缺點(diǎn)，那就是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，起動(dòng)電流過大。然后是對(duì)電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器模式的設(shè)計(jì)，但主要還是軟起動(dòng)器的硬件電路設(shè)計(jì)。關(guān)鍵