【正文】 相應(yīng)的諧波銅損為 （552）式中，R為電機(jī)每相的有效電阻。這里，計(jì)算器的脈沖為。從圖527還可以看出，%時(shí)（100%對(duì)應(yīng)于方波電壓輸出），5次和7次諧波都可以完全消除。因此有 a=0 （540）v（t）= （541）式中 （542） 假設(shè)圖示波形具有單位幅值，即v（t）=，則b可以求出如下： （543）根據(jù)表達(dá)式 （544）可以得出式（543）中的第一項(xiàng)和最后一項(xiàng)為 （545） （546）將式（545），式（546）代入式（543）并求出式中其它的積分項(xiàng)，可得 （547）注意在（547）中有k個(gè)變量（即，…，），因此需要有k個(gè)方程式去解出這k個(gè)變量的數(shù)值。在較低的基波頻率下，這種基波電壓的損失以及低頻諧波畸變會(huì)變得很嚴(yán)重。當(dāng)兩個(gè)器件都關(guān)斷時(shí)，+i繼續(xù)通過(guò)D流通，從而造成了如圖所示陰影面積的脈沖伏秒（Vt）面積損失。這種效應(yīng)可以用圖524中三相逆變橋中的a相橋臂來(lái)解釋。在這個(gè)區(qū)域，載波比P可以是一個(gè)非整數(shù)，相位可能連續(xù)的移動(dòng)，這將會(huì)產(chǎn)生諧波問(wèn)題以及變化的直流偏移（差拍效應(yīng)）。 圖521 過(guò)調(diào)制區(qū)的波形 圖522 SPWM過(guò)調(diào)制輸出傳遞特性 對(duì)于變速傳動(dòng)，逆變器輸出電壓和頻率應(yīng)按圖214所示關(guān)系變化。為了使器件能有一個(gè)完整的開關(guān)操作，應(yīng)保持一個(gè)最小的凹口和脈沖寬度。選擇載波頻率需要折中考慮逆變器損耗和點(diǎn)擊損耗。事實(shí)上，通過(guò)將某些三次諧波成分加入到調(diào)制波中，%。例如，圖中給出了開關(guān)半橋逆變器中的構(gòu)成的波形，為防止的同時(shí)導(dǎo)通而設(shè)計(jì)的之間的死區(qū)時(shí)間在圖中被忽略了。圖518 PWM控制輸出電壓的工作原理PWM分類在過(guò)去的文獻(xiàn)中已提出了很多的PWM技術(shù)，下面是對(duì)這些PWM技術(shù)的分類。最后，對(duì)評(píng)審論文的各位專家、學(xué)者表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)[1]戴廣農(nóng)，基于CAN總線的智能多功能交流電機(jī)軟起動(dòng)器系統(tǒng)[D]：[碩士學(xué)位論文]，上海：上海交通大學(xué)，[2],Gamml and Nabil Abd ELLatif,A Novel DC Chopper Drive for a singlephase Induction Motor[J],IEEE Industrial Electronics,1995,(1), 3338[3]湖南開利科技股份有限公司，交流籠式電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)，[4]黃俊等，電力電子變流技術(shù)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，1993[5]天津天傳電子有限公司，交流籠型電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用手冊(cè)，[6]趙相賓，劉國(guó)林，變頻調(diào)速和軟起動(dòng)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]，自動(dòng)化博覽，[7]陳翔宇，江和，淺析異步電機(jī)電子軟起動(dòng)器的現(xiàn)狀和展望[J]，電氣開關(guān)， [8]陳伯時(shí)主編，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社，[9]謝運(yùn)祥，歐陽(yáng)森，電力電子單片機(jī)控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，[10]厲無(wú)咎，智能化軟起動(dòng)器[J]，低壓電器，[11]張軍，AVR單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例[M]，中國(guó)電力出版社，附錄A 譯文脈寬調(diào)制技術(shù)前面討論的三相6階梯逆變器既有其優(yōu)點(diǎn)也有其局限性。本論文設(shè)計(jì)的軟起動(dòng)器是一種可實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)、軟停止、節(jié)能、故障保護(hù)、報(bào)警等功能的較完整的電機(jī)控制系統(tǒng)，同時(shí)具有較好的耐用性和良好的性價(jià)比。當(dāng)子程序退出前，需要將保護(hù)的數(shù)據(jù)按序恢復(fù)，以保證主程序的正常運(yùn)行。但是，硬件抗干擾還不能將所有的干擾都清除干凈，因此，必須配合適當(dāng)?shù)能浖垢蓴_措施，使系統(tǒng)工作更加可靠。光藕隔離具有很強(qiáng)的抗干擾能力是由于:l)光藕輸入阻抗很小，一般為100~ lK之間，而干擾源內(nèi)阻很大，通常為100~ 100。在低壓下，當(dāng)濾波電路載有大電流時(shí)，宜用小電感和大電容構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)。若無(wú)內(nèi)阻存在，任何干擾噪聲都會(huì)被電源短路吸收，在線路中無(wú)法建立干擾電壓。后向通道干擾使各種輸出信號(hào)混亂，不能正確反應(yīng)微機(jī)系統(tǒng)的真實(shí)輸出量。系統(tǒng)的接地裝置不良或不合理，也是引入干擾的重要途徑。讓T0工作在定時(shí)器方式，在中斷程序中，完成一個(gè)顯示位的動(dòng)態(tài)刷新。具體電路如圖212所示。集成芯片U8用于將單片機(jī)的串口信號(hào)與PC的串口信號(hào)連接起來(lái)，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。若電流超出設(shè)定的限定范圍則經(jīng)窗口比較器輸出三相不平衡信號(hào)：正常情況下窗口比較電路輸出 15V 電壓，以示正常，否測(cè)輸出 +15V 電壓。圖28 窗口比較電路 Comparison of the circuit window電流測(cè)量通道共三個(gè)，分別測(cè)量、各由端子 和，和，和引入。圖26 電源測(cè)量 Power measurement在這部分電路中，LM324為運(yùn)放集成電路，一個(gè)芯片里集成了4個(gè)運(yùn)算放大器，分別用后綴A、B、C、D表示，LM324的引腳和內(nèi)部接線以及典型原理圖如圖27所示。單電源工作時(shí)引腳3(VSS)地，而引腳17(VDD)允許施加的電壓為8～18V。該端用來(lái)進(jìn)行故障狀態(tài)下封鎖TC787/TC788的輸出，高電平有效，應(yīng)用中，接保護(hù)電路的輸出。圖25 TC787引腳圖 Pin of TC787各引腳的名稱、功能及用法如下：1）同步電壓輸入端：引腳1()、引腳2()及引腳18()為三相同步輸入電壓連接端。它可單電源工作，也可雙電源工作，主要適用于三相晶閘管移相觸發(fā)和三相功率晶體管脈寬調(diào)制電路，以構(gòu)成多種交流調(diào)速和變流裝置。MAX232的特點(diǎn)包括：1）5V電源工作。圖23 軟起動(dòng)器單片機(jī)控制系統(tǒng)的CPU電路部分 Soft starter control system for singlechip CPU circuit part 通信部分芯片的選擇通信部分電路采用MAX232芯片。0~8MHz。2通道10位和1通道8位PWM脈寬調(diào)制輸出，可做D/A轉(zhuǎn)換器；SPI同步接口；全雙工UART。由于頻率不變，電壓降低時(shí)會(huì)引起電機(jī)中磁場(chǎng)飽和，因此這種方式調(diào)速效果有限。一般在軟起動(dòng)器中常設(shè)置的停車方式有自由停車和軟停車兩種，其電壓變化曲線如圖14所示。（5）限壓起動(dòng) 如圖13（e）所示，電動(dòng)機(jī)在空載或輕載條件下起動(dòng)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)阻力轉(zhuǎn)矩較小，電動(dòng)機(jī)比較容易起動(dòng)和加速，電動(dòng)機(jī)在一個(gè)比較合適的恒定電壓方式下起動(dòng)，也不會(huì)產(chǎn)生很大的起動(dòng)電流，此時(shí)可以采用限壓起動(dòng)方式。在這種方式下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流未達(dá)到設(shè)定的限流值時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍然按電壓斜坡方式起動(dòng)，一旦電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)將停止觸發(fā)角的進(jìn)一步減小，從而使電動(dòng)機(jī)端電壓維持不變，此時(shí)由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍在上升，使反電動(dòng)勢(shì)繼續(xù)增加，因而電動(dòng)機(jī)電流將會(huì)減小。此時(shí)輸出電壓最大。為此（1）在三相電路中至少要有一相的正向晶閘管與另一相的反向晶閘管同時(shí)導(dǎo)通；（2）為保證輸出電壓三相對(duì)稱并有一定的調(diào)節(jié)范圍，要求晶閘管的觸發(fā)脈沖除了必須與相應(yīng)的交流電源有一致的相序外，各觸發(fā)脈沖之間還必須嚴(yán)格地保持一定的相位關(guān)系。當(dāng)然，采用相控技術(shù)產(chǎn)生的諧波，會(huì)在異步電機(jī)中引起附加損耗，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等不良影響。④晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓電流小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。對(duì)于變頻調(diào)速而言，多采用前者，對(duì)軟起動(dòng)而言，一般采用后者。現(xiàn)有大多數(shù)軟起動(dòng)器僅適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩50%的拖動(dòng)系統(tǒng)。我國(guó)軟起動(dòng)技術(shù)起步于80年代初期，以后也推出了各種品牌的軟起動(dòng)器，但在技術(shù)上和可靠性上與國(guó)外同類產(chǎn)品尚有一定的差距。近二十多年來(lái)，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)應(yīng)用領(lǐng)域得到應(yīng)用，在某些領(lǐng)域應(yīng)用顯示出獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。（2）控制無(wú)觸點(diǎn)。[3]這種軟起動(dòng)器（調(diào)壓式）主回路采用晶閘管三相交流調(diào)壓電路（在功率較小時(shí)可采用三只雙向晶閘管，而功率較大時(shí)用三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管即可），其等效電路如圖1所示。加之微機(jī)控制技術(shù)與電力電子技術(shù)的緊密結(jié)合，為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)節(jié)能提供了全新的思路，這樣，就出現(xiàn)了采用電力半導(dǎo)體器件用于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制的新型起動(dòng)方式。為了使電動(dòng)機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，并很快達(dá)到額定轉(zhuǎn)速正常工作，要求電動(dòng)機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩且起動(dòng)電流不能太大。一般鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)電流倍數(shù)，嚴(yán)重情況下，可能達(dá)到十倍以上，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。希望在起動(dòng)時(shí)有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩以帶動(dòng)負(fù)載快速達(dá)到正常轉(zhuǎn)速，但不希望有較大的起動(dòng)電流。三相交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠和價(jià)格便宜而被廣泛采用。同時(shí)，由于起動(dòng)應(yīng)力較大，使得負(fù)載設(shè)備使用壽命降低[1]。其中自耦降壓起動(dòng)設(shè)備復(fù)雜，Y－△轉(zhuǎn)換起動(dòng)附加設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單，但起動(dòng)電流仍較大，只適合小型電機(jī)起動(dòng)，延邊三角形起動(dòng)電流亦較大[2]。所以傳統(tǒng)的起動(dòng)方法僅適用于中小型電機(jī)的起動(dòng)控制，而對(duì)大功率的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，并不是理想的方案。這種變頻起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是性能可靠，可同時(shí)用于電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制，不足之處是目前變頻器的造價(jià)仍較高、維護(hù)保養(yǎng)較困難，而且在不需要調(diào)速控制的場(chǎng)合，不能充分發(fā)揮其變頻調(diào)速功能，因此不適合在我國(guó)大量推廣應(yīng)用。軟起動(dòng)器其實(shí)質(zhì)是降壓起動(dòng)，與傳統(tǒng)降壓起動(dòng)不同之處在于無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，起動(dòng)電壓和起動(dòng)電流任意可調(diào)。 （4）由于采用單片機(jī)控制，可在起動(dòng)前對(duì)主回路進(jìn)行故障診斷，且數(shù)字化的控制具有較穩(wěn)定的靜態(tài)特性，不易受溫度、電源電壓及時(shí)間變化等因素的影響，因此提高了系統(tǒng)的可靠性，有助于系統(tǒng)維護(hù)。目前，國(guó)外對(duì)晶閘管三相交流調(diào)壓電路的研究已從對(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(guò)建立比較準(zhǔn)確實(shí)用的數(shù)學(xué)模型，找到適于三相交流調(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)。今后，軟起動(dòng)器將著力于向以下幾個(gè)方向發(fā)展[7]：(1)采用集成移相調(diào)控晶閘管模塊，將復(fù)雜的移相控制電路與晶閘管管芯集成為一體，組成一個(gè)完整的電力移相調(diào)控開環(huán)系統(tǒng)。所謂智能化應(yīng)包括“判斷、推論、理解、識(shí)別、規(guī)劃、學(xué)習(xí)”，即軟起動(dòng)器應(yīng)對(duì)以往的起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行判斷和評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果自動(dòng)修改起動(dòng)曲線，實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)。 晶閘管的調(diào)壓原理 晶閘管的工作條件晶閘管的工作原理通常是用串級(jí)的雙晶體管模型來(lái)解釋的，晶閘管的工作條件：①晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)電源切斷時(shí)，電機(jī)氣隙中的磁場(chǎng)將由轉(zhuǎn)子中的瞬態(tài)電流來(lái)維持，且隨著轉(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)間間隔較長(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有可能會(huì)有較大的差別，這樣就會(huì)引起較大的電流沖擊，將會(huì)危及晶閘管的安全。本軟起動(dòng)系統(tǒng)采用晶閘管調(diào)壓原理，通過(guò)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)器的各種功能。圖12 軟起動(dòng)器主電路圖 The main circuit diagram of soft starter 主電路每相采用兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)或一個(gè)雙向晶閘管器件，一般當(dāng)軟起動(dòng)器的功率很大時(shí)，采用兩個(gè)獨(dú)立的晶閘管反并聯(lián)，當(dāng)功率不大時(shí)，為減小體積，可以采用雙向晶閘管；與晶閘管并聯(lián)的RC網(wǎng)絡(luò)和非線性壓敏電阻（QK）是用來(lái)做晶閘管的過(guò)電壓吸收和保護(hù)的；交流接觸器KM作為晶閘管的旁路開關(guān)，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后，可以將晶閘管旁路，避免由晶閘管接通電源而產(chǎn)生的通態(tài)損耗；JR為熱繼電器，為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載或缺相保護(hù)；TV為線路電源電壓互感器，此信號(hào)送到控制檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)電壓和欠電壓保護(hù)；TA為電流互感器，經(jīng)TA衰減并隔離的電動(dòng)機(jī)繞組電流信號(hào)送到控制電流處理，便于控制電路對(duì)起動(dòng)電流的監(jiān)視，并實(shí)現(xiàn)限電流起動(dòng)、過(guò)電流保護(hù)等功能；三相同步變壓器通過(guò)不同的連接方式，可以按照三相交流調(diào)壓電路的控制規(guī)律要求，為晶閘管的移相觸發(fā)電路提供同步信號(hào)；移相觸發(fā)模塊根據(jù)觸發(fā)角指令的要求，結(jié)合同步信號(hào)，給主電路各晶閘管實(shí)時(shí)發(fā)出觸發(fā)脈沖，控制晶閘管的導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)主電路的正常調(diào)壓工作。在這種起動(dòng)方式下，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的起動(dòng)時(shí)間，控制晶閘管的導(dǎo)通角由初始值逐漸下降到零，從而使電動(dòng)機(jī)端電壓從給定初始值平滑爬升到全壓。（4）帶突跳的斜坡限流起動(dòng) 如圖13（d）所示，這種起動(dòng)方式是在帶突跳的電壓斜坡起動(dòng)方式的基礎(chǔ)上，增加電流限制環(huán)節(jié)。自由停車是指在停車指令下達(dá)時(shí)，關(guān)斷電動(dòng)機(jī)的供電回路，使電動(dòng)機(jī)在端電壓為零的條件下，依靠電動(dòng)機(jī)的摩擦轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到零；軟停車是指控制系統(tǒng)在接到停車指令后，控制觸發(fā)脈沖角由輸出值逐漸上升到150176。（3）節(jié)能運(yùn)行模式當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷較輕時(shí)，軟起動(dòng)器自動(dòng)降低施加于電動(dòng)機(jī)定子上的電壓，減少了電機(jī)電流的勵(lì)磁分量，從而提高了電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。2）數(shù)據(jù)和非易失性程序存儲(chǔ)器8KB的在線可編程FLASH存儲(chǔ)器，可擦寫1000次以上；512B的SRAM。掉電模式：1A。PD5初始化為成PWM輸出工作方式，作為晶閘管觸發(fā)脈沖的控制命令輸出，單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算輸出一定占空比的PWM波，此PWM波經(jīng)過(guò)濾波后獲得0～5V直流電壓送觸發(fā)脈沖模塊，作為觸發(fā)脈沖腳的控制命令，該電壓正比于PWM波的占空比。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器將TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為EIA/TIA232E電平。5）符合甚至優(yōu)于ANSI標(biāo)準(zhǔn)EIA/。每隔一定時(shí)間遞減1176。3）控制端a）