【正文】 北方工業(yè)大學(xué) 。2020 年 02 期 [2]李金 ,粟梅 。 第四章 軟件的設(shè)計(jì) 25 圖 45 主程序流程圖 初始化 主程序入口 從 ROM 中讀取數(shù)據(jù) 讀按鍵 鍵處理 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 第 五 章 總結(jié) 本文通過系統(tǒng)構(gòu)建與方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試，證明所設(shè)計(jì)的智能軟起動(dòng)控制系統(tǒng)是成功的，通過對本課題的設(shè)計(jì)與研究可以得出以下結(jié)論： （ 1）基于單片機(jī)的電機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng) 的控制效果是明顯的，電壓能從零連續(xù)起調(diào)，可以做到無過流，起動(dòng)力矩也大。 圖 41定時(shí)顯示子程序流程圖 障處理的程序設(shè)計(jì) 故障處理子程序如圖 42。電動(dòng)機(jī)的斷相與過載保護(hù)電動(dòng)機(jī)的斷相與過載保護(hù)的檢測信號(hào)都是線電流所以在簡化電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的電子線路設(shè)計(jì)時(shí)可用過載保護(hù)代替斷相保護(hù)特別是檢測電路的設(shè)計(jì)。因此對電動(dòng)機(jī)三相線電流進(jìn)行不對稱鑒別檢測斷相故障是可靠的并且也是可行的。 （ 2） 電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行對電動(dòng)機(jī)造成危害的有： 起動(dòng)前斷相 缺相發(fā)生在三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前，則接通電源后，由于定子無法形成旋轉(zhuǎn)磁場也就無法起動(dòng)， 轉(zhuǎn)子左右擺動(dòng)，有強(qiáng)烈的 “ 嗡嗡 ” 聲，起動(dòng)電流約為工作電流的 4－ 7倍，時(shí)間一長必會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。完成 TLC5615 的控制，待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)從 PO7 輸出到 TLC5615 的數(shù)據(jù)輸入端 DIN 提高了轉(zhuǎn)換速度，降低了軟件的復(fù)雜程度。 TLC1543 所需參考電壓由 REF+和REF接入，一般的， REF+接 TLC1543 的 5V 電壓端， REF接地。這樣通過一個(gè)直接的四線接口與主處理器通信。圖中引入一相端子和中心端子的電壓為 220V。三相電流檢測電路，如圖 31 所示。該中斷 子程序既可發(fā)送一個(gè) 16 位數(shù)據(jù)，也可連續(xù)發(fā)送多個(gè)，非常方便。單片機(jī)的 RXD、TXD 引腳分別接 MAX7219 的 DIN、 CLK，以 P3． 2 控制 LOAD 引腳。從 DIN 輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過 16． 5個(gè) CLK 脈沖后移到 DOUT 引腳上。停機(jī)寄存器控制 顯示器為停機(jī)或正常工作狀態(tài)，停機(jī)狀態(tài)下描振蕩器停止工作，消隱所有顯示位。 MAX7219 有多種封裝形式，如窄式 DIP 封裝。 LED數(shù)碼管顯示有動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。 MCS51 具有比較大的尋址空間，地址線寬達(dá) 16 條，即外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器的尋址范圍達(dá) 216=64kB，這作為單片機(jī)控制來說已是比較大的，這同時(shí)具備對 I/O 口的訪問能力。正因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能和完善的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致后來的許多廠商多沿用或參考了其體系結(jié)構(gòu)，有許多世界大的電氣商豐富和發(fā)展了 MCS51 單片機(jī)，象 PHILIPS、 Dallas、 ATMEL 等著名的半導(dǎo)體公司都推出了兼容 MCS51的單片機(jī)產(chǎn)品，就連我國的臺(tái)灣 WINBOND 公司也發(fā)展了兼容 C51(人們習(xí)慣將 MCS51簡稱 C51,如果沒有特別聲明，二者同指 MCS51 系列單片機(jī) )的單片機(jī)品種。一旦電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，靜摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦，其阻力轉(zhuǎn)矩反而減小了。 圖 21 系統(tǒng)圖 該系統(tǒng)主要由三部分組成： 單片機(jī) 控制部分、信號(hào)處理部分和顯示部分。之后，控制器的輸出從起始點(diǎn)開始按照一定斜率上升，上升的斜率和最大值均可由用戶依據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)時(shí)間相對較長。 存在二次沖擊現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中，由于第一章 異步電動(dòng)機(jī)及其啟動(dòng)方式 7 電機(jī)參數(shù)、工況、負(fù)載等參數(shù)與計(jì)算有一定偏差或需要調(diào)整時(shí)，這就需對阻值進(jìn)行調(diào)整和在起動(dòng)過程中對阻值變化進(jìn)行靈活控制。 （ 4） 高壓熱變電阻起動(dòng)器 工作原理 ： 在電機(jī)定子回路串接液體電阻達(dá)到降壓起動(dòng)的目的。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 一次投資與收益 一般地，高壓變頻器用于電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制，具有很高的優(yōu)越性（如調(diào)速性能、降流節(jié)能等），其一次投資具有明顯的收益。當(dāng)然，采用 6 倍脈沖整流電路（如 18 脈沖， 24 脈沖），則諧波電流大大降低，但電路結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，一般采用較少。 在各種起動(dòng)控制方式中 ,其起動(dòng)電流最小。 （ 1） 高壓變頻器 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體電力電子器件在高壓領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛、技術(shù)日趨成熟。 （ 2）起動(dòng)電壓上升斜率可調(diào)，保證了起動(dòng)電壓的平滑性，起動(dòng)電壓可依據(jù)不同的負(fù)載在 30%～ 70%Ue(Ue 為額定電壓 )范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。 軟起動(dòng)的常用起動(dòng)方式 目前的軟啟動(dòng)器有以下五種起動(dòng)方式 （圖 11） ： 圖 11 軟起動(dòng)器的五種起動(dòng)方式 限流起動(dòng)顧名思義是限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，它主要是用在輕載起動(dòng)的負(fù)載降低起動(dòng)壓降，在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動(dòng)力矩，對電動(dòng)機(jī)不利。電網(wǎng)諧波含量的增加，將導(dǎo)致電氣設(shè)備壽命 縮短，網(wǎng)損加大，系統(tǒng)發(fā)生諧波諧振的可能性增加。 直接全壓起動(dòng)的危害性主要有如下幾點(diǎn)： 電動(dòng)機(jī)在空載全壓直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì)達(dá)到額定電流的 5～ 7倍。但是，對于起動(dòng)頻繁的電動(dòng)機(jī)，過大的起動(dòng)電流會(huì)使電動(dòng)機(jī) 內(nèi)部過熱，導(dǎo)致電機(jī)溫升過高，使電機(jī)繞組絕緣過熱而老化。 再看對供電變壓器的影響，整個(gè)交流電網(wǎng)的容量相對于單個(gè)的三相異步電動(dòng)機(jī)來講是非常大的。在設(shè)計(jì)中選用 INTEL 公司的 MCS51 單片機(jī)作為主芯片對變頻器進(jìn)行控制，整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試方便，硬件簡單，易于實(shí)現(xiàn)。 編號(hào) 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 題 目 大容量電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制 學(xué)生姓名 * * 學(xué) 號(hào) **** 系 部 ************* 專 業(yè) ****** 班 級(jí) **** 指導(dǎo)教師 ***** 顧問教師 **** 二〇 一 〇 年 七 月摘 要 I 摘要 本設(shè)計(jì)是一個(gè)電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)利用變頻器的多功能特性對電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)進(jìn)行控制，使大容量電動(dòng) 機(jī)的啟動(dòng)電壓從某一基值逐步升高，以減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，從而保護(hù)電機(jī)和周邊的用電設(shè)備。經(jīng)理論分析以及仿真，本設(shè)計(jì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求中性能要求和各方面的功能指標(biāo)。但是具體到直接供電的變壓器來講，容量卻是有限的。因此要采取措施，減少最初起動(dòng)電流的影響。當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量相對較大時(shí)，該起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓急劇下降，電壓頻率也發(fā)生變化，這會(huì)破壞同電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)痣娋W(wǎng)失去穩(wěn)定，造成更大的事故。同時(shí)，還可能引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)，儀表指示和電度計(jì)量不準(zhǔn)以及通信受干擾等一系列問題。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 斜坡電壓起動(dòng)顧 名思義是電壓由小到大斜坡線性上升，它是將傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)從有級(jí)變成了無級(jí)，主要用在重載起動(dòng)，它的缺點(diǎn)是初始轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性拋物線型上升對拖動(dòng)系統(tǒng)不利，且起動(dòng)時(shí)間長有損于電機(jī)。 （ 3）可以根據(jù)不同的負(fù)載設(shè)定 起動(dòng)時(shí)間。目前，應(yīng)用于高壓大容量鼠籠式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和起動(dòng)的高壓第一章 異步電動(dòng)機(jī)及其啟動(dòng)方式 5 變頻器已能做到 ， 10000KW 的水平，但比較成熟、可靠的還僅限于電壓 10KV以下、容量 5000KW 以下的鼠籠式電動(dòng)機(jī)。而且最容易實(shí)現(xiàn)工況適宜性調(diào)整。而且從僅用于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)這個(gè)角度考慮，可謂得不償失。但是 ，在不是舍我莫誰的情況下，選用高壓變頻器作為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)設(shè)備，其一次投資并沒有什么大的收益，尤其是非頻繁起動(dòng)的負(fù)載，更不適宜選用高壓變頻器。熱變電阻的導(dǎo)電介質(zhì)是具有一定濃度的電解液，它的起動(dòng)原理是將水溶液用一容器加固密封，兩極板固定不動(dòng)，起動(dòng)時(shí)利用極板間大的起動(dòng)電流將電解液的溫度急劇提升， 使液阻發(fā)生電解反應(yīng)，電解液的電阻率發(fā)生變化。 從前述的工作原理可以看出，用熱變電阻實(shí)現(xiàn)的軟起動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流不可控、不可調(diào)。由于液態(tài)電阻在常壓下最高溫度為 100℃，電阻率ρ不可能為零，因此極板間有一定阻值，在液阻切除時(shí)必然會(huì)造成二次沖擊現(xiàn)象。 （ 2）電壓斜坡起動(dòng) 電機(jī)的電壓由大到小按照設(shè)定的斜率線性上升，將傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)變有級(jí)為無級(jí)，主要用于重載起動(dòng)。主要用于重載起動(dòng)，它是按電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩線性上升的規(guī)律控制輸出電壓，優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)平滑、柔性好，對拖動(dòng)系統(tǒng)有利，同時(shí)減少對電網(wǎng)的沖擊，可縮短起動(dòng)時(shí)間，是最優(yōu)的重載起動(dòng)方式。單片機(jī)控制部分主要負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)置與修改，通過鍵盤輸入。為了使電機(jī)在起動(dòng)時(shí)獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)上施加一個(gè)較高的電壓脈沖，使電機(jī)獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，然后電機(jī)端電壓再從一個(gè)設(shè)定值開始逐 漸上升，以減小電機(jī)的起動(dòng)電流。 近年來 C51 獲得了飛速的發(fā)展， C51 的發(fā)源公司 INTEL 由于忙于開發(fā) PC 及高端微處理器而無精力繼續(xù)發(fā)展自己的單片機(jī)，而由其 它廠商將其發(fā)展，最典型的是 PHILIPS 和 ATML 公司， PHILIPS 公司主要是改善其性能，在原來的基礎(chǔ)上發(fā)展了高速 I/O 口， A/D 轉(zhuǎn)換器， PWM(脈寬調(diào)制 )、 WDT 等增強(qiáng)功能，并在低電壓、微功耗、擴(kuò)展串行總線 (I2C)和控制網(wǎng)絡(luò)總線 (CAN)等功能加以完善。此外， MCS51 采用模塊化結(jié)構(gòu)，可方便地增刪一個(gè)模塊就可引腳和指令兼容的新產(chǎn)品。通常不管采用哪種顯示方式，單片機(jī)往往都工作于并行 I／ O 或存儲(chǔ)器方式。 MAX7219 的串行數(shù)據(jù)格式。顯示測試寄存器設(shè)置器件為正常工作或測試狀態(tài)。 MCS－ 51 單片機(jī)的串行工作方式 MCS－ 51單片機(jī)串行 口有四種發(fā)送工作方式，其中方式 0每幀共發(fā)送 8位數(shù)，其他工作方式下每幀發(fā)送均不為 8 位數(shù)或其倍數(shù)。接在電源端和地之間的電容起抗干擾的作用，其值應(yīng)大于 10μ F，據(jù)作者經(jīng)驗(yàn)，在（ 10～ 100）μ F 間即可，太大作用并不明顯。由于MAX7219 易受干擾影響，因此在程序執(zhí)行過程中應(yīng)經(jīng)常對顯示進(jìn)行更新。 第三章 控制系統(tǒng)的硬件電路 15 圖 31三相電流檢測電路原理圖 信號(hào)經(jīng)過由六個(gè)整流二極管 D1D6 所組成的三相全波整流電路后，得到了一個(gè)直流電流信號(hào)，然后在經(jīng)過 C R R2和 R3 所組成的電路濾波和分壓后得到一個(gè)穩(wěn)定的直流信號(hào)，在這些電路的后級(jí)再經(jīng)過一個(gè)電壓 跟隨器，電壓跟隨器由LM324 及周圍電路組成，電壓跟隨器能夠起隔離作用，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，還能降低檢測電路內(nèi)阻，提高 A/D 轉(zhuǎn)換的精度，同時(shí)還能起到保護(hù) A/D 轉(zhuǎn)換器的作用。單相電壓檢測電路 原理圖，如圖 32 所示。片內(nèi)含有 14 通道多路選擇器可以選擇 11 個(gè)輸入中的任何一個(gè)或三個(gè)內(nèi)部自測試電壓中的一個(gè)。參考電壓采用系統(tǒng)提供的電源電壓 5V。 TLC5615轉(zhuǎn)換輸出為 05V直流電壓，為把該輸出電壓轉(zhuǎn)化為 010V流電壓（這是后級(jí)的功率變換單元所要求的），使用運(yùn)算放大器 LM324 組成同相比例放大電路，經(jīng)比例放大后，由 DAOUT 端輸出 010V 直流信號(hào)，輸出給功率變換單元作為該模塊的給定信號(hào) 。 運(yùn)行中斷相 缺相發(fā)生在三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行過程中，造成嚴(yán)重的三相電壓 ,三相電流不平衡，定子磁場由三相旋轉(zhuǎn)磁場變?yōu)閱蜗嗝}振磁場，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大大降低，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩允許