【正文】 與時一樣，相控不起任何作用，甚至在晶閘管觸發(fā)脈沖不夠?qū)挼那闆r下，會出現(xiàn)只有一個方向的晶閘管在工作的情況，使負(fù)載上可能出現(xiàn)直流分量，危害到晶閘管的安全。 電子軟起動器的工作原理所謂軟起動，是將交流電動機(jī)接入由晶閘管組成的三相交流調(diào)壓電路，在電動機(jī)的起動過程中，由控制電路調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角，使加在電動機(jī)定子繞組上的端電壓由某一初始值開始逐步爬升至全電壓，電動機(jī)將在較小的起到電流條件下由零速開始平穩(wěn)上升到額定轉(zhuǎn)速。常用的起動方式有：電壓斜坡起動、斜坡限流起動、帶突跳的電壓斜坡起動、帶突跳的斜坡限流起動、限圧起動、帶突跳的限圧起動等[9]，各種起動方式的電壓變化曲線如圖13所示。（3）帶突跳的電壓斜坡起動 如圖13（c）所示，當(dāng)電動機(jī)在起動開始時刻，由于其靜摩擦很大（遠(yuǎn)大于動摩擦力），電動機(jī)需要較大的初始轉(zhuǎn)矩才能克服靜摩擦力及負(fù)載等阻力轉(zhuǎn)矩才能轉(zhuǎn)動起來，一旦電動機(jī)轉(zhuǎn)動后，靜摩擦變?yōu)榛瑒幽Σ?，其阻力轉(zhuǎn)矩反而減小了。（6）帶突跳的限壓 如圖13（f）所示，這種起動方式是在電動機(jī)起動初始時刻施加一個較高的電壓脈沖，使電動機(jī)能夠克服靜摩擦和負(fù)載阻力轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動起來，然后再按照限壓起動方式完成電動機(jī)的起動。對于要求實現(xiàn)電機(jī)軟起動、軟停止、節(jié)能、故障保護(hù)、報警等功能的較完整的電機(jī)控制系統(tǒng)，則采用這種運行狀態(tài)。信號處理電路負(fù)責(zé)主電路電壓和電流信號的處理，并將處理后的電流送單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同時該電路監(jiān)視三相電流的不平衡情況，實現(xiàn)三相不平衡保護(hù)和斷相保護(hù)，通過對三相電源電壓的監(jiān)視，實現(xiàn)過電壓和欠電壓保護(hù)；通過安裝在散熱器上的熱敏開關(guān)，也實現(xiàn)晶閘管的過熱保護(hù)，各種保護(hù)信號、經(jīng)過邏輯與后，送到單片機(jī)的外部中斷請求輸入腳，作為外部故障信號處理；單片機(jī)控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)置與修改、電動機(jī)起停過程的控制和觸發(fā)脈沖角的計算、運行狀態(tài)的監(jiān)視、故障的保護(hù)與處理等功能，整個電路如圖21所示。5）4MHz 3V 20176。根據(jù)軟起動器的設(shè)計要求，控制系統(tǒng)的資源分配如下：控制系統(tǒng)的界面采用鍵盤輸入、LED數(shù)碼管和發(fā)光二極管顯示構(gòu)成，其中PA2～PA7作為六個按鍵的鍵盤輸入信號，通過鍵盤操作，完成起動參數(shù)的設(shè)置、電動機(jī)起停的控制、默認(rèn)參數(shù)的保存、外部故障的查詢和處理等；LED顯示由PB口和PC口組成，其中PB0～PB6作為LED的段碼輸出信號，PC0～PC5作為LED位碼選擇信號，顯示部分由4位LED數(shù)碼管和按LED引腳形式結(jié)成的9位發(fā)光二極管組成，作為起動參數(shù)設(shè)定、運行監(jiān)控及故障等顯示，并按動態(tài)方式定時刷新各個顯示位；PA1口作為A/D采樣輸入口，用于采樣主電路工作電流信號，供限流控制、過電流保護(hù)、過載保護(hù)等使用；由信號處理電路送來的故障檢測信號輸入到INTO引腳，作為主電路外部故障（如三相不平衡運行、缺相、散熱器過熱等）的中斷請求輸入，當(dāng)故障發(fā)生時，由向CPU提出中斷請求，CPU響應(yīng)中斷，在終端服務(wù)程序中根據(jù)電路的運行狀態(tài)封鎖晶閘管觸發(fā)脈沖、或斷開主電路，并且實現(xiàn)閉鎖。每個接收器將EIA/TIA232E電平輸入轉(zhuǎn)換為5V TTL/CMOS電平。3）177。因此，TC787可廣泛應(yīng)用于三相半控、三相全控、三相過零等電力電子、機(jī)電一體化產(chǎn)品的移相觸發(fā)系統(tǒng)，從而取代TCA78KJ00KJ00KJ04KJ042等同類電路，為提高整機(jī)壽命、縮小體積、降低成本提供了一種新的、更加有效的途徑。2）脈沖輸出端：在半控單脈沖工作模式下，引腳8(C)、引腳10(B)、引腳12(A)分別為與三相同步電壓正半周對應(yīng)的同相觸發(fā)脈沖輸出端，而引腳7(B)、引腳9(A)、引腳11(C)分別為與三相同步電壓負(fù)半周對應(yīng)的反相觸發(fā)脈沖輸出端。當(dāng)該端接高電平時，TC787/TC788輸出雙脈沖列；而當(dāng)該端接低電平時，輸出單脈沖列。 主要電參數(shù)和限制：工作電源電壓VDD：8～18V或177。運放LM324(U5D)連接成電壓跟隨器，是跟隨器輸出信號盡量免收輸入信號的干擾，并降低輸出阻抗。電流經(jīng)電流互感器轉(zhuǎn)化為相應(yīng)比例的電壓信號，電阻和則為電流互感器的輸出電阻，用于穩(wěn)定經(jīng)轉(zhuǎn)變的電壓信號。此外，三相電流通道后部經(jīng)電阻～后連接在一起，得到與三相電流平均值成正比的直流電壓信號。具體電路如圖210所示。分別用于指示 +24V,、+15V、+5V、15V電源是否正常，當(dāng)燈亮表示電源工作正常，燈滅為故障。b）INTO中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)對外部故障處理任務(wù)，當(dāng)外部故障發(fā)生時，由信號處理電路送來的故障信號產(chǎn)生負(fù)跳變，向CPU發(fā)出中斷請求信號，CPU響應(yīng)中斷并執(zhí)行INTO中斷服務(wù)程序，封鎖晶閘管觸發(fā)脈沖，并根據(jù)故障的類別輸出相應(yīng)的故障報警代碼。以場的形式入侵的干擾主要發(fā)生在高電壓、大電流、高頻電磁場(包括電火花激發(fā)的電磁輻射)附近。因此抗干擾措施對微機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要意義。洲門可以根據(jù)自己微機(jī)系統(tǒng)的要求，選用下面的一些抗干擾措施:1)使用交流穩(wěn)壓器，可用來保持供電電源的穩(wěn)定?？臻g干擾主要指電磁場在線路、導(dǎo)線及殼體上的輻射、吸收與調(diào)制。2)干擾噪聲雖有較大的電壓幅值，但它的能量很小，只能形成微弱的電流，而光藕輸入部分的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的，使具有很高電壓幅值的干擾，由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。為了解決這個問題，在單片機(jī)系統(tǒng)中采用看門狗是一個很好的辦法。 數(shù)字濾波當(dāng)同步脈沖信號作為單片機(jī)的中斷輸入信號時，由于供電電源的污染，雖然己經(jīng)過硬件的抗干擾處理，但是不可避免的還是會在上跳沿或者下眉瞬的時候出現(xiàn)抖動，造成單片機(jī)多次進(jìn)入中斷子程序，使得程序不能正常運行，為了解決這個問題，就應(yīng)該在軟件上進(jìn)行數(shù)字濾波，即在中斷入口處進(jìn)行延時判斷，如果過了一段時間還是高電平的話，就認(rèn)為是上跳沿有效，程序繼續(xù)往下運行，否則，就不進(jìn)入中斷，繼續(xù)等待下一個中斷到來。本文從異步電動機(jī)軟起動技術(shù)的歷史以及現(xiàn)狀，明確了研究開發(fā)一種新型的異步電動機(jī)軟起動器的現(xiàn)實意義。但是6階梯波電壓中的低次諧波會導(dǎo)致電流波形產(chǎn)生極大的畸變，除非使用笨重龐大的不經(jīng)濟(jì)的低通濾波器濾波。注意，前面討論的移相控制PWM也是一種PWM技術(shù)。波形的脈沖及凹口寬度按正弦規(guī)律變化，從而使其基波成分的頻率等于f且幅值正比于指令調(diào)制電壓。PWM輸出波形中，含有與載波頻率相關(guān)且邊（頻）帶與調(diào)制波頻率相關(guān)的諧波成分。最有的載波頻率選擇應(yīng)使系統(tǒng)的總損耗減小。對IGBT逆變器，這個跳變可能是比較小的；但對于電力GTO晶閘管逆變器，由于器件變速的開關(guān)，這個跳變會很大。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，逆變器輸出電壓可以采用PWM控制。在這里應(yīng)該提及的是，與基波頻率變化范圍相比，現(xiàn)代IGBT器件的開關(guān)頻率是非常高的，這使得PWM逆變器可以在整個異步范圍內(nèi)得到滿意的操作。這是因為器件的導(dǎo)通是非?？斓模鄬碚f關(guān)斷是比較慢的。仔細(xì)的觀察圖示波形可以看到Q導(dǎo)通的前沿有一個類似的伏秒面積的增加。對于點一種方法，通過對相電流極性的檢測，將一個固定量的補(bǔ)償偏移電壓加到調(diào)制波上；對后一種方法，將檢測的輸出相電壓與PWM電壓參數(shù)信號相對比，延后把偏差用于補(bǔ)償PWM參考調(diào)制波。圖537 消除5次和6次諧波時凹槽角與基波輸出電壓關(guān)系考慮下面的例子，消除5次和7次諧波（最低次的特定諧波）并控制基波電壓，3次諧波以及三的倍數(shù)次諧波在無中線連接的電機(jī)負(fù)載中不可以不考慮。表52給出了輸出基波電壓以1%步距變化時的角度的變化。圖528 輸出電壓為98%時的典型波形隨著基波頻率的下降，可以使凹槽的數(shù)量增多，這樣就可以消除更多的特定諧波，但是如前所述，每周期凹槽角的數(shù)量或者開關(guān)頻率本身是受到逆變器的開關(guān)損耗限制的。對于一個確定基波幅值，通過計算機(jī)程序?qū)堑\算可以求出最小化的。在前面已指出，與各次諧波電壓相對應(yīng)的諧波電壓值本質(zhì)上取決于斷崖的有效漏電感。圖529所示簡單框圖給出了這種方法的而實現(xiàn)策略。 =176。如果圖示波形中有更多的凹槽角，責(zé)可以消除更多的諧波成分。圖525中最下面的圖解釋了死區(qū)效應(yīng)。Q在理想的開關(guān)點關(guān)斷后，在Q導(dǎo)通前有一個時間間隔t，在這個間隔，Q和Q都處于關(guān)斷狀態(tài)，但+ V。在整個工作范圍，控制策略應(yīng)該仔細(xì)的設(shè)計，使在載波頻率跳變的時刻，不產(chǎn)生電壓的跳變，并且為了避免相鄰P值之間的抖動，在跳變點應(yīng)設(shè)置一個窄的滯環(huán)帶。當(dāng)基波頻率很低時，載波頻率保持恒定。隨著m數(shù)值的增加，即調(diào)制信號的增大，最終逆變器將給出一個方波輸出，器件在方波的上升沿開關(guān)一次，在下降沿開關(guān)一次。逆變器輸出端的低通濾波器也可以消除這種噪聲。表51 SPWM在時的輸出諧波m諧波成分115w15w2w15w4w230w30w3w30w5w345w45w2w45w4w由上述的輸出諧波成分可以推導(dǎo)出，其幅值與載波比P無關(guān)，并將隨著M和N的增大而減小。理想情況下，m可以從0變化到1，并且調(diào)制波與輸出波形之間將保持著線性關(guān)系。圖519解釋了SPWM的基本工作原理?；妷涸诜讲üぷ髂Ｊ较戮哂凶畲蟮姆担?）。在完成畢業(yè)論文期間，在學(xué)習(xí)上得到了導(dǎo)師無微不至的關(guān)懷。成本比原有降壓起動設(shè)備有所降低?，F(xiàn)場保護(hù)就是指如果在中斷服務(wù)子程序或調(diào)用子程序中使用了主程序用到的累加器、乘法器以及內(nèi)存單元，而且這些數(shù)據(jù)不允許子程序?qū)ζ溥M(jìn)行修改，那么在子程序的最前面要將這些數(shù)據(jù)保存。其分布電容為幾十PF，距離信號源近時，可起到積分作用，故雙絞線對電磁場具有一定的抑制作用。采用光藕隔離可以使微機(jī)與主電路間切斷電路的聯(lián)系，能有效防止干擾從過程通道進(jìn)入微機(jī)。3)采用低通濾波器。隨著工業(yè)的發(fā)展，電源的污染問題日益嚴(yán)重，許多在工業(yè)現(xiàn)場中運行的計算機(jī)系統(tǒng)失靈，大都是由于電源干擾所引起的。第一部分是空間干擾，通過電磁波輻射串入系統(tǒng)。圖33 觸發(fā)脈沖主程序流程圖 Flow chart of trigger pulse of the main program 4 抗干擾設(shè)計工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的干擾可以沿線路侵入微機(jī)系統(tǒng)，也可以以場的形式從空間侵入。程序運行經(jīng)過自建無故障后，將EEPROM中的所有數(shù)據(jù)都讀入SRAM中暫存，用戶可以通過鍵盤修改運行參數(shù)，若需要將修改后的數(shù)據(jù)作為默認(rèn)值保存，則可以將數(shù)據(jù)重新寫入EEPROM中，如果不修改運行參數(shù)，程序?qū)凑誆EPROM提供的默認(rèn)數(shù)據(jù)工作。電路由電阻、晶體管VV2，二極管～，發(fā)光二極管、繼電器、開關(guān)SS2等組成。具體電路如圖211所示。濾波后的直流電壓信號與電動機(jī)繞組電流成正比，經(jīng)電壓跟隨器 LM324（U1B） 后輸入到另一個比例調(diào)節(jié)器，該比例調(diào)節(jié)器由電阻～和運放LM324 (U3A) 組成，而比例調(diào)節(jié)器的輸入則分別為和經(jīng)同樣轉(zhuǎn)換得到的電壓信號，以進(jìn)行該兩組信號的比較，比較結(jié)果輸出到該測量通道的最后一塊：一個窗口比較器。可調(diào)電阻和用于獲取設(shè)定的上限和下限電壓值，由AC／DC電路得到的直流電壓信號與該上限制和下限值比較后可實現(xiàn)過電壓和欠電壓保護(hù)。 輸入電路 電源電壓測量圖中，二極管～構(gòu)成了橋式整流器，把由UA、UB、UC三個端子引入的三相交流電壓轉(zhuǎn)變成直流電源，此直流電壓經(jīng)電阻、分壓后輸入比例調(diào)節(jié)器；比例調(diào)節(jié)器由電阻～和運放LM324(U5A)組成。4）電源端。該端輸入電壓的高低，直接決定著TC787/TC788輸出脈沖的移相范圍，應(yīng)用中接給定環(huán)節(jié)輸出，其電壓幅值最大為TC787/TC788的工作電源電壓VDD。到電機(jī)啟動結(jié)束。6）可與Maxim公司的MAX232互換。所有驅(qū)動器、接收器及電壓發(fā)生器都可以在德州儀器公司的LinASICTM元件庫中得到標(biāo)準(zhǔn)單元。PB7和PC7作為主電路開關(guān)的控制命令輸出腳，在上電自檢無故障后，使該位變1，讓控制繼電器動作，控制住電路開關(guān)閉合通電。6)I/O接口和封裝32個可編程的I/O腳，每個腳都可以指定工作模式；40腳PDIP/PLCC/TQFP封裝。512B在線可編程EEPROM,可擦寫100000次。（4）調(diào)壓調(diào)速模式軟起動器既然是用晶閘管調(diào)壓原理來實現(xiàn)的，因此也可以作調(diào)壓調(diào)速運行。從而使電動機(jī)電壓逐漸下降，電動機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸減小到零的過程。其作用是為了防止電動機(jī)在斜坡起動過程中，電流超過設(shè)定值。（2）斜坡限流起動 如圖13（b）所示，按照電壓斜坡起動方式控制電動機(jī)起動時，如果起動時間和初始起動電壓參數(shù)設(shè)置不合理，或電動機(jī)負(fù)載的變化，可能會導(dǎo)致電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升緩慢而外加到電動機(jī)上的電壓增加較快，這時將導(dǎo)致兩者之差增大，使電動機(jī)起動電流增加。觸發(fā)角指令是用0～5V模擬電壓信號給定的，當(dāng)模擬電壓信號為0V時，晶閘管的移相觸發(fā)角對應(yīng)為180176。其電路在見緒論圖1。而為了實現(xiàn)軟起動的功能，達(dá)到加載在電機(jī)定子輸入端的電壓緩慢的上升的目的，就必然要求導(dǎo)通和切斷的周期數(shù)較多，就使得晶閘管的工作頻率較低，斷流時間間隔較長；由于晶閘管不能自關(guān)斷，如果采用斬波技術(shù)時，還需要附加斬波電路或用自關(guān)斷器件來替代晶閘管，這樣就帶來裝置的復(fù)雜性以及價格上升等問題，因此在異步電機(jī)調(diào)壓控制中，晶閘管電路調(diào)壓一般采用相控技術(shù)。②晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通，即晶閘管具有正向阻斷能力。為此，軟起動器必須能對電網(wǎng)、電動機(jī)、負(fù)載作至少是離線的辨識，能通過經(jīng)驗的積累，辨識它們的數(shù)學(xué)模型，包括電網(wǎng)、電動機(jī)的基本參數(shù)。用它組成軟起動器，不但使體積大大縮小，而且增加了設(shè)備的可靠性和抗干擾能力。如將原變頻調(diào)速中的矢量控制和磁場定向控制引入，創(chuàng)立軟起動技術(shù)的轉(zhuǎn)矩控制。表1詳細(xì)列舉了軟起動方式與傳統(tǒng)方式的優(yōu)劣比較[5]，可見軟起動方式是比傳統(tǒng)方式更優(yōu)的起動方式。圖1晶閘管三相交流調(diào)壓電路 3Phase AC adjusting voltage circuit of SCR這種軟起動控制器具有以下特點和優(yōu)越性：（1）提高公用電網(wǎng)質(zhì)量。八十年代初一些歐美國家則成功研制了以微處理器控制大功率晶閘管組件的軟起（制）動產(chǎn)品（也稱Soft Starte