【正文】 率因數(shù)低。 1． 2 晶閘管 主回路由雙向晶閘管構(gòu)成，通過對(duì)晶閘管的導(dǎo)通角控制來(lái)調(diào)節(jié)被控電機(jī)的端電壓。 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 8 模糊控制設(shè)計(jì)的總結(jié) 由上述設(shè)計(jì)可知， 在實(shí)際控制過程中，模糊控制器只需進(jìn)行以下幾步的工作： 第一步： 在每個(gè)控制周期中采樣系統(tǒng)的輸出 Y（ k），并求取實(shí)際的即時(shí)偏差 e（ k）和偏差變化率△ e（ k）如下： e（ k） =Y（ k） R △ e（ k） = e（ k） e（ k1） k=0， 1， 2? 第二步： 將實(shí)際的 e（ k）和△ e（ k）分別乘以量化因子 k1和 k2，取得以相應(yīng)論域元素表征的查找控制表所 需的 xi和 yj值，即： xi= k1 e（ k） yj= k2△ e（ k） k=0， 1， 2? 以上 k1和 k2分別為偏差和偏差變化率的量化因子。這樣當(dāng)偏差為正，為負(fù)大，負(fù)小和 0 時(shí)，可對(duì)稱地得出控制量變化的值。 模糊控制表是給出輸入精確量與輸出精確量直接關(guān)系的表格，其中推導(dǎo)的依據(jù)是基于人的控制經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)出的模糊控制規(guī)則。在這里我采用的是查表法。因此模糊控制器的設(shè) 計(jì)實(shí)質(zhì)上是設(shè)計(jì)模糊控制算法。由此可見，為了提高交流電路的能量傳輸能力，應(yīng)盡可能提高功率因數(shù) cosΦ。 基本概念 在交流電路中對(duì)任何一個(gè)負(fù)載所消耗的電功率為： P=U d) 變頻器調(diào)速啟動(dòng) 。并且結(jié)合模糊控制原理，建立模糊控制表，通過軟件來(lái)控制電機(jī)的啟動(dòng)過程。電動(dòng)機(jī)作為工業(yè)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，它廣泛應(yīng)用于石化、礦山、金屬、紡織、煙草、機(jī)械、自來(lái)水、 醫(yī)藥、制冷等各個(gè)領(lǐng)域。 【關(guān)鍵詞】： 電動(dòng)機(jī) 軟啟動(dòng) 晶閘管 導(dǎo)通角 單片機(jī) 電壓 電流 一、 引言 在當(dāng)今世界上，把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能基本上都是通過電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 我所設(shè)計(jì)的軟啟動(dòng)器，是通過改變雙向晶閘管的導(dǎo)通角，控制電機(jī)端電壓，這樣大大減小了啟動(dòng)電流。 c) Y— △啟動(dòng) 。目前，這種軟啟動(dòng)技術(shù)在國(guó)際上已經(jīng)應(yīng)用比較普遍，將該類技術(shù)產(chǎn)品稱為“軟啟動(dòng)器或柔性啟動(dòng)器”。sinΦ稱為無(wú)功功率。 三、模糊控制理論 常規(guī)模糊控制器 在模糊控制中，模糊控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它的硬件結(jié)構(gòu)與數(shù)字控制器相同，一般由微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)組成，但在軟件上采用模糊控制算法，也就是采用模糊控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。 常規(guī)模糊控制器在實(shí)際應(yīng)用中通常采用兩種方法：第一種是查表法，第二種是公式法。 b) 求取模糊控制表，并存于計(jì)算機(jī)內(nèi)存中。 當(dāng)偏差 e 為不同的值時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，當(dāng)偏差和偏差變化率同時(shí)變號(hào)時(shí)，控制量的變化也應(yīng)變號(hào)。 圖 5模糊控制表 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 6 7 7 7 7 7 7 7 4 3 1 0 0 0 5 7 7 7 6 6 6 6 3 2 1 0 0 0 4 6 6 6 5 5 5 5 3 1 1 0 0 0 3 6 5 5 4 4 4 4 2 1 0 1 1 1 2 6 4 4 4 4 4 4 1 0 0 1 1 1 1 5 4 4 3 3 3 1 0 0 0 1 2 3 0 4 4 3 1 1 1 0 1 1 1 2 3 3 1 2 2 2 1 0 0 1 2 2 2 3 3 4 2 2 2 1 1 0 1 3 3 3 3 3 3 5 3 1 1 1 0 1 2 4 4 4 4 5 5 6 4 0 0 0 1 1 3 5 5 5 5 6 6 6 5 0 0 0 1 2 3 6 6 6 6 7 7 7 6 0 0 0 1 3 4 7 7 7 7 7 7 7 以上四步的工作都是離線進(jìn)行的，通常在求得控制表后，都把它存放到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，并編制一個(gè)相應(yīng)的查找控制表的子程序。 但應(yīng)注意端電壓也不能過分降低，為了保持同樣的輕載轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電壓和磁通過份降低時(shí)，轉(zhuǎn)子電流必然回升，這時(shí)， Pcu1 的降低程度就減少，甚至還會(huì)引起它們?cè)龃螅淮送膺^份降低電壓有可能使電機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載而產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)故障。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)其負(fù)載電流滯后于電壓的位移角即功率因數(shù)角 Ф 就小，也 就是功率因數(shù)高。該電流在電動(dòng)機(jī)接近 50%轉(zhuǎn)速前幾乎不變，這樣大的啟動(dòng)沖擊電流會(huì)給電網(wǎng) 帶來(lái)不良影響（如當(dāng)配電網(wǎng)容量不足或缺少足夠調(diào)節(jié)能力時(shí)，大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)會(huì)引起嚴(yán)重的線路壓降）。 反饋電路 觸發(fā)電路 數(shù)字顯示 D/A 轉(zhuǎn)換 相序檢測(cè) 整形 檢測(cè) 電路 穩(wěn)速負(fù)反饋 A/D 轉(zhuǎn)換 單 片 機(jī) 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 12 過載保護(hù)及缺相保護(hù) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作電流超過了 所設(shè)定的電流值后，控制電路將自動(dòng)關(guān)斷晶閘管，使電動(dòng)機(jī)停機(jī)。運(yùn)算放大器 LM324 把檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流信號(hào) Uiq變?yōu)?0~5V 電壓。 驅(qū) 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 工 作 狀 態(tài) 設(shè) 置 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) ADC 0809 AT89C51 DAC 0832 驅(qū)動(dòng) 電路 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 14 圖 12 系統(tǒng)控制流程圖 圖 12 是系統(tǒng)控制流程圖。 ? 整機(jī)的散熱 ：由于采取了合理的整體布局，并利用風(fēng)扇散熱就可以滿足要求。 八、參考資料 曹巧圓 單片機(jī)原理及應(yīng)用 諸靜 模糊控制原理與應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 余永權(quán)、曾碧 單片機(jī)模糊邏輯控制 北京航空航天大學(xué)出版社 李鐵才、杜坤梅 電機(jī)控制技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 網(wǎng)絡(luò)信息 電氣自動(dòng)化雜志 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 19 九、附錄 部分程序清單 8155 作為顯示器的接口電路，用 8155 定時(shí)器定時(shí)，每隔 1 秒種依次讀出8155 內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)，送 LED顯示。程序流程圖如下圖 13。 ? 元器件的選?。罕局呖煽啃?，優(yōu)良性能的原則，盡量選取工業(yè)級(jí)。D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 把 AT89C51 輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，再經(jīng)運(yùn)算放大器 LM324 變?yōu)?0~10V 電壓信 號(hào) Ua 作為雙向晶扎管觸發(fā)電路的控制電壓，用于控制觸發(fā)電路輸出脈沖的觸發(fā)角 a。 五、硬件電路的設(shè)計(jì)說明 硬件系統(tǒng) 圖 10 交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖 圖 10 是整個(gè)系統(tǒng)硬件的 結(jié)構(gòu)示意圖 。 電流 I 電流 I t 0 t 0 階躍恒流軟啟動(dòng) 脈沖恒流軟啟動(dòng) 圖 8 兩種特殊啟動(dòng)方式 軟啟動(dòng)電氣原理圖 以電機(jī)的負(fù)載電流作為取樣源，所取得的電流取樣信號(hào)用以控制電機(jī)的恒模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 11 流軟啟動(dòng)，同時(shí)也用以作為電機(jī)過載保護(hù)缺相保護(hù)的輸入信號(hào)，這樣所取得的電流信號(hào)就同時(shí)要 控制電機(jī)軟啟動(dòng)和過載保護(hù)。 啟動(dòng)的工作原理 軟啟動(dòng)器設(shè)計(jì)的基本原理是以不同的速率增加晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)端電壓漸增，這樣，既可以大大減小啟動(dòng)電流，又不影響啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。將三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管（或三個(gè)雙向晶閘管）分別接至三相負(fù)載就構(gòu)成了一個(gè)典型的三相交流調(diào)壓電路。 由于單片機(jī)的內(nèi)存是按一維空間來(lái)存放數(shù)據(jù)的，并以地址來(lái)表示某一內(nèi)存單元來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取，因此必須將一上 n m的二維矩陣以行存放方式，逐行第一次將矩陣元 素存入單片機(jī)內(nèi)存 ROM 中。 對(duì)于輸入的偏差變化率，有：μ NS（ 2） =1 根據(jù) ZEE和 NSEC在模糊控制狀 態(tài)表中可查的 U=PS。 系統(tǒng)輸入輸出語(yǔ)言變量都選取 5個(gè)語(yǔ)言值： PB、 PS、 ZE、 NS、 NB，并根據(jù)操作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定出在各語(yǔ)言變量論域上用以描述模糊子集 PB、 PS、 ZE、NS、 NB的隸屬函數(shù)μ (e) 、μ (△ e)、 μ (u)?？梢?，這種常規(guī)模糊控制器所組成的模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖 2 所示。 而根據(jù)模糊控制原理，通常是按以下步驟來(lái)設(shè)計(jì)模糊控制器： a) 確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)，既根據(jù)具體的系統(tǒng)確定其輸入輸出的變量； b) 輸入輸出變量的模糊化，即把輸入輸出的精確量轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)語(yǔ)言變量的模糊集合； c) 模糊推理決策算法的設(shè)計(jì)，即根據(jù)模糊控制規(guī)則進(jìn)行模糊推理，并決策出輸出模糊量； 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 4 d) 對(duì)輸出模糊量進(jìn)行模糊判決，完成其模糊量到精確量的轉(zhuǎn)化。 電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)初期功率因數(shù) cosΦ 只有 左右。 P=U啟動(dòng)時(shí)功率因數(shù)只有 ～ 。 二、 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的基本概念 異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式簡(jiǎn)介 通常異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)可采用直接啟動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)兩種方式。 三相異步交流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維修方便、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但是異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中，瞬時(shí)電流沖擊大，通常是額定電流的 4 至 7 倍，而且啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩沖擊也很大。模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 1 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 【 摘要 】 ： 交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器是結(jié)合了模糊控制部分理論，建立模糊控制表，通過改變雙向晶閘管的導(dǎo)通角，控制電機(jī)端電壓，這樣大大減小了啟動(dòng)電流，達(dá)到軟啟動(dòng)的目的。這將對(duì)電機(jī)本身、拖動(dòng)設(shè)備和電源設(shè)備的使用壽命有很大的