【正文】 r），它不僅解決了傳統(tǒng)降壓起動方法存在的問題，也克服了變頻調(diào)速帶起動方法存在的不足，現(xiàn)已大量投放市場。近三十多年來，隨著電力電子技術的發(fā)展，電力半導體開關使無電弧開關和電流連續(xù)的調(diào)節(jié)成為可能。采用這些起動方式起動時降低了加在定子繞組的電壓，起到了一定的限流作用，但仍存著以下問題。傳統(tǒng)的直接起動是用閘刀開關或接觸器把電動機的定子繞組直接接到額定電壓的電網(wǎng)上。異步電動機的起動是指電機從靜止狀態(tài)加速到工作轉速的整個過程。評定電動機的起動性能主要有兩個指標：起動電流倍數(shù)和起動轉矩倍數(shù)。直接起動的優(yōu)點是操作和起動設備最簡單，缺點是起動電流很大。（1）它們通常是靠接觸器來切換電壓達到降壓目的，所以無法從根本上解決起動瞬時電流尖峰的沖擊；（2）起動轉矩不可調(diào)，起動中存在二次沖擊電流，對負載產(chǎn)生沖擊轉矩，當電網(wǎng)電壓下降太低時，可能造成電動機堵轉；（3）起動過程中，由于接觸器是帶載切換，因而容易造成接觸器觸點拉弧損壞。電力半導體器件的開關具有無磨損、壽命長、功耗小的特點。軟起動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置。軟起動裝置成功地解決了傳統(tǒng)起動設備在起動過程中產(chǎn)生的尖峰電流沖擊、電壓瞬間降落等問題，勢必明顯改善電網(wǎng)質(zhì)量，達到有效節(jié)省電能的目的。表1各種起動方式基本性能對比表 The basic properties of a variety of startup mode parison table起動方式電氣性能全壓起動星角起動電阻調(diào)節(jié)自耦變壓器軟起動堵轉轉矩~~~~~起動電流4~8~~6~4~6需要的接線端子數(shù)3個最小6個3個3個3個 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電力電子軟起動的出現(xiàn)是隨著晶閘管的出現(xiàn)而發(fā)展起來的，最早采用晶閘管三相交流調(diào)壓電路對電動機的軟起動應用是在1970年由英國人發(fā)明的，由于采用這種方法可以獲得很好的起動性能，所以曾引起人們廣泛的注意。國內(nèi)在軟起動器方面也有研究。(2)提高起動轉矩的方法——離散頻率控制法。1 軟起動器的工作原理 異步電動機的數(shù)學模型為了研究異步電機的起動和停機時的電壓、電流、轉矩等變量的關系，就要研究電機的數(shù)學模型，異步電動機的數(shù)學模型基本有兩種:基于狀態(tài)方程的數(shù)學模型和基于集中參數(shù)等效電路的數(shù)學模型。③晶閘管在導通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導通，即晶閘管導通后，門極失去作用。移相調(diào)壓時，輸出電壓波形己不是完整地正弦波，但輸出電壓不含偶次諧波，而奇次諧波中則以三次諧波為主要成分。在此電路中因為沒有中線，所以在工作時若要負載電流流通，至少要有兩相構成通路。此時輸出電壓最低；而當模擬電壓指令為5V時，晶閘管的移相觸發(fā)角為0176。為了限制起動電流的繼續(xù)增大，可以采用限流起動方式。其原理與斜坡限流起動方式相同。這種停車方式在泵類場合時可以防止水錘效應發(fā)生，在傳輸帶負載時，可以防止傳輸帶上物件發(fā)生倒落事故；快速制動停車方式常用于一些需要緊急停車或快速停車的場合，其制動方式有能耗制動，反接制動等。通過改變導通角控制電機電壓，達到改變電機速度的目的。3）外圍器件特點兩個可預分頻的8位定時/計數(shù)器（T/C0、T/C2）,其中T/C2具有輸出比較和PWM功能；一個可預分頻16位定時/計數(shù)器（T/C1），T/C1具有輸入捕獲、輸出比較和PWM功能，片內(nèi)模擬比較器；可編程的看門狗定時器；8通道10位ADC。7）工作電壓和時鐘~。RXD(PD0)引腳和TXD(PD1)引腳作為串行通信用。MAX232的工作溫度范圍為0～70℃，MAX232的工作溫度范圍為40～85℃。7）ESD保護大于MILSTD883標準的2000Va)封裝引腳圖b)典型電路圖24 MAX232的封裝引腳和典型工作電路圖 Package pin and typical circuit of MAX232TC787是采用獨有的先進IC工藝技術，并參照國外最新集成移相觸發(fā)集成電路而設計的單片集成電路。如果有故障現(xiàn)象，單片機發(fā)出信號，從PB7發(fā)出信號到TC787的輸出脈沖禁止端，禁止輸出脈沖，直到故障接觸。(b）引腳5()：輸出脈沖禁止端。TC787/TC788可單電源工作，亦可雙電源工作。電源電壓測量電路如圖26所示。過電壓保護信號經(jīng)二極管、發(fā)光二極管輸出，而欠電壓保護信號則經(jīng)二極管、發(fā)光二極管輸出，具體電路如圖28所示。該窗口比較器由電阻～，可調(diào)電阻POT2和運放LM324（U3C、U3D）組成，其中電阻～和可調(diào)電阻POT2是、三個電流測量通道的窗口比較器共用的。該部分電路由電容～、集成芯片 U8(MAX232) 和RS232接口端子CON組成。其中發(fā)光二極管用作動作指示，當單片機發(fā)出高電平的驅(qū)動信號時，晶體管V1或V2導通，從而驅(qū)動繼電器或吸合動作，利用其觸點控制主電路合閘，同時發(fā)光二極管或也會隨之亮；當單片機發(fā)出低電平的閉鎖信號，或則會隨之滅，或繼電器釋放，利用其觸點信號控制主電路接觸器分閘。 a)定時顯示中斷服務程序流程圖 b)外中斷服務程序流程圖 c)A/D轉換中斷服務程序流程圖 d)定時觸發(fā)脈沖角計算和控制命令 圖32 各中斷控制程序流程框圖 Flow chart of the interruption of control procedures 具體功能如下：a）T0中斷服務程序完成動態(tài)顯示任務。供電線路是電網(wǎng)中各種浪涌電壓入侵的主要途徑。第二部分是過程通道干擾，前向輸入通道干擾使模擬信號失真，數(shù)字信號出錯，微機系統(tǒng)根據(jù)這些錯誤信號做出的反應必然是錯誤的。電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻引起了電源的噪聲干擾。由諧波頻譜分析可以知道電源的干擾大都是高次i皆波，因此采用低通濾波器讓50Hz市電基波通過，濾去高頻諧波，改善電源波形。光藕的主要優(yōu)點是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，從而使過程通道上的信噪比大大提高。 軟件抗干擾上述的硬件抗干擾措施是十分重要的，它為單片機系統(tǒng)創(chuàng)造一個基本無干擾的工作環(huán)境。保存的方法主要有兩種:通過傳送指令將要保護的數(shù)據(jù)放到一個保護區(qū)里:或者通過PUSH，PSHD指令將要保護的數(shù)據(jù)壓入到硬件堆棧(此時，中斷或子程序的嵌套將少于8級)。與同等容量的自耦降壓起動設備相比，如按企業(yè)年產(chǎn)1200臺、平均規(guī)格為110KW計算，則可節(jié)約鋼片92噸，銅線13噸，約合人民幣200萬元左右。導師親切的態(tài)度和淵博的知識給予了我許多的啟發(fā)導師嚴肅的治學態(tài)度、追求新知和不斷進取的精神也是我今后學習和工作的榜樣，在此表示我最衷心的謝意！同時非常感謝姜玉東老師，在做論文的過程中得到姜老師的指導和熱情幫助，在此表示感謝！衷心向幾年來辛勤培養(yǎng)我的遼寧工程技術大學的老師們致以崇高的敬意和深深的謝意！同時感謝父母和親人們對我的培養(yǎng)與大力支持，這是我能夠完成學業(yè)的前提和保障。如圖示，通過產(chǎn)生倆個凹口，的幅值可以被減小，隨著凹口寬度的增加，基波電壓將隨之減小。圖中頻率為的等腰三角載波與頻率f的正弦調(diào)制波相比較，兩者的焦點確定了電力電子器件的開關時刻。逆變器基本上可以被看作是一個線性放大器，根據(jù)（533）和式（534）可以得出這個放大器的增益G為： (535)當m=1時，這個數(shù)值是方波電壓輸出時基波電壓峰值（4）%。隨著載波比的P的增大，逆變器輸出線電流諧波將通過電機的漏電感得到更好的濾波，并接近于正弦波。 當調(diào)制指數(shù)m接近于1時，在正，負半周期中間位置附近的凹口和脈沖將趨于消失。在這種情況下，輸出基波相電壓峰值達到4（）/，即達到100%的輸出，如圖522所示。逆變器以自由運行方式或稱一部模式工作。523 載波頻率f/f的關系 由于死區(qū)（或封鎖）效應，實際的PWM逆變器的相電壓（）波形會在某種程度上偏離519所示的理想波形?，F(xiàn)在考慮在理想開關點從Q到Q的帶有延遲時間t的開關轉換。把由Vt構成的這些面積累加起來并在基波頻率的半周期內(nèi)加以平均可得出方波偏移電壓V為 （536）式中，P=，f為基波頻率，圖525中最上端的波形給出了V波對理想波的影響。圖526 特定諧波消除PWM的相電壓波形 任何波形均可用如下傅立葉級數(shù)展開形似表示： v（t）= （537）式中 （538） （539）對于四分之一周期對稱的波形，波形中將只含有正弦項，并且只含有幾次諧波成分。從圖527還可以看到由于低次諧波的消除，較低次的其他特定諧波（如11次和13次）被顯著的增加了，但由于這些特定諧波的頻率比基波頻率高出很多，因此他們的影響不大。對于一個給定的指令電壓,可以在查尋表格中得到相應的凹槽角度，然后在時域里應用一個減法計算器就可以產(chǎn)生相應的電壓脈沖寬度。因此紋波電流有效值可以表示如下： （551）式中，…為諧波電流有效值；L為電機每相的等效漏感，,…為諧波電流的峰值；n為諧波次數(shù)；為n次諧波電壓峰值；為基波頻率。對于一組確定的凹槽角，從式（547）可以得到的表達式，將此式代入到式（551）中，就可以得到作為角函數(shù)的。例如，k=360，則可以產(chǎn)生分辨率為1的波形。%時，=0后，在半周期外側的單一凹槽可以通過減小角度而對稱的變窄，最后跳變?yōu)橥暾姆讲?。通過求解出這k個角度，可以使基波電壓得到控制并且消除k1個頻率的特定諧波。死區(qū)效應可以很容易的通過電流反饋或電壓反饋方法進行補償。下面再考慮電流i的極性為負時的情況。電壓源型逆變器的一個基本控制原則是要導通的器件應滯后于要關斷的器件一個死區(qū)時間t（典型值為幾微妙）以防止峭壁的直通。隨著數(shù)值的下降，這個問題會變得越發(fā)的嚴重。在恒功率區(qū)，逆變器以方波模式工作從而可以獲得最大電壓。當這個最小脈寬的凹口和脈沖消失時，負載電流會有一個瞬態(tài)跳變。高的載波頻率（與開關頻率相同）將使逆變的開關損耗增加，但會減少電機的諧波損耗。當m=0時，是一個頻率與載波頻率相同，脈沖和凹口寬度上下對稱的方波。上述方法也被稱為三角波法，次諧波法或次震蕩法。1） 正弦PWM（SPWM）；2） 特定諧波消除PWM（SHEPWM）；3） 最小紋波電流PWM；4） 空間矢量PWM（SVW）；5） 隨機PWM；6） 滯環(huán)電流控制PWM；7） 瞬時電流控制正弦PWM；8） Delta調(diào)制PWM；9） Sigma Delta調(diào)制PWM通常PWM技術可以按電壓控制或電流控制來分類，或按前饋方式或反饋方式來分類，也可以按基于斬波或不基于斬波來分類。由于在基波頻率的每個周期僅開關六次，因此逆變器的控制簡單而且開關損耗低。 6 總結大功率感應電動機由于轉動慣量大，即使在空載起動時，其時間也較長，因此如果直接起動的話，其起動電流往往很高，會對電網(wǎng)產(chǎn)生電流沖擊，影響電網(wǎng)其他設備的正常運行；或因為起動電流超過電網(wǎng)過電流保護整定值而動作，造成電動機無法啟動運行等現(xiàn)象，為此，大功率感應電動機一般需要采取一定的起動措施，如：Y/Δ起動、自耦變壓器減壓起動、定子串電抗器減壓起動、電子軟啟動等方式，在眾多的起動方式中，電子軟啟動作為一種利用電力電子技術實現(xiàn)的減壓起動方式，由于具有起動方式靈活、起動功能完善、參數(shù)易于調(diào)整、并能利用微機控制系統(tǒng)對起動過程進行控制、監(jiān)視和保護等，因此利用電子軟啟動器控制大電動機的起動過程已經(jīng)成為當今的主流方式。在重要的操作運行指令，如開、關閉中斷，返回，跳轉指令后，再寫上同樣的指令，當前面的指令在解釋執(zhí)行時，遇上干擾而被淹沒時，則大多數(shù)情況下，后面同樣的指令執(zhí)行可使程序運行不受干擾的影響。在單片機應用系統(tǒng)中，由于干擾的因素，常常會出現(xiàn)程序“跑飛”或“死機”現(xiàn)象，使系統(tǒng)不能正常工作。因而能分到光藕輸入端的噪聲很小。當濾波電路處于高電壓工作時，則宜采用小電容和允許的最大電感構成濾波網(wǎng)絡。此干擾可從系統(tǒng)主回路進入控制回路部分，影響系統(tǒng)的功能甚至使系統(tǒng)癱瘓，危害非常大。第三部分是微機系統(tǒng)內(nèi)部，即處理器CPU，由于CPU是低電壓供電，容易被干擾竄入，使總線上的數(shù)字信號混亂，引發(fā)一系列后果。各種傳感器、輸入輸出線路的絕緣不良，均有可能引入干擾。12ms將完成6個位的循環(huán)顯示。圖212 驅(qū)動電路 Drive circuit 這部分電路包括，～，發(fā)光二極管～見附錄圖。接口端子CON則是通用的9針RS232物理接口。由于三個通道電路設計一樣，、通道電路可由附錄圖和圖29容易得到。其中通道的電路如圖26所示。圖27 LM324的管腳連接圖和典型原理圖 Typical pin connection diagram and schematic diagram of LM324經(jīng)比例調(diào)節(jié)后的信號再由兩個無緣濾波器、和、（均見附錄圖）濾波得到穩(wěn)定的直流電壓信號。雙電源工作時，引腳3(VSS)接負電源，其允許施加的電壓幅值為4～9V，引腳17(VDD)接正電源，允許施加的電壓為+4～+9V。(c）引腳6()：TC787/TC788工作方式設置端。應用中，分別接經(jīng)輸入濾波后的同步電壓，同步電壓的峰值