【正文】 應(yīng)不超過TC787/TC788的工作電源電壓VDD。它們是目前國內(nèi)市場上廣泛流行的TCA785及KJ(或KC)系列移相觸發(fā)集成電路的換代產(chǎn)品，與TCA785及KJ(或KC)系列集成電路相比，具有功耗小、功能強、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點，而且裝調(diào)簡便、使用可靠，只需一個這樣的集成電路，就可完成3只TCA785與1只KJ041只KJ042或5只KJ(3只KJ001只KJ041只KJ042)(或KC)系列器件組合才能具有的三相移相功能。2）兩個驅(qū)動器及兩個接收器。MAX232是一種雙組驅(qū)動器/接收器，片內(nèi)含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單5V電源供電時提供EIA/TIA232E電平。其引進(jìn)圖如下：圖22 AT90S8535引腳圖 The pin of AT90S8535 由于AT90S8535芯片的片內(nèi)資源豐富，由他組成的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)十分簡單，軟起動器的CPU部分如圖23所示。4)MCU特點上電復(fù)位電路；具有記數(shù)功能、有獨立振蕩器的實時時鐘RTC；低功耗空閑省電和掉電模式；16種中斷源，每種中斷源具有一個獨立的中斷向量作為相應(yīng)的中斷入口地址。本設(shè)計采用跨越運行模式2 硬件設(shè)計 總體硬件框圖軟起動器的控制系統(tǒng)由兩個部分組成，一個是單片機及其外圍電路組成的微機控制系統(tǒng)，另一個是信號處理電路。 a）自由停車 b）軟停車圖14 電動機的停車方式a）Free stop b）Soft stop Manner of parking motor 軟起動器的運行模式軟起動器完成起動電動機任務(wù)之后，可以有以下四種運行狀態(tài)[10]：（1）跨越運行模式晶閘管處于全導(dǎo)通狀態(tài)，電動機工作于全壓方式，電壓諧波分量可以完全忽略，這種方式常用于短時重復(fù)工作的電動機。在這種起動方式下，控制系統(tǒng)給定一個恒定的觸發(fā)脈沖角，使電動機在一個給定電壓(20%～90%可選)下起動。當(dāng)電流下降到一定的下限值時，才允許觸發(fā)脈沖進(jìn)一步減小，使電動機端電壓繼續(xù)按斜坡上升，這種方式可以有效的限制電動機在起動過程中出現(xiàn)的電流最大值。 常用的電動機起動方式為了適應(yīng)各種運行工況和負(fù)載性質(zhì)的要求，電動機應(yīng)具有不同的起動方式。（3）為了保證在電路起始工作時能使兩個晶閘管同時導(dǎo)通，以及在感性負(fù)載與控制角稍大時仍能保證不同相的正、反向兩個晶閘管同時導(dǎo)通，所以同三相全控橋式整流電路一樣，要求采用大于60o的寬脈沖或雙窄脈沖的觸發(fā)電路。此外，由于異步電機是感性負(fù)載，從電力電子學(xué)相關(guān)知識中可以知道，在晶閘管交流調(diào)壓電路帶感性負(fù)載時，只有當(dāng)移相角于感性負(fù)載的功率因數(shù)時，才會起到調(diào)壓作用。晶閘管工作過程中，它的陽極A 和陰極K電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極 K控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。基于等效電路的數(shù)學(xué)模型如下圖11所示: 圖11 異步電動機的簡化等效電路 The equivalent circuit of asynchronous motor圖21中各符號意義: 為無窮大電網(wǎng)相電壓有效值，、分別為勵磁電流和勵磁電抗，、分別是定子的電阻和漏抗，、分別為電動機轉(zhuǎn)子電阻和漏抗的折算值，為轉(zhuǎn)差率。將離散頻率控制法用于軟起動過程中，不需要對軟起動器硬件電路做什么改動，即可像變頻器一樣實現(xiàn)變頻起動，使電動機低速起動時，起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大，可以在滿負(fù)荷的情況下實現(xiàn)軟起動。已推出JKR、NJRSTR、JKB型軟起動器和JQ、JQZ型固態(tài)節(jié)能軟起動器等產(chǎn)品。90年代以后，國外一些著名廠商推出了軟起動系列產(chǎn)品，技術(shù)已趨于成熟。由于軟起動裝置使電機能按預(yù)先設(shè)定的起動方式和參數(shù)進(jìn)行平滑加速起動，既能滿足不同用戶的起動需要，又能大大降低機械振動沖擊，可延長電機及傳動系統(tǒng)的使用壽命。利用晶閘管進(jìn)行調(diào)壓，其輸出電壓大小由晶閘管的導(dǎo)通角決定，而晶閘管的導(dǎo)通角又與其控制角有關(guān)[4]。目前有兩種電動機起動新方式：變頻器和軟起動器。因此，總是希望在起動電流比較小的情況下，能獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB75565規(guī)定，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低15％時，仍有，不會導(dǎo)致接在同一電網(wǎng)上的其它感應(yīng)電動機的停轉(zhuǎn)。一臺普通的鼠籠式的異步電動機，如不采取任何施在額定電壓下直接起動，它的起動電流較大而起動轉(zhuǎn)矩并不相應(yīng)增大。電動機的控制主要包括電機的起動、調(diào)速和制動。當(dāng)電動機容量較大時，沖擊電流會對電網(wǎng)及其負(fù)載造成干擾，嚴(yán)重時甚至危害電網(wǎng)的安全運行；起動電流過大時，將使電動機本身受到過大電磁力的沖擊，如果經(jīng)常起動，還有繞組過熱的危險。若電網(wǎng)容量不夠大，則電動機的起動電流可能使電網(wǎng)電壓顯著下降，影響接在同一電網(wǎng)上的其它電動機和電氣設(shè)備的正常工作.為了解決這個問題（直接起動問題），人們采用了各種降壓起動技術(shù)，比較傳統(tǒng)和應(yīng)用較普遍的有自耦變壓器降壓起動、串電抗起動和Y－△轉(zhuǎn)換、延邊三角形起動、電阻調(diào)節(jié)等等。2 電力電子軟起動方法傳統(tǒng)的降壓起動方法能在一定程度上解決鼠籠式異步電動機的起動電流較大的問題，但是由于傳統(tǒng)的起動設(shè)備都是有切換觸點的，控制不連續(xù)，這樣就難免在起動過程中給電動機造成沖擊，且傳統(tǒng)的方法起動電流仍較大。如在西方、日本等國家，就廣泛采用變頻器于起動控制。這樣，電動機的起動方式和起動電流均可任意調(diào)整和設(shè)置，使之處于最佳的起動過程。除用于起動外，還可實現(xiàn)軟停車控制。英國人曾在八十年代初就對不同控制原理的軟起動產(chǎn)品做過對比試驗，并得出在40％～50％的額定負(fù)載下，軟起動器有明顯的節(jié)能效果的結(jié)論，從而使得這種控制器在輕載情況下大大被采用。近年來，隨著技術(shù)的相互滲透發(fā)展，國內(nèi)外軟起動器產(chǎn)品在控制原理技術(shù)及主要回路設(shè)計上已經(jīng)都日趨成熟了，差距也在不斷拉近。(4)軟起動器將向智能化方向發(fā)展。起動電壓較低時，起動轉(zhuǎn)矩較小，電流也較小，如果電壓較高，則起動轉(zhuǎn)矩較大，同時沖擊電流也很大。當(dāng)斬波調(diào)壓用在異步電機定子上時，通斷交替的頻率不能太低，否則一方面會引起電機轉(zhuǎn)速的波動另一方面每次接通電機就相當(dāng)于一次異步電機重新合閘過程。在晶閘管交流調(diào)壓系統(tǒng)中，晶閘管可以采用負(fù)載電流波形過零而自關(guān)斷的換流方式（阻性負(fù)載和感性負(fù)載均如此），不需要附加額外的換流電路，所以其主要優(yōu)點是電路簡單，調(diào)壓裝置體積小，價格低廉，使用和維修方便。電子軟啟動器的主電路一般為三相交流調(diào)壓電路，如圖12所示。由于電動機反電動勢正比于電動機轉(zhuǎn)速，它將隨電動機轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)增加而線性增加，因此斜坡電壓起動方式能很好地適應(yīng)這種變化。這種起動方式可以有效克服電動機初始起動時因轉(zhuǎn)矩過小而不能轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象，同時也可以有效減小電動機起動電流。常用的停車方式有：自由停車、軟停車、快速制動等方式。在這種工作模式下，便有可能用一臺軟起動器起動多臺電動機。具有如下特點：1) AVR RISC 結(jié)構(gòu)AVR采用高性能、低功耗的RISC結(jié)構(gòu)；118條指令構(gòu)成的精簡指令集，大多數(shù)為單指令周期；32個8位通用寄存器；工作在8MHz時具有8MIPS的性能?？臻e模式： mA。在故障發(fā)生并封鎖了觸發(fā)脈沖后，程序?qū)⒉粩鄼z測PA1位的狀態(tài)，當(dāng)該狀態(tài)為顯示故障已經(jīng)解除時，閉鎖解除，撤銷封鎖信號，使系統(tǒng)復(fù)位。30V的輸入。4）低電源電流：典型值是8mA。電動機在啟動時需要隨著電機轉(zhuǎn)速的升高而不斷地調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角,從而調(diào)整加在電機定子上的電壓(由低到高) . 而晶閘管的觸發(fā)角需要脈沖觸發(fā)器 TC787所發(fā)出的脈沖來控制. 通過AVR單片機控制TC787的移相輸入電壓,即可控制TC787發(fā)出所需要的脈沖. 晶閘管的觸發(fā)角從150176。應(yīng)用中，均接脈沖功率放大環(huán)節(jié)的輸入或脈沖變壓器所驅(qū)動開關(guān)管的控制極。(e）引腳14()、引腳15()、引腳16()：對應(yīng)三相同步電壓的鋸齒波電容連接端。9V；輸入同步電壓有效值：≤(1/2√2)VDD；輸入控制信號電壓范圍：0～VDD；輸出脈沖電流最大值：20mA；鋸齒波電容取值范圍：～；脈寬電容取值范圍：3300pF～；移相范圍：0～177176。正常情況下窗口比較電路輸出 15V 電壓，以示正常，否測輸出 +15V 電壓，表明有過電壓或欠電壓異常。比例調(diào)節(jié)器由電阻、和運放LM324（）組成。圖29 電流測量通道（通道） Current measurement channel（Channel）鍵盤電路由鍵盤～，發(fā)光二極管～和電阻～組成。這部分作為起動參數(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。根據(jù)上述要求，控制系統(tǒng)軟件由主程序和4個中斷服務(wù)程序組成。實現(xiàn)電動機的起停控制d）T2中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)電動機的起?？刂?、過載保護(hù)、故障閉鎖的復(fù)位等任務(wù)。干擾一般以脈沖的形式進(jìn)入微機系統(tǒng)。硬件抗干擾處理得當(dāng)，可以將大多數(shù)干擾拒之門外，對余下少數(shù)竄入微機系統(tǒng)的干擾，用軟件的方法加以消除?？紤]到高頻噪聲通過變壓器不是靠初、次級線圈的相互藕合，而是靠初、次級間寄生電容藕合的。采用良好的屏蔽線與正確的接地，高頻濾波等方法加以解決。雙絞線與同軸電纜相比，雖然頻率特性差，但阻抗高，抗共模噪聲能力強。因此，在應(yīng)用程序的各個分支上，要按時“喂狗”，即將看門狗的計數(shù)器清零，不讓它發(fā)生溢出，這樣就可以保證，只要應(yīng)用系統(tǒng)是按照程序設(shè)計的路徑走，看門狗就不會強行復(fù)位系統(tǒng)。根據(jù)經(jīng)驗，如采用自耦降壓起動。同時，對于異步電機軟起動器還有許多值得研究的地方，如采用其他系列的單片機及各種新型器件是否能夠更好的實現(xiàn)我們的預(yù)期性能指標(biāo)等方面，還有待于我們在日后的工作和學(xué)習(xí)中完成。脈寬調(diào)制（PWM）工作原理由于逆變器中電子開關(guān)的存在，在恒定的直流輸入電壓作用下，逆變器可以通過自身的多次開關(guān)控制輸出電壓并優(yōu)化輸出諧波。正弦PWM技術(shù)在實際的工業(yè)變流器的應(yīng)用中非常普及。波形的傅立葉分析可以由下式給出: (533) 圖519 三相橋式逆變器正弦PWM的工作原理式中，m為調(diào)制指數(shù)；w為基波頻率（rad/s），（與調(diào)制頻率相同）；為輸出相位移，取決于調(diào)制波的實際位置。式中，M和N均為整數(shù)；M+N為一個奇整數(shù)。這種噪聲可以通過隨機的改變PWM開關(guān)頻率而減輕（隨機SPWM）,通過吧開關(guān)頻率增加到高于音頻范圍，也可以把這種噪聲完全消除。圖中在正半周期中間附近脈沖向下的凹口不見了，從而給出了一個具有較高的基波成分的準(zhǔn)方波輸出。但當(dāng)P保持為一定值，在基波頻率下降時，會使載波頻率也隨之變得很低，就電機的諧波損耗而言，這通常是不希望的。P的數(shù)值總是保持為三的倍數(shù)，這是因為對無中線連接的負(fù)載，三的倍數(shù)次諧波是不需要考慮的?？紤]圖524所示PWM操作，如圖示，a相電流i的方向為正。圖525給出了在每一個載波周期T分別對應(yīng)于+i和i的伏秒面 圖524 半橋逆變器死區(qū)效應(yīng)的波形積（Vt）損失和增加的積累效應(yīng)對基波電壓波形的影響。在這種方法中，要在方波電壓中開出一些預(yù)先確圖525 輸出相電壓波形的死區(qū)效應(yīng)定好角度的凹槽。例如，給定50%的基波電壓（=），可得到數(shù)值為=176。注意，基波電壓的方向與角的整個變化范圍無關(guān)，%～100%的范圍內(nèi)變化時，會有某種程度的5次和7次諧波成分重新出現(xiàn)，但與限制電壓跳變所得的益處相比這是微不足道的。圖529 特定諧波消除法的實現(xiàn)框圖最小紋波電流PWM特定諧波消除PWM法的一個明顯缺點是當(dāng)較低次的諧波被消除時，與其相鄰的下一個較高次的諧波卻被增值了，如圖527所示。附錄B 外文文獻(xiàn) PULSE WIDTH MODULATION TECHNIQUES The threephase, sixstep inverter discussed before has several advantages and limitations. The inverter control is simple and the switching loss is low because there are only six switching per cycle of fundamental frequency .Unfortunately, the lower order harmonics of the sixstep voltage wave will cause large distortions of the current wave unless filtered by bulky and uneconomical lowpass filters. Besides, the voltage control by the lineside rectifier has the usual disadvantages[17]. PWM PrincipleBecause an inverter contains electronic switches ,it is possible to control the output voltage as well as optimize the harmonics by performing multiple switching within the inverter with the constant dc input voltage .The PWM principle to control the output voltage is explained in Figure fundamental voltage has the maximum amplitude（4/）at square wave, but by creating two notches as shown ,the magnitude can be reduced. If the notch widths are increased, the fundamental voltage will be reduced.