【正文】 .............................................. 1 交流電機(jī)軟啟動(dòng)存在的問(wèn)題 ............................................... 1 軟啟動(dòng)器的簡(jiǎn)單介紹 ..................................................... 1 軟啟動(dòng)器的保護(hù)功能 ............................................... 3 它與變頻器有的區(qū)別 ............................................... 3 軟啟動(dòng)的作用 ..................................................... 3 軟啟動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn) ................................................... 4 國(guó)內(nèi)外軟啟動(dòng)現(xiàn)狀 ...................................................... 4 本課題的意義及主要工作 ................................................. 5 第二章 軟啟動(dòng)的基本原理和特點(diǎn) ........................................... 6 軟啟動(dòng)原理 ............................................................. 6 軟啟動(dòng)常用的幾種啟動(dòng)方式 ............................................... 7 軟啟動(dòng)常用的幾種停機(jī)方式 ............................................... 8 接觸器旁路工作 ......................................................... 9 軟啟動(dòng)的基本接線 ....................................................... 9 電機(jī)軟啟動(dòng)方式的選擇 .................................................. 10 與傳統(tǒng)啟動(dòng)的比較 ...................................................... 10 單片機(jī)的簡(jiǎn)單介紹 ...................................................... 11 單片機(jī)的介紹 .................................................... 11 單片機(jī)的硬件特性 ................................................. 13 單片機(jī)的選擇 .......................................................... 13 第三章 軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................................ 15 電機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)原理方框圖 .............................................. 15 硬件設(shè)計(jì) .............................................................. 15 單片機(jī)的選型 .................................................... 16 單片機(jī)的連接電路圖 .............................................. 17 可編程邏輯器件的選型 ............................................ 17 軟起動(dòng)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ............................................ 19 軟起動(dòng)控制系統(tǒng)框圖 .............................................. 19 軟起動(dòng)主電路及觸發(fā)電路 .......................................... 20 單片機(jī)控制電路 ................................................... 24 三相同步信號(hào)采集電路 ............................................ 25 脈沖放大整形電路 ................................................. 26 檢測(cè)電路 ........................................................ 27 A／ D 轉(zhuǎn)換 電路 .................................................... 28 鍵盤(pán)與顯示電路 .................................................. 29 第四章 軟啟動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................ 31 單片機(jī)控制部分程序設(shè)計(jì) ................................................ 31 主程序的編寫(xiě) .................................................... 31 軟起動(dòng)子程序 .................................................... 32 CPLD 器件分解結(jié)構(gòu)圖 .............................................. 33 同步信號(hào)產(chǎn)生模塊 ................................................ 34 總 結(jié) .................................................................... 36 參考文獻(xiàn) .................................................................... 37 謝 辭 .................................................................... 39 天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 第一章 緒論 三相異步電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制維護(hù)方便、性能穩(wěn)定、效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)和各種動(dòng)力設(shè)備的拖動(dòng)中。 、破裂、散落，定位產(chǎn)品的位移等 。這就是所謂的電動(dòng) 機(jī)的軟啟動(dòng)。為此，人們往往需要配備限制電機(jī)起動(dòng)電流的起動(dòng)設(shè)備，過(guò)去人們多采用 Y/△ 轉(zhuǎn)換，自藕降壓，磁控降壓等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 軟啟動(dòng)器的保護(hù)功能 ：軟起動(dòng)器引進(jìn)了電流控制環(huán)，因而隨時(shí)跟蹤檢測(cè)電機(jī)電流的變化 狀況。 大多數(shù)軟啟動(dòng)器在晶閘管兩側(cè)有旁路接觸器觸頭，其優(yōu)點(diǎn)是： 。 該軟 啟 動(dòng)器在安裝后用戶仍可方便就地改造，如：附加限流功能和內(nèi)接 /外接轉(zhuǎn)換選擇。應(yīng)用范圍是交流電 380V天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 （也可 660V），電機(jī)功率從幾千瓦到 800 千瓦。如電網(wǎng)的波動(dòng)性，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能配套等，都要求越來(lái)越嚴(yán)格。國(guó)產(chǎn)裝置得以流行的原因是它比較適合現(xiàn)時(shí)我國(guó)的國(guó)情。 而液態(tài)軟起動(dòng)產(chǎn)品，由于其種種缺點(diǎn)，在降壓軟起動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展空間有限。 （ c）應(yīng)用 Keil 編程軟件，設(shè)計(jì)交流電機(jī)軟起動(dòng)器控制軟件，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，晶閘管的導(dǎo)通角逐漸增大，晶閘管的輸出電壓也逐漸增加，電動(dòng)機(jī)從零開(kāi)始加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑起動(dòng)，并使電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上。 圖 電壓斜坡起動(dòng)示意圖 Figure voltage ramp start schemes 也是用在重載起動(dòng)，不同的是在起動(dòng)的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機(jī)靜天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短起動(dòng)時(shí)間。晶閘管在收到軟停機(jī)信號(hào)后，導(dǎo)通角漸減，經(jīng)一定時(shí)間才過(guò)渡到全關(guān)， 即電動(dòng)機(jī)端電壓漸減至零，停車(chē)時(shí)間可按實(shí)際需要設(shè)定。 電子軟啟動(dòng)器的誕生，已經(jīng)從很大程度上提供了解決這個(gè)技術(shù)難題的有效手段，而且近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)以及智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電子軟啟動(dòng)器已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 起動(dòng)方法，例如 “Y－ △ ”降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)以及磁性調(diào)壓起動(dòng)等。 與傳統(tǒng)啟動(dòng)的比較 籠型電機(jī)傳統(tǒng)的減壓起動(dòng)方式有 Y△ 起動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)、電抗器起動(dòng)等。 天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 單片機(jī)的簡(jiǎn)單介紹 單片機(jī)是一種 集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。 單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美 國(guó) 50 年代開(kāi)發(fā)的 74系列，或者 60年代的 CD4000 系列這些純硬件來(lái)搞定的話，電路一定是一塊大 PCB 板！但是如果要是用美國(guó) 70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)你編寫(xiě)的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性 ！ 由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治 地位的軟件還是最低級(jí)匯編語(yǔ)言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語(yǔ)言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語(yǔ)言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡(jiǎn)單，就是單片機(jī)沒(méi)有家用計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒(méi)有像硬盤(pán)那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 稱微控制器）。 單片機(jī)的硬件特性 單片機(jī)集成度高。 所以我們選擇AT89C51 單片機(jī)。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 口 ： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流。單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)的功能主要是讀取啟動(dòng)停止信號(hào) , 通過(guò)輸入的同步信號(hào)并按照一定的規(guī)律產(chǎn)生晶閘管觸發(fā)控制信號(hào)和繼電器的控制信號(hào) , 同時(shí)進(jìn)行狀態(tài)和故障顯示。物美價(jià)廉而功能強(qiáng)大的 AT89S51 為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。L 邏輯電路。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) 1]限邏輯門(mén)電路。如想禁止 ALE 的輸出可再 SFR8EH 地址上置 0。但實(shí)際上，二者的邏輯結(jié)構(gòu)和互連結(jié)構(gòu)卻存在本質(zhì)的區(qū)別，這導(dǎo)致它們?cè)谒俣扰c性能、擅長(zhǎng)的設(shè)計(jì)領(lǐng)域、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)周期、功耗，編程工藝等方面擁有各自的特點(diǎn)。而對(duì)于大規(guī)模的邏輯設(shè)計(jì)、 ASIC 設(shè)計(jì)或單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，則多采用 FPGA。 (7)EPM7128 同時(shí)還提供了 JTAG 接口，可進(jìn)行 ISP 編程，極大地方便了用戶。用戶在按下功能鍵后，通過(guò)自增和自減鍵設(shè)置起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)參數(shù)并保存，以備系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)調(diào)用。因此，只需在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中通過(guò)控制晶閘管觸發(fā)角的大小，不斷改變晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)改變輸出電壓波形，從而改變輸出電壓的有效值。 圖 主電路圖 Figure main circuit diagram 本系統(tǒng)的 總 電路圖如圖 。一般在考慮有過(guò)電壓吸收回路的情況下，所選用的晶閘管的額定電壓為： UN=(2～ 3)xV2U． 其中， UN為晶閘管在實(shí)際工作中可能承受的最大電壓。選擇壓敏電阻的主要參數(shù)是標(biāo)稱電壓 UlmA 和通流容量，并且保證其殘壓較小。同時(shí)，當(dāng)軟起動(dòng)結(jié)束，對(duì)交流接觸器發(fā)出控制信號(hào)，使交流接觸器吸合，三相反并聯(lián)可控硅裝置停止工作。本系統(tǒng)采用 E2PROM2864作為掉電保護(hù)芯片，存儲(chǔ)用戶設(shè)置的起動(dòng)參數(shù)。 天津理工中環(huán)信息學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 圖 脈沖放大整形電路 Figure pulse amplification plastic circuit 檢測(cè)電路 電壓電流的采集主要用于實(shí)現(xiàn)起動(dòng)算法和各種保護(hù)，包括電壓、電流的采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。其主要特性： (1)8路 8位 A／ D轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8位 ； (2)具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?； (3)轉(zhuǎn)換時(shí)間位 100u