【文章內(nèi)容簡介】 作原理為：在電動機起動開始時， QF 閉合，控制晶閘管的觸發(fā)角為最大，即 180 度，此時，電動機的起動電流為0，逐漸減小晶閘管的觸發(fā)角，使起動電流逐漸平穩(wěn)的上升，當(dāng)達到電動機電流的額定值后， KM 閉合，晶閘管電路被旁路掉，軟起動裝置退出運行。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 程序存儲器 LED 顯示 觸發(fā)脈沖驅(qū)動模塊 主回路晶閘管門極 鍵盤 EXTINTBUS HIS I/O 80C196KC A/D H I/O 電機 同步電路 電流檢測 電壓檢測 電壓給定 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 VT3VT6VT4VT1VT5VT27575750.150.150.15RRRMTGRW1.5K1001001.06.8K10KQFKMLL LD5D2D3D6D1D4750.15RW10KFUFUFUK100 圖 32 裝置整機電路原理框圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 軟停車時， KM 斷開，此時電動機的電流最大，晶閘管的觸發(fā)角為最小，逐漸增大晶閘管的觸發(fā)角，使電動機的電流平穩(wěn)的減小，直至晶閘管的觸發(fā)角為最大 ,電動機的電流降為 0，達到軟停車的目的。軟停車的電流曲線如圖 4： 圖 33 軟停車電流變化曲線 旁路系統(tǒng) 旁路系統(tǒng)：電機運行時可以避免軟起動器產(chǎn)生諧波。晶閘管僅在起動停車時工作，避免長期運行使晶閘管發(fā)熱，延長使用壽命。當(dāng)軟起動器發(fā)生故障，可由旁路作為應(yīng)急備用。其結(jié)構(gòu)如 下圖 6 所示 無旁路系統(tǒng)：其結(jié)構(gòu)如下圖 5 所示 M軟啟動器 M軟啟動器 圖 34 無旁路系統(tǒng) 圖 35 旁路系統(tǒng) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 晶閘管的參數(shù)計算 晶閘管的選擇主要依據(jù)以下參數(shù)：通態(tài)平均電流 IT(AV)、斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 UDRM 及反向重復(fù)峰值電壓 URM 。 通態(tài)平均電流 ITa 的計算方法為：當(dāng)知道電流的有效值 IVT 時， ITa =（ ~2） 對于本系統(tǒng)中，電動機的參數(shù)已知如下： 鼠籠式異步電動機（ Y接）： 額定功率： PN =110KW 額定電壓： UN =380V 額定電流： IN =220A 額定轉(zhuǎn)速： nN =1460r/min 依據(jù)電動機的參數(shù)可以求得： ITa =（ ~2） =（ 210∽ 280） V 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 UDRM UDRM 及反向重復(fù)峰值電壓 URM URRM 的計算方法為 :當(dāng)晶閘管實際承受的最大峰值電壓為 Um時 : Ue =UDRM = URM =(2~3)Um 對三相電路 : Ue = UDRM = URM =（ 2~3） Um=（ 1076~1604） 取 ITa =250A； Ue =1500V?？蛇x KP2515型的晶閘管。 交流過電壓保護 交流側(cè)可能產(chǎn)生過電壓的現(xiàn)象，例如，降壓變壓器初級合閘時，初級施加的高壓會通過初、次級繞組間的分布電容耦合到次級，使之出現(xiàn)感 應(yīng)過電壓。除了這種操作過電壓外，還有由于雷擊等外部因素侵入電網(wǎng)的偶然性的浪涌過電壓，過電壓倍數(shù)會更高。交流過電壓可以采用壓敏電阻保護，壓敏電阻是一種常見的非線性保護元件。因伏安特性對稱于原點，故具有雙向限壓作用。壓敏電阻是由氧化鋅等燒結(jié)而成的非線性電阻元件。具有明顯的擊穿電壓，在施加電壓低于擊穿電壓時，漏電流僅為微安級，損耗??；在施加電壓超過擊穿電壓時，壓敏電阻擊穿，可以通過很大的浪大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 涌電流，幾乎呈現(xiàn)恒壓特性。壓敏電阻的選擇主要根據(jù)額定電壓和通流容量 。本系統(tǒng)中依據(jù)電動機和晶凈閘管的參數(shù)查表可得： MYG3/MYG4680V型的壓敏電阻符合要求，其具體參數(shù)如下： 標(biāo)稱電壓： 680V 最大連續(xù)工作交流電壓： 420V 電源電壓： 380V 最大限制電壓： 1120V 過電流保護 過電流保護可以采用串聯(lián)熔斷器、過電流繼電器、快速開關(guān)、電子過電流保護等方法。合理的配置與選擇過電流保護是能否起到有效保護作用的關(guān)鍵。 快速熔斷器是目前廣泛應(yīng)用的保護措施，在發(fā)生過電流時，利用其快速熔斷特性和晶閘管過載特性相配合，使其先期熔斷并切斷電路，保護晶閘管。快速熔斷器具有通過電流越大，熔斷時間越短的特點，適合 作短路保護，但是不宜作過載保護。 快速熔斷器的選擇主要依據(jù)額定電壓 UKT、額定電流 Ikr 兩個參數(shù)。 本系統(tǒng)中快速熔斷器可以選擇 RS3500/250 型，其主要參數(shù)如下： 額定電壓： 500V 熔斷器額定電流： 300A 熔斷體額定電流： 250A 最大耗散功率： 85W 晶閘管關(guān)斷過電壓阻容保護 在晶閘管關(guān)斷過程中，因反向電流迅速減小，回路中會產(chǎn)生很高的過電壓。一般來說，晶閘管的關(guān)斷過電壓通常是采用晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護。本系統(tǒng)中依據(jù)需要電阻 R和電容可以選擇 R=75Ω C= F 電流檢測 本設(shè)計中的電流檢測環(huán)節(jié)主要使用的是電流互感器，利用其檢測出交流電流，經(jīng)由二極管組成的整流橋電路變換成直流后再送入 CPU 內(nèi)， CPU根據(jù)事先的設(shè)定作出處理，從而控制電流的變化區(qū)域，即實現(xiàn)了電流環(huán)的大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 功能。其圖如下圖 36所示： 此部分各元件的具體參數(shù)如圖所示。 D5D2D3D6D1D4R175C10 .1 5RW1 0 KABCR1 0 0R RP 0 .1 圖 36 電流檢測 測速控制 本設(shè)計中的轉(zhuǎn)速環(huán)是通過測速發(fā)電機將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓送入80C196KC，經(jīng) CPU 按照預(yù)先設(shè)計的要求處理后發(fā)出控制信號對電動機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)控制，即實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速環(huán)的功能。如圖 37所示： 根據(jù) 鼠籠式異步電動機（ Y接）的參數(shù)可以確定出轉(zhuǎn)速環(huán)各部件的參數(shù)如下： 測速發(fā)電機： 型號： ZYS3A 電壓： 110V 電流： 功率： 22W 轉(zhuǎn)速： 2021r/min 其它參數(shù)見 圖 37所示： 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 TGRW1 .5 KC11 .0R1 6 .8 KR01 0 KP 0 . 2 圖 37 轉(zhuǎn)速測量 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 4 控制回路設(shè)計 控制回路以 80C196KC 單片機為核心，主要由同步信號電路、觸發(fā)電路、反饋電路、鍵盤電路和顯示電路 5 部分組成。 功能模塊分述 80C196KC 80C196KC 是 CHMOS 高性能 16 位單片機中第 二 代產(chǎn)品，其芯片如圖 5： P 1 . 019P 1 . 120P 1 . 221P 1 . 3 /P W M 122P 1 . 4 /P W M 223P 1 . 5 /B R E Q30P 1 . 6 /H L D A31P 1 . 7 /H O L D32P 3 . 0 /A D 060P 3 . 1 /A D 159P 3 . 2 /A D 258P 3 . 3 /A D 357P 3 . 4 /A D 456P 3 . 5 /A D 555P 3 . 6 /A D 654P 3 . 7 /A D 753P 4 . 0 /A D 845P 4 . 1 /A D 946P 4 . 2 /A D 1 047P 4 . 3 /A D 1 148P 4 . 4 /A D 1 249P 4 . 5 /A D 1 350P 4 . 6 /A D 1 451P 4 . 7 /A D 1 552H S O .0 /S ID .028H S O .0 /S ID .129H S O .234H S O .335H S O .4 /H S 26H S O .5 /H S /S I D . 327H S 25H S 24P 0 . 0 /A C H 06P 0 . 1 /A C H 15P 0 . 2 /A C H 27P 0 . 3 /A C H 34P 0 . 4 /A C H 411P 0 . 5 /A C H 510P 0 . 6 /A C H 68P 0 . 7 /A C H 79P 2 . 0 /T X D18P 2 . 1 /R X D17P 2 . 2 /E X T I N T / P R O G15P 2 . 3 /T 2 C L K44P 2 . 4 /A IN C /T 2 R S T42P 2 . 5 /P W M 039P 2 . 6 /T 2 U P D N33P 2 . 7 /P A C T388 0 C 1 9 6 K CRD61W R L /W R40EA2A L E / A D V62R E D A Y43X T A L 167X T A L 266R E S E T16V C C1V S S68ANGND12V P P37V S S14V R E F13V S S36W R H /B H E41IN S T63B U S W ID T H64C L K O U T65N M I3 圖 41 80C196KC 芯片 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 80C196KC 有 68 個引腳， 5個 8位 I/O 口，其中 P0是只用于輸入的口，與 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端共享引腳； P1 是準(zhǔn)雙向口； P2 是多功能口；P3 和 P4 可作雙向口或系統(tǒng)總線。 6 個 HSO 輸出端口， 4 個輸入端口。它的主要特征有： ① 80C196KC 內(nèi)部 EPROM/ROM 為 16KB，內(nèi)部 RAM 為 488 字節(jié)，采用“垂直窗口”結(jié)構(gòu)使新增的 256 字節(jié)的 RAM 通過窗口映射同樣可以作為通用寄存器來訪問。 ② 有 3 個 PWM（脈寬調(diào)制）輸出； ③ 80C197KC 對 HSO 增加了一條新的的命令格式，可對所有的 HSO 引腳同時尋址； ④ 80C196KC 的 A/D 轉(zhuǎn)換器可采用 10/8 位轉(zhuǎn)換方式，此外還可以對采樣時間和轉(zhuǎn)換時間進行選擇； ⑤ 80C196KC 有兩個不可擦出的可編程存儲器 UPROM（ UNERASABLE PPROM），強了加密手段 ⑥ 80C196KCK 可采用 16MHz 的晶振，起速度比 12MHz快 33%； （ 1）存儲空間 80C196KC 內(nèi)部 EPROM/ROM 為 16KB，內(nèi)部 RAM 為 488 字節(jié)，采用“垂直窗口”結(jié)構(gòu)使的新增的 256 字節(jié)的 RAM 通過窗口映射同樣可以作為通用寄存器來訪問。 （ 2）定時器 80C196KC 有兩個定時器， （ 3）高速輸入器 HSI 高速輸入器 HSI 用于記錄某一外部事件發(fā)生的時間，時間基準(zhǔn)又定時器 1提供，共可以記錄 8 個事件。有 4根引腳（ — ）可以作高速輸入腳，其中 和 是雙向引腳，也可以用作高速輸出引腳 和 ，它們的功能靠 I/O控制寄存器 IOC0 和 IOC1 來選擇。它包括事件檢測器、先進先出（ FIFO）隊列寄存器，保持寄存器、 HSI時間寄存器、 HSI事件形式寄存器、 HSI 狀態(tài)寄存器組成。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 （ 4）高速輸出器 HSO 高速輸出 HSO 用于按程序設(shè)定的時間去觸發(fā)一事件，由于要求 CPU（ Central Processing Unit） 的開銷極少，故速度極高，觸發(fā)的事件包括：起動 A/D轉(zhuǎn)換、復(fù)位定時器、設(shè)置 4 個軟件定時器標(biāo)志或接通多達 6根輸出線（ — ），同一時可以掛號 8 個事件。當(dāng)事件被觸發(fā)時，還會發(fā)生中斷請求。 HSO 由 HSO 命令寄存器、 HSO 時間寄存器 HSO 保持寄存器、內(nèi)容寄存器（ CAM）陣列、控制邏輯、多路開關(guān)、定時器 1 定時器 2 和輸出部件組成。 （ 5） A/D 轉(zhuǎn)換器 80C196KC 的 A/D 轉(zhuǎn)換器有兩種轉(zhuǎn)換方式 :一種是逐次逼近型的 10 位A/D 轉(zhuǎn)換，共有 8個通道；另一種是 8位的 A/D 轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度快，但分辨率低。采樣窗口和時間都可以用軟件來設(shè)置。其輸入引腳是與 ～ 共享的 ACH0～ ACH7。它是由一個 8 通道的摸擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、一個采樣 /持電路、一個逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器、 A/D 命令寄存器、 A/D 結(jié)果