【導(dǎo)讀】性對電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)進(jìn)行控制，使大容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓從某一基值逐步升高，以減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，從而保護(hù)電機(jī)和周邊的用電設(shè)備。啟動(dòng)過程中，往往會(huì)存在很大的沖擊電流，污染電網(wǎng)，損壞電機(jī)繞組。引出啟動(dòng)裝置軟啟動(dòng)器的原理、功能和特點(diǎn)，以及針對軟啟動(dòng)出現(xiàn)的問。題提出改進(jìn)意見和觀點(diǎn)，對于完善軟啟動(dòng)器在控制功能和普及起到了探討作用。相位和頻率要一致。我們在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用了鎖相控制，比較和控制在變頻器的前。后的電流相位和頻率，從而控制整個(gè)智能啟動(dòng)的全過程。在設(shè)計(jì)中選用INTEL公。經(jīng)理論分析以及仿真，本設(shè)計(jì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求中性能要求和各方面

　　

【正文】 壓信號來輸出晶閘管的導(dǎo)通角信 號。為了把控制信號由數(shù)字量轉(zhuǎn)換成符合觸發(fā)控制模塊需要的模擬電壓信號，設(shè)計(jì)了 D/A 轉(zhuǎn)換電路。 電路中使用 D/A 轉(zhuǎn)換器 TLC5615 進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換， TLC5615 是一個(gè)串行 10 為DAC 芯片，性能優(yōu)于早期電流性輸出的 DAC。只需要通過 3 根串行總線就可以完成 10 位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和本文采用的單片機(jī)接口。其主要特點(diǎn)如下：單5V 電源工作； 3 線串行接口； DAC 輸出的最大電壓為 2 倍基準(zhǔn)輸入電壓；轉(zhuǎn)換速率快，更新率為 。 本系統(tǒng)中， TLC5615 的數(shù)據(jù)輸入端（ DIN）、始終信號端（ SCLK）分別與 YPC932A1單片機(jī)的通用 I/O 接口 PO PO PO7 口相連，分別用利用單片機(jī)的 PO PO7口模擬 TLC5615 的時(shí)鐘 SCLK 和片選 CS。完成 TLC5615 的控制，待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)從 PO7 輸出到 TLC5615 的數(shù)據(jù)輸入端 DIN 提高了轉(zhuǎn)換速度，降低了軟件的復(fù)雜程度。 TLC5615轉(zhuǎn)換輸出為 05V直流電壓，為把該輸出電壓轉(zhuǎn)化為 010V流電壓（這是后級的功率變換單元所要求的），使用運(yùn)算放大器 LM324 組成同相比例放大電路，經(jīng)比例放大后，由 DAOUT 端輸出 010V 直流信號，輸出給功率變換單元作為該模塊的給定信號 。 軟啟動(dòng) 原理圖 與晶閘管并聯(lián)的 RC 網(wǎng)絡(luò)和非線性壓敏電阻用來做晶閘管的過電壓吸收和保 護(hù)；交流接觸器 KM 作為晶閘管的旁路開關(guān)，在電機(jī)起動(dòng)完成后，可將晶閘管旁路，避免由晶閘管接 通電源 而產(chǎn)生通態(tài)損耗； TV為電壓互感器，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過電壓和欠電壓保護(hù)； TA 為電流互感器，以便于對起動(dòng)電流監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)限流起動(dòng)、過電流保護(hù)等功能。單片機(jī)根據(jù)觸發(fā)角指令的要求，給晶閘管適時(shí)發(fā)出觸發(fā)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)三相交流電機(jī)的 PWM 控制。 圖 33 為電機(jī)軟啟動(dòng)主電路原理圖，圖 34為電機(jī)軟啟動(dòng)原理圖，圖 35 為 單片機(jī)控制的觸發(fā)脈沖 控制電路圖。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 圖 33電機(jī)軟啟動(dòng)主電路原理圖 R2 R4 R 電機(jī) TV T A S3 S2 S1 Ua Ub Uc 第三章 控制系統(tǒng)的硬件電路 19 圖 34電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)原理圖 圖 35單片機(jī)控制的觸發(fā)脈沖控制電路圖 三相異步電動(dòng)機(jī)斷相的原因及危害 （ 1） 三相異步電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行的原因很多 ,常見的情況有以下幾種 : 氣候惡劣 (如刮風(fēng) ,下雨 ,下雪等 ),造成電網(wǎng)一相電源斷線； 閘刀開關(guān)上的熔體沒有擰緊，或擰得過緊（將熔體端頭壓斷），熔體出現(xiàn)浮淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 接現(xiàn)象。此外，熔體選擇不當(dāng)，有一相熔體較細(xì)而熔斷； 電動(dòng)機(jī)繞組引出線與接線端子之間一相松脫； 閘刀開關(guān)、自動(dòng)空氣開關(guān)、接觸器等開關(guān)電器的一相觸頭損壞等； 電動(dòng)機(jī)定子繞組一相斷線等等。 將以上各種情況歸納為：電動(dòng)機(jī)外部電源斷相和電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組斷線斷相兩種。 （ 2） 電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行對電動(dòng)機(jī)造成危害的有： 起動(dòng)前斷相 缺相發(fā)生在三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前，則接通電源后，由于定子無法形成旋轉(zhuǎn)磁場也就無法起動(dòng)， 轉(zhuǎn)子左右擺動(dòng)，有強(qiáng)烈的 “ 嗡嗡 ” 聲，起動(dòng)電流約為工作電流的 4－ 7倍，時(shí)間一長必會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。 運(yùn)行中斷相 缺相發(fā)生在三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行過程中，造成嚴(yán)重的三相電壓 ,三相電流不平衡，定子磁場由三相旋轉(zhuǎn)磁場變?yōu)閱蜗嗝}振磁場，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大大降低，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩允許電動(dòng)機(jī)仍能轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)二相運(yùn)行的電流等于額定電流～ 2 倍，由于大電流長時(shí)間在定子繞組中流動(dòng)，會(huì)使定子繞組過熱，以致燒毀。負(fù)載越大電動(dòng)機(jī)就越容易燒毀。 綜上所述，電源斷相或繞組斷線，使電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行是不利的，所以應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，對三相異步電動(dòng)機(jī) 進(jìn)行斷相保護(hù)，否則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)過流過載而燒毀。 電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù) （ 1） 斷相信號的檢測 電動(dòng)機(jī)的三相端電壓不對稱一定產(chǎn)生三相不對稱電流而三相對稱端電壓也有可能產(chǎn)生三相不對稱電流（如電機(jī)繞組一相斷線）。理論上對電動(dòng)機(jī)三相相電流信號進(jìn)行不對稱鑒別是檢測斷相故障的最可靠方法。但是實(shí)際上電動(dòng)機(jī)的電流信號較難引出（如鼠籠式電動(dòng)機(jī)）所以通常采用鑒別電動(dòng)機(jī)的三相線電流的不對稱程度來代替。一般情況下相電流的不對稱會(huì)造成線電流的不對稱。因此對電動(dòng)機(jī)三相線電流進(jìn)行不對稱鑒別檢測斷相故障是可靠的并且也是可行的。三相電流不對稱時(shí)存在零序電流。用零序電壓信號作斷相信號也是可行的但因煤礦供電系統(tǒng)中的中性點(diǎn)不接地而且電動(dòng)機(jī)一般不接中線所以此法存在一定的局限性。檢測三相電壓或熔絲兩端電壓信號來鑒別電動(dòng)機(jī)是否斷相同樣可行但它只能局限于測一相熔絲熔斷等斷相故障而不能兼顧其他類型的斷相故障同樣存在一定的局限性。 （ 2） 相保護(hù)的一般方法 斷相保護(hù)的一般方法是對斷相信號進(jìn)行識別。當(dāng)斷相信號超過一定值時(shí)也就第三章 控制系統(tǒng)的硬件電路 21 是實(shí)際對稱超過容許的不對稱程度時(shí)保護(hù)裝置經(jīng)過一固定短延時(shí)后推動(dòng)觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。例如在斷相保護(hù)電路設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定保護(hù)裝置在倍額定電流時(shí)通電使某延時(shí)環(huán)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定；若電動(dòng)機(jī)有一相斷電其余二相電流升至倍額定電流保護(hù)裝置將在內(nèi)動(dòng)作。設(shè)置一固定的短時(shí)限是為了避免因電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生的三相電流不對稱以及線路中偶然出現(xiàn)的瞬間電流不對稱而使保護(hù)裝置誤動(dòng)作。電動(dòng)機(jī)的斷相與過載保護(hù)電動(dòng)機(jī)的斷相與過載保護(hù)的檢測信號都是線電流所以在簡化電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的電子線路設(shè)計(jì)時(shí)可用過載保護(hù)代替斷相保護(hù)特別是檢測電路的設(shè)計(jì)。表第項(xiàng)中電動(dòng)機(jī)繞組為三角形接法電動(dòng)機(jī)在的負(fù)載下運(yùn)行發(fā)生斷一線線電流并未超過額定值而相電流已超過額定值的。此種狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)行是否會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)這就是能否用過載保護(hù) 代替斷相保護(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)在的負(fù)載下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)總損耗只有額定損耗的左右電動(dòng)機(jī)繞組發(fā)熱溫度升高需要一定的時(shí)間而且熱量卻可以傳導(dǎo)至其他部位。實(shí)測表明過電流相繞組的溫升只比另兩相溫升高而在設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)時(shí)考慮有一定的溫升倍數(shù)因此上述狀況一般不會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)。所以有些電子保護(hù)線路在設(shè)置有可靠的三相過載保護(hù)時(shí)就不再設(shè)置斷相保護(hù)。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 第四章 軟件的設(shè)計(jì) 定時(shí)顯示中斷服務(wù)子程序如圖 41。每隔 1m s 完成一個(gè)顯示位的動(dòng)態(tài)刷新，6ms 完成 6個(gè)位的循環(huán)顯示。 圖 41定時(shí)顯示子程序流程圖 障處理的程序設(shè)計(jì) 故障處理子程序如圖 42。 INT0 中斷服務(wù)子程序?qū)崿F(xiàn)對外部故障的處理 ,當(dāng)外部故障發(fā)生時(shí)，由信號處理電路送來的故障信號產(chǎn)生負(fù)跳變，向 C P U 發(fā)出中斷請求 ,CPU 響應(yīng)中斷并執(zhí)行終端服務(wù)子程序，封鎖晶閘管觸發(fā)脈沖 ， 根據(jù)故障類別輸出相應(yīng)的故障報(bào)警代碼。 圖 42 處理子程序流程圖 INT0 中斷子程序 輸出封鎖信號 送報(bào)警碼到顯示緩沖 中斷返回 T0 定時(shí)顯示中斷程序 讀入顯示 數(shù)據(jù)位 輸出位數(shù)據(jù) 修改位數(shù)據(jù) 中斷返回 第四章 軟件的設(shè)計(jì) 23 A/D程序設(shè)計(jì) A/D 中斷服務(wù)子程序（流程見圖 43）主要負(fù)責(zé) 電機(jī)電流、電壓信號的采樣，并不斷與系統(tǒng)的設(shè)定值進(jìn)行比較 ,判斷是否出現(xiàn)過流、過壓等現(xiàn)象 ,給出相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志。 圖 43 A/D中斷服務(wù)子程序流程圖 發(fā)脈沖的程序設(shè)計(jì) T1 中斷服務(wù)子程序?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的起動(dòng)、 停止和故障封鎖晶閘管并顯示等任務(wù)。T1 每 10m s 產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)程序中完成晶閘管觸發(fā)脈沖角的計(jì)算與控制命令的輸出。觸發(fā)脈沖控制子程序流程圖如圖 44。 AD 轉(zhuǎn)換中斷程序 讀入采樣數(shù)據(jù) 大于峰值么？ 大于限流值么？ 中斷返回 置過電壓標(biāo)志 置過電流標(biāo)志 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 圖 44 觸發(fā)脈沖控制子程序流程圖 主程序主要完成變量的初 始化、鍵盤的掃描和參數(shù)修改等任務(wù)。系統(tǒng)完成初始化后， ROM 中的數(shù)據(jù)調(diào)入 RAM 暫存，用戶可以通過鍵盤修改運(yùn)行參數(shù)，如果不需要修改運(yùn)行參數(shù)則程序?qū)凑?ROM 提供的默認(rèn)數(shù)據(jù)工作，流程圖如圖 45。 第四章 軟件的設(shè)計(jì) 25 圖 45 主程序流程圖 初始化 主程序入口 從 ROM 中讀取數(shù)據(jù) 讀按鍵 鍵處理 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 第 五 章 總結(jié) 本文通過系統(tǒng)構(gòu)建與方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試，證明所設(shè)計(jì)的智能軟起動(dòng)控制系統(tǒng)是成功的，通過對本課題的設(shè)計(jì)與研究可以得出以下結(jié)論： （ 1）基于單片機(jī)的電機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng) 的控制效果是明顯的，電壓能從零連續(xù)起調(diào)，可以做到無過流，起動(dòng)力矩也大。 （ 2）基于單片機(jī)的電機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，安裝快捷方便，通過更換部分模塊可以使軟起動(dòng)控制系統(tǒng)適應(yīng)不同電機(jī)的軟起動(dòng)需求。 （ 3）基于單片機(jī)的電機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)可以和工控機(jī)及其它設(shè)備構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)軟起動(dòng)的遠(yuǎn)程控制。 致 謝 27 致 謝 在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的老師 李瑞年 表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！ 在論文工作中，遇到了 難題 ，一直得到 李老師的親 切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，李 老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘。再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向 李 老師致以最崇高的謝意 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝 ! 特別感謝我的師兄以及師姐 們 對我的學(xué)習(xí)和生活所提供的大力支持和關(guān)心 !還要感謝一直關(guān)心幫助我成長的室友！ 在我即將完成學(xué)業(yè) 之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位 老師，專家 ! 參考文獻(xiàn) 28 參考文獻(xiàn) [1]耿標(biāo) ,解宏基 ,任光 。三相交流異步電動(dòng)機(jī)建模及仿真研究 。西南交通大學(xué)學(xué)報(bào) 。2020 年 02 期 [2]李金 ,粟梅 ?；谀：刂齐姍C(jī)軟啟動(dòng)器的設(shè)計(jì) ?？刂乒こ?。2020 年 S2期 [3]戴茵茵 。基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì) 。東南大學(xué) 。2020 年 [4]李天偉 ?；趩纹瑱C(jī)的智能軟起動(dòng)器研究 。北方工業(yè)大學(xué) 。2020 年 [5]孫旭東 。大容量同步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)控制 。清華大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 )。1999年 09 期