【正文】 可據(jù)此設計一個延時子程序， A/D 轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用這個延時子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。 1)定時傳送方式 對于一種 A/D 轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認 A/D 轉(zhuǎn)換完成， 因為只有確認數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進行傳送。圖 210 中使用的是線選法，口地址由 確定，同時和相或取反后作為開始轉(zhuǎn)換的選通信號。 A、 B、 C 分別接地址鎖存器提供的低三位地址，只要把三位地址寫入 0809中的地址鎖存器，就實現(xiàn)了模擬通道選擇。 ALT 與 ST 相連，即按打入的通道地址按通模擬量并啟動轉(zhuǎn)換。 ADC 的 0809 的啟動信號 ST 由片選線 與寫信號 WR 的“或非”產(chǎn)生。 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換電路設計 A/D 轉(zhuǎn)換電路 單片機只能識別和處理數(shù)字量，因此信號 檢測 模塊輸出的模擬信號必須經(jīng)過模 /數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，才能完成軟起動信號的采集， 所以設計中采用 A/D 轉(zhuǎn)換電路完成這一信號轉(zhuǎn)換。 圖 29 電壓檢測電路 在軟起動中，只需將 100V 電壓信號進行進一步轉(zhuǎn)換即可。當高壓電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，在和端上出現(xiàn)零序電壓，從而起動接地堡裝置或接地故障信號回路。其接線方式有：單臺接線，三臺單相三繞組的接線，兩臺單相按 V/V 接線，還有三相五柱三繞組接線。 電壓檢測電路 三相電壓信號也要變換成 A/D 轉(zhuǎn)換器允許的量程范圍。軟起動電流信號取自軟起動器起動回路中，采用三個相同型號的電流互感器 TA TA TA3，得到三相電流信號，該信號經(jīng)過三相全波整流、濾波和分壓后得到一個直流信號，經(jīng)過一個電壓跟隨器，由 AI端接入 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 模擬量輸入端。所以設計了信號檢測模塊。 W RR DA T 8 9 S 5 2I R QD0 7WRC SA0C L KS H I F TC N T LB0 3A0 3B DS L0 32 . 4 K88 81 61 64248 2 7 9S L0 142 0 μ F功功功功功功 功功 功1 6 功 功 功 功功 功 功24 功 功 功 4 1 6 功 功 功P 3 . 5P 3 . 6P 1 . 0R E S E TCCV SSA L E1IN T+ 5 V+ 5 V44?03RL ?03SL ? 圖 26 鍵盤和顯示電路 武 漢 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 17 信號 檢測電路設計 電流檢測電路 本 文研究的電壓軟起系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓 380V，電機工作電流 較大 。圖 26 是 AT89S52 與 8279的一般接口框圖?？刂齐娐返目驁D如圖 25 所示。 可以 利用8279 來實現(xiàn)顯示和鍵盤的功能。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止 [9]。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 控制電路原理設計 根據(jù)系統(tǒng)需求，采用 Atmel 的 AT89S52 作為軟起動的微處理器。 圖 23 交流可變電抗器原理圖 武 漢 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 15 通過控制功率變換器的導通條件就可以改變控制線圈的電流大小，控制線圈上的電流產(chǎn)生相對主磁通的反向磁通并改變電抗器鐵芯磁阻，從而改變電抗器的電感值。圖 24 a)是傳統(tǒng)電抗器的拓撲結(jié)構(gòu)，這是電抗器的最基本的形式 ； 圖 24 b)為可變電抗變換器的拓撲結(jié)構(gòu)，它由主線圈和控制線圈構(gòu)成 ； 圖 24 c)是基于單相功率變換器的可變電抗器，其原邊與圖24 b)一致，而副邊由單相功率變換器構(gòu)成 ； 圖 24 d)為基于三相功率變換器的可變電抗器拓撲結(jié)構(gòu)，其副邊由三相功率變換器構(gòu)成。可變電抗器分設原邊和副邊，原邊主線圈與負載串 (或并 )接，構(gòu)成交流串 (并 )聯(lián)電路，副邊控制線圈與電力電子功率變換器相連。當晶閘管處于關(guān)斷狀態(tài)，可變 電抗器為空載，高壓繞組自身只有很微弱的勵磁電流流過， 當晶閘管從關(guān)斷到開通中變化時， 低壓控制繞組便有二次電流流過 。 功 功 功 功 功功 功 功 功 功功 功功 功 功功 功 功 圖 21 主電路框圖 功率變換器原理設計 功率變換器主要由 三組獨立的反并聯(lián)晶閘管組件 構(gòu) 成，如圖 22 所示。 本 設計中電壓 為 380V。 武 漢 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 13 2 軟起動器硬件設計 主電路原理設計 可 變電抗式 軟起動 方法 利用可變電抗器來隔離高壓和低壓 ， 其研究思路 是 將電抗器的一次線圈與電機相串接 ， 在電抗器中增加二次線圈 ， 將二次線圈與功率變換及控制器連接 。恒流起動時，若電流較大，則此時電機的起動轉(zhuǎn)矩 Tst 也大，因此電機達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的時間就越短，起動也就越迅速。 恒流 式 軟起動 恒流軟起動顧名思義就是異步電動機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值 Im 的軟起動方式 。與轉(zhuǎn)矩控制起動一樣也是適用于重載起動的場合，所不同的是在起動的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩，克服拖動系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，可縮短起動時間。 根據(jù)國家標準 ： 異步電機轉(zhuǎn)矩過載能力為 Mmax /MN ，那么當電機在拖動額定轉(zhuǎn)矩的負載時，在不致停轉(zhuǎn)的前提下，假設電壓為額定電壓的百分比是 X，則 ： N m a xX % = M / M * 1 0 0 % 7 4 .5 %? (11) 當電機驅(qū)動恒轉(zhuǎn)矩負載，且 U %UN 時，如果電機仍未能起動，此時，流過電機的電流會非常大，因此這種起動方式不適合恒轉(zhuǎn)矩負載的起動。在起動轉(zhuǎn)矩要求不是很高的場合，可以減小起動電壓整定值 U1 的大小，從而減小起動沖擊電流。隨后電機兩端電壓根據(jù)起動的時間設定逐漸上升，直至達到電網(wǎng)額定電壓為止。 電壓斜坡式 軟起動 電壓斜坡軟起動時，起動電壓由小到大緩慢上升，所以起動轉(zhuǎn)矩也緩慢上升。 軟起動控制方式 所 謂“軟起動”就是按照預先設定的控制模式進行的降壓起動過程，降壓起動的目的是減少起動 電流。 綜上所述，基于可變電抗器技術(shù)的軟起動器的起動方法與變頻器軟起動方法、晶閘管串聯(lián)交流調(diào)壓軟起動方法以及液態(tài)軟起動方法相比，具有明顯技術(shù)優(yōu)勢與價格優(yōu)勢。液態(tài)軟起動器裝置要周期性換水，另外其電極驅(qū)動部份有可移動部件要經(jīng)常檢查其工作狀況。而液態(tài)軟起動裝置的合閘電流很大，對開關(guān)壽命不利。而用水電阻起動，開關(guān)閉合時，全壓加在電機繞組的首端，產(chǎn)生操作過電壓的情況與直接全壓起動的情況是一樣的。另外起動時會產(chǎn)生很大的熱量損耗，對連續(xù)起動次數(shù)是有限制的。液態(tài)軟起動裝置有起動失敗的情況，且不能連續(xù)起動。而液態(tài)軟起動裝置在起動過程中使電機始終保持較大的設定電流，直至起動結(jié)束，過電流時間長，對電機的傷害大。而可 變電抗器軟起動裝置不存在這樣的問題，電機再大也不影響起動電流的調(diào)節(jié)范圍。在電網(wǎng)容量不是很大的情況下，此大電流會使電網(wǎng)電壓急劇下降，還很有可能導致起動失敗。而液態(tài)軟起動裝置采用水電阻分壓，起動時會產(chǎn)生很大的焦耳熱，為有損耗起動。裝置的控制精度非常高，且不受環(huán)境條件的影響，每次起動都能按設定的方式工作，而液態(tài)軟起動裝置的水電阻受環(huán)境條件的影響很大，起動電流控制不準確，這很容易產(chǎn)生意想不到的后果。 ③ 可變電抗式軟起動 器 與液態(tài)軟起動 器 比較 ： a 控制的靈活性與控制精度方面 裝置為純電氣裝置，控制參數(shù)及曲線的調(diào)整范圍大、靈活性強。諧波電壓大部分加在可變電抗器上面，而加到電網(wǎng)和電機上的諧波電壓則較小。在高次諧波方面，二者都是相控，產(chǎn)生諧波的情況是一樣的。二者比較尚有如下差別 ： 在可靠性方面，晶閘管串聯(lián)式軟起動裝置由于采用晶閘管串聯(lián)，對元器件特性參數(shù)的一致性要求很高，易出現(xiàn)整串元器件的損壞的現(xiàn)象，且難修復。 與變頻裝置相比，本裝置的不足之處僅僅是在起動過程中有過流現(xiàn)象，但時間并不長，僅 10~20s；過電流倍數(shù)也不大，空載起動不超過額定電流的 2 倍，負載起動 (風機、泵類負荷 )不超過額定電流的 3 倍。若把變頻裝置用來做軟起動，則在整個起動過程中電機不會有過流現(xiàn)象，具有很好的起動性能。以下主要從高壓電機的軟起動方法進行比較，其綜合性能如表 11 所示 [2]。 軟起動 方法選擇 本文擬采用可變電抗器軟起動方案，調(diào)查研究表明，該技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。電抗器的兩個繞組是通過磁路發(fā)生 耦 合的，高壓繞組串在電動機繞組中，軟起動裝置在起動前，高壓繞組上就施加了交流電壓，并有交流電流流動，從而形成磁動勢，因此鐵心中出現(xiàn)交變磁通，這種交變磁通通過兩個繞組，使其分別感應出一個電動勢，當晶閘管處于關(guān)斷狀態(tài)，可變電抗器為空載，高壓繞組自身只有很微弱的勵磁電流流過，這種勵磁電流是漏電抗產(chǎn)生的，由于高壓交流工作繞組的交流阻抗遠大于電動機繞組的交流阻抗，此時高壓電源電壓大部分施加在電磁調(diào)壓器的高壓交流工作繞組側(cè)，電動機的端電壓很小，當晶閘管從關(guān)斷到開通中變化時，中低壓控制繞組便有二次電流流過，而此電流則產(chǎn)生一個消磁磁動勢，從而破壞了施加給高壓側(cè)的電壓和反電動勢間的平衡，為了恢武 漢 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 9 復平衡，就必須從電源吸取更大的電流來提供一個完全相等的磁 動勢，當高壓側(cè)增加的電流使高壓側(cè)與低 壓側(cè)達到安匝平衡時，電動勢 達到平衡，既 I1/N2=I2/N1由此式便可看出，高壓側(cè) N1 與中低壓側(cè) N2 的匝數(shù)是不變的，只要改變了低壓側(cè)的短路電流 I2，也就改變了高壓側(cè)繞組的電流 I1，因而可變電抗器的高壓繞組與電動機繞組串聯(lián)，即改變了電動機繞組的工作電流，使軟起動成為現(xiàn)實。 起動完成后， K2 閉合， K1 斷開，電機處于運行狀態(tài)，軟起動設備部分處于非工作狀態(tài)。 系統(tǒng)工作過程為 ： 首先，閉合 Kl，三相交流電經(jīng)可變電抗器一次側(cè)與電機相連。 武 漢 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 8 功 功 功功 功功 功 功功 功K 2 K 1L BM3 8 0 V 圖 12 基于可變電抗的軟起動器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 12 所示。 基于可變電抗的軟起動 基于可變電抗器技術(shù)的軟起動器是利用可變電抗器來隔離高壓和低壓，其基本設計思想是將可變電抗器的一次繞組直接與電機定子 (或轉(zhuǎn)子 )串接，在電抗器中增加二次線圈，將二次線圈與功率變換器以及控制器連接。如果第二次起動則必須等待降溫，可能需要幾個小時，這種情況對連續(xù)生產(chǎn)的工廠是不允許的。 液阻軟起動裝置可串在繞線型轉(zhuǎn)子中實現(xiàn)重載軟起動，這也是它的獨到之處。液阻是一種由電解液形成的電阻，它導電的本質(zhì)是離子導電，液阻是靠摻入雜質(zhì)的多少、極板的大小及大電流使極板附近的水氣化產(chǎn)生的高電阻來控制起動電流，它的阻值正比于電極板距離和電解液電阻率，極板距離可實時控制，液阻的熱容量大，成本低 ， 二者都是串在定子電路中。 水電阻和液態(tài)電阻 軟 起動 水電阻和液變電阻軟起動器電路，起動時將水電阻或液變電阻接入，電機起動，起動完備開關(guān)閉合，水電阻或液變電阻被切除。 用變頻器起動電動機，可以做到無操作過電壓，但變頻器的輸出電 壓中含有大量的高次諧波，這些高次諧波會對電機造成傷害。 電動機的變頻軟起動方案主要有 高 — 低 — 高變頻方式和直接中壓變頻方式兩種，兩種控制方式的起動性能相差無幾，但高 — 低 — 高變頻方式效率低，中間低壓環(huán)節(jié)電流大，結(jié)構(gòu)復雜，可靠性差，但其價格便宜。變頻軟起動是交流電機最理想的起動方式，由于變頻器采用電壓頻率按比例平滑上升的VVVF 控制方式，能提供 ~ 倍的低頻起動轉(zhuǎn)矩，有利于電動機平穩(wěn)起動。它僅僅在電動機起動或停止時投運，而在結(jié)束時退出。 高壓電機的軟起動裝置由于受可控硅器件耐壓的限制一直不好解決 ， 但由于高壓電機的應用越來越多且向大型化發(fā)展 ， 其軟起動問題便是必須解決的問題而擺在人們的面前 ， 經(jīng)過不斷地努力 ， 已有幾種軟起動方法出現(xiàn) ， 下面是幾種被采用的軟起動方法 [1]。 而軟起動從初始電壓開始電壓連續(xù)平穩(wěn)的增大，從圖中的 的那根曲線連續(xù)平滑的不斷向右平行移動，一直平穩(wěn)到與額定電壓 Ue 那根曲線重合時為止，那么電動機的轉(zhuǎn)矩就會平滑地增大，一直到轉(zhuǎn)矩為最大值 Mm 時為止，起動過程也就結(jié)束，這樣在起動過程中電動機的轉(zhuǎn)矩是平滑的而不是跳躍的，起動過程是平穩(wěn)的，所以被稱為軟起動。 0 . 5 U e0 . 8 U eU eSm0 Mn0n0 . 2 5 Mm0 . 6 4 MmMm 圖 11 異步電動機的機械特性 圖 11 中 n 表示電動機轉(zhuǎn)速； n0 表示電動機空載轉(zhuǎn)速； M 表示電動機轉(zhuǎn)矩 ；Ue 表示電動機額定電壓； Mm 表示電動機最大轉(zhuǎn)矩； Sm 表示電動機在最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率。而軟起動是使用