【正文】 我們假設電路 I 接的是電源的 U、 V相，而電路 II 接的是 V、 W 相，這樣在三相電源正常工作時，當 UV 線電壓發(fā)生正跳變 (即從負半波轉為正半波 )時， VW 線電壓為負，那么電路 II 送入 CPU 的信號就為低電平；當 UV 線電壓發(fā)生負跳變時， VW 線電壓為正，那么電路 II 送 入 CPU 的信號是高電平 (如果電路 II 接的是 W、 V 相，那么兩次送入 CPU的信號高低電平情況就相反 )。簡要介紹一下工作原理。這個電路的優(yōu)點在于：一方面，在起動未開始或是開始瞬間，這個電路就可以檢測 到器件電壓零點；另外，由于輸入的交流信號是直接從電源側獲取的，因此這就不需要像其他電路那樣需要先利用變壓器取得交流信號再進行處理，這樣就既節(jié)省了線路板的空間， 又 節(jié)約了成本 [9]。這樣周而復始，單片機所得到的就是幅值為 5V 的方波信號，周期等同于電源的周期即工頻 50Hz，而高低電平持續(xù)的時間也基本與電源側 正 負交流信號所持續(xù)的時間大致相同，雖然其 間 存在著一定的時延，但 這 可以通過軟件進行補償，從而既簡化了外圍硬件電路的設計，又得到了與電源電壓同步的信號，為下面給出晶閘管觸發(fā)信號提供了工作電壓零點的基準。整個工作過程大 體 是這樣的：由電源側來的線電壓信號經(jīng)過 2 個電阻和1 個二極管，變成半波交流信號，這個交流信號在 正半波時觸發(fā)光耦導通，從而使得右側輸入到單片機的是高電平 信號；而當光耦左側交流信號處于低電平時，光耦則截止。從圖中可以看出，這個電路的功能就是將由電源側來的線電壓正弦信號轉為低壓方波信號 來 供單片機進行處理分析。只有準確的測量出電壓的過零點，才能精確的控制晶閘管的導 通角，從而實現(xiàn)對電機兩端電壓的無極加載，完成軟起動的功能。 同步信號檢測 為 了 保證三相交流調(diào)壓器主回路中各個晶閘管的觸發(fā)脈沖與其陽極電壓保持嚴格的相位關系。 電壓檢測回路 在電壓檢測回路中， 盡量 實現(xiàn) 以下 三個功能。因為電路總是存在電感的，所以與電容 C 串聯(lián)電阻 R 可起阻尼作用，它可以防止 R、 L、 C 電路在過渡過程中，因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過電壓損壞晶閘管。 為了限制電路電壓上升率過大，確保晶閘管安全運行，本 設計 在晶閘管兩端并聯(lián)RC 阻容吸收網(wǎng)絡，利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓上升率。若電壓上升 率 過大，超過了晶閘管的電壓上升率的值，則會在無門極信號的情 況下開通。 (2)過電壓保護 我們知道晶閘管有一個重要的特性參數(shù)，即斷態(tài)電壓臨界上升率 du/dt。 (1)過電流保護 晶閘管設備發(fā)生過電流有可能 是 晶閘管損毀、觸發(fā)電路或控制系統(tǒng)有故障等。 直流電源 同步電源輸入 KJ004 產(chǎn)生單脈沖 KJ042 產(chǎn)生脈沖調(diào) 4066 模擬開關實現(xiàn)寬窄切換 脈沖放大驅動 寬脈沖列 XX 大學 XX 學院畢業(yè)設計（論文） 26 圖 39 觸發(fā)電路 框 圖 晶 閘管保護電路 晶閘管由于擊穿電壓接近工作電壓，熱容量又較小，所以承受過電壓、過電流能力較差，短時間內(nèi)的過電壓、過電流都可能造成元 件損壞。相位的后一相觸發(fā)單元產(chǎn)生（通過 V6） 。隔 60176。當 V V6都導通時， V V8都截止，沒有脈沖輸出，只要 V V6有一個截止，都會使 V V8導通，有脈沖輸出。 V2截止狀態(tài)持續(xù)的時間就是鋸齒波的寬度，其大小取決于充電時間常數(shù) R1C1。 V2開關的頻率就是鋸齒波的頻率，由同步變壓器所接的交流電壓決定。晶閘管電路處于逆變狀態(tài)。晶閘管電路處于整流工作狀態(tài)。的位置。的中央（ 120176。例如 240176。（由于考慮 amin 和 βmin，實際一般為 120176。 在三相全控橋電路中，接感性負載電流連續(xù)時，脈沖初始相位應定在 a=90176。 M 點是 V4由截止到導通的轉折點，也就是脈沖的前沿。如果 uco=0， up 為負值時， b4點的波形由 uh+up 確定。射極跟隨器 V3的作用是減小控制回路電流對鋸齒波電壓 ub3的影響。 V2導通時，因 R4很小故 C2迅速放電， ub3電位迅速降到零伏附近。鋸齒波是由開關V2管來控制的。 鋸齒波的形成和脈沖移相環(huán)節(jié) XX 大學 XX 學院畢業(yè)設計（論文） 25 鋸齒波電壓形成的方案較多，如采用自舉式電路、恒流源電路等。脈沖前沿由 V4 導通時刻確定，脈沖寬度與反向充電回路時間常數(shù) R11C3有關。電容 C3放電和反向充電，使 V5基極電位上升，直到 ub5E1(15V)， V5又重新導通。電容 C3充電，充滿后電容兩端電壓接近 2E1(30V)時， V4導通， A點電位由 +E1(+15V) 下降到 左右， V5基極電位下降約 2E1(30V)， V5立即截止。 V5飽和導通。 1 5 VC1R2 2R2 4R2 5R2 3C4RWR移 相 電 壓（ + ）偏 移 電 壓 （ ） 圖 38 脈沖發(fā)生電路 圖 脈沖形成環(huán)節(jié) V V5 —— 脈沖形成 V V8 —— 脈沖放大 控制電壓 uco加在 V4基極上。 171。此外，還有強觸發(fā)和雙窄脈沖形成環(huán)節(jié)。 如 圖 38 為同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路，其輸出可為雙窄脈沖（適用于有兩個晶閘管同時導通的電路），也可為單窄脈沖。 晶閘管觸發(fā)電路 本設計觸發(fā)電路原理是首先用同步變壓器對電網(wǎng)電壓進行采樣并降壓，之后輸入KJ004 用來產(chǎn)生單脈沖，通過調(diào)節(jié)分壓電阻可以實現(xiàn)對單脈沖占空比的調(diào)節(jié)，通過模擬開關 4066來實現(xiàn)對 KJ004寬窄脈沖模式的 變 換，使 KJ004輸出寬脈沖或者窄脈沖， KJ042則產(chǎn)生高頻調(diào)制波對 KJ004 輸出的寬脈沖或窄脈沖進行高頻調(diào)制，使其輸出寬窄脈沖列，當 KJ004 處于寬脈沖方式時， KJ004 輸出直接加到驅動電路，而 KJ004 處于窄脈沖方式時單脈沖 (3 片 KJ004 產(chǎn)生 6 路 )輸入到 KJ041 合成雙脈沖，每組雙脈沖相位相差60176。由于異步電機在直接起動時的電流為 6～ 7 倍的額定電流。為使晶閘管在工作過程中不因實際有效值應在乘以安全系數(shù) 1． 5～2 后才能等于 ITAV。在本文設計中電機為 220V 的三步電動機，根據(jù)公式計算可得晶閘管耐壓在 622V~ 933V范圍內(nèi)。需滿足兩個條件。晶閘管由于過電流過電壓能力低，又常常工作在不同的電流波形情況下，給額定電流的選 擇帶來一定的困難，如若額定值選擇不當，會造成不必要的損失或浪費。而 TAl， TA2年 TA3 表示為霍爾傳感器電流輸出，該電流信號通過整流電路后轉變成電壓信號輸入到控制回路 [5]。軟停車開始時，接觸器再次打到雙 向晶閘管端，軟起動器投入到停車運行，如此重復來完成軟起動和軟停車。 M3~UVWRTS 圖 37 主回路電路 采用三組反并聯(lián)晶閘管組成調(diào)壓電路。當供電電壓不變時，通過改變晶閘管的控制角，可以改變晶閘管的輸出電壓。晶閘管正負半周的觸發(fā)是對稱的，晶閘管的輸出電壓有效值 u。 圖 35 晶閘管單相調(diào)壓電路 圖 晶閘管輸出電壓波形 圖 35 為一路晶閘管輸出波形示意圖。 XX 大學 XX 學院畢業(yè)設計（論文） 21 圖 34 交流調(diào)壓主電路 晶閘管相控調(diào)壓原理 晶閘管調(diào)壓單相等效電路如圖 35 所示，其中 ZL為電機一相等效阻抗， Ui為電網(wǎng)相電壓， UL為晶閘管輸出電壓。 在晶閘管交流調(diào)壓系統(tǒng)中，晶閘管可以借負載電流波形過零而自行關斷，不需另加換流電路，所以其主要優(yōu)點是線路簡單、調(diào)壓裝置體積小，價格低廉、使用及維修方便。相控不起任何調(diào)壓作用，甚至在晶閘管觸發(fā)脈沖不夠寬的情況下，還會出現(xiàn)只有一個方向的晶閘管在工作，負 載上可能出現(xiàn)直流分量，危害晶閘管的安全。當斷流時間間隔稍長時，這個旋轉磁場在定子中感應的電勢和重新接通時的電源電壓在相位上可能會有相當大的差別，這樣就會出現(xiàn)較大的電流沖擊，可能危及晶閘管的安全．如通斷交替頻率較高，每次通斷時間隔中交流電周波數(shù)較少，采用整周波斬波控制方法可能調(diào)壓不夠平滑，所以在異步電動機的調(diào)壓控制中多用相控技術，當然采用相控技 術在輸出電壓波形中含有相當大的諧波，在異步電動機中會引起附加損耗，產(chǎn)生轉矩脈動等不良影響。否 則一方面會引起電動機轉速的波動，而另一方面每次接通電流相當于一次異步電動機重合閘過程。斬波調(diào)壓就是用雙向晶閘管作為靜止接觸器，交替的接通與切斷幾個周波的電源電壓，用改變接通時間與切斷時間之比來控制輸出電壓的有效值。 主電路的選擇 調(diào)壓方式的選擇 在工頻電源和負載之間接入晶閘管調(diào)壓器，就可以改變負載端的電壓。C ； Ⅳ 類品為 10～ +70176。C； Ⅱ 類品為 55～ +85176。 引腳的排列、名稱、功能和用法 主要參數(shù)限制 （ 1）電源電壓： DC +15V177。 KJ042功能介紹 KJ042 脈沖列調(diào)制形成器主要適用于作晶閘管三相橋式全控整流電路的脈沖列 調(diào)制源，同樣也適用于三相半控、單相半控、單相全控線路中作脈沖列調(diào)制源。 KJ041 的輸出引腳在 L端為高電平時均變?yōu)榈碗娖?；而?L 端為低電平時， KJ041 的輸出引腳按輸入引腳的狀態(tài)和 KJ041 的工作機理正常輸出脈沖。使用中，懸空。使用中接用戶系統(tǒng)供電電源的地端。 KJ041 的工作電源范圍為 3～ 18V，使用中一般接 +15V電源。C。C； Ⅲ 類品為 40～ +85176。10% （ 2）電源電流： ≤20mA （ 3）輸出脈沖最大負載電流： ≤20mA （ 4）輸出脈沖幅值： ≥1V （ 5）輸入端二極管最高承受反壓： ≥30V （ 6）控制端正向電流： ≤3mA （ 7） 允許使用環(huán)境溫 度： Ⅰ 類品為 55～ +125 176。使用兩個有電子開關控制的 KJ041 電路組成邏輯控制，適用于正、反組可逆晶閘管電力電子成套裝置（如正、反邏輯無環(huán)流直流調(diào)速的十二相晶閘管整流設備中）。3176。 （ 4）輸出管反壓： BVCEO≥18V（測試條件 Ie≤100μA）。 （ 2）幅度： ≥13V。 鋸齒波幅度： ≥10V（幅度以鋸齒波平頂為準）。 移相范圍： ≥170176。 同步電壓：任意值。10%時功能正常）。 XX 大學 XX 學院畢業(yè)設計（論文） 17 11 12161151413943578R23+ 15 V + 15 V+ 15 VRP1R24R2R20RP4R5R1R3R4R6R7R8R12R10R11R14R19R13R25R26R27R28R20R22R16R17R21R18R15V3V2V1V18V19V20V4V5V6V12V13V14V15V16V9V10 V11V8V7V17VS5VS1VS2VS3VS4VS6VS7VS8VS9VD1VD2VD3VD4VD5VD6VD7C1 C2ubucous 圖 32 KJ004 電路原理圖 KJ004 參數(shù)及限制 電源電壓：直流 +15V、 15V，允許波動 177。 KJ004 的同步電壓為任意值 表 31 KJ004 的引腳功能表 功 能 輸出 空 鋸齒波形成 Vee(1kΩ) 空 地 同步輸入 綜合比較 空 微分阻容 封鎖調(diào)制 輸出 +Vcc 引線腳號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 電路采用雙列直插 C—16 白瓷和黑瓷兩種外殼封裝，外型尺寸按電子工業(yè)部部頒標準。觸發(fā)電路為正極性型，即移相電壓增加，導通角 增大。對不同的移項控制 V1，只有改變 R R2 的比例，調(diào)節(jié)相應的偏移 VP。 圖 212 電壓控制起動波形 XX 大學 XX 學院畢業(yè)設計（論文） 16 3 軟啟動器的硬件電路 設計 主要器件的介紹 KJ004功能介紹 該電路由同步檢測 電路、鋸齒波形成電路、偏移電壓、移電壓綜合比較放大電路和功相率放大電路四部分組成。轉矩加突跳控制起動如圖 211所示。所不同的是在起動的瞬間用突跳轉矩，克服拖動系統(tǒng)的靜轉矩，然后轉矩平滑上升，可縮短起動時間。其缺點就是起動時間較長。它是按照電動機的起動轉矩線性上升的規(guī)律控制輸出電壓。這種起動方式的特點是起動電流相對較大 ，但起動時間相對較短，適用于重載起動的電動機。直 至達到額定電壓，初始電壓和電壓上升率可根據(jù)負載特性調(diào)整。改進的方法是采用雙斜坡起動，如圖